KR20200108962A - 대기권 공기 정화장치 - Google Patents

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KR20200108962A
KR20200108962A KR1020190027829A KR20190027829A KR20200108962A KR 20200108962 A KR20200108962 A KR 20200108962A KR 1020190027829 A KR1020190027829 A KR 1020190027829A KR 20190027829 A KR20190027829 A KR 20190027829A KR 20200108962 A KR20200108962 A KR 20200108962A
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Abstract

본 발명은 대기를 통해 이동하는 유해물질을 차단하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대기에 떠 있는 유해물질이 계절풍을 타고 이동하면서 환경오염 피해를 주는 미세먼지와 황사와 여름철 고온 다습한 수분입자를 차단하는 장치에 관한 것이다.
공진현상은 모든 물질이 가지고 있는 고유 진동수로 인하여 발생하는 현상이다. 고유 진동수와 동일한 진동수를 갖는 외력이 가해졌을 때 작은 힘의 작용에도 큰 진폭과 에너지를 물질이 갖는 현상이다.
유해물질에 대한 공진현상을 발생시킬 수 있다. 유해물질에 외력이 가해져서 에너지를 갖게 되면, 유해물질은 자체 진동을 하게 된다. 지표면의 공기의 압력이 대기권 상층부로 이동할수록 압력이 약해지며, 공기 입자 사이에 있는 유해물질이 외력를 받아 자체 진동을 할 경우에 지표면에 밀집되어 있는 공기 입자 사이에서 공기압력이 상대적으로 약한 상층부로 공기 입자에 밀리어 상승하게 된다.
지표면의 공기중에 있는 유해물질을 대기권 상층부로 상승시켜 차가운 공기로 인하여 서로 응결되어 부피가 커지고, 비처럼 지표면으로 떨어질 수도 있고, 계절풍의 영향으로 우리의 생활 공간 밖으로 보낼 수 있는 방법과 장치를 제시한다.

Description

대기권 공기 정화장치{Atmospheric sweeper}
본 발명은 공진현상을 이용하여 대기를 통해 이동하는 유해한 물질을 차단하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대기에 떠 있는 오염물질이 계절풍을 타고 이동하면서 환경오염 피해를 주는 미세먼지와 황사 차단, 여름 고온 다습한 수분입자를 차단하는 장치에 관한 것이다.
본 특허에 적용되는 배경기술로는 정보통신에서 전파를 수신하는 원리로 공진현상이 있다. 공진현상은 통신공학에서 사용되는 용어로 음악, 토목학, 물리학, 기계학에서는 불리는 공명현상과 동일한 원리이다. 공명현상의 대표적인 예로는 1940년 바람에 의하여 준공한지 4개월된 타코마 다리가 무너지는 현상, 2011년 7월 강변 테크노마트의 건물 진동 사고 등이 있으며, 이를 응용한 대표적인 장치가 의료장비인 MRI이다.
공진현상은 모든 물질이 가지고 있는 고유 진동수로 인하여 발생하는 현상이다. 모든 물질이 물질의 고유 진동수와 동일한 진동수를 갖는 외력이 가해졌을 때 작은 힘의 작용에도 큰 에너지를 갖는 현상이다.
본 발명은 계절풍을 타고 이동하는 오염물질과 고온 다습한 수분입자을 차단하는 장치에 관 것으로서, 본 발명의 목적은 계절풍을 타고 광범위하게 이동하여 환경 오염과 인류의 삶에 불편함을 주는 물질을 전파 발생장치를 통하여 공진현상(공명현상)을 발생시켜 대기권 상층부를 상승시킴으로써 지표면에 사는 인류의 삶에 피해를 방지하고자 고안된 장치를 제공함에 있다.
편서풍이 부는 봄이 오면, 우리는 봄날의 따스한 햇살을 기다리기 보다 중국에서 부는 황사, 미세먼지 등을 걱정하는 것이 우리 삶의 일부가 되었다. 황사는 주로 중국이나 몽골의 사막에서 발생한 모래와 먼지로 칼슘, 철분, 알루미늄, 마그네슘 등　토양 성분이다. 미세먼지는 중국의 산업화로 인해 배출한 오염물질로 질산염, 암모늄, 황산염 등의 이온 성분과　탄소화합물, 금속화합물 등의 유해성분이다. 또한 여름에 남동풍으로 다가오는 고온 다습한 수분입자는 우리의 삶을 더욱 힘들게 하였다. (이하, 미세먼지와 황사, 고온 다습 수분입자를 유해물질로 표기)
이러한 유해 물질이 계절풍을 타고 이동하는 것을 방지하기 위하여 인공강우 등을 만들어 공기중의 물질을 제거하려 하였으나, 현실성이 없고, 넓은 영역을 커버하는 것이 불가능하다.
하늘에서 내리는 비를 생각해보면, 공기 중의 수증기는 저기압 시에 상승 공기 속에서 부피가 커지고 대기권 상층부로 인한 저온으로 액체상태인 물방울로 변하게 되고, 이 물방울이 구름이 되고, 물방울이 커지면 비가 되어 지표면에 내리게 된다. 대기권은 지표면에서 높이 올라갈수록 온도가 내려가며, 특히, 대류권은 기류와 바람의 영향을 많이 받는다. 대기권에 구름이 형성되려면 지표면의 수증기가 대기권 상층부로 올라가야 구름이 되고, 비가 된다.
이와 동일한 방법으로 지표면의 공기중에 있는 유해물질를 대기권 상층부로 상승시켜 차가운 공기로 인하여 서로 응결시키고, 비처럼 지표면으로 떨어지거나 계절풍의 영향으로 우리의 생활 공간 밖으로 보낼 수 있는 방법과 장치를 제시한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 공진현상을 이용하는데, 공진현상은 모든 물질이 가지고 있는 고유 진동수로 인하여 발생하는 현상으로 고유 진동수와 동일한 진동수를 갖는 외력이 가해졌을 때 작은 힘의 작용에도 물질이 큰 진폭과 에너지를 갖는 현상이다. 외력으로 사용될 수 있는 물질은 빛과 전파가 있으며, 빛은 주파수가 3Thz이상의 파동을 갖는다. 전파는 위성통신에 3Ghz ~ 300Ghz 주파수가 사용되며, 3Ghz이하의 전파는 방송 및 통신용으로 사용되고 있다. 고유진동수는
Figure pat00001
{
Figure pat00002
: 고유진동수,
Figure pat00003
: 질량,
Figure pat00004
: N/m(힘/변위)}으로 질량과 밀접한 관계가 있다. 즉 질량이 작을수록 진동수(주파수)는 커진다.
유해물질 중에 중국이나 몽골의 사막에서 발생한 모래와 먼지는 황사는 지름 20㎛ 이하의 모래이며, 미세먼지는 지름 10㎛(마이크로미터·1㎛는 100만분의 1ｍ) 이하의 먼지인 PM-10(미세먼지), 지름 2.5㎛ 이하인 PM-2.5(초미세먼지)를 나타낸다.
유해물질의 질량은 측정을 해야 하지만 지름이 20㎛ ~ 2.5㎛으로 이에 해당하는 주파수 대역이 3Ghz ~ 300Ghz에 포함되며, 유해물질의 평균 크기를 산출하여 이에 적합한 고유진동수를 찾아내어 동일한 주파수를 방사하면, 유해물질에 대한 공진현상을 발생시킬 수 있다.
물질이 외력이 가해져서 에너지를 갖게 되면, 유해물질은 자체 진동을 하게 된다. 지표면의 공기의 압력이 대기권 상층부로 이동할수록 압력이 약해지며, 공기 입자 사이에 있는 유해물질이 외력를 받아 자체 진동을 할 경우에 지표면에 밀집되어 있는 공기 입자 사이에서 공기압력이 상대적으로 약한 상층부로 공기 입자에 밀리어 상승하게 된다.
본 특허는 대기권에 떠돌아 다니는 유해물질을 공진현상을 이용하여 대기권 상층부로 상승시켜 지표면에 사람들에 대한 피해를 방지하기 위한 장치에 관한 것으로, 황사와 미세먼지는 매년 증가세를 보이고 있으며, 열대아 현상이 우리의 삶에 많은 영향을 주고 있다. 지구온난화와 같은 전지구적인 문제점 해결에 모든 국가가 동참해서 함께 개선해야 함에도 불구하고, 특히 미세먼지의 경우에 국가간 삶의 환경과 수준이 달라서 서로 협력해서 해결하기는 어려운 상황이다. 전파를 이용한 유해물질을 제거하는 방법이 지구오염의 근본적 해결책이 될 수는 없으나, 우리가 생존하기 위하여 긴급하게 사용할 수 있는 방안은 될 수 있을 것이다.
또한, 지구오염을 국가간에 서로 떠넘기어 책임을 면하려는 국가에게 환경오염의 근원이 어디인지를 분명히 가릴 수 있는 방법이 된다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 형상도
도 2는 본 발명의 상세 실시예를 설명하기 위한 형상도
도 3는 본 발명의 전파 방사패턴을 설명하기 위한 형상도
도 1은 이중 반사판으로 구성한 전파 발사체로 전파는 제2 반사판(2)의 하단 중앙부에 설치된 제 1 피더(4)에서 제1 반사판(5)으로 발사된 전파는 반사하여 대기중 수평방향으로 방사하고, 제 2반사판의 상단 수직방향 제 2 피더(1)에서 공급되는 전파는 제 2반사판을 통하여 수직방향으로 방사된다.
도 2는 전파방사 빔과 빔패턴을 나타낸 그림으로 제 1, 2 피더에서 방사되는 전파의 주파수는 동일하며, 황사와 미세먼지, 고온 다습 수분입자에 공진현상을 발생시키는 주파수를 갖는 전파가 방사된다. 단, 제 1 피더는 재 2방사판은 대기를 향해 수직방향으로 방사되는 전파의 크기를 조절하여 대류권 상층부와 전리층에 전파가 도달하여 항공기 및 위성통신에 영향을 주지 않도록 전파의 세기를 조절하기 위하여 설치한다.
도 3은 바다위에 해수면에 설치된 전파 발사체를 나타낸 그림으로 전파 발사체는 환경오염 등의 영향을 최소화 하기 위하여 바다에 설치하며, 바다의 밀물과 썰물을 이용하여 자체 전기를 발생시키는 발전프로펠러(11)와 이를 이용하여 전기를 생성시키는 제너레이터(8), 발생된 전기를 축적하는 베터리부(7), 전파를 발생시키고, 외부와 통신하는 제어부(9)로 구성된 전파 발사체 본체(6)를 나타내며, 발사체 본체를 지탱해주는 필러(10)으로 구성된다.
1 : 제 2 피더 2 : 제2 반사판
3 : 고정 사프트 4 : 제 1 피더
5 : 제1 반사판 6 : 전파 발사체 본체
7 : 베터리부 8 : 제너레이터
9 : 제어부 10 : 필러
11 : 발전프로펠러

Claims (5)

  1. 대기권의 공기중을 이동하는 유해한 물질에 공진현상을 발생시켜 유해물질(황사, 미세먼지, 고온다습 습기 등)에 에너지를 가함으로써 대기권 상승부를 상승시켜 지표면의 공기를 정화시키는 대기권 공기 정화장치.
  2. 제 1항에 있어서, 유해한 물질의 고유주파수와 같은 주파수를 생성하여 공진현상을 발생시켜 유해물질을 대기권 상단부로 상승시키는 대기권 공기 정화장치
  3. 제 1항에 있어서, 전파 발사체 본체를 해수면 위에 설치하여 지표면에서 수직방향으로 전파를 방사하는 대기권 공기 정화장치
  4. 제 1항에 있어서, 해수의 밀물과 썰물을 이용하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 베터리 충전하고, 전파 방사시 제너레이터에서 전파를 발생시키도록 만들어진 대기권 공기 정화장치
  5. 제 3항에 있어서, 전파 발사체는 다중 반사판으로 구성되어 대류권 상층부와 전리층에 전파가 도달하지 못하도록 방사패턴을 제어하는 전파 발사체


KR1020190027829A 2019-03-12 2019-03-12 대기권 공기 정화장치 KR20200108962A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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