KR20210144998A - 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어방법과 그 장치 - Google Patents

고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어방법과 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고지대 적응 훈련시스템에서 저압환경과 저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어방법과 그 장치에 관한 것으로, 그 목적은 트레이닝이 이루어지고 있는 내압챔버 내부에 대하여, 저산소 환경 및 저압 환경이 지속적으로 유지되도록 하여, 훈련자의 훈련이 안정적으로 이루어질 수 있는 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어방법과 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 내압챔버내에서 훈련자의 훈련이 이루어지고, 훈련자의 체력관련 정보가 측정되어 저장 및 출력되는 고지대 적응 훈련시스템에서, 신선공기가 유입되면서 피실험자의 트레이닝이 진행될 시, 밀폐성이 확보된 내압챔버내로 질소가 투입되어 공기 중의 산소비율이 감소되고, 산소/질소 조성이 바뀐 내압챔버내 기체(공기)의 배기를 통해 압력이 저하되도록 하여, 저압환경과 저산소환경이 동시적으로 구현될 수 있도록 되어 있다.

Description

고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어방법과 그 장치{A environmental control method inner of a high altitude adaptation traning system and its apparatus thoseof}
본 발명은 고지대 적응 훈련시스템에서 저압환경과 저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어방법과 그 장치에 관한 것으로, 밀폐성이 확보된 내압챔버내로 질소가 투입되어 공기 중의 산소비율이 감소되고, 산소/질소 조성이 바뀐 내압챔버내 기체(공기)의 양 자체를 줄이는 방식으로 피실험자의 트레이닝 시에도 저압환경과 저산소환경이 동시적으로 구현될 수 있는 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어방법과 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 다양한 종목의 스포츠 선수들은 심폐기능과 지구력 강화를 위하여 고도 약 2,000ｍ 이상의 저산소 상태 환경에서 장기간동안 훈련을 하고 있으며, 이와 같은 고지대 훈련을 통해 경기 기록이 개선되어지고 있다.
그러나 상기와 같이 고지대나 고산지의 적응훈련은 현지까지 이동해야 하는 불편한 문제점이 있을 뿐만 아니라 저산소 적응훈련 과정에서 신체적인 결함이나 문제가 발생하여 부득이 적응 훈련을 포기하고 하산해야 하는 문제점이 있으며, 원거리의 고산지대나 고산지 현지까지 이동에 따른 많은 시간과 상당한 경비가 소용되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 고도에 따라 변하는 산소량에 따라 장소를 이동하며 적응훈련을 해야 한다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점으로 인하여, 최근에는 고지대 환경조건이 구현되는 챔버내 즉, 충분한 공간이 확보된 챔버 내부에 인위적으로 고산지대의 환경을 구현하여, 고산지대로의 이동없이도 고산지대 적응 훈련과 경기력 향상을 위한 고지대 적응 훈련시스템에 대한 개발이 이루어지고 있다.
상기 고지대 적응 훈련시스템은, 고산지대의 산소농도와 같은 낮은 산소농도를 구비하도록 평지 조건에서 인위적으로 조정하여, 고지대 및 고산지의 현지와 같은 동일한 환경에서 트레이닝이 이루어지도록 하여, 훈련자의 유산소 작업능력 및 체력을 증진시키도록 되어 있으며, 이와 같은 고지대 적용 훈련시스템은 다양한 종목의 운동선수들의 기록 개선에 탁월한 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다.
종래에 개발되어지고 있는 고지대 적응 훈련시스템은 크게 저압환경이 구현되는 훈련시스템과, 저산소 환경이 구현되는 훈련시스템으로 나뉘어 연구개발되어지고 있다.
상기 저압환경이 구형되는 훈련시스템과 저산소 환경이 구현되는 훈련시스템은 모두 밀폐된 공간의 기압 또는 산소량을 인위적으로 조절하여 밀폐된 공간내에서 훈련이 이루어지도록 되어 있으나, 이와 같은 훈련시스템은 훈련전에는 압력 및 산소조절이 이루어질 수 있으나, 훈련중에는 밀폐된 공간으로 인하여 압력과 산소농도가 신속하게 제어되지 못하는 문제점이 있었다.
특히, 고도 2,000ｍ 이상의 고지대는, 산소가 희박해질 뿐 아니라, 낮은 압력(저압) 즉, 기압이 낮아지게 되어 산소분압이 낮아지고 이로 인해 폐로 들어온 산소의 이동(섭취)에 어려움이 발생되고 있으나, 종래의 고지대 적응 훈련시스템은 저압 환경 구현 훈련시스템과 저산소 환경 구현 훈련시스템으로 분리구성되어 있어, 실제 고지대에 맞는 적응훈련이 이루어질 수 없는 문제점이 있었다.
최근에는 실제 고지대에 맞도록 저압환경 및 저산소 환경이 동시에 구현되는 훈련시스템에 대한 연구가 이루어지고 있으나, 고지대 적응 훈련시스템 내부에서 트레이닝이 이루어짐에 따라 트레이닝 인원들을 위해 밀폐된 공간내로 외부의 신선외기가 공급될 경우, 공급되어지는 신선외기가 저압환경과 저산소 환경에 동시적으로 영향을 주게 되므로, 트레이닝시에도 저압환경 및 저산소 환경이 동시에 구현되는 훈련시스템에 대한 개발이 쉽게 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
공개특허공보 공개번호 10-2014-0131290(2014.11.12) 등록특허공보 등록번호 10-0780447(2007.11.22) 등록특허공보 등록번호 10-0780448(2007.11.22) 공개특허공보 공개번호 10-2010-0110558(2010.10.13)
본 발명의 목적은 트레이닝이 이루어지고 있는 내압챔버 내부에 대하여, 저산소 환경 및 저압 환경이 지속적으로 유지되도록 하여, 훈련자의 훈련이 안정적으로 이루어질 수 있는 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어방법과 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 저압/저산소 환경의 구현에 의해 훈련자의 운동능력 및, 관련한 인체 기능이 향상될 수 있는 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어방법과 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 내압챔버내에서 훈련자의 훈련이 이루어지고, 훈련자의 체력관련 정보가 측정되어 저장 및 출력되는 고지대 적응 훈련시스템에서, 신선공기가 유입되면서 피실험자의 트레이닝이 진행될 시, 밀폐성이 확보된 내압챔버내로 질소가 투입되어 공기 중의 산소비율이 감소되고, 산소/질소 조성이 바뀐 내압챔버내 기체(공기)의 배기를 통해 압력이 저하되도록 하여, 저압환경과 저산소환경이 동시적으로 구현될 수 있도록 되어 있다.
본 발명은 고지대 또는 고산지의 환경과 같은 저산소, 저압 환경이 동시에 구현되도록 되어 있어, 훈련자가 실제로 고지대 또는 고산지로 이동하지 않고도 고지대 또는 고산지에서 일어날 수 있는 훈련자 개개인의 신체반응을 알 수 있고, 이에 대한 진단 및 대체가 이루어질 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 내압챔버내부에 대하여 저산소 환경조성 후, 저압환경의 조성되도록 되어 있어, 내압챔버내로 트레이닝을 위한 신선외기가 공급되더라도, 내압챔버 내부에 대한 저압/저산소 환경조성이 효율적으로 이루어질 뿐 아니라, 트레이닝이 진행되는 동안 저압/저산소 환경이 일정하게 유지되는 효과가 있다.
본 발명은 밀폐성이 확보된 내압챔버 내부에 질소가 투입되어 공기 중의 산소비율이 감소되고, 산소/질소 조성이 바뀐 내압챔버내 기체(공기)의 양 자체를 줄이는 동작이 연동반복되어 저압환경과 저산소환경이 동시적으로 구현되도록 되어 있어, 저압/저산소환경에 도달후, 트레이닝 인원들을 위하여 내압챔버내로 신선외기가 유입되더라도, 내압챔버 내부에 대한 저압/저산소 환경조성이 신속하게 이루어지는 등 많은 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 환경제어방법(환경유지)을 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 환경제어장치의 구성을 보인 블록 예시도
도 1 은 본 발명에 따른 환경제어방법(환경유지)을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은, 내압챔버내에서 피실험자의 트레이닝이 이루어지고, 피실험자의 체력관련 정보가 측정되어 저장 및 출력되는 고지대 적응 훈련시스템에서 트레이닝 진행시에도 내압챔버 내부에 대한 저압/저산소 동시구현이 이루어지도록 되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어방법은,
밀폐된 내압챔버(10)내 산소농도가 저산소 설정값에 도달되도록 산소농도 조절부(20)에 의해 질소(50)가 투입되어 내압챔버(10) 내부가 저산소환경으로 조성되는 저산소 환경조성단계;
저산소 환경조성 단계 후, 밀폐된 내압챔버(10)내 압력상태가 저압력 설정값에 도달되도록 압력조절부(30)에 의해 내압챔버(10)내 기체의 배기(60)가 조절되어 내압챔버(10) 내부가 저산소/저압환경으로 조성되는 저압 환경조성단계;
저압 환경조성단계후, 내압챔버(10) 내부의 저압/저산소 환경이 유지되면서 피실험자에 대한 트레이닝이 이루어지는 환경유지단계;를 포함하되,
상기 환경유지단계는,
저압 환경조성단계 후, 압력조절부(30)에 의해 내압챔버(10)내 기체의 배기(60)가 조절되면서, 기체의 배기에 따라 급기조절부(40)를 통해 내압챔버(10)내로 신선외기(70)가 유입되어 내압챔버내 저압상태가 유지되는 신선외기 유입단계;
내압챔버내로 신선외기(70)가 유입되면서, 산소센서(11)에 의해 내압챔버(10)내의 산소농도값이 실시간 체크되고, 내압챔버(10)내 산소농도값이 산소농도 설정허용치를 벗어나면 산소농도값이 저산소 설정값에 도달되도록 산소농도 조절부(20)에 의해 내압챔버(10)내로 질소(50)가 투입되는 산소농도 조절단계;
신선외기 유입단계 및 산소농도 조절단계가 수행되면서, 압력센서(12)에 의해 내압챔버(10)내의 압력값이 실시간 체크되고, 내압챔버(10)내의 압력값이 압력 설정허용치를 벗어나면 압력값이 저압력 설정값에 도달되도록 압력조절부(30)에 의해 내압챔배(10)내 기체의 배기(60)가 조절되는 압력 조절단계;
내압챔버(10)내의 압력값이 저압력 설정값에 도달되면, 내압챔버내 산소농도에 대한 저산소 설정값 도달여부가 판단되고, 내압챔버(10)내의 압력값이 저압력 설정값에 미도달되면, 훈련 종료여부가 판단되는 챔버압력 확인단계;
챔버압력 확인단계에 따라 내압챔버(10)내 산소농도가 저산소 설정값에 도달되면, 내압챔버(10)내 저압상태가 유지되면서 압력조절부(30) 및 급기조절부(40)에 의해 내압챔버(10)내로 신선외기(70)가 계속 유입되고, 내압챔버(10)내 산소농도값이 저산소 설정값에 미도달되면, 산소농도 조절단계, 압력조절 단계, 챔버압력 확인단계가 반복수행되는 반복수행단계;
챔버압력 확인단계에 따라 훈련이 종료되지 않은 것으로 판단되면, 압력 조절단계, 챔버압력 확인단계가 반복수행되고, 훈련이 종료된 것으로 판단되면, 고지대 적응 훈련시스템에 대한 환경제어가 종료되는 훈련종료 확인단계;를 포함하도록 되어 있다.
상기 저산소 환경조성단계 및, 저압 환경조성단계는, 내압챔버(10)내에서 피실험자의 트레이닝이 이루어지기 전에 내압챔버(10) 내부를 고지대 환경조건 즉, 저압/저산소 환경조건으로 조절하기 위한 단계로,
상기 저산소 환경조성단계는 급기조절부(40)의 외기조절밸브(41)가 개방되고, 내압챔버(10)내의 산소농도가 저산소 설정값에 도달되도록 산소농도 조절부(20)에 의해 내압챔버(10)내로 질소(50)가 투입된다. 이때, 압력조절부(30)는 미구동 상태가 유지되고, 내압챔버(10)내의 산소농도가 저산소 설정값에 도달되면, 외기조절밸브(41)가 폐쇄되고 산소농도 조절부(20)의 작동이 정지된다.
상기 저산소 설정값은 피실험자의 트레이닝에 요구되는 산소농도값으로, 트레이닝 목적에 맞추어 해당 고도의 산소농도값으로 설정되어지므로, 그 범위가 특별히 한정되는 것은 아니다. 다만, 상기 저산소 설정값은 내압챔버가 고도 0∼6,000ｍ의 저압/저산소 환경에 견딜 수 있도록 설계될 경우, 이와 같은 범위내에서 설정될 수 있다.
상기 저압 환경조성단계는, 저산소 환경조성단계에 의해 내압챔버(10) 내부에 대한 저산소 환경이 조성된 후, 질소의 투입으로 인해 압력이 상승된 내압챔버(10) 내부의 압력상태가 저압력 설정값에 도달되도록 조절하는 단계로,
급기조절부(40)와 산소농도 조절부(20)가 정지된 상태 즉, 급기조절부의 외기조절밸브(41)와 산소농도 조절부의 질소유량 조절밸브(21)가 폐쇄상태에서, 밀폐된 내압챔버(10) 내부의 압력상태가 저압력 설정값에 도달되도록 압력조절부(30)에 의해 내압챔버(10)내의 기체의 배기(60)가 이루어지고, 내압챔버(10) 내부의 압력상태가 저압력 설정값에 도달되면, 압력조절부(30)의 작동이 정지된다.
상기 저압 설정값은 피실험자의 트레이닝에 요구되는 압력값으로, 트레이닝 목적에 맞추어 해당 고도의 압력값으로 설정되어지므로, 그 범위가 특별히 한정되는 것은 아니다. 다만, 상기 저압 설정값은 내압챔버가 고도 0∼6,000ｍ의 저압/저산소 환경에 견딜 수 있도록 설계될 경우, 이와 같은 범위내에서 설정될 수 있다.
상기와 같은 저산소 환경조성단계 및 저압 환경조성단계에 의해 내압챔버(10) 내부는 저압력 설정값 및 저산소 설정값에 따른 저압/저산소 환경조건을 구비하게 된다. 이때, 내압챔버(10)는 내부가 밀폐된 상태로 유지된다.
상기 환경유지조건은, 내압챔버(10)내로 신선외기(70)가 유입되면서 피실험자에 대한 트레이닝이 이루어질 시, 내압챔버(10) 내부에 대한 저압/저산소 환경조건이 유지되도록 하는 단계로, 저산소 환경 조성 후, 저압환경 조성이 순차적으로 이루어져, 저산소/저압환경이 유지되도록 되어 있다.
즉, 상기 환경유지단계는, 신선외기 유입단계, 산소농도 조절단계, 압력 조절단계, 챔버압력 확인단계, 반복수행단계, 환경제어 종료단계를 통해, 내압챔버(10) 내부가 저압/저산소 환경으로 유지되도록 되어 있다.
상기 신선외기 유입단계는 피실험자의 트레이닝을 위한 신선외기(70)를 내압챔버(10)내로 공급하는 단계로, 급기조절부의 외기조절밸브(41)가 개방되고, 제어부(80)에 의해 압력조절부(30)가 제어되어 내압챔버(10) 내부에 위치한 피실험자에게 외부의 신선외기(70)가 지속적으로 유입되도록 되어 있다.
이때, 상기 압력조절부(30)는 진공펌프로 이루어질 수 있으며, 제어부(80)에 의해 진공펌프의 회전속도가 제어되어, 내압챔버(10)내의 기체에 대한 배기가 이루어져, 내압챔버(10)내로 신성외기(70)가 유입되어지도록 구성될 수 있다.
이와 같은 신선외기(70)의 유입에 의해 내압챔버(10)내의 산소농도는 높아지고, 압력상태는 저압 환경이 유지된다.
상기 산소농도 조절단계는, 신선외기(70)의 유입으로 인해 높아진 내압챔버(10)내에 산소농도가 저산소 설정값에 도달되도록 조절되는 단계로, 내압챔버 내부에 설치된 별도의 산소센서(11)에 의해 내압챔버(10)내 산소농도값이 실시간으로 측정되고, 산소 농도값이 설정 목표치 대비 ±5% 이상으로, 1분 이상 지속될 경우, 산소농도 조절부의 질소유량 조절밸브(21)가 개방되어, 내압챔버(10)내로 질소(50)가 투입된다.
이와 같은 질소(50)의 투입에 의해 내압챔버(10)내 산소농도에 대한 조절이 이루어지고, 내압챔버(10)내 압력은 상승하게 된다.
상기 압력 조절단계는, 내압챔버(10)내에 설치된 별도의 압력센서(12)에 의해 내압챔버(10)내의 압력값이 실시간으로 측정되고, 압력값이 설정 목표치 대비 ±5% 이상으로, 1분 이상 지속될 경우, 저압 설정값에 도달 할 수 있도록 압력조절부(30)가 제어(진공펌프의 회전수가 증가)되어, 내압챔버(10)내 기체의 배기량이 조절되며, 이와 같은 기체의 배기량 조절에 의해 내압챔버(10)내의 압력은 하강하게 된다.
상기 챔버압력 확인단계는, 내압챔버(10)내의 압력값이 저압 설정값에 대한 도달여부가 확인되고, 압력값이 저압 설정값에 미도달되면, 트레이닝 종료여부가 확인되며, 압력값이 저압 설정값에 도달되면, 내압챔버내 산소농도값에 대한 저산소 설정값 도달/유지여부가 확인된다.
이때, 상기 압력값은 내압챔버(10)내에 설치된 별도의 압력센서(12)에 의해 실시간으로 측정되고, 상기 산소농도값은 내압챔버(10)내에 설치된 산소센서(11)에 의해 실시간으로 측정된다.
상기 반복수행단계는, 챔버압력 확인단계에 의해 내압챔버(10)내의 압력값이 저압 설정값에 도달 후, 내압챔버(10)내 산소농도가 저산소 설정값으로 유지되면, 압력조절부(진공펌프), 급기조절부의 외기조절밸브(41)가 제어되어 내압챔버(10)내 저압상태가 유지되면서 내압챔버(10)내로 신선외기(70)가 계속 유입되고, 내압챔버(10)내 산소농도값이 저산소 설정값으로 유지되지 않을 경우, 급기조절부의 외기조절밸브(41), 산소농도 조절부의 질소유량조절밸브(21), 압력조절부의 진공펌프(31) 회전량이 조절되어, 산소농도 조절단계, 압력조절 단계, 챔버압력 확인단계가 반복수행된다.
상기 훈련종료 확인단계는, 챔버압력 확인단계에 따라 트레이닝 종료여부가 판단되어, 트레이닝이 미종료상태로 판단되면, 내압챔버(10)내 압력값이 저압 설정값에 도달되도록 압력조절단계가 수행되며, 압력조절단계 수행후에는 챔버압력 확인단계, 반복수행단계, 훈련종료 확인단계가 반복수행된다.
또한, 챔버압력 확인단계에 따라 저압/저산소 환경종료 명령이 확인되면, 트레이닝이 종료된 것으로 판단되어, 내압챔버내 압력값과 산소농도값에 관계없이 고지대 적응 훈련시스템에 대한 종료가 이루어지게 된다.
상기에서와 같이, 본 발명은 내압챔버내부에 대하여 저산소 환경조성 후, 저압환경의 조성되도록 되어 있어, 내압챔버내로 트레이닝을 위한 신선외기가 공급되더라도, 내압챔버 내부에 대한 저압/저산소 환경조성이 효율적으로 이루어질 뿐 아니라, 트레이닝이 진행되는 동안 저압/저산소 환경이 일정하게 유지되게 된다.
즉, 본 발명은 저산소 환경조성후 저압환경이 이루어지도록 하여, 저압/저산소 환경이 일정하게 유지되도록 되어 있으나, 만일, 저압환경을 조성한 이후, 저산소 환경을 조성하는 경우, 챔버 내부에 투입된 질소가 내부의 압력 환경을 상승시키는 요인으로 작용하게 되어, 저압환경 조성유지가 어려울 뿐 아니라, 챔버 내부가 저압 상태로 유지되어야 하므로, 투입되어지는 질소의 양에 대한 정밀제어가 이루어져야 하며, 이를 위한 별도의 정밀 유량제어밸브와 유량계 및 제어알고리즘이 더 설치되어야 하므로, 구조가 복합해지게 된다.
특히, 질소가 투입되는 동안에도 챔버 내부의 압력상태를 유지하고, 챔버 내부의 공기조성을 사용자가 원하는 저산소 환경으로 조성하기 위해서는 투입되는 질소의 양만큼 배기부의 진공펌프가 가동되어야 하므로, 전체 제어가 복잡해지고, 에너지 소모가 증가되는 현상이 발생되므로, 내압챔버내부에 대한 저산소/저압환경 유지가 어렵게 된다.
도 2 는 본 발명에 따른 환경제어장치의 구성을 보인 블록 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 밀폐성이 보장된 내압챔버(10), 저산소 환경을 구현하기 위한 산소농도 조절부(20), 저압 환경을 구현하기 위한 압력조절부(30), 트레이닝 인원들을 위하여 내압챔버(10)내로 신선외기를 공급하는 급기조절부(40), 압력조절부(30), 산소농도 조절부(20) 및 급기조절부(40)를 제어하는 제어부(80)를 포함하여, 밀폐성이 확보된 내압챔버(10) 내부에 대한 저압환경과 저산소환경이 동시적으로 구현되도록 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어장치(100)는,
압력센서(12) 및 산소센서(11)가 설치되고 기밀성 및 밀폐성을 구비하는 내압챔버(10);
내압챔버(10)와 연결되어 내압챔버(10) 내부가 저산소환경으로 유지되도록 조절하는 산소조절부(20);
내압챔버(10)와 연결되어 내압챔버(10) 내부가 저압환경으로 유지되도록 조절하는 압력조절부(30);
내압챔버(10)와 연결되어 내압챔버(10)내로 신선외기(70)가 공급되도록 조절하는 급기조절부(40);
산소조절부(20), 압력조절부(30), 급기조절부(40)를 제어하는 제어부(80);를 포함한다.
상기 내압챔버(10)는 기밀성 및 밀폐성을 갖춘 내압 구조 챔버로서, 산소농도 조절부(20)와 압력조절부(30)에 의해 저산소 환경 및 저압 환경이 인위적으로 조성될 수 있도록 구성되어 있다.
상기 내압챔버(10)내에는 피실험자의 저산소/저압 적응훈련이 이루어질 수 있도록 각종 설비가 설치되어 있으며, 피실험자의 훈련이 이루어지는 내부공간에 대한 산소농도값이 실시간으로 체크되는 산소센서(11) 및 압력값이 실시간으로 체크되는 압력센서(12)가 각각 설치되어 있다.
또한, 상기 내압챔버(10)는 입/퇴실이 이루어질 수 있도록 출입문(도시없음)이 설치되어 있으며, 내부공간내의 기체에 대한 누출 또는, 신선외기 이외의 외기유입이 없도록 밀폐성과 기밀성을 구비하도록 되어 있다.
또한, 상기 내압챔버(10)는 내부공간이 고산지대 기압환경으로 조성되었을 시, 내압챔버 내부와 외부 사이의 차압상태를 충분히 견딜 수 있도록 일 예로, 고도 0∼6,000ｍ의 저압/저산소 환경에 견딜 수 있도록 설계되어 있다.
또한, 상기 내압챔버(10)는 내부공간에 대한 온도 및 습도조절을 위하여 온/습도센서(13) 및, 항온항습기(14)가 더 연결설치될 수 있다. 이때, 상기 항온항습기(14)는 내압챔버 내부 또는 내압챔버 외부에 위치하도록 설치될 수 있으나, 바람직하게는 내압챔버(10)에 설치된다.
일 예로, 상기 내압챔버(10)는 -20℃∼50℃의 온도설정, 30％∼80％의 습도설정이 이루어지도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 내압챔버(10)에는 외기 비상밸브(15)가 더 설치되어, 위급상황 발생시, 내부공간에 대한 저압/저산소 환경이 신속하게 해제(해소)되도록 되어 있다.
또한, 상기 내압챔버(10)에는 이산화탄소 검출센서(16)가 더 설치되어, 훈련자에 의해 발생된 이산화탄소량에 따라 신선외기의 유입량, 산소농도 조절을 위한 질소투입량, 압력조절부에 의한 배기량이 연동조절되어지도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 이산화탄소 검출센서(16)는 내부챔버내 1,000ppm 이내의 이산화탄소 농도를 측정할 수 있는 것이 설치될 수 있다.
상기 산소농도 조절부(20)는 내압챔버(10)내의 산소농도를 조절하는 것으로, 신선공기(70)의 유입에 의해 내압챔버(10)내 산소농도가 증가될 경우, 내압챔버(10)내로 질소(50)를 투입하게 된다.
상기 산소농도 조절부(20)는, 질소발생기(23)와, 질소발생기(23)와 내압챔버(10)에 연결설치되는 질소공급라인(22)과, 질소공급라인(22)상에 설치되어 내압챔버(10)내로 공급되어지는 질소(50)의 투입량이 조절되는 질소유량조절밸브(21)를 포함한다. 즉, 상기 산소농도 조절부(20)는 내압챔버(10)내로 질소를 투입하여, 내압챔버(10)내 산소농도를 상대적으로 낮추어지도록 작동된다.
이때, 상기 질소발생기(23)는 그 용량이 특정되어지는 것은 아니나, 고도 0ｍ 의 산소농도값에서 고도 6,000ｍ의 산소농도값까지 대략 1 시간이내에 도달될 수 있도록 내압챔버내 산소농도를 조정할 수 있는 질소가 저장된 기기가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 압력조절부(30)는 내압챔버(10)내 기체의 배기(60)를 통해, 내압챔버내의 압력값이 조절되도록 하는 기능 및, 기체의 배기(60)에 의해 내압챔버(10)내로 신선외기(70)가 유입되도록 하는 기능을 구비한다.
상기 압력조절부(30)는 내압챔버(10)와 연결되는 배기라인(32)과, 배기라인(32) 상에 설치되는 진공펌프(31)를 포함한다. 즉, 상기 압력조절부(30)는 진공펌프(31)에 의한 내압챔버(10)내 기체의 강제배기가 이루어지도록 하여, 내압챔버(10)내의 압력상태가 조절되도록 작동된다.
상기 급기조절부(40)는 내압챔버(10)내로 신선외기(70)가 유입되도록 하는 것으로, 내압챔버(10)와 연결되는 급기라인(42)과, 급기라인(42) 상에 설치되어 내압챔버(10)내로 유입되어지는 신선외기(70)의 양을 조절하는 외기조절밸브(41)를 포함한다.
즉, 상기 급기조절부(40)는 외기조절밸브(41)가 개방되어 내압챔버(10)내로 신선외기(70)가 유입되어지도록 구성되어 있다. 이때, 내압챔버(10)내로의 신선공기유립량은 압력조절부(30)의 작동 및, 제어부(80)에 의한 외기조절밸브(41)의 개폐율에 의해 조절되어지게 된다.
상기 제어부(80)는 내압챔버내 압력센서(12) 및 산소센서(11)에 의해 급기조절부(40), 압력조절부(30), 산소농도 조절부(20)를 제어한다. 즉, 내압챔버내의 압력값과 산소농도값이 각각 저압 설정값과 저산소 설정값에 도달되도록 급기조절부의 외기조절밸브(41), 압력조절부의 진공펌프(31) 회전수, 산소농도 조절부의 질소유량 조절밸브(21) 등을 연동 제어하게 된다.
이와 같은 제어부(80)는 공지의 제어수단 즉, 프로그램을 포함하는 컴퓨터 등으로 이루어질 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명은 저장부(90)를 더 포함하도록 되어 있어, 내압챔버내에서 피실험자의 트레이닝에 따른 피실험자의 체력관련 정보, 외기조절밸브 개도율, 질소유량조절밸브 개도율, 진공펌프 회전수, 신선외기 유입량, 기체의 배기량, 질소 투입량 등등이 ＤＢ화되어 자동저장되고, 필요에 따라 보고서 형식으로 자동 출력되어지도록 되어 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
(10) : 내압챔버 (11) : 산소센서
(12) : 압력센서 (13) : 온/습도센서
(14) : 항온항습기 (15) : 외기비상밸브
(16) : 이산화탄소 검출센서 (20) : 산소농도 조절부
(21) : 질소유량 조절밸브 (22) : 질소발생기
(23) : 질소공급라인 (30) : 압력조절부
(31) : 진공펌프 (40) : 급기조절부
(41) : 외기조절밸브 (42) : 급기라인
(50) : 질소 (60) : 기체의 배기
(70) : 신선외기 (80) : 제어부
(90) : 저장부 (100) : 환경제어장치

Claims (7)

  1. 고지대 적응 훈련시스템의 환경제어방법에 있어서;
    밀폐된 내압챔버(10)내 산소농도가 저산소 설정값에 도달되도록 산소농도 조절부(20)에 의해 질소(50)가 투입되어 내압챔버(10) 내부가 저산소환경으로 조성되는 저산소 환경조성단계;
    저산소 환경조성 단계 후, 밀폐된 내압챔버(10)내 압력상태가 저압력 설정값에 도달되도록 압력조절부(30)에 의해 내압챔버(10)내 기체의 배기(60)가 조절되어 내압챔버(10) 내부가 저산소/저압환경으로 조성되는 저압 환경조성단계;
    저압 환경조성단계후, 내압챔버(10) 내부의 저압/저산소 환경이 유지되면서 피실험자에 대한 트레이닝이 이루어지는 환경유지단계;를 포함하되,
    상기 환경유지단계는, 밀폐성이 확보된 내압챔버내로 질소가 투입되어 공기 중의 산소비율이 감소되고, 산소/질소 조성이 바뀐 내압챔버내 기체(공기)의 배기를 통해 압력이 저하되어, 내압챔버(10) 내부가 저산소/저압환경으로 조성되도록 한 것을 특징으로 하는 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어방법.
  2. 청구항 1 에 있어서;
    환경유지단계는,
    저압 환경조성단계 후, 압력조절부(30)에 의해 내압챔버(10)내 기체의 배기(60)가 조절되면서, 기체의 배기에 따라 급기조절부(40)를 통해 내압챔버(10)내로 신선외기(70)가 유입되어 내압챔버내 저압상태가 유지되는 신선외기 유입단계;
    내압챔버내로 신선외기(70)가 유입되면서, 산소센서(11)에 의해 내압챔버(10)내의 산소농도값이 실시간 체크되고, 내압챔버(10)내 산소농도값이 산소농도 설정허용치를 벗어나면 산소농도값이 저산소 설정값에 도달되도록 산소농도 조절부(20)에 의해 내압챔버(10)내로 질소(50)가 투입되는 산소농도 조절단계;
    신선외기 유입단계 및 산소농도 조절단계가 수행되면서, 압력센서(12)에 의해 내압챔버(10)내의 압력값이 실시간 체크되고, 내압챔버(10)내의 압력값이 압력 설정허용치를 벗어나면 압력값이 저압력 설정값에 도달되도록 압력조절부(30)에 의해 내압챔배(10)내 기체의 배기(60)가 조절되는 압력 조절단계;
    내압챔버(10)내의 압력값이 저압력 설정값에 도달되면, 내압챔버내 산소농도에 대한 저산소 설정값 도달여부가 판단되고, 내압챔버(10)내의 압력값이 저압력 설정값에 미도달되면, 훈련 종료여부가 판단되는 챔버압력 확인단계;
    챔버압력 확인단계에 따라 내압챔버(10)내 산소농도가 저산소 설정값에 도달되면, 내압챔버(10)내 저압상태가 유지되면서 압력조절부(30) 및 급기조절부(40)에 의해 내압챔버(10)내로 신선외기(70)가 계속 유입되고, 내압챔버(10)내 산소농도값이 저산소 설정값에 미도달되면, 산소농도 조절단계, 압력조절 단계, 챔버압력 확인단계가 반복수행되는 반복수행단계;
    챔버압력 확인단계에 따라 훈련이 종료되지 않은 것으로 판단되면, 압력 조절단계, 챔버압력 확인단계가 반복수행되고, 훈련이 종료된 것으로 판단되면, 고지대 적응 훈련시스템에 대한 환경제어가 종료되는 훈련종료 확인단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어방법.
  3. 청구항 2 에 있어서;
    산소농도 조절단계는, 신선외기(70)의 유입으로 인해 높아진 내압챔버(10)내에 산소농도가 저산소 설정값에 도달되도록 조절되는 단계로, 내압챔버 내부에 설치된 별도의 산소센서(11)에 의해 내압챔버(10)내 산소농도값이 실시간으로 측정되고, 산소 농도값이 설정 목표치 대비 ±5% 이상으로, 1분 이상 지속될 경우, 산소농도 조절부의 질소유량 조절밸브(21)가 개방되어, 내압챔버(10)내로 질소(50)가 투입되고,
    압력 조절단계는, 내압챔버(10)내에 설치된 별도의 압력센서(12)에 의해 내압챔버(10)내의 압력값이 실시간으로 측정되고, 압력값이 설정 목표치 대비 ±5% 이상으로, 1분 이상 지속될 경우, 저압 설정값에 도달 할 수 있도록 압력조절부(30)가 제어되어, 내압챔버(10)내 기체의 배기량이 조절되는 것을 특징으로 하는 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어방법.
  4. 고지대 적응 훈련시스템의 환경제어장치에 있어서;
    압력센서(12) 및 산소센서(11)가 설치되고 기밀성 및 밀폐성을 구비하는 내압챔버(10);
    내압챔버(10)와 연결되어 내압챔버(10) 내부가 저산소환경으로 유지되도록 조절하는 산소조절부(20);
    내압챔버(10)와 연결되어 내압챔버(10) 내부가 저압환경으로 유지되도록 조절하는 압력조절부(30);
    내압챔버(10)와 연결되어 내압챔버(10)내로 신선외기(70)가 공급되도록 조절하는 급기조절부(40);
    산소조절부(20), 압력조절부(30), 급기조절부(40)를 제어하는 제어부(80);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어장치.
  5. 청구항 4 에 있어서;
    내압챔버(10)에는 이산화탄소 검출센서(16)가 더 설치되어, 훈련자에 의해 발생된 이산화탄소량에 따라 신선외기의 유입량, 산소농도 조절을 위한 질소투입량, 압력조절부에 의한 배기량이 연동조절되어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어장치.
  6. 청구항 4 에또는 청구항 5 에 있어서
    내압챔버(10)에는 외기 비상밸브(15)가 더 설치되어, 위급상황 발생시, 내부공간에 대한 저압/저산소 환경이 해제(해소)되도록 구성된 것을 특징으로 하는 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어장치.
  7. 청구항 4 에 있어서;
    산소농도 조절부(20)는, 질소발생기(23)와, 질소발생기(23)와 내압챔버(10)에 연결설치되는 질소공급라인(22)과, 질소공급라인(22)상에 설치되어 내압챔버(10)내로 공급되어지는 질소(50)의 투입량이 조절되는 질소유량조절밸브(21)를 포함하고,
    압력조절부(30)는, 내압챔버(10)와 연결되는 배기라인(32)과, 배기라인(32) 상에 설치되는 진공펌프(31)를 포함하며,
    급기조절부(40)는, 내압챔버(10)와 연결되는 급기라인(42)과, 급기라인(42) 상에 설치되어 내압챔버(10)내로 유입되어지는 신선외기(70)의 양을 조절하는 외기조절밸브(41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고지대 적응 훈련시스템에서 저압저산소환경의 동시구현이 가능한 환경제어장치.
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