KR20220070386A - 태양빛에 포함된 원적외선 증폭 조사기 - Google Patents

Abstract

사람 및 생명체에게 웰빙환경을 제공하는 방안들중 하나로서는 자연계에 존재하는 태양빛 중에서도 원적외선 영역의 파장을 생명체에 비추게 하는 것이다. 원적외선 영역의 파장은 생명체의 세포에 깊숙히 침투하여 여러가지 이로운 작용을 하는데, 가급적 장시간 쪼이면 그만큼 효과 증대에 유리하다. 적외선은 햇빛에 포함되어 있으나 자외선 및 해로운 파장도 포함 되어 있으며, 적외선 램프나 전열기기 등으로 적외선을 발생시킬 수도 있지만, 이또한 전자파가 부수적으로 발생하여 해롭다. 뜨거운 불가마 찜질방 내에서는 근적외선의 열작용 효과를 어느 정도 기대할 수는 있지만, 원적외선은 미미하다. 원적외선의 웰빙에 이로움과 부수적으로 발생하는 부작용을 없애는 획기적인 방법으로는, 자외선 차단 처리된 투명체에 햇빛을 통과 시킨 후에 은거울을 이용하여 증폭 시켜서 다량의 원적외선을 얻는 것이 본 발명의 핵심이다.

Description

태양빛에 포함된 원적외선 증폭 조사기 {The instrument for amplifying far infrared ray included in sunlight }

본 발명은 웰빙 환경을 조성하는 방안중의 하나로서 인류를 비롯한 생명체에 이로운 원적외선을 분광 시켜서 장시간 조사할수 있는 방법에 관한 것이다.

적외선은 근적외선과 원적외선으로 나뉘는데 원적외선 영역의 파장은 인간의 육안으로는 볼수 없고 일반 카메라로도 잡히지 않으나, 생명체의 세포 깊숙히 침투하여 여러가지 이로운 작용을 한다. 체내에서 혈액순환 및 신진대사 증대, 피로회복, 면역세포를 활성화하여 체내에 침투한 세균 및 바이러스의 살균에 간접적으로 기여하는 등의 효능을 발휘한다. 따라서 가급적 장시간 꾸준히 쪼이면 그만큼 웰빙효과 증대에 유리하다.

원적외선은 태양빛에 다량 함유되어 있는데, 본 발명은 이를 선별 증폭할 수 있는 방안에 관한 것이다.

원적외선을 인체에 조사하면 웰빙 효과를 얻을 수 있다는 사실이 밝혀지면서 원적외선을 생성시키기 위해 여러 방법이 제시 되고 있다.

적외선 램프를 전원에 연결하여 적외선을 생성 시키거나, 황토나 세라믹 소재 또는 금속 물질에 열을 가하여 발생 시키기도 한다. 햇빛에 원적외선이 포함되어 있으므로 일광욕을 하면서 쬐는 방법도 있다.

원적외선이 인류를 비롯한 생명체에 이롭기 때문에 현재 이를 얻을려고 시도하는 방법들은 모두 다음과 같은 문제점들을 안고 있다.

햇빛에 원적외선이 포함되어 있으므로 일광욕을 하는 방법이 있으나, 햇빛에는 원적외선 말고도 자외선을 포함되어 있어서, 직사광선에 장시간 노출되면 해롭다.

적외선 램프나 전열기기 등으로 적외선을 발생시키는 경우 전자파가 부수적으로 발생하는 단점이 있고 원적외선 생성량도 미미하다. 뜨거운 불가마 찜질방도 앞으로 언급 하게 될 흑체복사 이론에 의하면 강도 및 효과가 미미하다.

생명체의 웰빙에 이로운 원적외선이 태양 빛에 포함되어 있지만, 자외선도 포함되어 있고 원적외선의 효과를 충분히 보기에는 강도가 낮다. 해로운 자외선은 차단하고 이로운 원적외선은 증폭하기 위한, 쉬우면서도 획기적인 방안을 본 발명에서 다음과 같이 제시한다. 깔대기 형태의 프레임 내부에 부착된 거울을 이용하여 자연계에 존재하는 햇빛을 반사시켜서 증폭시키는 것이 본 발명의 핵심으로서[도1], 깔대기 형태의 몸통 프레임(114) 상단부의 투명판을(115) 자외선방지 코팅처리를 하고, 입사된 태양광은(118) 깔대기 형태의 몸통 내부에 부착된 거울에(116,117) 의해 하단부로 전달되면서 증폭시킨다.(119)

자외선 차단 처리해서 햇빛중의 자외선은 차단하고 가시광선과 원적외선은 투과되어 증폭되므로, 기존의 해로운 자외선이 혼합된 태양빛에 비해 웰빙 효과를 극대화 할 수 있다. 원적외선을 비롯한 가시광선만을 선별하여 인류 및 생명체에게 꾸준하게 조사 할 경우, 체세포내에서 각종 웰빙효과를 증대시키고 부분적으로는 자연 치유의 효과까지도 기대를 할 수 있는 방법이 되겠다. 본 발명자도 원적외선을 증폭하여 세균성 피부질환을 치유한 경험이 있기에 효능을 소개하는 바이다.

도1은 본발명의 핵심인 원적외선 증폭기 도시
도2는 흑체복사 이론에서의 광원의 온도에 따른 파장대별 강도
도3은 입사각과 반사각의 동일한 원리 도시
도4는 동지, 춘추분, 하지 때의 태양의 최대 고도
도5는 프리즘에 의한 태양빛 분리 현상
도6은 원적외선 증폭기 내에서의 입사광의 진행 및 증폭 도시
도7은 스카이 차량에 부착할 원적외선 증폭기
도8은 스카이 차량에 부착하여 태양 입사각에 대응하는 모습 도시
도9는 스카이 붐대로 좌우(동서) 회전 모습 도시
도10은 지상용 및 선박용에 부착할 대형화된 원적외선 증폭기 도시
도 11은 지상에 고정된 붐대에 장착된 원적외선 증폭기 도시
도 12는 선박에 고정된 붐대에 장착된 원적외선 증폭기 도시

원적외선 영역의 파장을 일단 정의 하자면, 햇빛을(101) 프리즘에(102) 통과시키면 여러가지 파장의 빛들이 색상별로 분리되어[도5] 나타난다. 각각의 파장은 특정한 색상과 에너지와 굴절률을 지닌다. 가시광선은 흰색이지만 프리즘을 통과하면서는 각파장의 굴절률 차이로 인하여 분광현상이(104) 발생한다. 적색은 그중에서 파장이 가장 길면서 굴절률이 낮아서 조금 꺽어지므로 제일 상단에 위치하고, 보라색은 파장이 가장 짧고 굴절률이 제일 커서 많이 꺽어지므로 하단에 위치한다. 근적외선은 적색 보다는 굴절률이 작아서 적색파장의 상단에(105) 위치하며, 본발명의 최대 관심 사항인 원적외선은(106) 근적외선 보다 굴절률이 작아서 이보다 상단에 위치한다. 각 파장의 간단한 특성은 아래의 [표 1] 와 같다.

흑체복사 이론에 의하면[도2] 광원의 온도가 고온일수록 많은 광량을 생성한다. 태양 표면의 온도는 6000 K 로서, 적외선 램프(2000 ∼ 3000 K)나 찜질방의 온도 보다 훨씬 높은 만큼 발생하는 원적외선의 함량도 많다.

각종 원적외선 발생장치를 통해 원적외선을 발생시켜서 인체에 조사해 보지만 효능이 제대로 발휘되지 않는 이유로는, 적외선램프나 찜질방에서 발생하는 원적외선의 광량이 흑체복사 이론상 극히 미미하기 때문이다. 3500 K 의 광원이라도 그래프상 가장 낮은 광량을 보이는데, 일상적인 원적외선 발생장치는 이보다도 저온에서 생성되므로 비교 자체가 안된다.

원적외선의 효능을 충분히 발휘하기 위해서는 일상적인 조사량에 비해 최소 1.5 ∼ 2배 이상의 빛의 광도 부터 제대로 된 효과를 기대 할 수 있다. 태양에서 생성된 원적외선을 포함한 햇빛은 광속으로 8분 거리인 지구에 도달하면서는 광량이 줄어든 상태이고, 본 발명상 불필요한 자외선을 포함하고 있다. 따라서, 자외선은 차단시키고 원적외선은 필요한 만큼 증폭시키는 것이 본발명의 핵심이다.

보다 구체적으로 상술하자면, 깔대기 형태의 원통기둥 또는 사각통기둥 형태로 프레임을[도1의 114] 제조하고, 자외선 차단 필름으로 코팅 처리된 유리나 투명한 플라스틱판을(115) 상단 끝부분에 장착한다. 몸통 프레임 부분의 내벽 전체에는 거울을(116,117) 부착한다. 깔대기 형태의 상단 투명판에 입사된 태양 빛은(118) 몸통 내부에 부착된 거울에 의해 반사되면서 하단부에 도달하면서 입사광이 응집 증폭된다.(119) 깔대기 형태의 꼭지점 각은 최대 임계각은(122) 60°로 한다. 그보다 각이 크면 동일한 증폭비 대비하여 기기의 크기가 커지고, 각이 작아지면 입사각과 반사각의 원리에 의해[도3] 반사광의 손실이 크게 발생한다.[도6의 125]

본발명상 입사광량 대비 출구부의 증폭되는 비율은 다음 공식으로 간단히 확인할 수 있다. 상단 투명판 직경이 20㎝ 이고 출구지름이 10㎝일 경우,

원넓이 공식 = πr²

투명판지름 20㎝ 일 경우 r = 10㎝ 이므로 투명판 넓이는 100π㎝²

출구지름 10㎝ 일 경우 r = 5㎝ 이므로 출구 넓이는 25π㎝²

투명판의 넓이에 비해 출구부의 넓이는 1/4이므로, 입사한 광량의 손실이 없다는 전제하에 하단 방출구에서의 광량은 4배로 증폭된다. 태양빛이 투명판에 입사하면서 일부 손실되고, 입사광이 내부 거울에서 반사되면서도 일부 손실되지만, 증폭비율이 4배이므로 일부 손실되더라도 3배이상의 증폭효과가 있다.

돋보기로 빛을 한곳에 모으면 종이도 태우는 열이 발생한다. 본발명상 돋보기처럼 빛을 한점에 모으지는 않지만, 일반 햇빛을 증폭시키므로 열에 의한 상해를 대비해야 한다.

프레임의 내벽 거울은 유리거울 보다는 안정성이 높은 금속재질, 특히 은거울을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

원적외선 증폭기의 구조 특성상 중심부위로 입사하는 빛은 직진하여[도7의 127] 출구부로 도달하고, 주변부위로 입사하는 빛은 내부 거울에 1번 이상 반사하면서 출구부로 도달하는데(128) 이부분의 빛이 증폭에 관여한다. 출구부를 통과하면서부터 급격하게 퍼지는 현상이(128) 발생하므로, 가급적 원적외선 증폭기의 하단을 치유하고자 하는 신체에 최대한 근접하도록 한다.

손바닥만한 치유 부위를 갖는 원적외선 증폭기를 제조할 경우에는, 하단 출구부위 직경이 10cm 정도이므로 상단 투과체의 직경 20cm 몸체길이는 대략 20 ∼ 30cm 로 제작할 수 있다. 이를 태양의 초점에 맞추면서 특정 신체부위에 근접시키려면 손잡이를 몸통에 부착시키면[도7의 200] 보다 편리성을 증대 시킬수 있다.

원적외선 증폭기의 크기는 휴대용으로 소형화 할 수도 있지만, 치유부위도 제한적이므로 가급적 크게 제조하여 전신을 치유하는 것을 시도해 볼 수도 있다. 출구부위의 직경이 최소 2m가 되어야 한두 사람이 치유할 수 있고, 이경우에는 상단의 투과체 부위는 4m 정도 되어야 한다. 몸체의 길이도 최하 3m 가 되어야 하는데, 이렇게 큰 물체를 인력으로 조정하기는 무척 벅차다.

이를 보완하기 위해서는 현재 건설장비로 통용되고 있는 고소작업용 스카이 크레인을 접목하면 된다. 스카이 크레인은 도로로 이동해야 하므로 장착하는 기기는 화물적재함의 크기보다는 작아야 한다. 가장 작은 1톤 화물차를 기준으로 할 경우, 출구부 가로의 크기를 1m 이하이면서 세로의 길이는 2m 정도 되도록하고, 상단의 투과체 부위는 가로의 크기를 1.6 ∼2m 이하로 하고 세로의 길이는 3∼4m 이하로 한다. 이경우에는 입사광 대비 출구부의 증폭비는 다소 떨어지지만 전신을 장시간 조사시키는 효과를 볼 수 있다.

소형의 원적외선 증폭기는 출구부 바로 외부를 신체의 치유받고자 하는 부위에 근접시키는 방식인데 비해, 스카이 크레인에 장착하는 전신 치유 타입은 증폭기 내부에 입실하여 하부 바닥에 누워서(132) 치유받도록 설계 한다. 입실 할 수 있도록 문을(133) 장착하고, 하부 바닥은 프레임을(135) 보강하고, 피부가 닿는 바닥면의 안쪽에는 열에 의한 피부 화상을 방지하기 위해 단열재를 부착하고, 안전띠를 설치하여 유동에 대비하도록 한다.

입실하는 사람은 원적외선을 충분히 쬐기 위해서는 최소한의 복장만을 착용한다. 증폭된 광량에서 눈을 보호하기 위해 보안경을 반드시 착용한다. 각 사람마다 체질이 다르므로, 처음 입실시에는 5분 이내의 짧은 시간 동안를 자주 반복하도록 한다.

태양의 고도가 계절마다 바뀌고 해당지역의 위도에 따라서 태양 입사각이 다른데 서울을 기준으로 동지때 최대 입사각이 30°, 춘추분때 50°, 하지때는 70°정도로[도4] 차이가 많이 난다. 또한, 태양은 동쪽에서 서쪽으로 일주하므로 초점을 맞추기 위해 스카이 크레인의 기사가 서비스를 제공하거나, 입실하는 사람이 무선 조정기를 가지고 입실하여 스스로 초점을 맞출 수도 있는데 이경우에는 전문 교육을 받는 것이 바람직하다. 시중에 유통되는 스카이 크레인은 고소 작업용으로 여러단의 붐대를 장착하지만, 본발명에 적용할 경우 원적외선 증폭기의 각도와 방향만 조절하면 되므로 붐대는 짧은 1∼ 2단 만으로도 충분한 기능을 발휘하므로 저가로 제작 할 수 있다. 고소 작업용은 아니지만 안전을 위해 지지대인 아우트리거는 (138) 반드시 1쌍 이상을 장착한다.

스카이 크레인이 아니라도 붐대만 지상이나[도11] 선박[도12] 등에 고정 장착할 수도 있는데, 이경우에는 크기의 제약에서 좀더 자유롭다. 기본적인 사양으로는 원적외선 증폭기의 하단부위는 가로 세로 각각 2m 이상, 상단 투과부는 각각 4m이상으로 할 수도 있는데, 차량 장착용은 1인승이 거의 한계이지만 지상 또는 선박 장착용은 그보다는 많은 사람이 입실 할 수 있다. 대형화 하는 만큼 입실 인원도 다수의 인원으로 늘릴 수는 있지만, 장치의 용량에 맞는 정원을 반드시 지키도록 한다.

원적외선에 대해 몇가지 참고할 사항으로는, 화학물질의 성분을 분석하는 방법중에는 원적외선을 이용한 FT-IR 이 있는데, 원적외선 영역의 파장을 물질에 조사하였을때, 물질마다 특정한 파장대를 흡수하거나 투과되는 정도를 달리하므로, 이를 활용하여 해당 물질의 조성을 판별한다. 본발명상 증폭하여 얻고자하는 원적외선파장과 동일한 파장대인 것이다.

미생물 들이나 체세포 내에서도 원적외선을 활용하여 세포 구성 물질에 대한 정보를 분석하는 기능을 자연적으로 지닌것으로 추측될만한 사항인데, 향후 밝혀 볼만한 과제이다.

성경기록에 의하면 하나님이 빛을 창조하셨다라는(창세기 1장 3절) 유명한 대목과 함께, 태양빛에 대해 치료하는 광선(말라기 4장 2절)이라고 기술한 대목이 있는데, 태양 광선의 다양한 치료효과를 암시하는 듯 여겨진다.

101 태양빛 102 프리즘 103 자외선 및 전자파 영역
104 가시광선 105 근적외선 106 원적외선
107 흑체복사의 단파장 영역 108 흑체복사의 원적외선 영역
109 입사각 110 반사각 111 동지 태양 입사각
112 춘추분때 태양빛 입사각 113 하지때 태양빛 입사각
114 원적외선 증폭기 프레임 115 투명판
116 원적외선 증폭기 내부의 상부 거울 117 원적외선 증폭기의 하부 거울
118 입사광 119 증폭된 광량 120 단일 투명판
121 다중 연결 투명판 122 원적외선 증폭기의 상단 임계각 ( 60° )
123 원적외선 증폭기 상단에서의 1차 반사
124 원적외선 증폭기 하단 배출부
125 원적외선 증폭기의 상단 깔대기형의 임계각 이하 일때 입사광의 소실
126 원적외선 증폭기의 상단에서의 부위별 입사광
127 중심부 직진광 128 주변부 반사광
131 차량용 원적외선 증폭기 132 입실한 사람
133 입실용 문 134 입실바닥 135 입실바닥 보강 프레임
136 투광판 분할 예시 137 고소 작업용 스카이 크레인
138 지지대(아우트리거) 139 스카이 붐대
140 스카이 붐대의 말단 회전체 141 최저 고도 초점 예시
142 최대 고도 초점 예시 143 좌우(동서) 회전 예시
144 지상 및 선박용 원적외선 증폭기
145 지상 및 선박용 원적외선 증폭기 지지대
146 지상 및 선박용 붐대 147 붐대 고정용 앙카볼트

Claims (3)

1. 태양빛의 자외선은 차단하고 원적외선을 증폭하고자 하여, 깔대기 형태의 프레임(114) 상단에 자외선 차단 코팅 처리된 투명판을(115) 장착하고, 프레임 내부에는 은거울을 비롯한 금속거울을(116) 장착하고, 깔대기 형태의 잘록한 하단 부위에도(117) 금속거울을 장착하여 제일 하단 부위에서 입사광이 증폭 되도록 (127,128) 한 원적외선 증폭장치[도1]
2. 신체 전신에 원적외선을 쬘 수 있으면서 장치의 태양 초점을 시간별로 맞추도록 하기 위해, 고소 작업용 스카이 차량의 붐대에(139) 제 1항과 같은 형태이면서 문이 달린(133) 원적외선 증폭기를[도7] 장착하고 그 내부 바닥을(134) 보강하여(135) 원적외선 치유를 받고자 하는 사람이 입실할 수 있도록 한(132) 차량용 원적외선 증폭 장치[도8.도9]
3. 제 1항과 2항의 원리하에, 보다 다수의 사람들이 입실하여 치유 할 수 있도록 하기 위해, 스카이 차량의 붐대와 입실형 원적외선 증폭기를 대형화 하여 지상이나[도11] 선박에[도12] 부착 고정한 대형화 된 원적외선 증폭 장치

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