KR20030006097A - 안개 제거 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속도로, 공항의 활주로, 항구 등의 안개를 제거하여 시계를 양호하게 할 수 있도록 한 안개제거 시스템에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 일측에 O₂압축 저온탱크와 N₂압축 저온탱크를 구비하여 각각의 팽창변, 증발기, 히터에 연결하되 팽창변을 조작하여 N₂79% : O₂21%의 비율로 일측에 설치된 노즐을 통하여 활주로에 분사시킴으로서 안개를 제거할 수 있도록 시스템을 구성한 것이다. 즉 본 발명은 N₂79% : O₂21%의 비율로 증발기에 인입시켜 팽창시키면서 증발기 외부에 접촉되는 안개의 수분을 분리한 후 이를 다시 열교환기로 인입시켜 가열한 후 활주로 양측변에 설치된 노즐을 통하여 활주로에 분사시킴으로서 안개를 제거할 수 있도록 한 것이다.

이와 같이된 본 발명은 공항의 활주로의 안개를 빠른 시간에 간단하게 제거하여 비행기의 이착륙시 안개에 의하여 지연되는 것을 방지하고 안개로 인한 사고를 사전에 예방할 수 있도록 하고, 인명피해와 재산손실을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

안개 제거 시스템{fog dispersion system}

본 발명은 고속도로, 공항의 활주로, 항구 등의 안개를 제거하여 시계를 양호하게 할 수 있도록 한 안개제거 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 안개지역에 산소와 질소의 액체를 증발기 내에서 증발시킬 때 증발기 외부에서 접촉되는 안개속의 수분을 분리하고 열교환기에서 질소 산소가스를 가열시킨 다음 노즐을 통하여 안개지역에 분사시킴으로서 안개를 제거하여 시계를 확보할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 안개지역에서는 도로의 자동차운행, 항구의 배 입출항, 비행기 등의 이착륙에 있어서는 운전자, 선장, 조종사가 양호한 시계를 확보하는 것이 중요한 바, 온도의 급격한 변화로 발생되는 자연현상인 안개는 시계를 크게 악화시켜 안전운행에 막대한 지장을 초래하게 된다.

즉, 짙은 안개속에서 조종사는 충분한 가시거리를 확보할 수 없게 되기 때문에 비행기의 이착륙이 불가능하게 되며, 특히 착륙하는 비행기의 경우 활주로에 짙은 안개가 발생되면 다른 지역의 공항으로 회항하게 되므로 승객들에게 불편을 줄뿐만 아니라 항공사의 경우에는 막대한 손실을 갖게되는 문제점이 있었다.

또한 자동차가 주행하는 고속도로 구간 중에서도 상습안개지역이 발생되고 있으나, 이에 대한 대책은 자동차의 전방에 안개 등을 장착하여 사용한다든지 비상등을 점멸한다든지 하여 전방시계를 좀더 양호하게 하는 것이 전부이므로 상습안개 지역에서는 매년 동일한 사고가 반복되어 많은 인명피해가 발생되는 문제점이 있었다.

또한 항구의 경우 배의 입출항시 안개에 의하여 주변의 배와 충돌하는 문제가 있어 안개가 제거될 때까지 운항을 중지해야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 일측에 N₂압축 저온탱크와 O₂압축 저온탱크를 구비하여 증발기와 연결하되 압축 저온탱크와증발기 사이에 팽창변을 설치하여 N₂79% : O₂21%의 비율로 증발기에 인입시켜 팽창시키면서 증발기 외부에 접촉되는 안개의 수분을 분리한 후 이를 다시 열교환기로 인입시켜 가열한 후 활주로 양측변에 설치된 노즐을 통하여 활주로에 분사시킴으로서 안개를 제거할 수 있도록 하는 시스템의 구성이다. 이와 같이된 본 발명은 공항의 활주로의 안개를 빠른 시간에 간단하게 제거하여 비행기의 이착륙시 안개에 의하여 지연되는 것을 방지하고 안개로 인한 사고를 사전에 해결할 수 있도록 한 것이다.

도1은 본 발명에 따른 안개제거 시스템 개략 구성도.

도2는 본 발명에 따른 노즐이 활주로에 설치된 예시도.

도3은 인천 국제공항의 안개 분포도 일 예로서 안개가 제거되는 과정을 상대 습도의 변화로 표시한 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

1,2:압축 저온탱크 3:팽창변

4:증발기(EVAPORATER) 4':물받이

5:히터 6:노즐

이하 첨부도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

활주로부터 원거리에 N₂액체와 O₂액체를 각각 저온 압축저장할 수 있도록 2중으로된 압축 저온탱크(1)(2)와;

상기 압축 저온탱크(1)(2)에 각각 내장된 N₂가스와 O₂가스를 N₂79% : O₂21%의 비율로 조절할 수 있도록 연결된 팽창변(3)과;

상기 팽창변(3)으로부터 인입되는 액체 N₂와 액체 O₂의 증발로 증발기 외부에 응축되는 수분을 안개로부터 분리할 수 있도록 된 증발기(EVAPORATER)(4)와;

상기 증발기(4)에서 증발된 N₂,O₂가스를 가열시킬 수 있도록 된 히터(HEADER)(5)와;

상기 가열된 N₂,O₂가스를 기체를 분사시켜 안개와 혼합할 수 있도록 된노즐(6)을 포함하는 안개 제거 시스템의 구성이다.

상기 노즐의 건조공기 분사방식은 설치지역의 안개측정 감지기의 감지에 의하여 설정한 수치를 넘을 경우 별도의 제어장치를 통하여 개폐시켜 안개를 제거할 수 있도록 하는 구성과;

또는 상기 증발기와 히터가 타이머에 의해 제어될 수 있도록 하여 건조공기를 분사시킬 수 있도록 한 구성이다. 미설명부호 10은 활주로이다.

이와 같이 된 본 발명은 먼저 상습적으로 안개가 발생하는 지역에 질소(N₂) 압축 저온탱크(1)와 산소(O₂) 압축 저온탱크(2)를 설치한다.

상기 질소 압축 저온탱크(1)와 산소 압축 저온탱크(2)의 설치장소를 한정하는 것은 아니지만 지상에 설치하는 것이 바랍직하다.

상기와 같이 질소 압축탱크(1)와 산소 압축탱크(2)를 설치한 후에는 각각의 탱크내의 액체 N₂, O₂를 팽창변(3)에 관으로 연결한다.

상기 팽창변(3)에서는 질소 압축탱크(1)와 산소 압축탱크(2)에서 유입되는 액체를 질소(N₂) 79% : 산소(O₂) 21%의 부피비율로 증발기(EVAPORATER)(4)로 보낸다.

상기 증발기(4)로 유입된 액체 N₂와 O₂가 증발할 때 증발기 외부에 응축되는 수분이 분리되어 물은 하단의 물받이(4')로 배출되고 팽창된 가스는 다시 히터(HEADER)(5)로 보내진다.

상기 히터로 유입된 N₂, O₂가스는 히터에 의하여 가열된 후 노즐을 통하여 분사된다.

이때 분사되는 건조공기는 건조 질소와 건조산소가 혼합된 상태이다.

상기 히터(5)에서 가열된 N₂, O₂가스온도는 약 75℃∼80℃의 건습가스로서 노즐(6)을 통하여 분사 될 때는 0% 습도의 건조공기가 안개에 유입되는 것이다.

상기 노즐(6)을 통하여 분사된 건조공기는 대기중의 안개와 혼합되는 동시에 대기의 상대 습도가 90% 이하로 떨어져서 안개가 없어지게 되어 시야가 개선된다.

일반적으로 안개는 비, 눈, 우박, 이슬, 서리등과 같이 대기 중의 수증기가 모여 발생하는 기형상으로, 매우 미세한 물방울이 대기 중에 떠 있어 수평 시정이 1km 미만일 때를 안개라고 한다.

안개가 발생하기 위한 조건은, 대기 중에 수중기가 다량으로 함유되어 있을 때, 공기가 이슬점 온도 이하로 냉각될 때, 대기 중에 미세한 물방울의 생성을 촉진시키는 흡수성의 미립자가 많이 떠있을 때, 주변에 수증기 공급원이 있을 때 등의 조건이 구비되면 안개가 발생된다.

우리 나라의 경우 김포공항, 속초공항, 목포공항, 진해공항등 입지적인 조건이 안개발생이 많은 지역에 위치해 있다.

특히 본 발명은 인천국제공항과 같이 사면이 바다로 이루어지고 습도가 높아 상습적인 안개에 의하여 비행기의 이착륙에 방해를 받게되는 공항에 주로 안개 제거 시스템을 설치하게 된다. 현재 인천공항의 경우 최종적으로 4개의 할주로로 건설되도록 되었으나 현재 2개의 활주로를 개통하여 사용하고 있다.

인천공항의 개통된 활주로는 길이 3,750m ×폭 60m 이므로 활주로에 노즐을 설치하기 위해서는 활주로 길이 방향에 따라서 노즐을 일정한 간격으로 설치하게 된다.

또는 1번 활주로의 일측 방향과 2번 활주로 일측방향에만 설치하여 안개를 제거할 수도 있다. 즉, 노즐의 분사거리는 콤프레셔의 압력 또는 가스압축 저온탱크 압력에 따라서 분사거리는 대략 차이가 생길 수 있지만 약80m의 분사거리를 갖게 되므로 1개의 활주로 양측에 설치하거나 또는 2개의 활주로 중 일측씩 양측에 만 설치하더라도 비행기가 이착륙할 수 있을 정도의 시야를 확보할 수 있다.

인천공항의 안개가 발생되는 환경조건을 살펴보면 온도 21.1∼26.7℃, 습도 약 100%, 일때 안개지수는 약 98% 까지 발생되는 것으로 나타나고 있다.(도3 참조)

참고로 도3에 표기된 ①은 안개 시작부분을 표기한 것이고, ②는 상태습도가 70% 상태에서 안개는 없어져서 시야가 개선된 상태를 나타낸 것이고, ③은 액체 질소 산소가 기체화되어 건조공기 상태로 노즐을 통해 분사된 상태를 표시한 것이다.

상기와 같이 실시되는 본 발명은 활주로의 습도 70%∼80%의 대기로 되어 안개가 없어진다.

본 발명에서 안개시스템의 설치는 바람방향에 따라서 설치하게는 것이 더욱 효율적이다. 즉, 우리 나라의 경우 4계절로 이루어져 계절마다 바람이 부는 방향이 차이가 발생되고 있으나 안개의 종류에 따라서 발생되는 계절의 차이는 있지만 통상적으로 안개는 주로 봄부터 가을까지 발생되므로 본 발명의 노즐 설치방향은 계절에 따라서 이동시킬 수 없으므로 다수의 활주 중 가장자리 양측에 설치하고 가운데에 위치하는 활주로 변에 선택적으로 설치하면 풍향에 관계없이 안개를 제거할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 각각의 공항에 설치하여 활주로의 안개를 제거할 수도 있지만 고속도로의 상습 안개지역에 설치하여 차량의 안전사고를 예방할 수 있다

또한 본 발명은 안개가 많이 발생되는 항구에 설치하여 배의 입,출항시 안개로부터 방해받는 것을 해결할 수 있다.

여기서 우리 나라의 공항에 안개로 인한 결항 및 지연건수를 살펴보면 아래의 표1과 같다.

구 분	1993년	1994년	1995년	1995년	1997년
김포공항	23	69	535	525	447
김해공항	136	34	537	78	65
제주공항	83	26	67	29	30
대구공항	31	6	17	30	30
광주공항	19	8	15	29	93
강릉공항	-	50	100	4	8
속초공항	231	210	508	2	0
여수공항	90	77	338	2	7
울산공항	216	249	771	14	5
목포공항	86	69	193	9	6
진주공항	12	16	79	61	42
포항공항	148	51	65	3	5
예천공항	12	7	20	32	15
군산공항	38	21	26	10	10

이상의 표1에서 알 수 있는 바와 같이 각각의 공항이 매년 증가함을 알 수 있다.

상기 공항의 안개로 인한 지연 결항 통계는 인천공항이 개항되기 이전의 통계로서 인천 공항의 통계는 나타나지 않았으나, 공항의 입지조건은 상기 공항들에 비하여 악조건이므로 안개의 발생건수는 더 많을 것을 판단된다.

또한 다른 예로서 고속도로 및 일반 도로에서 안개로 인한 교통사고의 발생건수를 살펴보면 아래의 표2와 같다.

구 분	1993	1994	1995	1996	1997
발생건수(건)	650	360	546	606	482
사망자(명)	74	57	73	108	898
부상자(명)	1,115	545	896	1,032	726
중상자(명)	488	253	424	472	371

표2에서 알 수 있듯이 고속도로 일반도로 등에서 안개로 인한 교통사고 역시 매년증가하고 있음을 알 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 안개로 인한 발생되는 문제점들을 산소와 질소를 건조시켜 안개의 습한 공기에 분사함으로서 건조가스와 습한 공기가 혼합되어 증발 또는 낙하시켜 제거하게 된다.

이와 같이 본 발명은 고속도로, 항만, 활주로 등에 간단한 안개시스템을 설치하여 안개를 제거함으로써, 안개로 인한 지연운행과 사고를 방지하게 된다. 특히 비행기의 경우 활주로에 안개가 끼면 회항하여 주변의 안개가 끼지 않은 공항으로 착륙하게 되어 승객의 재이송과 숙박문제가 발생되고 있으나 이러한 문제를 일시에 해결할 수 있으며, 또한 불필요한 연료가 소비되는 것을 방지하게 됨으로 항공사는 상당한 경제적인 이득을 얻게되는 이점이 있다.

또한 고속도로의 경우 안개로 인한 교통사고를 줄여 인명피해와 재산손실을 방지하며, 항구에서는 안개로 인하여 입출항시 충돌사고를 예방할 수 있도록 한 효과를 갖게 된 것이다.

Claims (4)

1. 활주로 일측에 지상 또는 지하에 N₂액체와 O₂액체를 각각 압축 저온 저장할 수 있도록 된 압축 저온탱크(1)(2)와;

   상기 압축탱크(1)(2)에 각각 내장된 N₂액체와 O₂액체를 N₂79% : O₂21%의 부피 비율로 조절할 수 있도록 연결된 팽창변(3)과;

   상기 팽창변(3)으로부터 인입되는 액체증발에 의한 안개속의 수분을 분리할 수 있도록 된 증발기(EVAPORATER)(4)와;

   상기 증발기(4)에서 증발된 N₂, O₂가스를 가열시킬 수 있도록 된 히터(HEADER)(5)와;

   상기 N₂79%: O₂21% 부피 비률로 혼합된 건조공기를 대기에 분사혼합시킴으로으로 공기 습도를 70%∼80% 정도로 하강시켜 안개가 없어지게 하는 노즐(6)을 포함하는 시스템으로 된 것을 특징으로 하는 안개 제거 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 노즐의 건조공기 분사방식은 설치지역의 안개측정 감지기의 감지에 의하여 설정한 수치를 넘을 경우 제어장치 의하여 자동으로 개폐시켜 안개를 제거할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 안개제거시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 증발기와 히터의 작동은 타이머에 의해 자동제어토록 하여 건조공기가 노즐을 통해 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 안개제거 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 팽창변, 증발기, 히터의 작동은 수동 혹은 마이크로 컴퓨터(MICRO COMPUTER)로 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 안개제거 시스템.