코리올리힘, 환경기술 개발 특효
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특허청, 슬러지 침전 및 탈수효율 80% 향상 … 물리학 59% 차지 지구의 자전력(自轉力)에 의해 발생하는 힘인 코리올리 힘의 원리를 이용한 특허기술의 출원이 꾸준한 증가하고 있다.인공적으로 공급되는 동력과는 별개로 자연력과 자연의 섭리를 특허기술에 적용하고 있는 것으로, 지구의 자전력에 의해 발생하는 힘의 원리를 프랑스의 코리올리가 이론적으로 유도함으로써 코리올리 힘 또는 전향력(轉向力)으로 부르고 있다. 회전하는 물체 위에서 보이는 가상적인 힘으로 원심력과 같은 개념이다. 특허청에 따르면, 지구의 코리올리 힘을 특허기술에 접목한 특허는 1981년 이후 출원이 되기 시작해 2006년까지 총 654건에 달했으며, 최근 들 급증하는 추세를 보이고 있다. 코리올리 힘을 특허에 접목한 기술특허 출원건수는 1981-95년 81건에서 1996-2000년 217건, 2001-06년 356건으로, 그동안 각종 계측기기 등의 물리학 분야가 383건으로 총 출원건수의 58.6%를 점유하고 있고 처리조작, 기계, 전기 등 다양한 분야에 출원되고 있다. 특히, 환경 분야에서는 코리올리 힘의 원리를 이용한 출원이 전무했으나 최근 들어 새롭게 접목되고 있어 주목된다. 환경 분야 총 출원건수 12건 중 11건이 2001년 이후 출원됐다. 환경 분야의 대표적인 출원 사례는 정수장이나 하수처리장 등에 사용되고 있는 수처리시설의 침전조나 농축조에 코리올리 힘을 이용할 수 있는 구조의 경사판과 슬러지 인발관을 설치해 슬러지의 침전과 농축ㆍ인발 효과를 대폭 향상시키는 기술이 출원됐다. 원형 침전지에 경사판을 설치하면 미세 플록의 형성을 촉진시켜 피처리수의 흐름이 원활히 이루어질 수 있도록 함으로써 슬러지의 침전효율이 향상된다. 또 농축조 하단부의 슬러지 인발관 설치로 인발된 슬러지의 농도를 높여 기존 구조에 비해 시설용량과 가동시간을 각각 1/5로 줄일 수 있다. 이밖에 지구 자전력, 즉 코리올리 힘을 이용한 특허출원은 각종 계측장치 등 산업 전반에서도 다양하게 적용되고 있다.
한편, 코리올리힘(Coriolis’ Force)는 1828년 프랑스의 Gustave Gaspard Coriolis(1792-1843)가 이론적으로 유도해 코리올리힘이라 부르며, 전향력(轉向力)이라고도 한다. 원심력(遠心力)과 마찬가지로 회전하는 물체 위에서 운동을 보면 나타나는 가상적(假想的)인 힘으로, 크기는 운동체의 속력에 비례하고 운동방향에 수직으로 작용한다. 북극(N)에서 지구 밖의 별(P) 방향과 일치하는 지구상의 O 방향으로 미사일을 발사했을 때 미사일이 비행 중에 발생한 지구의 자전 거리만큼 미사일은 오른 쪽으로 휘어 도달한다고 생각하는 것이다. 또 코리올리 힘을 상정하면 어떤 지점의 바로 위에서 지상으로 낙하하는 물체는 북반구에서는 서쪽으로 쏠리고, 남반구에서는 동쪽으로 쏠리게 되는데, 빗나감이 생기는 것도 실제 확인되고 있다. 따라서 코리올리 힘은 북반구에서는 진행방향의 오른쪽, 남반구에서는 반대쪽으로 작용하고, 크기는 적도에서 가장 크며, 극에서는 0이다. 대부분 소용돌이 현상으로 나타나는 코리올리 힘은 우리나라와 같은 지구 북반구에서는 시계 반대방향으로, 오스트레일리아와 같은 남반구에서는 시계방향으로 소용돌이가 발생한다. 코리올리 힘의 작용사례로는 태풍의 회오리, 욕조나 배수구에서 물이 빠질 때는 한쪽 방향으로 발생하는 소용돌이, 뜨거운 물에 커피를 탈 때 수면 위 커피의 소용돌이 등이 있다. 표, 그래프: | 코리올리 힘 특허의 국제특허분류(IPC)별 출원분포 | <화학저널 2007/08/30> |
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