가. 비 양 자 동 화 장 치 기 본 구성
(1) 비 양 자 동 화 장 치 개 요
- 라디 오 존 데 (Radiosonde)는 기 구에 매 달려 비 양되 고 상 승 하 면 서 지 상 으 로 부 터 최 대 약 35 k m 까지 의 고 도 별 기 압, 기 온, 습도, 풍향, 풍 속 을 관 측 하 국 이 를 무 선 송 수 신 장 치 를 통 해 지 상 으 로 전 송 하 는 고 층 기 상 관 측 장 비 임
- 고 층 기 상 관 측 은 수 작 업 으 로 비 양 장 치 를 조 작 하 여 관 측 하 기 에 최 소 2 인 이 상이 필 요 하 고 비 양 시 안 전 사 고 가 능 성 과 관 측 자 별 업 무 능 력 에 따 라 측정 편 차 가 발생 하여 일 관 된 자 동 관 측 필 요 성 이 대 두 됨
- 태풍 등의 급 격 한 기 상 변 화에 대 한 정 확 한 기 상 관 측 을 위 해 서 는 기 상 관측 의 주 요 위 치 에 서 의 관 측 이 필 요 하 나 관 측 장 비 관 리 와 측정 인 력 의 확 보 에 어 려 움 이 있어 자 동 화 된 고 층 기 상 관 측 시 스 템 의 필 요 성 이 증 대 되 고 있음
(2) 비 양 자 동 화 장 치 의 구성
- 비 양 자 동 화 장치 는 라디 오 존 데 의 저 장 및 준비 실 비 양 기 구 공 급 트 레 이 및 비 양 실 원격 제 어 터 미 널 그 리 고 이 를 보 호 하 기 위 한 컨 테 이 너 하 우 징 등 으 로 구 성 됨
- 라 디 오 존 데 의 비 양 자 동 화 를 위 한 트 레 이 모 듈 과 해 치 모 듈 의 개 발 하 는 데 , 비 양 트 레 이 모 듈 은 하 루 2회 ~ 4회 자 동 비 양 을 위 한 기구의 배열 및 공 급 을 위 한 장치 이며 비 양 해치 모 듈 은 비 양 기 구에 가 스 를 공 급 하 고 비 양 실 을 개 방 하 여 비 양 하 기 위 한 장치 임 - 라디 오 존 데 를 비 양 시 키 는 비 양 해 치 에 대 한 기 구 를 분석 해 보 면 개 폐 방식 에 따 라 좌 우
대칭 형 , 한 쪽 개폐형 이 있을 수 있으며 , 작 동 메 카 니 즘 별 로 는 리 니어 슬 라 이 드 방 식 과 앵 귤 러 방 식 등 으 로 구 분 할 수 있음
- 스 마 트 존 데 의 제 어 시 스 템 은 크게 스 마 트 존 데 의 관리 및 운 영 을 위 한 통 합 운 영 시 스 템 을 상 위 제 어 기 로 하 고 비 양 트레 이 및 해 치 모 듈 을 통해 비 양 시 키 는 자 동 화 장 치 에서의 비 양 제 어 를 하 위 제 어 기 로 구 분 할 수 있으며 본
비
양 자 동 화 장 치 의 제어 기 는 하 위 제 어기에 해당됨< 비 양 자 동 화 장 치 의 구성 및 제 어 시 스 템 >
나. 리 프 트 방 식 의 비 양 자 동 화 장치 개 발
(1) 비 양 트 레 이 모 듈 설 계 및 제작
(가 ) 비 양 트 레 이 기본 개념 설계
비 양 트 레 이 모 듈 은 여 러 개 의 라디 오 존 데 의 비 양 기 구 타디 오 존 데 와 비 양 풍 선 등 롤 한 곳 에 서 장 착 하 여 자 동 비 양 을 위해 공 급 하 는 장 치 임
비 양 트 레 이 의 기 본 구 성 은 여러 개의 비 양 기 구 를 장 착 하 는 비 양 기 구 공 급 장 치 및 이 를 회 전 하 여 공 급 하 는 비 양 트 레 이 그 리 고 이 를 이 송 하 여 비 양 시 키 기 위 한 비 양 이 송 기 구 장 치 로 구 분 함
비 양 트레 이의 기 본 개 념 은 한 층에 14 또 는 1 5 개의 트레 이 를 갖 는 2 개의 층 으 로 구성 되 는 이 중 트 레 이 구 조 로 설 계 하 여 필 요 시 한 층 만 사 용 하 거 나 또 는 謂 의 층 을 모 두 사 용 하 는 이 중 비 양 트레 이 형 태 로 활 용 하 고 자 함
비 양 트 레 이 는 라 디 오 존 데 와 비 양 풍 선 이 장 착 되 는 트 레 이 뿐 만 아 니 라 가 스 를 주 입 하 기 위 한 가 스 주 입 어 맵 터 의 장 /탈 착 을 위 한 가 스 주 입 장 치 까 지 고 려 하 여 설 계 함
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비양기구 一，* 비？f 비앙 비양
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______________________ ____________T く자동비양장치의 비양트레이 모듈 구조도〉
비 양 트 레 이 의 기 본 구 조 를 파 악 하 기 위 한 개념 설계 및 애 니 메 이 션 을 통 해 기 본 동 작 을 확 인 함
비 양 트레 이 의 구 조 를 이중 트레 이로 설 계 하 기 로 함에 따 라 가 스 주입 부 및 비 양 풍 선의 비 양 을 위 한 장 /탈 착 부의 메 카 니 즘 을 고 려 하 여 설 계 함
< 비 양 트 레 이 설 계 대 표 도 면 > < 비 양 트 레 이 의 가 스 주 입 부 >
(다 ) 시 제 품 비 양 트 레 이 제작
비 양 트 레 이 의 상 세 설 계 를 바 탕 으 로 비 양 트 레 이 인 덱 스 장 치 와 가 스 주 입 장 치 를 제 작 하 고 개별 트 레 이 를 제 작 하 여 설 치 함
비 양 트 레 이 의 인 덱 스 장 치 를 비 양 기 구 를 해 치 모 듈 에 공 급 할 수 있 도 록 한 턴 씩 시 계 방 향 으 로 회 전 시 킬 수 있 도 록 제 작 함
< 비 양 트 레 이 및 공 압 액 튜 에 이 터 배 전 반 의 제 작 〉 (나 ) 시 제 품 비 양 트 레 이 상 세 설계
- 비 양 트 레 이 의 개 념 설 계 를 바 탕 으 로 상 세 설 계 를 실 시 함
- 1 차 시 제 품 의 내 부 사이 즈 는 콘 테 이 너 20 피 트 용 으 로 사 용 하 기 로 하 였 으 므 로 내 부 공 간의 사 이 즈 가 한 정 되 어 있어 이에 맞게 최대 설 계 트 레 이 치 수 사 양 을 결 정 함
- 비 양 트 레 이 의 외 형 사 이 즈 는 최 대 지 름 1，480 m m이며 개별 트 레 이 는 한 층에 141]의 트 레 이 를 설 치 함
- 공 압 실 린 더 와 액 튜 에 이 터 를 활 용 하 여 트 레 이 를 한 턴 씩 시 계 방 향 으 로 회 전 시 키 면 서 비 양기 구 를 장 착 하 고 비 양 할 수 있 도 록 함
- 비 양 트 레 이 에 로 딩 된 비 양 기 구 의 가 스 주 입 을 위 한 가 스 주 입 부 의 상 세 설 계 를 실 시 함 - 가 스 주입 부의 기 능 은 비 양 풍 선 에 삽입 된 가 스 주입 어댐터 를 삽입 하여 비 양 풍 선 에
가 스 를 공 급 하 고 가 스 공 급 후 어 맵 터 를 분리 시 키 는 기 능 을 담 당 함
비 양 트 레 이 의 가 스 주 입 부 는 비 양 풍 선 의 어 댑 터 를 삽 입 하 고 비 양 시 탈 착 할 수 있 는 장 치 로 개 별 트 레 이 에 한 개씩 제 작 설 치 함
(라 ) 시 제 품 비 양 트 레 이 제어 및 테 스 트
비 양 트 레 이 에 서 비 양 기구의 장 착 은 개별 트 레 이 를 수 작 업 으 로 당 겨 서 비 양 기 구 를 개 별 트 레 이 에 장 착 하 며 이때 비 양 풍 선 의 끝 부 분 에 가 스 어 맵 터 를 삽 입 하 여 가 스 주 입 부 장 치 에 꼽 아 서 설 치 함
공 압 실 린 더 및 액 튜 에 이 터 로 구 성 된 비 양 트 레 이 인 텍 스 장 치 가 비 양 트 레 이 를 시계 방 향 으 로 한 턴씩 (25.7°) 회 전시 켜 트레 이 이 송 장 치 에서 개 별 트레 이 에 있 는 비 양 기 구 를 비 양 할 수 있 도 록 함
(2) 비 양 해 치 모 듈 설계 및 제 작
(가 ) 리 프 트 방식 비 양 해 치 개 념 설 계
- 비 양 해치 모 듈 은 라디 오 존 데 의 비 양 기 구( 라디 오 존 데 와 비 양 풍 선 등 )를 비 양 시 키 기 위 해 서 자 동 비 양 장 치 의 상 부 를 개 폐 하여 비 양 시 키 는 해 치 모 듈 로 해 치 도어 의 개 폐 장치 와 리 프 트 장 치 로 구 성 됨
- 비 양 해치 모 듈 의 기 본 구 성 은 상 부 해치 지 붕 도어 를 개 방 하 여 비 양 리 프 트 를 상 승 시 키 고 리 프 트 개 방 통 로 로 비양기 구 를 비양시 키 고 다시 리 프 트 를 하 강 하 고 난 후 상 부 해치 도 어 를 닫 는 방 식 으 로 구 성 함
자 동 비 양 장 치 의 상 부 지 붕 에 서 비 양 해치 가 슬 라 이 드 방 식 으 로 개 폐 되 고 내 부 에 서 비 양 리 프 트 가 수 직 으 로 상 승 하 면 서 전 개 되 는 방 식 으 로 구 성 됨
< 비 양 해 치 의 개 념 설 계 >
(나 ) 리 프 트 방식 비 양 해 치 상세 설계
비 양 기 구 를 비 양 시 키 기 위해 자 동 비 양 장 치 의 상 부 지 붕 을 개 폐 하 여 비 양 리 프 트 를 상 승 시 킬 수 있 도 록 하 는 비 양 해 치 도어 개 폐 장 치 를 설 계 함
비 양 해 치 슬 라 이 드 개 폐 장 치 의 구 동 은 모 터 로 구 동 되 며 체인 쎄 인 링 의 연 결 구 조 로 슬 라 이 드 방 식 으 로 개 폐 함
- 비 양 트 레 이 모 듈 과 해 치 모 듈 의 설계 도 면 을 조 합 하 여 트 레 이 및 해치 모 듈 의 조립성 및 간 섭 여 부 를 검 토 함
- 비 양해치 의 리 프 트 상 승 시 최 대 높 이 는 지 면 에 서 높이 5,376 m m이 고 1，500 m m가 되 도 록 설 계 하 였 으 며 이 는 현 재 의 자 동 비 양 장 치 를 위 한 2 0 피 트 콘테 이 너 규격 에서 제 작 할 수 있 는 최대 직 경 임
< 비 양 해 치 모 듈 의 대 표 도 면 및 구성 도 >
( 다) 리 프 트 방식 비 양 해 치 제 작 및 테 스 트
- 비 양 해 치 모 듈 의 상 세 설 계 도 면 을 바 탕 으 로 리 프 트 방 식 의 비 양 해 치 모 듈 을 제 작 함 - 비 양 해치 모 듈 의 비 양 리 프 트 는 东3:의 리 프 트 장 치 로 제 작 되 고 체 인 방 식 으 로 연 결 되 어
있으며 공 압 실 린 더 에 의해 상 하 리 프 트 되 도 록 제 작 함
- 비 양 해치 모 듈 의 해 치 도 어 는 슬 라 이 더 방 식 의 체 인 링 과 체 인 연 결 방 식 으 로 제 작 하 였 으며 인 버 터 모 터 에 의해 체 인 링 -체 인 으 로 연 결 되 어 해 치 도 어 를 슬 라 이 드 방 식 으 로 개 폐 함
- 비 양 트 레 이 모 듈 에 서 공 급 된 비 양 기 구 에 가 스 를 주 입 하 고 비 양 해 치 모 듈 의 리 프 트 를 상 승 시 켜 비 양 기 구 를 비 양 시 키 는 동 작 을 테 스 트 함
동 작 시 연은 해 치 도 어 개 방 - 〉 비 양리 트 프 상 승 - 〉비 양트레 이 에 서 비 양기 구의 탈 착 - > 비 양 기 구 비 양 - 〉 비 양 리 프 트 하 강 - 〉 비 양 해 치 도 어 닫 음 의 동 작 순 으 로 테 스 트 완 료 함
(3) 비 양 가 스 공 급 및 제 어 장치
비 양 가 스 공 급 실 은 1 0 피 트 규 격 의 콘 테 이 너 내 부 좌 우 라 인 에 서 각 각 최 대 10 통씸 총 20통의 가 스 공 급 파 이 프 를 구 성 하 여 하여 헬 륨 가 스 를 공 급 할 수 있 도 록 함
비 양 가 스 공 급 실 의 한 쪽 벽에 공 급 제 어 판 넬 을 제 작 하 여 한 쪽 라 인 의 헬 륨 가 스 가 모 두 소 진 되 면 자 동 으 로 다 른 라 인 으 로 절 환 되 어 가 스 를 공 급 할 수 있 는 가 스 제어 판 넬 을 제 작 하 여 설 치 함
(4) 리 프 트 방식 비 양 자 동 화 장 치 제 어 시 스 템 개 발
(가 ) 비 양 트레 이 및 해치 모 듈 의 메 카 니 즘 분석
- 비 양 트 레 이 모 듈 과 해 치 모 듈 의 작 동 시 키 고 이 를 제 어 하 기 위 해 서 설 계 도 면 의 3D모 델 링 을 바 탕 으 로 동 작 시 뮬 레 이 션 을 통 해 서 각 해 당 동 작 점 에 서 의 센서의 위치 및 작 동 범 위 등 을 분 석 하 였 음
< 리 프 트 방 식 의 해치 지 붕 개 폐 동 작 시 뮬 레 이 션 〉
(나) 리 프 트 방 식 의 자 동 비 양 장 치 제 어 시 스 템 구성
비 양 트 레 이 모 듈 과 해 치 모 듈 을 제 어 하 기 위 해 서 제 어 시 스 템 을 산 업 용 통 신 모 듈 은 E th e rC A T 방 식 을 기 반 으 로 구 성 함
제 어 시 스 템 의 구 성 은 각 액 튜 에 이 터 부 분 을 개 별 적 으 로 동 작 시 키 는 매 뉴 얼 작 동 방 식 과 전 체 의 동 작 을 시 퀀 스 하 게 제 어 하 기 위 한 제 어 시 스 템 의 이 중 모 드 시 스 템 으 로 구성 하
각 액 튜 에 이 터 부 분 을 개 별 적 으 로 작 동 시 킬 수 있는 제어 배 전 반 을 설 치 하 고 이 를 위
각 액 튜 에 이 터 부 분 을 개 별 적 으 로 작 동 시 킬 수 있는 제어 배 전 반 을 설 치 하 고 이 를 위