인공 눈

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인공 눈은 스키나 스노보드와 같은 겨울 스포츠에 사용할 수 있는 눈의 양을 늘리는 데 사용되는 작은 얼음 입자입니다. 고압 펌프를 사용하여 미스트 물을 찬 공기에 분사하는 기계로 생산됩니다. 물방울은 이후 결정화되어 가짜 눈을 형성합니다. 상업적으로 성공한 최초의 기계는 1950년대에 개발되었으며 기술 개선이 꾸준히 도입되었습니다. 동계스포츠의 인기가 높아지면서 인공설 시장도 큰 폭으로 성장할 것으로 예상된다.

배경

인공 눈을 만드는 기계는 자연 눈이 만들어지는 방식을 모방하도록 설계되었습니다. 자연에서 눈송이는 온도가 0°C(32°F) 아래로 떨어지면 형성됩니다. 그런 다음 대기의 물은 공기 중의 입자에 응결되어 결정화됩니다. 이 작업은 다양한 크기와 모양의 눈송이를 생성합니다.

제설기에서 물은 먼저 핵 생성 물질과 혼합됩니다. 그런 다음 분무 노즐을 통해 가압 및 강제됩니다. 이것은 물을 미스트로 분해한 다음 압축 공기를 주입하여 더 분해합니다. 그것이 제설기에서 나올 때 미스트는 핵자에서 결정화되어 작은 눈과 같은 얼음 입자로 변합니다. 제설기의 품질에 따라 인공 눈도 자연 눈만큼 좋을 수 있습니다.

연혁

고고학적 증거에 따르면 인간은 약 4,000년 전에 처음으로 스키를 탔지만 스포츠로서의 이 활동에 대한 관심은 19세기 중반까지 시작되지 않았습니다. 1883년 노르웨이에서 첫 번째 국제 대회가 열렸습니다. 이 스포츠는 곧 유럽과 미국의 나머지 지역으로 퍼졌습니다. 스키의 인기가 높아짐에 따라 자연적으로 사용할 수 없는 눈을 제공할 수 있는 장치에 대한 필요성도 높아졌습니다. 이러한 필요성으로 인해 최초의 인공 제설기가 개발되었습니다.

최초의 기계 중 하나는 1900년대 초에 특허를 받았습니다. 기능은 있었지만 이 기계는 조잡하고 신뢰할 수 없었습니다. 디자인의 꾸준한 개선은 1950년대에 압축 공기 제설기의 개발로 이어졌습니다. 이 기계는 노즐을 통해 물을 강제로 압축 공기를 사용하여 작동했습니다. 노즐은 물을 더 작은 방울로 쪼개어 나중에 결정화합니다. 발명가의 이름을 따서 명명된 피어스 장치는 대부분의 스키 리조트에서 사용할 만큼 효과적이었습니다. 하지만, 노즐이 막히는 경향이 있고 매우 많은 양의 압축 공기가 필요하다는 단점이 있었습니다. 이로 인해 실행 비용이 많이 들었습니다. 게다가, 기계는 꽤 시끄럽고 그것이 내뿜는 눈은 더 축축하고 더 차가워지는 경향이 있었습니다.

1970년대에는 인공 눈을 생산하는 품질과 방법을 개선한 다양한 혁신 기술이 기계에 도입되었습니다. 한 가지 개선 사항은 회전 베이스와 팬을 ​​추가한 것입니다. 팬은 새로 생성된 눈을 압축 공기 단독보다 기계에서 더 멀리 날려 보낼 것이고 회전 베이스는 눈의 방향을 변경할 수 있도록 했습니다. 이것은 하나의 기계로 훨씬 더 넓은 영역을 커버하는 것을 가능하게 했습니다. 또 다른 개선 사항은 덕트 팬 기계의 도입이었습니다. 이 기계는 휴대가 가능해 스키를 타는 내내 사용할 수 있습니다. 압축 공기 기계보다 훨씬 더 조용하고 작동 비용이 저렴하기 때문에 이 기계가 월등했습니다.

1975년에 위스콘신 대학교 대학원생인 스티브 린도우(Steve Lindow)가 핵제를 발견했습니다. 서리 피해로부터 식물을 보호하는 방법을 조사하는 동안 그는 물 분자를 끌어당겨 결정을 형성하는 데 도움이 되는 단백질을 발견했습니다. 이것이 인공 눈을 만드는 데 유용한 재료가 될 것이라는 사실을 곧 깨달았습니다. 그 후 이 재료는 상표가 붙었고 현재 Snomax라는 상표명으로 판매됩니다.

전자 장치가 향상됨에 따라 인공 제설기의 제어 기능도 향상되었습니다. 눈 요구 사항을 자동으로 감지할 수 있는 센서와 마찬가지로 컴퓨터 제어가 추가되었습니다. 고성능 팬도 추가되었습니다. 다양한 기타 혁신으로 인해 더 나은 눈과 더 많은 양의 눈을 생산할 수 있는 기계가 탄생했습니다. 오늘날 거의 모든 스키 리조트는 스키 조건을 개선하고 스키 시즌의 길이를 늘리기 위해 일종의 인공 제설 시스템을 사용합니다.

원자재

물은 인공 눈을 만드는 데 필요한 기본 재료입니다. 그러나 스키장은 산 위에 있기 때문에 적절한 물 공급을 찾는 것이 종종 문제가 됩니다. 강이나 개울이 근처에 있으면 사용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 산 아래에 연못이나 댐을 만들어 저장용 물을 생산합니다. 그런 다음 필요할 때 물을 제설기로 펌핑합니다.

물 외에도 압축 공기와 핵 물질도 눈을 만드는 데 필요합니다. 압축 공기는 펌프를 사용하여 얻습니다. 핵제는 생분해성 단백질로 물 분자가 정상보다 높은 온도에서 결정을 형성하게 합니다. Pseudomonas syringae라는 세균의 무독성 균주에서 얻습니다. 평균적으로 이 재료는 기계에서 생산되는 눈의 양을 50%까지 증가시킬 수 있습니다. 또한 더 가볍고 건조한 플레이크를 생성하는 데 도움이 됩니다.

디자인

모든 제설 시스템의 가장 중요한 부분은 스노우 캐논 또는 스노우 건이라고 하는 제설 기계입니다. 다양한 디자인을 사용할 수 있지만 대부분은 압축기, 펌프, 팬 및 제어 장치를 포함한 공통 요소를 포함합니다.

제설기의 핵심 부품은 팬 어셈블리입니다. 이 부분은 공기/물 혼합물을 작은 방울로 변환하여 경사면으로 불어내는 역할을 합니다. 일반적인 휴대용 가정용 선풍기와 비슷합니다. 가변 속도 모터에 연결된 회전하는 프로펠러 블레이드가 있습니다. 블레이드에 부착된 곡선형 베인은 선형 방식으로 공기 흐름을 안내합니다. 팬은 양쪽 끝이 열려 있는 길쭉한 강철 덕트에 들어 있습니다. 팬의 날개가 움직이면 덕트 한쪽에서 공기가 유입됩니다. 이 면은 이물질이 어셈블리에 들어가는 것을 방지하기 위해 스크린으로 덮여 있습니다. 눈의 주요 성분을 제어하는 ​​메커니즘은 팬 덕트의 전면 또는 배출 말단에 있습니다. 여기에는 물 스프레이, 압축 공기 펌프 및 핵 생성 장치가 포함됩니다. 핵형성 장치는 핵형성제로 채워진 저장소를 포함합니다. 이 저장소를 통해 물이 펌핑되고 ​​단백질이 통합됩니다.

제설 과정에서 팬 어셈블리는 다양한 부품에 부착됩니다. 물과 공기를 공급하기 위해 호스가 팬 어셈블리에 연결됩니다. 이 호스는 공기와 물을 파이프를 통해 산 위로 이동시키는 일련의 압축기 및 펌프에 연결됩니다. 눈의 범위를 늘리기 위해 팬 어셈블리는 진동 스탠드 또는 요크에 장착됩니다. 디자인에 따라 멍에의 위치는 지면에서 바로 떨어지거나 높은 타워에 부착될 수 있습니다. 레버를 요크에 연결하면 눈이 기계에서 나가는 각도를 조정할 수 있습니다. 기계의 제어 상자는 일반적으로 요크 바닥에 있습니다. 여기에는 물의 흐름, 팬 회전 및 진동 속도와 같은 항목을 작동하는 스위치가 포함됩니다. 컨트롤 박스는 원격 컴퓨터로 조작할 수 있습니다.

제조
프로세스

인공 눈을 생산하려면 물과 공기를 산 위로 이동시키고 핵 생성 장치와 결합할 수 있는 일련의 장치가 필요합니다. 제설기의 중심 부품은 팬 어셈블리입니다. 이 부분은 공기/물 혼합물을 작은 방울로 변환하여 경사면으로 불어내는 역할을 합니다. 일반적인 휴대용 가정용 선풍기와 비슷합니다. 물질을 제거하고 작은 방울로 공기 중으로 분무합니다. 일반적으로 시스템은 여름철에 설치되고 슬로프가 닫힌 후 야간에 작동됩니다.

시스템 설치

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1 인공 제설은 전체 시스템을 산비탈에 설치해야 합니다. 이 시스템에는 제설기 외에도 일련의 수도관, 전기 케이블, 펌프 및 압축기가 포함됩니다. 먼저 시스템의 레이아웃을 보여주는 계획이 그려집니다. 그런 다음 수도관과 케이블이 전체 경사면을 가로지르는 긴 도랑에 놓입니다. 도랑은 겨울 동안 물이 얼지 않도록 상당히 깊게 파야 합니다. 급수관을 따라 다양한 지점에 밸브와 호스가 설치되어 물을 수면으로 가져옵니다. 건초 더미는 보호를 위해 주변에 배치됩니다.

물과 다른 성분의 혼합

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2 제설은 일반적으로 야간에 이루어지며 지속적인 모니터링이 필요합니다. 일반적으로 실외 온도가 28°F(-2.2°C) 이하일 때만 수행됩니다. 많은 제설 기계가 경사면까지 물 라인에 연결되어 있습니다. 기계가 켜지면 제설 과정이 시작됩니다. 물은 먼저 산에서 다양한 기계로 펌핑됩니다. 기계 유형에 따라 펌핑 전 또는 기계에 처음 유입될 때 물이 핵형성 물질과 혼합될 수 있습니다.

눈 만들기

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3 그런 다음 물은 압축 공기와 혼합되고 고성능 팬을 통해 펌핑됩니다. 팬은 혼합물을 공기 중으로 거의 60피트(18.3m)에 분사할 수 있습니다. 그것이 기계를 떠날 때 물은 결정화되어 눈을 형성합니다. 눈이 쌓여 있는 곳은 고래라고 하는 거대한 둔덕입니다. 이 시점에서 눈을 분석하고 기계를 조정하여 최상의 눈을 생산할 수 있습니다.

4 인공눈이 많이 쌓이면 제설기가 꺼진다. 최적의 성능에서 제설기는 약 2시간 만에 1에이커를 덮기에 충분한 눈을 생산할 수 있습니다. 그런 다음 고래는 2~3일 동안 경화되거나 경화됩니다. 이렇게 하면 과도한 물이 빠져나가 더 부드러운 눈을 만드는 데 도움이 됩니다.

눈 옮기기

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5 양생 과정이 끝나면 눈 더미를 손질할 준비가 됩니다. 특수 쟁기를 사용하여 눈이 스키 표면에 매끄럽게 깔립니다. 이동하는 동안 경운기를 통해 보내집니다. 이것은 눈을 부풀려 스키를 더 잘 탈 수 있게 합니다.

품질 관리

자연 눈과 같거나 더 나은 인공 눈을 생산하려면 상당한 품질 관리 조치가 필요합니다. 생산 전에 핵 물질이 적절한 사양을 충족하는지 확인합니다. 눈이 만들어지는 동안 결정 품질, 외관 및 습기에 대해 분석됩니다. 공기/물 비율은 눈의 질을 향상시키기 위해 조정될 수 있습니다. 눈이 최고 품질이면 더 오래 지속되고 모양이 더 잘 유지되며 손질이 더 쉽습니다.

미래

현재 인공 제설 기술의 단점은 향후 개선 가능성을 시사합니다. 현재 이러한 기계에서 발생하는 소음이 문제입니다. 소리를 줄이려는 시도가 있었지만 미래의 기계는 훨씬 더 조용할 것입니다. 제설기의 또 다른 한계는 작동 온도 범위가 좁다는 것입니다. 새 기계는 28°F(-2.2°C) 이상의 온도에서 눈을 생성할 수 있습니다. 이 기계는 더 짧은 시간에 더 높은 품질의 눈을 생산할 수도 있습니다.