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분무기
분무기(噴霧機, sprayer)는 물이나 약품 따위를 안개처럼 뿜어내는 도구나 기구를 의미한다.
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개요[편집]
우리가 일상생활에서 다양한 분무기를 사용하고 있다. 멋 부리고 싶을 때, 주방 청소를 할 때, 화분에 물을 줄 때 등등 여러 상황에 사용하는 것이 바로 분무기이다. 가정에서 사용하는 것은 일명 스프레이라고도 하는데 헤어스프레이로 치장을 하며 청소용품으로 가정용 스프레이로 세재 소독제로 청소를 하거나 화분에 물을 준다. 이러한 스프레이 역시 분무기의 일종이다. 작은 구경의 노즐을 통하여 물과 같은 것을 안개처럼 뿜어내는 분사 장치이다.
심지어 요즈음 유행되는 자동차 셀프 도색에도 스프레이를 활용한다. 차량 도장에 사용하는 투명 페인트를 안개 모양으로 뿜어주는 캔 스프레이로 제작이 되어 특별한 장치가 없이도 작업이 가능하다. 도장에서 스프레이는 가장 기본적인 방법이며 대표적으로 스프레이 건, 에어브러시와 같은 도료를 안개 형태로 분사하는 장비들도 넓은 의미에서는 분무기라 할 수 있다.
다만 분무기라고 부르는 것들은 특히 농업에서 텃밭이나 농작물에 병충해 방지 목적으로 사용하는 농기계에 해당되며 사용 약제의 형태에 의하여 액체용 분무기, 분체용 분무기가 있고, 살포 원리 및 구조에 따라 사용 방법이 다르다. 농업용 분무기는 물이나 약제를 분무하여 안개 형태로 살포하는 기구로서 주로 펌프를 이용한다. 엔진 및 모터로 압력을 가하는 동력식 분무기와 사람이 손으로 압력을 가하는 인력식 분무기가 있다.
동력식 분무기에는 엔진식과 전기식이 있고 일반적으로 농가에서 호스를 연결하여 사용하고 있으며, 현재까지 많이 사용되고 있으나 농촌 고령화 및 부녀자화로 그 사용 농가가 점점 줄어들고 있는 실정이다. 이전까지 8.5mm 호스가 농가에서 사용하는 최소의 구경이었으나, 농가 중 다수가 6.0mm 호스를 사용하고 있다. 또한 동력식 분무기에는 비교적 소면적의 살포를 위한 등짐을 이용한 배부식 동력 분무기도 있다. 이것은 엔진, 약통, 펌프 등 살포를 위한 모든 부품을 백팩 형태로 압축하여 간편하고 이동성이 좋으나 30kg 이상의 무게를 지탱해야 한다는 단점도 있다.
인력분무기는 일반 분무기, 배낭식 분무기, 지렛대 분무기 등등이 있고, 인력식 분무기는 동력식 분무기가 등장하기 전 대부분의 농가에서 사용하였으나, 현재는 텃밭 등의 소면적이나 비선택성 제초제 살포용으로 많이 사용되고 있다.[1][2][3]
원리 및 작동 방법[편집]
분무기는 물이나 살충제 같은 액체 물질을 펌핑하여 노즐을 통해 용액을 분사하거나 안개처럼 뿜어내는 기구이다. 다림질이나 화초에 습기를 보충할 때, 유리창을 닦기 위한 세제를 뿌릴 때 우리는 분무기를 사용한다. 또는 농사를 짓는 지역에서 살충제나 제초제 같은 농약을 칠 때 인력 분무기, 동력 분무기를 사용하고 있으며 아이들이 가지고 노는 물총도 분무기라 할 수 있다. 분무기의 기본적으로 압력의 차이를 이용하거나 펌프의 원리를 이용한다.
빨대를 이용한 분무기[편집]
분무기는 어떤 원리로 물이 분사되어 나오는 것일까? 빨대를 가지고 하는 간단한 실험으로 분무기의 원리를 알아볼 수 있다. 집에서 아이들과 함께 분무기에 숨어있는 과학 원리를 찾아보자.
아래 그림과 같이 두 개의 빨대를 이용해 간단한 분무기를 만들어볼 수 있다. 빨대 하나는 용액에 담그고 다른 하나는 ㄱ자 모양이 되도록 연결한 후 빨대 B를 불면 공기가 빠르게 빠져나가면서 (가) 영역의 압력이 낮아진다. 이 때문에 (가) 영역의 압력은 용액을 누르는 대기압보다 작아지게 되고 이때 빨대 A를 통해 아래쪽의 용액이 위로 빨려 올라와 분무된다. 즉, 액체나 기체 같은 유체는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하기 때문에 압력을 변화시키면 용기 속의 액체가 용기 밖으로 분무 가능해진다.
이러한 원리를 ’베르누이의 정리’라고도 한다. 스위스의 과학자 베르누이(1700-1782)는 ‘기체나 액체의 속력이 높을수록 압력이 낮아진다’는 베르누이의 정리를 발표하였다. 이 원리에 의하면 빨대를 세게 불 때 압력이 낮아져서 컵 속에 있던 물이 빨려 올라오게 되는 것이다. 비행기가 뜨는 현상도 이 원리로 설명된다. 비행기 날개의 단면은 위쪽이 둥글게 되어 있어서 위 부분을 따라 흐르는 공기의 속도가 날개의 아래쪽을 따라 흐르는 공기의 속도보다 빠르다. 그렇기 때문에 날개 위쪽의 압력이 아래쪽보다 낮아서 위쪽으로 향하는 힘이 발생하고 비행기는 그 힘으로 뜨는 것이다.
피스톤 펌프의 원리[편집]
우리가 흔히 사용하는 보통 분무기도 용기 속의 액체를 뽑아 올려 뿜어내기 위해 유체와 압력의 관계를 적절히 응용한다. 보통 분무기는 압력을 조절하기 위해 피스톤 펌프의 원리를 적용한다. 피스톤 펌프의 원리는 그림과 같으며 분무기에 달린 방아쇠 모양의 손잡이(트리거)가 이 피스톤을 움직이는 역할을 한다. 먼저 분무기의 손잡이를 잡아 압축시키면 그림의 (가)처럼 피스톤이 안으로 밀리면서 스프링이 압축된다. 이로 인해 펌프의 내부 압력이 증가하므로 액체 유입구의 밸브는 닫혀 액체의 유입을 차단하고 유출관 밸브는 열려 실린더 내부의 공기(유체)는 빠져나간다. 손잡이를 놓으면 압축된 스프링이 그림의 (나)처럼 피스톤을 제자리로 돌아가게 하고 펌프 내부의 압력은 낮아지므로 액체 유출관과 유입관의 개폐는 그림의 (가)와 반대로 된다. 이때 아래쪽의 액체가 들어온다. 다시 손잡이를 잡아 압축하면 피스톤은 그림의 (다)처럼 안으로 밀려 그림의 (가)와 같은 상황이 된다. 그러므로 펌프에 차 있던 액체의 압력은 높아지게 되고 이로 인해 액체는 유출관 쪽으로 뿜어져 나가게 되는 것이다. 분무기 종류에 따라 액체 유입관의 밸브와 피스톤을 결합한 구조도 있다.
유출관으로 펌핑 된 액체가 안개처럼 작은 입자로 분사되기 위해서는 좁은 구멍의 노즐이 필요하다. 이 노즐을 유출관에 연결하면 좁은 구멍은 액체의 흐름을 방해하기 때문에 노즐을 향하는 액체를 펌프가 큰 압력으로 밀어내야 한다. 높은 압력으로 밀린 액체가 좁은 구멍으로 뿜어져 나가면 공기와 부딪쳐 쪼개지므로 안개처럼 작은 액체 방울이 되는 것이다. 액체를 좀 더 잘 분무하기 위해 분출 시 난류를 유발하여 공기와 접촉면을 증가시키는 나선형 모양의 노즐을 연결하는 분무기도 있다. 즉 노즐의 내부나 끝 모양, 구멍 크기, 구멍수 그리고 분사 압력에 따라 다양한 분무량과 분무 형태를 결정할 수 있다.
압축 분무기[편집]
압력의 차이에 의해 액체가 분사되는 분무기와 다른 방식으로 분무되는 압축 분무기는 용기에 액체와 공기 또는 기화가 쉬운 가압제를 첨가하여 용기 내 기체의 압력을 높여 액체를 용기 밖으로 밀어내는 것이다. 이 압축 분무기의 원리는 농사용 분무기에 많이 사용하고 있다. 농사용 분무기는 좁은 지역일 경우는 사람이 어깨나 등에 메고 사용이 가능한 인력분무기를 사용하지만 넓은 지역에 분무하기 위해서는 동력분무기를 사용한다. 동력 분무기는 인력 분무기와 비슷하지만 압력조절장치가 따로 있다. 이 압력 조절장치는 분무되는 농약의 압력을 조절하여 일정한 양의 농약이 분무되도록 도와준다.
주변에서 흔히 사용하는 압축 분무기의 또 다른 예로는 탈취나 살충용 에어로졸(aerosol) 스프레이, 소화기 등이 있다. 에어로졸 스프레이의 경우는 액체 내용물과 함께 실온에서 쉽게 기화하는 액체 가압제를 첨가한다. 용기 내에서 이 액체 가압제는 쉽게 기화하여 용기 내부를 고압의 상태로 만든다. 스프레이 노즐을 누르면 용액에 담긴 튜브의 입구가 열려 고압으로 압축된 액체가 분사되는 것이다. 이때 사용하는 가압제는 프레온, 아산화질소와 같은 물질을 사용하는데 특히 프레온 가스는 환경오염의 문제가 있기 때문에 대체 물질이나 보통의 공기를 이용하는 방법에 대해 연구하고 있다.
빠르게 불을 꺼야 하는 소화기의 경우는 가압제 역할을 하는 기체로 공기보다 무거운 이산화탄소를 사용하는데 평상시에는 고압의 이산화탄소가 소화 용액과 분리되어 있다. 불이 났을 때 소화기의 손잡이를 누르면 이산화탄소 가스관이 열려 고압으로 소화액을 눌러 분사하게 된다.
농업용 이산화탄소 분무기의 경우 농자재 시험용으로 개발 사용되고 있는 분무기로서, 살포 압력의 확인이 가능하며 일정한 압력으로 살포되기 때문에 GLP 기준에 적합하여 국내를 비롯한 미국, 일본, 유럽 등지에서 농자재 시험용 분무기로 오랜 시간 동안 사용되어 왔으며, 수행하는 시험의 목적과 특성에 따라 자유롭게 변경할 수 있는 특징이 있다.
이외에도 분무는 다양한 영역에서 응용되고 있다. 아이들의 물감 장난에서 인스턴트커피 가루처럼 부드러운 가루를 얻기 위해 액상 물질을 분무 건조하는 경우, 마네킹 또는 자동차의 색깔을 섬세하고 균일하게 입히는 도색 작업 등에도 분무기를 활용하고 있다.[4][5]
종류[편집]
분무기는 인력용, 동력용으로 구분할 수 있다. 기존에는 축력(畜力)을 이용하는 분무기도 있었으나 현재는 거의 사용하지 않는다. 분무기는 사실상 수많은 제조사와 다종다양한 형태로 되어 있다. 다음은 흔히 볼 수 있는 분무기의 종류들이며 이 밖에도 더 다양한 분무기들이 있다.
인력 분무기[편집]
- 어깨걸이식 분무기
- 배낭식 지렛대 분무기
- 배낭식 자동 분무기
- 보통 분무기
- 일관(一管) 분무기
- 지렛대 분무기 등등
어깨걸이식 분무기, 배낭식 지렛대 분무기와 배낭식 자동분무기는 모두 등에 지고서 작업하는 인력분무기이다. 전자는 살포하는 동안 계속하여 지렛대를 움직이는 것이며, 후자는 살포하기 전에 공기펌프에 의하여 압축공기를 채웠다가 살포 중에는 움직이지 않는 것이다.
보통 분무기, 일관 분무기, 지렛대 분무기 등은 고정된 액제(液劑) 탱크가 없이 지상에서 조작하는 인력분무기로서 공기실이 있는 펌프를 핸들로써 직접 움직이는 것이 보통 분무기이고, 특히 보통 분무기 중에서 공기실이 작은 것을 일관 분무기라고 한다. 또 커다란 지렛대를 왕복시켜서 펌프를 작동시키는 것을 지렛대 분무기라고 한다.
동력 분무기[편집]
- 배낭식(背囊式) 동력분무기
- 가반식(可搬式) 동력분무기
- 정치식(定置式) 동력분무기
- 바퀴식 동력분무기
- 주행식 동력분무기 등등
동력분무기 중 정치식 동력분무기는 경사지 과수원의 방제시설에 사용되며 물통이나 약통 이외에 과수원 전체에 걸쳐 배관을 갖추고 있다. 또 바퀴식 동력분무기는 분무기 본체와 약통 등이 차대(車臺)에 고정되어 있고, 인력으로 주행하면서 동력으로 살포하는 것을 말하며, 또 주행식 동력분무기는 동력으로 주행과 살포를 동시에 또는 단독으로 한다.
주행식에는 견인동력분무기, 트랙터 마운트 동력분무기, 트랙터 마운트 붐 스프레이, 자주식(自走式) 동력분무기 등이 있다. 주행식 동력분무기 중에서 트랙터 마운트 동력분무기는 분무기나 약제 탱크 등을 트랙터에 적재하는 동력분무기로서, 특히 약제 탱크 뒤쪽에 수평노즐을 장치한 것을 트랙터 마운트 붐 스프레이라고 하며 트랙터의 동력 장치의 축에서 동력을 전달하는 것이 많다. 또 자주식 동력분무기는 주행장치, 분무기, 약제 탱크 등이 같은 차대 위에 장치되어 기계 자체가 주행하면서 분무할 수 있다.[6]
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동영상[편집]
각주[편집]
참고 자료[편집]
- 〈분무기〉, 《네이버 국어사전》
- 〈분무기〉, 《네이버 지식백과》
- 한국식물연구소, 〈살포기의 종류와 이해〉, 《한국식물환경연구소》, 2014-09-04
- 최고관리자, 〈분무기의 원리〉, 《클레임손해사정주식회사》, 2010-12-09
- SB리치퍼슨, 〈분무기의 원리〉, 《SB리치패밀리》, 2019-07-09
- 생활과원예, 〈인력식 분무기〉, 《다모아 카페》, 2008-01-11
같이 보기[편집]
