인공눈의 원리

		눈을 인공으로 만들어 낸다는 생각은 누가 처음으로 했을까요? 지금으로부터 약 50년 전. 1948/49시즌 미국 북동부 뉴잉글랜드 지방의 모호크 마운틴 (Mohawk Mountain)리조트에는 눈이 내리질 않았습니다. 많은 돈을 투자해서 확장을 마쳤지만 눈이 없으니 스키장 개장을 할 수 없었습니다. 이에 대한 고민으로 밤잠을 설치던 쉬첸크니히트 (Schoenknecht) 사장은 눈을 만들어 보기로 했습니다. 눈을 만든다는 것은 그 당시 허무맹랑한 이론이었습니다. 눈이 내려지 않으면 기다려야하고, 슬로프를 다듬을 수도 없었던 시절 몇몇 사람들이 어설프게 시도하던 제설 작업이,이제는 발전에 발전을 거듭하여 컴퓨터를 이용한 첨단 장비까지 등장하게 되었습니다. 비록 농장 관계용 파이프와 기타 조잡한 공구들을 가지고 날림으로 만든 기계였지만, 세계최초의 제설기가 탄생한 것이었습니다.

		인공설은 자연설과 그 모양 부터가 다릅니다. 자연설은 결정이 육각 대칭 구조를 이루는 별 모양의 형태를 가지는 것이 대부분 입니다. 그에 비해 인공설의 경우는 물방울을 빠르게 얼려서 만든 것이다. 엄밀히 말해 진눈개비에 가깝습니다. 진눈개비는 자연의 눈송이처럼 활짝 펼친 나뭇가지 구조를 갖고 있지 않습니다. 인공설을 만들기 위해서는 물방울을 빨리 얼게 할 수 있는 방법이 필요합니다. 순수한 물방울은 쉽게 얼지 않기 때문에 물 외에 얼음이 어는 과정에는 어떤 자극이 필요합니다. 공기중의 미세 먼지는 사실 두 가지 임무를 수행합니다. 먼저 물방울 형성의 핵이 되고, 그런 다음 핵이 어는데 필요한 주형이 됩니다. 물방울이 평균적인 미세 먼지를 가지고 있을 때는 영하 10도 부근에서 얼고, 최상의 얼음 핵을 가지고 있을 때는 영하 6도쯤에서 결정이 형성됩니다. "요드화은" 연기는 작은 얼음 핵을 형성하는 온도를 영하4도까지 끌어 올립니다. 그러나 인공 제설기의 경우는 이러한 문제를 해결하기 위해 기체의 단열 팽창 과정을 도입했습니다. 기체를 압축 하였다가 방출 시키면 주위 온도는 급격히 떨어집니다. 이러한 과정에서 얼음 핵이 형성 되고 액체가 고체과정을 거치는 인력이 발생하면서 주위 물방울을 끌어 당겨 더욱 커지게 되면서 떨어져 인공설이 되는 것입니다.

		인공 눈은 육각형 모양의 구조를 갖는 자연설과 달리 작은 얼음 알갱이여서 자연설에서와 같은 느낌이 나지 않습니다. 인공 설을 만드는 원리가 물을 얼려서 분사하는 것이기 때문에 설질은 자연설보다 딱딱합니다. 자연 설이 30cm정도 내렸을 때 슬로프를 다져놓으면 두께가 절반 가량 줄어들지만, 인공 설은 30cm 두께로 뿌렸다면 슬로프를 다져놓아도 처음과 큰 차이가 없습니다. 때문에 인공설 위에서 넘어지면 자연 설에서 넘어지는 것보다 더 아플 수 있습니다. 하지만 만약 제설작업이 불가능 하다면 우리나라에서 스키를 즐길 수 있는 곳은 그리 많지 않을 것이다. 눈이 많이 온다고 하더라도 길어야 4개월 정도 되는 스키 시즌에 스킹이 가능한 날은 한 달 아니면 그 미만에 불과할 것입니다. 각 스키장마다 제설작업에 많은 투자를 하는 것도 이러한 이유에서 입니다. 미국의 카멜백파(Camelback Pa) 리조트 총지배인은 이런 말을 했습니다. "자연 설은 도움이 되지 못한다. 차도와 인도를 청소하는데 더 많은 비용이 들 뿐이다."

		눈을 만들기 위한 시설만 잘 갖추고 있다고 해서 다 되는 것은 아닙니다. 일단 스키장의 지리적인 요인도 중요합니다. 대부분의 스키장이 분지 형태의 지형에 위치해 있습니다. 이 때문에 아래의 따뜻한 공기와 습기가 슬로프 정상에 머무르면 기온차가 섭씨 2도 정도로 아래 지역이 더 추울때도 있습니다. 그로 인해 제설시 눈을 만들 때 슬로프 정상에서 만들기가 더 어려울 때가 있습니다. 그러나 한파가 몰아치면 이와 같은 효과가 없어 슬로프 정상이 더 춥습니다. 대기중에 습도가 높으면 온도가 아무리 내려가도 눈을 만들기 어렵습니다. 인공눈은 빨리 얼려 결정을 만들어야 합니다. 반면에 자연의 눈은 공중에 오래 머물면서 얼음 결정이 자랍니다. 때문에 습도가 높은 날에 제설을 하면 물방울이 대기의 수분에 의해 잘 얼지 않습니다.

	- SMS(Snow Making System)에 의한 인공 제설은 FAN TYPE 과 GUN TYPE의 2가지가 있습니다.
		1) FAN TYPE FAN TYPE은 2종류의 노즐을 갖고 있습니다. 공기(미세먼지)와 소량의 물이 혼합 되어 나가면서 빙정이 되는 냉각수 노즐과 잘게 부셔져 분사되는 물 노즐로 구분됩니다. 팬 제설기의 구조는 공기를 압축시키는 컴프레셔 그리고 물 입자를 멀리 날려 보낼수 있는 선풍기로 되어 있습니다. 냉각수 노즐은 공기의 단열 팽창 과정시 발생 하는 저온(-40℃이하)현상에 의해 소량의 물방울을 급속히 냉각시켜 빙핵을 만듭니다. 선풍기의 바람에 비행중인 냉각된 물방울은 빙정과 충돌하면서 동결을 시작합니다. 이때 기온이 높은 물방울이 0℃이하로 냉각되지 않은 경우에는 빙정이 녹아버려 물방울이 효과적으로 어는 것이 힘들어 집니다. 물방울과 빙정의 노즐로부터 충분히 떨어진 곳에서 합쳐지지 않으면 안되고, 기온이 높을수록 멀리 떨어진 곳에서 뭉쳐져야 합니다.
		2) GUN TYPE 물과 공기가 한 개의 노즐 내부에서 혼합되어 미세한 물방울로 되어 분사됩니다. 근래에 와서는 팬타입 제설기와 같은 방식의 두가지의 노즐을 갖춘 제설기가 등장했습니다. 분사와 동시에 냉각에 의해 물방울들을 분사시켜 눈을 만들게 됩니다. 물방울과 빙정은 노즐로부터 분사된 압력만으로 날아가지만, 노즐 가까이서 혼합되어 물방울이 부서지기 쉬운 구조로 되어있습니다. 일반적으로, 눈입자의 크기는 0.1 ∼ 0.2mm정도이나, FAN TYPE의 눈입자는 크고 GUN TYPE의 눈입자는 작습니다. 또 제설기로부터 멀어질수록 소위 양질의 가루눈으로 변해가게 됩니다.

		제설 작업은 크게 3단계로 분류 할수 있습니다. 1단계(정보수집) 기상 관측기 또는 일기 예보를 통해 정보를 수집합니다. (제설가능 여부 확인) 2단계(제설 준비) 제설 가능 온도(습구 온도-2℃)에 이르면 콤프레셔, 제설 펌프, 냉각 타워를 가동, 배관을 통해 고압의 물과 공기를 슬로프로 보냅니다. 3단계(제설 작업) 배관에 물과 공기가 가득 채워지면 하이드란트(밸브)를 통해서 각각의 제설기(Fan/Gun)에 공급하고, 눈을 만들게 됩니다.

출처 : http://www.hdsungwoo.co.kr/ski/common/common_01.html