1. 열기구의 비행원리

열기구 구피에는 공기가 들어 있다.  열기구 내부에 열을 가하면 열기구 안의 공기 운동이 활발해져 기구 내의 공기밀도가 작아져 열기구가 위로 상승하고, 열기구가 위로 많이 상승하면 열기구 내에 버너의 불을 조절하여 내부의 온도를 낮춰 기구내의 공기밀도를 증가시켜 아래로 강하(降下)하게 하는 원리를 이용한 것이 열기구가 뜨고 내리게 되는 과학적인 원리이다.

2. 열기구의 조종방법

뜨거운 공기는 찬공기보다 가볍다는 원리를 이용, 버너로 뜨거운 공기를 열기구의 구피속에 많이 불어 넣어 부력을 얻음으로써 공중으로 뜨게 하는 장치가 열기구이다.  열기구의 수직이동(상승과 강하)은 버너의 가열로 조정하며  수평이동은 바람의 방향을 이용하여 이동한다.

3. 열기구의 구조

가. 구피(Envelope)

구피는 열에 강한 나일론 섬유에 폴리우레탄이나 실리콘을 코팅한 섬유로 만든다. 특히 구피 아랫부분(스커트 또는 스쿠프)은 소방복과 같은 내열성 재질(보통 노멕스 섬유 사용)로 되어 있어 열에 강하다.

구피는 일반적으로 원형으로 제작되며 사용자의 취향에 따라 다양한 모양으로 만들기도 한다.  구피는 제작사마다 다양한 형태를 가지고 있으나 일반인이 보기에는 커다란 차이점이 없다.  그러나 일반적으로 로드테이프의 간격과 고아(Gore)의 수에 따라 구별하기도 한다.

고아의 수가 적은 것은 모양이 예쁘고 볼륨감이 있으나 하중을 견디는 힘이 약한 반면 고아의 수가 많은 형태의 열기구는 볼륨감은 없으나 하중에 견디는 힘이 크다.  열기구의 종류는 그형태(고아의 수)에 따라 A-Type, O-Type, V-Type, N-Type등이 있고 각 타입마다 체적의 크기에 따라 종류를 구별한다.  또한 내부 공기의 배출방식에 따라 사이드밴트 타입과 패러슈트 타입이 있다.  그러나 현재에는 패러슈트 타입이 거의 대부분 사용 되고 있다.

나. 버너(Burner)

버너는 구피내에 뜨거운 공기를 집어넣는 장치로서 Single(1개), Double(2개), Triple(3개), Quad(4개)의 버너로 나눌 수 있다. 이것은 구피의 크기에 따라 사용을 달리하기 위한 것이다. 예를 들면 A-6타입이면 1개의버너로 사용 A-7.8 타입이면 2개의버너 등으로 사용할 수 가 있다. 대체로 버너는 제작사마다 거의 기능이 동일하나 카메룬사에서는 소음이 작은 Stealth라는 버너를 개발하여 Shadow 라는 버너와 조합하여 서로의 단점을 보완하고 있는데  Double Burner부터는 콤비네이숀으로 사용하고 있다.

또한 Pilot Light 에 연료를 기체 상태로 따로 공급하는 Master 타입이 있으나 연료공급라인이 많아지는 결점이 있어서 근래에는 Blast Valve쪽에서 연료를 바로 끌어오는 방법을 사용한다.

다. 바스켓(Basket)

바스켓(곤돌라)에는 열기구를 뜨드록 하는 데 필요한 뜨거운 공기를 가열하는 버너장치와 그 연료인 액화LPG가스가 담겨 있는 연료통이 설치되어 있다. 바스켓은 가벼우면서도 탄력이 좋은 등나무로 제작한다.  바스켓 안에는 조종자와 탑승자가 타며 온도계, 고도계, GPS소화기, 쌍안경,등 열기구 비행에 필요한 용품을 싣는다.  바스켓의 대표적인 형태는 직사각형이나 미국의 Balloon Works사에서는 삼각형의 형태로 만들고 있다.  크기는 의자형태의 1인승 바스켓부터 크게는 35인승바스켓까지 있는데, 5인승 이상의 사각형 바스켓은 조종자 방과 탑승자 방으로 나누어져 있다.  삼각형 형태의 바스켓은 다인승용으로 만들기에는 부적합하지만 세 개의 귀퉁이에 연료통을 배치시켜 승객과 장비를 강제적으로 분산시켜 무게의 균형을 강제하는 이점이 있고 조종자의 시야확보가 사각형 바스켓보다 훨씬 용이 하다.

라. 연료탱크(Cylinder)

열기구의 연료공급 시스템은 버너의 연소가스를 제공하는 시스템을 말하며 연료탱크(가스통)와 연결 라인으로 구성되어 있다.

가스통은 처음에는 알루미늄으로 제작되었으나 부식으로 버너의 노즐이 막히는 현상이 발생하여 요즈음에는 스테인레스 스틸제품을 선호한다. 알루미늄 제품은 중국 일본에서 생산한다. 국내에는 일본에서 수입한 알루미늄 연료탱크가 약 50여개 운용되고 있다.

가스통은 크기에 따라 20리터, 40리터, 60리터 또는 각 제작회사마다의 고유한 크기로 제작된다. 가스통의 내부 구조나 기능은 모두 비슷하다.  또한 연료를 버너의 Pilot Light에 기체로 공급하는 Master 타입의 가스통을 사용했으나 최근에는 Main Line에서 Pilot Light에 연료를 바로 공급하므로 Master 타입이 사라지고 있다.

연료통의 안전성인증은 10년이며, 10년이 지나면 폐기하거나 가스안전공사의 정밀검사후에 안전성인증을 받아야 한다.

마. 송풍기 ( Inflation Fans )               

송풍기는 인플레이션시 구피내에 찬공기를 집어넣는  장비로서 약 5마력부터 8-10마력까지 있으며 엔진에 프로펠라가 장착되어 있다.

이 장비는 제작회사마다 약간의 차이는 있으나 거의 동일한 형태이며 국내에서는

약45-80만원 정도이면 제작이 가능하다.

바. 로드테이프(Load Tape)

로드 테이프는 열기구 전체의 하중을 지지하고 열기구의 등뼈와 같은 역할을 하여 구피의 효율을 높이는 두꺼운 천으로된 테이프이다.

수직방향의 로드 테이프는 ‘크라운 라인’(뜨거운 공기 팽창, 이륙이나 착륙시에 사용)이라고 부르는 로프가 달려 있는 크라운 링이라는 금속 고리에 의해 구피 상단에 고정되어 있다.

<---힌색테이프(로드테이프)

사. 스커트(Skirt)

스커트는 구피 하단 입구에 달려있는 것으로 버너의 열에 강한 불연성의 재질(노멕스)로 만든다. 스커트는 버너의 열이 구피안으로 효율적으로 주입될 수 있도록 하는 장치이다.  국내에서 제작한 열기구는 스커트를 제작하여 부착하지 않은 열기구가 10여대이상 있으며, 안전을 위하여 스커트는 필히 부착한 후에 비행에 임하여야 한다.

아. 스쿠프(Scoop)

<---- 하단 적색부분 스쿠프(Scoop)

스쿠프는 바람이불더라도 버너의 불꽃과 뜨거운 공기가 구피 속으로 주입되는 것을 안전하게 보호하는 바람막이 역할을 한다.

자. 립 밸브(Lip Valve)

<-----열기구 상단부에 립 밸브있음.

립 밸브는 열기구의 이동과 조종에서 매우 중요한 역할을 한다.

이것은 구피의 상단부에 설치되며, 착륙하거나 급강하할 때 밸브를 열어 구피 내의 뜨거운 공기를 빨리 배출시키는 장치이다.  패러슈트타입이 일반적으로 사용된다.  립 밸브는 구피 내의 압력으로 인하여 정상적으로 작동 시

압력에 의하여 자동으로 닫힌다.  ‘립라인’로프를 당기면 구피상단과 립 밸브 사이에 틈이 생겨 그 틈으로 뜨거운 공기가 배출되여 열기구는 공기 밀도가 많아져 강하하게 된다.