KR100322631B1 - 암모니아가스 누출 방재 방법 및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 누출된 암모니아가스가 페놀프탈레인용액과 반응하여 변화된 색깔과 pH를 센서가 감지케하고 이 감지에 의해 방재용액을 살수하여 암모니아가스를 중화시키는 것을 특징으로 하는 암모니아가스 누출 방재 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 암모니아가스의 제조, 저장, 사용하는 시설에서 가스 누출에 따른 인명이나 재산상에 막대한 영향을 끼치는 문제점을 해결하고자 누출된 가스를 신속하게 감지하고, 감지에 따른 즉각적인 조치로 피해를 최소화하는 암모니아가스 누출 방재 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 가스의 누출여부를 감지하기 위하여 반도체 센서 감지방식으로 피검지 가스가 센서에 흡착되면 반도체의 전기전도도가 변화되며 백금선 코일과 반도체간의 합성저항이 변화되는 것을 전기신호로 응용한 검출방식이 실시되고 있다.
도 1은 종래에 따른 가스누출 경보장치의 흐름도이다. 전원과 가스 검출부, 가스 검지부, 신호 처리부, 경보부로 이루어진 수신부(100)와, 부저, 경광등, 살수장치가 구비된 제어부(110)로 이루어진 구조이다. 이와 같이 구성된 상기의 경보장치는 암모니아가스가 감지되면 검출과 동시에 경보가 울리고 살수장치가 작동되어 복구하는 것이다.
도 2는 종래에 따른 가스누출 경보장치의 구조이다. 장방형의 몸체(200)와 감지 센서(210)가 구비된 탐지봉(220)과 표시부(230)로 이루어진다. 누출된 암모니아가스가 상기 감지 센서(210)에 흡착되면 탐지봉(220)의 내측으로 구비된 반도체의 전기전도도가 변하고 백금선 코일과 반도체간의 합성저항 값이 변하여 표시부(230)에 나타난 바와 같이 기준치(25ppm) 이상으로 수치가 올라간다.
이러한 가스누출 경보장치는 가연성 또는 독성가스의 누출을 감지하여 그 농도를 지시함과 동시에 경보를 울리고 중화조치가 가능한 장치이다.
암모니아가스의 저장 시설에서 가스가 누출되면 인명과 재산상에 손실이 따르게 된다. 특히 암모니아가스는 공기보다 가벼워 누출 시 확산범위가 넓고 가연성이며 독성이 강하고, 공기 중에서 연소 또는 폭발하며 염소 등의 강산과 접촉하면 격렬히 반응하여 폭발한다. 이로 인하여 대기중의 암모니아가스를 흡입 시 농도(500PPM 이상)에 따라 일정시간(10분) 이내에 사망에 이른다. 그리하여 가스의 누출에 따른 막대한 피해를 예방하고자 가스누출 경보장치를 설치하였고, 그에 따른 가스누출 경보장치의 불합리한 부분을 자체적으로 개선 및 보완하게 되었다.
현재의 가스누출 경보장치는 반도체센서 감지방식으로 피검지 가스가 감지 센서에 흡착되면 탐지봉 내측에 구비된 반도체의 전기전도도가 변화하여 백금선 코일과 반도체간의 합성저항이 변화되는 것을 전기신호로 응용하여 검출하는 경보장치이다. 이 경보장치는 일정기간이 지나면 센서의 감도가 저하되고, 유지관리에 따른 비용지출이 크고, 대기중의 혼입가스와 수분에 의해 오동작 발생이 있으며 정전시에는 가스검지의 기능이 불가능하므로 암모니아가스의 미세량 누출 시 주변설비 확산으로 누출부위를 신속하게 확인 및 조치가 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 개량점은 시약을 이용하여 가스누출로 위험발생이 예상되는 설비의 주위에 설치하여 누출부위 확인이 용이하고 색깔 및 pH의 변화를 동시에 센서로 감지하는 방식으로 감지기를 이원화로 설치하여 오동작의 발생율을 최소화하고 색깔변화에 의한 육안 감지방식은 정전 시에도 사용이 가능하다.
본 발명은 누출된 암모니아가스가 페놀프탈레인용액과 반응하여 변화된 색깔과 pH를 센서가 감지케하고 이 감지에 의해 방재용액을 살수하여 암모니아가스를 중화시키는 방재 방법을 제공한다.
본 발명에서 사용된 방재용액은 알콜, 에테르를 예로 들 수 있다. 이 가운데 특히 적합한 것은 물이다.
이것은 다음에서와 같이 암모니아와 물과의 반응성관계를 살펴보면 알 수 있다.
암모니아의 분자식은 NH3, 분자량은 17, 비중은 0.66이며, 용해물질로는 물, 알콜, 에테르가 있으며 물성은 무색의 기체, 자극적 냄새를 가진 공기보다 가볍고 가압에 의하여 액화되기 쉽기때문에 상압에서는 -33.5℃에서 액체가 되는 것으로 암모니아가스는 상온에서 안정하나, 고온이 되면 각 구성원소(N, H)로 분해된다. 상온에서 물의 용적의 700배 비율로 용해한다.
용해된 암모니아수 용액은 강한 알칼리성을 나타내며 100㎖의 물에 89.9ｇ(0℃),52ｇ(20℃),7.4ｇ(96℃)녹는다.암모니아는 물에 쉽게 녹아 수산화암모늄(NH4OH)이 된다. 즉, 암모니아수가 되는 것이다.
NH3 + H2O = NH4OH
따라서 암모니아가스의 대량 중화에는 물이 가장 좋은 것으로 되어 있다.
다른 관점에서, 본 발명은 전원과 연결되고 길이방향으로 연장된 pH전극과 절연물질로 구성되며 내측으로 공간이 형성되고 일측이 개방된 덮개와 상기 덮개에 개방된 일측으로 끼워지며 중심축으로 길이방향 관통공이 형성되고 일측에 통공이 형성되며 복수개의 체결용 가이드홈을 갖는 보호대와 상기 보호대에 기형성된 가이드홈과 대응되는 위치에 돌기가 형성되어 결합되고 중심축으로 체결부가 형성되며 끝단으로 단턱이 형성된 커버와 상기 커버에 형성된 체결부와 체결되고 중심축으로 관통공이 형성되며 복수개의 지지대가 하단에 형성되고 보호부재가 중심축으로 구비된 조립너트와 끝단이 페놀프탈레인용액에 담긴 한 개이상의 거즈와 상기 거즈와페놀프탈레인용액이 담긴 검출용기를 포함하여 이루어진 암모니아가스 검지기와,
암모니아가스의 흐름을 제어하는 단속밸브와 암모니아가스의 저장탱크로부터 유입되는 유입관 및 배출관이 구비된 암모니아장과,
방재수가 들어있는 중화재 저장통과 상기 암모니아장내로 방재수를 방사하는 한 개이상의 방사총과 상기 방재수의 유입과 배출을 제어하는 1차 및 2차 밸브와
상기 방재수를 순환시키는 방재펌프가 구비된 살수장치와,
경광등과 이상램프 및 정상램프와 알람과 자동·수동 스위치와 전원 스위치와 pH 제어기가 구비된 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 누출 방재장치를 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래에 따른 가스누출 경보장치의 흐름도
도 2는 종래에 따른 가스누출 경보장치에 구비된 경보기의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 암모니아가스 방재장치의 구성도
도 4는 본 발명에 따른 가스 검지기의 분해 사시도
도 5는 본 발명에 따른 가스 검지기가 구비된 암모니아가스 방재장치의 사시도
도 6은 본 발명에 따른 암모니아가스 방재장치가 작동되는 것을 보여주는 흐름도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 방재 장치 10 : 가스 검지기
11 : pH전극 12 : 덮개
13 : 보호대 13a : 관통공
13b : 통공 13c : 가이드홈
14 : 커버 14a : 체결부
14b : 단턱 15 : 조립너트
15a : 지지대 15b : 보호부재
16 : 검출용기 17 : 거즈
20 : 암모니아장 21 : 단속밸브
21a : 유입관 21b : 배출관
30 : 살수장치 31 : 저장통
31a : 방사총 32a : 1차 밸브
32b : 2차 밸브 33 : 방재펌프
34a : 1호 방사총 34b : 2호 방사총
34c : 3호 방사총 34d : 5호 방사총
34e : 6호 방사총 34f : 7호 방사총
40 : 제어부 41 : 경광등
42a : 이상램프 42b : 정상램프
43 : 알람 44 :자동·수동스위치
45 : 전원스위치 46 : pH제어기
본 발명은 예정 수준 이상의 암모니아 가스 농도를 검출하고 가스 누출상태로 인식하여 해당 데이터를 제어부로 유선전송하는 암모니아가스 누출 검지기; 상기 수신된 데이터를 판독하여 경광등 또는 pH 표시기로 이루어진 표시수단에 의해 가시적으로 출력하는 제어부; 암모니아가스 누출 검지시에 탱크로부터의 암모니아 유출을 차단하여 가스 누출을 중지시키는 단속밸브; 및 암모니아가스 누출 검지시에 방재수를 살수하는 살수장치로 이루어지는 암모니아가스 누출 방재 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페놀프탈레인 용액이 들어 있는 노출된 검출용기; 상기 검출용기내의 페놀프탈레인 용액에 하단의 측정부가 잠긴 상태로 유지되며 페놀프탈레인 용액의 pH 변화에 따른 전위차 변화량을 감지하여 제어부의 pH 판독부로 전송하는 pH 전극; 및 하단 일부가 상기 검출용기내의 페놀프탈레인 용액에 잠겨 있고 일부는 상기 페놀프탈레인 용액밖으로 연장되어 있는 거즈를 포함하고,상기 제어부에는 상기 누출 검지기내의 pH 전극으로부터 감지 및 전송된 전위차 변화량을 pH 변화로 판독하여 계기창과 경보장치로 이루어진 표시수단에 의해 출력시키는 pH 판독부, 타이머, 정상표시등, 이상표시등, 경보기, 전원스위치 및 자동/수동 방재조작 스위치가 설치되어 있으며,상기 제어부의 표시수단에 의해 암모니아가스 누출 상태로 경보가 실행되면, 관리자가 수동으로 또는 예정 시간대(10sec)에 자동으로, 살수장치를 작동시켜 누출된 암모니아 누출 가스를 중화시키는 방재수를 살포하도록 되어 있는 암모니아가스 누출 방재 장치를 제공한다.또한, 본 발명은 암모니아가스 누출 검지기에서 페놀프탈레인 용액이 들어 있는 노출된 검출용기내의 페놀프탈레인 용액의 pH 변화를 육안에 의해 또는 pH 전극에서 검지하는 단계; 육안에 의해 판별된 경우는 수동조작에 의해 즉시, 그리고 자동경보인 경우는 경보표시 발동후 예정 시간이내에 자동/수동 방재조작 스위치를 ON 시키는 단계; 및 자동/수동 방재조작 스위치의 작동에 따라 암모니아 탱크에 설치된 단속밸브를 가동시켜 암모니아 유출을 차단하고, 살수장치를 가동하여 암모니아 누출 가스를 중화시키는 방재수를 살포하는 단계로 이루어진 암모니아가스 누출 방재 방법을 제공한다.암모니아는 물에 녹아 약알칼리성을 나타내므로 누출된 가스가 페놀프탈레인이 묻어있는 거즈와 반응함과 동시에 용기 안에 들어있는 페놀프탈레인의 색깔이 붉은 색으로 변하게되고 시약은 pH 7.0에서 암모니아가스에 의해 pH가 7.1 내지 8.0 범위 이상으로 변화하여 센서의 감지에 의한 동작이 된다. 감지기가 동작이 되면 경광등 및 경보음이 울리고 근무자에게 알리기 위한 1차 설정된 지연시간(10초)이 지나면 살수밸브가 열리고, 2차 지연시간(S/V 개방시간:11초)초과 후 방재펌프에 의해 살수장치를 가동시켜 누출된 가스를 중화조치하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 암모니아가스 방재장치의 구성도이다. 이에 따르면 본 발명은 크게 전원이 인가된 상태로 작동되도록 한 것과 전원이 인가되지 않은 상태로 감지가 가능한 육안으로의 방법으로 이원화된다. pH전극(11)에 의한 수치의 변화와 육안검지가 가능한 가스검지기(10)가 구비되고, 부저, 경광등, 살수장치가 구비된 제어부(40)로 이루어진다.
도 4는 본 발명에 따른 가스 검지기의 분해 사시도이다. 이에 따르면 본 발명은 크게 전원과 연결되고 길이방향으로 연장된 pH전극(11)과 절연물질로 구성되며 내측으로 공간이 형성되고 일측이 개방된 덮개(12)와 중심축으로 길이방향 관통공(13a)이 형성되고 일측에 통공(13b)이 형성되며 가이드홈(13c)을 갖는 보호대(13)와 중심축으로 체결부(14a)가 형성되고 끝단으로 단턱(14b)이 형성된 커버(14)와 상기 커버(14)에 형성된 돌기(미도시)와 대응되는 위치에 상기 보호대(13)의 저면으로 형성된 가이드홈(13c)과 연동되어 체결되며 복수개의 지지대(15a)가 형성되고 보호부재(15b)가 구비된 조립너트(15)와 끝단이 페놀프탈레인용액에 담긴 한 개이상의 거즈(17)와 상기 거즈와 페놀프탈레인용액이 담긴 검출용기(16)로 이루어진다.
구체적으로는 본 발명에 따른 가스 검지기가 구비된 암모니아가스 방재장치를 건물 전체설비가 아닌 부분적인 설비로 축소하여 나타낸 첨부도면 도 5에서 도시하는 바와 같이 전원과 연결되고 길이방향으로 연장된 pH전극과 절연물질로 구성되며 내측으로 공간이 형성되고 일측이 개방된 덮개(12)와 중심축으로 길이방향 관통공이 형성되고 일측에 통공이 형성된 보호대(13)와 중심축으로 체결부가 형성되고 끝단으로 단턱이 형성된 커버(14)와 상기 커버(14)와 체결되며 복수개의 지지대(15a)가 형성되고 보호부재가 구비된 조립너트(15)와 끝단이 페놀프탈레인용액에 담긴 한 개이상의 거즈와 상기 거즈와 페놀프탈레인용액이 담긴 검출용기(16)로 이루어진 가스 검지기(10)와, 암모니아가스의 흐름을 제어하는 단속밸브(21)와 저장탱크에서 유입되는 유입관(21a)과 배출관(21b)이 구비된 암모니아장(20)과 방재수가 들어있는 중화재 저장통(31)과 상기 암모니아장내로 방재수를 방사하는 방사총(31a)과 상기 방재수의 유입과 배출을 제어하는 1차 및 2차 밸브(32a, 32b)와 상기 방재수를 순환시키는 방재펌프(33)가 구비된 살수장치(30)와 경광등(41)과 이상램프(42a) 및 정상램프(42b)와 알람(43)과 자동·수동 스위치(44)와 전원 스위치(45)와 pH 제어기(46)가 구비된 제어부(40)를 갖는 방재 장치(1)로 이루어진다.
본 발명의 실시 과정을 첨부 도면을 참조하여 살펴보면,
도 6은 본 발명에 따른 암모니아가스 방재장치가 작동되는 것을 보여주는 흐름도이다. 이에 따르면 방재펌프(33)는 자동과 수동으로 나뉘어 가스검지기의 검출과 개별작동으로 펌프를 가동시켜 살수장치(30)가 작동되도록 한다. 살수장치(30)는 각각 1호(34a), 2호(34b), 3호(34c), 5호(34d), 6호(34e), 7호(34f)로 나누어져 설치된다. 이 중 1호(34a) 및 2호(34b)는 암모니아장내에 설치되고 3호(34c)는 충전작업장에 설치되며, 5호(34d)는 소화전에, 6호(34e) 및 7호(34f)는 방사총의 형식으로 암모니아장내에 국부적으로 전면과 후면에 각각 설치된다.
본 발명에 따른 암모니아가스 방재장치를 다음과 같이 종래에 사용되었던 가스누출 경보장치와 비교 실험하였다.
A실과 B실로 분리되어 사방이 막힌 공간에 암모니아장을 형성하여 A실에는 본 발명인 방재장치를 도 5에서 보는바와 같이 축소하여 설치하고 B실에는 종래의 가스누출 경보장치를 기존의 방법(지상 3.8m)으로 설치하였다. A, B실에 암모니아가스가 누출되면 지정된 시간(10초)안에 실험원이 있는 장소에서 경보음이 울리도록 하고 동시에 복구하는것으로 본 발명인 암모니아가스 방재장치와 종래의 가스누출 경보장치의 작동되는 상태를 총 20회를 반복 실험하였다.
먼저, 본 발명인 방재장치는 총 20회 중 지정된 시간(10초)에 경보음이 울린 것은 18회이며, 시간이 초과되어 경보음이 울린 것은 2회이다. 또한 본 발명인 방재장치는 지정된 시간(10초) 전에 암모니아가스와 페놀프탈레인용액(0.5%)의 화학반응으로 거즈의 색깔이 변화되어 육안으로 감지가 됨과 동시에 각각의 방사총에의한 국부적인 조치로 복구에 소요되는 시간을 단축하는 것이 가능하였다.
반대로 종래의 가스누출 경보장치는 총 20회 중 8회만 지정된 시간(10초)에 경보음이 울렸고, 시간이 초과되어 울린 것은 10회이다.
한편, 상술한 동일한 조건에서 전원을 차단하고 실험을 계속한 결과 종래의 가스누출 경보장치는 전혀 작동하지 않아 실험을 할 수 없었고, 본 발명인 방재장치는 전원이 인가되지 않은 상태에서도 암모니아가스와 페놀프탈레인용액이 화학반응으로 거즈가 변색되어 총 20회를 실험한 결과 20회 모두 육안으로 감지가 가능하였다.
방재정도시험
밀폐된 공간에 강제적으로 암모니아가스를 누출시킨 후 알콜과 에테르 및 물을 각각 방재용액으로 사용하여 지정된 시간(3분)내에 중화되는지의 여부를 실험 하였다.
1. 알콜을 방재용액으로 사용하였을 경우 5회 중 2회가 지정시간내에 방재가 이루어졌다.
2. 에테르를 방재용액으로 사용하였을 경우 5회 중 3회가 지정시간내에 방재가 이루어졌다.
3. 물을 방재용액으로 사용하였을 경우 5회 중 5회가 지정시간내에 방재가이루어졌다.
이와 같이 구성된 본 발명은 가스 누출에 따른 신속한 대처능력이 가능하므로 인명 및 재산손실에 대한 피해를 최소화하고, 종래보다 설치비가 저렴하고 국부설치로 용이하게 누출 부위 확인이 용이하며, 시약 변색에 의한 누출 여부를 확인할 수 있으므로 정전 시에도 사용이 가능한 효과를 가져온다.
Claims (4)
- 암모니아가스 누출 방재 장치를 사용하는 암모니아가스 누출 방재 방법에 있어서,암모니아가스 누출 검지기에서 페놀프탈레인 용액이 들어 있는 노출된 검출용기내의 페놀프탈레인 용액의 pH 변화를 육안에 의해 또는 pH 전극에서 검지하는 단계;육안에 의해 판별된 경우는 수동조작에 의해 즉시, 그리고 자동경보인 경우는 경보표시 발동후 예정 시간이내에 자동/수동 방재조작 스위치를 ON 시키는 단계; 및자동/수동 방재조작 스위치의 작동에 따라 암모니아 탱크에 설치된 단속밸브를 가동시켜 암모니아 유출을 차단하고, 살수장치를 가동하여 암모니아 누출 가스를 중화시키는 방재수를 살포하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 암모니아가스 누출 방재 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 방재 용액이 물인 것을 특징으로 하는 암모니아가스 누출 방재 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 pH 전극에서 가스누출 상태로 판별하는 pH값이 7.5 이상인 것을 특징으로 하는 암모니아가스 누출 방재 방법.
- 예정 수준 이상의 암모니아 가스 농도를 검출하는 암모니아가스 누출 검지기는 페놀프탈레인 용액이 들어 있는 노출된 검출용기; 상기 검출용기내의 페놀프탈레인 용액에 하단의 측정부가 잠긴 상태로 유지되며 페놀프탈레인 용액의 pH 변화에 따른 전위차 변화량을 감지하여 제어부의 pH 판독부로 전송하는 pH 전극; 및 하단 일부가 상기 검출용기내의 페놀프탈레인 용액에 잠겨 있고 일부는 상기 페놀프탈레인 용액밖으로 연장되어 있는 거즈를 포함하고,상기 제어부에는 상기 누출 검지기내의 pH 전극으로부터 감지 및 전송된 전위차 변화량을 pH 변화로 판독하여 계기창과 경보장치로 이루어진 표시수단에 의해 출력시키는 pH 판독부, 타이머, 정상표시등, 이상표시등, 경보기, 전원스위치 및 자동/수동 방재조작 스위치가 설치되어 있으며,상기 제어부의 표시수단에 의해 암모니아가스 누출 상태로 경보가 실행되면, 관리자가 수동으로 또는 예정 시간대에 자동으로, 살수장치를 작동시켜 누출된 암모니아 누출 가스를 중화시키는 방재수를 살포하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 암모니아가스 누출 방재 장치.
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