KR101034564B1 - 가스하이드레이트를 이용한 자동소화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스하이드레이트가 저장된 저장부; 및 상기 저장부와 연결되고, 상기 저장부에 저장된 가스하이드레이트로부터 해리된 소화가스를 화재발생장소로 분사하는 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동소화장치에 관한 것이다.

가스하이드레이트, 자동소화

Description

가스하이드레이트를 이용한 자동소화장치{An automatic fire extinguishing equipment using gas hydrate}

본 발명은 자동소화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스하이드레이트를 이용하는 자동소화장치에 관한 것이다.

전형적으로 건축물 내 소방설비는 화재발생시 자동 감지기 또는 수동 화재 경보기에 의한 화재 경보 신호에 따라 포소화설비, 하론소화설비 및 살수설비인 스프링쿨러 등을 이용하여 화재발생장소에 물이나 화학약품 등을 살포함으로써 화재를 진압한다.

포소화설비는 물에 의한 소화방법으로 효과가 적거나 화재가 확대될 위험성이 있는 가연성 액체 등의 화재에 사용하는 설비이다. 포소화설비는 물과 포소화약제가 일정한 비율로 혼합된 수용액이 공기에 의하여 발포시켜 형성된 미세한 기포의 집합체가 연소물의 표면을 덮어 공기를 차단함으로써 질식소화한다. 또한, 포소화설비는 포에 함유된 수분에 의한 냉각 소화효과도 있다. 포소화설비는 대규모 화재의 소화에도 적합하고, 옥외소화에도 효력이 있다. 포소화설비는 일반적으로 수원, 가압송수장치, 포방출구, 포원액 저장탱크, 혼합장치, 배관 및 화재감지장치 등으로 구성된다.

하론소화설비는 할로겐화합물 소화약제를 사용하여 화재의 연소반응을 억제하여 소화하는 설비이다. 할로겐화합물 소화약제는 지방족 포화탄화수소에 할로겐 원소인 F, CL, Br를 혼합한 것을 말한다. 할로겐화합물 소화약제는 연소의 연쇄반응 억제작용이 우수하다.

스프링쿨러(springcooler)는 헤드에서 화재에 따라 자동적으로 퓨즈가 끊어져 물이 튀어나와 디플렉터마다 샤워모양으로 쏟아지고 소화를 행함과 동시에 화재의 발생을 알리는 자동소화설비이다. 이 설비는 비를 내리는 스프링쿨러 헤드, 물을 공급하는 배관, 경보장치, 펌프, 수원 등으로 구성된다. 스프링쿨러는 헤드와 송수방식에 따라 여러 종류로 구분된다. 스프링쿨러는 주로 고층건물, 지하층, 무창층 등 소방차의 진입이 곤란한 곳에 설치 규정을 강화하고 있다. 스프링쿨러는 특히 초기 화재에 절대적인 효과가 있다. 스프링쿨러는 소화약제가 물이므로 가격이 싸며 소화 후 복구가 용이하다. 스프링쿨러는 감지부의 구조가 기계적으로 오작동, 오보가 적고, 조작이 쉽고 안전하다. 또한 스프링쿨러는 완전 자동이므로 사람이 없는 시간대에도 자동으로 화재를 감지하여 소화 및 경보를 해준다.

하지만, 기존의 소화설비는 그 시공 및 설치비용이 고가인데도 불구하고, 건축물 내의 주변부에 위치한 화재발생장소의 진압에 취약하여 건축물 내 소화에 대한 사각지대가 존재한다. 뿐만 아니라, 기존의 소화설비는 발화원 주변의 산소공급을 원척적으로 차단하기 위한 별도의 수단을 갖고 있지 못하므로 화재발생초기의 초기 진화 능력에 한계가 있다. 또한, 살수설비에 사용되는 물은 화재진압에 용이 한 물질이나, 전자제품이나 미술품 등에 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 기존의 소화설비의 종류로 언급하지 않았지만, 방재가스를 고압용기에 보관시켜서 화재 시 분출시키는 장치 등이 있다. 이러한 장치도 구조가 복잡하고 오작동의 가능성이 있어 실용화 측면에서는 한계가 있다. 또한, 압력용기의 형상이 일정하고 일정한 부피를 차지하기 때문에 공간적인 제약이 존재하게 된다.

가스 하이드레이트(Gas Hydrate)란 이산화탄소(CO₂) 등의 가스가 수소결합을 하는 물분자 또는 극성용매와 결합하여 형성되는 고체물질을 말하는 것으로서 본 발명에서는 소화기능이 탁월한 가스를 가스하이드레이트화시켜 안정적으로 저장하였다가 화재시 자동으로 가스를 분출시켜 소화 기능을 극대화하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 열역학적으로 안정한 물질을 사용할 수 있고, 구조가 단순하고, 오작동 또는 고장이 최소화될 수 있는 자동소화장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 소화기능이 탁월한 이산화탄소 또는 HFC 계열 또는 할론(Halon)계열 등의 가스상태의 청정소화약제를 물분자 또는 극성용매와 결합시켜 가스하이드레이트 형태로 안정하게 저장하였다가 화재시 자동으로 가스를 분출시켜 소화 기능을 극대화하는 것을 목적으로 한다. 이러한 발명은 다양한 가스하이드레이트를 소화에 이용할 수 있고, 공간적인 제약이 최소화된 자동소화장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 미술관이나 박물관 같은 특수한 장소에 적용할 수 있는 자동소화장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가스하이드레이트가 저장된 저장부; 및 상기 저장부와 연결되고, 상기 저장부에 저장된 가스하이드레이트로부터 해리된 가스를 화재발생장소로 분사하는 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 저장부가 화재발생 전 상기 가스하이드레이트가 해리되지 않는 일정온도와 일정압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 저장부가 화재발생 후 상기 저장부의 온도 및 압력이 높아지고, 상기 가스하이드레이트가 해리되어 가스와 용매가 생성되는 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 가스하이드레이트가 용매와 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 용매가 물, 페놀 및 케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 가스가 이산화탄소, 질소 가스, SF₆ 가스, HFC계열 가스, 할론(Halon)계열 가스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 노즐부가 화재발생 후 개방되고, 상기 가스하이드레이트부터 해리된 가스 및 용매가 화재발생장소로 분사되는 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 노즐부가 개폐수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 노즐부가 전자센서장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 제공한다.

본 발명의 자동소화장치는 열역학적으로 안정한 물질을 사용하여 구조가 단순하고, 오작동 또는 고장이 최소화할 수 있다. 본 발명의 자동소화장치는 다양한 가스하이드레이트를 이용할 수 있고, 공간적인 제약을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 자동소화장치는 미술관이나 박물관 같은 특수한 장소에 적용할 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 화재발생 전, 본 발명의 일실시예에 따른 자동소화장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자동소화장치는 저장부(110)와 노즐부(120)를 포함한다.

본 발명의 자동소화장치에 포함되는 저장부(110)는 가스하이드레이트(111)를 저장하고, 화재발생 전에 가스하이드레이트(111)가 해리되지 않는 일정온도와 일정압력으로 유지된다. 저장부(110)의 형상은 가스하이드레이트를 저장할 수 있고 가스하이드레이트가 해리되지 않도록 일정온도와 일정압력을 유지할 수 있다면, 특별히 한정되지 않는다.

저장부(110)에 저장된 가스하이드레이트(111)의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 전자제품이나 미술품을 오염시키지 않는 가스하이드레이트인 것이 바람직하다. 여기서, 가스하이드레이트는 주체(Host)라고 불리우는 수소결합이 가능하고 불연성 용매인 물 또는 극성용매와 객체(Guest)라고 불리우는 가스로 이루어져 있으며, 적정압력과 온도에서 고상으로 안정하게 존재하는 물질이다. 상기 용매는 물, 페놀 및 케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하고, 상 기 가스는 절연성과 연소를 차단하는 기능이 우수한 가스인 이산화탄소, 질소 가스, SF₆ 가스, HFC계열 가스, 할론(Halon)계열 가스, 기타 방재가스 및 청정소화약제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. 상기 가스하이드레이트는 주체-객체군으로 이루어진 다중 조합이 가능하며, 예를 들면 (주체물질 1종 또는 다종)-(객체물질 1종 또는 다종)으로 이루어진 것이 바람직하다. 또한 가스하이드레이트는 필요에 따라 첨가제를 더 포함시켜 생성할 수 있다.

이 중에서 이산화탄소-물-가스하이드레이트는, 이산화탄소가 4℃, 20기압에서 물과 반응하여 이산화탄소 하이드레이트로 생성될 수 있는데, 이때, 하이드레이트 내에 이산화탄소는 상압에서보다 100배 이상 압축될 수 있다. 즉, 이산화탄소-물-하이드레이트는 적은 공간을 차지함에도 불구하고, 많은 양의 이산화탄소가 저장될 수 있어, 화재발생 시 소화효과를 극대화할 수 있다. 여기서, 이산화탄소-물-하이드레이트를 화재발생 시 소화효과를 극대화하기 위해서는, 4℃ 초과의 온도, 20기압 미만의 압력이 필요하다.

본 발명의 자동소화장치에 포함되는 노즐부(120)는 저장부(110)와 연결되고, 저장부(110)에 저장된 가스하이드레이트(111)로부터 해리된 가스(111a)와 용매(111b)를 화재발생장소로 분사한다. 이때, 노즐부(120)에서는 용매보다는 가스를 분사하는 것이 더 바람직하다. 노즐부(120)는 개폐수단(121)을 더 포함할 수 있고, 개폐수단(121)은 화재발생 전에는 패쇄되고, 화재발생 후에는 개방된다. 여기서, 개폐수단(121)은 화재발생 후 저장부(110)의 온도 및 압력이 상승하면서, 온도 및 압력을 이기지 못해 터져서 개방될 수도 있다. 상기 개폐수단(121)은 파라핀, 폴리비닐클로라이드(PVC: Polyvinyl chloride)과 같은 저융점 물질일 수 있다.

또한, 노즐부(120)에는 화재발생을 감지하는 전자센서장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 자동소화장치는 경고부를 더 포함할 수 있다. 경고부는 음향, 경광 그 밖의 필요에 따라 적절한 경고신호를 발생시켜 건물 내 사람들이 화재로부터 대피할 수 있도록 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동소화장치의 저장부의 화재발생 후를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 화재발생 후, 외부의 열로 인해 저장부(110)의 압력 및 온도가 상승하여, 가스하이드레이트(111)가 해리되어 가스(111a)와 용매(111b)가 생성되고, 이때, 용매(111b)는 외부로 방출되지 않고, 가스(111a)만 노즐부(120)를 통해 외부로 분사되어, 발생된 화재를 소화시킨다.

본 발명의 자동소화장치는 열역학적으로 안정한 물질을 사용하여 구조가 단순하고, 오작동 또는 고장이 최소화할 수 있다. 본 발명의 자동소화장치는 다양한 가스하이드레이트를 이용할 수 있고, 공간적인 제약을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 자동소화장치는 미술관이나 박물관 같은 특수한 장소에 적용할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시예는 청구범위에 의해 적절하게 정의되는, 본 분야에서 보호의 범위를 제한하려는 의도가 아니며, 제한해서도 안된다. 특히, 저장부는 형상은 도면에 한정되지 않으며, 다양한 형태로 변형될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동소화장치의 저장부의 화재발생 전 상태를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동소화장치의 저장부의 화재발생 후의 상태를 나타낸 도면이다.

<도면에 대한 부호 설명>

110: 저장부 111: 가스하이드레이트

111a: 가스 111b: 용매

120: 노즐부 121: 개폐수단

Claims (9)

1. 가스하이드레이트가 저장된 저장부; 및

   상기 저장부와 연결되고, 상기 저장부에 저장된 가스하이드레이트로부터 해리된 가스를 화재발생장소로 분사하는 노즐부를 포함하고,

   상기 가스하이드레이트는 용매와 가스를 포함하고,

   상기 가스는 이산화탄소, SF₆ 가스, HFC계열 가스 및 할론(Halon)계열 가스로 이루어진 군에서 선택되는 다종인 것을 특징으로 하는 자동소화장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 저장부는 화재발생 전 상기 가스하이드레이트가 해리되지 않는 일정온도와 일정압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 자동소화장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 저장부는 화재발생 후, 상기 저장부의 온도 및 압력이 상승하여 상기 가스하이드레이트가 해리되는 것을 특징으로 하는 자동소화장치.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 용매는 물, 페놀 및 케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자동소화장치.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 노즐부는 화재발생 후 개방되고, 상기 가스하이드레이트부터 해리된 가스 및 용매가 화재발생장소로 분사되는 것을 특징으로 하는 자동소화장치.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 노즐부는 개폐수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동소화장치.
9. 삭제

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