KR101343194B1 - 안전 강화용 소방전원 보존형 발전기 및 그 제어장치 - Google Patents

안전 강화용 소방전원 보존형 발전기 및 그 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소방 및 비상 겸용 발전기로서 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치에 소방전원 보존 작동장치와 그 표시장치의 작동에 있어서, 제어장치에 화재신호를 추가하여 소방전원 보존 작동은 화재 발생시에 한하여 작동하게 하고, 비화재 정전시에는 일반 비상발전기로 작동하게 하여 유효 사용 용량의 범위를 확대시켜 효율적인 운용이 가능하게 하고, 상기 제어장치에 배터리 테스터를 구비하여 평상시 용이하게 배터리 성능을 확인할 수 있게 함으로써 안전한 유지관리가 가능하도록 개선되는 특징이 있고, 또한 작동장치의 외부 설정 값의 설정 작업과정에서 오조작에 의한 미 작동 위험성을 해소하고, 현장 시운전 시 설정 값의 임시 작동이 가능하게 하도록 이중의 작동 점을 가짐으로써 안전이 강화되고, 그 상태를 쉽게 파악할 수 있도록 표시장치를 구비함으로써 오동작 및 미작동의 요소를 해소하여 소방안전 성능이 철저하게 확보되어 안전이 강화된 특징이 있다.

Description

안전 강화용 소방전원 보존형 발전기 및 그 제어장치{Emergency Power System with reserved Fire-fighting power and the controller for increased safety}
본 발명은 소방 및 비상 겸용 발전기로서 기존의 소방전원보존형 발전기에서 화재 시 소방전원 연속공급을 위한 소방전원 보존 작동 및 표시장치를 구비한데 더하여, 화재신호를 도입하여 화재신호 여부에 따라 구분 작동되게 함으로써 화재시에는 소방전원보존형 발전기로 비화재시에는 일반 소방겸용 발전기로 사용하게 하여 비화재시 발전기 사용 용량 범위를 확대하여 용량 사용 효율을 높이는 것에 대한 것이며, 또한 소방전원 작동이 되는 설정값을 이중으로 설정 및 자동 작동되게 하여 설정 조작의 오류에 의한 오동작을 예방하여 안전성을 강화한 것이며, 또한 화재신호를 도입하여 작동되는 경우 화재신호의 실패의 경우에도 소방전원 보존 작동을 하는 특징을 가지며, 배터리 테스터를 구비함으로써 방전 위험이 많은 배터리 성능을 점검자가 언제라도 용이하게 확인할 수 있게 함으로서 배터리 결함에 의한 발전기 미작동을 방지하는 특징을 가진 안전 강화용 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치에 관한 기술이다.
여기서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다.
"자가발전설비"라 함은 상용전원 정전 시 사용되는 발전시설로서 용도별 구분에 따른 소방전원보존형 발전기, 합산용량발전기, 소방전용 발전기를 말한다.
"소방전원보존형 발전기(EPS-F)"라 함은 소방 및 비상 겸용의 발전기로서, 두 부하의 합계용량이 아닌 최소한 소방부하를 만족하는 용량으로 하여 경제성과 안전성을 동시에 제공하는 것으로서, 상용전원 공급 중단 시 소방부하 및 비상부하에 비상전원을 동시 공급하고, 화재 및 정전 동시 발생 시에도 소방부하 및 비상부하에 비상전원을 동시 공급하는데, 다만, 화재 확대 시에는 발전기의 부하 용량을 감시하여 과부하에 접근되는 경우에 한하여 비상부하의 일부 또는 전부를 차단하여 소방부하에 비상전원을 연속 공급하는 작동장치와 표시장치를 가진 발전기이다.
즉, 주 전원 차단기, 상기 주 전원 차단기 하단에 분기된 정전(비상)용 차단기 및 소방용 차단기를 포함하며, 상용전원 정전 시에 사용되는 비상전원용 자가발전기로서 정전(비상)용과 소방용을 겸용하는 소방전원 보존형 자가발전기에 있어서, 주 전원 선로에서의 전력부하 변화를 감지하는 계측기기, 및, 입력 측은 상기 계측기기에 연결되고, 출력 측은 상기 정전용 차단기에 연결되어, 상기 계측기기로부터 입력된 부하 변화 값이 설정된 값에 도달된 때 상기 정전용 차단기를 우선적으로 차단시킴으로써 상기 정전용 차단기가 차단되기 전에는 상기 주 전원 차단기가 차단되지 않도록 제어하는 제어기기를 포함하여 구성되어, 화재 상황에서도 자가발전기 과부하 상태에 도달할 때까지 정전(비상)부하 및 소방부하 동시 공급되게 하고, 최종적으로는 소방전원을 우선 보존하는 것을 특징으로 하는 소방전원 보존형 자가발전기이다.
"제어장치"라 함은 소방 및 비상 겸용의 소방전원보존형 발전기의 운전 또는 소방전원 보존 작동의 제어를 하는 발전기의 제어장치로서 제어반 내장형 또는 외장형의 제어장치를 말한다. 이 제어장치는 소방전원 보존형이 아닌 발전기에 대해서는 소방전용발전기 또는 소방겸용발전기(합산용량발전기)에 외장형으로써 적용하여 소방전원 보존형 발전기로 용도나 특징을 변경시키는 것을 포함한다.
"소방부하"라 함은 소방시설 설치유지 및 안전관리에 관한 법률에 의한 소방시설 및 건축법령에 의한 방화, 피난, 소방활동시설의 전력부하를 총칭한다.
"비상부하"라 함은 상기 법률에 의한 시설 이외의 건축물의 안전과 기능유지를 위하여 상용전원 공급 중단 시에 사용되는 비상시설의 전력부하를 말한다.
기존의 소방시설에는 상용전원 공급중단을 대비하여 소방부하 및 비상부하 겸용 발전기로서 소방전원 연속 공급을 위한 소방전원 보존 작동 및 표시장치를 구비한 소방전원보존형 발전기가 제공되고 있는바, 이는 외부에서 소방전원 보존 작동이 되는 과부하 설정 값의 설정에 의해 작동되는바, 처음 설정 조작할 때나 현장 작동시험 시 작동이 가능한 낮은 설정 값으로 변경 설정하고 시험 후 다시 원상으로 원래의 설정 값으로 조작 설정하는 작업이 되풀이 되고 그 과정에서 오 조작에 의한 미 작동 조건이 발생되기 쉬우며, 이 경우 화재 시 재난 발생의 위험 조건으로 되나 이에 대한 문제점의 해결책이 게시된 바가 없으며, 또한 화재 시에나 비 화재 시에나 구분 없이 동일하게 소방전원 보존 작동을 함으로서 비 화재 시의 비상 용량의 사용 범위를 일반 비상발전기의 사용 범위에 비해 제한되고 있는데 이에 대한 해결책이 게시된 바가 없는 실정이다. 즉, 비상발전기의 정격출력용량 100% 대비 비상출력용량은 110%이며, 과부하보호 차단기는 비상출력용량의 110%(즉, 정격출력용량의 121%)로 설정되고 있는데, 소방전원보존형 발전기는 과부하로 인한 시스템 차단 방지를 위해 부하용량이 발전기의 정격출력용량의 100% 부근으로 설정된 값이 되면 비상부하를 일괄 또는 순차 차단함에 따라, 비화재시의 비상부하를 위한 운전에서 소방전원보존 작동으로 인해 비상출력용량 대비 약 10% 정도의 용량을 일시적으로 사용할 수 없게 되어 유효 용량운영상 효율성이 저하되는 것이 문제점이 남아 있으며 이에 대한 해결책이 게시된 바가 없다.
또한 비상발전기의 배터리는 미처 인지하지 못한 채 방전되어 긴급히 운전되어야 할 정전 시 또는 화재 시에 기동이 불가능한 사례가 빈번하게 발생되고 있는바, 이러한 결함 발생을 용이하게 방지할 수 있는 방법이 제공되지 않고 있는 것이 현실적인 문제점이다. 일례로서 소방방재청 조사 보고에 의하면 2011년 9월 15일 전국 순환정전 시 비상발전기가 가동되지 아니하여 승강기 및 비상승강기의 가동이 중지되어 승객이 갇힌 사고 건수가 1,902건에 소방대 출동에 의해 구조된 인명수는 2,901명이 발생된 바 있는데, 비상발전기의 미 작동 원인은 배터리 결함이 큰 비중을 차지하지만, 지금까지 이에 대한 해결책으로서 배터리 성능의 수시 확인 조건의 필요성을 발굴하여 유효한 장치를 고안하여 제시한 사례가 없었다.
1. 대한민국특허공개번호 10-2009-0041688 소방전원 보존형 자가발전기
2. 대한민국특허공개번호 10-2011-0057872 소방전원 보존작동 및 그 구분 표시장치를 가진 소방전원 보존형 발전기 컨트롤러
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서 발전기 제어장치의 일반 운전 및 소방전원 보존 작동 운전 상태의 구분 표시 및 구분 경보가 되도록 표시장치 및 경보 기능을 가진 장치를 구비한 데 더하여 소방전원 보존 작동의 과부하 값의 설정 값을 이중으로 설정하여 자동으로 안정적인 소방전원보존 작동이 이루어지게 하고, 현장에서의 시운전 시험도 오 조작에 의한 위험성의 우려 없이 가능하게 하여 오 조작 실수 여부에 상관 없이 여하한 경우에도 미 작동의 위험성을 해소하고, 화재신호를 도입하여 화재 시와 비 화재 시를 구분하여 상기 소방전원 보존 작동이 되게 하여 운전 효율성을 높이는 것과 발전기의 기동용 배터리의 방전 여부를 점검자가 용이하게 항상 파악할 수 있도록 그 제어장치에서 배터리 성능 테스터를 구비하여 성능의 유지 관리 효율성이 강화된 것과 소방전원 보존 작동의 표시장치를 다양화하고 선택적으로 적용할 수 있는 것으로서 안전강화용 소방전원보존형 발전기와 그 제어장치 및 비상용발전기와 그 제어장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 특허의 바람직한 실시 예에 따르면, 본 발명은,
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 특허의 바람직한 실시 예에 따르면, 본 발명은,
소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치로서,
상기 제어장치에 화재신호를 도입하여 정전 및 화재 시에는 소방전원 보존 작동이 되고, 비화재 정전 시에는 일반 비상용발전기로서 작동하게 하여 비화재 정전시의 발전기 용량 사용 범위를 넓히는 것을 특징으로 하되,
제어장치가 가동되는 상태에서, 아날로그 디지탈 입력장치(AD Input)로 입력된 신호를 근거로 발전기 정지여부를 판단하고, 이후, 발전기가 가동상태인 경우에는 차단기의 차단 여부를 판단하고, 이후 차단기 차단상태가 아니면, 화재신호가 입력되었는지를 판단하고, 만약 화재신호가 입력되었으면, 출력값(kW)과 일정한 설정값과 비교 판단하여 출력값이 일정한 설정값 이상인지를 판단하고, 만약 출력값이 일정한 설정값 이상인 경우에는, 소방전원 보존작동이 수행되도록 하여 안전한 비상전원의 연속 공급을 보호하고, 화재신호가 없는 비화재시에는 소방전원 보존 작동 수행이 없이 일반 비상발전기로서 소방겸용 발전기와 동일하게 작동되게 하여 정격출력용량 이내의 범위 및 일시적으로 발전기 과부하 보호장치 작동 범위 이내에서 정격출력용량을 초과하는 경우에도 운전되게 하며,
상기 제어장치의 내장형 또는 외장형으로써 상기의 소방전원 보존 작동 및 표시장치는 발전기 운전 시 소방부하 및 비상부하에 전원이 동시 공급되고, 그 상태를 확인할 수 있는 표시가 되도록 하고, 발전기가 정격용량을 초과할 경우는 비상부하는 자동적으로 차단 또는 제어 중의 하나로 되고, 소방부하만 공급하거나 소방전원이 보존되는 것 중의 하나의 상태를 확인 할 수 있는 표시가 되도록 하는 것을 특징으로 하여,
소방안전을 확보하면서 화재신호 여부에 의한 구분되는 작동으로 발전기의 사용 용도를 소방전원보존형 발전기와 일반의 소방겸용 발전기를 겸용으로 하는 것을 특징으로 하는 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면,
소방용 및 비상용 겸용의 자가발전설비로서 안전 강화용 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치에 있어서, 상기 제어장치의 과부하 제어는 발전기에 설정되는 고유의 정격출력 값에 의해 자동으로 일괄 또는 순차 제어 중 하나의 방식으로서 소방전원 보존 작동이 이루어지도록 연계 작동 프로그램 구성으로써, 과부하 제어용 설정 값의 별도 임의적인 설정 조작 작업에 의존하는 경우에 발생되기 쉬운 인적 오 조작에 의한 소방전원 보존 오작동의 위험성을 해소하되,
부분 부하 조건이 되는 현장 시운전 상황에서 소방전원 보존 작동 시험이 가능한 임의의 낮은 설정 값을 설정하여 상기 임의의 낮은 설정 값에 의한 소방전원 보존 작동 시험 운전이 가능하도록 하며, 상기 임의의 낮은 설정 값은 설정된 후 일정시간 경과 시 자동으로 시효 소멸되게 함으로써 시험 운전 이외의 평시에는 자동적으로 상기 고유의 정격출력 값에서만 소방전원 보존 작동 운전되도록 하여 이중의 작동 점을 가짐으로써 소방안전이 확보되게 하고,
상기 제어장치의 내장형 또는 외장형으로써 상기의 소방전원 보존 작동 및 표시장치는 발전기 운전 시 소방부하 및 비상부하에 전원이 동시 공급되고, 그 상태를 확인할 수 있는 표시가 되도록 하고, 발전기가 정격용량을 초과할 경우는 비상부하는 자동적으로 차단 또는 제어 중의 하나로 되고, 소방부하만 공급하거나 소방전원이 보존되는 것 중의 하나의 상태를 확인 할 수 있는 표시가 되도록 하는 것을 특징으로 하여,
외부의 인적 오 조작에 의한 소방전원 보존 작동 실패의 위험성 해소 조건을 확보하고, 설치 현장에서 소방전원 보존 작동 시험운전으로 그 정상 작동 여부를 시공 현장에서 확인할 수 있고, 그 작동 내용을 쉽게 인지할 수 있게 하여, 소방안전 성능을 항시 확보하는 것을 특징으로 하는 안전 강화용 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서,
소방용 및 비상용 겸용의 자가발전설비로서 안전 강화용 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치에 있어서,
상기 제어장치의 과부하 제어는 발전기에 설정되는 고유의 정격출력 값에 의해 자동으로 일괄 또는 순차 제어중 하나의 방식으로서 화재신호가 있을 경우에 소방전원 보존 작동이 이루어지도록 연계 작동 프로그램 구성으로써, 과부하 제어용 설정 값의 별도 설정 조작 작업에 의한 인적 오 조작에 따른 소방전원 보존 오작동의 위험성을 해소하되,
화재신호가 고장 등에 의해 없을 경우에도 출력용량이 과부하가 되면 소방전원보존 작동이 이루어지게 하고,
부분 부하 조건이 되는 현장 시운전 상황에서 소방전원 보존 작동 시험이 가능한 임의의 낮은 설정 값을 설정하여 상기 임의의 낮은 설정 값에 의한 소방전원 보존 작동 시험 운전이 가능하도록 하며, 상기 임의의 낮은 설정 값은 설정된 후 일정시간 경과 시 자동으로 시효 소멸되게 함으로써 시험 운전 이외의 평시에는 자동적으로 상기 고유의 정격출력 값에서만 소방전원 보존 작동 운전되도록 하여 이중의 작동 점을 가짐으로써 소방안전이 확보되게 하고,
상기 제어장치의 내장형 또는 외장형으로써 상기의 소방전원 보존 작동 및 표시장치는 발전기 운전 시 소방부하 및 비상부하에 전원이 동시 공급되고, 그 상태를 확인할 수 있는 표시가 되도록 하고, 발전기가 정격용량을 초과할 경우는 비상부하는 자동적으로 차단 또는 제어 중의 하나로 되고, 소방부하만 공급하거나 소방전원이 보존되는 것 중의 하나의 상태를 확인 할 수 있는 표시가 되도록 하는 것을 특징으로 하여
외부의 인적 오 조작에 의한 소방전원 보존 작동 실패의 위험성 해소 조건을 확보하고, 설치 현장에서 소방전원 보존 작동 시험 운전으로 그 정상 작동 여부를 시공 현장에서 확인할 수 있고, 발전기 용량을 최대한 사용할 수 있게 하며, 그 소방전원 보존 작동 내용을 쉽게 인지할 수 있게 하여, 소방안전성능을 항시 확보하는 것을 특징으로 하는 안전강화용 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치를 제공한다.
또 다른 한 측면에 따르면,
상기 제어장치에 배터리 테스터를 구비하여 발전기 기동용 배터리의 방전 여부를 제어장치에서 간단한 스위치 조작으로서 테스터를 작동시켜 수시로 배터리의 정상 상태를 용이하게 파악할 수 있는 것을 특징으로 하는 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치를 제공한다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 화재신호 조건 및 과부하 설정값 조건 동시 충족 시 소방전원보존 작동되게 하는 것에 의하면, 비 화재시의 발전기 용량 사용 범위를 일반 비상발전기와 동일하게 넓힘으로써 안전성과 효율성을 충족하는 것이며, 또한 이중의 설정 값에 의해 작동되게 하는 안전한 소방전원 보존 작동 조건 부여와 화재신호 연계 작동장치 및 표시장치를 구비한 안전 강화용 소방전원보존형 발전기와 그 제어장치에 의하면, 인위적인 외부 설정값 오조작에 의한 미작동의 위험성을 해소하고, 화재 시에 한하여 소방전원보존형 발전기가 작동하게 하여 비 화재 시의 정전 때에 발전기 사용 효율을 높여 사용 용량을 약 10% 정도 증대시킴과 동시에 화재신호 고장 시에도 소방안전이 확보되도록 하며, 비상발전기에서 미작동 원인으로서 가장 빈번히 발생되는 배터리 성능 여부를 수시로 용이하게 파악하여 대처할 수 있게 하고, 소방부하용량 기준으로 정격출력용량이 선정된 비상발전기에 대해 화재 시나 비화재 시에 비상전원 및 소방전원이 안정적으로 공급되는 성능을 유지할 수 있고 경제성과 소방 안전성을 동시에 확보하게 된다.
도 1은 소방전원 보존형 발전기 제어장치(GCF : Generator Controller for Fire-fighting Power) 블록도이다.
도 2는 발전기 제어장치에 구성된 기존의 일반 소방전원보존형 발전기 작동의 흐름도를 나타낸다.
도 3은 발전기 제어장치에 화재신호 도입이 추가된 소방전원보존형 발전기 작동의 흐름도를 나타낸다.
도 4는 안전강화용 소방전원 보존형 발전기 및 그 제어장치(GCF : Generator Controller for Fire-fighting Power)의 동작 흐름도이다.
도 5는 화재신호 동시 도입에 의한 안전강화용 소방전원 보존형 발전기 및 그 제어장치(GCF : Generator Controller for Fire-fighting Power)의 동작 흐름도이다.
도 6은 발전기 제어장치에 추가되는 배터리 테스터의 장치도를 나타낸다.
이하 본 발명에 따른 안전강화용 소방전원 보존형 발전기 제어장치에 대하여 첨부도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방전용 발전기 제어장치의 일례이다. 구성 부품 중 표시 장치의 일예로서 LED 디스플레이가 있으며, 여기에는 운전, 정지 상태 및 전력, 전압, 전류, 역률, 주파수, 회전수, 배터리 전압과 입출력 상태 등이 표시된다.
또한 소방 및 비상 겸용의 발전기로서 소방전원보존형 발전기 제어장치에서 운전, 정지 상태 및 전력, 전압, 전류, 역률, 주파수, 회전수, 배터리 전압, 경보, 입출력 상태가 표시되고, 설정된 출력 값에서 소방전원 보존 작동하고 그 작동 신호를 받아 문자 또는 기호나 표시등 중에서 하나 이상으로 작동 상태가 표시되며, 운전 초기에는 소방부하 및 비상부하에 동시에 전원이 공급되고, 화재 시 과부하에 접근될 경우에는 비상부하를 차단하는 상태를 각각 나타내는 표시장치를 갖는 것은 기존의 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치와 동일하다.
이러한 기존의 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치에 추가하여 점선 박스 이내와 같이 제어장치에 화재신호(전송장치)를 도입하여, 화재 발생 조건 및 일정 과부하 조건 모두 충족되었을 때에 한하여 소방전원 보존 작동 및 표시가 되게 하고(HP에 의해 제어됨), 비화재 정전 시의 경우에는 일반 비상발전기와 동일하게 작동되게 한다. 또한 배터리 테스터(발전기 동체의 배터리 단자에 연결됨, 도 4 참조)를 추가하여 배터리의 정상여부를 수시로 확인하여 평상시 유효한 성능의 유지 관리가 될 수 있도록 해준다.
도 1을 참조하면, 에이치피(HP)(10)는 본체의 중앙처리장치(Hardware Processor)로서 장치전반을 제어한다. 버저(Buzzer)(Speaker)(12)는 음향, 음성 경보 및 고지용 음향발생기 또는 스피커이다.
디스플레이(Display)(11)은 운전 상태 표시장치(문자,기호,도형,램프)를 나타낸다.
아날로그 디지탈 입력장치(AD Input)(14)는 발전기의 각종 신호 입력장치이며, HP(10)에 신호를 전달하여 이를 통해 HP(10)가 발전기의 정지여부, 차단기 차단여부(도 2 참조)를 판단하게 된다.
기억장치(Memory)(13)는 운전이력을 기억하며, Programming 장치를 나타낸다.
에스엠피에스(SMPS)(16)는 전원 입력장치(Switched-mode power supply)를 나타낸다.
기동 및 정지스위치(Start/Stop)(17)은 장치의 기동 및 정지 스위치 기능을 수행한다.
통신장치(Rs-485 Mode)(18)는 상기 HP(10)장치와 신호를 송수신한다.
키세트장치(Key & Set)(15)는 선택메뉴 화면 이동장치 및 설정, 설정치 입력 장치를 나타낸다.
에프피알에스(FPRS)(19)는 소방전원 보존형 작동 장치 및 작동 상태 표시 장치(Fire-fighting Power Reserved System)를 나타내며, 이 장치에 연계 설치된 설정 버턴을 통해 HP(10)에 구비되어 있는 프로그램에 따라 설정값을 설정할 수 있으며, 설정값과 출력값을 비교하여 출력값이 설정값에 도달되면 비상용차단기 차단용 신호를 발생시켜 비상부하의 일부 또는 전부를 차단하여 소방전원을 연속적으로 공급한다(도 2 참조).
화재신호장치(Fire Signal)(24)는 수신반의 화재신호 또는 소방시설의 작동상태에 의해 수신하는 장치이다.
배터리 테스터(Battery Tester)(22)는 발전기 기동용 배터리의 성능 확인용 테스터기를 나타낸다.
도 2는 발전기 제어장치에 구성된 기존의 일반 소방전원보존형 발전기 작동의 흐름도를 나타낸다. 발전기가 정지되지 아니하였고, 차단기가 차단되지 아니한 상태에서, 전력 값이 사전에 설정된 값에 도달되면 화재신호와 관계없이 소방전원 보존 작동이 이루어진다.
도 2를 참조하면, 장치가 가동되는 상태에서, 아날로그 디지탈 입력장치(AD Input)(14)로 입력된 신호를 근거로 발전기 정지여부를 판단한다(S2). 이후, 발전기가 가동상태인 경우에는 차단기가 차단되었는지 판단한다(S4). 이후 차단기 차단상태가 아니면, 출력값(kw)과 설정값을 비교 판단하여 정격출력값이 설정값 이상인지를 판단한다(S6). 만약 출력값(kw)이 설정값 이상인 경우에는, 소방전원 보존작동이 수행된다(S8). 이후 출력이 ON 상태가 된다(S10).
위 과정이 수행됨으로써, 안전 운전을 위해 소방전원보존형 발전기에서 설정값은 비상출력값보다 작게 설정되어 운전된다. 이에 따라서 과부하 조건이 되는 것을 방지하여 소방안전이 확보된다. 그런데 비화재시에도 항상 설정값 미만에서 운전되므로 발전기의 용량 사용 효율이 저하되는 문제가 있었다.
도 3은 발전기 제어장치에 화재신호 도입이 추가된 안전 강화용 소방전원보존형 발전기 작동의 흐름도를 나타낸다. 발전기가 정지되지 아니하였고, 차단기가 차단되지 아니한 상태에서, 화재신호의 조건이 부여되고 또한 전력부하 값이 사전에 정격출력용량 부근에서 설정된 값에 도달되는 조건이 동시에 부여될 때 소방전원 보존 작동이 이루어지며, 화재신호가 없으면 소방전원보존 작동 없이 일반 비상발전기와 동일하게 출력 운전을 하게 된다.
도 3을 참조하면, 장치가 가동되는 상태에서, 아날로그 디지탈 입력장치(AD Input)(14)로 입력된 신호를 근거로 발전기 정지여부를 판단한다(S2). 이후, 발전기가 가동상태인 경우에는 감시 및 작동 절차로서 차단기가 차단되었는지 판단한다(S4). 이후 차단기 차단상태가 아니면, 화재신호가 입력되었는지를 판단한다(S12). 만약 화재신호가 입력되었으면, 출력 값(kw)과 설정 값을 비교 판단하여 출력 값이 설정 값 이상인지를 판단한다(S6). 만약 출력 값이 설정 값 이상인 경우에는, 소방전원 보존작동이 수행된다(S8). 이후 출력이 ON 상태가 된다(S10).
따라서, 종래에는 도 2에서와 같이 화재신호 여부와 상관없이 항상 비상발전기 출력 값과 설정 값을 비교하는 과정이 수행되고, 이로 인해 언제나 일정한 설정 값 미만의 용량 범위에서 운전되어 사용 용량의 효율성이 저하되는 문제가 있었으나, 이러한 과정을 화재신호 입력 조건의 경우에만 수행하므로 비상발전기 용량 사용의 효율성을 높이게 된다. 출원인의 종래의 특허에서도 화재신호 도입이 기술되어 있으나 이는 화재신호에 의해 비상전원이 차단되는 개념에 그치고 있었다. 즉, 사용 용량 범위가 축소되는 데 대한 문제점 인식이나 이의 발굴이 없었다. 화재신호와 과부하 조건의 동시 조건 충족에 의한 소방전원 보존 작동이 이루어지게 하고, 비화재 시에는 일반 발전기로서 소방겸용발전기와 동일하게 사용하는 것에 의한 발전기 용량 사용의 효율성을 확보하는 해결책을 게시하지 못하고 있었다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 안전강화용 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치의 사례이다. 개선이 요구되는 부분을 보면, EPS-F는 과부하 설정 값을 제어장치에 제작자나 관리자가 설정하여 운전 중 부하 증대에 의해 그 설정 값에 도달되면 작동하는 구조로 되어 있다. 그러므로 외부의 조작자가 실수로 오조작 하거나 시험 운전을 위한 낮은 설정 값 조작 후 원상 복구하지 않고 종료하는 실수가 언제든 발생할 수 있다. 이러한 오조작의 경우 설정 값이 지나치게 낮게 설정되면 비상부하용량을 사용할 수 없게 된다. 또한 정격출력용량보다 110%를 초과하는 과도한 설정 값으로 되면 과부하시 소방전원 보존 작동되기 전에 주전원차단기가 먼저 차단되어 비상전원 공급이 중단되는 위험이 발생된다. 문제점 개선을 위한 해결 방법으로서 도 5는 인적 조작오류 방지를 위한 제어장치 흐름도이다. EPS-F의 과부하 제어용 설정 값을 발전기 고유의 정격출력값에 의해 연계 작동하도록 프로그램을 구성한다. 이 경우 외부에서 설정하는 설정 값은 현장 과부하 조건이 아니 됨에 따라 현장에서 시험 시 설정 값을 낮게 설정을 조작하여 임시로 사용할 수 있게 할 필요가 있다. 다만, 이러한 조작에 의한 설정 값과 정격출력용량에 의한 설정 값에 의해 병행 작동되게 하되 외부 입력에 의한 조작 설정 값은 시험시간(일례 : 1 [hr])이 경과하면 자동 소멸되게 하여, 일반적인 상태에서 정전 및 화재 시에는 설정된 정격출력용량에 의한 작동만 되도록 유지한다. 그러므로 2개의 작동 값을 갖고 하나는 정격출력용량을 초과하면 자동으로 소방전원 보존 작동이 되게 하고, 다른 하나는 현장 시운전시에는 낮은 설정 값에서 시운전하여 임시로 소방전원 보존 작동 여부를 확인할 수 있는 것이다. 시운전시 낮은 설정값이 필요한 이유는 평시의 소방전원 보존 작동이 되는 설정 값까지 도달될 수 없기 때문이다. 그 이유는 소방동력 출력은 계산공식 P(kW) = (비중량, 1000kg/m3) * H(양정, m) * Q(유량, m3/s) / (펌프효율) * 102 와 같이 이루어지는데 있다. 여기서 유량 Q(m3/s)는 설계기준에 화재 시 작동되는 스프링클러 헤드 설치 수에 의해 정해진다. 스프링클러설비의 화재안전기준 제4조에 의해 스프링클러헤드 수는 복합건축물 등은 30개, 영업시설은 20개, 아파트는 10개 개방 기준이다. 그런데 시운전시 이러한 헤드의 개방 조건이 될 수 없으므로 정격출력용량에 도달될 수 없기 때문이다. 비상발전기 시운전은 대부분 소방시설 작동 없이 행하여 발전기의 전압 형성 및 상의 상태 및 비상전원 공급 상태까지만 확인하는 경우가 많다. 설령 소방시설 작동을 한다 하더라도 시험 방출구인 헤드 1개의 개방에 국한된 것이어서 과부하 조건 형성이 안 되는 것이다. 흐름도에 의하면 제어장치는 발전기의 정지 여부를 판단하고(S21), 정지되지 아니한 상태가 확인되면 발전기 주전원 차단기의 개방 여부로서 발전기의 비상전원 공급 차단 여부를 판단하며(S22), 발전기 차단상태가 아님이 확인되면, 발전기 정격출력 값에 도달 여부를 판단하며(S23), 정격출력 값에 도달되면 발전기의 과부하 방지를 위해 소방전원보존 작동과 표시가 이루어진다. 또한 발전기 정격출력 값에 도달 여부 판단에서 정격출력 값에 도달되지 않은 상태가 확인되면, 임시로 설정 값을 설정한지 일정시간 이내(예: 1시간)인지의 여부를 판단하고, 상기의 그 시간을 초과하였으면 처음의 감시상태로 돌아가고, 상기의 시간 이내이면 출력용량이 임시 설정한 설정 값을 초과하는지의 여부를 판단하고, 초과되지 아니함이 확인되면 처음의 감시상태로 돌아가고, 초과되는 것이 확인되면 소방전원 보존 작동과 표시가 이루어진다. 이에 따라서 어떠한 경우에도 소방전원 보존 작동이 가능하고 현장 의 시운전 시험도 가능하게 되어 소방안전을 철저히 확보하게 되는 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치가 제공된다.
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시 예에 따른 소방전원 보존형 발전기 및 그 제어장치의 사례이다. 기존의 소방전원보존형 발전기는 정격출력용량 100%를 초과할 경우 소방전원 보존을 위한 작동이 시작된다. 그러므로 고유한 용량의 범위를 100% 사용하고 있다. 그런데 발전기의 과부하 보호장치의 제어값은 110%이다. 소방전원보존 작동 시에 비상부하만을 고려한다면 과부하로 사용 가능한 100%에서 110% 사이 용량에서 일시적인 운전을 허용할 수 있다. 이 경우 그 범위 이내에서의 사용이 제한을 받는다는 단점이 존재한다. 이 제한은 화재가 발생했을 때만의 경우이고, 화재가 발생하지 않은 일반적인 정전인 경우에는 소방부하 용량을 사용하지 않으므로 상대적인 제한은 거의 없는 편이다. 이 단점을 화재신호를 활용하는 방법으로 개선하는 것이다. 기존의 출원인에 의한 소방전원보존형 발전기에도 화재신호에 의해서 비상전원이 차단되도록 단순하게 작동되는 내용이 있으나, 정격출력용량의 사용 효율 향상을 위한 게시가 없다. 비화재 시 비상부하 사용 상황에서 최대한의 발전기 용량을 사용하고자 할 경우에 화재신호를 도입하여 흐름도와 같이 화재신호가 있을 때는 소방전원 보존 작동을 하게 하고, 화재가 없는 경우에는 소방전원 보존 작동 조건을 해지하거나 완화하여 운영한다. 다만, 제3도와 달리 여기서는 소방시설 고장 또는 화재신호 선로 미결선 등으로 화재신호가 인입되지 않은 채 화재가 발생할 수도 있다는 점을 추가로 고려한 점이 다르다. 따라서 화재신호가 없더라도 더 높은 과부하(예 : 110% 이내)가 되면 소방전원 보존 작동이 되게 하고, 기타 제어장치의 작동 시간차 조정 등에 의해 보완적인 조치로 소방전원을 보호할 수 있다. 도 5는 화재신호 활용 방식의 소방전원보전형 제어장치의 작동 흐름도를 나타낸 것이다. 소방전원 보존형은 운전 시작으로 발전기의 정지 여부를 판단하고(S31), 발전기 운전 중이면 주전원차단기 차단여부를 판단한다(S32). 주전원차단기 폐로 상태이면 화재신호 도입 여부를 판단한다(S33). 화재신호가 있으면 발전기 출력이 정격출력 초과 여부를 판단하여(S34), 정격출력 초과이면 소방전원 보존 작동 운전 및 표시가 이루어진다. 발전기 출력이 정격출력 이하이면 임시 설정값 설정후 일례로써 1시간이내 여부를 판단한다(S34). 1시간이내이면 발전기출력이 설정 값 이상인지의 여부를 판단한다(S35). 설정값 이상이면 소방전원보존작동 및 표시가 이루어진다. 설정 값 미만이면 일반적인 운전이 이루어진다. 설정 값 설정 후 일정시간(예 : 1시간)을 초과하거나(S34), 발전기 출력 값이 설정 값 미만이면(S35), 다시 시작점으로 피드백 된다. 화재신호가 없으면(S33) 정격출력의 105% 초과여부를 확인한다. 초과되면 화재신호가 없어도 소방전원보존 작동이 된다. 넘지 않으면 다시 시작단계로 피드백 된다. 임의 설정 값은 일정시간 예를 들면 1시간이 경과하면 자동 소멸로 해지되어 정상적인 과부하 값에서 소방전원보존작동이 될 수 있도록 준비된다. 추가적인 보완 조치는 다음과 같다. 일반적인 과부하에 의한 주전원차단스위치의 차단 작동 시간이 5s이다. 여기서는 소방전원 보존작동시간을 그 보다 짧은 3s 이내로 설정한다. 소방전원 보존 작동 후에도 계속 과부하 상태인 경우로서 비상용차단기의 순차 작동에 따른 감소 용량보다 소방부하의 입력 용량이 초과될 경우가 있을 수 있다. 소방전원 보존 작동 후에도 과부하 상태일 경우에는 다음 차단 단계까지 작동시간을 0.5s 이하로 단축하여 연속 작동하게 하여 과부하를 해소한다. 이와 같이 정격출력 값보다 110%를 초과하거나 제어 후에도 과부하 상태이면 비상부하 제어단계를 복수의 단계로 동시 작동하도록 하는 방법 또는 다음 단계 제어 시간간격을 0.5s 이내로 줄이는 방법으로 제어한다. 이로써 화재 시에는 어떤 경우에도 과부하에 의한 비상전원 차단 조건을 예방하여 소방안전을 확보할 수 있게 된다.
도 6은 발전기 제어장치에 추가되는 배터리 성능 테스터의 장치도를 나타낸다. 발전기 동체의 배터리 단자 또는 배터리의 단자에 결선된 배터리 테스터가 설치되고 제어장치에 배터리 테스터를 쉽게 조작할 수 있는 스위치를 취부하고, 이의 조작으로 발전기 제어장치 표시부에 배터리 성능이 측정된다. 발전기 제어반은 도 1의 HP(10)에 해당되고, 표시부는 디스플레이에 해당되며, 배터리 테스터는 발전기 동체의 배터리 단자에 연결되어 있다. 발전기 제어반에 설치된(미도시) 배터리 테스터 스위치를 조작할 수 있다. 또한 배터리 성능 상태는 디스플레이를 통해 표시된다. 이는 이러한 장치의 필요성 발굴에 의해 지금까지 없었던 것을 새로 창출한 것에 해당된다. 비상발전기 미작동의 사례로서 언론에도 보도되고 있다.(김병일, 비상용발전기 관리부실 '허우적', 전기신문 2013년4월1일 제2883호 제13면) 또 하나의 사례로써 2011년 9월 15일 전국 순환정전 시 비상발전기 미작동에 의해 비상용승강기에 사람이 갇혔던 사고 수가 1,902건이었고, 소방대 출동에 의해 구조된 인원이 2,901명이나 되었다.(이원강,최충석, 소방용 비상전원 안전성 확보에 관한 연구, 한국화재소방학회 2012년 춘계학술발표회 초록집, pp.133~136) 이러한 비상발전기 미작동의 주요 원인으로 가장 많이 발생되는 부분이 배터리 방전이다. 이에 비상발전기 미작동의 주요 원인을 해소하는 착안으로서 이 장치의 유용성이 확인된다.
100: 소방전원 보존형 발전기 제어장치(컨트롤러)
10: 에이치피(HP)
22: 배터리 테스터
24: 화재신호장치

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 소방용 및 비상용 겸용의 자가발전설비로서 안전 강화용 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치에 있어서, 상기 제어장치의 과부하 제어는 발전기에 설정되는 고유의 정격출력 값에 의해 자동으로 일괄 또는 순차 제어 중 하나의 방식으로서 소방전원 보존 작동이 이루어지도록 연계 작동 프로그램 구성으로써, 과부하 제어용 설정 값의 별도 임의적인 설정 조작 작업에 의존하는 경우에 발생되기 쉬운 인적 오 조작에 의한 소방전원 보존 오작동의 위험성을 해소하되,
    부분 부하 조건이 되는 현장 시운전 상황에서 소방전원 보존 작동 시험이 가능한 임의의 낮은 설정 값을 설정하여 상기 임의의 낮은 설정 값에 의한 소방전원 보존 작동 시험 운전이 가능하도록 하며, 상기 임의의 낮은 설정 값은 설정된 후 일정시간 경과 시 자동으로 시효 소멸되게 함으로써 시험 운전 이외의 평시에는 자동적으로 상기 고유의 정격출력 값에서만 소방전원 보존 작동 운전되도록 하여 이중의 작동 점을 가짐으로써 소방안전이 확보되게 하고,
    상기 제어장치의 내장형 또는 외장형으로써 상기의 소방전원 보존 작동 및 표시장치는 발전기 운전 시 소방부하 및 비상부하에 전원이 동시 공급되고, 그 상태를 확인할 수 있는 표시가 되도록 하고, 발전기가 정격용량을 초과할 경우는 비상부하는 자동적으로 차단 또는 제어 중의 하나로 되고, 소방부하만 공급하거나 소방전원이 보존되는 것 중의 하나의 상태를 확인 할 수 있는 표시가 되도록 하는 것을 특징으로 하여
    외부의 인적 오 조작에 의한 소방전원 보존 작동 실패의 위험성 해소 조건을 확보하고, 설치 현장에서 소방전원 보존 작동 시험운전으로 그 정상 작동 여부를 시공 현장에서 확인할 수 있고, 그 작동 내용을 쉽게 인지할 수 있게 하여, 소방안전 성능을 항시 확보하는 것을 특징으로 하는 안전 강화용 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치.
  3. 소방용 및 비상용 겸용의 자가발전설비로서 안전 강화용 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치에 있어서,
    상기 제어장치의 과부하 제어는 발전기에 설정되는 고유의 정격출력 값에 의해 자동으로 일괄 또는 순차 제어중 하나의 방식으로서 화재신호가 있을 경우에 소방전원 보존 작동이 이루어지도록 연계 작동 프로그램 구성으로써, 과부하 제어용 설정 값의 별도 설정 조작 작업에 의한 인적 오 조작에 따른 소방전원 보존 오작동의 위험성을 해소하되,
    화재신호가 고장 등에 의해 없을 경우에도 출력용량이 과부하가 되면 소방전원보존 작동이 이루어지게 하고,
    부분 부하 조건이 되는 현장 시운전 상황에서 소방전원 보존 작동 시험이 가능한 임의의 낮은 설정 값을 설정하여 상기 임의의 낮은 설정 값에 의한 소방전원 보존 작동 시험 운전이 가능하도록 하며, 상기 임의의 낮은 설정 값은 설정된 후 일정시간 경과 시 자동으로 시효 소멸되게 함으로써 시험 운전 이외의 평시에는 자동적으로 상기 고유의 정격출력 값에서만 소방전원 보존 작동 운전되도록 하여 이중의 작동 점을 가짐으로써 소방안전이 확보되게 하고,
    상기 제어장치의 내장형 또는 외장형으로써 상기의 소방전원 보존 작동 및 표시장치는 발전기 운전 시 소방부하 및 비상부하에 전원이 동시 공급되고, 그 상태를 확인할 수 있는 표시가 되도록 하고, 발전기가 정격용량을 초과할 경우는 비상부하는 자동적으로 차단 또는 제어 중의 하나로 되고, 소방부하만 공급하거나 소방전원이 보존되는 것 중의 하나의 상태를 확인 할 수 있는 표시가 되도록 하는 것을 특징으로 하여
    외부의 인적 오 조작에 의한 소방전원 보존 작동 실패의 위험성 해소 조건을 확보하고, 설치 현장에서 소방전원 보존 작동 시험 운전으로 그 정상 작동 여부를 시공 현장에서 확인할 수 있고, 발전기 용량을 최대한 사용할 수 있게 하며, 그 소방전원 보존 작동 내용을 쉽게 인지할 수 있게 하여, 소방안전성능을 항시 확보하는 것을 특징으로 하는 안전강화용 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 제어장치에 배터리 테스터를 구비하여 발전기 기동용 배터리의 성능을 제어장치에서 간단한 스위치 조작으로서 테스터를 작동시켜 수시로 배터리의 정상 상태를 용이하게 파악할 수 있는 것을 특징으로 하는 소방전원보존형 발전기 및 그 제어장치.
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