KR101356738B1 - 긴급대피용 호흡장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산소결핍에 의한 질식사고에 대응하기 위한 긴급대피용 호흡장치에 관한 것으로서, 상세하게는 작업조끼 등의 거치대에 긴급대피용 호흡장치를 착용하고 있다가 긴급시에 소형 산소용기로부터 호흡용 산소를 공급받고, 날숨에 포함된 이산화탄소를 제거하여 다시 호흡에 사용하는 긴급대피용 호흡장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 긴급대피용 호흡장치는 사용자의 안면에 밀착되며 호흡에 사용하는 면체모듈, 상기 면체모듈에 산소를 공급하는 산소공급모듈 및 사용자 상호간 또는 관제센터와 경보 및 통신을 하는 통신모듈을 포함하고, 상기 면체모듈은 중앙 부분이 오목하여 코와 입을 가리고 안면에 밀착되는 면체와 오목부에 형성되는 어댑터, 상기 면체의 일측에 형성되는 제1 체크밸브 및 머리에 고정할 수 있는 밴드로 구성되고, 상기 어댑터는 상기 산소공급모듈의 산소용기로부터 튜브로 산소를 공급받는 산소공급구, 수분과 이산화탄소를 제거하는 필터 및 상기 어댑터의 일측단의 호흡낭연결구에 부착되어 신선한 산소 및 사용자의 날숨 공기를 저장하고 재사용하기 위한 호흡낭을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

긴급대피용 호흡장치{Breathing apparatus for emergency}
본 발명은 유독가스 및 산소결핍에 의한 질식사고에 대응하기 위한 긴급대피용 호흡장치에 관한 것으로서, 상세하게는 면체모듈과 산소공급모듈 등이 부착된 거치대를 착용하고 있다가 긴급 시에 소형 산소용기로부터 호흡용 산소를 공급받고, 날숨에 포함된 이산화탄소를 제거하여 다시 호흡에 사용하는 긴급대피용 호흡장치에 관한 것이다.
화재 발생 또는 유독가스 유출 위험성이 있는 조선소, 화공약품 처리시설, 오폐수 처리시설, 화학공장, 저장탱크, 지하 하수도, 맨홀, 정화조, 대형에어컨 설비 등 밀폐된 산업현장에서 작업하는 작업자 인명사고의 대부분은 호흡장애에 인한 질식사가 주원인이 되고 있다.
상수도 지리정보시스템 측량 작업을 위해 맨홀 내부로 내려가던 작업자가 산소결핍으로 쓰러져 사망한 경우, 냉동기 수리작업 중 누출된 냉매가스에 질식돼 작업자가 사망한 경우, 자가폐수시설 침전조에 들어갔다가 유해가스에 의한 질식으로 사망한 경우, 지하 3층에서 일어난 화재로 인해 현장 근무자가 유독가스를 흡입하여 사망한 경우, 불산가스 유출 사건으로 노동자가 사망한 경우, 반도체 공장 불산 배관교체 작업 중 불산 가스가 누출돼 작업자가 사망한 경우 등 산업현장에서 작업을 하다가 질식사로 사망한 경우 등 질식사가 매우 많다.
질식사고 현장에서의 탈출시간은 평균 5분 내외에 불과하지만, 대부분 구조직전 3~5분을 버티지 못하고, 질식에 의한 의식불명 등으로 결국 사망까지 이르게 된다. 밀폐된 작업공간에서는 작업 전과 작업 중 산소 및 유해가스 농도 측정, 환기실시, 그리고 보호장비 착용 등 필수적인 3대 안전수칙이 있지만, 보호장비로서 방독면의 경우는 산소결핍 공간에서의 호흡 불가 문제로, 산소 호흡기의 경우는 송기형 파이프 연결제품(일명 '머구리 장비')의 불편함과 독립형 제품은 높은 가격으로 사용을 꺼리고 있는 상황이다.
종래의 긴급대피용 자급식 호흡기는 이산화탄소를 산소로 변환시켜 사용하는 산소발생용기 개발에 주안점을 두고 있다. 특허문헌 1 내지 3에 제시된 발명은 사용자의 호흡공기로 산소를 발생시켜 다시 사용자에게 공급하는 자급식 산소호흡기에 관한 것으로서, 날숨에 포함된 이산화탄소와 과산화칼륨이 반응하여 만들어진 산소를 포집하고, 포집된 산소를 착용자에게 공급하게 된다.
이와 같은 종래의 기술들은 발열반응의 산소발생용기를 사용하기 때문에 고열은 물론 폭발 위험이 있고, 또한 부산물로 유독가스가 발생될 수 있고, 또한 새로 교체를 해야 하는 번거로움과 무게가 무거운 문제점 등이 있다.
또한, 산소발생제의 발열반응으로 열이 발생하여 내열성을 갖는 재질을 사용하거나, 냉각제를 사용하여 생산단가가 높고 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.
1. 한국 등록특허 제10-0886762호 2. 한국 등록특허 제10-1138310호 3. 한국 공개특허 제10-2008-0047523호
상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명에서는 평상시 착용하고 작업하더라도 작업에 불편하지 않도록 소형으로 긴급대피용 호흡장치를 만들어 거치대에 부착하고 있다가, 긴급 시에 소형 산소용기로부터 호흡용 산소를 공급받고, 날숨에 포함된 이산화탄소를 제거하여 다시 호흡에 사용하는 긴급대피용 호흡장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기 면체모듈은 간편하게 접어 거치대에 형성된 주머니에 넣어 보관하기 편리하도록 유연하며, 접으면 작은 부피가 되고, 또한 소형의 산소용기를 필요에 따라 직렬 또는 병렬로 연결하여 호흡시간을 연장할 수 있는 긴급대피용 호흡장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 소형의 산소용기로부터 산소를 공급받는 방식으로서, 소형의 산소용기는 용량이 한정되어 오래 버틸 수 없기 때문에 날숨에 포함된 이산화탄소를 필터를 통하여 제거하여 재사용하는 호흡장치를 제공하고자 한다.
상기 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명에 따른 긴급대피용 호흡장치는, 사용자의 안면에 밀착되며 호흡에 사용하는 면체모듈, 상기 면체모듈에 산소를 공급하는 산소공급모듈 및 사용자 상호간 또는 관제센터와 경보 및 통신을 하는 통신모듈을 포함하고, 상기 면체모듈은 중앙 부분이 오목하여 코와 입을 가리고 안면에 밀착되는 면체와 오목부에 형성되는 어댑터, 상기 면체의 일측에 형성되는 제1 체크밸브 및 머리에 고정할 수 있는 밴드로 구성되고, 상기 어댑터는 상기 산소공급모듈의 산소용기로부터 튜브로 산소를 공급받는 산소공급구, 이산화탄소와 수분을 제거하는 필터 및 상기 어댑터의 일측단의 호흡낭연결구에 부착되어 신선한 산소 및 사용자의 날숨 공기를 저장하고 재사용하기 위한 호흡낭을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 어댑터는 상기 면체의 중앙 오목부 외부에 앞 방향 또는 하부 방향으로 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 어댑터의 타측단은 필터 브라켓이 형성되어 제1 필터메시/필터/제2 필터메시 순으로 수납되어 고정되고, 상기 필터는 카본과 제올라이트를 시트형상으로 적층한 복합재를 적어도 하나의 층으로 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 산소용기는 산소압축용기, 산소발생용기, 산소저장체용기 중 하나 또는 그 조합인 산소용기와 정압형 감압기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 산소용기는 거치대에 탈부착이 용이하도록 벨크로로 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 산소용기는 복수의 산소용기를 직렬 또는 병렬로 연결하여 하나가 소진되면 다음 산소용기를 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 면체는 접이식 또는 벨로우즈식으로 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 통신모듈은 사용자간 거리인식을 하여 경보를 하고, 거리인식 및 위치인식을 하여 관제센터와 양방향 통신을 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 긴급대피용 호흡장치는 배기호흡에 포함된 이산화탄소 및 수분을 제거하는 필터, 산소 및 날숨을 저장하는 호흡낭 및 산소를 공급하는 소형 산소용기를 구비함으로써 소형의 장비만으로도 사용자에게 신선한 공기를 제공할 수 있다.
또한 소형의 장비로 구성되어 거치대에 부착 가능하므로, 거치대를 착용하는 것만으로도 호흡장치를 구비할 수 있어, 작업시 호흡장치의 휴대로 인한 불편함이 없다.
또한 면체모듈의 면체는 실리콘 또는 고무 등의 재질로 구성되어 압축하거나 접을 수 있기 때문에 초소형으로 보관이 용이하고, 또한 인체에 무해하고 유연하므로 사용자의 안면에 밀착하여 착용하기 쉽다.
또한 어댑터에 포함된 필터는 배기호흡에 포함된 이산화탄소 및 수분을 제거하는 것으로서, 친화력이 좋고, 다공성으로 이루어져 이산화탄소를 흡착, 포집하기 쉬운 카본, 제올라이트 등으로 구성되기 때문에, 종래 기술의 산소발생제 등으로 인한 발열 위험이 없고, 상대적으로 낮은 단가로 생산할 수 있다.
도 1은 긴급대피용 호흡장치를 착용한 사용자를 나타낸 사시도.
도 2는 어댑터가 전방을 향하는 호흡장치의 절단 단면도.
도 3은 벨로우즈식 면체의 일실시예.
도 4는 접이식 면체모듈을 접은 상태를 보여주는 사진.
도 5는 어댑터의 분해사시도.
도 6은 어댑터의 다른 실시예.
도 7은 어댑터의 또 다른 실시예.
도 8은 어댑터가 하방을 향하는 호흡장치의 절단 단면도.
도 9는 하방향 어댑터의 분해 사시도.
도 10은 긴급대피용 호흡장치가 장착된 거치대.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 하나의 발명을 설명하기 위한 것으로서 권리범위는 예시된 실시예에 한정되지 않고, 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것을 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 긴급대피용 호흡장치를 착용한 사용자의 모습이다. 산업현장 등에서 산소부족이나 유해가스 유출 등 긴급 상황이 발생하면, 작업자는 작업조끼 등의 거치대에 보관된 면체(10)를 착용하고 산소용기(40)으로부터 산소를 공급받아 호흡할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 긴급대피용 호흡장치는 면체모듈과 산소공급모듈로 구성되고 통신모듈과 거치대(50)를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 '면체모듈'은 일반적으로 입과 코를 가리기 위해 안면부에 밀착되는 면체(마스크)와 구별하기 위한 것으로 어댑터 등의 추가적인 구성이 포함되어 있지만 편의상 '마스크'로도 불릴 수 있다. 또한, 산소공급모듈을 구성하는 '산소용기'는 소형 산소압축용기, 산소발생용기 또는 산소저장체용기 등 산소를 저장, 생성 및 공급하는 모든 용기를 통칭한다.
상기 면체모듈은 중앙 부분이 오목하여 코와 입을 가리고 안면에 밀착되는 면체(10), 오목부에 형성되는 어댑터(20), 상기 면체의 일측에 형성되는 제1 체크밸브(12) 및 머리에 고정할 수 있는 밴드(11) 등으로 구성된다.
상기 면체(10)는 코와 입을 중심으로 사용자의 얼굴에 밀착되게 착용하여 외부의 유해공기를 차단한다. 면체(10)에 연결된 끈이나 밴드(11) 등을 이용하여 머리에 고정하면 사용자는 양손을 자유롭게 사용할 수 있다.
상기 면체(10)는 유연성이 있어 접힐 수 있는 실리콘이나 고무 등으로 구성하여 보관 시 부피 최소화를 위해 접이식으로 구성할 수 있고, 벨로우즈(bellows) 형태 또는 접이식과 벨로우즈의 조합 형태로도 구성할 수도 있다.
도 2는 어댑터(20)가 전방을 향하는 호흡장치의 단면도로서, 산소용기(40)로부터 산소가 공급되는 산소공급구(21)가 분기 형성되고, 일측단은 호흡낭연결구(20b)로서 호흡낭(30)이 연결되고, 타측단은 필터 브라켓(20a)이 형성되어 필터(23)가 장착된다.
상기 호흡낭(30)은 봉투와 같은 것으로 얇은 비닐, 실리콘, 또는 우레탄 등으로 구성되어, 공기를 저장할 수 있으며 쉽게 펴지고 접힐 수 있다.
도 3은 벨로우즈식 면체(10a)의 일실시예로서 면체에 접힐 수 있는 주름을 형성하여 쉽게 접히도록 한 면체이다. 도 4는 접이식 면체모듈을 접은 상태를 보여주는 사진이다.
도 5는 어댑터(20)의 분해 사시도로서 호흡낭연결구(20b), 산소공급구(21), 필터 브라켓(20a), 제1 필터메시(22), 필터(23), 제2 필터메시(24) 및 체결홈(25)과 체결 돌기(26)로 구성된다. 필요에 따라 필터의 소정 부분에 제2 체크밸브(27)을 더 형성할 수 있다.
도 6은 필터 브라켓과 호흡낭연결구(20b) 사이에 밴드브라켓(28)을 더 포함한 것을 보여주는 일 실시예로서, 밴드브라켓(28)은 면체모듈을 사용자 얼굴에 고정하기 위한 것으로서, 밴드를 사용하여 밴드 삽입구(28a)를 통하여 면체 밴드(11)의 구멍 또는 머리에 고정시킨다.
제1 필터메시(22)와 제2 필터메시(24)는 공기의 유통이 자유롭도록 메시 구조되어 있어 필터(23)를 보호 지지하고 공기를 유통하게 한다. 도 7은 필터메시의 다른 형태로서 제2 체크밸브(27)를 편리하게 장착할 수 있도록 중앙에 원형의 링 형태와 방사상 메시(22a)가 형성되어 있으나 이는 일실시예로 그 형태는 제한이 없다. 도 7에는 도 6의 제1 필터메시(22)를 대체하는 것으로 도시되어 있으나 제2 필터메시(24) 대신에 적용할 수 있다.
밴드브라켓(28)과 호흡낭연결구(20b) 및 필터 브라켓(20a)은 별도로 제작하여 조립할 수도 있고, 일체형으로 사출 성형하여 제작할 수 있다. 밴드브라켓(28)의 절곡부(28b)는 유연한 힌지(hinge) 형태로 면체모듈을 착용할 때에는 면체(10)를 세우는 지지대 역할을 하며, 보관 시에는 쉽게 접히어 부피를 줄일 수 있다.
필터(23)는 이산화탄소(CO2)뿐만 아니라 수분도 제거하는 역할을 하는데 활성탄, 목탄과 같은 카본, 탄소섬유, 실리카, 실리카 유기 하이브리드(silica organic hybrid), 폴리에틸렌이민(polyethylenimine) 또는 제올라이트를 사용한다. 예시된 물질들은 이산화탄소와 친화력이 뛰어나 이산화탄소의 흡착성이 우수하거나 다공성으로 이산화탄소 또는 수분 포집에 유리한 구조를 가지고 있다.
본 발명에서는 재료에 한정하지 않으나 이산화탄소의 흡착성이 뛰어난 카본 또는 다공성 고체인 제올라이트를 시트형상으로 가공하여 사용할 수 있고, 다른 재질들을 시트형상으로 가공하여 1층 또는 2층 이상으로 교대로 적층하여 성능을 향상시킨 복층구조로 사용할 수 있다.
또한 필터의 저항에 의하여 날숨이 어려워지는 것을 방지하고 호흡낭(30)에 공기를 먼저 채우기 위하여 필터의 일부분에 체크밸브(check valve)를 더 형성할 수 있다. 체크밸브는 역류를 방지하는 일방성의 역지밸브로서 밸브본체와 다이아프램 및 결합수단으로 구성되며 스프링 등의 탄성수단을 추가할 수 있다. 면체(10)의 일측에 제1 체크밸브(12)를 더 구비할 수 있다. 제1 체크밸브(12)는 외부로 날숨을 내보내고 외부공기는 차단하는 역할을 하는데, 날숨 시 먼저 제2 체크밸브(27)가 개방되면서, 호흡낭(30)을 날숨으로 충만시키고 나머지 날숨은 제1 체크밸브(12)를 통해 외기로 배출시킬 수 있다. 제2 체크밸브(27)와 제1 체크밸브(12)의 개방되는 정도는 탄성력의 세기 즉, 다이아프램의 재질, 두께 또는 스프링 강도 등으로 조절할 수 있다. 면체(10)의 타측에 제3의 체크밸브(미도시)를 형성하고 튜브로 호흡낭연결구(20b)로 연결하여 우회시킬 수도 있다.
상기 산소공급모듈은 산소용기(40)와 감압기(41)로 구성된다. 상기 감압기는 일정 유량의 신선한 산소가 흐르도록 하는 정압형 감압기를 사용할 수 있다.
또한 상기 산소용기(40) 또는 감압기는 내부 압력이 일정기압 이상의 고압으로 될 경우, 폭발위험 해소를 위하여 고압가스를 자동 배출시키는 안전장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 산소용기는 1기압 이상으로 바람직하게는 1~500기압으로 압축하고 300cc 이하의 용량인 소형 산소압축용기, 산소발생용기 또는 산소저장체용기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 산소발생용기는 과산화칼륨(KO2) 또는 망간산화물(MnO2) 등의 산소발생제를 과립 형태로 충진하여 이산화탄소와 반응시켜 산소를 발생시킨다. 또 다른 산소발생제의 실시예로는 과산화칼륨(KO2), 망간산화물(MnO2) 및 규소산화물(SiO2)를 혼합한 파우더를 과립형태로 만들어 물과 반응시키면 풍부하고 양질의 산소를 발생시킬 수 있다.
상기 산소저장체용기는 기상 산소를 흡장하고 흡장된 산소를 방출하는 능력을 갖는 것으로 세리아(CeO2) 또는 세리아-지르코니아(ZrO2) 복합산화물 등을 사용할 수 있다.
또한 상기 산소압축용기, 상기 산소발생용기 또는 상기 산소저장체용기에서 공급되는 신선한 산소는 지속적으로 정압으로 일정 유량의 신선한 산소가 호흡낭으로 공급되도록 한다.
상기 산소용기(40)는 압축산소가 저장되어 있어 감압밸브(41)를 거쳐 어댑터(20)에서 분기되는 산소공급구(21)을 통해 사용자에게 산소를 공급한다. 산소용기(40)은 200cc 정도의 소용량으로 거치대에 장착을 하여도 불편함이 없으나 재호흡을 한다고 하여도 8분을 버티기 어려우므로 작업환경 및 탈출거리를 감안하여 여러 개를 병렬 또는 직렬로 연결하여 하나가 소진되면 다른 산소용기(40)을 열어 계속적으로 산소를 공급하여 탈출 시까지 호흡을 유지할 수 있다.
산소 공급 연결관(43)은 압력에 견디며 유연성 있는 재질의 호스로서 원터치 피팅(one touch fitting, 42)으로 산소용기와 연결되며 산소공급구(21)와도 원터치 피팅(42)으로 연결할 수 있다.
공기 중에는 산소가 21%이나 한번 호흡으로 인하여 5%가 소비되면서 이산화탄소가 그만큼 발생하고 호흡이 반복될수록 이산화탄소가 증가하여 산소결핍상태에 이른다. 따라서 계속적인 산소공급이 이루어져야 하나 유독가스나 밀폐된 환경에서는 산소공급이 어려워 외부의 산소탱크나 산소용기(40)로부터 공급을 받아야 한다.
일반적으로 200기압으로 압축된 200cc 용량의 소형 산소용기(40)의 경우, 내장된 산소량은 40ℓ 정도이며, 40ℓ/m으로 호흡할 경우, 1분정도 호흡에 사용할 수 있으나, 호흡 시 이산화탄소로 전환되는 산소량만큼 산소를 공급하는 방식으로 사용할 경우, 즉 5ℓ/m정도 신선한 산소를 공급하면서 날숨의 이산화탄소를 제거하여 재사용을 하면 8분정도 사용할 수 있게 된다. 또한 작업환경과 탈출거리를 감안하여 복수의 산소용기(40) n개를 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용하면 산소용기 연결수 만큼(즉 8분 x n) 호흡시간을 연장할 수 있다.
도 8은 어댑터(20)가 하방을 향하는 긴급대피용 호흡장치의 절단 단면도이다.
하방형의 어댑터(20)도 전방형과 마찬가지로 산소용기(40)로부터 산소가 공급되는 산소공급구(21)가 분기 형성되고, 일측단은 호흡낭연결구(20b)로서 호흡낭(30)이 연결되고, 타측단은 필터 브라켓(20a)이 형성되어 필터(23)가 장착된다.
어댑터(20)가 전방을 향하게 되면 호흡낭(30)이 부풀어 전방을 가릴 수도 있고 중력에 대하여 저항이 클 수가 있으므로 호흡낭이 하방으로 향하도록 하는 것이 자연스럽고 덜 불편할 수 있다.
도 9는 하방향 어댑터(20)의 분해 사시도로서 전방형과 마찬가지로 호흡낭연결구(20b), 산소공급구(21), 필터 브라켓(20a), 제1 필터메시(22), 필터(23), 제2 필터메시(24) 및 체결홈(25)과 체결 돌기(26)로 구성된다. 하방향의 하방향 어댑터(20)의 개별 구성요소의 특징은 전방향의 호흡장치와 동일하여 상세한 설명은 생략한다.
도 9에서 하방형의 필터 브라켓(20a), 제1 필터메시(22), 필터(23) 및 제2 필터메시(24)를 원형으로 예시하였으나 이에 한정하지 않고 전방형과 마찬가지로 사각형으로 할 수 있으며, 마찬가지로 하방형도 4각형으로 구성할 수 있다. 즉, 어댑터의 형상은 원형, 타원형, 사각형 또는 다각형 등 적용에 따라 여러 가지 형상으로 구성할 수 있다.
또한 본 발명은 본 발명의 호흡장치를 사용자가 소지할 경우, 소지 시 불편을 최소화하기 위해 도 10과 같은 거치대(50)를 이용하는 것을 특징으로 한다. 상기 거치대는 조끼형, 어깨띠형, 벨트형(바클형), 또는 핸드백형 등을 예시할 수 있다.
상기 거치대에는 포켓이 구비되도록 하고, 면체모듈, 산소공급모듈 및 통신모듈을 포켓에 보관되도록 하여 사용자가 착용이 용이하도록 하는 특징이 있다.
상기 거치대의 상기 포켓은 필요시 탈부착이 가능하도록 할 수 있다.
또한 상기 산소용기를 다수 개를 내장할 경우, 사용자의 등에 배낭처럼 착용하게 할 수 있고. 상기 배낭 형태도 탈부착이 가능하도록 구성할 수 있다.
거치대의 다른 실시예로 여름철에 편의를 위해 벨트형(바클형)으로 구성할 수 있으며, 상기 벨트형은 양쪽 다리 바깥 부위에 면체모듈, 산소공급모듈 및 통신모듈이 착용되도록 할 수 있다.
상기 핸드백형은 면체모듈, 산소용기, 통신기기, 랜턴 등을 각 용도별로 정리 수납할 수 있도록 핸드백 내에 칸막이 또는 내외부에 포켓이 형성되어 있다.
본 발명에 따른 거지치대의 일 실시예로서, 어둠을 밝힐 수 있는 손전등이나 작업자 편의를 위한 공구도 부착시킬 수 있다.
도 10은 보 발명에 다른 거치대(50)의 일실시예로서, 산소용기(40)를 수납할 수 있는 산소용기 주머니(54), 면체모듈을 수납할 수 있는 면체모듈 주머니(51)등으로 구성된다. 상기 산소용기 주머니(54)는 거치대(50)의 일측에 구비되는데, 상기 산소용기(40) 길이보다 짧게 구성되고, 상기 산소용기 주머니(54) 하단과 상기 산소용기(40)의 하단일부에 벨크로(일명 '찍찍이')가 붙어있어 산소용기를 쉽게 고정하고 분리할 수 있다.
상기 산소용기 주머니(54)의 반대측에는 면체주머니(51)가 구비되는데, 반구형으로써 가운데가 분리되어 면체모듈을 수납할 수 있다. 또는 산소용기 주머니(54)와 면체모듈 주머니(51)를 동일 방향에 배치할 수도 있다. 상기 면체(10)는 쉽게 압축하거나 접을 수 있도록 유연성 및 복원력 있는 실리콘, 고무 등의 재질로 제조된다.
위급 상황시에 빠르게 대처하는 것이 중요하므로, 상기 면체(10)를 주머니(51)에서 빨리 꺼내 착용할 수 있도록 면체모듈 주머니(51)는 탄성재질로 구성할 수 있어 지퍼 등 잠금장치가 따로 없어도 쉽게 수납 보관될 수 있으며, 상기 면체모듈 주머니(51)의 가운데 절개부분을 통해 면체모듈을 쉽게 꺼내어 신속하게 착용할 수 있다. 또한 면체모듈 주머니(51)는 찍찍이와 같이 탈부착이 용이한 재질로 구성하여 수납 보관할 수 있다.
본 발명에 따른 긴급대피용 호흡장치는 통신모듈(13)이 더 포함될 수 있다.
상기 통신모듈(13)은 사용자 상호간의 거리와 움직임을 인식하도록 하는 경우와 거리, 위치 및 움직임을 인식하고 관제센터와 양 방향통신을 할 수 있다. 상호 거리 및 움직임을 인식하는 경우는 마스터(master)에 등록된 슬레이브(slave)가 지정된 거리를 벗어나거나 움직임이 없는 경우를 인지하는 것이고, 움직임, 위치 및 거리를 인식하는 경우는 사용자의 움직임, 위치를 파악할 수 있어 관제센터에서 통제를 할 수 있는 경우이다.
상호 거리를 인식할 수 있는 기술로서 페어링(paring)기술을 활용할 수 있는데, 단말기 상호간에 PIN(Personal Identification Number)코드를 주고받아 인증하거나, 수신된 비콘(beacon) 중에서 LQI(Link Quality Index가 가장 큰 비콘에 대응하는 무선 통신 장치와 페어링을 설정할 수 있다. 거리의 인지는 수신 강도를 측정하여 소정 레벨이하의 신호가 감지되면 소정 거리를 벗어난 것으로 판정할 수 있다.
근거리 무선 네트워킹을 형성하는 기술은 ISM 대역의 WLAN, 블루투스, 지그비(zigbee) 등으로 구성할 수 있다. 무선 메시 네트워크(WMN: wireless mesh network)은 멀티-홉(multi-hop) 네트워크의 하나로 자체 구성되는 노드(node)들의 세트이다. 메시 브리지(mesh bridge)는 한꺼번에 하나 이상의 메시 네트워크에 동시적으로 참여하는 노드로서 적어도 2개의 메시 네트워크에 즉각 접속되는 노드이다. 브리지는 물리 계층에 있는 네트워크 세그먼트를 연결해 주는 장치인 리피터 또는 네트워크 허브와 비슷하지만 단순한 재전송이 아니라 데이터 패킷을 분석하여 전송할 수 있는지 여부를 결정하고 트래픽을 관리한다. 브리지를 이용하면 여러 개의 인터페이스 관리가 용이하며 각 인터페이스에 IP주소를 할당해야 하는 애드혹(ad-hoc) 모드와 달리 브리지 인터페이스에만 IP 주소를 할당한다. 본 발명에서는 ad-hoc 모드를 사용할 수도 있고, 멀티채널 멀티인터페이스 기반의 WDS(wireless distribuition) 동작 모드를 사용하고 브리지를 이용하여 노드 간 정적링크를 통한 통신이 가능한 WBMR(WDS bridge mesh routing) 프로토콜을 적용할 수 있다.
사용자의 위치정보를 획득할 수 있는 대표적인 시스템으로는 GPS(Global Positioning System)와 이동통신망을 이용한 위치 측정 시스템을 들 수 있다. 특히 GPS의 경우는 이동통신망을 이용하는 위치 측정 시스템에 비하여 보다 정밀한 위치 측정이 가능하고 지구상의 모든 장소에서 사용이 가능하다는 장점으로 인하여 널리 사용되어지고 있다. 그러나 LoS(Line of Sight)를 요구하는 GPS의 특성상 실내에서는 사용이 곤란하며, 수십cm 이하의 오차 범위를 요하는 정밀한 위치 측정은 어렵다는 단점이 있다. 또한, 임베디드 컴퓨터가 주변 환경과 사물에 내재되어 사용되는 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서는 장치의 가격이 매우 중요한 요소이므로 비교적 가격이 고가인 GPS는 적합하지 않다고 할 수 있다.
한편, 실내, 저장탱크 또는 지하의 경우처럼 범위가 한정된 특정 지역에 있어서는 위도와 경도 등으로 표현되는 절대적인 위치정보보다는 기준 위치에서 어느 정도의 거리에 놓여 있는가 하는 상대적인 위치정보가 더욱 유용할 것이다. 이상과 같은 관점에서 실외에서 널리 사용되는 GPS를 대치할 수 있는 새로운 위치 측정 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있으며, 이에 따라 사용자의 장치 혹은 센서노드 등에 장착되어 상대적인 위치를 파악할 수 있는 저가의 위치 측정 시스템이 요구된다.
위치 측정방법의 실시예로는 삼각 측량법(Triangulation)과 장면분석(Scene Analysis) 그리고 근접방식(Proximity)이 있고, GPS를 사용할 수 없는 실내 또는 전파 음영 지역 등에서 사용자 혹은 사용자 장치의 위치를 인식하기 위한 위치 측정 시스템은 적외선을 이용하는 액티브 배지와 초음파를 이용하는 액티브 배트 및 크리켓 시스템, 전파 신호의 전달 지연 혹은 세기를 측정하는 RADAR, 입체 영상을 이용하는 3D-iD 시스템, RF-ID 혹은 UWB를 이용한 위치 측정 시스템 등이 있다. 그밖에 애드혹 기반의 무선 센서네트워크에서 센서노드들의 위치를 측정하기 위한 시스템들이 있다.
본 발명에 따른 통신모듈은 사용자가 일정 거리 이상을 벗어나거나, 모션센서, 진동센서 또는 자이로센서를 이용하여 움직임이 없는 경우를 인지하여 음성, 문자 또는 점멸등으로 위험상황을 경고하고 관제센터에 송신하여 구조를 받을 수 있다.
또한 면체모듈에 어둠을 밝힐 수 있는 LED 등의 램프가 장착될 수 있어, 구조 신호를 위한 점멸등으로 활용할 수 있다.
본 발명에 따른 긴급대피용 호흡장치를 이용하여 날숨을 재활용하는 방법은 다음 중 적어도 하나의 방법을 사용하거나 결합하여 사용할 수 있다.
1) 면체 일측면에 형성된 제3 체크밸브(미도시)와 호흡낭연결구(20b)를 통해 날숨을 호흡낭(30)에 저장한 후, 저장된 날숨을 필터(27)를 통해 이산화탄소 및 수분을 제거하여 호흡한다.
2) 날숨 필터와 들숨 필터를 별개로 구성하는 경우, 날숨 또는 들숨 시 각각의 필터로 이산화탄소 및 수분을 제거하여 호흡하거나, 또는 날숨 및 날숨에 공통으로 사용하는 필터인 경우에는, 즉 이중으로 이산화탄소 및 수분을 제거하여 호흡할 수 있다.
3) 필터(27)의 일측면에 제2 체크밸브(27)를 구성하여 제2 체크밸브를 통해 날숨이 호흡낭(30)에 저장되도록 하고, 들숨 시에 필터를 통해 저장된 공기의 이산화탄소 및 수분을 제거하여 호흡할 수 있다.
상기 날숨을 재활용하는 방법 1), 2), 3)은 모두 호흡낭에서 산소공급모듈에서 공급된 신선한 산소와 혼합되는 특징이 있다.
또한, 상기 날숨을 재활용하는 방법 1), 2), 3)은 모두 호흡낭을 채운 후 나머지 날숨은 제1 체크밸브(12)를 통해 배출되도록 할 수 있다. 이때 제1 체크밸브(12)의 개방되는 정도(배기저항)는 제1 또는 제3 체크밸브의 배기저항보다 크도록 하면, 호흡낭을 모두 채운 후 제1 체크밸브로 배출된다.
10 : 면체 11 : 밴드 12 : 제1 체크밸브
13: 통신모듈 20 : 어댑터 20a : 필터브라켓
20b : 호흡낭연결구 21 : 산소공급구 22 : 제1 필터메시
23 : 필터 24 : 제2 필터메시 25 : 체결홈
26 : 체결돌기 27: 제2 체크밸브 30 : 호흡낭
40 : 산소용기 41 : 유량조절밸브 42 : 원터치 피팅
43 : 산소 공급 연결관 50 : 조끼
51 : 면체모듈 주머니 54 : 산소용기 주머니

Claims (23)

  1. 사용자의 안면에 밀착되며 호흡에 사용하는 마스크형 면체모듈;
    사용자의 거치대에 부착되어 상기 면체모듈에 산소를 공급하는 산소공급모듈 및
    사용자 상호간 또는 관제센터와 경보 및 통신을 하는 통신모듈을 포함하는 긴급대피용 호흡장치에 있어서,
    상기 면체모듈은 중앙 부분이 오목하여 코와 입을 가리고 안면에 밀착되는 면체와 오목부에 형성되는 어댑터, 상기 면체의 일측에 형성되는 제1 체크밸브 및 머리에 고정할 수 있는 밴드로 구성되고,
    상기 어댑터는,
    상기 산소공급모듈의 산소용기로부터 튜브로 산소를 공급받는 산소공급구;
    이산화탄소 및 수분을 제거하는 필터 및
    상기 어댑터의 일측단의 호흡낭연결구에 부착되어 신선한 산소 및 사용자의 날숨 공기를 저장하고 재사용하기 위해 쉽게 펴지고 접힐 수 있는 호흡낭을 포함하고,
    상기 필터는 카본과 제올라이트를 시트형상으로 적층한 복합재를 적어도 하나의 층으로 형성하고,
    상기 면체는 접이식, 벨로우즈(bellows)식 또는 그 조합으로 구성하여 상기 거치대에 접어 보관하는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 어댑터는 상기 면체의 중앙 오목부 외부에 앞 방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 어댑터는 상기 면체의 중앙 오목부 외부에 하부 방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 어댑터의 타측단은 필터 브라켓이 형성되어 제1 필터메시/필터/제2 필터메시 순으로 수납되어 고정된 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 필터 브라켓과 상기 호흡낭연결구 사이에 밴드브라켓을 더 포함한 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 필터에는 날숨 공기가 상기 제1 체크밸브를 통해서 외기로 배출되기 전에 상기 호흡낭에 우선 채워지도록 제2 체크밸브가 더 형성된 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 산소용기는 산소압축용기, 산소발생용기, 산소저장체용기 중 하나 또는 그 조합이고, 정압형 감압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치
  9. 제8항에 있어서,
    상기 산소압축용기는 1~500기압의 고압과 300cc 미만의 소형 용량인 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 산소발생용기는 이산화탄소 또는 물과 반응하여 산소를 발생시키는 산소발생제를 사용하는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 산소저장체용기는 기상 산소를 흡장하고 흡장된 산소를 방출하는 산소저장체를 사용한 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 산소공급모듈에 사용되는 튜브는 압력에 견디며 유연성 있는 재질의 호스로서 원터치 피팅(one touch fitting)으로 산소용기 또는 산소공급구와 연결하는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 산소공급모듈은 복수의 산소용기를 직렬 또는 병렬로 연결하여 하나의 산소용기가 소진되면 다른 산소용기를 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 호흡장치는 조끼형, 어깨띠형, 벨트형(바클형) 또는 핸드백형 중 어느 하나 또는 그 조합의 거치대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 면체모듈, 산소공급모듈 및 통신모듈은 상기 거치대의 포켓 또는 배낭에 내장되며, 상기 포켓은 상기 거치대에 탈부착이 가능하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 통신모듈은 사용자간 거리인식 또는 사용자 움직임을 감지하여 음성, 문자 또는 점멸등으로 위험상황을 마스터에게 경보하는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 사용자간 거리인식 및 사용자 움직임 인식은 블루투스 또는 지그비 통신의 페어링(paring)기술을 사용하는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 통신모듈은 거리인식 및 위치인식을 하여 관제센터와 양방향 통신을 하는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  20. 제19항에 있어서,
    위치인식은 적외선을 이용하는 액티브 배지, 초음파를 이용하는 액티브 배트 또는 전파 신호의 전달 지연 혹은 세기를 측정하는 레이다 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 통신모듈은 모션센서, 진동센서 또는 자이로센서를 이용하여 움직임이 없는 경우를 인지하여 음성, 문자 또는 점멸등으로 위험상황을 경고하고 관제센터에 송신하는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 호흡장치에 램프를 더 포함하여 어둠을 밝히거나 구조 신호를 위한 점멸등으로 활용하는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 호흡장치.
  23. 삭제
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