KR101418425B1 - 해상 구조물의 소화 시스템 및 그 방법 - Google Patents

해상 구조물의 소화 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

해상 구조물의 소화 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 해상 구조물의 소화 시스템은, 해상 구조물에 설비되는 전력장비들을 공간적으로 분리하여 모듈화하고 각 모듈 별로 화재 감지 및 진압을 위해 설치되는 화재 센서 및 스프링클러; 상기 화재 센서로부터 입력되는 감지 신호와 미리 설정된 기준 신호를 비교하여 화재 발생 여부 및 화재 발생 위치를 파악하는 화재 감지부; 펌프를 이용하여 해수를 끌어올려 저장탱크에 저장하고 화재가 발생하면 상기 해수를 소화관을 통해 상기 화재 발생 위치로 공급하는 해수 공급부; 상기 화재 감지부에서 파악된 화재 발생 정보와 상기 화재 발생 위치를 인식하고 화재가 발생한 모듈에 설비된 전력장비로의 전력 공급을 차단하여 가동을 중단시키는 전력 차단부; 및 상기 화재가 발생된 모듈에 설치된 상기 스프링클러를 개방하여 상기 해수 공급부에서 공급되는 해수를 분사시키는 제어부를 포함한다.

Description

해상 구조물의 소화 시스템 및 그 방법{FIRE EXTINGUISHING SYSTEM AND METHOD OF SEA STRUCTURE}
본 발명은 해상 구조물의 소화 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전기는 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환시키고 이로부터 전기를 생산하는 것으로 무공해, 무한정의 바람을 이용함으로 환경에 미치는 영향이 적고, 국토를 효율적으로 이용할 수 있는 장점이 있다.
풍력 발전기가 여러 기 설치되어 있는 대규모 풍력 단지(Wind Farm)의 경우에는 발전단가도 기존의 화석에너지 발전방식과 경쟁이 가능한 수준이어서 대체 에너지 산업으로서 빠르게 성장하고 있는 추세이다.
그리고, 최근에는 육상풍력단지를 조성함에 있어서 소음 진동으로 인한 민원 발생, 인허가 지연으로 인한 사업 애로 및 대규모 풍력단지를 조성하기 위한 부지의 한계 등의 문제점으로 해상풍력단지의 개발이 대두되고 있다.
이러한 해상풍력단지는 해상풍력발전기 및 해상 변전소와 같은 해상구조물들이 해상의 넓은 지역에 분포되는 특성상 해상 구조물들이 설치된 현장으로의 접근성이 떨어지므로 안전하고 효율적으로 관리하기 위한 연구가 계속되고 있다.
한편, 해상풍력단지를 운용함에 있어서 특정 해상전력장비에 이상이 생겨 화재가 발생되는 경우, 조기에 화재를 진압하지 못하면 화재가 해상 구조물 전체로 확산되어 막대한 손실을 유발하는 문제점이 있다.
한편, 이러한 문제점을 해결하기 위한 특허문헌 일본 공개특허 제2006-68294호에는 너셀내의 화재 발생을 감지하면 할로겐화물 가스 및 분말 소화제를 방출하여 신속히 소화할 수 있는 소화방법, 소화장치 및 풍력 발전 장치를 개시하고 있다.
그러나, 상기 특허문헌에 사용되는 할로겐화물 가스는 전력장비의 손상을 최소화하는 장점이 있으나 강한 바람이 부는 경우 가스가 날려 소화 능력이 떨어지는 단점이 있으며, 오존층을 파괴하고 인체에 치명적인 이유로 소화약제의 생산 및 사용이 금지되어 있다. 만약, 이를 무시하고 소화제로서 할로겐화물을 적용하는 경우 환경규제의 위반으로 청정 에너지 생산을 위한 풍력발전산업에 모순될 뿐 아니라 대외적인 수출이 제한될 수 있는 문제점이 있다.
그리고, 제2 소화제는 분말 소화제를 이용한 것으로 미세한 분말이 나셀내 장비들을 도포하게 되는 경우 나셀내 전체 장비에 손상이 발생될 수 있는 치명적인 문제점이 있다.
또한, 상기 할로겐화물 가스 및 분말 소화제는 저장탱크 내 한정된 양만을 저장할 수 밖에 없으므로 화재가 확산되는 경우 해상구조물 전체를 커버하지 못할 뿐 아니라 풍력발전기의 구조상 무게의 증가는 안정성 및 시설비용과 직접적인 연관이 있기 때문에 바람직하지 않으므로 소화 능력에 한계가 있다.
그래서, 해상 전력장비에 이상이 생겨 화재가 발생되는 경우 반드시 조기에 화재를 진압하지 못하는 경우 소화 능력을 한계로 인해 화재가 해상 구조물 전체로 확산될 수 밖에 없는 위험성이 존재한다.
특허문헌 1 : 일본공개특허 제2006-68294호 (2006.03.16. 공개)
본 발명의 실시 예는 해상풍력단지를 운용함에 있어서 화재가 발원된 장비의 손상을 감수하더라도 해수를 이용하여 발화지점의 화재를 빠르게 진압함으로써 다른 장비로의 확산을 조기에 차단하는 해상 구조물의 소화 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해상 구조물의 소화 시스템은, 해상 구조물에 설비되는 전력장비들을 공간적으로 분리하여 모듈화하고 각 모듈 별로 화재 감지 및 진압을 위해 설치되는 화재 센서 및 스프링클러; 상기 화재 센서로부터 입력되는 감지 신호와 미리 설정된 기준 신호를 비교하여 화재 발생 여부 및 화재 발생 위치를 파악하는 화재 감지부; 펌프를 이용하여 해수를 끌어올려 저장탱크에 저장하고 화재가 발생하면 상기 해수를 소화관을 통해 상기 화재 발생 위치로 공급하는 해수 공급부; 상기 화재 감지부에서 파악된 화재 발생 정보와 상기 화재 발생 위치를 인식하고 화재가 발생한 모듈에 설비된 전력장비로의 전력 공급을 차단하여 가동을 중단시키는 전력 차단부; 및 상기 화재가 발생된 모듈에 설치된 상기 스프링클러를 개방하여 상기 해수 공급부에서 공급되는 해수를 분사시키는 제어부를 포함한다.
상기 해상 구조물의 소화 시스템은, 불연성 소재로 형성되어 서로 이웃한 모듈 사이를 공간적으로 분리하는 차단막; 철제 구조물로 구성되어 전력기기를 공간적으로 분리하는 차단장치; 및 상기 화재 발생으로 인해 상기 해상 구조물로의 주 전원 공급이 중단되면 무정전 전원장치를 가동하여 소화 시스템의 동작을 위한 전원을 공급하는 보조 전원부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보조 전원부는, 소화 장비에 우선적으로 필요 전원을 공급하고 상기 해상 구조물의 소화 동작과 관계 없는 불필요한 전력부하에 대한 전원공급은 차단할 수 있다.
또한, 상기 화재 센서는, 연기를 감지하는 연기 감지센서, 열을 감지하는 온도 감지센서 및 불꽃을 감지하는 불꽃 감지센서 중 적어도 하나를 포함하되, 하나의 모듈에 서로 다른 감지수단을 가지는 화재 센서가 복수로 설치될 수 있다.
또한, 상기 전력 차단부는, 상기 화재가 발생된 모듈에서 서로 다른 화재 감지 신호가 입력되면, 상기 화재가 발생된 모듈과 이웃한 모듈에 설비된 전력장비로의 전력 공급도 차단하여 가동을 중단시킬 수 있다.
또한, 해수 공급부는, 상기 화재발생시 해수의 공급과 동시에 상기 펌프를 구동하여 상기 저장탱크의 일정량의 해수 저장량을 유지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 해상풍력단지의 해상 구조물에 설치되는 소화 시스템의 소화 방법은, a) 상기 해상 구조물에 설비되는 전력장비들을 공간적으로 분리하여 모듈화하고 각 모듈 별로 화재 감지 및 화재 진압을 위한 화재 센서 및 스프링클러를 설치하는 단계; b) 평상시 펌프를 이용하여 해수를 끌어올려 저장탱크에 저장하는 단계; c) 상기 화재 센서로부터 입력되는 감지 신호와 미리 설정된 기준 신호를 비교하여 화재 발생 여부 및 화재 발생 위치를 파악하여 중앙관제시스템으로 전송하는 단계; d) 화재 발생 정보와 상기 화재 발생 위치를 인식하여 화재가 발생한 모듈에 설비된 전력장비로의 전력 공급을 차단하여 가동을 중단시키는 단계; 및 e) 상기 중앙관제시스템의 제어 명령에 따라 상기 저장탱크에 저장된 해수를 상기 화재가 발생된 모듈의 상기 스프링클러에 공급하여 분사하고, 상기 저장탱크의 펌프를 구동하여 일정량의 해수 저장량을 계속 유지시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 e) 단계 이후에, f) 타 모듈로 화재가 확산된 것을 파악하면, 추가로 화재가 확산된 모듈의 전력 장비 가동을 중단하고 해당 스프링클러를 추가로 개방하여 해수를 분사시키는 단계; 또는 g) 상기 화재 센서의 감지 신호와 기준 신호를 비교하여 화재 진압이 완료된 것으로 판단되면, 화재 진압이 완료된 모듈에 대한 소화 동작을 중지하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 해상 구조물에 설비된 장비들을 공간적으로 분리하여 모듈화하고, 화재가 발생된 모듈의 해상전력장비에 저렴한 해수를 분사하여 집중적으로 화재를 진압함으로써 다른 모듈로의 화재 확산을 조기에 차단할 수 있다.
또한, 저장탱크에 저장된 한정된 양의 해수만으로 화재를 진압하는 것이 아니라 펌프를 이용하여 화재가 모두 진압될 때까지 지속적으로 해수 저장량을 유지함으로써 소화능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 소화 시스템의 설비 관점에서는 화재 진압과 동시에 해수를 채울 수 있으므로 해수 저장탱크를 불필요하게 크게 설계하지 않아도 되어 해상 구조물의 안전성과 설치비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 해상풍력단지를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 해상 풍력터빈의 모듈화된 구조를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 해상 변전소의 모듈화된 구조를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 해상 구조물의 소화 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 해상전력장비의 소화 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 해상 구조물의 소화 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 해상풍력단지를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 해상풍력단지는 복수의 해상 풍력터빈(10), 해상변전소(20), 해저 케이블(30) 및 중앙관제시스템(40)을 포함한다.
이하, 설명에 있어서 "해상 구조물"은 해상 풍력터빈(10) 및 해상 변전소(20)와 같이 풍력발전단지 내 해상에 설치된 시설들을 의미하고, "해상전력장비"는 상기 해상 구조물에 설치된 각종 설비를 의미하는 것으로 정의한다.
복수의 해상 풍력터빈(10)은 서로 일정한 거리를 두고 설치되며 바람에 의해 회전하는 복수의 블레이드 회전력을 이용하여 전력을 생산한다.
해상 풍력터빈(10)은 풍력발전을 위해 설비되는 해상전력장비들을 공간적으로 분리하여 모듈화하고, 각 모듈 별로 화재 센서(11)와 화재 발생시 해수를 분사하는 스프링클러(12)가 설치된다.
화재 센서(11)는 연기를 감지하는 연기 감지센서, 열을 감지하는 온도 감지센서, 불꽃을 감지하는 불꽃 감지센서 등일 수 있으며, 하나의 모듈에 서로 다른 감지수단을 가지는 복수의 화재 센서(11)가 설치될 수 있다.
스프링클러(12)는 제어신호에 따라 개방 또는 폐쇄되는 스위치가 구성되며, 평상시에는 스위치가 폐쇄상태를 유지하고 화재 발생시 개방 신호가 인가되면 스위치를 개방하여 해수를 분사할 수 있다.
이밖에, 해상 풍력터빈(10)이 바람을 이용하여 전력을 생산하는 원리는 일반적으로 알려진 내용이므로 구체적인 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 해상 풍력터빈의 모듈화된 구조를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 해상 풍력터빈(10)은 풍력발전을 위해 설비되는 해상전력장비들을 공간적으로 분리하여 모듈화한다.
예컨대, 도 2에서와 같은 해상 풍력터빈(10)은 로터(M1), 발전기(M2), 발전기측 정류기(M3), DC/DC 컨버터(M4), 계통측 인버터(M5), 고조파 필터(M6) 등의 장비 별로 각각 모듈화(Modularity)할 수 있다.
이 때, 나셀(Nacelle)과 같이 장비들이 밀집된 곳에서는 서로 이웃한 모듈 사이를 공간적으로 분리하는 차단막(13)이 설치될 수 있다.
차단막(13)은 특정 해상발전장비의 이상으로 화재가 발생하는 경우 스프링클러(12)를 통해 분사되는 해수가 화재가 발생하지 않은 다른 모듈에까지 미처 장비를 손상시키는 것을 예방하기 위하여 해수를 차단하는 불연성 소재의 막으로 형성될 수 있다.
또한, 차단막(13)은 화재가 발생하면 자동으로 작동되는 커튼 또는 브라인드 형태로 구성하여 평상시 개방된 상태로 존재하다가 화재 발생시 모듈 사이를 차단하도록 구성할 수 있다.
또한, 도면에서는 생략되었으나 전력기기를 공간적으로 분리하는 컨테이너 박스와 같은 철제 구조물로 구성된 차단장치가 구성될 수도 있다.
해상 변전소(20)는 해상풍력단지 내에 위치하여 하나 이상의 해상 풍력터빈(10)에서 생산되는 전력을 수집하고 이를 후술되는 해저 케이블(30)을 통해 육상으로 공급하기 위한 전력으로 변환하여 송전한다.
해상 변전소(20)는 전력손실을 최소화하기 위해 해상 풍력터빈(10)에서 생산된 전력을 초고압 직류 송전(High Voltage Direct Current, HVDC)을 위한 직류 전력으로 변환하여 송전할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 해상 변전소의 모듈화된 구조를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 해상 변전소(20)는 해상 풍력터빈(10)과 마찬가지로 해상전력장비들을 공간적으로 분리하여 모듈화하고, 각 모듈 별로 화재센서(21)와 화재 발생시 해수를 분사하는 스프링클러(22)를 포함한다.
예컨대, 도 3에서와 같은 해상 변전소(20)는 제어 패널 룸(M1), 보조변압기(M2), 전력 변압기(M3), GIS(Gas Insulated Switchgear)(M4), 직류 송전기(M5) 등의 장비 별로 각각 모듈화(Modularity)할 수 있다.
이 때, 해상 변전소(20)에도 서로 이웃한 모듈 사이를 공간적으로 분리하는 차단막(23)이 설치될 수 있으며, 앞서 설명된 차단막(13)과 동일한 기능을 가지므로 상세한 설명은 생략한다.
해저 케이블(30)은 해상 풍력터빈(10), 해상 변전소(20) 및 중앙관제시스템(30)을 전기적으로 연결하여 해상 변전소(20)에서 처리된 전력을 육상으로 전달한다. 이 때, 해저 케이블(30)은 송전라인뿐 아니라 통신라인을 포함하여 각 해상 풍력터빈(10), 해상 변전소(20) 및 중앙관제시스템(40)이 양방향 통신으로 연동할 수 있도록 한다.
중앙관제시스템(40)은 해상풍력단지의 운용하기 위한 각 해상 풍력터빈(10) 및 해상 변전소(20)의 작동상태를 감시하고 이들을 원격 제어하는 스카다(Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA) 시스템을 포함한다.
특히, 중앙관제시스템(40)은 해상전력장비의 화재 발생 정보, 화재 발생 시점 및 화재 발생 위치를 파악하고 해당 해상 구조물의 소화 시스템 작동 여부 및 작동 범위를 직접 제어할 수도 있다.
또한, 중앙관제시스템(40)은 도면에서는 생략되었으나 육상 변전소를 포함하여 해저 케이블을 통해 배전되는 직류 전력을 계통으로 전달하기에 적절한 교류전력으로 변환하여 공급할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 해상 구조물의 소화 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 해상 구조물의 소화 시스템(100)은 소화 시스템(100)은 해상 풍력터빈(10) 및 해상 변전소(20)와 같은 해상 구조물에 설치되므로, 해당 해상 구조물의 각 모듈 별로 설치된 화재 센서(11), 스프링클러(12) 및 차단막(13)으로 구성된 모듈 별 화재감시 및 화재 진압설비를 포함한다.
그리고, 해상 구조물의 소화 시스템(100)은 해수 공급부(110), 화재 감지부(120), 전력 차단부(130), 보조 전원부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
해수 공급부(110)는 평상시 펌프(111)를 이용하여 해수를 끌어올려 저장탱크(112)에 저장하고, 화재가 발행하면 압축기(113)를 가동하여 저장탱크(112)의 해수를 소화관(114)을 통해 화재 발생 위치로 공급한다.
해수 공급부(110)는 화재발생시 해수의 공급과 동시에 펌프(111)를 구동하여 저장탱크(112)에 해수를 채움으로써 일정량의 해수 저장량을 유지한다.
그래서, 해수 공급부(110)는 미리 저장탱크(112)에 저장되어 있는 한정된 양의 해수만으로 화재를 진압하는 것이 아니라 화재가 모두 진압될 때까지 지속적으로 해수를 공급함으로써 소화능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 소화 시스템의 설비 관점에서는 화재 진압과 동시에 해수를 채울 수 있으므로 저장탱크(112)의 크기를 불필요하게 크게 설계하지 않아도 되는 이점이 있다.
화재 감지부(120)는 해상전력장비의 각 모듈에 설치된 하나 이상의 화재 센서(11)로부터 감지 신호가 입력되면, 상기 감지 신호와 미리 설정된 기준 신호를 비교하여 화재 발생 여부 및 화재 발생 위치를 파악한다.
이 때, 화재 센서(11)는 연기를 감지하는 연기 감지센서, 열을 감지하는 온도 감지센서, 불꽃을 감지하는 불꽃 감지센서를 포함하며, 하나의 모듈에 복수의 화재 센서(11)가 설치될 수 있다.
그리고, 화재 감지부(120)는 화재 센서(11)가 설치된 모듈의 위치정보에 근거하여 화재 발생 위치를 파악하고, 입력된 감지 신호가 상기 기준 신호를 초과하면 화재가 발생된 것으로 판단하여 화재 발생 정보, 화재 발생 시점 및 화재 발생 위치를 제어부(150)로 전달 할 수 있다.
또한, 화재 감지부(120)는 해상전력장비를 원격으로 감시하는 중앙관제시스템(40)과 연동하여 상기 화재 발생 정보, 화재 발생 시점 및 화재 발생 위치를 전송할 수 있다.
전력 차단부(130)는 화재 감지부(120)를 통해 상기 화재 발생 정보 및 화재 발생 위치를 인식하고 화재가 발생한 모듈에 설비된 전력장비로의 전력 공급을 우선적으로 차단하여 가동을 중단한다.
또한, 전력 차단부(130)는 화재가 발생된 정도에 따라 상기 화재가 발생한 모듈뿐 아니라 그와 이웃한 모듈에 설비된 전력장비로의 전력 공급도 차단하여 가동을 중단할 수 있다.
예들 들어, 상기 도 2에서 제2 모듈(M2)에 화재 시 복수의 화재 센서(11)를 통해 연기, 온도, 불꽃 중 둘 이상의 서로 다른 감지 신호가 화재 감지 신호로 확인된 경우 화재 발생 정도가 높은 것으로 판단하여 즉각적으로 제2 모듈(M2)뿐 아니라 이웃한 제1 모듈(M1) 및 제3 모듈(M3)의 가동을 중단할 수 있다.
보조 전원부(140)는 화재 발생으로 인해 해상 구조물로의 주 전원 공급이 중단되면 무정전 전원장치(Uninterruptible Power supply System)를 가동하여 소화 시스템(100)의 동작을 위한 전원을 공급한다.
이 때, 보조 전원부(140)는 한정된 용량을 가지므로 소화 장비에 우선적으로 필요 전원을 공급하고 해당 해상 구조물의 소화 동작과 관계 없는 불필요한 전력부하에 대한 전원공급은 차단할 수 있다.
제어부(150)는 해상 구조물 내에서의 화재 발생시 발원 전력장비의 소화를 위한 상기 각부의 전반적인 동작을 제어한다.
제어부(150)는 화재 감지부(120)로부터 화재 발생 정보와 화재 발생 위치 정보를 수신하면, 전력 차단부(130)를 통해 화재가 발생된 모듈 및 그와 이웃한 모듈의 가동을 중단하고, 이웃한 모듈간의 차단막(13)을 형성한다.
그리고, 제어부(150)는 화재가 발생된 모듈에 설치된 스프링클러(12)에 제어신호를 인가하여 개방하고, 저장탱크(112)에 저장된 해수를 스프링클러(12)를 통해 분사시킨다.
따라서, 화재가 발생하면 일반적인 방법으로 진압을 완료하더라도 해당 장비의 손상을 막을 수 없는 점을 고려하여 분리된 모듈의 화재지점에 저렴한 해수를 이용하여 집중적으로 화재를 진압함으로써 다른 모듈로의 화재확산을 조기에 차단할 수 있다.
한편, 상기한 구성을 바탕으로 본 발명의 실시 예에 따른 해상전력장비의 소화 방법을 다음의 도 5를 통해 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 해상전력장비의 소화 방법을 나타낸 흐름도이다.
첨부된 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 해상 구조물의 소화 시스템(100)은 해당 해상 구조물의 해상전력장비들을 공간적으로 분리하여 모듈화하고, 각 모듈 별로 화재 센서(11)와 화재 발생시 해수를 분사하는 스프링클러(12)가 설치된 상태에서 평상시 해수 공급부(110)의 펌프(111)를 이용하여 해수를 끌어올려 저장탱크(112)에 저장한다(S101).
소화 시스템(100)은 해상전력장비의 각 모듈에 설치된 하나 이상의 화재 센서(11)로부터 감지 신호가 입력되면(S102), 입력된 상기 감지 신호와 미리 설정된 기준 신호를 비교하여 화재 발생 여부를 파악하며, 상기 감지 신호가 상기 기준 신호를 초과하면 화재가 발생된 것으로 파악한다(S103).
그리고, 소화 시스템(100)은 상기 감지 신호의 입력 시간에 따른 화재 발생 시점과 해당 화재 센서(11)가 설치된 모듈의 위치 정보에 근거하여 화재 발생 위치를 파악한다(S104).
소화 시스템(100)은 화재가 발생한 모듈의 전력장비로의 전력 공급을 우선적으로 차단하여 가동을 중단한다(S105). 이 때, 화재가 발생한 모듈과 그 인접모듈간의 차단막(13)을 형성할 수 있으며, 화재가 발생한 모듈과 인접한 모듈의 가동도 중단할 수 있다.
소화 시스템(100)은 화재가 발생된 모듈의 스프링클러(12)를 개방하여 해수를 분사하고(S106), 해수의 공급과 동시에 저장탱크(112)의 펌프(111)를 구동하여 일정량의 해수 저장량을 계속 유지한다(S107).
여기서, 화재가 발생된 해상 구조물의 비상 상황에서는 그 정상적인 가동이 어려우며, 계통과 연계되는 특성상 계통 보호를 위해 해당 해상 구조물로의 전원 공급이 제한될 수 있다.
그러므로, 주 전원 공급이 중단되면 보조 전원부(140)를 가동하여 소화 시스템(100)의 동작을 위해 필요한 전원을 우선적으로 공급하되 소화 동작에 불필요한 전력부하에 대한 전원 공급은 차단할 수 있다.
한편, 소화 시스템(100)은 타 모듈로 화재가 확산된 것을 파악하면(S108; 예), 상기 S104 단계로 돌아가 추가로 화재가 확산된 모듈의 전력 장비 가동을 중단하고 해당 스프링클러(12)를 추가로 개방하여 해수를 분사시키는 소화 동작을 수행할 수 있다.
소화 시스템(100)은 타 모듈로의 화재 확산 없이(S108; 아니오), 화재 센서의 감지 신호와 기준 신호의 비교로 화재 진압이 완료된 것으로 판단되면(S109; 예), 상기 화재 진압이 완료된 모듈에 대한 소화 동작을 중지한다(S110).
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 해상 구조물에 설비된 장비들을 공간적으로 분리하여 모듈화하고, 화재가 발생된 모듈의 해상전력장비에 저렴한 해수를 이용하여 집중적으로 화재를 진압함으로써 다른 모듈로의 화재확산을 조기에 차단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 저장탱크에 저장하는 한정된 양의 해수만으로 화재를 진압하는 것이 아니라 펌프를 이용하여 화재가 모두 진압될 때까지 지속적으로 해수 저장량을 유지함으로써 소화능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 소화 시스템의 설비 관점에서는 화재 진압과 동시에 해수를 채울 수 있으므로 해수 저장탱크의 크기를 불필요하게 크게 설계하지 않아도 되어 해상 구조물의 안전성과 설치비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.
예컨대, 도 5에 도시한 본 발명의 실시 예에서는 소화 시스템(100)이 화재 발생에 따른 소화 동작을 자체적으로 제어하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 중앙관제시스템(40)의 제어 명령에 따라 소화 동작을 수행할 수 있다.
즉, 소화 시스템(100)은 중앙관제시스템(40)과 연동하여 파악된 화재 발생 여부 및 화재 발생 위치를 파악하여 중앙관제시스템(40)으로 전송하고, 중앙관제시스템(40)의 제어 명령에 따라 저장탱크(112)에 저장된 해수를 상기 화재가 발생된 모듈의 스프링클러(12)에 공급하여 분사시킴으로써 화재를 진압할 수 있다.
따라서, 화재 발생 정도와 원인을 수집되는 다양한 감시 데이터를 토대로 좀더 체계적으로 분석하여 화재 진압 여부를 결정할 수 있으며, 화재 센서의 오류 등으로 인한 소화 동작을 장비가 손상되는 것을 예방할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 해상 풍력터빈 20: 해상 변전소
30: 해저 케이블 40: 중앙 관제 시스템
M1~M6: 제1 모듈~제6 모듈 11, 21: 화재 센서
12, 22: 스피링클러 13, 23: 차단막
100: 소화 시스템 110: 해수 공급부
111: 펌프 112: 저장탱크
113: 압축기 114: 소화관
120: 화재 감지부 130: 전력 차단부
140: 보조 전원부 150: 제어부

Claims (8)

  1. 해상 구조물에 설비되는 전력장비들을 공간적으로 분리하여 모듈화하고 각 모듈 별로 화재 감지 및 진압을 위해 설치되는 화재 센서 및 스프링클러;
    상기 화재 센서로부터 입력되는 감지 신호와 미리 설정된 기준 신호를 비교하여 화재 발생 여부 및 화재 발생 위치를 파악하는 화재 감지부;
    펌프를 이용하여 해수를 끌어올려 저장탱크에 저장하고 화재가 발생하면 상기 해수를 소화관을 통해 상기 화재 발생 위치로 공급하는 해수 공급부;
    상기 화재 감지부에서 파악된 화재 발생 정보와 상기 화재 발생 위치를 인식하고 화재가 발생한 모듈에 설비된 전력장비로의 전력 공급을 차단하여 가동을 중단시키는 전력 차단부;
    불연성 소재의 커튼 또는 블라인드 형태로 구성되어 평상시 개방된 상태로 존재하고, 화재 발생 정보 및 화재 발생 위치 정보에 따라 자동으로 작동하여 서로 이웃한 모듈 사이를 공간적으로 분리하는 차단막; 및
    상기 화재가 발생된 모듈에 설치된 상기 스프링클러를 개방하여 상기 해수 공급부에서 공급되는 해수를 분사시키는 제어부를 포함하는 해상 구조물의 소화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    철제 구조물로 구성되어 전력기기를 공간적으로 분리하는 차단장치; 및
    상기 화재 발생으로 인해 상기 해상 구조물로의 주 전원 공급이 중단되면 무정전 전원장치를 가동하여 소화 시스템의 동작을 위한 전원을 공급하는 보조 전원부를 더 포함하는 해상 구조물의 소화 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보조 전원부는, 소화 장비에 우선적으로 필요 전원을 공급하고 상기 해상 구조물의 소화 동작과 관계 없는 불필요한 전력부하에 대한 전원공급은 차단하는 해상 구조물의 소화 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화재 센서는, 연기를 감지하는 연기 감지센서, 열을 감지하는 온도 감지센서 및 불꽃을 감지하는 불꽃 감지센서 중 적어도 하나를 포함하되, 하나의 모듈에 서로 다른 감지수단을 가지는 화재 센서가 복수로 설치되는 해상 구조물의 소화 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 전력 차단부는, 상기 화재가 발생된 모듈에서 서로 다른 화재 감지 신호가 입력되면, 상기 화재가 발생된 모듈과 이웃한 모듈에 설비된 전력장비로의 전력 공급도 차단하여 가동을 중단시키는 해상 구조물의 소화 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    해수 공급부는, 상기 화재발생시 해수의 공급과 동시에 상기 펌프를 구동하여 상기 저장탱크의 일정량의 해수 저장량을 유지하는 해상 구조물의 소화 시스템.
  7. 해상풍력단지의 해상 구조물에 설치되는 소화 시스템의 소화 방법에 있어서,
    a) 상기 해상 구조물에 설비되는 전력장비들을 공간적으로 분리하여 모듈화하고 각 모듈 별로 화재 감지 및 화재 진압을 위한 화재 센서 및 스프링클러를 설치하는 단계;
    b) 평상시 펌프를 이용하여 해수를 끌어올려 저장탱크에 저장하는 단계;
    c) 상기 화재 센서로부터 입력되는 감지 신호와 미리 설정된 기준 신호를 비교하여 화재 발생 여부 및 화재 발생 위치를 파악하여 중앙관제시스템으로 전송하는 단계;
    d) 화재 발생 정보와 상기 화재 발생 위치를 인식하여 화재가 발생한 모듈에 설비된 전력장비로의 전력 공급을 차단하여 가동을 중단시키는 단계; 및
    e) 상기 중앙관제시스템의 제어 명령에 따라 상기 저장탱크에 저장된 해수를 상기 화재가 발생된 모듈의 상기 스프링클러에 공급하여 분사하고, 상기 저장탱크의 펌프를 구동하여 일정량의 해수 저장량을 계속 유지시키는 단계를 포함하되,
    상기 d) 단계는, 상기 화재 발생 정보와 화재 발생 위치 인식에 따라 불연성 소재의 커튼 또는 블라인드 형태로 구성되는 차단막을 자동으로 작동하여 서로 이웃한 모듈 사이를 공간적으로 분리하는 단계를 포함하는 해상 구조물의 소화 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 e) 단계 이후에, f) 타 모듈로 화재가 확산된 것을 파악하면, 추가로 화재가 확산된 모듈의 전력 장비 가동을 중단하고 해당 스프링클러를 추가로 개방하여 해수를 분사시키는 단계; 또는
    g) 상기 화재 센서의 감지 신호와 기준 신호를 비교하여 화재 진압이 완료된 것으로 판단되면, 화재 진압이 완료된 모듈에 대한 소화 동작을 중지하는 단계를 포함하는 해상 구조물의 소화 방법.
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