KR101851683B1 - 고발열량 연소실험 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 복수 개의 블록이 연결되어 실험공간부를 이루고, 상기 실험공간부로 작업자가 출입할 수 있는 출입구, 및 연소실험 중에 발생되는 배기가스를 상기 실험공간부 외부로 배출시키는 배출구가 구비되는 구조물본체; 상기 실험공간부 내부에 배치되는 실험 대상물을 연소시키도록 화염을 제공하는 점화장치; 상기 실험공간부에 발생되는 화염이 확산되도록 상기 실험공간부에 공기를 공급하는 송풍장치; 실험 대상물이 연소되어 발생되는 배기가스를 상기 실험공간부 외부로 배출시키는 배기장치; 상기 배기장치를 따라 배출되는 배기가스의 온도, 유속 및 유해물질 함유량을 측정하여 데이터를 제공하는 감지장치; 상기 감지장치로부터 제공되는 데이터로부터 상기 실험공간부에 발생되는 화원의 발열량을 계산하는 발열량측정장치; 상기 배기장치를 따라 배출되는 배기가스 중에 포함되는 이물질을 거르는 집진장치; 상기 집진장치를 통과하여 배출되는 배기가스를 대기 중으로 배출시키는 굴뚝; 및 상기 점화장치, 상기 송풍장치, 상기 배기장치를 제어하는 컨트롤부가 설치되고, 상기 감지장치에 의해 측정되는 데이터가 수신되어 저장되는 컨트롤부가 설치되는 제어실을 포함하고, 상기 구조물본체는, 지상으로 돌출되게 형성되어 상기 실험공간부를 이루고, 일측에 상기 출입구가 형성되는 본체블록; 상기 본체블록의 바닥면을 이루도록 일체로 형성되고, 완충토사가 충진되는 홈부가 구비되며, 상기 송풍장치가 설치되는 설치공간부가 형성되는 베이스블록; 상기 베이스블록에 일측에 배치되고, 상기 출입구에 연결되어 상기 제어실을 이루는 제어블록; 상기 제어블록을 지면으로부터 지지하도록 상기 베이스블록 일측에 배치되는 지지블록; 상기 베이스블록의 홈부 내부에 배치되도록 상기 완충토사에 안착되고, 실험 대상물이 지지되는 실험블록; 및 상기 제어블록과 상기 본체블록 사이에 개재되고, 상기 지지블록과 상기 베이스블록 사이에 개재되며, 상기 실험블록과 상기 베이스블록 사이에 개재되는 완충부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 고발열량 연소실험 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 연소실험 중에 발생되는 충격이 구조물 외측으로 전달되는 것을 방지하고, 연소실험 중에 발생되는 폭발사고에 의해 구조물이 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 실험공간으로부터 배출되는 배기가스의 온도, 유속, 유해물질의 양을 측정할 수 있고, 연소실험에 의해 발생되는 배기가스를 신속하게 배출시킬 수 있는 고발열량 연소실험 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 연료를 연소하여 발생하는 에너지를 이용하여 이동하는 장치로서, 화석연료가 주로 사용되고 있으며, 최근에는 태양열이나, 수소연료 등을 사용하는 친환경 자동차가 개발되어 사용되고 있다.
이러한 친환경 자동차 중 수소연료를 사용하는 자동차는, 수소 또는 연료전지로 사용되는 수소가 대기 중으로 누출될 경우 폭발의 위험성이 있으며, 이에 따라 수소연료의 확산 및 연소 특성에 대한 연구가 요구되고 있다.
더욱이 수소 또는 연료전지 자동차가 지하 주차장과 같은 밀폐된 공간에 장시간 주, 정차될 경우 누출된 수소가 모여 폭발할 수 있으므로 지하 주차장 등의 밀폐된 공간에는 누출된 수소의 확산성 및 연소성에 대한 파악을 위한 실험모델이 필요하나, 아직까지 이를 위한 실험모델이나 실험방법에 대한 연구 개발이 미비한 실정이다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 수소 확산성 및 연소성 실험장치가 개발되었으며, 종래기술에 따른 실험장치는, 수소가스의 확산 및 연소성을 측정하기 위한 수소 확산성 및 연소성 실험장치로서, 환기구가 관통되어 형성되고, 환기구의 개폐된 크기의 조절이 가능하게 슬라이딩 개폐되고 내부 환기를 위하여 도어부를 포함하는 환기부를 적어도 하나 이상 포함하고 주변이 밀폐된 계를 형성하는 챔버와, 챔버에 연결되어 수소가스를 공급하는 공급부와, 챔버에 설치되며 공급된 수소가스를 점화시키는 점화플러그와, 챔버 내의 온도 및 압력을 측정하는 온도센서 및 압력센서와, 공급부 또는 점화플러그를 제어하는 컨트롤부를 포함한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1129377호(2012년 03월 22일 공고, 발명의 명칭 : 수소 확산성 및 연소성 실험장치)에 개시되어 있다.
종래기술에 따른 실험장치는, 수소 가스통이 설치되는 차량에 화재가 발생된 상태를 모사하는 실험과 같이 대형의 실험 대상물의 화재 실험을 모사하기 어렵고, 수소 차량의 화재 실험 중에 발생될 수 있는 폭발에 의해 실험장치가 파손되거나 작업자가 피해를 입을 수 있는 문제점이 있다.
또한, 종래기술에 따른 실험장치는, 연소실험에 의해 발생되는 고온의 배기가스에 의해 실험장치 주변에 피해가 발생될 수 있고, 배기가스에 의한 환경을 오염이 유발될 수 있으며, 연소되지 않은 수소가스를 모두 연소시켜 배출시켜야 하므로 배기가스를 신속하게 배출시키기 어려운 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 연소실험 중에 발생되는 충격이 구조물 외측으로 전달되는 것을 방지하고, 연소실험 중에 발생되는 폭발사고에 의해 구조물이 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 실험공간으로부터 배출되는 배기가스의 온도, 유속, 유해물질의 양을 측정할 수 있고, 연소실험에 의해 발생되는 배기가스를 신속하게 배출시킬 수 있는 고발열량 연소실험 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 복수 개의 블록이 연결되어 실험공간부를 이루고, 상기 실험공간부로 작업자가 출입할 수 있는 출입구, 및 연소실험 중에 발생되는 배기가스를 상기 실험공간부 외부로 배출시키는 배출구가 구비되는 구조물본체; 상기 실험공간부 내부에 배치되는 실험 대상물을 연소시키도록 화염을 제공하는 점화장치; 상기 실험공간부에 발생되는 화염이 확산되도록 상기 실험공간부에 공기를 공급하는 송풍장치; 실험 대상물이 연소되어 발생되는 배기가스를 상기 실험공간부 외부로 배출시키는 배기장치; 상기 배기장치를 따라 배출되는 배기가스의 온도, 유속 및 유해물질 함유량을 측정하여 데이터를 제공하는 감지장치; 상기 감지장치로부터 제공되는 데이터로부터 상기 실험공간부에 발생되는 화원의 발열량을 계산하는 발열량측정장치; 상기 배기장치를 따라 배출되는 배기가스 중에 포함되는 이물질을 거르는 집진장치; 상기 집진장치를 통과하여 배출되는 배기가스를 대기 중으로 배출시키는 굴뚝; 및 상기 점화장치, 상기 송풍장치, 상기 배기장치를 제어하는 컨트롤부가 설치되고, 상기 감지장치에 의해 측정되는 데이터가 수신되어 저장되는 컨트롤부가 설치되는 제어실을 포함하고, 상기 구조물본체는, 지상으로 돌출되게 형성되어 상기 실험공간부를 이루고, 일측에 상기 출입구가 형성되는 본체블록; 상기 본체블록의 바닥면을 이루도록 일체로 형성되고, 완충토사가 충진되는 홈부가 구비되며, 상기 송풍장치가 설치되는 설치공간부가 형성되는 베이스블록; 상기 베이스블록에 일측에 배치되고, 상기 출입구에 연결되어 상기 제어실을 이루는 제어블록; 상기 제어블록을 지면으로부터 지지하도록 상기 베이스블록 일측에 배치되는 지지블록; 상기 베이스블록의 홈부 내부에 배치되도록 상기 완충토사에 안착되고, 실험 대상물이 지지되는 실험블록; 및 상기 제어블록과 상기 본체블록 사이에 개재되고, 상기 지지블록과 상기 베이스블록 사이에 개재되며, 상기 실험블록과 상기 베이스블록 사이에 개재되는 완충부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 배기장치는, 상기 배출구로부터 상기 집진장치까지 연장되고, 상기 감지장치가 설치되는 배기덕트; 상기 배기덕트에 설치되는 차단밸브; 및 상기 배출구에 설치되고, 상기 배기덕트로부터 분기되며, 상기 실험공간부 내부의 온도 및 압력이 설정치 이상으로 상승되면 상기 배출구를 개방하여 상기 실험공간부 내부의 압력을 외부로 짧은 시간 내에 배출시키는 신속배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 신속배출부는, 상기 배출구 내측 압력을 측정하여 상기 컨트롤부에 압력신호를 송신하는 압력센서; 상기 배출구에 연결되고, 상기 배기덕트와 이격되어 연장되는 비상덕트; 및 상기 비상덕트에 설치되고, 상기 압력센서로부터 수신되는 압력신호가 설정치를 초과하는 경우에 상기 컨트롤부로부터 송신되는 구동신호에 따라 개방되어 상기 비상덕트를 개방시키는 비상밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 감지장치는, 상기 배기덕트에 설치되고, 배기가스의 배출속도를 측정하여 속도신호를 상기 컨트롤부에 송신하는 유량측정부; 상기 배기덕트를 통과하는 배기가스의 일부분을 채취하여 배기가스에 포함되는 유해물질의 양을 측정할 수 있도록 하는 샘플채취부; 및 상기 배기덕트를 통과하는 배기가스의 탁도를 측정하여 연기량을 판단하도록 하는 연기밀도측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 유량측정부는, 상기 배기덕트 외벽으로부터 내부로 관통되도록 설치되는 브래킷; 상기 브래킷에 설치되고, 상기 배기덕트 내부로 삽입되어 배기가스의 일부분이 유입되며, 압력감지센서가 설치되는 제1우회관; 상기 브래킷에 설치되고 상기 배기덕트 내부로 삽입되어 배기가스의 일부분이 유입되며, 상기 압력감지센서가 설치되는 제2우회관; 및 상기 제1우회관 및 상기 제2우회관의 단부가 연결되고, 상기 제1우회관이 연결되는 전단부와, 상기 제2우회관이 연결되는 후단부가 구획되는 채취관을 포함하고, 상기 채취관의 전단부를 통해 유입되는 배기가스가 상기 제1우회관을 따라 유입되어 상기 압력감지센서에서 측정되는 측정치와, 상기 채취관의 후단부를 통해 유입되는 배기가스가 상기 제2우회관을 따라 유입되어 상기 압력감지센서에서 측정되는 측정치 사이의 압력차에 의해 배기가스의 유속을 판단하고, 상기 배기덕트의 단면적과 상기 유속을 곱하여 상기 배기덕트를 통과하는 배기가스의 유량을 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 발열량측정장치는, 상기 유량측정부에서 제공되는 배기가스의 유량과, 상기 샘플채취부에서 제공되는 배기가스 내부의 산소량을 바탕으로 하여 상기 배기덕트를 따라 배출되는 배기가스의 단위 유량 당 산소 포함량을 계산하고, 소모된 산소의 양에 의해 화염의 발열량을 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 집진장치는, 상기 배기덕트가 연결되고, 제1챔버로 유입되는 배기가스를 회오리 모양으로 유동시켜 배기가스에 포함되는 이물질을 낙하시켜 거르는 사이클론집진기; 및 상기 사이클론집진기로부터 배출되는 배기가스를 백필터에 통과시켜 이물질을 거르는 필터집진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 집진장치는, 상기 배기덕트에서 측정되는 배기가스의 온도가 설정치를 초과하면 상기 배기덕트에 냉각수를 공급하는 과열방지장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제1챔버로부터 배기가스가 배출되는 배출관에는 분말 소석회를 공급하는 투입부가 설치되고, 상기 투입부는, 분말 소석회가 저장되는 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 배출되는 분말 소석회를 상기 배출관 측으로 압송하도록 상기 저장탱크와 상기 배출관을 연결하는 공급배관; 및 상기 공급배관에 설치되는 송풍기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고발열량 연소실험 시스템은, 연소실험이 이루어지는 내부 공간을 이루는 구조물본체가 복수 개의 블록으로 이루어지고, 복수 개의 블록들 사이에 완충부재가 개재되므로 연소실험 중에 발생되는 충격이 구조물을 따라 실험 공간 외부로 전달되는 것을 방지하여 실험 공간을 제공하는 구조물이 파손되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 고발열량 연소실험 시스템은, 구조물본체를 이루는 외벽이 10cm를 초과하는 두꺼운 철근 콘크리트 벽체로 이루어지므로 수소차량, 수소충전소 등과 같이 고발열량이 발생되는 화재실험을 진행할 수 있고, 화재실험 중에 발생되는 폭발에 의해 구조물본체가 파손되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 고발열량 연소실험 시스템은, 실험공간부로부터 배출되는 배기가스의 온도, 유속, 열량, CO 및 CO2량을 측정하는 감지장치가 설치되므로 가스통이나 수소차량이 폭발될 때에 발생되는 환경변화를 정확히 측정할 수 있어 안전사고를 예방할 수 있는 가스통 또는 수소차량의 설계에 도움이 되는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 고발열량 연소실험 시스템은, 배기가스가 집진장치로 안내되는 배기덕트에 건조공기 또는 소석회를 공급하는 투입부가 구비되므로 배기덕트 및 집진장치가 배기가스의 고열에 의해 필요 이상으로 과열되는 것을 방지할 수 있어 안전사고를 예방할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템이 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 배기장치 및 집진장치가 도시된 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 실험공간부 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 감지장치가 도시된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 유량측정부가 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 샘플채취부가 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 연기밀도측정부가 도시된 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 살수부 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 배기장치 및 집진장치가 도시된 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 실험공간부 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 감지장치가 도시된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 유량측정부가 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 샘플채취부가 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 연기밀도측정부가 도시된 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 살수부 사진이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템이 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 배기장치 및 집진장치가 도시된 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 실험공간부 사진이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 감지장치가 도시된 단면도이다.
또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 유량측정부가 도시된 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 샘플채취부가 도시된 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 연기밀도측정부가 도시된 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템의 살수부 사진이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고발열량 연소실험 시스템은, 복수 개의 블록이 연결되어 실험공간부(12)를 이루고, 실험공간부(12)로 작업자가 출입할 수 있는 출입구(14), 및 연소실험 중에 발생되는 배기가스를 실험공간부(12) 외부로 배출시키는 배출구(16)가 구비되는 구조물본체(10)와, 실험공간부(12) 내부에 배치되는 실험 대상물을 연소시키도록 화염을 제공하는 점화장치(40)와, 실험공간부(12)에 발생되는 화염이 확산되도록 실험공간부(12)에 산소를 공급하는 송풍장치(50)와, 실험 대상물이 연소되어 발생되는 배기가스를 실험공간부(12) 외부로 배출시키는 배기장치(56)와, 배기장치(56)를 따라 배출되는 배기가스의 온도, 유속 및 유해물질 함유량을 측정하여 데이터를 제공하는 감지장치(70)와, 배기장치(56)를 따라 배출되는 배기가스 중에 포함되는 이물질을 거르는 집진장치(80)와, 집진장치(80)를 통과하여 배출되는 배기가스를 대기 중으로 배출시키는 굴뚝과, 점화장치(40), 송풍장치(50), 배기장치(56)를 제어하는 컨트롤부가 설치되고, 감지장치(70)에 의해 측정되는 데이터가 수신되어 저장되는 데이터베이스가 구비되는 제어실(18)을 포함한다.
따라서 구조물본체(10) 내부에 구비되는 실험공간부(12)에 가스통이나 수소차량과 같이 폭발 위험이 있는 제품을 안착시킨 후에 점화장치(40)를 구동시켜 수소차량 또는 가스통과 같은 실험 대상물을 가열하는 연소실험을 진행할 수 있게 된다.
수소차량 또는 가스통과 같은 실험 대상물이 설정 온도 이상으로 가열되면 파손되어 폭발되거나 가스통 외부로 분사되는 수소가 연소되어 불기둥을 이루게 된다.
여기서, 가스통이 폭발되면서 발생되는 진동은, 구조물본체(10)를 이루는 복수 개의 블록들 사이에 형성되는 간격에 의해 상쇄되어 실험공간부(12) 외측으로 전달되는 것을 억제할 수 있게 된다.
본 실시예의 구조물본체(10)를 이루는 벽체는 두께가 120cm이상의 철근콘크리트 벽체로 이루어지기 때문에 수소차량 또는 가스통과 같이 고발열량을 발생시키는 연소실험을 실험공간부(12) 내에서 진행할 수 있으며, 연소실험 중에 발생되는 폭발에 의해 구조물본체(10)가 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 실시예의 구조물본체(10)는, 지상으로 돌출되게 형성되어 실험공간부(12)를 이루고, 일측에 출입구(14)가 형성되는 본체블록(30)과, 본체블록(30)의 바닥면을 이루도록 일체로 형성되고, 완충토사(34)가 충진되는 홈부가 구비되며, 송풍장치(50)가 설치되는 설치공간부(36)가 형성되는 베이스블록(32)과, 베이스블록(32) 일측에 배치되고, 출입구(14)에 연결되어 제어실(18)을 이루는 제어블록(18a)과, 제어블록(18a)을 지면으로부터 지지하도록 베이스블록(32) 일측에 배치되는 지지블록(18b)과, 베이스블록(32)의 홈부 내부에 배치되도록 완충토사(34)에 안착되고, 실험 대상물이 지지되는 실험블록(39)과, 제어블록(18a)과 본체블록(30) 사이에 개재되고, 지지블록(18b)과 베이스블록(32) 사이에 개재되며, 실험블록(39)과 베이스블록(32) 사이에 개재되는 완충부재(38)를 포함한다.
베이스블록(32)은, 완충토사(34)가 충진되는 홈부가 형성되고, 홈부의 주변에 송풍장치(50)가 설치되는 설치홈부가 링 모양으로 형성되어 실험공간부(12)의 바닥면에는 원판 형상의 실험블록(39)이 배치되고, 실험블록(39)의 주변에는 다수 개의 송풍홀부(32a)가 연속되게 배치되어 원형의 띠 모양을 이루게 된다.
따라서 실험블록(39)에 실험 대상물을 안착시킨 후에 점화장치(40)에 의해 화염을 발생시키고, 송풍장치(50)의 작동에 의해 실험공간부(12) 내부로 산소를 주입하며 화염이 확산되면서 고발열량을 제공하는 연소실험이 진행된다.
실험공간부(12)의 내벽을 이루는 본체블록(30)에는 다수 개의 조명장치(12a)가 설치되어 실험공간부(12) 내부의 상황을 명확히 인지할 수 있도록 하고, 본체블록(30)의 내벽에는 다수 개의 카메라(12b)가 설치되어 실험공간부(12) 내부의 상황을 제어실(18)에서 확인할 수 있게 된다.
본 실시예의 점화장치(40)는, 실험공간부(12) 내부로 삽입되어 실험블록(39) 상측까지 연장되고, LPG, LNG 또는 석유 등의 연료를 제공하는 점화관(44)과, 점화관(44) 내측 단부에 설치되는 점화노즐(42)과, 실험 대상물이 폭발되어 발생되는 파편이 실험공간부(12) 내벽에 충돌되는 것을 방지하는 복수 개의 차단부재(46)를 포함한다.
점화관(44)의 내측 단부는, 실험블록(39)의 상면에 노출되게 설치되고, 점화관(44)의 단부에는 다양한 형태의 점화노즐(42)이 착탈 가능하게 연결되어 실험 대상물의 종류에 따라 다양한 형태의 점화노즐(42)이 연결되어 다양한 형태의 화염을 제공할 수 있게 된다.
송풍장치(50)는, 설치홈부를 따라 연장되고, 산소를 송풍홀부(32a) 측으로 안내하는 송풍덕트(52)와, 송풍덕트(52)로부터 분기되어 송풍홀부(32a) 측으로 연장되는 연장관에 설치되어 산소 공급 여부 및 공급량을 조절하는 송풍댐퍼(54)를 포함한다.
따라서 작업자가 점화관(44)을 개방하여 점화노즐(42)로부터 실험공간부(12) 내측으로 연료가 분사되고, 불꽃을 점화시켜 화염을 발생시켜 실험블록(39)에 안착되는 실험 대상물을 연소시키게 되며, 이때, 송풍팬(52a)에 의해 제공되는 공기는 송풍덕트(52)를 따라 베이스블록(32) 내측으로 안내되고, 베이스블록(32)에 형성되는 송풍덕트(52)를 따라 공급되는 외부공기는 송풍홀부(32a)를 통해 실험공간부(12) 내부에 분사되면서 화염을 확산시키게 된다.
실험대상물의 연소가 개시되면 배기가스가 발생되어 배출구(16)를 통해 실험공간부(12) 외측으로 배출되고, 배기덕트(56a)를 따라 집진장치(80) 측으로 이동하게 된다.
본 실시예의 배기장치(56)는, 배출구(16)로부터 집진장치(80)까지 연장되고, 감지장치(70)가 설치되는 배기덕트(56a)와, 배기덕트(56a)에 설치되는 차단밸브(56b)와, 배출구(16)에 설치되고, 배기덕트(56a)로부터 분기되며, 실험공간부(12) 내부의 온도 및 압력이 설정치 이상으로 상승되면 배출구(16)를 개방하여 실험공간부(12) 내부의 압력을 외부로 짧은 시간 내에 배출시키는 신속배출부(58)를 포함한다.
배출구(16) 내측에는 압력감지센서 및 온도감지센서가 설치되어 실험공간부(12) 내부의 온도가 설정치 이상, 약 섭씨250℃ 이상으로 상승되면 배기덕트(56a)를 따라 집진장치(80) 측으로 이동되는 배기가스에 건조공기를 분사하여 고온의 배기가스에 의해 집진장치(80)가 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 압력감지센서로부터 측정되는 압력이 설정치를 초과하는 경우에는 비상덕트(58b)를 개방하여 실험공간부(12) 내부에 발생되는 고압을 신속배출부(58)를 통해 짧은 시간 내에 배출시킬 수 있도록 한다.
따라서 수소차량이나 가스통과 같이 폭발의 위험이 존재하는 작업 대상물을 설치블록에 안착시키고, 연소실험을 진행하는 경우에는 실험 대상물을 감싸도록 다수 개의 차단부재(46)를 실험블록(39) 상면에 안착시키고, 점화장치(40)를 구동시켜 연소실험을 개시하게 된다.
차단부재(46)는, 철재펜스 모양으로 형성되고, 저면에 이송롤러가 설치되어 필요에 따라 설치블록의 상면에 안착시키거나 실험공간부(12) 외측으로 용이하게 이동시킬 수 있게 된다.
본 실시예의 신속배출부(58)는, 배출구(16) 내측 압력을 측정하여 컨트롤부에 압력신호를 송신하는 압력센서(58a)와, 배출구(16)에 연결되고, 배기덕트(56a)와 이격되어 연장되는 비상덕트(58b)와, 비상덕트(58b)에 설치되고, 압력센서(58a)로부터 수신되는 압력신호가 설정치를 초과하는 경우에 컨트롤부로부터 송신되는 구동신호에 따라 개방되어 비상덕트(58b)를 개방시키는 비상밸브(58c)를 포함한다.
따라서 실험대상물이 연소되는 중간에 실험대상물이 폭발되면 실험공간부(12) 내부에 순간적으로 고압이 발생되고, 실험공간부(12) 내부의 압력이 상승되면 압력센서(58a)로부터 송신되는 압력신호가 설정치를 초과하게 되므로 컨트롤부로부터 구동신호가 송신되고, 컨트롤부로부터 송신되는 구동신호에 따라 비상밸브(58c)가 개방된다.
실험공간부(12) 상단 중앙부에 형성되는 배출구(16)를 통해 고압의 배기가스 배출되는데, 이때, 배출구(16)로부터 상측으로 연장되는 비상덕트(58b)가 개방되어 고압의 배기가스가 비상덕트(58b)를 통해 실험공간부(12) 외측으로 배출되면서 실험공간부(12) 내부의 압력을 설정치 이하로 낮추게 된다.
본 실시예의 구조물본체(10)에는 별도의 수소가스 연소장치가 설치되지 않기 때문에 배출구(16)를 통해 실험공간부(12) 외측으로 배출되는 배기가스의 배출량이 감소되는 것을 방지할 수 있게 된다.
실험공간부(12) 외측으로 배출되는 배기가스가 섭씨300℃를 초과하는 경우에는 배기가스 내부에 포함되는 수소를 연소시켜 배출시키는 수소 연소장치가 배출구(16) 측에 추가로 설치해야 하지만, 본 실시예에 따른 구조물본체(10)는, 설계 시에 시뮬레이션을 통해 배출구(16) 내측 온도가 약 섭씨250℃ 정도이며, 섭씨300℃를 초과하지 않는 것으로 확인하여 수소 연소장치의 설치를 생략하였다.
상기한 바와 같이 배출구(16) 측에 설치되는 별도의 수소 연소장치가 생략되어 배출유로의 저항이 감소되고, 연소실험 중이거나 실험 대상물의 폭발이 발생되는 경우에 배출구(16) 및 배기덕트(56a)를 통해 배출되는 배기가스의 배출량이 충분한 상태를 유지하게 된다.
상기한 바와 같이 연소실험이 진행되는 동안이나 실험 대상물의 폭발이 발생되는 경우에 배기덕트(56a)를 통해 배기가스가 배출되고, 배기덕트(56a)에 설치되는 감지장치(70)에 의해 배기가스의 유속, 유해물질 함유량 등이 측정된다.
본 실시예에 따른 감지장치(70)는, 배기덕트(56a)에 설치되고, 배기가스의 배출속도를 측정하여 속도신호를 컨트롤부에 송신하는 유량측정부(72)와, 배기덕트(56a)를 통과하는 배기가스의 일부분을 채취하여 배기가스에 포함되는 유해물질의 양을 측정할 수 있도록 하는 샘플채취부(77)와, 배기덕트(56a)를 통과하는 배기가스의 탁도를 측정하여 연기량을 판단하도록 하는 연기밀도측정부(78)를 포함한다.
연소실험 진행 중에 실험 대상물이 폭발되는 경우에는, 폭발에 의한 충력량을 판단하기 위해 배기덕트(56a)로 배출되는 배기가스의 유속을 측정하고, 배기가스의 일부분을 채취하여 배기가스에 포함되는 CO 및 CO2의 양을 감지한다.
본 실시예의 유량측정부(72)는, 배기덕트(56a) 외벽으로부터 내부로 관통되도록 설치되는 브래킷(74a)과, 브래킷(74a)에 설치되고, 배기덕트(56a) 내부로 삽입되어 배기가스의 일부분이 유입되며, 압력감지센서가 설치되는 제1우회관(74b)과, 브래킷(74a)에 설치되고 배기덕트 내부로 삽입되어 배기가스의 일부분이 유입되며, 압력감지센서가 설치되는 제2우회관(74c)과, 제1우회관(74b) 및 제2우회관(74c)의 단부가 연결되고, 제1우회관(74b)이 연결되는 전단부와, 제2우회관(74c)이 연결되는 후단부가 구획되는 채취관(76)을 포함한다.
배기덕트(56a)의 둘레면에는 다수 개의 홀부가 형성되어 각각의 홀부에 브래킷(74a)이 설치되며, 브래킷(74a) 통해 삽입되는 제1우회관(74b) 및 제2우회관(74c)은 배기덕트(56a)의 중앙부까지 연장된다.
상기한 바와 같이 배기덕트(56a)에는 다수 개의 유량측정부(72)가 설치되고, 유량측정부(72)는, 배기덕트(56a)의 상단중앙부로부터 배기덕트(56a) 내측으로 삽입되는 제1측정부(72a)와, 제1측정부(72a)로부터 측 방향으로 일정 거리 떨어진 부분에서 배기덕트(56a) 내측으로 삽입되는 제2측정부(72b)와, 제2측정부(72b)로부터 측 방향으로 일정 거리 떨어진 부분에서 배기덕트(56a) 내측으로 삽입되는 제3측정부(72c)와, 제3측정부(72c)로부터 측 방향으로 일정 거리 떨어진 부분에서 배기덕트(56a) 내측으로 삽입되는 제4측정부(72d)와, 제4측정부(72d)로부터 측 방향으로 일정 거리 떨어진 부분에서 배기덕트(56a) 내측으로 삽입되는 제5측정부(72e)와, 배기덕트(56a)의 하단중앙부로부터 배기덕트(56a) 내측으로 삽입되는 제6측정부(72f)를 포함한다.
제1측정부(72a) 내지 제6측정부(72f)는, 배기덕트(56a)에 설치되는 브래킷(74a)을 통해 제1우회관(74b) 및 제2우회관(74c)이 삽입되고, 제1우회관(74b) 및 제2우회관(74c)의 단부를 연결하도록 채취관(76)이 설치되며, 6개의 채취관(76)은 배기덕트(56a)의 단면 상단 중앙으로부터 하단 중앙 까지 연장되는 직선상에 모두 배치된다.
제1측정부(72a) 내지 제6측정부(72f)는, 각각의 제1우회관(74b) 및 제2우회관(74c)의 길이가 단계적으로 차이가 형성되고, 제1측정부(72a)와 제6측정부(72b)의 제1우회관(74b) 및 제2우회관(74c)의 길이가 같고, 제2측정부(72b)와 제5측정부(72e)의 제1우회관(74b) 및 제2우회관(74c)의 길이가 같고, 제3측정부(72c)와 제4측정부(72d)의 제1우회관(74b) 및 제2우회관(74c)의 길이가 서로 같게 형성된다.
상기한 바와 같이 제1우회관(74b) 및 제2우회관(74c)의 길이가 단계적으로 차이가 형성되므로 배기덕트(56a) 내부 수직선상에 6개의 채취관(76)이 배치되어 배기덕트(56a)를 따라 배출되는 배기가스의 유속을 배기덕트(56a) 내부 위치에 따라 세부적으로 감지할 수 있어 배기가스의 유속을 정확히 판단할 수 있게 된다.
채취관(76)은 배기가스가 흐르는 방향과 동일한 방향으로 길게 배치되어 일단은 배기가스가 유입될 수 있고, 타단을 통해서는 배기가스가 유입되지 않게 된다.
채취관(76)의 중앙부에는 일단과 타단을 구획하는 격벽(76c)이 형성되고, 격벽(76c)의 일측에는 제1우회관(74b)과 연결되어 통하는 제1통로홀부(76a)가 형성되고, 격벽(76c)의 타측에는 제2우회관(74c)과 연결되어 통하는 제2통로홀부(76b)가 형성된다.
제1측정부(72a) 내지 제6측정부(72g)가 배치되는 위치는, 도 5에 도시된 바와 같이 배기덕트(56a)의 단면적을 이루는 원형의 공간을 복수 개의 공간으로 구획할 때에 서로 같은 면적을 이루도록 구획하고, 구획된 공간들 내부에 제1측정부(72a) 내지 제6측정부(72f)를 위치시키게 된다.
따라서 제1측정부(72a) 내지 제6측정부(72f)에서 감지되는 배기가스의 유속과, 구획된 배기덕트(56a)의 단면적을 이용하여 배기가스의 유량을 계산할 수 있게 된다.
여기서, 배기덕트(56a)의 단면적을 이루는 원형의 공간은, 지름의 길이가 서로 다른 제1원 및 제2원으로 이루어지는 2개의 원으로 구획되고, 지름이 작은 제1원에 의해 이루어지는 중앙부의 제1면적(A1)과, 지름이 긴 제2원과 제1원 사이의 간격에 의해 이루어지는 도넛 모양의 제2면적(A2)과, 제2원과 배기덕트 사이의 간격에 의해 이루어지는 도넛 모양의 제3면적(A3)으로 구획된다.
이때, 제1면적(A1), 제2면적(A2) 및 제3면적(A3)은, 서로 동일한 면적을 이루도록 구획되고, 제1면적(A1)을 이루는 원형의 공간 내부에 제3측정부(72c) 및 제4측정부(72d)가 위치되고, 제2면적(A1)을 이루는 도넛 모양의 공간 내부에 제2측정부(72b) 및 제5측정부(72e)가 위치되며, 제3면적(A3)을 이루는 도넛 모양의 공간 내부에 제1측정부(72a) 및 제6측정부(72f)가 배치된다.
따라서 제3측정부(72c) 및 제4측정부(72d)에서 측정되는 배기가스의 유속과, 제1면적(A1)을 곱하면 제1면적(A1)을 통과하는 배기가스의 유량을 계산할 수 있게 되고, 제2측정부(72b) 및 제5측정부(72e)에서 측정되는 배기가스의 유속과, 제2면적(A2)을 곱하면 제2면적(A2)을 통과하는 배기가스의 유량을 계산할 수 있게 되며, 제1측정부(72a) 및 제6측정부(72f)에서 측정되는 배기가스의 유속과, 제3면적(A3)을 곱하면 제3면적(A3)을 통과하는 배기가스의 유량을 계산할 수 있게 된다.
브래킷(74a)에는, 연결블록(76d)이 착탈 가능하게 설치되고, 연결블록(76d)에는 제1우회관(74b) 및 제2우회관(74c)과 연결되어 통하는 한 쌍의 배관이 설치되므로 제1우회관(74b)으로 유입되는 배기가스는 브래킷(74a) 및 연결블록(76d)을 지나 배관을 따라 이동되면서 압력이 감지되고, 배관을 따라 제2우회관(74c)으로 배출되는 배기가스의 압력을 감지하여 제1우회관(74b)과 제2우회관(74c)의 압력 차이에 의해 배기가스의 유속을 계산하게 된다.
상기한 바와 같이 채취관(76)의 전단부를 통해 유입되는 배기가스가 제1우회관(74b)을 따라 유입되어 압력감지센서에서 측정되는 측정치와, 채취관(76)의 후단부를 통해 유입되는 배기가스가 제2우회관(74c)을 따라 유입되어 압력감지센서에서 측정되는 측정치 사이의 압력차에 의해 배기가스의 유속을 판단하게 된다.
본 실시예의 샘플채취부(77)는, 배기덕트(56a)의 중앙부 상단으로부터 하단까지 연장되고, 복수 개의 유입홀부(77e)가 형성되어 배기가스의 일부분을 채취하는 수직튜브(77a)와, 배기덕트(56a)의 중앙부 일측으로부터 타측까지 연결되고, 수직튜브(77a)와 일체로 연결되며, 복수 개의 유입홀부(77e)가 형성되어 배기가스의 일부분을 채취하는 수평튜브(77b)와, 수직튜브(77a)와 수평튜브(77b)의 연결부위로부터 돌출되고, 배기덕트(56a) 외측으로 연장되어 유입홀부(77e)를 따라 공급되는 배기가스의 일부분을 배기덕트(56a) 외측으로 배출시켜 채취하는 채취튜브(77c)를 포함한다.
수직튜브(77a) 및 수평튜브(77b)의 단부는 배기덕트(56a)의 내벽에 삽입되어 고정될 수 있도록 고정돌기(77d)가 형성되고, 고정돌기(77d)에 의해 양단부가 지지되는 수직튜브(77a) 및 수평튜브(77b)는 배기가스의 유속에 의해 배기덕트(56a) 내벽으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있게 된다.
유입홀부(77e)을 통해 유입되는 일부분의 배기가스는 수직튜브(77a) 및 수평튜브(77b)를 따라 이동되고, 채취튜브(77c)를 따라 배기덕트(56a) 외측으로 배출되어 채취되므로 배기가스에 포함되는 산소, CO 또는 CO2 함유량을 측정할 수 있게 된다.
일반적인 대기 중에는 약21% 정도의 산소가 포함되는데, 상기한 바와 같이 배기가스의 일부분을 채취하여 배기가스 중에 포함되는 산소의 양을 측정하면 실험공간부(12)에서 발생되는 화염에 의해 소모된 산소의 양을 계산할 수 있게 되는데, 탄화수소를 포함한 대부분의 연료가 산소 1g을 소모할 때 발생되는 발열량이 약13 kJ을 이루므로 유량측정부(72)에서 제공되는 데이터와, 샘플채취부(77)에서 제공되는 데이터를 통하여 실험공간부(12)에서 발생되는 발열량을 계산할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예는, 배기덕트(56a)에 연기밀도측정부(78)를 설치하여 배기가스의 탁도를 측정하게 되는데, 본 실시예의 연기밀도측정부(78)는, 배기덕트(56a)의 일측으로부터 제1가이드파이프(78c)를 통해 빛을 조사하는 발광부(78a)와, 발광부(78a)로부터 송신되는 빛을 수신하도록 배기덕트(56a) 타측에 제2가이드파이프(78d)와 함께 설치되고, 수신되는 빛을 양을 신호로 송신하는 수광부(78b)를 포함한다.
따라서 배기덕트(56a)를 따라 배기가스가 배출될 때에 발광부(78a)에서 조사되는 빛이 수광부(78b)에 도달되는 양을 측정하여 배기가스의 탁도를 정확히 감지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 실시예의 집진장치(80)는, 배기덕트(56a)가 연결되고, 제1챔버(82a)로 유입되는 배기가스를 회오리 모양으로 유동시켜 배기가스에 포함되는 이물질을 낙하시켜 거르는 사이클론집진기(82)와, 사이클론집진기(82)로부터 배출되는 배기가스를 백필터(84b)에 통과시켜 이물질을 거르는 필터집진기(84)를 포함한다.
따라서 배기덕트(56a)를 따라 배출되는 배기가스는 사이클론집진기(82)를 통과하면서 회오리 모양으로 유동되어 배기가스에 포함되는 이물질이 1차로 걸러져 분리된다.
사이클론집진기(82)는, 배기덕트(56a)로부터 연결되는 공급관(82b) 및 배출관(82c)이 측부에 연결되고, 하단에 배출통로가 형성되는 제1챔버(82a)와, 제1챔버(82a)의 배출구(16)에 설치되는 제1포집탱크(82d)와, 배출통로에 설치되는 드레인밸브(82f)를 포함한다.
따라서 배기덕트(56a)를 따라 배출되는 배기가스는 공급관(82b)을 따라 제1챔버(82a) 내부로 유입되어 회오리 모양으로 유동되면서 배기가스 내부에 포함되는 이물질이 하측으로 떨어지면서 1차 집진작동이 이루어지게 되어 제1포집탱크(82d)에 이물질이 모아지게 된다.
본 실시예의 배출관(82c)에는 분말 소석회를 공급하는 투입부(82e)가 설치되므로 제1챔버(82a)로부터 배출되어 제2챔버(84a)로 이동되는 배기가스에 분말 소석회를 공급하여 배기가스에 포함되는 이물질이 분말 소석회와 반응하여 보다 용이하게 포집될 수 있도록 한다.
투입부(82e)는, 분말 소석회가 저장되는 저장탱크와, 저장탱크로부터 배출되는 분말 소석회를 배출관(82c) 측으로 압송하도록 설치되는 공급배관 및 송풍기를 포함한다.
또한, 필터집진기(84)는, 다수 개의 제2챔버(84a)가 연속되게 설치되어 이루어지고, 각각의 제2챔버(84a) 하단에는 이물질이 모아지는 제2포집탱크(84d)가 설치되며, 제2챔버(84a)의 상부에는 각각 백필터(84b)가 설치되어 배기가스에 포함되는 이물질을 2차에 걸쳐 거르게 된다.
백필터(84b)를 통과하여 다수 개의 제2챔버(84a)로부터 배출되는 배기가스는 토출댐퍼(84e)를 통과하여 토출관(84c)을 따라 배출되어 굴뚝을 통해 대기로 배출된다.
제2챔버(84a)로부터 연장되는 토출관(84c)에는 배풍팬이 설치되어 필터집진기(84)를 통과하는 배기가스가 용이하게 굴뚝 측으로 이송될 수 있게 한다.
또한, 본 실시예의 집진장치(80)는, 배기덕트(56a)에서 측정되는 배기가스의 온도가 설정치를 초과하면 배기덕트(56a)에 냉각수를 공급하는 과열방지장치를 더 포함하므로 배기덕트(56a) 내부가 필요 이상으로 과열되는 것을 방지하여 안전사고를 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예의 실험공간부(12) 내벽에는 살수부(90)가 설치되므로 실험공간부(12) 내부에 필요 이상의 화염이 발생되는 경우에는 살수부(90)로부터 소화수가 분사되어 실험공간부(12) 내부의 화재를 소화시킬 수 있게 된다.
살수부(90)는, 실험공간부(12) 내벽에 설치되고 소화수를 공급하는 살수관(92)과, 살수관(92)으로부터 분기되어 실험공간부(12) 내부에 넓게 원형 또는 직선형으로 배치되는 분기관(94)과, 분기관(94)에 설치되어 소방수를 비산시키는 노즐부를 포함한다.
따라서 차량 연소실험과 같이 대형의 실험 대상물이 안착되어 연소실험을 진행하는 도중에 큰 화재가 발생되면 실험공간부(12) 내부에 설치되는 온도감지센서로부터 송신되는 온도신호에 따라 살수부(90)에 구동신호가 송신되어 살수관(92), 분기관(94) 및 노즐부를 통해 공급되는 소방수에 의해 화재를 소화시킬 수 있게 된다.
이로써, 연소실험 중에 발생되는 충격이 구조물 외측으로 전달되는 것을 방지하고, 연소실험 중에 발생되는 폭발사고에 의해 구조물이 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 실험공간으로부터 배출되는 배기가스의 온도, 유속, 유해물질의 양을 측정할 수 있고, 연소실험에 의해 발생되는 배기가스를 신속하게 배출시킬 수 있는 고발열량 연소실험 시스템을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 고발열량 연소실험 시스템을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 고발열량 연소실험 시스템이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 연소실험 시스템이 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 구조물본체 12 : 실험공간부
12a : 조명장치 12b : 카메라
14 : 출입구 16 : 배출구
18 : 제어실 18a : 제어블록
18b : 지지블록 30 : 본체블록
32 : 베이스블록 32a : 송풍홀부
34 : 완충토사 36 : 설치공간부
38 : 완충부재 39 : 실험블록
40 : 점화장치 42 : 점화노즐
44 : 점화관 46 : 차단부재
50 : 송풍장치 52 : 송풍덕트
52a : 송풍팬 54 : 송풍댐퍼
56 : 배기장치 56a : 배기덕트
56b : 차단밸브 58 : 신속배출부
58a : 압력센서 58b : 비상덕트
58c : 비상밸브 70 : 감지장치
72 : 유량측정부 72a : 제1측정부
72b : 제2측정부 72c : 제3측정부
72d : 제4측정부 72e : 제5측정부
72f : 제6측정부 74a : 브래킷
74b : 제1우회관 74c : 제2외회관
76 : 채취관 76a : 제1통로홀부
76b : 제2통로홀부 76c : 격벽
76d : 연결블록 77 : 샘플채취부
78 : 연기밀도측정부 80 : 집진장치
82 : 싸이클론집진기 82a : 제1챔버
82b : 공급관 82c : 배출관
82d : 제1포집탱크 82e : 투입부
82f : 드레인밸브 84 : 필터집진기
84a : 제2챔버 84b : 백필터
84c : 토출관 84d : 제2포집탱크
84e : 토출댐퍼 90 : 살수부
92 : 살수관 94 : 분기관
12a : 조명장치 12b : 카메라
14 : 출입구 16 : 배출구
18 : 제어실 18a : 제어블록
18b : 지지블록 30 : 본체블록
32 : 베이스블록 32a : 송풍홀부
34 : 완충토사 36 : 설치공간부
38 : 완충부재 39 : 실험블록
40 : 점화장치 42 : 점화노즐
44 : 점화관 46 : 차단부재
50 : 송풍장치 52 : 송풍덕트
52a : 송풍팬 54 : 송풍댐퍼
56 : 배기장치 56a : 배기덕트
56b : 차단밸브 58 : 신속배출부
58a : 압력센서 58b : 비상덕트
58c : 비상밸브 70 : 감지장치
72 : 유량측정부 72a : 제1측정부
72b : 제2측정부 72c : 제3측정부
72d : 제4측정부 72e : 제5측정부
72f : 제6측정부 74a : 브래킷
74b : 제1우회관 74c : 제2외회관
76 : 채취관 76a : 제1통로홀부
76b : 제2통로홀부 76c : 격벽
76d : 연결블록 77 : 샘플채취부
78 : 연기밀도측정부 80 : 집진장치
82 : 싸이클론집진기 82a : 제1챔버
82b : 공급관 82c : 배출관
82d : 제1포집탱크 82e : 투입부
82f : 드레인밸브 84 : 필터집진기
84a : 제2챔버 84b : 백필터
84c : 토출관 84d : 제2포집탱크
84e : 토출댐퍼 90 : 살수부
92 : 살수관 94 : 분기관
Claims (9)
- 복수 개의 블록이 연결되어 실험공간부를 이루고, 상기 실험공간부로 작업자가 출입할 수 있는 출입구, 및 연소실험 중에 발생되는 배기가스를 상기 실험공간부 외부로 배출시키는 배출구가 구비되는 구조물본체;
상기 실험공간부 내부에 배치되는 실험 대상물을 연소시키도록 화염을 제공하는 점화장치;
상기 실험공간부에 발생되는 화염이 확산되도록 상기 실험공간부에 공기를 공급하는 송풍장치;
실험 대상물이 연소되어 발생되는 배기가스를 상기 실험공간부 외부로 배출시키는 배기장치;
상기 배기장치를 따라 배출되는 배기가스의 온도, 유속 및 유해물질 함유량을 측정하여 데이터를 제공하는 감지장치;
상기 감지장치로부터 제공되는 데이터로부터 상기 실험공간부에 발생되는 화원의 발열량을 계산하는 발열량측정장치;
상기 배기장치를 따라 배출되는 배기가스 중에 포함되는 이물질을 거르는 집진장치;
상기 집진장치를 통과하여 배출되는 배기가스를 대기 중으로 배출시키는 굴뚝; 및
상기 점화장치, 상기 송풍장치, 상기 배기장치를 제어하는 컨트롤부가 설치되고, 상기 감지장치에 의해 측정되는 데이터가 수신되어 저장되는 컨트롤부가 설치되는 제어실을 포함하고,
상기 구조물본체는,
지상으로 돌출되게 형성되어 상기 실험공간부를 이루고, 일측에 상기 출입구가 형성되는 본체블록;
상기 본체블록의 바닥면을 이루도록 일체로 형성되고, 완충토사가 충진되는 홈부가 구비되며, 상기 송풍장치가 설치되는 설치공간부가 형성되는 베이스블록;
상기 베이스블록에 일측에 배치되고, 상기 출입구에 연결되어 상기 제어실을 이루는 제어블록;
상기 제어블록을 지면으로부터 지지하도록 상기 베이스블록 일측에 배치되는 지지블록;
상기 베이스블록의 홈부 내부에 배치되도록 상기 완충토사에 안착되고, 실험 대상물이 지지되는 실험블록; 및
상기 제어블록과 상기 본체블록 사이에 개재되고, 상기 지지블록과 상기 베이스블록 사이에 개재되며, 상기 실험블록과 상기 베이스블록 사이에 개재되는 완충부재를 포함하고,
상기 배기장치는,
상기 배출구로부터 상기 집진장치까지 연장되고, 상기 감지장치가 설치되는 배기덕트;
상기 배기덕트에 설치되는 차단밸브; 및
상기 배출구에 설치되고, 상기 배기덕트로부터 분기되며, 상기 실험공간부 내부의 온도 및 압력이 설정치 이상으로 상승되면 상기 배출구를 개방하여 상기 실험공간부 내부의 압력을 외부로 짧은 시간 내에 배출시키는 신속배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고발열량 연소실험 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 신속배출부는,
상기 배출구 내측 압력을 측정하여 상기 컨트롤부에 압력신호를 송신하는 압력센서;
상기 배출구에 연결되고, 상기 배기덕트와 이격되어 연장되는 비상덕트; 및
상기 비상덕트에 설치되고, 상기 압력센서로부터 수신되는 압력신호가 설정치를 초과하는 경우에 상기 컨트롤부로부터 송신되는 구동신호에 따라 개방되어 상기 비상덕트를 개방시키는 비상밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 고발열량 연소실험 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 감지장치는,
상기 배기덕트에 설치되고, 배기가스의 배출속도를 측정하여 속도신호를 상기 컨트롤부에 송신하는 유량측정부;
상기 배기덕트를 통과하는 배기가스의 일부분을 채취하여 배기가스에 포함되는 유해물질의 양을 측정할 수 있도록 하는 샘플채취부; 및
상기 배기덕트를 통과하는 배기가스의 탁도를 측정하여 연기량을 판단하도록 하는 연기밀도측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고발열량 연소실험 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 유량측정부는,
상기 배기덕트 외벽으로부터 내부로 관통되도록 설치되는 브래킷;
상기 브래킷에 설치되고, 상기 배기덕트 내부로 삽입되어 배기가스의 일부분이 유입되며, 압력감지센서가 설치되는 제1우회관;
상기 브래킷에 설치되고 상기 배기덕트 내부로 삽입되어 배기가스의 일부분이 유입되며, 상기 압력감지센서가 설치되는 제2우회관; 및
상기 제1우회관 및 상기 제2우회관의 단부가 연결되고, 상기 제1우회관이 연결되는 전단부와, 상기 제2우회관이 연결되는 후단부가 구획되는 채취관을 포함하고,
상기 채취관의 전단부를 통해 유입되는 배기가스가 상기 제1우회관을 따라 유입되어 상기 압력감지센서에서 측정되는 측정치와, 상기 채취관의 후단부를 통해 유입되는 배기가스가 상기 제2우회관을 따라 유입되어 상기 압력감지센서에서 측정되는 측정치 사이의 압력차에 의해 배기가스의 유속을 판단하고,
상기 배기덕트의 단면적과 상기 유속을 곱하여 상기 배기덕트를 통과하는 배기가스의 유량을 계산하는 것을 특징으로 하는 고발열량 연소실험 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 발열량측정장치는, 상기 유량측정부에서 제공되는 배기가스의 유량과, 상기 샘플채취부에서 제공되는 배기가스 내부의 산소량을 바탕으로 하여 상기 배기덕트를 따라 배출되는 배기가스의 단위 유량 당 산소 포함량을 계산하고, 소모된 산소의 양에 의해 화염의 발열량을 계산하는 것을 특징으로 하는 고발열량 연소실험 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 집진장치는,
상기 배기덕트가 연결되고, 제1챔버로 유입되는 배기가스를 회오리 모양으로 유동시켜 배기가스에 포함되는 이물질을 낙하시켜 거르는 사이클론집진기; 및
상기 사이클론집진기로부터 배출되는 배기가스를 백필터에 통과시켜 이물질을 거르는 필터집진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고발열량 연소실험 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 집진장치는, 상기 배기덕트에서 측정되는 배기가스의 온도가 설정치를 초과하면 상기 배기덕트에 냉각수를 공급하는 과열방지장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고발열량 연소실험 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 제1챔버로부터 배기가스가 배출되는 배출관에는 분말 소석회를 공급하는 투입부가 설치되고,
상기 투입부는,
분말 소석회가 저장되는 저장탱크;
상기 저장탱크로부터 배출되는 분말 소석회를 상기 배출관 측으로 압송하도록 상기 저장탱크와 상기 배출관을 연결하는 공급배관; 및
상기 공급배관에 설치되는 송풍기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고발열량 연소실험 시스템.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170168527A KR101851683B1 (ko) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 고발열량 연소실험 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170168527A KR101851683B1 (ko) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 고발열량 연소실험 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101851683B1 true KR101851683B1 (ko) | 2018-04-24 |
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ID=62084884
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| KR1020170168527A KR101851683B1 (ko) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 고발열량 연소실험 시스템 |
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| KR (1) | KR101851683B1 (ko) |
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| GRNT | Written decision to grant |