KR101915111B1 - 방폭 구조물 - Google Patents

Abstract

방폭 구조물이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물은, 다수의 관통공을 포함하는 제1 방폭부재, 제1 방폭부재와 마주보면서 이격되도록 배치되어 폭발시 관통공을 통해 유입되는 유체의 유동방향을 측면 방향으로 전환시키는 제2 방폭부재, 및 제2 방폭부재에 의해 방향이 전환된 유체의 배출을 유도하는 배출부를 포함한다.

Description

방폭 구조물{EXPLOSION PREVENTION STRUCTURE}

본 발명은 방폭 구조물에 관한 것이다.

다양한 원인에 의해서 폭발사고가 발생할 수 있다. 그러나 우리가 경험할 수 있는 폭발사고는 대부분 다음의 경우에 해당될 수 있다. 예를 들면, (1)TNT와 같은 고폭탄류의 폭발물이 폭발되거나, (2) 천연가스와 같은 가연성 가스가 누출되어 증기운을 형성한 후에 점화되어 증기운 폭발을 일으키거나, (3) 고압가스를 저장한 용기가 갑자기 파열되면서 가스가 폭발적으로 분출되어 나오는 폭발사고들이 대부분이다.

이러한 폭발사고에서는 매우 급속한 공기의 팽창으로 높은 압력을 동반하는 폭풍압이 형성되어 폭발원에서 전파되어 나온다. 특히 폭발원에서 가까운 지역에서는 강력한 폭풍압이 통과하게 되므로 많은 물리적 피해가 예상된다.

만약에 발생할 폭발사고로부터 주변의 인원 및 시설을 보호하기 위해서 다양한 형태의 방호기술이 활용되고 있다. 이들 방호기술 가운데에서도 가장 일반적인 방호기술은 폭발사고가 우려되는 시설의 주위나 피해예상지역의 주변에 방호벽을 설치하는 것이다.

이러한 방호벽은 폭발사고에 의해서 발생한 폭풍압이 방호벽으로 전파될 경우, 폭풍압을 반사시켜서, 방호벽의 반대편에 위치한 시설 및 인원에 폭풍압이 도달되지 못하게 해서, 시설 및 인원을 보호하게 된다.

그러나 이러한 방호벽이 강력한 폭발을 견디기 위해서는 통상 매우 견고한 콘크리트 구조물을 활용하는 것이 일반적이므로, 방호벽의 구축비용이 많이 소요되는 단점이 있다. 또한 통상의 방호벽은 매우 거대한 구조물이므로, 실제로 선박이나 부유식 해양구조물에 설치가 가능한 경우가 매우 제한적이고, 설치된 구조물의 철거 및 이동도 어렵다. 또한 이러한 구조물이 설치가 되더라도 시각적인 위압감을 주는 문제가 있다.

관련한 기술로는 한국 공개특허공보 제1994-0024311호(1994.11.18, 액화석유가스용 탱크의 내부 방폭 구조물)가 있다.

본 발명의 실시예들은, 방폭 구조물에 가해지는 응력을 효과적으로 분산시킴으로써 폭발사고로 인한 피해를 최소화시킬 수 있는 방폭 구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 다수의 관통공을 포함하는 제1 방폭부재; 제1 방폭부재와 마주보면서 이격되도록 배치되어 폭발시 관통공을 통해 유입되는 유체의 유동방향을 측면 방향으로 전환시키는 제2 방폭부재; 및 제2 방폭부재에 의해 방향이 전환된 유체의 배출을 유도하는 배출부를 포함하는 방폭 구조물이 제공된다.

배출부는 팬(fan)을 포함할 수 있다.

방폭 구조물은 유체의 방향 전환을 유도하는 방향 전환 가이드부를 더 포함할 수 있다.

방향 전환 가이드부는 제1 방폭부재와 제2 방폭부재 중 적어도 하나 이상의 가장자리에 형성되는 절곡부를 포함할 수 있다.

방향 전환 가이드부는 제1 방폭부재와 제2 방폭부재의 사이에 형성되는 내부공간에 구비되어 유동통로를 구획하는 칸막이부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 방폭 구조물에 가해지는 응력을 효과적으로 분산시킴으로써 폭발사고로 인한 피해를 최소화시킬 수 있는 방폭 구조물을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물을 개략적으로 도시한 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A'절단선을 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B'절단선을 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방폭 구조물을 도시한 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 방폭 구조물의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

육상 구조물과 달리, 선박을 포함하는 해상 구조물은 협소한 공간적 제약으로 인해 선체 내부가 복잡하다. 이러한 공간적 제약이 따르는 구조에서는 폭발사고시 승객이나 선원의 안전을 위해서 육상에 적용되는 방호기술이 그대로 적용되기는 무리가 있다. 특히, 해상 구조물에서는 중량의 콘크리트 방호벽과 비교하여 보다 견고하면서도 경량의 방호 구조체 기술이 확보될 수 있어야 한다.

따라서, 육상 구조물뿐만 아니라 해상 구조물에도 보편적으로 적용될 수 있는 새로운 형태의 방폭 구조물이 요구된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물을 개략적으로 도시한 분해사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2의 A-A'절단선을 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물을 도시한 단면도이며, 도 4는 도 2의 B-B'절단선을 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물을 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물(100)은 제1 방폭부재(110), 제2 방폭부재(120), 배출부(130)를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 방폭부재(110)는 다수의 관통공(111)이 구비된 판형 구조일 수 있다. 이에 반해, 제2 방폭부재(110)는 관통공이 없는 판형 구조로, 제1 방폭부재(110)의 후면에 이격되도록 배치될 수 있다.

따라서, 제1 방폭부재(110)와 제2 방폭부재(120)는 그 사이에 빈 공간(내부공간)이 형성될 수 있는데, 이때 제1 방폭부재(110)와 제2 방폭부재(120) 사이에는 이격부재(160)가 구비되어 이들 간의 이격 거리를 소정의 간격으로 유지시킬 수 있다.

여기서, 이격부재(160)는 제1 방폭부재(110)와 제2 방폭부재(120) 사이에 개재되는 스티프너(stiffener) 형태의 구조물이거나, 제1 방폭부재(110)와 제2 방폭부재(120) 사이의 가장자리를 따라 설치되는 띠 형상의 부재일 수 있다. 그러나 이격부재(160)는 반드시 이러한 형태의 실시예로 한정되는 것은 아니며, 제1 방폭부재(110)와 제2 방폭부재(120) 간을 서로 지지시킬 수 있다면 후술할 칸막이부재(142)가 이격부재(160)의 역할을 대신할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물(100)은 폭발시 발생하는 폭풍압(즉, 폭발로 인하여 공기압으로 표출되는 폭풍압)을 최대한 흡수함으로써 주변에 가해지는 피해를 최소화할 수 있는 방식이다. 즉, 종래의 콘크리트 방호벽이 폭풍압을 완전히 반사시켜 주변시설물을 보호하는 방식이라면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물(100)은 폭발시 발생하는 폭풍압의 충격에너지를 방폭 구조물(100)에서 최대한 흡수할 수 있도록 하여 주변시설물과 인원을 보호하는 방식이다.

이를 위해, 제1 방폭부재(110)는 다수의 관통공(111)이 구비된 다공판 형태로 이루어질 수 있으며, 제1 방폭부재(110)의 후면에 소정의 간격을 두고 제2 방폭부재(120)가 배치될 수 있다. 이로 인해, 제1 방폭부재(110)와 제2 방폭부재(120) 사이에는 외부와 구분되는 내부공간(150)이 형성될 수 있다.

내부공간(150)은 폭풍압의 에너지를 진동에너지로 흡수하여 감쇄시킬 수 있다. 즉, 저주파의 압력파로 전달되는 폭풍압의 에너지가 내부공간(150) 내로 유입되어 내부공간(150)을 형성하는 방폭 구조물(100)을 진동시키므로, 폭풍압의 에너지가 진동에너지로 흡수되어 감쇄될 수 있다.

또한, 폭풍압의 에너지는 제1 방폭부재(110)의 관통공(111)을 통과하는 과정에서 1차적으로 감쇄되고, 이렇게 1차적으로 감쇄된 폭풍압의 에너지는 제2 방폭부재(120)의 표면과 충돌하는 과정에서 진동에너지로 흡수되어 2차적으로 감쇄될 수 있다. 또한 이렇게 2차적으로 감쇄된 폭풍압의 에너지는 제2 방폭부재(120)의 표면을 따라 진행방향이 측면방향으로 급격히 전환됨과 동시에 내부공간(150) 내에서의 압력변화로 인해 3차적으로 감쇄될 수 있다.

이에 더하여, 배출부(130)는 공기압으로 표출되는 폭풍압이 제2 방폭부재(120)에 의해 방향이 전환됨에 따라 상기 공기압의 배출을 유도함으로써 내부공간(150) 내에 압력이 설계기준 이상으로 축적되는 것을 해소할 수 있다.

즉, 폭발시 폭풍압의 에너지가 관통공(111)을 통해 내부공간(150) 내로 흡수될 때, 내부공간(150) 내의 압력이 급격히 상승하게 되므로, 배출부(130)를 이용하여 내부공간(150) 내의 압력변화를 소정의 범위 내로 유지시킴으로써, 내부공간(150)을 형성하는 제1 방폭부재(110)와 제2 방폭부재(120)이 완전히 파괴되어 기능을 상실하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물(100)은 복층 구조의 방폭 구조물로 이루어짐에 따라, 폭풍압의 에너지(즉, 압축된 기체의 에너지)를 외부로 반사시키는 것이 아니라 내부에서 최대한 흡수함으로써 주변에 가해지는 피해를 최소화할 수 있다.

또한, 제1 방폭부재(110)와 제2 방폭부재(120)는 외부충격을 흡수할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 이를 위해, 제1 방폭부재(110)와 제2 방폭부재(120)의 표면에는 예를 들어 고압 고열에 강한 탄성재질의 도료가 도포될 수 있다. 따라서, 외부에서 가해지는 폭풍압의 순간적인 충격(에너지)이 제1 방폭부재(110)와 제2 방폭부재(120)의 표면에서 일부 흡수될 수 있다.

또한, 배출부(130)는 내부공간(150) 내의 압력을 소정 범위 내로 유지시키기 위해 내부공간(150) 내의 유체를 외부로 배출시키는 역할을 함으로, 예를 들어 팬(fan, 131)을 포함하여 구성될 수 있다.

배출부(130)는 동력부(예를 들어, 모터)의 동력을 이용하여 팬(131)을 회전시킴으로써 내부공간(150) 내의 압력을 제어할 수도 있지만, 본 실시예의 경우에는 팬(131)이 별도의 외부 동력 없이 제1 방폭부재(110)와 제2 방폭부재(120) 사이에 설치될 수 있다. 이 경우, 내부공간(150) 내에서 유체 형태로 유동하는 폭풍압의 에너지가 상기 팬(131)을 회전시키게 되므로, 상기 팬(131)을 회전시키는 과정에서 폭풍압의 에너지가 회전력으로 이용되어 폭풍압의 에너지가 추가로 감쇄될 수 있다.

이에 더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭 구조물(100)은 폭발시 유체의 형태로 전달되는 폭풍압의 방향 전환을 도울 수 있는 방향 전환 가이드부(140)를 더 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 방향 전환 가이드부(140)는 예를 들어 절곡부(141)를 포함할 수 있다. 절곡부(141)는 제1 방폭부재(110)와 제2 방폭부재(120) 중 적어도 하나 이상의 가장자리를 따라 절곡되도록 형성된 부재일 수 있다. 절곡부(141)는 폭발시 제1 방폭부재(110) 또는 제2 방폭부재(120)의 표면을 향해 진행하는 유체의 방향을 전환시켜 반사시키는 역할을 할 수 있다. 이러한 절곡부(141)의 형태는 도시된 실시예의 형태로 한정되는 것은 아니며, 유체의 유동을 가이드할 수 있는 다양한 형상을 포함한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방폭 구조물(101)을 도시한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 방향 전환 가이드부(140)는 제1 방폭부재(110) 또는 제2 방폭부재(120)의 사이에 형성되는 내부공간(150) 상에 구비되어 상기 유체의 유동통로를 구획하는 칸막이부재(142)를 포함할 수 있다.

여기서, 칸막이부재(142)는 내부공간(150) 내에서 유체가 유동할 때 그 유동 가능한 방향을 미리 설정함으로써 유체(즉, 폭풍압)의 에너지(응력)를 추가로 감쇄시키는 역할을 할 수 있다. 이 경우, 칸막이부재(142)는 통로를 구획하는 단순한 칸막이 형태로 이루어질 수도 있지만, 본 실시예의 경우에는 폭풍압(유체)의 에너지를 흡수할 수 있는 완충구조가 칸막이부재(142) 상에 구비될 수 있다. 이러한 완충구조로는 도 5에 도시된 바와 같이 칸막이부재(142) 상에 복수의 관통구(143)가 구비된 다공판 구조가 포함될 수 있으며, 다른 예로는 돌기 또는 홈 형태의 구조가 포함될 수 있으며, 오목 또는 볼록한 형태의 님플 구조가 포함될 수 있다.

이와 같이 칸막이부재(142) 상에 추가로 충격흡수를 위한 완충구조가 형성되므로, 유체의 유동을 와류(eddy)시켜 폭풍압의 에너지를 일부 흡수할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 방폭 구조물 110: 제1 방폭부재
111: 관통공 120: 제2 방폭부재
130: 배출부 131: 팬(fan)
140: 방향 전환 가이드부 141: 절곡부
142: 칸막이부재 143: 관통구
150: 내부공간

Claims (5)

1. 폭발시 생성되는 유체의 폭풍압 에너지를 감쇄시키는 방폭 구조물에 있어서,
   상기 유체가 통과하도록 다수의 관통공을 포함하는 다공판 형상의 제1 방폭부재;
   상기 제1 방폭부재와 마주보면서 이격되도록 배치되어 상기 제1 방폭부재와의 사이에 내부공간을 형성하고, 폭발시 상기 관통공을 통해 유입되는 유체의 유동방향을 상기 내부공간의 측면 방향으로 전환시키는 제2 방폭부재;
   상기 제1 방폭부재와 상기 제2 방폭부재의 사이에 형성되는 상기 내부공간을 둘러싸도록 상기 제1 방폭부재와 상기 제2 방폭부재의 가장자리를 따라 상기 제1 방폭부재와 상기 제2 방폭부재의 사이에 개재되는 띠 형상의 부재로서, 적어도 하나 이상의 관통구를 포함하는 이격부재;
   상기 제2 방폭부재에 의해 방향이 전환된 상기 내부공간 내의 유체가 상기 이격부재의 관통구를 통해서 외부로 배출되도록 유도하는 배출부; 및
   상기 이격부재의 외부에 설치되어 상기 이격부재의 관통구를 통해 배출된 상기 유체의 방향 전환을 유도하는 방향 전환 가이드부를 포함하며,
   상기 배출부는
   상기 내부공간 내에서 압축된 기체 형태의 상기 유체의 폭풍압 에너지를 회전 에너지로 전환하여 감쇄하는 팬(fan)을 포함하며,
   상기 팬은 상기 이격부재의 적어도 하나 이상의 관통구에 설치되며,
   상기 방향 전환 가이드부는
   상기 제1 방폭부재 또는 상기 제2 방폭부재의 가장자리를 따라 설치되어, 폭발시 상기 제1 방폭부재 또는 상기 제2 방폭부재의 표면을 향해 진행하는 유체의 진행방향을 전환시켜 반사하는 절곡부를 포함하는 방폭 구조물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 방향 전환 가이드부는
   상기 제1 방폭부재와 상기 제2 방폭부재의 사이의 상기 내부공간에 구비되어 유동통로를 구획하는 칸막이부재를 포함하며,
   상기 팬은 상기 칸막이부재의 관통구에 추가로 설치되는 방폭 구조물.

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