KR101944316B1 - 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초고층 빌딩과 같이 초기 화재 진압이 어려운 지역에서 발생하는 화재의 발화점을 신속히 분석하여 최단시간내 접근 및 소화시킬 수 있도록 한 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치에 관한 것이다.

Description

고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치{High-rise building movable fire suppression fire extinguisher}

본 발명은 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초고층 빌딩과 같이 초기 화재 진압이 어려운 지역에서 발생하는 화재의 발화점을 신속히 분석하여 최단시간내 접근 및 소화시킬 수 있도록 한 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 화재 발생시에는 지상이나 건물 내,외부를 불문하고 통상 분말소화기(포말소화기 포함)를 이용하여 그 내부에 충전된 소화약재를 화재 발생원에 분사하거나 혹은 소화전에 호스를 연결한 후 소화전으로부터 공급되는 고압의 소화수를 화재 발생원에 직접 분사하여 화재를 진압하고 있다.

또한, 건물 내부의 경우에는 화재 발생시 이를 즉시 검지하여 건물 등의 천정면에 설치된 스프린클러(SPRINKLER)와 같은 자동소화설비를 통해 초기에 화재를 진압하기도 한다.

한편, 초고층 고급빌딩의 지속적인 증가는 최근의 트랜드이며, 이로 인한 소방설비의 필요성이 고조되고 있다.

소방차의 경우는 소화능력을 갖춘 사다리가 대략 20층 높이에 이르기 때문에 그 이상의 고층 빌딩이나 아파트 등에 대해서는 소방능력을 발휘하는데 한계가 있다.

특히, 건물이 고층화하게 되면 최상층과 최하층의 배관에 압력차가 커 최하층에서는 급수압이 과대하게 되어 물 사용이 곤란하게 되고, 또한 항상 과대한 압력이 작용하고 있어야 하므로 수전의 패킹이나 와셔, 기타 부품의 손상이 빨라 누수가 자주 발생하며, 수격도 커져 소음이나 진동이 발생하는 등 많은 문제를 내포하게 된다.

아울러, 현행법상 5층 이상의 높이를 갖는 빌딩(아파트 포함)에 대해서는 스프린클러 설치를 의무화하고 있다.

그러나, 층수가 초고층에 이르게 되면 그 만큼 각 층, 각 실마다 시공해야 하는 스프린클러 설비의 시공비가 급격히 높아지게 되고, 상시 일정 수압을 유지하고 있어야 하므로 관리 유지에 따른 비용도 만만치 않다.

국내 등록특허 제10-1386335호(2014.04.10.) '고층 아파트의 급수겸용 소화 설비 시스템' 국내 공개특허 제10-2016-0136756호(2016.11.30.) '고층건물 외벽주행기능 및 소화용수 분사기능을 가지는 소방로봇'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 초고층 빌딩과 같이 초기 화재 진압이 어려운 지역에서 발생하는 화재의 발화점을 신속히 분석하여 최단시간내 접근 및 소화시킬 수 있도록 한 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 건물(100)의 전면 일측 혹은 유리창이 구비된 면의 일측에 수직하게 설치된 가이드레일(110); 상기 가이드레일(110)을 따라 승하강되며, 발화지점을 향해 소화수를 분사하는 소화유닛(200); 상기 가이드레일(110)과 간격을 두고 평행하게 설치되며, 건물(100)의 각 층에 대응되는 지점별로 분기된 도킹관(130)을 갖는 소화수배관(120); 상기 소화유닛(200)에 설치되고, 상기 도킹관(130)에 도킹되는 유닛도킹부(DTK); 상기 소화수배관(120)의 하단이 연결 배관된 소화수탱크(140); 상기 소화수배관(120)의 길이 일부에 설치된 펌프(150); 건물(100)의 각 층에 설치된 감지기(DET)로부터 화재 감지신호를 수신하여 상기 소화유닛(200), 유닛도킹부(DTK), 펌프(150)의 구동을 제어하는 컨트롤러(310);를 포함하는 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치에 있어서; 상기 소화수탱크(140)의 바닥면에는 열매체유가 순환하도록 배관이 더 구비되며, 상기 배관을 순환하는 열매체유는 우레아 60중량%와 액상파라핀 40중량%로 이루어지고; 상기 유닛도킹부(DTK)는 소화수도입관(210)을 더 포함하며, 상기 소화수도입관(210)에는 벨로우즈관(220)이 구비되고, 벨로우즈관(220)의 단부에는 유닛도킹관(230)이 연결되며, 유닛도킹관(230)은 소화수도입관(210)에 고정된 도킹실린더(240)에 의해 벨로우즈관(220)이 팽창, 수축되면서 도킹하도록 구성되며; 상기 도킹관(130)의 직경은 상기 유닛도킹관(230) 보다 작고, 도킹관(130)의 선단은 밀폐된 원추형상으로 형성되며, 내부는 중공된 상태로 소화수배관(120)과 연통되고, 상기 도킹관(130)의 원추부의 둘레면에는 다수의 분사공(132)이 형성되며, 상기 도킹관(130)의 외주면에는 네오프렌 고무관(134)이 끼워지고, 고무관(134)의 단부는 상기 도킹관(130)의 후단에 클램핑되며; 상기 소화수는 액상탄산가스 20중량%와, 중탄산나트륨 35중량%와, 제1인산암모늄 10중량%와, 이소티오시안산 알릴 5중량% 및 나머지 물로 이루어진 소화액인 것을 특징으로 하는 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치를 제공한다.

이때, 상기 컨트롤러(310)는 내장메모리를 탑재하며, 상기 감지기(DET)의 신호를 수신하여 소화유닛(200)이 상승할 높이를 계산하는 연산부(320)와, 상기 연산부(320)의 계산값에 따라 소화유닛(200)의 모터를 구동하는 모터구동부(330)와, 소화유닛(200)이 해당 도킹관(130)에 도달 후 도킹되면 도킹여부를 확인하는 도킹체크부(340)와, 도킹이 완료되면 소화수배관(120)의 밸브를 개방하는 밸브제어기(350)와, 도킹이 완료되고 밸브가 개방되면 펌프(150)를 구동시켜 소화수를 공급하는 펌프제어기(360)를 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 컨트롤러(310)는 상기 소화유닛(200)에 설치된 CCTV(370)로부터 수신한 발화지점과 발화상태에 대한 영상정보를 토대로 상기 소화유닛(200)의 분사부 각도를 제어하는 분사각조절부(380)가 더 구비된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 초고층 빌딩과 같이 초기 화재 진압이 어려운 지역에서 발생하는 화재의 발화점을 신속히 분석하여 최단시간내 접근 및 소화시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치의 설치예를 보인 예시적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치를 구성하는 도킹 구조를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치를 구성하는 컨트롤러의 구성블럭도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치는 20층 이상의 고층빌딩 혹은 30층이 넘는 초고층 빌딩에 적합하다.

물론, 20층 이하의 건물에 시공 사용되는 것은 당연히 가능하다.

이러한 본 발명에 따른 소화장치는 도 1의 예시와 같이, 건물(100)의 전면 일측 혹은 유리창이 구비된 면의 일측에 수직하게 설치된 가이드레일(110)을 포함한다.

상기 가이드레일(110)은 래크일 수 있다.

그리고, 상기 가이드레일(110)에는 소화유닛(200)이 조립되어 가이드레일(110)을 타고 승하강할 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 소화유닛(200)은 본 출원인이 기술개발하여 특허받은 등록특허 제10-1717226호에 개시되어 있는 것과 동일하므로 구체적인 동작 설명은 생략한다.

다만, 상기 소화유닛(200)은 건물(100)의 하방에 구비된 수납챔버(CH) 상에 장입시키는 구조를 갖추어 평상시에는 외부에서 보이지 않도록 보호하고, 화재발생시에만 이동하여 소화기능을 수행하도록 구성됨이 바람직하다.

아울러, 상기 가이드레일(110)의 인접측에는 간격을 두고 평행하게 소화수배관(120)이 설치된다.

상기 소화수배관(120)은 상기 소화유닛(200)으로 소화수를 공급하기 위한 수단으로서, 설명의 편의상 소화수로 기재하고 있으나, 폼 형태의 소화액이 될 수도 있음은 물론이다.

특히, 상기 소화수배관(120)에는 건물(100)의 각 층에 대응되는 지점별로 분기된 도킹관(130)이 구비된 구조를 갖는다.

이러한 도킹관(130)은 상기 소화유닛(200)이 이동 후 접속하여 소화수를 인가받을 수 있도록 하기 위한 일종의 커넥팅 부위이다.

또한, 상기 소화수배관(120)의 하단은 소화수탱크(140)와 연결되고, 상기 소화수배관(120)의 길이 일부에는 펌프(150)가 설치된다.

여기에서, 상기 소화수탱크(140)에는 바닥면에 열매체유가 순환하도록 배관되어 있어 쉽게 얼지 않도록 구성되는데, 상기 열매체유는 우레아 60중량%와 액상파라핀 40중량%로 이루어지며, 일정 온도로 히팅된 상태에서 순환하도록 구성된다.

이때, 상기 우레아는 상변화성물질로서 잠열 특성이 있고, 상기 액상파라핀은 대표적인 상변화물질로서 축열성을 강화시키기 위해 구성된다.

그리고, 상기 도킹관(130)에는 도 2와 같은 형태의 유닛도킹부(DTK)와 도킹할 수 있도록 도킹구조가 구비되어 소화유닛(200)의 소화수도입관(210)과 쉽게 도킹되고, 도킹 해제될 수 있도록 하면서 간단한 구조를 가지면서도 누수나 누설의 우려를 완전히 해소하도록 구성될 수 있다.

도 2에 따르면, 상기 유닛도킹부(DTK)는 소화수도입관(210)을 포함하며, 상기 소화수도입관(210)에는 벨로우즈관(220)이 구비되고, 벨로우즈관(220)의 단부에는 유닛도킹관(230)이 연결되며, 유닛도킹관(230)은 소화수도입관(210)에 고정된 도킹실린더(240)에 의해 벨로우즈관(220)이 팽창, 수축되면서 도킹가능한 구조를 갖는다.

물론, 상기 도킹실린더(240) 대신 모터와 볼스크류를 이용할 수도 있을 것이다. 본 발명에서는 바람직한 실시예로 상기 벨로우즈관(220)을 팽창, 수축시킬 수 있는 수단으로 도킹실린더(240) 구조를 예시했을 뿐이다.

또한, 상기 소화유닛(200)의 분사부는 다수의 소형모터를 이용하여 스위블, 스윙 가능한 구조를 가져야 정확히 발화점을 향해 각도조절된 상태로 소화수를 분사할 수 있는 바, 이러한 구조는 모터의 회전력으로 회전시키는 단순한 구조이므로 구체적인 설명은 생략한다.

그리고, 소화수배관(120)에서 분기된 도킹관(130)의 직경은 상기 유닛도킹관(230) 보다 작고, 도킹관(130)의 선단은 원추형상으로 형성되며, 내부는 중공된 상태로 소화수배관(120)과 연통된다.

다만, 도킹관(130)의 선단은 밀폐되며, 원추부의 둘레면에는 다수의 분사공(132)이 형성되고, 상기 도킹관(130)의 외주면에는 신축성이 좋은 고무관(134), 더욱 바람직하기로는 내구성이 우수하여 장수명화가 가능한 네오프렌 고무관이 끼워지며, 고무관(134)의 단부는 상기 도킹관(130)의 후단에 클램핑된다.

때문에, 평상시에는 상기 고무관(134)에 의해 상기 분사공(132)이 막혀 있는 상태가 된다. 또한, 평상시에는 펌프(150)가 가동되지 않기 때문에 수압이 강하지 않고 소화수가 대부분 차 있지 않지만, 소화수가 차 있다고 하더라도 펌프(150)가 가동되지 않는 한 상기 고무관(134)이 충분히 밀폐력을 유지할 수 있는 약한 수압이므로 누설이나 누수가 발생하지 않는다.

그러다가, 소화유닛(200)이 도킹되어 펌프(150)가 가동되면 고압이 작용하면서 고무관(134)이 부풀어 오르게 되는데, 부풀어 오른 고무관(134)은 유닛도킹관(230)의 내주면에 완전히 밀착되므로 자동적인 씰링이 이루어져 역류나 누설이 발생되지 않는다. 특히, 소화수가 공급되고 있는 과정은 소화수가 소화유닛(200) 쪽으로 이동하려는 정방향 이동성이 강하기 때문에 유닛도킹관(230)의 내주면에 부푼 상태로 밀착되어 있는 고무관(134)을 분리시키지 못하므로 자연스럽고 완벽한 씰링상태를 유지할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 도킹 구조는 아주 간단하고 단순해 보이지만, 강력한 씰링 구조를 자연적으로 형성하면서 도킹을 쉽고 편리하게 할 수 있다.

즉, 유닛도킹관(230)의 직경이 더 크기 때문에 도킹작업이 쉽고, 도킹 후에는 직경이 조금 커도 고무관(134)이 상당한 압력으로 부풀어 오르기 때문에 자연적인 씰링이 가능하게 된다.

아울러, 건물(100)의 각 층에는 화재를 감지하는 감지기(DET)가 설치되어 있으므로 이 감지기(DET)를 이용하면 화재의 발화점을 쉽게 확인할 수 있다.

이를 위해, 본 발명에서는 상기 감지기(DET)와 제어패널(300)을 유선 혹은 무선으로 연결하여 화재발생지점을 디텍트할 수 있도록 구성되며, 디텍트된 정보를 바탕으로 상기 소화유닛(200)을 구동 제어하게 된다.

이때, 상기 제어패널(300)에는 제어기로서 감지기(DET)의 신호를 수신하고 내장메모리를 탑재한 컨트롤러(310)와, 상기 감지기(DET)의 신호를 수신하여 소화유닛(200)이 상승할 높이를 계산하는 연산부(320)와, 상기 연산부(320)의 계산값에 따라 소화유닛(200)의 모터를 구동하는 모터구동부(330)와, 소화유닛(200)이 해당 도킹관(130)에 도달 후 도킹되면 도킹여부를 확인하도록 상기 컨트롤러(310)와 연결된 도킹체크부(340)와, 도킹이 완료되면 소화수배관(120)의 밸브를 개방하도록 컨트롤러(310)에 연결된 밸브제어기(350)와, 도킹이 완료되고 밸브가 개방되면 펌프(150)를 구동시켜 소화수를 공급하는 펌프제어기(360)를 포함한다.

이 경우, 상기 연산부(320)는 각 도킹관(130)의 높이 정보를 알고 있기 때문에 몇 번째 도킹관(130)까지 상승시킬 것인지를 연산하게 된다.

또한, 상기 도킹체크부(340)는 상기 유닛도킹관(230)의 선단 둘레 일부에 근접센서를 매립하고, 이 근접센서가 감지하면 소화수배관(120)과 지근거리에 있는 것이므로 도킹이 완료되었음으로 판단하며, 그렇지 않을 경우에는 도킹이 불량한 것으로 판단하게 된다.

뿐만 아니라, 상기 제어패널(300)과 소화유닛(200)의 구동은 유선, 무선 모두 가능하다.

덧붙여, 상기 소화유닛(200)의 일부에는 건물(100)을 향해 배치되는 CCTV(370)를 더 설치할 수 있고, 이는 컨트롤러(310)에 연결되어 발화지점과 발화상태를 영상촬영 후 판독하여 분사각을 조절할 수 있도록 더 구성할 수 있으며, 이와 함께 상기 컨트롤러(310)에 분사각조절부(380)를 더 연결하여 소화유닛(200)의 분사부 각도를 제어할 수 있도록 구성할 수 있다.

그러면, 굳이 초고층까지 스프린클러를 설치하지 않고도 효과적인 소화작업이 가능하며, 스프린클러와 함께 설치될 경우에는 그 만큼 소화진압을 신속하고 정확하며 단시간에 끝낼 수 있다.

한편, 소화수는 물 외에도 소화액으로 구성할 수 있는데, 본 발명 실시예에 따른 소화액으로는 액상탄산가스 20중량%와, 중탄산나트륨 35중량%와, 제1인산암모늄 10중량%와, 이소티오시안산 알릴 5중량% 및 나머지 물로 이루어질 수 있다.

이때, 액상탄산가스는 이산화탄소 발생에 따른 소화작용을 촉진하고, 중탄산나트륨은 65℃ 이상으로 가열될 때 이산화탄소를 방출하면서 탄산나트륨으로 변하면서 소화기능을 촉진하게 되며, 제1인산암모늄은 대표적인 소화약제이고, 이소티오시안산 알릴은 화재시 발생되는 유해가스를 신속하게 분해 제거하기 위해 첨가된다.

이와 같이 구성함으로써 고층빌딩 화재에 신속하게 대처할 수 있는 장점을 가진다.

100: 건물
200: 소화유닛
300: 제어패널

Claims (3)

1. 건물(100)의 전면 일측 혹은 유리창이 구비된 면의 일측에 수직하게 설치된 가이드레일(110); 상기 가이드레일(110)을 따라 승하강되며, 발화지점을 향해 소화수를 분사하는 소화유닛(200); 상기 가이드레일(110)과 간격을 두고 평행하게 설치되며, 건물(100)의 각 층에 대응되는 지점별로 분기된 도킹관(130)을 갖는 소화수배관(120); 상기 소화유닛(200)에 설치되고, 상기 도킹관(130)에 도킹되는 유닛도킹부(DTK); 상기 소화수배관(120)의 하단이 연결 배관된 소화수탱크(140); 상기 소화수배관(120)의 길이 일부에 설치된 펌프(150); 건물(100)의 각 층에 설치된 감지기(DET)로부터 화재 감지신호를 수신하여 상기 소화유닛(200), 유닛도킹부(DTK), 펌프(150)의 구동을 제어하는 컨트롤러(310);를 포함하는 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치에 있어서;
   상기 소화수탱크(140)의 바닥면에는 열매체유가 순환하도록 배관이 더 구비되며, 상기 배관을 순환하는 열매체유는 우레아 60중량%와 액상파라핀 40중량%로 이루어지고;
   상기 유닛도킹부(DTK)는 소화수도입관(210)을 더 포함하며, 상기 소화수도입관(210)에는 벨로우즈관(220)이 구비되고, 벨로우즈관(220)의 단부에는 유닛도킹관(230)이 연결되며, 유닛도킹관(230)은 소화수도입관(210)에 고정된 도킹실린더(240)에 의해 벨로우즈관(220)이 팽창, 수축되면서 도킹하도록 구성되며;
   상기 도킹관(130)의 직경은 상기 유닛도킹관(230) 보다 작고, 도킹관(130)의 선단은 밀폐된 원추형상으로 형성되며, 내부는 중공된 상태로 소화수배관(120)과 연통되고, 상기 도킹관(130)의 원추부의 둘레면에는 다수의 분사공(132)이 형성되며, 상기 도킹관(130)의 외주면에는 네오프렌 고무관(134)이 끼워지고, 고무관(134)의 단부는 상기 도킹관(130)의 후단에 클램핑되며;
   상기 소화수는 액상탄산가스 20중량%와, 중탄산나트륨 35중량%와, 제1인산암모늄 10중량%와, 이소티오시안산 알릴 5중량% 및 나머지 물로 이루어진 소화액인 것을 특징으로 하는 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 컨트롤러(310)는 내장메모리를 탑재하며, 상기 감지기(DET)의 신호를 수신하여 소화유닛(200)이 상승할 높이를 계산하는 연산부(320)와, 상기 연산부(320)의 계산값에 따라 소화유닛(200)의 모터를 구동하는 모터구동부(330)와, 소화유닛(200)이 해당 도킹관(130)에 도달 후 도킹되면 도킹여부를 확인하는 도킹체크부(340)와, 도킹이 완료되면 소화수배관(120)의 밸브를 개방하는 밸브제어기(350)와, 도킹이 완료되고 밸브가 개방되면 펌프(150)를 구동시켜 소화수를 공급하는 펌프제어기(360)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 컨트롤러(310)는 상기 소화유닛(200)에 설치된 CCTV(370)로부터 수신한 발화지점과 발화상태에 대한 영상정보를 토대로 상기 소화유닛(200)의 분사부 각도를 제어하는 분사각조절부(380)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 고층빌딩 이동식 화재진압 소화장치.

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