KR102008986B1 - 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치 및 자동소화방법 - Google Patents

수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치 및 자동소화방법 Download PDF

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울산과학기술원
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Abstract

본 발명은, 구조가 간단하고, 소화 효과가 우수하고, 재사용이 가능한 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치는, 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하여 저장하는 하이드레이트 슬러리 형성부; 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 용매를 공급하는 용매 공급부; 및 상기 하이드레이트 슬러리 형성부로부터 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 배출하는 배출부;를 포함한다.

Description

수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치 및 자동소화방법{Automatic fire extinguisher using hydrofluorocarbon hydrate and method of extinguishing fire using the same}
본 발명의 기술적 사상은 자동소화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치 및 자동소화방법에 관한 것이다.
건축물 내 소방설비는 화재발생시 자동 감지기 또는 수동 화재 경보기에 의한 화재 경보 신호에 따라 포소화설비, 하론소화설비 및 살수설비인 스프링쿨러 등을 이용하여 화재발생장소에 물이나 화학약품 등을 살포하며, 이에 따라 화재를 진압할 수 있다.
포소화설비는 물에 의한 소화방법으로 효과가 적거나 화재가 확대될 위험성이 있는 가연성 액체 등의 화재에 사용하는 설비이다. 포소화설비는 물과 포소화약제가 일정한 비율로 혼합된 수용액이 공기에 의하여 발포시켜 형성된 미세한 기포의 집합체가 연소물의 표면을 덮어 공기를 차단함으로써 질식소화한다. 또한, 포소화설비는 포에 함유된 수분에 의한 냉각 소화효과도 있다. 포소화설비는 대규모 화재의 소화에도 적합하고, 옥외소화에도 효력이 있다. 포소화설비는 일반적으로 수원, 가압송수장치, 포방출구, 포원액 저장탱크, 혼합장치, 배관 및 화재감지장치 등으로 구성된다.
하론소화설비는 할로겐화합물 소화약제를 사용하여 화재의 연소반응을 억제하여 소화하는 설비이다. 할로겐화합물 소화약제는 지방족 포화탄화수소에 할로겐 원소인 F, Cl, Br를 혼합한 것을 말한다. 할로겐화합물 소화약제는 연소의 연쇄반응 억제작용이 우수하다.
스프링쿨러는 헤드에서 화재에 따라 자동적으로 퓨즈가 끊어져 디플렉터마다 샤워 모양으로 물이 쏟아지게 되어 소화를 행함과 동시에 화재의 발생을 알리는 자동소화설비이다. 이 설비는 비를 내리는 스프링쿨러 헤드, 물을 공급하는 배관, 경보장치, 펌프, 수원 등으로 구성된다. 스프링쿨러는 헤드와 송수방식에 따라 여러 종류로 구분된다. 스프링쿨러는 주로 고층건물, 지하층, 무창층 등 소방차의 진입이 곤란한 곳에 설치 규정을 강화하고 있다. 스프링쿨러는 특히 초기 화재에 절대적인 효과가 있다. 스프링쿨러는 소화약제가 물이므로 가격이 싸며 소화 후 복구가 용이하다. 스프링쿨러는 감지부의 구조가 기계적으로 오작동, 오보가 적고, 조작이 쉽고 안전하다. 또한 스프링쿨러는 완전 자동이므로 사람이 없는 시간대에도 자동으로 화재를 감지하여 소화 및 경보를 해준다.
하지만, 기존의 소화설비는 그 시공 및 설치비용이 고가인데도 불구하고, 건축물 내의 주변부에 위치한 화재발생장소의 진압에 취약하여 건축물 내 소화에 대한 사각지대가 존재한다. 뿐만 아니라, 기존의 소화설비는 발화원 주변의 산소공급을 원척적으로 차단하기 위한 별도의 수단을 갖고 있지 못하므로 화재발생초기의 초기 진화 능력에 한계가 있다. 또한, 살수설비에 사용되는 물은 화재진압에 용이한 물질이나, 전자제품이나 미술품 등에 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 기존의 소화설비의 종류로 언급하지 않았지만, 방재가스를 고압용기에 보관시켜서 화재 시 분출시키는 장치 등이 있다. 이러한 장치도 구조가 복잡하고 오작동의 가능성이 있어 실용화 측면에서는 한계가 있다. 또한, 압력용기의 형상이 일정하고 일정한 부피를 차지하기 때문에 공간적인 제약이 존재하게 된다.
한국 특허등록번호 제10-1034564호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 구조가 간단하고, 소화 효과가 우수하고, 재사용이 가능한 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치 및 자동소화방법을 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치는, 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하여 저장하는 하이드레이트 슬러리 형성부; 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 용매를 공급하는 용매 공급부; 및 상기 하이드레이트 슬러리 형성부로부터 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 배출하는 배출부;를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에서는, 상기 가스 공급부에서 공급된 상기 가스와 상기 용매 공급부로부터 공급된 용매에 의하여 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리가 형성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 가스 공급부는, 상기 가스를 저장하는 가스 저장부; 상기 가스의 유량을 제어하는 레귤레이터; 상기 가스의 공급을 자동 개폐하는 가스 자동개폐밸브; 및 상기 가스를 일방향으로 유동시키는 가스 체크밸브;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 레귤레이터는 상기 하이드레이트 슬러리 형성부의 내부 압력을 7.5 bar 내지 9 bar 범위로 유지되도록 상기 가스의 유량을 제어할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 용매 공급부는, 상기 용매를 저장하는 용매 저장부; 상기 용매를 가압하는 컴프레셔; 상기 용매의 공급을 자동 개폐하는 용매 자동개폐밸브; 및 상기 용매를 일방향으로 유동시키는 용매 체크밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 용매 저장부는 0℃ 내지 10℃ 범위의 용매를 저장하여 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 제공할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 배출부는 역압력 레귤레이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 역압력 레귤레이터는 11 bar 내지 13 bar 범위의 한계 압력을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 배치되고, 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하도록, 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 공급된 상기 가스에 상기 용매를 분사하는 용매 분사부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 용매 분사부는 스프레이형 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 하이드레이트 슬러리 형성부는 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 저장하도록 0℃ 내지 10℃ 범위의 온도와 7.5 bar 내지 9 bar 범위의 압력으로 제어될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 용매는 물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 가스는 수소화불화탄소(HFC)-125a 가스를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 하이드레이트를 이용한 자동소화방법은, 외부 온도의 상승에 의하여, 하이드레이트 슬러리 형성부 내에 저장된 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리의 일부가 해리되어 수소화불화탄소 가스를 형성하고, 이에 따라 상기 하이드레이트 슬러리 형성부 내의 압력이 상승하는 단계; 상기 압력의 상승에 의하여, 역압력 레귤에이터가 개방되어 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 외부로 배출하는 단계; 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리의 배출에 의하여 상기 하이드레이트 슬러리 형성부의 압력이 저하됨에 따라, 가스를 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 제공하는 단계; 및 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 용매를 제공하여, 상기 가스와 상기 용매의 반응에 의하여 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 단계에서, 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리가 형성됨에 따라 저하된 압력을 보상하도록, 상기 가스가 계속 공급될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 압력이 상승하는 단계 내지 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 단계는 반복하여 수행될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치는 슬러리 형태의 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 직접 형성하고 또한 분사하며, 형성과 분사를 연속하여 수행할 수 있는 기술적 특징이 있다.
상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리는 다양한 기체로서 형성이 가능하며, 예를 들어 HFC-125a는 10℃의 온도와 7.5 bar의 압력에서 생성가능하므로, CO2의 경우에 비하여 장치 설비 비용 및 유지 비용이 적은 장점을 가진다. 본 발명의 일실시예에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치는 외부 화재 등에 의하여 일정한 온도를 넘어가면 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리가 해리되고 그에 따른 압력상승으로 인한 수소화불화탄소 하이드레이트가 분출되고, 소화 후 열역학적 안정도에 의해 자동적으로 수소화불화탄소 하이드레이트가 재생성되어 용매와 가스 공급만으로도 재사용이 가능하게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치는 열역학적으로 우수한 소화효과를 제공할 수 있다. 구체적으로 수소화불화탄소 하이드레이트 해리의 흡열반응에 따른 해리열 흡수, 용매의 증발열 흡수, 소화가스 살포, 수소화불화탄소 하이드레이트 분출 시 생기는 줄-톰슨 효과에 의한 냉각 등의 장점에 따른 우수한 소화효과를 제공할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3 내지 도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치를 이용하여 수행한 자동소화방법을 도시하는 개략도들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동소화장치에 사용되는 HFC-125a 하이드레이트의 안정영역을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동소화장치에 사용되는 HFC-125a 하이드레이트의 시간에 따른 전환율을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동소화장치에 사용되는 HFC-125a 하이드레이트의 해리 엔탈피를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치(100)를 도시하는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치(100)는 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하여 저장하는 하이드레이트 슬러리 형성부(110), 하이드레이트 슬러리 형성 저장부(110)에 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 가스를 공급하는 가스 공급부(120), 하이드레이트 슬러리 형성부(110)에 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 용매를 공급하는 용매 공급부(130), 및 하이드레이트 슬러리 형성부(110)로부터 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 배출하는 배출부(140)를 포함한다. 또한, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치(100)는 용매 분사부(150)를 더 포함할 수 있다.
하이드레이트 슬러리 형성부(110)는 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하여 저장한다. 하이드레이트 슬러리 형성부(110)에서는, 가스 공급부(120)에서 공급된 가스와 용매 공급부(130)로부터 공급된 용매에 의하여 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리가 형성될 수 있다.
가스 공급부(120)는 하이드레이트 슬러리 형성부(110)에 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 상기 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급부(120)는 상기 가스를 저장하는 가스 저장부(122), 상기 가스의 유량을 제어하는 레귤레이터(regulator)(124), 상기 가스의 공급을 자동 개폐하는 가스 자동개폐밸브(126), 및 상기 가스를 일방향으로 유동시키는 가스 체크밸브(check valve)(128)를 포함할 수 있다. 상기 가스는 가스 저장부(122), 레귤레이터(124), 가스 자동개폐밸브(126), 및 가스 체크밸브(128)를 순차적으로 거친 후에 하이드레이트 슬러리 형성부(110)에 공급될 수 있다. 레귤레이터(124)는 하이드레이트 슬러리 형성부(110) 내의 압력을 7.5 bar 내지 9 bar 범위로 유지하도록 기능할 수 있다.
용매 공급부(130)는 하이드레이트 슬러리 형성부(110)에 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 용매를 공급할 수 있다. 용매 공급부(130)는 상기 용매를 저장하는 용매 저장부(132), 상기 용매를 가압하는 컴프레셔(compressor)(134), 상기 용매의 공급을 자동 개폐하는 용매 자동개폐밸브(136), 및 상기 용매를 일방향으로 유동시키는 용매 체크밸브(138)를 포함할 수 있다. 상기 용매는 용매 저장부(132), 컴프레셔(134), 용매 자동개폐밸브(136), 및 용매 체크밸브(138)를 순차적으로 거친 후에 하이드레이트 슬러리 형성부(110)에 공급될 수 있다. 용매 저장부(132)는 예를 들어 0℃ 내지 10℃ 범위의 저온의 용매를 저장할 수 있고, 이를 위한 구조를 더 가질 수 있다. 하이드레이트 슬러리 배출부(140)는 하이드레이트 슬러리 형성부(110)의 하단에 위치할 수 있고, 일정한 조건 하에서 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 외부로 배출할 수 있다. 하이드레이트 슬러리 배출부(140)는 역압력 레귤레이터(back pressure regulator)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 역압력 레귤레이터는, 예를 들어 11 bar 내지 13 bar 범위의 한계 압력을 가질 수 있고, 예를 들어 12 bar의 합계 압력을 가질 수 있다.
용매 분사부(150)는 하이드레이트 슬러리 형성부(110)의 상단, 측면, 또는 하단 등 다양한 위치에 배치될 수 있다. 용매 분사부(150)는 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하도록, 하이드레이트 슬러리 형성부(110)에 공급된 상기 가스에 용매를 분사할 수 있다.
상기 용매는 하이드레이트(hydrate)를 형성하는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 상기 용매는 물을 포함할 수 있다.
상기 가스는 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 상기 하이드레이트는 가스가 수소결합을 하는 물 분자와 결합하여 형성되는 고체 물질을 의미한다. 상기 가스는 절연성과 연소를 차단하는 기능이 우수한 가스인 수소화불화탄소(hydrofluorocarbon, HFC) 계열 가스, 예를 들어 HFC-125a 가스를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며 상기 가스가 이산화탄소 가스, 질소 가스, SF6 가스, 또는 할론(Halon)계열 가스 등을 포함하는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법(S100)을 도시하는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법(S110)은, 외부 온도의 상승에 의하여, 하이드레이트 슬러리 형성부 내에 저장된 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리의 일부가 해리되어 수소화불화탄소 가스를 형성하고, 이에 따라 상기 하이드레이트 슬러리 형성부 내의 압력이 상승하는 단계(S110); 상기 압력의 상승에 의하여, 역압력 레귤에이터가 개방되어 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 외부로 배출하는 단계(S120); 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리의 배출에 의하여 상기 하이드레이트 슬러리 형성부의 압력이 저하됨에 따라, 가스를 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 제공하는 단계(S130); 및 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 용매를 제공하여, 상기 가스와 상기 용매의 반응에 의하여 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 단계(S140);를 포함한다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치(100)를 이용하여 수행한 자동소화방법을 도시하는 개략도들이다. 이하에서는 상기 용매로서 물을 사용하고, 상기 가스로서 HFC-125a 가스를 사용하는 경우를 예시적으로 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 하이드레이트 슬러리 형성부(110) 내에는 HFC-125a 가스를 이용하여 형성한 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리가 형성되어 저장되어 있다. 도 2에서 저장된 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리는 적색으로 표시되어 있다. 하이드레이트 슬러리 형성부(110)는 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리의 안정 영역의 온도와 압력을 가질 수 있다. 하이드레이트 슬러리 형성부(110)는 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 저장하도록, 예를 들어 0℃ 내지 10℃ 범위의 온도와 7.5 bar 내지 9 bar 범위의 압력으로 제어되거나, 예를 들어 10℃의 온도와 9 bar의 압력으로 제어될 수 있다.
도 4를 참조하면, 화재 발생 등에 의하여 외부 온도가 상승되면, 이에 따라 하이드레이트 슬러리 형성부(110) 내에 저장된 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리의 일부가 해리되어 가스를 형성하고, 이에 따라 하이드레이트 슬러리 형성부(110) 내의 압력이 상승하게 된다. 상기 압력이, 예를 들어 11 bar 내지 13 bar 범위에 도달하거나 초과되면, 예를 들어 12 bar 에 도달하거나 초과되면, 배출부(140)의 역압력 레귤레이터가 개방되어 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 적색선으로 표시된 바와 같이 외부로 배출하게 된다. 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리가 배출되면, 하이드레이트 슬러리 형성부(110) 내의 압력은 다시 저하된다.
도 5를 참조하면, 상기 하이드레이트 슬러리 형성부(110)의 압력이 저하됨에 따라, 가스 저장부(122)로부터 가스가 적색선으로 표시된 바와 같이 하이드레이트 슬러리 형성부(110)에 제공된다. 구체적으로, 가스 자동개폐밸브(126)가 개방되어, 가스 저장부(122)로부터 하이드레이트 슬러리 형성부(110)으로 상기 가스가 공급되고, 가스 체크밸브(128)는 하이드레이트 슬러리 형성부(110)로부터 가스 저장부(122)로의 상기 가스의 역 유동을 방지한다. 이와 같이 상기 가스를 제공함에 따라 하이드레이트 슬러리 형성부(110)의 다시 압력이 증가될 수 있다. 여기에서, 레귤레이터(124)는 하이드레이트 슬러리 형성부(110)의 내부 압력을, 예를 들어 7.5 bar 내지 9 bar 범위, 예를 들어 9 bar 로 유지하도록 가스를 제공할 수 있다. 상기 가스의 제공은 자동으로 수행될 수 있고, 경우에 따라서는 수동으로 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 가스의 제공에 의하여, 하이드레이트 슬러리 형성부(110) 내의 온도와 압력이 안정화 된 후에, 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 적색선으로 표시된 바와 같이 용매를 제공하여, 상기 가스와 상기 용매의 반응에 의하여 열역학적 안정도에 따라 적색 원으로 표시된 바와 같은 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성한다. 즉, 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에서는, 상기 가스 공급부에서 공급된 상기 가스와 상기 용매 공급부로부터 공급된 용매에 의하여 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리가 형성될 수 있다. 상기 용매 공급부는 스프레이형 구조를 가질 수 있고, 이에 따라 고압으로 용매를 분사할 수 있고, 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 신속하게 형성할 수 있다.
구체적으로, 용매 자동개폐밸브(136)가 개방되어, 용매 저장부(132)로부터 하이드레이트 슬러리 형성부(110)으로 컴프레셔(134)에 의하여 가압하여 상기 용매가 공급되고, 용매 체크밸브(138)는 하이드레이트 슬러리 형성부(110)로부터 용매 저장부(132)로의 상기 용매의 역 유동을 방지한다.
상기 용매 저장부는, 예를 들어 0℃ 내지 10℃ 범위, 예를 들어 5℃의 용매를 저장하여 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 제공할 수 있다. 상기 용매의 온도는 낮게 할수록 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리의 성장속도가 향상될 수 있다. 상기 용매는 스프레이형 구조를 가지는 용매 분사부에 의하여 제공될 수 있다.
이와 같이, 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리가 형성되면, 하이드레이트 슬러리 형성부(110) 내의 가스 압력이 저하되고, 이를 보상하도록 적색선으로 표시된 바와 같이 가스가 계속 공급될 수 있다. 다시 말하면, 본 단계에서는, 용매와 가스가 하이드레이트 슬러리 형성부(110)에 동시에 계속하여 공급될 수 있다.
이어서, 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리가 일정 수준이상으로 형성되면, 가스 자동개폐밸브(126) 및 용매 자동개폐밸브(136)가 폐쇄되고, 하이드레이트 슬러리 형성부(110) 내의 온도와 압력이 안정화되어 재사용 대기 상태로 된다. 만일 화재가 완전히 진압되지 않아 외부 온도가 높은 경우에는, 형성된 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리가 다시 배출되고, 새롭게 형성되도록 상술한 단계들이 반복하여 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동소화장치에 사용되는 HFC-125a 하이드레이트의 안정영역을 나타내는 그래프이다.
도 7을 참조하면, HFC-125a 하이드레이트의 경우에는 10℃의 온도와 8 bar의 압력에서 안정성을 가짐을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동소화장치에 사용되는 HFC-125a 하이드레이트의 시간에 따른 전환율을 나타내는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 온도를 상평형 조건인 10℃에 비하여 5℃ 낮춘 경우에, HFC-125a 하이드레이트가 시간에 따라 성장되는 경향을 나타내며, 약 300분이 지난 후에는 완전 전이됨을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동소화장치에 사용되는 HFC-125a 하이드레이트의 해리 엔탈피를 나타내는 그래프이다.
도 9를 참조하면, HFC-125a 하이드레이트의 해리 엔탈피를 고압 시차주사열량계 (high pressure micro differential scanning calorimeter)로 측정한 결과가 나타나 있다. 상기 해리 엔탈피는 약 141 KJ/mol gas 으로 측정되었다. 상기 해리 엔탈피를 이용하여 HFC-125a 하이드레이트의 해리 시에 흡수할 수 있는 열량을 계산할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치는 슬러리 형태의 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 직접 형성하고 또한 분사하며, 형성과 분사를 연속하여 수행할 수 있는 기술적 특징이 있다.
상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리는 다양한 기체로서 형성이 가능하며, 예를 들어 HFC-125a는 10℃의 온도와 7.5 bar의 압력에서 생성가능하므로, CO2의 경우에 비하여 장치 설비 비용 및 유지 비용이 적은 장점을 가진다. 본 발명의 일실시예에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치는 외부 화재 등에 의하여 일정한 온도를 넘어가면 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리가 해리되고 그에 따른 압력상승으로 인한 수소화불화탄소 하이드레이트가 분출되고, 소화 후 열역학적 안정도에 의해 자동적으로 수소화불화탄소 하이드레이트가 재생성되어 용매와 가스 공급만으로도 재사용이 가능하게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화장치는 열역학적으로 우수한 소화효과를 제공할 수 있다. 구체적으로 수소화불화탄소 하이드레이트 해리의 흡열반응에 따른 해리열 흡수, 용매의 증발열 흡수, 소화가스 살포, 수소화불화탄소 하이드레이트 분출 시 생기는 줄-톰슨 효과에 의한 냉각 등의 장점에 따른 우수한 소화효과를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (16)

  1. 외부 온도의 상승에 의하여, 하이드레이트 슬러리 형성부 내에 저장된 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리의 일부가 해리되어 수소화불화탄소 가스를 형성하고, 이에 따라 상기 하이드레이트 슬러리 형성부 내의 압력이 상승하는 단계;
    상기 압력의 상승에 의하여, 상기 하이드레이트 슬러리 형성부의 하단에 설치된 배출부의 역압력 레귤레이터가 개방되어 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 외부로 분사 배출되는 단계;
    상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리의 배출에 의하여 상기 하이드레이트 슬러리 형성부의 압력이 저하됨에 따라, 가스 공급부로부터 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 가스를 공급받고, 용매 공급부로부터 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하는 용매를 자동으로 공급받아, 상기 가스와 상기 용매의 반응에 의하여 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 재형성하는 단계; 및
    상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리의 재형성에 의하여, 상기 하이드레이트 슬러리 형성부 내의 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리가 설정 값 이상으로 형성되면, 상기 가스 및 상기 용매의 공급을 중지하고, 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리의 재사용 대기 상태가 되는 단계;
    를 포함하는, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 공급부는,
    상기 가스를 저장하는 가스 저장부;
    상기 가스의 유량을 제어하는 레귤레이터;
    상기 가스의 공급을 자동 개폐하는 가스 자동개폐밸브; 및
    상기 가스를 일방향으로 유동시키는 가스 체크밸브;를 포함하는, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 레귤레이터는 상기 하이드레이트 슬러리 형성부의 내부 압력을 7.5 bar 내지 9 bar 범위로 유지되도록 상기 가스의 유량을 제어하는, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 용매 공급부는,
    상기 용매를 저장하는 용매 저장부;
    상기 용매를 가압하는 컴프레셔;
    상기 용매의 공급을 자동 개폐하는 용매 자동개폐밸브; 및
    상기 용매를 일방향으로 유동시키는 용매 체크밸브를 포함하는, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 용매 저장부는 0℃ 내지 10℃ 범위의 용매를 저장하여 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 제공하는, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 역압력 레귤레이터는 11 bar 내지 13 bar 범위의 한계 압력을 가지는, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 배치되고, 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 형성하도록, 상기 하이드레이트 슬러리 형성부에 공급된 상기 가스에 상기 용매를 분사하는 용매 분사부를 더 포함하는, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 용매 분사부는 스프레이형 구조를 가지는, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이드레이트 슬러리 형성부는 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 저장하도록 0℃ 내지 10℃ 범위의 온도와 7.5 bar 내지 9 bar 범위의 압력으로 제어되는, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 용매는 물을 포함하는, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스는 수소화불화탄소(HFC)-125a 가스를 포함하는, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법.
  14. 삭제
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리를 재형성하는 단계에서, 상기 수소화불화탄소 하이드레이트 슬러리가 형성됨에 따라 저하된 압력을 보상하도록, 상기 가스가 계속 공급되는, 수소화불화탄소 하이드레이트를 이용한 자동소화방법.
  16. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102665096B1 (ko) * 2024-01-25 2024-05-10 (주)한국소방기구제작소 가스 하이드레이트를 적용한 소화기

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030068945A (ko) * 2002-02-19 2003-08-25 김상욱 가스계 소화약제의 배관저장형 소화시스템
KR20100065487A (ko) * 2008-12-08 2010-06-17 한국생산기술연구원 가스하이드레이트를 이용한 자동소화장치
KR20110119149A (ko) * 2010-04-26 2011-11-02 한국생산기술연구원 원심 분리 원리에 의한 가스하이드레이트 연속 제조 및 탈수 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030068945A (ko) * 2002-02-19 2003-08-25 김상욱 가스계 소화약제의 배관저장형 소화시스템
KR20100065487A (ko) * 2008-12-08 2010-06-17 한국생산기술연구원 가스하이드레이트를 이용한 자동소화장치
KR101034564B1 (ko) 2008-12-08 2011-05-12 한국생산기술연구원 가스하이드레이트를 이용한 자동소화장치
KR20110119149A (ko) * 2010-04-26 2011-11-02 한국생산기술연구원 원심 분리 원리에 의한 가스하이드레이트 연속 제조 및 탈수 장치 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102665096B1 (ko) * 2024-01-25 2024-05-10 (주)한국소방기구제작소 가스 하이드레이트를 적용한 소화기

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