KR102083029B1

KR102083029B1 - 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비

Info

Publication number: KR102083029B1
Application number: KR1020190070538A
Authority: KR
Inventors: 이용석
Original assignee: 주식회사 동아테크
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2020-02-28

Abstract

본 발명은 불똥(불씨)이 날아가 불을 만드는 비화 현상을 모사하여 실험하기 위한 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비에 관한 것으로, 상세하게는, 연료를 내부에 투입한 후 연소시켜 생성된 불똥을 비화하는 방법과, 불똥을 직접 투입하여 비화하는 방법을 제공하는 한편, 연소되는 시료의 하중을 실시간으로 측정하여 각종 화재의 확산과 비화를 예측할 수 있는 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비에 관한 것이다.

Description

다기능 화재 확산 및 비화 시험장비{SIMULATION EXPERIMENTAL EQUIPMENTS FOR PREDICTING THE SPREAD OF FIRE AND FLYING SPARKS}

일반적으로, 산불 또는 도심 속의 공원 등에서 일어나고 있는 화재는 낙엽, 초류, 임목 등이 연소되어 발생하는 것으로, 산림 자원, 자연 생태계 및 인적 피해 등의 막대한 피해를 가져올 수 있다.

이러한 화재의 원인은 사람에 의한 것이 80% 이상으로 대부분을 차지하고, 낙뢰 등과 같은 자연적인 원인은 미미한 것으로 알려져 있다. 즉, 화재는 대부분 인재에 의한 것으로, 사전 예방 조치를 철저히 하는 한편, 화재 발생시에는 화재의 확산을 예측하여 사전에 화재가 확산되는 것을 방지할 수 있는 체계적인 시스템 구축이 필요하다.

이러한 화재는 대부분 발화지점의 화염(火焰)과 비화(飛火)의 전파로 인해 확산된다. 이에 따라 화염이나 비화에 대한 해석 연구는 화재 확산 예측 알고리즘 개발에 있어서 가장 중요한 요소라 할 수 있다. 특히 비화는 발화지점에서 불똥이 공중으로 비상하여 원거리의 가연물에 착화하는 현상으로, 풍속에 따라 원거리까지 날라가 화재의 확산을 초래함에 따라 비화 특성에 대한 실험 연구가 선행되어야 한다.

화재의 확산을 예측하기 위해 바람의 세기에 따른 화염각 변화에 대한 연구가 '김동현 외, 산불 지표화에서의 바람에 의한 화염각 변화 산정식 도출에 관한 준-수치해석 연구, 한국화재소방학회 논문지, Vol23, No5, pp90-95 (200910)'에서 보고되었다.

그러나, 상기한 연구 보고서에는 풍속에 따른 화염각 변화를 연구하여 화재 확산에 대한 이론적인 근거와 방법을 제시하기 위한 보고서로서, 풍속에 따라 불똥이 날아가 불을 만드는 비화 현상을 모사하여 실험할 수 있는 장치 개발은 전무하거나 미흡한 실정으로, 대부분 필요에 따라 수작업에 의해 이루어지고 있는 실정에 있다.

따라서, 화재의 확산과 비화를 예측하여 화재의 확산을 체계적으로 관리 및 예방할 수 있는 연구 자료와 방법을 획득하기 위해 화재 확산의 원인 중 하나인 비화 현상을 모사하여 실험할 수 있는 시험장비에 대한 연구 개발이 절실히 요구되고 있다.

KR 10-2010-0020578 A, 2010. 02. 23. KR 10-1745582 B1, 2017. 06. 02.

김동현 외, 담뱃불에 의한 낙엽 착화에 대한 연구, 한국화재소방학회 논문지, Vol24, No5, pp39-49 (2010년) 김동현 외, 산불 지표화에서의 바람에 의한 화염각 변화 산정식 도출에 관한 준-수치해석 연구, 한국화재소방학회 논문지, Vol23, No5, pp90-95 (2009년)

따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 다음과 같은 목적들을 제공하고자 한다.

첫째, 본 발명은 불똥(불씨)이 날아가 불을 만드는 비화 현상을 직접 모사하여 실험하기 위한 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비를 제공하는데 그 목적이 있다.

둘째, 본 발명은 연료를 내부에 투입한 후 연소시켜 생성된 불똥을 확산하는 방법과, 불똥을 내부로 직접 투입하여 확산하는 방법을 동시에 제공하여 작업 편의성을 제공할 수 있는 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비를 제공하는데 다른 목적이 있다.

셋째, 본 발명은 연소되는 시험재료의 하중을 실시간으로 측정하여 산불의 확산과 비화를 예측할 수 있는 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 시료가 안치되고, 상기 시료의 하중을 실시간으로 측정하는 시료 측정장치; 상기 시료 측정장치와 이격 설치되고, 바람의 세기를 조정하여 불똥을 상기 시료 측정장치에 안치된 시료로 분출 및 확산시켜 상기 시료를 비화시키는 시료 비화장치; 및 상기 시료 비화장치를 제어하여 바람의 세기를 조정하고, 상기 시료 측정장치를 통해 측정된 상기 시료의 하중을 제공받아 화재 확산 및 비화를 예측하는 제어 및 기록장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비를 제공한다.

바람직하게, 상기 시료 측정장치는 상기 시료가 상부에 안치되는 시료 측정대; 상기 시료 측정대의 하부에 설치되고, 상기 시료 측정대에 안치된 상기 시료가 연소되는 과정에서 변화하는 상기 시료의 하중을 실시간으로 측정하는 하중 측정센서; 상기 시료 측정대를 지면에 지지하는 받침대; 상기 시료 측정장치의 비사용시 상기 시료 측정대의 하중이 상기 하중 측정센서로 가해지지 않도록 상기 시료 측정대와 상기 하중 측정센서를 분리하는 실린더; 및 상기 실린더의 하부에 설치되고, 상기 시료를 상기 시료 측정대에 투입시킬 때, 상기 시료 측정대를 통해 상기 하중 측정센서로 전달되는 충격을 완화하는 쇼바를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 시료 비화장치는 지지대; 상기 지지대에 고정 설치되고, 불똥을 생성할 수 있는 연료를 내부에 투입한 후 토치를 이용하여 연소시켜 불똥을 생성한 다음 생성된 불똥을 확산하고, 불이 붙은 상태로 내부로 투입된 불똥을 상기 시료 측정장치에 안치된 시료로 확산하는 비화 분출관; 및 상기 지지대에 고정 설치되고, 상기 비화 분출관으로 바람을 공급하는 송풍기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 비화 분출관은 일단부에 상기 송풍기에 연결되는 흡입구가 형성되어 있고, 타단부에는 상기 송풍기로부터 공급되는 바람을 통해 내부에 존재하는 불똥을 상기 시료 측정장치에 안치된 시료로 분출 및 확산하는 분출구가 형성되어 있으며, 상기 송풍기에 근접하도록 불이 붙은 상태의 불똥이 투입되는 불똥 투입관이 연결되어 있고, 상기 불똥 투입관과 상기 분출구 사이에는 내부로 연료를 투입하는 연료 투입관이 연결되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 연료 투입관의 입구측에는 개폐커버가 설치되고, 상기 연료 투입관과 연결된 부위의 하부에는 상기 연료 투입관을 통해 내부로 투입된 연료를 연소시키기 위해 토치가 장착되는 토치 연결구가 형성되어 있으며, 상기 연료 투입관과 연결된 부위와 상기 토치 연결구 사이에 구비된 연결 플랜지 사이에는 상기 연료 투입관을 통해 내부로 투입된 연료가 상기 송풍기 측으로 유입되는 것을 방지하기 위해 거름망이 설치되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비에 따르면, 불똥(불씨)를 확산시켜 시료를 비화시키고, 불똥의 비화로 인해 연소되는 과정에서 변화는 시료의 하중을 실시간으로 측정하고, 이렇게 측정된 데이터를 토대로 시료의 열량(소실량)을 산출함으로써 불똥이 날아가 불을 만드는 비화 현상을 간편하게 직접 모사하여 실험할 수 있어 화재 확산 및 비화 예측이 가능하다.

둘째, 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비에 따르면, 연료를 내부에 투입한 후 연소시켜 생성된 불똥을 확산하는 방법과, 불똥을 내부로 직접 투입하여 확산하는 방법을 구현할 수 있도록 이루어짐에 따라 사용자에게 작업 편의성을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비를 다른 측면에서 바라본 도면.
도 3은 도 1에 도시된 시료 측정장치를 설명하기 위해 측면에서 바라본 도면.
도 4는 도 1에 도시된 시료 비화장치를 도시한 도면.
도 5는 도 4에 도시된 시료 비화장치의 내부가 투시되도록 측면에서 바라본 측면 투시도.
도 6은 도 4에 도시된 지지대를 도시한 도면.
도 7은 도 4에 도시된 비화 분출관 중 불똥이 투입되는 불똥 투입관 측을 도시한 도면.
도 8은 도 4에 도시된 연료 투입관 측을 분리하여 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비의 사용예를 도시한 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비를 설명하기 위해 도시한 도면들로서, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비를 일측에서 바라본 도면이고, 도 2는 타측에서 바라본 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비는 시료(수목, 목재 등)가 안치되고 시료의 하중을 측정하는 시료 측정장치(10)와, 시료 측정장치(10)와 이격 설치되고 바람의 세기를 조정하여 불똥(불씨)을 시료 측정장치(10)에 안치된 시료로 확산시키는 시료 비화장치(20)와, 시료 비화장치(20)의 바람의 세기를 제어하고 시료 측정장치(10)에 안치된 시료의 연소에 따른 하중 변화를 제공받아 화재 확산 및 비화를 예측하는 제어 및 기록장치(30)를 포함한다.

도 3은 도 1에 도시된 시료 측정장치를 설명하기 위해 측면에서 바라본 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 시료 측정장치(10)는 시료 비화장치(20)로부터 확산된 불똥에 의해 연소되는 가연물, 즉 시료가 안치되고, 시료의 연소에 따라 변화하는 시료의 하중을 실시간으로 측정하여 제어 및 기록장치(30)로 전송한다.

시료 측정장치(10)는 도 2 및 도 3과 같이, 시료가 상부에 안치되는 시료 측정대(11)와, 시료 측정대(11)의 하부에 설치되어 시료 측정대(11)를 지지하고 시료 측정대(11)에 안치된 시료가 연소되는 과정에서 변화하는 시료의 하중을 측정하는 하중 측정센서(12)와, 시료 측정대(11)를 지면(바닥)에 지지하는 받침대(13)를 포함한다.

시료 측정대(11)는 도 2와 같이, 상부에 안치되는 시료의 하중을 측정하기 위한 하중 측정용 플레이트로서, 상면이 평평한 구조로 이루어져 있다. 그리고, 시료의 연소시 발생하는 고온에 의해 손상되지 않도록 내부가 방화 석고 보드로 이루어져 있다.

또한, 시료 측정대(11)의 상부에는 도 1 및 도 2와 같이, 수목과 같은 시료를 안정적으로 세워 지지하기 위한 장치로, 다양한 구조의 지그(40)가 설치될 수 있는데, 지그(40)가 착탈 가능하게 설치될 수 있도록 다양한 조립부재들이 설치될 수 있다.

상기 조립부재들은 예를 들어, 고정 브라켓, 볼트(앙카볼트), 너트 및 체결홈 등을 포함할 수 있다. 이외에도, 지그(40)의 구조에 대응하여 지그(40)를 안정적으로 시료 측정대(11)의 상부에 설치 고정할 수 있는 부재들은 모두 적용할 수 있다.

또한, 시료 측정대(11)는 시료가 연소되는 과정에서 발생되는 타고 남은 재(ashes) 등이 시료 측정대(11)로부터 이탈되지 않도록 측면에 측판(11a)이 설치될 수 있다.

하중 측정센서(12)는 시료 측정대(11)의 하부를 지지하도록 설치되어 시료 측정대(11)에 안치된 시료가 시료 비화장치(20)에서 비산된 불똥에 의해 연소되는 과정에서 변화되는 시료의 하중을 실시간으로 측정하는 시료 하중 측정용 저울이다.

도 3과 같이, 본 발명에서는 하중 측정센서(12)가 시료 측정대(11)의 하부에 설치되어 있으나, 이는 일례로서, 시료 측정대(11)의 내부 하측에 내장될 수도 있다.

한편, 도 3과 같이, 시료 측정장치(10)는 시료 측정장치(10)를 사용하지 않을 때(비화 실험을 하지 않을 때), 시료 측정대(11)의 하중이 직접 하중 측정센서(12)로 가해지지 않도록 시료 측정대(11)를 지지하는 실린더(14)를 더 포함할 수 있다.

실린더(14)는 유압, 공압 또는 전동식 중 어느 하나로 동작할 수 있다. 바람직하게는 유압식으로 동작한다. 그리고 실린더(14)는 일측부가 받침대(13)에 고정되고, 로드(14a)가 시료 측정대(11)의 하부에 고정된 고정 브라켓(11b)에 결합된다.

이러한 실린더(14)는 시료 측정대(11)의 각 모서리의 하부에 각각 하나씩 복수 개가 설치될 수 있으며, 이를 통해 시료 측정대(11)를 수평 상태로 유지시켜 시료 측정대(11)가 한 쪽으로 쏠리는 현상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 시료 측정장치(10)가 설치되는 바닥면이 평평하지 않은 경우에는 실린더(14)를 통해 시료 측정대(11)를 수평하게 유지시켜 설치 장소의 바닥면과 무관하게 안정적인 설치가 가능하다.

또한, 실린더(14)는 시료 측정장치(10)의 비사용시 로드(14a)를 통해 시료 측정대(11)를 지지함으로써 시료 측정대(11)를 하중 측정센서(12)로부터 분리시킨다. 결국, 시료 측정대(11)의 하중이 하중 측정센서(12)로 직접 가해지지 않도록 함으로써 비사용시 하중 측정센서(12)에 가해지는 스트레스를 원천적으로 방지할 수 있다.

한편, 실린더(14)에는 시료를 시료 측정대(11)에 투입할 때 시료 측정대(11)를 통해 하중 측정센서(12)로 전달되는 충격을 완화하기 위해 쇼바(15)가 더 설치될 수 있다.

쇼바(15)는 도 3과 같이, 상부가 실린더(14)의 하부에 연결되고, 하부는 받침대(13)에 지지되어 시료를 시료 측정대(11)에 투입할 때 시료의 하중에 대응하는 충격량이 하중 측정센서(12)로 전달되는 것을 완화시켜 하중 측정센서(12)의 파손을 방지한다.

한편, 받침대(13)는 시료 측정대(11)를 지면(바닥)으로부터 지지하기 위한 것으로, 이동이 편리하도록 하부에 이동용 바퀴, 즉 캐스터(13a)가 설치될 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 시료 비화장치를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 시료 비화장치의 내부가 투시되도록 측면에서 바라본 측면 투시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 시료 비화장치(20)는 지지대(21)와, 지지대(21)에 지지 설치되고 연료를 내부에 투입한 후 토치를 이용하여 연소시켜 불똥을 생성하고 이렇게 생성된 불똥을 확산하거나, 불이 붙은 상태로 내부로 투입된 불똥을 시료 측정장치(10)에 안치된 시료로 확산하는 비화 분출관(22)과, 지지대(21)에 고정 설치되고 비화 분출관(22)으로 바람을 공급하는 송풍기(23)를 포함한다.

도 6은 도 4에 도시된 지지대를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 지지대(21)는 대략 단면이 'L'자 형상으로 이루어진다. 예를 들어, 지지대(21)는 수직으로 연장된 수직부(21a)와, 수직부(21a)의 하단부에 수평으로 연장된 수평부(21b)와, 수직부(21a)의 하단부로부터 폭방향으로 연장된 제1 연장부(21c)와, 수평부(21b)의 종단로부터 제1 연장부(21c)와 나란하게 연장된 제2 연장부(21d)와, 제1 및 제2 연장부(21c, 21d)의 하부에 각각 설치된 캐스터(21e)를 포함한다.

수직부(21a)와 수평부(21b)에는 상부에 설치되는 비화 분출관(22)이 지지대(21)로부터 이탈되지 않도록 안정적으로 고정하기 위해 복수 개의 고정 브라켓(21f)과, 고정 브라켓(21f)에 결합되는 반원 형태의 고정고리(21g)가 설치될 수 있다.

도 4와 같이, 비화 분출관(22)은 일단부에 흡입구(22a)가 형성되어 송풍기(23)와 연결되고, 타단부에는 분출구(22b)가 형성되어 송풍기(23)로부터 공급되는 바람을 통해 내부에 존재하는 불똥을 시료 측정장치(10)에 안치된 시료로 분출한다.

도 7은 도 4에 도시된 비화 분출관 중 불똥이 투입되는 불똥 투입관 측을 도시한 도면이고, 도 8은 도 4에 도시된 연료 투입관 측을 분리하여 도시한 도면이다.

도 7 및 도 8과 같이, 비화 분출관(22)에는 송풍기(23)에 근접하도록 설치되고 불이 붙은 상태의 불똥이 투입되는 불똥 투입관(22c)과, 불똥 투입관(22c)과 분출구(22b) 사이에 결합되어 내부로 연료를 투입하는 연료 투입관(22d)이 연결되어 있다.

또한, 도 8과 같이, 연료 투입관(22d)의 입구측에는 연료 투입관(22d)의 입구를 개폐할 수 있도록 개폐커버(22e)가 설치되고, 연료 투입관(22d)과 연결된 부위의 하부에는 연료 투입관(22d)을 통해 내부로 투입된 연료를 연소시키기 위해 외부 연소장치, 예를 들면 토치(미도시)가 장착되는 토치 연결구(22f)가 형성되어 있다.

또한, 연료 투입관(22d)과 연결된 부위와 토치 연결구(22f) 사이, 즉 연료 투입관(22d)과 연결된 부위와 토치 연결구(22f) 사이의 비화 분출관(22)의 연결 플랜지(f1) 사이에는 연료 투입관(22d)을 통해 내부로 투입된 연료가 비화 분출관(22)을 통해 송풍기(23) 측으로 유입되는 것을 방지하기 위해 거름망(22g)이 설치된다.

본 발명에 따른 비화 분출관(22)은 불똥 투입관(22c)과 연료 투입관(22d)을 메인관(흡입구와 분출구를 연결하는 관)(M)과 연결하는 한편, 서로 분할되는 메인관(M)을 상호 연결하기 위해 각 연결부위에는 복수 개의 플랜지(f1~f5)가 마련되어 있다.

불똥 투입관(22c)은 상부 직경이 하부 직경보다 큰 호퍼 구조로 이루어질 수 있다. 그리고, 불똥 투입관(22c)의 상부는 연료 투입관(22d)과 마찬가지로 개폐 커버가 더 설치되거나, 혹은 메인관(M)과 연통하는 하부에 개폐밸브가 더 설치될 수도 있다.

한편, 불똥 투입관(22c)과 메인관(M)의 연통구는 용접 체결을 통해 상호 연결될 수 있고, 불똥 투입관(22c)이 연결되는 메인관(M)의 연통구는 불똥 투입관(22c)을 통해 투입되는 불똥이 안정적으로 유입되도록 단면이 대략 부채꼴 형상으로 이루어질 수 있으며, 이를 통해 불똥이 안정적으로 내부로 흡입되도록 할 수 있다.

연료 투입관(22d)과 연통하는 메인관(M)의 연통구는 대략 단면이 반타원형 구조로 이루어질 수 있으며, 메인관(M)으로 불똥을 배출할 때 불똥이 연료 투입관(22d)을 통해 배출되지 않도록 연료 투입관(22d)은 개폐커버(22e)에 의해 밀폐된다. 혹은 메인관(M)의 연통구에 별도로 개폐밸브를 설치하고, 메인관(M)을 통해 불똥을 배출할 때 연료 투입관(22d)을 밀폐하여 불똥이 배출되지 않도록 할 수도 있다.

또한, 도시되어 있지는 않지만 연료 투입관(22d)과 메인관(M)이 연결되는 부위의 상측 내부에는 연료 투입관(22d)을 통해 메인관(M) 내부로 연료를 투입할 때 분출구(22b)를 통해 내부로 바람(역풍)이 유입되지 않도록 개폐밸브가 더 설치될 수도 있다.

메인관(M)은 일례로 30m/s의 풍속에도 흔들림 등의 문제가 발생되지 않도록 하고, 불에 녹거나 손상되지 않도록 금속재질, 바람직하게는, 스테인레스 재질로 이루어진다. 그리고, 써니타리 클램프를 이용하여 연결과 확장이 가능하도록 설치하여 실험이 완료된 후에는 분리하여 이물질 등의 제거가 용이하도록 할 수도 있으며, 내부에는 바람의 흐름과 역풍이 발생하지 않도록 연통구가 가공 처리되어 있다.

도 4와 같이, 송풍기(23)는 지지대(21)의 종단부, 즉 수평부(21b)의 종단부 상부에 설치되어 비화 분출관(22)의 흡입구(22a)에 연결된다. 이러한 송풍기(23)는 블로워와 모터를 포함할 수 있으며, 바람을 비화 분출관(22)의 흡입구(22a)로 공급한다.

본 발명에서, 송풍기(23)는 일례로 고 풍압을 요하는 장소에 적합하도록 4.2kw 풍속 제어용 모터를 사용할 수 있다. 그리고, 중간 차단팬이 구비되어 있어서, 흡입 온도 150℃까지 사용이 가능하며, 지지대(21)에 설치된 보호 케이스(24)에 의해 보호되어 분진, 가스, 고온의 공기의 유입이 되는 장소에도 사용이 적합하다.

도 1과 같이, 제어 및 기록장치(30)는 송풍기(23)의 동작을 제어하는 제어패널로서, 하중 측정센서(12)로부터 실시간으로 제공받아 기록하는 한편, 측정된 시료의 하중을 토대로 시료의 열량(소실량)을 산출하여 화재 확산 및 비화를 예측한다.

이러한 제어 및 기록장치(30)는 10개의 채널까지 확장되는 정적 데이터 로거(data logger)를 USB로 직접 연결하여 별도의 허브장치없이 컴퓨터에 연결하여 사용할 수 있다. 또한, 사용자가 원하는 형태로 프로그램 변경이 가능하고, LCD 표시장치를 구비하여 컴퓨터를 연결하지 않고도 사용자 또는 관리자가 데이터를 확인할 수 있다.

또한, 제어 및 기록장치(30)는 부가적으로 고정밀 디지털 센서의 계측이 동시에 이루어질 수 있도록 프로그램화되어 있다. 예를 들어, 각종 로드 셀(Load cell), LVDT(linear variable differential transformer), 압력센서, 토크센서, 전위차계(Potentio meter), 디지털 와이어 센서(digital wire sensor), 디지털 리니어 게이지(digital linear qauge), 가속도계 등 다양한 센서의 측정이 가능하도록 설계되어 있다. 또한, 로우 패스 필터 회로에 의한 노이즈 제거 기능, 자동 영점 버튼에 의한 자동 영점 조정 기능이 있으며, 9핀 직렬 포트와 USB 인터페이스 기능이 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비는 시료 측정장치(11)와 시료 비화장치(12) 간의 거리를 측정하는 거리센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 거리센서는 예를 들면, 와이어센서 혹은 적외선 센서 등 다양한 종류의 거리측정센서를 사용할 수 있고, 시료 측정장치(11) 또는 시료 비화장치(12)에 설치되어 시료 측정장치(11)와 시료 비화장치(12) 간의 거리를 측정하여 제어 및 기록장치(30)로 전송한다.

이렇게 상기 거리센서에 의해 자동 측정된 시료 측정장치(11)와 시료 비화장치(12) 간의 거리는 화재 확산 및 비화를 예측할 때 중요한 데이터로 사용할 수 있다.

제어 및 기록장치(30)는 상기 거리센서로부터 측정된 시료 측정장치(11)와 시료 비화장치(12) 간의 거리, 시료 비화장치(12)로부터 불똥이 비화되는 시점, 시료 측정장치(11)에 안치된 시료의 하중을 토대로 산출된 시료의 연소시점, 송풍기(23)에 제공되는 바람의 세기(풍속) 등의 데이터를 토대로 화재 확산 및 비화를 예측한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비의 사용예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 시료 측정장치(11)에 시료를 안치시킨 후 시료 측정장치(11)와 대향하도록 시료 비화장치(12)를 설정된 거리만큼 이격시켜 배치한다. 이후, 시료 비화장치(12)를 통해 불똥을 시료 측정장치(11)에 안치된 시료로 확산한다.

이때, 시료 비화장치(12)는 연료 투입관(22d)을 통해 연료를 내부에 투입한 후 연소시켜 생성된 불똥을 비화 분출관(22)의 분출구(22b)를 통해 분출하거나, 불똥 투입관(22c)을 통해 불똥을 투입한 후 비화 분출관(22)의 분출구(22b)을 통해 분출한다.

한편, 제어 및 기록장치(30)는 송풍기(23)를 제어하여 바람의 세기를 조정한다.

이후, 제어 및 기록장치(30)는 시료 측정장치(11)에 안치된 시료의 연소 과정에서 측정된 하중을 제공받고, 이를 토대로 열량을 산출하여 화재의 확산과 비화를 예측한다.

이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 불똥 10 : 시료 측정장치
20 : 시료 비화장치 30 : 제어 및 기록장치
40 : 지그 11 : 시료 측정대
11a : 측판 11b : 고정 브라켓
12 : 하중 측정센서 13 : 받침대
13a : 캐스터 14 : 실린더
14a : 로드 15 : 쇼바
21 : 지지대 21a : 수직부
21b : 수평부 21c : 제1 연장부
21d : 제2 연장부 21e : 캐스터
21f : 고정 브라켓 21g : 고정고리
22 : 비화 분출관 22a : 흡입구
22b : 분출구 22c : 불똥 투입관
22d : 연료 투입관 22e : 개폐커버
22f : 토치 연결구 22g : 거름망
f1~f5 : 연결 플랜지 M : 메인관
23 : 송풍기 24 : 보호 케이스

Claims

시료가 안치되고, 상기 시료의 하중을 실시간으로 측정하는 시료 측정장치;
상기 시료 측정장치와 이격 설치되고, 바람의 세기를 조정하여 불똥을 상기 시료 측정장치에 안치된 시료로 분출 및 확산시켜 상기 시료를 비화시키는 시료 비화장치; 및
상기 시료 비화장치를 제어하여 바람의 세기를 조정하고, 상기 시료 측정장치를 통해 측정된 상기 시료의 하중을 제공받아 화재 확산 및 비화를 예측하는 제어 및 기록장치를 포함하되,
상기 시료 측정장치는,
상기 시료가 상부에 안치되는 시료 측정대;
상기 시료 측정대의 하부에 설치되고, 상기 시료 측정대에 안치된 상기 시료가 연소되는 과정에서 변화하는 상기 시료의 하중을 실시간으로 측정하는 하중 측정센서;
상기 시료 측정대를 지면에 지지하는 받침대;
상기 시료 측정장치의 비사용시 상기 시료 측정대의 하중이 상기 하중 측정센서로 가해지지 않도록 상기 시료 측정대와 상기 하중 측정센서를 분리하는 실린더; 및
상기 실린더의 하부에 설치되고, 상기 시료를 상기 시료 측정대에 투입시킬 때, 상기 시료 측정대를 통해 상기 하중 측정센서로 전달되는 충격을 완화하는 쇼바를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 시료 비화장치는,
지지대;
상기 지지대에 고정 설치되고, 불똥을 생성할 수 있는 연료를 내부에 투입한 후 토치를 이용하여 연소시켜 불똥을 생성한 다음 생성된 불똥을 확산하고, 불이 붙은 상태로 내부로 투입된 불똥을 상기 시료 측정장치에 안치된 시료로 확산하는 비화 분출관; 및
상기 지지대에 고정 설치되고, 상기 비화 분출관으로 바람을 공급하는 송풍기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비.
제 3 항에 있어서,
상기 비화 분출관은 일단부에 상기 송풍기에 연결되는 흡입구가 형성되어 있고, 타단부에는 상기 송풍기로부터 공급되는 바람을 통해 내부에 존재하는 불똥을 상기 시료 측정장치에 안치된 시료로 분출 및 확산하는 분출구가 형성되어 있으며, 상기 송풍기에 근접하도록 불이 붙은 상태의 불똥이 투입되는 불똥 투입관이 연결되어 있고, 상기 불똥 투입관과 상기 분출구 사이에는 내부로 연료를 투입하는 연료 투입관이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비.
제 4 항에 있어서,
상기 연료 투입관의 입구측에는 개폐커버가 설치되고, 상기 연료 투입관과 연결된 부위의 하부에는 상기 연료 투입관을 통해 내부로 투입된 연료를 연소시키기 위해 토치가 장착되는 토치 연결구가 형성되어 있으며, 상기 연료 투입관과 연결된 부위와 상기 토치 연결구 사이에 구비된 연결 플랜지 사이에는 상기 연료 투입관을 통해 내부로 투입된 연료가 상기 송풍기 측으로 유입되는 것을 방지하기 위해 거름망이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 화재 확산 및 비화 시험장비.