KR102153411B1 - 항공기 충돌 후 항공유 화재의 내부 전파를 방지하는 방호구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항공기 충돌 후 항공유 화재의 내부 전파를 방지하는 방호구조물에 관한 것이다. 이러한 항공기 충돌 후 항공유 화재의 내부 전파를 방지하는 방호구조물은, 건물의 외벽 개구부의 상측에 결합되는 상부벽과, 상기 상부벽의 양단으로부터 하측으로 연결되는 측벽을 포함하는 지지벽; 및 상기 상부벽 및 측벽의 전면에 결합되어 상기 개구부로부터 이격되는 보호벽;을 포함하여서, 상기 지지벽 및 상기 보호벽은 하측이 개방된 상태로 상기 개구부의 전면에 결합된 것을 특징으로 한다.

Description

항공기 충돌 후 항공유 화재의 내부 전파를 방지하는 방호구조물{Internal Propagation Protection of Jet Fuel Fire after Aircraft Impact}

본 발명은 항공기 충돌 후 항공유 화재의 내부 전파를 방지하는 방호구조물에 관한 것으로, 특히 항공기가 사고나 인위적인 테러에 의하여 건물에 충돌할 경우 건물 외벽에 존재하는 개구부를 통하여 항공유가 내부로 유입되어 건물 내부에서의 폭발성 대형화재 발생을 억제하고 건물 내부에서의 순간적인 확산을 근본적으로 방호하기 위한 방호구조물에 관한 것이다.

군용기나 중대형 상용 항공기를 위한 공항이나 항로가 도심이나 국가의 중요시설 인근에 존재하는 경우가 다수 존재하기 때문에, 항공기 엔진고장 등의 사고가 발생할 경우 주변 건물에 충돌하는 대형 참사가 발생할 확률이 높다. 그리고 2001년 9월 11일 미국무역센터와 미국 국방성건물에 상용 항공기를 이용한 테러가 발생한 이후에 국가의 안전관련 중요시설에 항공기 테러의 발생 가능성이 경고되었다.

항공기가 건물의 외벽에 충돌할 경우에 항공유는 분무화 된 증기형태로 광범위하게 확산되고 동시에 다량의 항공유가 유체 형태로 충돌부위나 항공기 잔해 주변으로 분포하게 된다. 증기형태의 성분은 자연 발화되어 폭발성 화재를 발생시키고 주변의 인화성 물질이나 가연성 물질에 화재를 전파하여 광범위한 지역의 화재를 발생시키게 된다. 그리고 유체 형태의 항공유는 그 자체로 고온의 화재를 발생시키게 된다.

특히 대형 항공기가 건물에 충돌한 후 항공유가 외벽의 개구부를 통하여 내부로 유입될 경우 내부에서 폭발성 대형 화재가 발생하여 압력을 동반한 화염이 순간적으로 건물 내부 전 구역에 화재를 전파하게 된다. 이 경우 대형 인명피해를 피할 어떤 방법도 존재하지 않을 뿐만 아니라 원자력 안전시설과 같이 안전관련 건물의 경우에는 내부 시스템의 화재손상으로 인하여 안전성을 상실하고 그 결과가 대형 참사로 이어질 가능성이 높다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 항공기가 사고나 인위적인 테러에 의하여 건물에 충돌할 경우 건물 외벽에 존재하는 개구부를 통하여 항공유가 내부로 유입되어 건물 내부에서의 폭발성 대형화재 발생을 억제하고 건물 내부에서의 순간적인 확산을 근본적으로 방호하기 위한 항공기 충돌 후 항공유 화재의 내주전파를 방지하는 방호구조물을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 항공기 충돌 후 항공유 화재의 내부 전파를 방지하는 방호구조물은, 건물 외벽에 형성된 개구부의 상측에 결합되는 상부벽과, 상기 상부벽의 양단으로부터 하측으로 연결되는 측벽을 포함하는 지지벽; 및 상기 상부벽 및 측벽의 전면에 결합되어 상기 개구부로부터 이격되는 보호벽;을 포함하여서, 상기 지지벽 및 상기 보호벽은 하측이 개방된 상태로 상기 개구부의 전면에 결합된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 지지벽은 철근콘크리트(RC) 구조물로 이루어지고, 상기 보호벽은 서로 마주하여 배치되는 강판과 상기 강판 사이에 채워지는 콘크리트를 포함하는 강판콘크리트(SC) 구조물인 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지벽의 두께는 상기 보호벽의 두께보다 얇은 것이 바람직하다.

또한, 상기 보호벽의 전면, 후면, 및 저면에는 소정 두께의 철재로 이루어지는 보강판이 결합된 것이 바람직하다.

또한, 상기 보호벽의 강판은 내측으로 돌출되는 돌출부가 마련되고, 서로 이격되어 마주하는 상기 강판은 지지바에 의해 연결된 것이 바람직하다.

또한, 상기 보호벽의 강판은 내측으로 돌출되는 돌출부가 마련되고, 상기 돌출부는, 상기 강판으로부터 수직으로 돌출되는 수직부; 상기 수직부에 수직한 방향으로 결합되는 제1,2 평행부;를 포함하되. 상기 제1,2 평행부의 길이는 서로 다른 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 항공기 충돌 후 항공유 화재의 내부 전파를 방지하는 방호구조물은, 항공기가 사고나 인위적인 테러에 의하여 건물에 충돌할 경우 건물 외벽에 존재하는 개구부를 통하여 항공유가 내부로 유입되어 건물 내부에서의 폭발성 대형화재 발생을 억제하고 건물 내부에서의 순간적인 확산을 근본적으로 방호하는 효과를 제공한다.

본 발명 실시예에 따르면, 항공기가 방호구조물에 충돌할 때, 상대적으로 강도가 약한 지지벽은 파괴되고, 항공기의 충돌에도 파괴되지 않는 강성의 보호벽은 항공기의 충격력에 의해 뒤로 후퇴하면서 건물의 개구부를 막게 되어, 항공유나 항공기 잔해가 상기 개구부를 통해서 건물의 내부로 유입되는 것을 차단하는 효과를 제공한다.

도1은 항공기가 건물에 충돌할 때 시간 경과에 따른 항공유 분산 정도를 보인 도면,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방호구조물이 건물의 개구부에 설치된 상태를 보인 도면,
도3은 도2의 단면도,
도4는 본 발명 일 실시예에 따른 방호구조물의 분리 사시도,
도5는 보호벽의 단면도,
도6은 항공기가 방호구조물에 충돌했을 때 시간 경과에 따른 방호구조물의 모습을 시뮬레이션한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 항공기가 건물에 충돌할 때 시간 경과에 따른 항공유 분산 정도를 보인 도면이다. 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방호구조물이 건물의 개구부에 설치된 상태를 보인 도면이고, 도3은 도2의 단면도이다. 도4는 본 발명 일 실시예에 따른 방호구조물의 분리 사시도이고, 도5는 보호벽의 단면도이다.

먼저 도1에 도시된 바와 같이, 항공기(1)가 건물(200)에 충돌하면 항공기(1)의 잔해가 주변으로 분산되는 것과 함께, 항공유가 주변으로 비산한다. 분무화된 증기 형태의 항공유는 자연 발화되어 폭발성 화염(Fire ball)을 형성하므로 주변에 인화성 물질이나 가연성 물질이 있을 경우, 광범위한 화재를 발생시키는 원인이 된다. 또한, 항공기(1) 충돌부위나 항공기(1) 잔해에 남아 있는 다량의 항공유는 그 자체로 고온의 화재를 발생시키므로 주변 구조물이나 시설 등의 건전성에 영향을 미친다.

특히, 건물(200)의 외벽(210)을 보강설계하여 건물(200)이 관통하여 파괴되는 것을 방지하더라도 외벽(210)에 존재하는 개구부(220)를 통하여 항공기(1) 충돌 후 다량의 항공유가 내부로 유입될 수 있고, 그 결과 화염과 압력을 동반하는 폭발성 화재가 내부에서 발생할 수 있으며, 건물(200) 내부의 대형 인명 피해와 더불어 필수적으로 동작해야 하는 안전관련 기기들의 기능을 상실하는 경우 대형 참사를 발생시킬 수 있다.

항공유의 유입으로 인한 폭발성 화재가 발생하더라고 필수적으로 동작해야 하는 기기의 보호를 위해서 보강 설계를 고려할 수 있으나, 이를 위해서 실제적이고 정밀한 평가가 필요하고 보강설계 내지 건설에 막대한 비용이 소용되고, 건물(200) 내부에서 발생될 수 있는 인명 피해를 방지할 수 없는 단점이 있다.

이에, 본 발명은 항공기(1)가 건물(200)이나 구조물에 충돌한 후 항공유가 건물(200)의 외벽(210)에 형성된 개구부(220)를 통하여 내부로 유입되는 것을 근본적으로 차단하여 건물 내부의 인명을 대형 참사로부터 보호하고, 건물 내부에 각종 기기들을 화재 손상으로부터 보호할 수 있도록 한 방호구조물(100)을 제안하고자 한다.

도2 및 도4를 참조하면, 본 발명 실시예에 따른 항공기 충돌 후 항공유 화재의 내부 전파를 방지하는 방호구조물(100)은, 지지벽(10)과 보호벽(20)을 포함한다.

상기 지지벽(10)은 건물의 외벽(210)에 형성된 개구부(220)의 둘레에 설치되어, 보호벽(20)을 지지하기 위해서 마련된다. 본 실시예에 따르면, 상기 지지벽(10)은 철근콘크리트(RC: Reinforced Concrete) 구조물로 이루어진다. 상기 철근콘크리트 구조물은 콘크리트 구조에 철근을 매입하여 구조를 보강한 구조물로서, 본 발명에서 상기 철근콘크리트 구조물 자체는 공지된 바에 의하므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.

상기 지지벽(10)은 상부벽(11)과 측벽(12)을 포함한다.

상기 상부벽(11)은 상기 건물 외벽(210)에 형성된 개구부(220)의 상측에 결합된다. 본 실시예에 따르면, 상기 상부벽(11)은 상기 개구부(220)로부터 소정 간격만큼 상측으로 이격되어 상기 외벽(210)으로부터 외측으로 돌출되어 설치된다. 본 실시예에서, 상기 상부벽(11)은 대략 18 인치(inches) 두께로 형성된다.

상기 측벽(12)은 상기 상부벽(11)의 양단으로부터 하측으로 연결되며, 상기 상부벽(11)과 함께 보호벽(20)을 지지한다. 상기 측벽(12)은 상기 상부벽(11)과 함께 상기 개구부(220)를 감쌀 수 있는 위치에 설치된다. 본 실시예에 있어서, 싱기 측벽(12)은 상기 상부벽(11)과 마찬가지로 대략 18 인치(inches) 두께로 형성된다. 상기 측벽(12)과 상기 상부벽(11)은 하방으로 개방된 "ㄷ"자 형상으로 이루어진다.

상기 보호벽(20)은 상기 상부벽(11) 및 측벽(12)의 전면에 결합된다. 상기 보호벽(20)은 상기 개구부(220)로부터 이격되어 배치된다. 상기 지지벽(10) 및 상기 보호벽(20)은 하측이 개방된 상태로 상기 개구부(220)의 전면에 결합된다.

도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 상기 지지벽(10) 및 보호벽(20)이 상기 개구부(220)에 설치되면, 상기 개구부(220)는 외부에서 관찰되지 않으며, 다만 하측으로 개방된 공간을 통하여 외기의 순환이 가능한 구조를 갖는다.

본 실시예에 따르면, 상기 보호벽(20)은 강판콘크리트(SC: Steel Plate Concrete) 구조물로 이루어진다. 구체적으로, 상기 보호벽(20)은 서로 마주하는 강판(21)과, 상기 강판(21) 사이에 채워지는 콘크리트(22)를 포함한다. 강판콘크리트 구조물은 항공기(1)가 충돌하여도 파괴되지 않을 정도의 강성을 가진다.

본 실시예에 따르면, 상기 보호벽(20)의 두께는 상기 지지벽(10)의 두께보다 두껍게 형성된다. 본 실시예에서, 상기 보호벽(20)의 두께는 대략 36 인치(inches) 정도로 형성된다. 물론, 상기 지지벽(10) 및 보호벽(20)의 두께는 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 지지벽(10)은 상기 보호벽(20)을 지지할 수 있을 정도의 강도를 가지고, 항공기(1)가 충돌할 경우에 파괴되어야 하며, 상기 보호벽(20)은 항공기(1)의 충돌에 의해 파괴되지 않을 정도의 강성을 유지하여야 한다.

상기 보호벽(20)에는 돌출부(23)와 지지바(24)가 마련된다.

도5에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(23)는 상기 보호벽(20)의 강판(21)의 내측으로부터 돌출되는 구성이다. 본 실시예에 따르면, 상기 돌출부(23)는 수직부(231)와 제1,2 평형부(232,233)를 포함한다.

상기 수직부(231)는 상기 강판(21)으로부터 수직으로 내측으로 돌출되는 부분이다. 상기 수직부(231)는 상기 강판(21)에 일정 간격으로 이격되어 돌출 형성된다.

상기 제1,2 평형부(232,233)는 상기 수직부(231)가 연장되는 방향에 대하여 수직한 방향으로 결합되는 구성이다. 상기 제1,2 평형부(232,233)는 서로 길이가 다르게 이루어진다. 본 실시예에 따르면, 상기 수직부(231)의 단부에 결합된 제2 평형부(233)의 길이는 상기 제1 평형부(232)의 길이보다 길게 형성된다.

상기 돌출부(23)는 상기 강판(21) 사이에 콘크리트가 채워질 때 상기 강판(21)과 콘크리트(22)의 결속력을 증가시켜 강성을 증대시키기 위해서 마련된다. 또한, 상기 수직부(231)에 2개의 상기 제1,2 평형부(232,233)가 형성되고, 상기 제1,2 평형부(232,233)의 길이를 서로 다르게 형성하여 콘크리트가 상기 제1,2 평형부(232,233)의 사이에 매워져 콘크리트(22)와 강판(21)의 결합력을 증가시키는 효과를 제공한다.

상기 지지바(24)는 상기 서로 마주하는 강판(21)을 연결한다. 즉 상기 지지바(24)의 일단은 일측의 강판(21)에 결합되고, 상기 지지바(24)의 타단은 타측의 강판(21)에 결합된다. 상기 지지바(24)는 서로 마주하는 상기 강판(21) 사이에 일정 간격 이격되어 복수 개가 마련된다. 상기 지지바(24)는 상기 돌출부(23)와 함께 강판콘크리트(SC) 구조의 강성을 증가시킨다.

본 발명 실시예에 따른 방호구조물(100)은, 보강판(30)을 포함한다.

상기 보강판(30)은 항공기(1) 충돌시 보호벽(20)이 파괴 또는 붕괴되지 않도록 하기 위해서 마련된 것으로, 상기 보호벽(20)의 전면, 후면, 및 저면에 결합된다. 상기 보강판(30)은 소정 두께의 철재판으로 이루어진다. 본 실시예에 따르면, 상기 보강판(30)은 대략 1 인치(inches) 정도의 두께로 형성된다.

이하, 상기 구성에 따른 항공기 충돌 후 항공유 화재의 내부 전파를 방지하는 방호구조물(100)의 작용에 대하여 구체적으로 설명한다.

도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방호구조물(100)은 상기 건물 외벽(210)의 개구부(220)에 설치된다. 항공기(1)가 방호구조물(100)에 충돌하면, 상기 지지벽(10)은 항공기(1)의 충격에 의해 파괴되고, 상기 보호벽(20)은 외형의 변화는 있으나 파괴되지 않은 상태로 상기 개구부(220)을 덮어버리게 된다.

구체적으로, 도6은 항공기(1)가 방호구조물(100)에 충돌했을 때 시간 경과에 따른 방호구조물(100)의 모습을 시뮬레이션한 도면이다. 도6을 참조하면, 충돌 후 0.45초에 이르는 시간 동안, 상부벽(11)과 측벽(12)의 일부는 파괴되면서, 보호벽(20)의 개구부(220) 측으로 밀려서 이동한다. 상기 보호벽(20)은 파괴되지 않지만 그 외형이 변경되면서 뒤로 밀린다. 충돌 0.45초 후 0.5초 사이에는, 상부벽(11) 및 측벽(12)의 상단 부분이 파괴되고, 보호벽(20)은 전체적으로 뒤로 더 이동한다. 이러한 결과로 건물 외벽(210)의 개구부(220)는 보호벽(20)이 덮어 버리게 된다.

즉, 항공기(1)가 충돌하는 동안, 철근콘크리트 구조물로 된 지지벽(10)은 먼저 압축되면서 파괴되고, 강판콘크리트 구조물로 된 보호벽(20)은 충돌에 일부 손상되지만 충격을 견디면서 파괴되지 않고 개구부(220)를 순간적으로 막게 되어, 항공유나 항공기(1) 잔해가 개구부(220)를 통하여 내부로 유입되지 않게 된다.

결과적으로, 항공기(1)가 충돌하는 동안 증기 형태로 분산되는 항공유나 액체로 흩뿌려지는 항공유의 내부 유입경로가 근본적으로 차단되므로, 건물 내부에서 항공유로 인한 폭발성 대형 화재가 발생되는 것을 방지하고, 인명 피해를 줄일 수 있게 된다. 또한, 건물 내부에 존재하는 각종 기기 등의 시설물을 항공기(1) 충돌로부터 보호할 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.

10... 지지벽 11... 상부벽
12... 측벽 20... 보호벽
21... 강판 22... 콘크리트
23... 돌출부 231... 수직부
232... 제1 평행부 233... 제2 평행부
24... 지지바 100... 방호구조물
200... 건물 210... 외벽
220... 개구부 1... 항공기

Claims (6)

1. 건물 외벽(210)에 형성된 개구부(220)의 상측에 결합되는 상부벽(11)과, 상기 상부벽의 양단으로부터 하측으로 연결되는 측벽(12)을 포함하는 지지벽(10); 및
   상기 상부벽(11) 및 측벽(12)의 전면에 결합되어 상기 개구부(220)로부터 이격되는 보호벽(20);을 포함하여서,
   상기 지지벽(10) 및 상기 보호벽(20)은 하측이 개방된 상태로 상기 개구부(220)의 전면에 결합되고,
   상기 지지벽(10)에 상기 보호벽(20)이 결합되면, 상기 개구부(220)의 상측 및 측부측과 상기 보호벽(20) 사이의 공간은 상기 상부벽(11) 및 상기 측벽(12)에 의해 폐쇄되며,
   상기 지지벽(10)은 철근콘크리트(RC) 구조물로 이루어지고, 항공기의 충돌에 의해 파괴될 정도의 강도를 가지며,
   상기 보호벽(20)은 서로 마주하여 배치되는 강판(21)과, 상기 강판(21) 사이에 채워지는 콘크리트(22)를 포함하는 강판콘크리트(SC) 구조물로 이루어지고, 상기 항공기의 충돌에 의해 파괴되지 않을 정도의 강성을 가지며,
   상기 지지벽(10)의 두께는 상기 보호벽(20)의 두께보다 얇게 형성되어서,
   상기 항공기가 상기 보호벽(20)에 충돌할 경우, 상기 지지벽(10)이 파괴되면서 상기 보호벽(20)이 상기 개구부(220)를 덮어버리게 되며,
   상기 보호벽(20)의 강판(21)은 내측으로 돌출되는 돌출부(23)가 마련되고,
   서로 이격되어 마주하는 상기 강판(21)은 지지바(24)에 의해 연결되며,
   상기 돌출부(23)는,
   상기 강판(21)으로부터 수직으로 돌출되는 수직부(231);
   상기 수직부(231)에 수직한 방향으로 서로 이격되어 결합되는 제1,2 평행부(232,233);를 포함하되,
   상기 제1,2 평행부(232,233)의 길이는 서로 다른 것을 특징으로 하는 항공기 충돌 후 항공유 화재의 내부 전파를 방지하는 방호구조물.
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4. 제1항에 있어서,
   상기 보호벽(20)의 전면, 후면, 및 저면에는 소정 두께의 철재로 이루어지는 보강판(30)이 결합된 것을 특징으로 하는 항공기 충돌 후 항공유 화재의 내부 전파를 방지하는 방호 구조물.
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