KR102239961B1 - 자연발화성 화학물질의 초기 화재 억제장치 및 화재 억제방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자연발화성 화학물질의 초기 화재 억제장치 및 화재 억제방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 및 전자재료 관련 제조공정에 필요한 화학약품 중 3류 자연발화성 물질이 공기 중에 노출되면서 화재가 발생한 경우, 질소를 투입하여 산소 농도를 낮춤으로써 화재가 확대되는 것을 방지할 수 있도록 하는 자연발화성 화학물질의 초기 화재 억제장치 및 화재 억제방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 자연발화성 물질의 화재 초기에 산소 농도를 신속하게 기준치 아래로 낮춤으로써 더 이상 화재가 커지거나 확산하는 것을 방지하고, 소화물질의 투입 시점까지 최대한 화재를 억제함으로써 조기에 진화가 가능해지는 효과가 있다.
본 발명에 따르면 자연발화성 물질의 화재 초기에 산소 농도를 신속하게 기준치 아래로 낮춤으로써 더 이상 화재가 커지거나 확산하는 것을 방지하고, 소화물질의 투입 시점까지 최대한 화재를 억제함으로써 조기에 진화가 가능해지는 효과가 있다.
Description
본 발명은 자연발화성 화학물질의 초기 화재 억제장치 및 화재 억제방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 및 전자재료 관련 제조공정에 필요한 화학약품 중 3류 자연발화성 물질이 공기 중에 노출되면서 화재가 발생한 경우, 질소를 투입하여 산소 농도를 낮춤으로써 화재가 확대되는 것을 방지할 수 있도록 하는 자연발화성 화학물질의 초기 화재 억제장치 및 화재 억제방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 및 전자재료 관련 제조공정에서는 화학약품을 공급하기 위해 전용 공급 장치를 사용한다.
이 공급 장치에는 다양한 화학약품이 사용되는데, 그 중 3류 자연발화성 물질도 포함 된다.
3류 자연발화성 물질은 공기에 노출만 되어도 자연 발화하는 물질로, 화재가 발생되어 진화하기 위해서는 팽창질석, 팽창진주암 등을 이용하여 공기와의 노출을 차단하거나 완전히 연소 될 때까지 기다리는 방법이 있다.
팽창질석은 운모가 풍화 또는 변질되어 생성된 것으로서, 내부에 함유된 수분이 탈수하면서 팽창하여 늘어나는 성질을 가지고 있다.
팽창진주암은 천연유리를 조각으로 분쇄한 것을 말하며, 팽창진주암 조각에 형성된 얇은 공기막으로부터 반사에 의해 진주와 같은 빛을 발하기도 한다. 평상시에는 백색가루로서 3-4%의 수분을 함유하고 있다. 화재시에는 800도 이상의 고온에서 체적이 15-20배 정도 팽창한다.
자연발화성 물질의 화재를 진화하기 위해 팽창질석이나 팽창진주암같은 소화물질을 투입하여야 하는데, 이러한 소화물질을 투입하기 전에 산소농도를 최대한 낮춰서 화재가 확산되지 않도록 하는 것이 중요하다.
이와 같이, 화재의 초기에 화재가 커지지 않도록 하는 화재억제기술이 개시되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 화재방지를 위한 구성요소의 연결상태를 나타낸 블럭도이며, 도 2는 보호 공간 내 가연성 물질의 농도에 의해 지배되는 산소 농도 내 변화 과정을 나타낸 그래프이다.
상기 불활성 가스는 상기 불활성 가스 소스(2)로부터 밸브(3) 및 하나 또는 그 이상의 출구 노즐(7)을 통해 보호 구역(1)으로 방출될 수 있다. 보호 구역(1) 내 상기 불활성 가스의 상기 농도는 그에 대해 통제 유닛(4)에 의해 조절되며, 통제 유닛(4)은 차례로 밸브(3)에 작동한다. 통제 유닛(4)은 베이스 불활성 레벨이 보호 구역(1) 내 얻어지도록 설정된다. 이 베이스 불활성화 레벨은 정상 조건에서 보호 구역(1) 내 화재를 신뢰성있게 방지할 수 있다. 정상 조건은 여기서 보호 구역(1) 내 가연성 물질(Kx)의 증가된 농도가 아님을 말한다. 통제 유닛(4)은 여기서 산소 센서(5)로 보호 구역(1)의 상기 산소 농도를 측정하고 따라서 불활성 가스의 유입을 조절한다. 물질 가스 방출에 기인하는 가스의 상기 존재와 농도는 적어도 하나의 다른 센서(6)로 결정된다. 보호 구역(1)의 상기 주변 공기 내 가연성 또는 폭발성 가스의 농도가 증가되는 경우(예를 들어 탄화수소의 증가된 농도 때문에), 이는 센서(6)에 의해 측정될 것이다. 이 측정된 값은 통제 유닛(4)에 의해 공급된다. 통제 유닛(4)과 밸브(3)의 특성 지도(map) 기능(function)에 따라, 보호 구역(1) 내 상기 불활성 가스 농도는 그에 따라 증가한다. 산소 센서(5)에 의해 측정되는 상기 기대되는 더 낮은 산소 농도가 상기 보호 구역 내 도달되고 이러한 더 좋지 않은 조건하에서도 신뢰성있는 화재 보호가 될 때까지 불활성 가스의 상기 유입은 계속된다.
도 2의 도시는 보호 구역(1) 내 상기 산소 농도에 대한 가능한 그레디언트(gradient)의 예를 보호 구역(1) 내가연성 가스(Kx)의 상기 농도에 대한 방정식으로 보인다. 정상 조건 하에서 화재 또는 폭발의 위험을 감소시키기 위해, 상기 베이스 불활성화 레벨에 대한 상기 산소 농도는 그에 의해 필요한 불활성화 가스 레벨을 생성한다. 상기 불활성화 가스의 농도와 상기 산소 농도는 그래서 상기 통제 유닛에 저장되는 방정식 Kn=f(Kx)에 따라 조절된다.
그러나, 이러한 종래기술을 사용하는 경우에도 산소의 농도를 직접적으로 제어하지 못하기 때문에 산소와 접촉을 통해 자연발화성 물질이 급격하게 연소 또는 폭발하는 위험이 상존하게 된다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 3류 자연발화성 물질이 누출되어 화재 발생했을 때 이를 인지하고 완전 진화를 위한 조치를 하기전까지 소화약제를 이용하여 산소농도를 특정 농도 이하로 유지함으로써 더 이상 화재가 확산되지 않도록 시간을 최대한 지연할 수 있도록 하는 자연발화성 화학물질의 초기 화재 억제장치 및 화재 억제방법를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 반도체 및 전자재료 제조공정에 필요한 자연발화물질이 공기 중에 노출되면서 화재가 발생한 경우, 공간 내부의 산소 농도를 낮춤으로써 화재가 확대되는 것을 방지하기 위한 화재억제장치로서, 상기 자연발화물질을 저장하는 자연발화물질 저장탱크(104)가 내부에 설치되는 케미컬 공급장치(102)와; 상기 케미컬 공급장치(102)의 내부에 화재 억제를 위한 질소를 투입하는 소화제탱크(106)와; 상기 소화제탱크(106)의 내부에 설치되어 상기 질소를 저장하는 제1질소탱크(108) 및 제2질소탱크(110)와; 상기 케미컬 공급장치(102)에 화재가 발생한 경우, 상기 질소를 상기 케미컬 공급장치(102)의 내부로 투입하도록 제어하는 제어장치(116)와; 상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소의 농도를 감지하는 산소감지기(120)와; 상기 케미컬 공급장치(102) 내부에서 발생한 화재에 의해 불꽃이 시각적으로 인식되는지를 감시하는 불꽃감지기(122)와; 상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 온도를 측정하는 온도계(124)와; 상기 케미컬 공급장치(102)에 발생한 화재로 인해 발생하는 연기를 감지하는 연기감지기(126)와; 배관으로 연결된 상기 제1질소탱크(108)로부터 공급되는 질소를 상기 케미컬 공급장치(102)의 내부에 분사하는 제1분사노즐(130)과; 배관으로 연결된 상기 제2질소탱크(110)로부터 공급되는 질소를 상기 케미컬 공급장치(102)의 내부에 분사하는 제2분사노즐(132);을 포함한다.
상기 제어장치(116)는 상기 불꽃감지기(122), 상기 온도계(124), 상기 연기감지기(126) 중 어느 하나 이상으로부터 화재 발생 감지정보가 입력되면, 상기 제1질소탱크(108)의 배관에 설치된 제1공급밸브(134)를 개방하여 상기 질소가 상기 제1분사노즐(130)을 통해 분사되도록 하며, 상기 산소감지기(120)가 측정한 상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도가 제1기준농도 이하인 경우, 상기 제2질소탱크(110)의 배관에 설치된 제2공급밸브(136)를 개방하여 상기 질소가 상기 제2분사노즐(132)을 통해 분사되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어장치(116)는 상기 산소감지기(120)가 측정한 상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도가 제2기준농도 이하인 경우, 상기 제2질소탱크(110)의 배관에 설치된 제2공급밸브(136)를 폐쇄하여 상기 질소가 상기 제2분사노즐(132)을 통해 분사되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1기준농도는 7%이며, 상기 제2기준농도는 4%인 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 따른 본 발명은 화재억제장치를 이용하여 초기 화재를 억제하는 방법으로서, 케미컬 공급장치(102)로부터 케미컬 공급이 시작되면, 상기 화재억제장치(100)의 동작을 개시하는 제1단계와; 상기 케미컬 공급장치(102) 내부에서 화재가 발생하는지를 감시하는 제2단계와; 상기 케미컬 공급장치(102)에 설치된 불꽃감지기(122), 온도계(124), 연기감지기(126) 중 어느 하나 이상으로부터 화재 발생 감지정보가 입력되면, 제어장치(116)는 화재가 발생한 것으로 간주하는 제3단계와; 화재가 발생한 경우, 상기 제어장치(116)는 제1질소탱크(108)의 배관에 설치된 제1공급밸브(134)를 개방하여 상기 제1질소탱크에 저장된 질소가 상기 케미컬 공급장치(102)의 내부에 설치된 제1분사노즐(130)을 통해 분사되도록 하는 제4단계와; 상기 케미컬 공급장치(102)에 설치된 산소감지기(120)가 측정한 상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도가 제1기준농도 이하인 경우, 상기 제어장치(116)는 제2질소탱크(110)의 배관에 설치된 제2공급밸브(136)를 개방하여 상기 제2질소탱크(110)에 저장된 질소가 상기 케미컬 공급장치(102)의 내부에 설치된 제2분사노즐(132)을 통해 분사되도록 하는 제5단계;를 포함한다.
상기 제어장치(116)는 상기 산소감지기(120)가 측정한 상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도가 제2기준농도 이하인 경우, 상기 제2공급밸브(136)를 폐쇄하여 상기 질소가 상기 제2분사노즐(132)을 통해 분사되지 않도록 하는 제6단계;를 추가로 포함한다.
상기 제어장치(116)는 상기 산소감지기(120)가 측정한 상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도가 제2기준농도 이상으로 상승했다가 다시 제2기준농도 이하가 된 경우, 상기 제2공급밸브(136)를 개방하여 상기 질소가 상기 제2분사노즐(132)을 통해 분사되도록 하는 제7단계;를 추가로 포함한다.
상기 제1기준농도는 7%이며, 상기 제2기준농도는 4%인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 자연발화성 물질의 화재 초기에 산소 농도를 신속하게 기준치 아래로 낮춤으로써 더 이상 화재가 커지거나 확산하는 것을 방지하고, 소화물질의 투입 시점까지 최대한 화재를 억제함으로써 조기에 진화가 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 화재방지를 위한 구성요소의 연결상태를 나타낸 블럭도.
도 2는 보호 공간 내 가연성 물질의 농도에 의해 지배되는 산소 농도 내 변화 과정을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화재억제장치의 구성을 나타낸 블럭도.
도 4는 산소농도의 변화에 따른 화재억제장치의 동작 내용을 나타낸 그래프.
도 5는 화재억제장치의 동작 과정을 나타낸 순서도.
도 6은 제1질소탱크의 개방 상태를 나타낸 블럭도.
도 7은 제2질소탱크의 개방 상태를 나타낸 블럭도.
도 8은 외부질소공급원의 개방 상태를 나타낸 블럭도.
도 9는 제2질소탱크의 폐쇄 상태를 나타낸 블럭도.
도 10은 배기 라인의 동작 상태를 나타낸 블럭도.
도 2는 보호 공간 내 가연성 물질의 농도에 의해 지배되는 산소 농도 내 변화 과정을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화재억제장치의 구성을 나타낸 블럭도.
도 4는 산소농도의 변화에 따른 화재억제장치의 동작 내용을 나타낸 그래프.
도 5는 화재억제장치의 동작 과정을 나타낸 순서도.
도 6은 제1질소탱크의 개방 상태를 나타낸 블럭도.
도 7은 제2질소탱크의 개방 상태를 나타낸 블럭도.
도 8은 외부질소공급원의 개방 상태를 나타낸 블럭도.
도 9는 제2질소탱크의 폐쇄 상태를 나타낸 블럭도.
도 10은 배기 라인의 동작 상태를 나타낸 블럭도.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "자연발화성 화학물질의 초기 화재 억제장치 및 화재 억제방법"를 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화재억제장치의 구성을 나타낸 블럭도이며, 도 4는 산소농도의 변화에 따른 화재억제장치의 동작 내용을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 "자연발화성 화학물질의 초기 화재 억제장치"(이하, '화재억제장치'라 함)는 반도체 및 전자재료 관련 제조공정에 필요한 화학약품 중 3류 자연발화성 물질을 보관하고 공급하는 장치에 적용되며, 자연발화물질이 공기중에 노출되어 화재가 발생한 초기 상황에서 화재를 억제하여 더 큰 불로 이어지지 않도록 막아주는 역할을 한다.
화재억제장치(100)는 반도체 제조공정에 사용되는 케미컬을 공급하는 케미컬 공급장치(102)와 연계하여 설치된다. 케미컬 공급장치(102)의 내부에는 자연발화물질을 저장 및 공급하는 자연발화물질 저장탱크(104)가 설치된다. 케미컬 공급장치(102)의 내부는 화재를 예방하기 위해 산소의 농도가 일정 수준 이하가 되도록 관리된다. 또한 자연발화물질 저장탱크(104)에는 화재를 진화하기 위한 소화물질(팽창질석 등)을 공급하는 장치가 설치된다. 소화물질은 화재억제장치(100)에 의해 화재의 확대가 억제된 상태에서 최종적인 진화를 위해 방출된다.
본 발명에서는 자연발화물질 저장탱크(104)를 내부에 수용하며, 반도체 제조공정에 사용되는 케미컬을 공급할 수 있는 수단을 갖춘 공급장치 또는 공급탱크 등을 케미컬 공급장치(102)라고 설명하였지만, 자연발화물질 저장탱크(104)를 포함하여 각종 반도제 제조공정에 사용되는 설비를 갖춘 작업공간이나 건축물 내부도 케미컬 공급장치(102)의 개념에 포함될 수 있다. 이 경우에는 작업자가 작업을 하는 공간 내부에서 발생한 화재를 억제하기 위해 질소를 투입하는 것이 본 발명의 목적이 될 것이다.
케미컬 공급장치(102)의 외부에는 소화제탱크(106)가 설치되며, 소화제탱크(106)의 내부에는 제1질소탱크(108)와 제2질소탱크(110)가 설치된다. 제1질소탱크(108)와 제2질소탱크(110)에는 자연발화성 물질의 초기 화재시에 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도를 낮추기 위해 투입되는 질소가 저장된다. 화재 감지에 따라 제1질소탱크(108) 내부의 질소를 먼저 배출하고, 다음 조건에 따라 제2질소탱크(110) 내부의 질소를 추가로 배출한다. 소화제탱크(106)에서 배출된 질소에 의해 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도는 일정 수준 이하로 유지될 수 있다.
소화제탱크(106)의 외부에는 필요에 따라 제1질소공급원(112)과 제2질소공급원(114)이 설치될 수 있다. 제1질소공급원(112)과 제2질소공급원(114)은 각각 제1질소탱크(108)와 제2질소탱크(110)에 질소를 공급하여 보충하거나, 케미컬 공급장치(102)의 내부로 직접 질소를 분사할 수 있다. 경우에 따라서는 제1질소공급원(112)과 제2질소공급원(114)이 하나의 장치로 구성될 수 있다. 그러나 제1질소공급원(112)과 제2질소공급원(114)은 선택적인 구성으로서, 두 개의 질소탱크(108, 110)를 교체 가능한 독립적인 저장용기로 사용하는 경우에는 본 발명의 필수 구성요소에서 제외될 수 있다.
제1질소공급원(112)과 제2질소공급원(114)은 제어장치(116)의 동작에 의해 질소를 공급한다. 제어장치(116)는 화재억제장치(100)의 동작과 밸브의 개폐, 화재 감지신호의 분석 등의 동작을 수행한다.
케미컬 공급장치(102)의 내외부에는 대기의 상태와 화재 발생 여부를 확인하기 위한 다양한 형태의 센서 또는 감지기가 설치된다. 본 발명에서는 가스감지기(118)와 산소감지기(120), 불꽃감지기(122), 온도계(124), 연기감지기(126), 누출감지기(128)가 사용된다.
가스감지기(118)는 케미컬 공급장치(102) 내부에 저장된 반도체 제조용 케미컬의 누출 농도를 실시간으로 측정한다.
산소감지기(120)는 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소의 농도를 감지하여 %로 표시한다. 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소의 농도에 따라 화재의 확산 여부가 영향을 받기 때문에 산소감지기(120)에서 감지되는 산소의 농도에 따라 질소의 투입 여부를 결정하게 된다.
불꽃감지기(122)는 케미컬 공급장치(102) 내외부에서 발생한 화재에 의해 불꽃이 시각적으로 인식되는지를 감시한다.
온도계(124)는 케미컬 공급장치(102) 내외부의 온도를 측정하여 비정상적인 온도의 상승을 감지한다. 정상적인 동작에 따라 허용된 온도 범위 이상으로 온도가 상승하는 경우, 케미컬 공급장치(102)에 화재가 발생한 것으로 간주할 수 있다.
연기감지기(126)는 케미컬 공급장치(102)에 발생한 화재로 인해 발생하는 연기를 감지한다.
누출감지기(128)는 반도체 제조용 케미컬 또는 자연발화성 물질이 저장된 저장탱크(104)에서 케미컬이 누출되는지를 케미컬 공급장치(102)의 내부에서 감지한다.
위에서 설명한 센서 또는 감지기는 케미컬 공급장치(102)의 내부 또는 외부에 설치될 수 있다. 경우에 따라서는 복수의 센서 또는 감지기를 케미컬 공급장치(102)의 내부와 외부에 동시에 설치하고, 각각 감지되는 측정값에 따라 화재억제장치(100)의 동작을 제어할 수 있다.
케미컬 공급장치(102)의 내부 천장이나 벽면에는 제1분사노즐(130)과 제2분사노즐(132)이 설치된다. 제1분사노즐(130)과 제2분사노즐(132)은 각각 제1질소탱크(108)와 제2질소탱크(110)에 배관으로 연결된다. 또한 제1분사노즐(130)과 제2분사노즐(132)을 제1질소탱크(108)와 제2질소탱크(110)에 각각 연결하는 밸브에는 제1공급밸브(134)와 제2공급밸브(136)가 설치된다. 제1공급밸브(134)와 제2공급밸브(136)의 개폐 동작에 의해 제1질소탱크(108)와 제2질소탱크(110)에 저장된 질소가 제1분사노즐(130)과 제2분사노즐(132)을 통해 케미컬 공급장치(102)의 내부로 투입된다.
제1공급밸브(134)와 제2공급밸브(136)의 개폐 여부는 제어장치(116)에 의해 제어된다.
한편, 제1질소탱크(108)와 제2질소탱크(110)는 화재의 확산 억제를 위해 분사되는 질소를 저장한 상태에서 소화제탱크(106)의 내부에 설치된다. 그리고 화재 발생시에 질소를 소진한 후에는 질소가 충진된 새로운 탱크로 교체된다.
경우에 따라서는 별도로 구성된 질소공급원(112, 114)으로부터 질소를 공급받아 충진하는 방식을 사용할 수도 있다. 이 경우에는 제1질소공급원(112)과 제2질소공급원(114)은 별도의 분리된 배관에 의해 각각 제1질소탱크(108) 및 제2질소탱크(110)에 연결될 수 있다. 그리고 제1질소공급원(112)과 제2질소공급원(114)을 제1질소탱크(108) 및 제2질소탱크(110)에 각각 연결하는 배관에는 제1공급밸브(134)와 제2공급밸브(136)가 설치된다. 제1공급밸브(134)와 제2공급밸브(136)의 개폐 동작에 의해 제1질소공급원(112)과 제2질소공급원(114)으로부터 질소가 공급되어 제1질소탱크(108) 및 제2질소탱크(110)를 충전하게 된다.
또한 추가적인 질소 공급을 위한 외부질소공급원(150)이 설치된다. 외부질소공급원(150)은 화재의 확산을 억제하기 위해 제1질소탱크(108) 및 제2질소탱크(110) 외에 추가적으로 질소를 공급하는 기능을 수행한다. 외부질소공급원(150)에 연결된 배관은 제2공급밸브(136)와 제2분사노즐(132) 사이를 연결하는 배관에 연결된다. 그리고 외부질소공급원(150)에서 공급되는 질소는 제3공급밸브(152)의 동작에 의해 공급 또는 차단된다.
외부질소공급원(150)에서 공급되는 외부 질소는 제2분사노즐(132)을 통해 케미컬 공급장치(102)의 내부로 분사된다. 외부 질소는 제2질소탱크(110)의 질소를 케미컬 공급장치(102)의 내부로 분사되는 시점과 동시에 또는 일정한 시간이 지난 시점에 공급된다. 외부 질소는 제2질소탱크(110)에 저장된 질소의 소진 시점을 최대한 지연시키기 위해 사용된다.
한편, 케미컬 공급장치(102)의 내부 천장이나 벽면에는 흡입노즐(142)이 연결된다. 흡입노즐(142)은 케미컬 공급장치(102) 외부에 설치된 배기장치(144), 여과장치(146), 폐기용저장탱크(148)에 배관에 의해 연결된다. 배기장치(144)는 음압을 발생시켜 케미컬 공급장치(102)의 내부에서 가스 형태의 물질을 배출시킨다. 여과장치(146)는 독성이 높은 케미컬이나 인화성이 높은 자연발화성 물질을 걸러준다. 폐기용저장탱크(148)는 케미컬이나 자연발화성 물질, 기타 특수한 처리가 필요한 물질을 수집하여 저장한다.
흡입노즐(142)은 평상시에는 케미컬 공급장치(102)의 내부 공기를 외부로 순환시키기 위해 사용된다. 케미컬 공급장치(102)의 내부에서 케미컬 누출로 인한 화재가 발생하면, 케미컬 공급장치(102)의 내부 산소농도를 최소화하기 위해 제어장치(116)에 의해 자동으로 닫히게 된다. 이는 화재 확산을 차단하기 위한 수단이기도 하다.
이와 같은 구성을 가진 화재억제장치(100)를 사용하여 자연발화성 물질의 화재를 진화하거나 화재의 확대를 억제하는 방법을 설명한다.
도 5는 화재억제장치의 동작 과정을 나타낸 순서도이며, 도 6은 제1질소탱크의 개방 상태를 나타낸 블럭도, 도 7은 제2질소탱크의 개방 상태를 나타낸 블럭도, 도 8은 외부질소공급원의 개방 상태를 나타낸 블럭도, 도 9는 제2질소탱크의 폐쇄 상태를 나타낸 블럭도, 도 10은 배기 라인의 동작 상태를 나타낸 블럭도이다.
본 발명의 화재억제장치(100)는 케미컬 공급이 시작됨에 따라 동작을 함께 개시한다.(S102) 화재억제장치(100)의 동작이 개시되면 각종 감지기의 동작이 개시되면서 펌프, 밸브 등의 구성요소가 동작할 수 있도로 전원이 공급된다.
화재억제장치(100)의 제어장치(116) 및 각종 감지기는 동작을 개시하면서 케미컬 공급장치(102) 내외부에서 화재가 발생하는지를 감시하게 되는데, 불꽃이나 과도한 온도 상승, 연기 등이 감지되면 제어장치(116)는 감지 결과를 종합하여 화재가 발생한 것으로 간주한다.(S104) 제어장치(116)는 화재의 발생 사실을 작업자 또는 원격지의 관제시스템으로 전송한다.
화재 발생 사실이 감지되는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 제어장치(116)는 제1공급밸브(134)를 개방하여 제1분사노즐(130)을 통해 질소가 케미컬 공급장치(102)의 내부로 방출되도록 제어한다.(S106) 제1질소탱크(108)에 저장된 질소는 케미컬 공급장치(102)의 내부로 투입되면서 화재가 확산되지 않도록 억제한다.
산소감지기(120)는 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도를 지속적으로 측정하여 산소 농도가 제1기준농도 이하인지를 확인한다.(S108) 본 발명에서 제1기준농도는 질소의 추가 투입 시기를 결정하기 위한 요소가 된다. 제1기준농도는 시설의 크기나 상태에 따라 달라질 수 있는데, 본 발명에서는 산소의 농도가 6-8%인 것을 제1기준농도로 채택한다. 바람직하게는 산소 농도 7%를 제1기준농도로 채택할 수 있다.
산소감지기(120)의 측정 결과, 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도가 제1기준농도 이하인 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 제어장치(116)는 제2공급밸브(136)를 추가로 개방하여 제2분사노즐(132)을 통해 추가적인 질소가 케미컬 공급장치(102)의 내부로 방출되도록 제어한다.(S110) 제2질소탱크(110)에 저장된 질소는 케미컬 공급장치(102)의 내부로 투입되면서 산소 농도를 더 낮춰서 화재가 확산되지 않도록 억제한다.
그리고 도 8에 도시된 바와 같이, 제2분사노즐(132)을 통해 제2질소탱크(110)의 질소를 분사함과 동시에 또는 일정 시간이 지난 시점에 제3공급밸브(152)를 개방하여 외부질소공급원(150)으로부터 공급되는 외부 질소가 제2분사노즐(132)을 통해 함께 분사되도록 한다.
일반적으로 제1질소탱크(108)의 질소 저장량에 비해 제2질소탱크(110)의 질소 저장량이 더 크기 때문에 제2질소탱크(110)의 질소 공급에 의해 화재는 최대한 억제되거나 완전한 진화가 이루어진다. 더군다나 외부에서 추가적인 질소가 공급되면서 화재를 더욱 용이하게 억제할 수 있으며, 제2질소탱크(110)로부터 공급되는 질소의 양을 감소시켜 질소의 소진 시점을 늦출 수 있을 것이다.
경우에 따라서는 제2질소탱크(110)로부터 질소가 추가적으로 공급됨으로 인해 산소 농도가 더 낮아지고, 화재가 최대한 억제된 상태가 될 수 있다. 추가적인 질소의 투입으로 인해 충분히 산소 농도가 낮아진 경우에는 제2질소탱크(110)로부터의 질소 공급을 중단할 수 있다. 이를 위해 산소감지기(120)는 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도를 지속적으로 측정한다.(S112)
케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도가 충분히 낮다고 볼 수 있는 정도, 즉 제2기준농도 이하가 되면, 도 9에 도시된 바와 같이 제어장치(116)는 제2공급밸브(136)를 폐쇄하여 제2질소탱크(110)로부터 추가적인 질소가 공급되지 않도록 차단한다.(S114) 이로 인해 케미컬 공급장치(102)의 내부로 질소의 방출이 중단된다.
일반적으로 제1질소탱크(108)의 질소 저장량은 상당히 작기 때문에 제2질소탱크(110)의 질소 투입이 개시된 이후에 제1질소탱크(108)로부터의 질소 공급은 종료될 것이다. 따라서 산소 농도가 제2기준농도 이하가 되어 제2질소탱크(110)로부터의 질소 공급을 중단할 시점에서는 제1질소탱크(108)로부터의 질소 공급도 이미 중단되어 있게 된다. 즉, 산소 농도가 제2기준농도 이하가 되어 추가적인 질소의 공급이 중단된 상태에서는 케미컬 공급장치(102)의 내부로 더 이상의 질소 공급이 없는 상태가 된다.
그런데, 이와 같이 질소 공급이 중단된 상태에서 외부에서 산소가 케미컬 공급장치(102)의 내부로 유입되는 경우에는 다시 산소 농도가 올라가면서 화재가 커질 위험이 있다. 따라서 이 경우에도 산소감지기(120)는 지속적으로 산소 농도를 측정한다.(S116)
산소 농도가 다시 제2기준농도 이상으로 올라간 경우, 제어장치(116)는 다시 제2공급밸브(136)를 개방하여 제2질소탱크(110)로부터 질소가 배관을 통해 케미컬 공급장치(102)의 내부로 투입되도록 제어한다. 산소 농도가 제2기준농도 보다 낮아니거나 높아지는 시점마다 제어장치(116)는 동일한 방법으로 제2질소탱크(110)의 질소의 공급과 차단을 반복하게 된다.
그리고 화재가 어느 정도 억제된 상태에서 팽창질석 등 자연발화성 물질의 진화를 위한 전용 소화물질을 케미컬 공급장치(102)의 내부로 투입한다.(S118)
전용 소화물질에 의해 화재는 완전히 진압될 것이며, 추가적인 진화가 필요한 경우에는 또 다른 화재 진압용 물질이 사용될 수 있다.
한편, 케미컬 공급장치(102)의 내부에 가스 형태의 케미컬이나 자연발화물질이 존재하는 경우, 배기라인이 동작하여 이를 외부로 배출시키게 된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 가스감지기(118) 또는 누출감지기(128)에서 케미컬 등의 물질의 누출이 측정된 경우, 배기장치(144)가 동작하면서 케미컬 공급장치(102) 내부의 공기를 외부로 배출시키고, 여과장치(146)를 통해 위험 독성 물질을 제거한 후 폐기용저장탱크(148)에 저장하게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 화재억제장치 102 : 케미컬 공급장치
104 : 자연발화물질 저장탱크 106 : 소화제탱크
108 : 제1질소탱크 110 : 제2질소탱크
112 : 제1질소공급원 114 : 제2질소공급원
116 : 제어장치 118 : 가스감지기
120 : 산소감지기 122 : 불꽃감지기
124 : 온도계 126 : 연기감지기
128 : 누출감지기 130 : 제1분사노즐
132 : 제2분사노즐 134 : 제1공급밸브
136 : 제2공급밸브 138 : 제1충전밸브
140 : 제2충전밸브 142 : 흡입노즐
144 : 배기장치 146 : 여과장치
148 : 폐기용저장탱크 150 : 외부질소공급원
152 : 제3공급밸브
104 : 자연발화물질 저장탱크 106 : 소화제탱크
108 : 제1질소탱크 110 : 제2질소탱크
112 : 제1질소공급원 114 : 제2질소공급원
116 : 제어장치 118 : 가스감지기
120 : 산소감지기 122 : 불꽃감지기
124 : 온도계 126 : 연기감지기
128 : 누출감지기 130 : 제1분사노즐
132 : 제2분사노즐 134 : 제1공급밸브
136 : 제2공급밸브 138 : 제1충전밸브
140 : 제2충전밸브 142 : 흡입노즐
144 : 배기장치 146 : 여과장치
148 : 폐기용저장탱크 150 : 외부질소공급원
152 : 제3공급밸브
Claims (8)
- 반도체 및 전자재료 제조공정에 필요한 자연발화물질이 공기 중에 노출되면서 화재가 발생한 경우, 공간 내부의 산소 농도를 낮춤으로써 화재가 확대되는 것을 방지하기 위한 화재억제장치로서,
상기 자연발화물질을 저장하는 자연발화물질 저장탱크(104)가 내부에 설치되는 케미컬 공급장치(102)와;
상기 케미컬 공급장치(102)의 내부에 화재 억제를 위한 질소를 투입하는 소화제탱크(106)와;
상기 소화제탱크(106)의 내부에 설치되어 상기 질소를 저장하는 제1질소탱크(108) 및 제2질소탱크(110)와;
상기 케미컬 공급장치(102)에 화재가 발생한 경우, 상기 질소를 상기 케미컬 공급장치(102)의 내부로 투입하도록 제어하는 제어장치(116)와;
상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소의 농도를 감지하는 산소감지기(120)와;
상기 케미컬 공급장치(102) 내부에서 발생한 화재에 의해 불꽃이 시각적으로 인식되는지를 감시하는 불꽃감지기(122)와;
상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 온도를 측정하는 온도계(124)와;
상기 케미컬 공급장치(102)에 발생한 화재로 인해 발생하는 연기를 감지하는 연기감지기(126)와;
배관으로 연결된 상기 제1질소탱크(108)로부터 공급되는 질소를 상기 케미컬 공급장치(102)의 내부에 분사하는 제1분사노즐(130)과;
배관으로 연결된 상기 제2질소탱크(110)로부터 공급되는 질소를 상기 케미컬 공급장치(102)의 내부에 분사하는 제2분사노즐(132);을 포함하며,
상기 제어장치(116)는
상기 불꽃감지기(122), 상기 온도계(124), 상기 연기감지기(126) 중 어느 하나 이상으로부터 화재 발생 감지정보가 입력되면, 상기 제1질소탱크(108)의 배관에 설치된 제1공급밸브(134)를 개방하여 상기 질소가 상기 제1분사노즐(130)을 통해 분사되도록 하며,
상기 산소감지기(120)가 측정한 상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도가 제1기준농도인 7% 이하인 경우, 상기 제2질소탱크(110)의 배관에 설치된 제2공급밸브(136)를 개방하여 상기 질소가 상기 제2분사노즐(132)을 통해 분사되도록 하며,
상기 산소감지기(120)가 측정한 상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도가 제2기준농도인 4% 이하인 경우, 상기 제2질소탱크(110)의 배관에 설치된 제2공급밸브(136)를 폐쇄하여 상기 질소가 상기 제2분사노즐(132)을 통해 분사되지 않도록 하며,
상기 산소감지기(120)가 측정한 상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도가 상기 제2기준농도 이상으로 상승했다가 다시 상기 제2기준농도 이하가 된 경우, 상기 제어장치(116)는 상기 제2공급밸브(136)를 개방하여 상기 질소가 상기 제2분사노즐(132)을 통해 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는, 자연발화성 화학물질의 초기 화재 억제장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항의 화재억제장치를 이용하여 초기 화재를 억제하는 방법으로서,
케미컬 공급장치(102)로부터 케미컬 공급이 시작되면, 상기 화재억제장치(100)의 동작을 개시하는 제1단계와;
상기 케미컬 공급장치(102) 내부에서 화재가 발생하는지를 감시하는 제2단계와;
상기 케미컬 공급장치(102)에 설치된 불꽃감지기(122), 온도계(124), 연기감지기(126) 중 어느 하나 이상으로부터 화재 발생 감지정보가 입력되면, 제어장치(116)는 화재가 발생한 것으로 간주하는 제3단계와;
화재가 발생한 경우, 상기 제어장치(116)는 제1질소탱크(108)의 배관에 설치된 제1공급밸브(134)를 개방하여 상기 제1질소탱크에 저장된 질소가 상기 케미컬 공급장치(102)의 내부에 설치된 제1분사노즐(130)을 통해 분사되도록 하는 제4단계와;
상기 케미컬 공급장치(102)에 설치된 산소감지기(120)가 측정한 상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도가 제1기준농도인 7% 이하인 경우, 상기 제어장치(116)는 제2질소탱크(110)의 배관에 설치된 제2공급밸브(136)를 개방하여 상기 제2질소탱크(110)에 저장된 질소가 상기 케미컬 공급장치(102)의 내부에 설치된 제2분사노즐(132)을 통해 분사되도록 하는 제5단계와;
상기 산소감지기(120)가 측정한 상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도가 제2기준농도인 4% 이하인 경우, 상기 제어장치(116)는 상기 제2공급밸브(136)를 폐쇄하여 상기 질소가 상기 제2분사노즐(132)을 통해 분사되지 않도록 하는 제6단계와;
상기 산소감지기(120)가 측정한 상기 케미컬 공급장치(102) 내부의 산소 농도가 제2기준농도 이상으로 상승했다가 다시 제2기준농도 이하가 된 경우, 상기 제어장치(116)는 상기 제2공급밸브(136)를 개방하여 상기 질소가 상기 제2분사노즐(132)을 통해 분사되도록 하는 제7단계;를 포함하는, 자연발화성 화학물질의 초기 화재 억제방법. - 삭제
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102501231B1 (ko) | 2022-01-19 | 2023-02-21 | 노명국 | 폐기물 저장조 화재 억제용 질소 퍼지 장치를 구비한 폐기물 저장 시스템 |
Citations (5)
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| KR101255387B1 (ko) | 2005-01-17 | 2013-04-17 | 암로나 아게 | 화재를 방지하는 불활성화 방법 |
| KR101407873B1 (ko) | 2007-08-01 | 2014-06-20 | 암로나 아게 | 폐쇄된 공간의 화재 위험을 저감시키기 위한 불활성화 방법및 이 방법을 수행하기 위한 장치 |
| KR101786464B1 (ko) * | 2017-03-02 | 2017-11-15 | 주식회사 스탠더드시험연구소 | 원자력발전소 가스소화설비 설계농도 측정 및 유지 장치 |
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-
2020
- 2020-08-19 KR KR1020200103770A patent/KR102239961B1/ko active
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