KR102283462B1 - 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1케이스(100)와 제2케이스(200)로 이루어지는 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치로서, 상기 제1케이스는, 나무로 된 직사각형 형상의 제1몸체(110)와, 상기 제1몸체 내부에 구비되는 메탄가스 저장탱크(120)와, 고전압 발생장치(130)를 포함하고, 상기 제2케이스는, 원통 형상의 제2몸체(210)와, 상기 제2몸체의 양측에 구비되는 제1마개(220) 및 제2마개(230)와, 상기 제2몸체의 내부에 구비되어 스파크를 일으키는 스파크 발생장치(240)와, 상기 메탄가스 저장탱크(120)의 메탄이 상기 제2몸체 내부로 주입되도록 하는 주입구(250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치를 제공한다.

Description

하수관로 메탄가스 폭발 교육장치{education apparatus for experiencing methane explosion in sewer pipe}

본 발명은 하수관로 내부에 존재하는 메탄가스의 폭발에 대한 경각심을 높이기 위한 교육 장비에 관한 것이며, 구체적으로는 원통형 파이프 내부에 메탄가스가 폭발하는 효과를 줌으로써 피교육자의 관심을 집중시켜 교육효과를 높이기 위한 기술에 대한 것이다.

메탄(Methand)은 가장 간단한 탄소 화합물로, 탄소 하나에 수소 4개가 붙어 있다. 분자량은 16이며, 녹는점은 -183 ℃, 끓는점은 -162℃로 상온에서 기체이다. 메탄은 자연적으로는 유기물이 물 속에서 부패, 발효할 때 생기므로 늪지대의 바닥 등에서 발생한다. 또 석탄층 속에 함유되어 석탄갱내에서 발생하여 공기와 섞여 폭발을 일으킬 때도 있다. 순수한 메테인은 냄새가 없으나, 산업용으로 사용할 때 누출 여부 확인을 위해 냄새가 나는 다른 화합물을 일부 첨가하여 판매하기도 한다.

이와 같은 메탄이 하수관로 내부에 존재하면서 메탄가스 폭발사고가 일어나고 있다. 하수도 배관 등에 혼입되어 있는 유기물이 분해되면서 발생하는 메탄가스가 주변의 공기와 연소성 혼합가스를 생성하고, 주변의 점화원에 의해 착화되는 폭발사고이다.

하수관로 메탄가스 폭발사고는 국내외적으로 끊임없이 발생하고 있는데, 우리나라에서 발생한 대표적인 사건 사례로는, 2006년 9월에는 경남 밀양의 한 공장에서 폐식용유를 저장하던 옥외탱크 외부에서 드릴 천공작업을 하던 중 발생한 사고로, 작업인부 3명이 사망한 사고를 들 수 있다. 2012년 4월에는 경상남도 산청의 한 축사에서 분뇨 정화조가 폭발하면서 4명이 부상을 당했고, 2007년 8월에는 대구의 한 아파트 지하 정화조가 폭발하면서 아파트 진입로 230제곱미터가 폭격을 맞은 듯 폭삭 내려 앉기도 했다.

하수관로 메탄가스 폭발사고의 위험성이 이렇게나 심각함에도 이에 대한 경각심이 심각하게 부족한 상태이다. 가정에서의 메탄가스 폭발사고 원인은 대부분이 그 위험성을 인지하지 못함에 따라 발생하는 안전부주의이므로, 이에 대한 효과적인 메탄가스 폭발사고 안전교육 장비의 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 일반시민이나 학생들에게 하수관로 등에서 발생하는 메탄가스 폭발의 위험성과 메탄가스 폭발이 가능한 생활 속 재료들에 대한 경각심 및 메탄가스 폭발사고 예방을 위한 폭발사고 안전교육 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 메탄사고 폭발 교육을 받는 피교육자가 폭발상황을 시각적 및 청각적으로 현실감있게 경험하도록 함으로써 안전사고 방지 효과를 높이는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 제1케이스(100)와 제2케이스(200)로 이루어지는 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치로서, 상기 제1케이스는, 나무로 된 직사각형 형상의 제1몸체(110)와, 상기 제1몸체 내부에 구비되는 메탄가스 저장탱크(120)와, 고전압 발생장치(130)를 포함하고, 상기 제2케이스는, 원통 형상의 제2몸체(210)와, 상기 제2몸체의 양측에 구비되는 제1마개(220) 및 제2마개(230)와, 상기 제2몸체의 내부에 구비되어 스파크를 일으키는 스파크 발생장치(240)와, 상기 메탄가스 저장탱크(120)의 메탄이 상기 제2몸체 내부로 주입되도록 하는 주입구(250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치를 제공한다.

상기 메탄가스 저장탱크(120)와 상기 제2몸체의 주입구(250)를 연결하는 가스 호스(H)와, 상기 메탄가스 저장탱크(120)의 입구에 구비되어 배출되는 메탄가스의 양을 조절하는 가스조절밸브(150)를 더 포함한다.

상기 제2몸체의 주입구(250)와 상기 호스(H) 사이에는, 상기 메탄가스가 제2몸체 내부로 주입되는 방향으로의 흐름만 허용하는 일방향 밸브체(260)가 구비되고, 상기 일방향 밸브체(260)는, 상기 주입구와 상기 호스의 연결지점에 위치하는 개폐막(263)에 의해 메탄가스는 제2몸체로 주입되는 방향으로만 유동한다.

제2몸체(210)의 내부에 구비되고 제2몸체 내부 압력을 감지하는 압력계(270)와, 상기 제1몸체(110)의 표면에 구비되고 상기 압력계가 감지한 압력 수치정보를 표시하는 디스플레이부(180)을 더 포함한다.

상기 고전압 발생장치(130)에서 발생한 고전압으로 상기 스파크 발생장치(240)에서 스파크가 발생하여 제2몸체 내부의 메탄가스가 폭발하도록 제어하는 제어부(140)를 더 포함한다.

상기 제2몸체(210)의 상측에 구비되는 소정 직경의 개구(280)와, 상기 개구에 착탈식으로 장착되어 제2몸체의 내외부를 밀폐하는 뚜껑(290)을 더 포함하고, 상기 뚜껑은 메탄가스 폭발에 의한 압력으로 위로 튀어오르게 한다.

상기 제2몸체의 외측면에 구비되어, 메탄가스 폭발시 빛을 발하는 발광소자를 포함하고, 상기 제1몸체 또는 제2몸체의 외측면에 구비되어, 메탄가스 폭발시 굉음을 발하는 스피커를 더 포함한다.

상기 뚜껑의 상측에는 메탄의 화학식을 형상화한 구조체(300)가 구비되고, 상기 구조체는, 상기 뚜껑의 상단과 연결된 중앙구체(310); 상기 중앙구체에 방사상으로 배치된 4개의 가지부(320); 및 상기 4개의 가지부의 끝단에 체결된 4개의 방사구체(330);를 포함한다.

상기 중앙구체는 내부에 형성되어 비어있는 공간인 내부 공간(S); 상기 내부 공간에서 상기 뚜껑의 하단까지 형성된 제1내부통로(S1); 및 상기 내부 공간에서 상기 가지부 끝단까지 형성된 제2내부통로(S2);를 더 포함하여, 상기 메탄가스 폭발시 상기 4개의 방사구체(330)가 상기 가지부로부터 분리되면서 비산하는 효과를 줄 수 있다.

본 발명은 위와 같은 구성에 의해서, 하수관로 메탄가스 폭발에 대한 안전교육에 대한 관심을 집중시키고 교육효과를 높이고, 일반인이나 학생들에게 어떤 조건에서 폭발사고가 일어날 수 있는지, 폭발사고 발생시 어느 정도의 위력이 있는지 등에 대한 교육을 효과적으로 실시할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상기 구성을 갖춘 교육장비를 하나의 키트 형식으로 제공하여 교육현장에 제공하여 활용할 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치의 개념도이며,
도 2는 본 발명에 따른 교육장치의 일방향 밸브 구조 개념도이며,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치에 구비되는 메탄 구조의 개념적인 형상이며,
도 5는 본 발명에 따른 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치에 구비되는 메탄 구조의 개념적인 형상이 폭발로 비산하는 이미지이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

도 1은 본 발명에 따른 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치의 개념도이며, 도 2는 본 발명에 따른 교육장치의 일방향 밸브 구조 개념도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치에 구비되는 메탄 구조의 개념적인 형상이며, 도 5는 본 발명에 따른 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치에 구비되는 메탄 구조의 개념적인 형상이 폭발로 비산하는 이미지이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 하수관로 형상을 모형으로 만든 상태에서 메탄가스가 폭발하는 장면을 시각적 청각적으로 보여주는 교육장치이며, 이를 통해 하수관로 내부에 존재하는 메탄가스의 폭발 위험성을 확인할 수 있게 하는 교육용 키트로 활용할 수 있다.

도 1을 참고하면 본 발명은 크게 보아, 아래쪽에 위치하는 제1케이스(100)와 상측에 위치하는 제2케이스(200)로 이루어진다. 상기 제1케이스(100)는, 대략 직사각형 형상의 제1몸체(110) 형상이면서 그 내부에, 메탄가스 저장탱크(120)와, 고전압 발생장치(130)를 포함한다. 그리고, 상기 제2케이스는 대략 원통 형상의 제2몸체(210)로 이루어지고, 제2몸체의 양측에는 제1마개(220) 및 제2마개(230)를 이용하여 그 내부를 외부로부터 밀폐시킨다. 이 밀폐된 공간에 메탄가스를 주입한 후 폭발 시험을 하게 된다. 상기 제2몸체의 내부에는 메탄가스 폭발을 위한 스파크를 일으키는 스파크 발생장치(240)와, 상기 메탄가스 저장탱크(120)의 메탄이 상기 제2몸체 내부로 주입되도록 하는 주입구(250)를 포함한다.

그리고, 상기 메탄가스 저장탱크(120)에 저장된 메탄가스는 상기 제2몸체의 주입구(250)를 연결하는 가스 호스(H)를 통해 제2몸체 내부로 폭발 시험에 필요한 양만큼 주입된다. 이를 위해 상기 메탄가스 저장탱크(120)의 입구에는 배출되는 메탄가스의 양을 조절하는 가스조절밸브(150)가 구비된다.

그리고, 상기 제2몸체의 주입구(250)와 상기 호스(H) 사이에는, 상기 메탄가스가 제2몸체의 내부로 주입되는 방향으로만 유동할 수 있도록 허용하는 일방향 밸브체(260)가 구비된다. 상기 일방향 밸브체(260)는 다양한 형상일 수 있으며, 도 2에서는 그 하나의 예시로서 상기 주입구와 상기 호스의 연결지점에 위치하는 개폐막(263)에 의해 메탄가스는 제2몸체로 주입되는 방향으로만 유동하는 형상을 도시하고 있다.

그리고, 제2몸체(210)의 내부에는 주입된 메탄가스의 양을 체크하기 위해 내부 압력을 감지하는 압력계(270)가 구비되고, 상기 압력계가 감지한 압력의 수치정보를 외부로 표시하는 디스플레이부(180)가 상기 제1몸체(110)의 표면에 위치한다.

상기 제1몸체 내부에는 적절한 위치에 제어부(140)가 구비되며 사용자의 조작판의 조작에 의해 상기 제어부는 고전압 발생장치(130)에서 고전압을 발생시키고 이 고전압이 상기 스파크 발생장치(240)로 전해져서 제2몸체 내부에 스파크가 발생하고, 그 결과 제2몸체 내부의 메탄가스가 폭발하게 된다. 폭발력을 교육에 필요한 수준에서 적절히 조절하기 위해 상기 압력계의 압력 수치 보면서 상기 가스조절밸브를 조절하여 제2몸체로 주입되는 메탄가스 양을 조절한다.

메탄가스 폭발 효과를 시각적이고 청각적으로 전달하기 위한 구성으로 본 발명에서는 상기 제2몸체(210)의 상측에 소정 직경의 개구(280)와 상기 개부에 착탈식으로 장착되어 제2몸체의 내외부를 밀폐하는 뚜껑(290)을 고안하였다. 제2몸체(210) 내부의 메탄가스가 폭발하면 그 폭발압력으로 상기 뚜껑은 위로 튀어오르게 한다. 이를 위하여 상기 뚜껑은 적절한 힘으로 억지 끼움 방식으로 상기 개구에 삽입된다. 그리고, 폭발의 효과를 위해 상기 제2몸체의 외측면에 구비되어, 메탄가스 폭발시 빛을 발하는 발광소자와, 상기 제1몸체 또는 제2몸체의 외측면에 구비되어, 메탄가스 폭발시 굉음을 발하는 스피커 등을 더 포함하도록 하여 교육생으로 하여금 더욱 더 흥미를 유발하도록 한다.

또한, 본 발명에서는 메탄가스 폭발 교육용 장비인 점을 고려하여, 메탄가스의 화학구조를 교육하기 위한 구성을 부가하였다. 즉, 메탄가스 폭발로 비산하는 뚜껑(290)에 메탄가스의 화학식 CH4의 구조를 형상화한 구성을 추가하여 교육생으로 하여금 메탄가스에 대한 인식이 잘 전달되도록 하였다.

메탄가스는 탄소 하나에 수소 4개가 붙어 있는 가장 간단한 탄소 화합물인데, 본 발명에서는 이를 형상화하여 도 3과 같은 구조체(300)로 구비하였다. 가운데 중앙구체(310)가 탄소에 해당하며, 상기 중앙구체에 방사상으로 배치된 4개의 가지부(320)의 끝단에 체결된 4개의 방사구체(330)가 수소에 해당한다.

본 발명 제2케이스의 상기 뚜껑(290)의 상측에 메탄의 화학식을 형상화한 위 구조체(300)가 결합시킨다. 상기 구조체의 중앙구체(310)는 상기 뚜껑의 상단과 연결되고, 상기 중앙구체에 방사상으로 배치된 4개의 가지부(320)의 끝단에 4개의 방사구체(330)가 결합된다. 이 상태에서 메탄가스 폭발시 상기 뚜껑과 결합된 상기 구조체(300)가 뚜껑과 함께 날아가도록 하여 흥미를 유발하도록 한다. 폭발시에는 뚜껑 전체가 상층부로 날아 오름으로써 하수관로 폭발사고 시 마치 하수도 뚜껑이 멀리까지 날아가는 듯한 효과를 얻을 수 있게 한다.

그런데, 상기 구조체가 뚜껑과 일체로 결합되어 함께 튀어오르도록 할 수도 있지만, 상기 두껑과 중앙구체는 제2몸체부 부착되어 있고, 메탄가스 폭발시 상기 방사구체(330)만이 튀어 오르게 할 수도 있다.

이를 위해, 상기 중앙구체는 내부에 비어있는 공간인 내부 공간(S)이 있고, 상기 내부 공간에서 상기 뚜껑의 하단까지 제1내부통로(S1)가 형성된다. 제1내부통로를 통해서 제2몸체 내부와 상기 내부 공간(S)이 서로 통하게 된다. 그리고, 상기 내부 공간에서 상기 가지부 끝단까지 제2내부통로(S2)가 형성된다. 따라서, 제2몸체 내부와 제1내부통로와 내부 공간과 제2내부통로(S2)가 모두 통하게 된다. 4개의 가지부(320)의 끝단에는 4개의 방사구체(330)가 억지끼움으로 결합된다. 이 상태에서 상기 제2몸체 내부의 메탄가스가 폭발하면, 상기 4개의 방사구체(330)가 상기 가지부로부터 분리되면서 비산하는 효과를 줄 수 있는 것이다(도 5).

본 발명의 상기 뚜껑은 하수도 멘홀 뚜껑 형식으로 배치되어 하수관로 메탄가스 폭발을 모사할 수 있으며, 폭발시의 높은 온도와 강한 충격을 견딜 수 있는 내열성이 우수한 열경화성 수지 또는 투명한 아크릴로 제2몸체를 구성하는 것이 바람직하다.

스피커는 원통 파이프 외부에 설치할 수 있으며, 제어부를 거친 전압이 전선으로 흘러 스파크 발생장치에서 스파크가 발생하게 되면, 스피커를 통해 효과음을 발함으로서 청각적인 효과를 제고할 수 있다. 한편, 스피커의 굉음은 다양한 효과음을 발산할 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 게시된 발명의 개념의 범위, 저술한 게시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 게시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

1. 제1케이스(100)와 제2케이스(200)로 이루어지는 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치로서,
   상기 제1케이스는, 나무로 된 직사각형 형상의 제1몸체(110)와, 상기 제1몸체 내부에 구비되는 메탄가스 저장탱크(120)와, 고전압 발생장치(130)를 포함하고,
   상기 제2케이스는, 원통 형상의 제2몸체(210)와, 상기 제2몸체의 양측에 구비되는 제1마개(220) 및 제2마개(230)와, 상기 제2몸체의 내부에 구비되어 스파크를 일으키는 스파크 발생장치(240)와, 상기 메탄가스 저장탱크(120)의 메탄이 상기 제2몸체 내부로 주입되도록 하는 주입구(250)를 포함하고,
   상기 제2몸체(210)의 상측에 구비되는 소정 직경의 개구(280)와, 상기 개구에 착탈식으로 장착되어 제2몸체의 내외부를 밀폐하는 뚜껑(290)을 더 포함하여 상기 뚜껑은 메탄가스 폭발에 의한 압력으로 위로 튀어오르고,
   상기 뚜껑의 상측에는 메탄의 화학구조를 형상화한 구조체(300)가 구비되고,
   상기 구조체는, 상기 뚜껑의 상단과 연결된 중앙구체(310); 상기 중앙구체에 방사상으로 배치된 4개의 가지부(320); 및 상기 4개의 가지부의 끝단에 체결된 4개의 방사구체(330);로 이루어지고,
   상기 중앙구체는, 내부에 형성되어 비어있는 공간인 내부 공간(S); 상기 내부 공간에서 상기 뚜껑의 하단까지 형성된 제1내부통로(S1); 및 상기 내부 공간에서 상기 가지부 끝단까지 형성된 제2내부통로(S2);를 더 포함하여,
   상기 메탄가스 폭발시 상기 4개의 방사구체(330)가 상기 가지부로부터 분리되면서 비산하는 것을 특징으로 하는 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 메탄가스 저장탱크(120)와 상기 제2몸체의 주입구(250)를 연결하는 가스 호스(H)와, 상기 메탄가스 저장탱크(120)의 입구에 구비되어 배출되는 메탄가스의 양을 조절하는 가스조절밸브(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2몸체의 주입구(250)와 상기 호스(H) 사이에는, 상기 메탄가스가 제2몸체 내부로 주입되는 방향으로의 흐름만 허용하는 일방향 밸브체(260)가 구비되는 것을 특징으로 하는 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 일방향 밸브체(260)는,
   상기 주입구와 상기 호스의 연결지점에 위치하는 개폐막(263)에 의해 메탄가스는 제2몸체로 주입되는 방향으로만 유동하는 것을 특징으로 하는 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치.
5. 제1항에 있어서,
   제2몸체(210)의 내부에 구비되고 제2몸체 내부 압력을 감지하는 압력계(270)와, 상기 제1몸체(110)의 표면에 구비되고 상기 압력계가 감지한 압력 수치정보를 표시하는 디스플레이부(180)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 고전압 발생장치(130)에서 발생한 고전압으로 상기 스파크 발생장치(240)에서 스파크가 발생하여 제2몸체 내부의 메탄가스가 폭발하도록 제어하는 제어부(140)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관로 메탄가스 폭발 교육장치.
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