KR102491008B1 - 전기자동차 화재 진압장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재 발생 차량에 침수환경을 즉시 제공할 수 있는 전기자동차 화재 진압장치로서, 구체적으로는 내측부재(112)와 외측부재(114) 사이의 공간인 이격공간(125)에는 물이 주입될 수 있도록 구비되고 화재 차량을 덮어 감싸도록 구비되는 소화포(110); 상기 소화포의 둘레에 배치되고, 내부에는 물이 주입될 수 있어서 상기 상기 소화포의 둘레에 하중을 가하는 튜브(120); 상기 튜브 및 소화포의 이격공간에 물을 공급하는 주입관(160,180); 상기 소화포의 내측부재에 관통되어 형성되는 분사공(113);을 포함하여, 화재가 발생한 차량을 상기 소화포로 덮고 상기 주입관을 통해 소화용수를 공급하면 상기 튜브의 내부 및 이격공간으로 물이 공급되고, 상기 이격공간의 물은 상기 분사공을 통해 분사되어 차량의 배터리 내장 부위에 침수환경을 제공하는 것이 특징이다.

Description

전기자동차 화재 진압장치{FIRE EXTINGUISHING APPARATUS FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기자동차에 화재가 발생한 경우에 화재를 효과적으로 진압하기 위한 장치로서, 상세하게는 통상적으로 다량의 배터리를 차체 하부에 내장하고 있는 전기자동차에 화재가 발생한 경우에 차체 특히 배터리 내장 부분에 침수환경을 제공하여 화재를 초기에 진압할 수 있는 장치와 방법에 대한 것이다.

전기자동차에 적용되는 배터리는, 차량이라는 공간적 특수성을 고려하여 무게와 크기에 대한 제약이 크므로 고용량의 셀(Cell)들을 밀도 높게 배치하는 것이 특징이다. 그리고 외부로부터의 물리적 충격을 최소화하기 위하여 밀폐된 형태로 설치되기 때문에 일반적인 화재 발생시 사용하는 소화약제의 침투가 어려워 진압이 어렵다. 따라서 전기자동차에 화재 발생시에는 외부로 나타나는 불길을 소화용수로 진압할 수 밖에 없는 실정이다. 이러한 전기자동차의 열폭주(Thermal runaway) 화재 특성상 화재가 완전히 활성화된 이후 전소 되기까지 화재 진압은 불가능에 가깝다.

그리고, 화재시 배터리에서 양극과 음극 기제를 분리하고 있는 격막이 제 기능을 읽고 기재가 서로 접촉하게 되면, 연쇄적 화학반응에 의한 발열과 가연성 가스가 발생하게 되고, 이후 연쇄 화학반응이 계속 진행되면 일산화탄소를 포함한 유독 가스와 가연성가스가 고온의 열과 함께 급격히 다량 발생되며 스파크에 의하여 배터리가 점화 폭발하게 되고, 어느 한 셀에 물리적 충격 등이 가해져서 폭발이 일어나면 이 폭발력이 인접한 셀에 물리적 충력을 주어 열폭주 전이가 연쇄적으로 발생하여 인접 셀이 연쇄적으로 폭발된다는 문제점이 있다.

그리고, 전기자동차에 들어가는 리튬이온 배터리에 불이 붙으면 잘 꺼지지 않고 완전히 연소될 때까지 쉽게 재점화되는 문제가 있고, 중형 전기차에 내장되는 대형 배터리는 가정에 이틀 치 전원을 공급할 수 있는 양으로, 대형 배터리가 내장된 전기차에 화재가 발생하면 온도가 통제할 수 없을 정도로 올라가 매우 위험하다.

특히, 전기자동차의 배터리는 차체 내부에 밀폐된 공간에 집적되어 내장되어 있으므로 소화용 약제나 물을 정확하게 필요한 지점에 분사할 수 없고 외부로 나타나는 불길에 소화용수만 투입할 뿐이어서 매우 많은 양의 물을 장시간 동안 계속해서 공급해야 하는 문제가 발생하고, 통계에 의하면, 전기자동차 1대의 화재 사고를 완전히 진압하는데는 물 2만 8천 갤런이 필요하며 이것은 소방서 한 곳에서 보통 한 달 동안 사용하는 양과 비슷하다. 그리고, 전기자동차 하부 고전압 배터리로 인해 감전 및 폭발의 위험도 있어서 일반적인 진압방식으로는 진화가 어렵다.

그러므로, 점점 증가하는 전기자동차 산업을 고려할 때 전기자동차 배터리에 화재가 발생하는 경우 이를 효과적으로 소화할 수 있는 장치의 개발이 필요하다.

본 발명은 전기자동차에 화재가 발생한 경우에 화재 현장에서 즉시 전기자동차 차체에 즉시 침수 환경을 제공함으로써 단시간에 화재를 효과적으로 진압할 수 있는 기술을 제공하는 것이 목적이다.

본 발명은, 내측부재(112)와 외측부재(114)로 이루어지고, 이 내외측부재 사이의 공간인 이격공간(125)에는 물이 주입될 수 있도록 구비되고, 화재 차량을 덮어 감싸도록 구비되는 소화포(110); 상기 소화포의 둘레에 배치되고, 내부에는 물이 주입될 수 있어서 상기 상기 소화포의 둘레에 하중을 가하는 튜브(120); 상기 튜브 및 소화포의 이격공간에 물을 공급하는 주입관(160,180); 상기 소화포의 내측부재에 관통되어 형성되는 분사공(113);을 포함하여, 화재가 발생한 차량을 상기 소화포로 덮고 상기 주입관을 통해 소화용수를 공급하면 상기 튜브의 내부 및 이격공간으로 물이 공급되고, 상기 이격공간의 물은 상기 분사공을 통해 분사되어 차량의 배터리 내장 부위에 침수환경을 제공하는 것이 특징이다.

상기 튜브의 내부와 상기 소화포의 이격공간을 연통시키되, 일방향으로만 물이 유동하게 하는 일방향밸브(130);를 더 포함하고, 상기 일방향밸브는 상기 튜브의 상단에 배치되어서, 상기 주입관으로 주입된 물은 먼저 튜브 내부를 채우고 상기 상기 소화포의 이격공간으로 주입된다.

상기 주입관은, 상기 튜브의 내부로 물을 공급하는 제1주입관(160);과 상기 소화포의 이격공간으로 물을 공급하는 제2주입관(180);으로 이루어질 수도 있다.

상기 소화포는 차량의 캐빈에 대응되는 중앙부위에서 주름진 구조를 구비하고 있어서 차량을 덮은 상태에서 돔구조를 형성할 수 있다.

상기 소화포는 차량의 캐빈에 대응되는 중앙부위가 개방된 구조이고, 상기 소화포의 상측과 하측에는 조임을 가할 수 있는 조임용 당김줄(250, 260)이 구비될 수 있다. 상기 튜브는 소방호스의 양단을 서로 마주보게 연결한 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명은 상기 구성에 의해서, 화재가 발생한 전기자동차의 배터리 내장 공간에 현장에서 즉시 침수 환경을 제공할 수 있게 되어 전기자동차 화재 진압이 매우 용이하게 되며, 기존의 진화 방식에 비해 화재 진압에 소요되는 물이 매우 절감되는 유리한 효과가 발생한다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 전기자동차 화재 진압장치의 개념적인 모습의 정면과 측면의 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 전기자동차 화재 진압장치의 소화포의 모습이며,
도 4는 본 발명에 따른 전기자동차 화재 진압장치에서 소화용수가 주입되는 모습이며,
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 전기자동차 화재 진압장치의 일부 구성이 변형된 모습이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들이며 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 전기자동차 화재 진압장치의 개념적인 모습의 정면과 측면의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전기자동차 화재 진압장치의 소화포의 모습이며, 도 4는 본 발명에 따른 전기자동차 화재 진압장치에서 소화용수가 주입되는 모습이며, 도 5와 도 6은 본 발명에 따른 전기자동차 화재 진압장치의 일부 구성이 변형된 모습이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 전기자동차(이하, 전기차량 내지 간단히 차량이라고 하기도 함)의 화재 소화장치는 크게 보아 화재가 난 차량의 상부와 측면을 완전히 덮을 수 있는 소화포(110)와 상기 소화포가 차량을 완전히 덮은 상태에어 소화포의 둘레를 감싸는 튜브(120)로 이루어진다. 상기 소화포는 화재가 난 차량을 덮어서 내외부 공기를 차단하여 소화를 하는 질식포라고도 하는 것으로 외부 공기의 유입을 차단함과 동시에 내부에 공급된 물이 외부로 빠져나가지 못하게 하는 역할을 한다. 소화포의 크기는 차량의 크기를 고려하여 다양한 크기로 제작할 수 있으며, 일반 승용차 내지 SUV차량 등을 완전히 덮을 수 있는 충분한 크기로 제작하는 것이 좋다.

본 발명의 소화포는 일반적인 질식포와 동일한 구조는 아니며 두겹으로 이루어지는 것이 특징이다. 즉, 본 발명의 소화포는 내측부재(112)와 외측부재(114)의 두겹으로 이루어지고, 이들 내외측부재 사이에는 공간이 형성되어 물이 주입될 수 있는데 이 공간을 편의상 이격공간(125)이라고 한다.

그리고, 상기 튜브(120)는 소화포(110)가 차량을 덮은 상태에서 소화포의 외측 둘레에 배치되는 것으로, 내부에는 물이 주입된다. 튜브 내부는 충분한 양의 물이 주입될 수 있도록 하여 물의 하중에 의해 소화포의 둘레에 하중을 가하게 되고, 그 결과 물이 주입된 튜브는 소화포가 덮고 있는 내부의 소화공간(도 1의 S)에 공급된 물이 외부로 방출되지 못하게 하는 일종의 제방 역할을 하게 된다.

상기 튜브(120)는 소화포(110)와 연결되어 일체로 제작될 수도 있고, 소화포와 분리된 별개의 부분으로 제작된 후 화재 현장에서 별도로 설치될 수도 있다. 즉, 소화포를 먼저 차량을 덮고 그 소화포의 외측 둘레 위에 튜브를 설치할 수 있는 것이다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 튜브의 내부로 그리고 소화포의 이격공간으로 물을 공급하는 주입관(160,180)을 더 포함한다. 상기 주입관은, 상기 튜브의 내부로 물을 공급하는 제1주입관(160)과 상기 소화포의 이격공간으로 물을 공급하는 제2주입관(180)으로 별도의 주입관으로 이루어질 수도 있다. 또는 상기 주입관은 하나의 관으로 이루어져서, 상기 주입관을 통해 상기 튜브의 내부로 물을 먼저 공급하고 튜브의 내부에 물이 충분히 차면 상기 이격공간으로 물이 차례로 주입되도록 할 수도 있다.

도 4의 그림에서는 주입관(160,180)을 통해 튜브의 내부 및 소화포의 이격공간으로 물이 주입되는 개념적인 모습을 도시하고 있으며, 구체적으로는 상기 주입관이 연결되는 튜브의 입구에는 주입관 부착을 위한 수나사를 가진 입구(미도시)가 구비되고 상기 주입관은 입구의 수나사에 연결되어 물이 주입되도록 할 수 있을 것이다. 상기 주입관과 소화포 사이의 물 공급을 위한 연결구조 역시 수나사를 갖는 입구가 소화포에 구비될 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 소화포의 내측부재(112)에는 분사공(113)이 형성되어 있어서 이격공간(115)에 공급된 물이 상기 분사공(113)을 통해서 상기 소화공간(S)으로 물이 공급된다.

도 1과 도 2는, 화재가 발생하였다고 가정한 전기자동차의 측면과 상면을 소화포와 튜브가 완전히 감싼 개념적인 모습을 도시하고 있다.

화재가 발생한 차량을 상기 소화포로 덮고 상기 주입관을 통해 소화용수를 공급하면 상기 튜브의 내부 및 이격공간으로 물이 공급되고, 상기 이격공간의 물은 상기 분사공을 통해 분사되어 소화공간(S)에는 점점 물이 차오르게 된다. 그런데, 소화공간의 물은 상기 튜브가 제방 역할을 하면서 소화포를 누르고 있기 때문에 외부로 유출되지 않고 내부에서 점점 차올라서 차량에 침수환경을 제공하게 된다. 상기 소화공간의 물이 튜브의 하단과 지면사이 공간을 통해 소량 유출되더라고 주입관을 통해서 다량의 물이 공급될 수 있으므로 침수환경 유지에는 아무 문제가 없게 된다..

이때, 전기자동차의 배터리(도 2의 B)는 통상적으로 그 무게 때문에 차량 차체의 하부 바닥에 위치하는 것이 일반적이다. 그러므로, 화재 발생한 배터리를 침수시키기 위해서는 차량 전체를 완전히 침수시키지 않고 차체의 절반 정도만 침수시켜도 배터리를 완전히 침수환경에 놓이게 된다. 그리고, 차량의 상부와 측면은 상기 소화포가 완전히 덮고 있기 때문에 외부에서 공기(산소)의 유입도 차단된다.

본 발명은 이렇게 화재가 발생한 전기자동차를 감싸서 자체를 침수시켜서 매우 적은 소량의 물을 이용하여 단시간에 화재를 진압하는 것이 특징이다.

상기 주입관으로 주입되는 물은 먼저 튜브 내부를 채우고 이후에 소화포 내부로 공급되는 것이 좋은데, 이를 위해 상기 튜브의 내부와 상기 소화포의 이격공간을 연통시키되, 일방향으로만 물이 유동하게 하는 일방향밸브(130)를 더 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 것처럼 상기 일방향밸브는 상기 튜브의 상단에 배치되어서, 상기 주입관으로 주입된 물은 먼저 튜브 내부를 채우고 상기 상기 소화포의 이격공간으로 주입되도록 할 수 있다.

그리고, 상기 소화포는 차량의 캐빈에 대응되는 중앙부위에서 주름진 구조를 구비하고 있어서 차량을 덮은 상태에서 돔구조를 용이하게 형성할 수 있을 것이다.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 전기자동차 화재 진압장치의 일부 구성이 변형된 모습이다.

도 5를 참고하면, 전기자동차의 배터리는 통상적으로 차체의 하부 바닥에 위치하고 있으므로, 소화포를 자체 전체를 완전히 덮는 대신 차량의 중앙 캐빈부분에 해당하는 부분은 개방된 상태로 제작하는 것도 가능하다. 그리고, 상기 소화포의 상측과 하측에는 조임을 가할 수 있는 조임용 당김줄(250, 260)이 구비될 수 있다. 그리고, 튜브(220)는 도 1 내지 도 2에서 설명한 바와 유사하게 상기 소화포와 일체로 또는 소화포와 별도로 구비될 수 있다.

도 5의 실시예에서는 상기 소화포를 차량에 덮은 후 당김줄을 당겨서 소화포의 상단과 하단을 조인 후에 소화포와 차량 사이의 공간인 소화공간(S)에 물을 공급하는 것이다. 이렇게 사용하는 경우에도 차량의 배터리에는 충분한 침수환경을 제공할 수 있어서 소화에 문제는 없게 된다.

그리고, 도 6을 참고하면, 상기 튜브는 소화포 둘레를 감싸는 튜브이면 가능하므로 소화 현장에 존재하는 소방호스(280)를 튜브로 활용하는 예시를 보여준다. 즉, 소방호스(280)의 양단을 서로 마주보게 연결한 구조로 한후에 소화포 둘레를 감싸도록 배치하면 도 1의 실시예에서 설명한 튜브 역할을 수행하게 된다. 이때, 소방호스는 물이 찬 수관을 이용하여 2~3회 정도 차량 하부에서 소화포 주변을 감싸는 방식으로 설치한다. 수관의 내부에 물이 들어가면 무게가 약 80kg이 되는데 이것으로 소화포 주변을 감싸서 내부의 소화용 물이 누설되지 않도록 하는 충분한 하중이 발생한다. 그리고, 보통 화재 진압 전에 미리 5본 정도를 연결하여 두기 때문에 현장에서 즉시 활용하기에 편리하다.

본 발명의 위와 같은 구성에 의하면, 화재 차량에 현장에서 즉시 침수 환경을 제공하되 기존 진화 방식에 비해 극히 소량의 물만으로 침수 상황을 제공할 수 있게 되어 전기자동차 화재 진압이 매우 효율적으로 단시간에 가능한 효과가 발생하여, 향후 전기자동차의 폭발적 증가가 예상되는 상황에서 매우 필요한 기술이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (6)

1. 내측부재(112)와 외측부재(114)로 이루어지고, 상기 내측부재와 외측부재 사이의 공간인 이격공간(125)에는 물이 주입될 수 있도록 구비되고, 화재 차량을 덮어 감싸도록 구비되는 소화포(110);
   상기 소화포의 둘레에 배치되고, 내부에는 물이 주입될 수 있어서 상기 상기 소화포의 둘레에 하중을 가하는 튜브(120);
   상기 튜브의 내부 및 소화포의 이격공간에 물을 공급하는 주입관;
   상기 소화포의 내측부재에 관통되어 형성되는 분사공(113);을 포함하여,
   화재가 발생한 차량을 상기 소화포로 덮고 상기 주입관을 통해 상기 튜브의 내부 및 소화포의 이격공간으로 물이 공급되면, 상기 이격공간의 물은 상기 분사공을 통해 분사되어 차량의 내장 배터리 부위에 침수환경을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 화재 진압장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 튜브의 내부와 상기 소화포의 이격공간을 연통시키되, 일방향으로만 물이 유동하게 하는 일방향밸브(130);를 더 포함하고,
   상기 일방향밸브는 상기 튜브의 상단에 배치되어서, 상기 주입관으로 주입된 물은 먼저 튜브 내부를 채우고 상기 상기 소화포의 이격공간으로 주입되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 화재 진압장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 주입관은,
   상기 튜브의 내부로 물을 공급하는 제1주입관(160);과
   상기 소화포의 이격공간으로 물을 공급하는 제2주입관(180);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차 화재 진압장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 소화포는 차량의 캐빈에 대응되는 중앙부위에서 주름진 구조를 구비하고 있어서 차량을 덮은 상태에서 돔구조를 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기자동차 화재 진압장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 소화포는 차량의 캐빈에 대응되는 중앙부위가 개방된 구조이고, 상기 소화포의 상측과 하측에는 조임을 가할 수 있는 조임용 당김줄(250, 260)이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 화재 진압장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 튜브는 소방호스의 양단을 서로 마주보게 연결한 구조인 것을 특징으로 하는 전기자동차 화재 진압장치.

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