KR102497434B1

KR102497434B1 - 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴

Info

Publication number: KR102497434B1
Application number: KR1020200086873A
Authority: KR
Inventors: 장혜영; 김홍진
Original assignee: 장혜영
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2020-07-14
Publication date: 2023-02-09
Also published as: KR20220008986A

Abstract

전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴에 관한 것으로, 전진 이동 및 회전 운동하면서 고압수를 분사하여 화재가 발생한 전기자동차의 배터리 케이스를 천공하는 드릴파이프 및 상기 드릴파이프를 전후 방향으로 이동 및 정역 회전시키도록 구동력을 발생하는 구동부를 포함하는 구성을 마련하여, 화재가 발생한 전기자동차의 배터리 케이스를 천공하고 천공된 구멍을 통해 배터리 케이스 내부로 소방수 또는 소화약제를 주입하여 전기자동차의 화재를 진압할 수 있다.

Description

전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴{WATERJET DRILL FOR FIRE SUPPRESSION APPARATUS OF ELECTRIC AUTOMOBILE}

본 발명은 전기자동차의 화재진압장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차에서 화재 발생시 배터리 케이스를 천공해서 소방수를 분사하여 화재를 진압하는 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴에 관한 것이다.

최근, 세계적인 고유가 및 CO₂ 규제로 인해 자동차의 연비를 향상시키고, 친환경적인 하이브리드 자동차와 전기자동차가 개발되고 있다.

상기 전기자동차는 크게 전기모터와 배터리 및 전력변환장치(인버터)로 구성된다.

특히, 전기자동차에 적용되는 고전압 배터리팩은 전기자동차의 주행 중에 충전과 방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급하도록 구성된다.

이러한 고전압 배터리팩은 내부 단락 및 과전류가 흐를 때 휴즈를 끊거나 또는 인버터로 연결된 릴레이를 차단시킴으로써 화재 발생을 미리 예방할 수 있는 구조를 갖추고 있다.

한편, 외부 충격이나 내부 단락 등에 의해 배터리 시스템을 구성하는 와이어(wire)나 배터리 관리 시스템(BMS) 등이 오동작하여 고전압 배터리팩 내부에서 화재가 발생하면, 배터리는 완전히 타버릴 때까지 전소한다. 즉, 배터리 셀의 음극활물질은 탄소 등과 같은 물질을 공급하고, 배터리 양극활물질은 산소를 공급하기 때문에 한번 불이 나면 전소해버린다.

이로 인해, 고전압 배터리팩을 포함한 전기자동차 자체에 화재가 옮겨 붙어 심한 경우 전기자동차가 전소되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 고전압 배터리팩의 화재를 진화하는 기술이 개시되어 있다.

대한민국 특허 공개번호 10-2012-0136830호(2012년 12월 20일 공개) 대한민국 특허 공개번호 10-2018-0113795호(2018년 10월 17일 공개)

그러나 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 종래기술에 따른 배터리 화재 진화 시스템은 전기자동차 또는 배터리 내부에서 별도의 화재 진화 장비를 설치함에 따라, 배터리의 크기가 대형화되고, 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같이, 전기자동차의 화재는 차량 하부에 적재된 배터리, 즉 2차 전지의 열폭주(Thermal Runaway) 및 2차 발화 현상으로 인해, 내연기관 자동차의 화재와 차별화된다.

즉, 전기자동차의 배터리는 소형의 배터리셀을 모듈 단위로 포장하고, 다수의 모듈을 팩 단위로 포장하여 배터리 관리 시스템으로 관리하며, 포장 단계별 케이스 및 케이지로 외부와 단절됨에 따라, 발화원인 배터리에 단시간 내 접근이 어렵다.

종래에는 전기자동차의 측면을 올려서 하부에 적재된 배터리 케이스에 지속적으로 방수하거나, 피어싱 노즐로 천공하여 소방수를 주입해서 진압하거나, 기계식 또는 압축기체를 이용하여 배터리 케이스를 타공해서 주수 또는 약재를 주입하는 방식, 대형 수조에 화재가 발생한 전기자동차를 침수시켜 화재를 진압하는 방식을 사용하였다.

한편, 전기자동차에 적용하는 리튬이온 배터리는 금속물체로 관통하거나 파손시, 폭발적인 발화 및 주변 배터리의 열폭주를 유발함에 따라, 종래의 파괴천공 및 타공 방법을 기반으로 화재를 진압하는데 한계가 있다.

그리고 내연기관 자동차의 주요 화재발생 지점인 엔진룸은 본넷 부위만 관통하면 주수 진압이 가능한 반면, 전기자동차는 배터리 케이스에 접근하기 위해 자동차 바디, 내장재 및 좌석, 플로어, 다수의 금속 및 플라스틱 재질의 배터리 차폐 케이스를 관통하거나, 차량을 강제로 기울여야만 한다.

또한, 전기자동차는 배터리가 파손되는 경우, 유해 및 화재 유발 화확 물질이 유출됨에 따라, 소화약제를 주입하는 방식은 화재 진압에는 유효하나, 배터리 온도 하강(cool-down) 기능이 미약하므로, 열폭주 및 2차 발화를 억제하기에는 한계가 있다.

결과적으로, 전기자동차의 화재 발생시에는 배터리 케이스를 직접 천공하고, 소방수를 주입하는 것이 가장 효과적인 화재 진압 방식이다.

따라서 배터리팩의 전기적 반응 유발로 인한 인적, 물적 사고를 방지할 수 있도록, 원격지에서 무인 방식으로 전기자동차의 화재를 진압할 수 있는 장비 및 그에 적용될 수 있는 워터젯 드릴 기술의 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기자동차의 화재 발생시 배터리 케이스를 직접 천공하고, 소방수를 주입하여 안전하게 화재를 진압하는 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 원격지에서 무인 방식으로 전기자동차의 화재를 진압하여 배터리의 전기적 반응으로 인한 인적, 물적 사고를 미연에 예방할 수 있는 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴은 전진 이동 및 회전 운동하면서 고압수를 분사하여 화재가 발생한 전기자동차의 배터리 케이스를 천공하는 드릴파이프 및 상기 드릴파이프를 전후 방향으로 이동 및 정역 회전시키도록 구동력을 발생하는 구동부를 포함하고, 상기 드릴파이프는 천공된 구멍을 통해 배터리 케이스 내부에 소방수 또는 소화약제를 주입해서 화재를 진압하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴에 의하면, 배터리 케이스를 천공하고 천공된 구멍을 통해 배터리 케이스 내부로 소방수 또는 소화약제를 주입하여 전기자동차의 화재를 진압할 수 있다는 효과가 얻어진다.

즉, 본 발명에 의하면, 워터젯 헤드를 센서 튜브에 경사지게 설치해서 배터리 케이스에 드릴파이프의 직경보다 큰 직경으로 천공할 수 있다는 효과가 얻어진다.

그리고 본 발명에 의하면, 드릴파이프에 설치되는 워터젯 헤드의 경사각이나 센서튜브와의 이격거리를 조절해서 천공되는 구멍의 직경을 조절할 수도 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 드릴파이프에 복수의 워터젯 헤드를 설치해서 드릴파이프를 1회전시킬 필요 없이, 일정 각도만큼만 회전시켜 배터리 케이스에 구멍을 천공할 수 있다는 효과가 얻어진다.

결과적으로, 본 발명에 의하면, 주행 가능한 화재진압장치에 워터젯 드릴을 장착해서 무인 원격 제어를 통해 전기자동차에서 발생한 화재를 효과적으로 진압함으로써, 배터리팩의 전기적 반응으로 인한 인적, 물적 사고를 미연에 예방할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴이 적용되는 화재진압장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴의 블록 구성도,
도 3은 도 2에 워터젯 드릴의 구성도,
도 4는 드릴팁의 내부 구성을 보인 도면,
도 5 및 도 6은 드릴파이프에 설치된 센서 튜브와 워터젯 헤드의 구성을 보인 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴을 이용한 화재진압방법을 단계별로 설명하는 흐름도,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴의 내부 구성을 보인 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴이 적용되는 화재진압장치의 구성도이다.

이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴이 적용되는 화재진압장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전기자동차에서 화재 발생시 배터리 케이스를 천공해서 소방수를 주입하는 워터젯 드릴(20), 워터젯 드릴(20)이 설치되고 주행 가능하게 마련되는 이동본체(11) 및 원격지에서 이동본체(11)의 주행 및 워터젯 드릴(20)의 구동을 제어하는 제어서버(12)를 포함할 수 있다.

즉, 화재진압장치(10)는 제어서버(12)의 제어신호에 따라 이동본체(11)를 구동해서 화재가 발생한 전기자동차에 근접된 위치로 주행하고, 워터젯 드릴(20)을 구동해서 전기자동차의 배터리 케이스를 천공한 후 소방수 또는 소화약제를 주입하여 화재를 진압한다.

이를 위해, 화재진압장치(10)는 이동본체(11)에 탑재되고, 제어서버(12)와 무선 통신 방식으로 통신하는 통신모듈(13), 워터젯 드릴(20)에 소방수와 소화약제 를 공급하는 공급모듈(14), 이동본체(11) 주변의 상태 정보와 화재가 발생된 전기자동차 및 배터리 케이스의 상태 정보를 수집하는 정보수집모듈(15) 및 이동본체(11)에 마련된 각 장치 및 워터젯 드릴(20)의 구동을 제어하는 제어모듈(16)을 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 이동본체(11)는 무인, 원격 조정이 가능하도록 굴삭기나 방수탑차 기반으로 구성될 수 있다.

굴삭기 기반의 이동본체(11)는 정교한 무인, 원격 조정이 가능하고, 이동본체(11)에 무한궤도를 적용하는 경우 우수한 장애물 통과 성능을 제공할 수 있으며, 이동본체(11)에 타이어를 적용하는 경우에는 도로에서 빠른 주행 속도를 제공할 수 있다.

방수탑차 기반 이동본체(11)는 일반적인 피어싱 노즐을 워터젯 드릴(20)로 대체해서 천공 및 주수가 가능하게 구성될 수 있다.

공급모듈(14)에는 소방수와 액화질소, 파쇄된 드라이아이스 등의 소화약제를 저장하는 저장탱크, 펌프, 그리고 상기 저장탱크와 펌프 및 워터젯 드릴(20)을 연결하는 연결호스 등이 마련될 수 있다.

정보수집모듈(14)은 주변 상황과 화재가 발생한 자동차의 상태를 촬영하는 카메라와 압력, 온도, 거리 등 다양한 정보를 감지하는 각종 센서를 포함할 수 있다. 정보수집모듈(14)은 아래에서 설명할 워터젯 드릴(20)에 마련되는 감지부로 대체되거나, 카메라와 일부 센서만으로 구성될 수 있다.

제어모듈(16)은 통신모듈(13)을 통해 제어서버(12)에서 수신되는 원격제어신호에 따라 화재진압장치(10)에 마련된 각 장치의 구동을 제어한다.

제어서버(12)는 소방 관제소 등에 마련되고, 원격지에서 무선 통신 방식으로 화재진압장치(10)와 통신을 수행하며, 원격제어신호를 발생해서 화재진압장치(10)의 구동을 원격지에서 제어할 수 있다.

다음, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴의 구성을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴의 블록 구성도이고, 도 3은 도 2에 워터젯 드릴의 구성도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴(20)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전진 이동 및 회전운동하면서 고압수를 분사하여 배터리 케이스를 천공하는 드릴파이프(30), 드릴파이프(30)를 전후 이동 및 정역 회전시키도록 구동력을 발생하는 구동부(40) 및 각 장치의 구동을 제어하는 제어부(50)를 포함한다.

이와 함께, 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴(20)은 화재를 진압하고자 하는 대상물, 즉 전기자동차의 배터리 케이스 상태를 감지하는 감지부(60)를 더 포함할 수 있다.

드릴파이프(30)는 대략 바 형상으로 형성되는 지지대(21) 상에 전후 방향으로 왕복 운동 및 회전 가능하게 설치될 수 있다. 지지대(21)의 선단에는 드릴파이프(30)의 전단부를 회전 및 이동 가능하게 지지하는 지지부재(22)가 설치될 수 있다.

드릴파이프(30)의 선단에는 배터리 케이스를 천공하는 드릴팁(31)이 마련되고, 드릴파이프(30)의 후단부는 지지대(21) 상에 전후 방향으로 왕복 운동 가능하게 설치되는 이동부재(24)에 결합될 수 있다.

이를 위해, 지지대(21)의 상면에는 레일(23)이 형성되고, 이동부재(24)는 구동부(40)의 실린더 유닛(42)에 의해 전후 방향으로 이동할 수 있다.

그리고 드릴파이프(30)의 후단은 구동부(40)에서 공급되는 유압에 의해 회전력을 발생하는 모터유닛(43)에 연결될 수 있다.

즉, 구동부(40)는 고압의 물을 분사해서 배터리 케이스를 천공하기 위해, 펌핑 동작에 의해 미리 설정된 압력 이상의 고압수를 생성해서 워터젯 헤드(33)로 공급하는 펌프유닛(41), 이동부재(24)를 전후 방향으로 왕복 이동시키도록 구동력을 발생하는 실린더유닛(42) 및 드릴파이프(30)를 회전운동시키도록 회전력을 발생하는 모터유닛(43)을 포함할 수 있다.

펌프유닛(41)은 급수 호스(44)를 통해 공급된 물을 고압으로 펌핑하고, 고압수 호스(45)를 통해 펌핑된 고압수를 드릴팁(30)에 설치된 워터젯 헤드(33)로 공급할 수 있다. 소방수는 소방 호스(46)를 통해 소방 노즐(34)로 공급될 수 있다.

여기서, 급수 호스(44)와 고압수 호스(45) 및 소방 호스(46)에는 각각 제어부(50)의 제어신호에 따라 개폐 동작 및 유량을 조절하는 복수의 밸브(도면 미도시)가 설치될 수 있다.

따라서 드릴팁(31)은 드릴파이프(30)의 직선 운동 및 회전 운동에 의해 배터리 케이스를 천공하고, 배터리 케이스에 천공된 구멍을 통해 배터리 케이스 내부에 소방수 또는 소화약제를 분사할 수 있다.

이를 위해, 드릴팁(31)에는 배터리 케이스를 천공하기 위한 워터젯 헤드(33)와 소방수를 주입하는 소방노즐(34) 및 감지부(60)에 마련된 각 센서가 설치될 수 있다.

감지부(60)는 드릴팁(31)과 대상물, 즉 배터리 케이스 사이의 거리를 측정하는 거리센서(61), 드릴팁(31)과 대상물이 접촉된 상태에서 드릴팁(31)에 가해지는 압력을 측정하는 압력센서(62), 드릴팁(31) 전단 및 전방에 위치한 배터리 케이스의 온도를 감지하는 온도센서(63) 및 드릴팁(31) 전방을 촬영해서 영상을 획득하는 카메라 센서(64)를 포함할 수 있다.

이와 함께, 감지부(60)에는 드릴팁(31) 전방을 향해 빛을 조사해서 조명하는 조명유닛(65)이 마련될 수 있다.

예를 들어, 도 4는 드릴팁의 내부 구성을 보인 도면이고, 도 5 및 도 6은 드릴파이프에 설치된 센서 튜브와 워터젯 헤드의 구성을 보인 도면이다.

드릴팁(30)의 내부에는 도 4에 도시된 바와 같이, 감지부(60)에 마련되는 각 센서가 설치되는 센서튜브(32)가 배치되고, 센서튜브(32)와 드릴파이프(30) 사이에는 워터젯 헤드(33)와 소방노즐(34)이 설치될 수 있다.

거리센서(61)는 드릴팁(31)과 대상물 사이의 거리를 비접촉식으로 감지하는 근접센서로 마련될 수 있다.

카메라 센서(64)는 화재가 발생한 전기자동차 및 배터리 케이스의 상태를 촬영할 수 있도록, 적외선 카메라나 열화상 카메라로 마련될 수 있다.

카메라 센서(64)는 도 4에 도시된 바와 같이, 센서 튜브(32)의 중앙부에 배치되고, 거리센서(61)와 압력센서(62), 온도센서(63) 및 조명유닛(65)은 각각 하나 이상 마련되어 카메라 센서(64)의 외곽에 배치될 수 있다.

워터젯 헤드(33)와 소방노즐(34)은 각각 복수로 마련되고, 센서 튜브(32)의 외곽에 교번적으로 배치될 수 있다.

소방노즐(34)은 드릴팁(31)의 측면을 향해 소방수를 분사할 수 있도록, 드릴팁(31)의 측면에도 설치될 수 있다.

예를 들어, 워터젯 헤드(33)와 소방노즐(34)은 각각 도 4에 도시된 바와 같이 3개씩 마련되고, 센서 튜브(32)의 외부에 120° 간격으로 배치될 수 있다.

센서튜브(32)는 워터젯 헤드(33)와 소방노즐(34)의 설치 개수에 대응되도록 단면이 대략 육각 형상으로 형성될 수 있다.

여기서, 드릴 파이프(30)의 직경은 워터젯 헤드(33)의 크기, 즉 직경에 따라 설정되고, 센터 튜브(32)의 형상은 워터젯 헤드(33)의 개수에 따라 설정될 수 있다.

그래서 3개의 워터젯 헤드(33)와 소방노즐(34)이 적용되는 경우, 센터튜브(32)는 단면이 대략 육각 형상으로 형성되나, 워터젯 헤드(33)의 개수에 대응되는 다각 형상으로 형성되거나, 원형 또는 타원 형상 등 다양한 형상으로 형성되도록 변경될 수도 있다.

한편, 워터젯 헤드(33)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 센서 튜브(32)와 미리 설정된 경사각(α), 예컨대 5° 내지 45°만큼 경사지게 배치될 수 있다.

즉, 워터젯 헤드(33)는 드릴팁(31) 내부에 센서튜브(32)와 상기 설정각도만큼 경사지게 설치됨에 따라, 고압수는 드릴팁(31) 선단과 일정 거리만큼 이격된 위치에 분사될 수 있다.

그래서 워터젯 헤드(33)는 드릴파이프(30)의 회전 운동에 의해 회전해서 배터리 케이스에 드릴파이프(30)의 직경보다 큰 직경으로 천공할 수 있다.

이에 따라, 워터젯 헤드(33)와 센서 튜브(32) 사이의 경사각(α)이나 이격거리(d)를 조절해서 천공되는 구멍의 직경을 조절할 수 있다.

즉, 워터젯 헤드(33)는 도 5에 도시된 바와 같이, 센서 튜브(32)에 설치된 경사각(α)이 조절 가능함에 따라, 고압수의 분사각을 조절해서 천공되는 구멍의 직경을 조절할 수 있다.

또는, 워터젯 헤드(33)의 선단부는 도 6에 도시된 바와 같이, 센서 튜브(32)와 이격되는 이격 거리(d)를 조절해서 경사지게 설치되어 고압수에 의해 천공되는 구멍의 직경을 조절할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명은 워터젯 헤드를 센서 튜브에 경사지게 설치해서 배터리 케이스에 드릴파이프의 직경보다 큰 직경으로 천공할 수 있다.

그리고 본 발명은 드릴파이프에 설치되는 워터젯 헤드의 경사각이나 센서튜브와의 이격거리를 조절해서 천공되는 구멍의 직경을 조절할 수도 있다.

또한, 본 발명은 드릴파이프에 복수의 워터젯 헤드를 설치해서 드릴파이프를 1회전시킬 필요 없이, 일정 각도만큼만 회전시켜 배터리 케이스에 구멍을 천공할 수 있다.

다시 도 2에서, 제어부(50)는 워터젯 드릴(20)에 마련된 각 장치의 구동을 제어하는 기능을 하며, 화재진압장치(10)의 제어모듈(16)로 대체되거나, 제어모듈(16)과 별도로 마련되어 제어모듈(16)과 통신 가능하게 연결될 수도 있다.

이러한 제어부(50)는 감지부(60)에서 감지된 결과에 기초해서 천공 및 주수 작업의 속도 및 깊이를 조절하도록 구동부(40)의 구동을 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부(40)는 고압수 호스(45)에 설치된 밸브의 구동을 제어해서 고압수의 분사 속도 및 분사량을 조절할 수 있다.

그리고, 제어부(40)는 드릴파이프(30)의 회전속도 및 회전각도를 조절하고, 고압수에 혼합되는 석류석(garnet)의 혼합량을 조절하도록 제어할 수 있다.

즉, 배터리 케이스는 철 등의 금속 재질로 제조됨에 따라, 고압수만을 분사해서 천공하는 경우에는 작업 시간이 길어질 수 있다.

따라서 본 실시 예에서 워터젯 드릴(20)은 고압수에 연마재인 석류석을 혼합해서 분사함으로써, 천공 작업시 작업시간을 단축하고, 작업효율을 향상시킬 수 있다.

다음, 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴을 이용한 화재진압방법을 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴을 이용한 화재진압방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.

도 7의 S10단계에서 전기자동차에 화재가 발생하면, 화재진압장치(10)의 제어모듈(16)은 제어서버(12)의 원격제어신호에 따라 이동본체(11)를 구동해서 전기자동차에 근접된 위치로 이동하도록 제어한다.

S12단계에서 워터젯 드릴(20)에 마련된 구동부(40)는 제어부(50)의 제어신호에 따라 실린더유닛(42)을 구동해서 드릴 파이프(30)를 전기자동차의 배터리 케이스에 근접된 위치로 이동시킨다.

이때, 제어부(50)는 감지부(60)에 마련된 카메라센서(64)에서 획득된 영상과 거리센서(61)에서 감지된 거리에 기초해서 드릴팁(31)의 위치, 대상물과의 거리 및 대상물의 상태를 확인하고, 드릴팁(31)을 배터리 케이스에 접촉시키도록 구동부(40)의 구동을 제어할 수 있다.

드릴팁(31)이 배터리 케이스에 접촉되면, 구동부(40)에 마련된 펌프유닛(41)은 펌핑 동작해서 드릴팁(31)에 마련된 워터젯 헤드(33)로 고압수를 공급하고, 모터유닛(43)은 드릴파이프(30)를 회전시키도록 회전력을 발생한다.

이에 따라, 드릴파이프(30)의 드릴팁(31)에 설치된 각 워터젯 헤드(33)는 배터리 케이스에 고압수를 분사하면서 회전한다(S14).

이때, 감지부(60)는 각 센서를 이용해서 배터리 케이스와의 거리, 배터리 케이스와 접촉된 드릴팁(31)에 가해지는 압력, 드릴팁(31) 및 배터리 케이스의 온도를 감지하고, 배터리 케이스의 천공 상태를 촬영해서 감지된 정보 및 영상을 제어부(50)로 전달한다(S16).

그러면, 제어부(50)는 감지부(60)에서 감지된 정보 및 영상에 기초해서 고압수의 분사속도 및 분사량, 드릴파이프(30)의 회전각도 및 속도, 고압수에 혼합되는 석류석의 혼합량을 조절하도록 구동부(40)의 각 장치 및 밸브의 구동을 제어한다(S18).

이때, 제어부(50)는 감지부(60)에서 감지된 정보 및 영상을 제어모듈(16)로 전달하고, 제어모듈은 해당 정보 및 영상을 다시 제어서버(12)로 전송할 수 있다.

S20단계에서 제어부(50)는 감지부(60)에서 획득된 영상을 이용해서 배터리 케이스가 천공되었는지를 검사하고, 천공이 완료될 때까지 S14단계 내지 S20단계를 반복 수행한다.

S20단계의 검사결과 배터리 케이스가 천공되면, 드릴 파이프(30)를 천공된 구멍을 통해 배터리 케이스 내부로 이동시켜 소방수 또는 소화약제를 주입한다(S22).

S24단계에서 제어부(50)는 화재 진압이 완료되었는지를 검사하고, 화재 진압이 완료될 때까지 S12단계 내지 S24단계를 반복 수행한다. 물론, 제어부(50)는 S22단계로 진행해서 화재 진압이 완료될 때까지 천공된 구멍을 통해 배터리 케이스 내부에 소방수 또는 소화약제를 주입하도록 제어할 수도 있다.

한편, S24단계의 검사결과 화재 진압이 완료되면, 제어부(50)는 각 장치의 구동을 중지하고, 종료한다.

상기한 바와 같은 과정을 통해, 본 발명은 워터젯 드릴을 이용해서 배터리 케이스를 천공하고 천공된 구멍을 통해 배터리 케이스 내부로 소방수 또는 소화약제를 주입하여 전기자동차의 화재를 진압할 수 있다.

한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴의 내부 구성을 보인 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 소방노즐(34)은 센서 튜브(32)의 중앙부에 배치되고, 소방노즐(34) 외곽에는 카메라 센서(64)와 거리센서(61)와 압력센서(62), 온도센서(63) 및 조명유닛(65)이 각각 하나 이상 배치될 수 있다.

그리고 워터젯 헤드(33)는 센서튜브(32)와 드립팁(31) 사이에 미리 설정된 각도, 예컨대 약 120°간격으로 3개가 마련될 수 있다.

물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 워터젯 헤드(33)를 2개 또는 4개 이상 마련하고, 각 워터젯 헤드(33) 사이의 각도만큼 드릴파이프(31)를 회전시켜 배터리 케이스를 천공하도록 변경될 수도 있다.

이와 같이, 본 발명은 드릴팁에 소방노즐과 워터젯 헤드, 감지부의 각 센서를 배치해서 천공 작업시 상황을 실시간으로 감지하고, 감지결과에 따라 고압수의 분사속도 및 분사량, 드릴파이프의 회전속도 및 회전각도, 고압수에 혼합되는 석류석의 혼합량을 조절해서 작업 효율을 증대할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 배터리 케이스를 천공하고 천공된 구멍을 통해 배터리 케이스 내부로 소방수 또는 소화약제를 주입하여 전기자동차의 화재를 진압하는 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴 기술에 적용된다.

10: 전기자동차의 화재진압장치
11: 이동본체 12: 제어서버
13: 통신모듈 14: 공급모듈
15: 정보수집모듈 16: 제어모듈
20: 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴
21: 지지대 22: 지지부재
23: 레일 24: 이동부재
30: 드릴파이프
31: 드릴팁 32: 센서튜브
33: 워터젯 헤드 34: 소방 노즐
40: 구동부
41: 펌프유닛 42: 실린더유닛
43: 모터유닛 44: 급수 호스
45: 고압수 호스 46: 소방 호스
50: 제어부
60: 감지부
61: 거리센서 62: 압력센서
63: 온도센서 64: 카메라 센서
65: 조명유닛

Claims

전진 이동 및 회전 운동하면서 고압수를 분사하여 화재가 발생한 전기자동차의 배터리 케이스를 천공하는 드릴파이프,
상기 드릴파이프를 전후 방향으로 이동 및 정역 회전시키도록 구동력을 발생하는 구동부,
화재를 진압하고자 하는 대상물의 상태를 감지하는 감지부 및
상기 감지부의 감지결과에 기초해서 상기 천공 및 주수 작업의 속도 및 깊이를 조절하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 드릴파이프는 천공된 구멍을 통해 배터리 케이스 내부에 소방수 또는 소화약제를 주입해서 화재를 진압하며,
상기 드릴파이프의 선단에는 배터리 케이스를 천공하는 드릴팁이 마련되고,
상기 드릴팁에는 배터리 케이스에 고압수를 분사하는 워터젯 헤드와
천공된 구멍을 통해 배터리 케이스 내부에 소방수를 주입하는 소방노즐이 설치되며,
상기 감지부는 상기 드릴팁과 대상물 사이의 거리를 측정하는 거리센서,
상기 드릴팁과 대상물이 접촉된 상태에서 상기 드릴팁에 가해지는 압력을 측정하는 압력센서,
상기 드릴팁 전단 및 전방에 위치한 대상물의 온도를 감지하는 온도센서 및
상기 드릴팁 전방을 촬영해서 영상을 획득하는 카메라 센서를 포함하고,
상기 제어부는 상기 감지부의 감지결과에 기초해서 상기 드릴팁에서 분사되는 고압수의 분사속도 및 분사량, 상기 드릴파이프의 회전각도 및 속도, 고압수에 혼합되는 석류석의 혼합량을 조절해서 상기 천공 및 주수 작업의 속도 및 깊이를 조절하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴.
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제1항에 있어서,
상기 구동부는 펌핑 동작에 의해 미리 설정된 압력 이상의 고압수를 상기 드릴파이프에 설치된 워터젯 헤드로 공급하는 펌프유닛,
상기 드릴파이프를 전후 방향으로 왕복 이동시키도록 구동력을 발생하는 실린더유닛 및
상기 드릴파이프를 회전운동시키도록 회전력을 발생하는 모터유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴.
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제1항에 있어서,
상기 드릴팁 내부에는 상기 감지부에 마련된 각 센서가 설치되는 센서 튜브가 설치되고,
상기 워터젯 헤드와 소방노즐은 각각 복수로 마련되며, 상기 센서튜브의 외곽에 미리 설정된 각도만큼 이격되어 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴.
제5항에 있어서,
상기 센서튜브는 상기 워터젯 헤드와 소방노즐의 개수에 대응되는 개수의 면을 포함하는 다각 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴.
제5항에 있어서,
상기 워터젯 헤드는 상기 센서튜브와 미리 설정된 경사각만큼 경사지게 설치되어 배터리 케이스에 상기 드릴파이프의 직경보다 큰 직경으로 천공하고,
상기 경사각은 천공하고자 하는 구멍의 직경에 따라 변경 설정되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴.
제5항에 있어서,
상기 워터젯 헤드는 선단부가 상기 센서튜브와 미리 설정된 이격거리만큼 이격되어 경사지게 설치되고,
상기 이격거리는 천공하고자 하는 구멍의 직경에 따라 변경 설정되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴.
제1항에 있어서,
상기 드릴팁 내부에는 상기 감지부에 마련된 각 센서가 설치되는 센서 튜브가 설치되고,
상기 소방노즐은 상기 센서튜브의 중앙부에 배치되며,
상기 워터젯 헤드는 상기 센서튜브의 외곽에 복수 개가 미리 설정된 각도만큼 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 화재진압용 워터젯 드릴.
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