KR102539607B1 - 로봇을 이용한 공동주택 소방시스템 - Google Patents

로봇을 이용한 공동주택 소방시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로봇을 이용한 공동주택 소방시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공동주택에서 발생하는 화재중 사람이 접근하기 어려운 곳에 진입하여 초기 진압할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 고온에 충분히 견딜 수 있어 효과적인 화재 진압이 가능하도록 개선된 로봇을 이용한 공동주택 소방시스템에 관한 것이다.

Description

로봇을 이용한 공동주택 소방시스템{Apartment house firefighting system using robot}
본 발명은 소방 기술 분야 중 로봇을 이용한 공동주택 소방시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공동주택에서 발생하는 화재중 사람이 접근하기 어려운 곳에 진입하여 초기 진압할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 고온에 충분히 견딜 수 있어 효과적인 화재 진압이 가능하도록 개선된 로봇을 이용한 공동주택 소방시스템에 관한 것이다.
일반적으로 공동주택에는 화재시 이를 알리기 위한 자동화재탐지설비가 설치되어 있다. 이러한 자동화재탐지설비는 통상 화재에 의하여 발생하는 열, 연기 또는 화염을 감지하는 센서를 기반으로 화재발생 여부를 인식하고, 벨 또는 사이렌 등의 음향장치를 통해 해당 공동주택의 관리자 및 세대원에게 화재발생 경보를 발하는 설비를 말한다.
이에 따라, 자동화재탐지설비는 일반적으로 감지기, 발신기, 수신기 및 음향장치 등으로 구성된다.
소방관리에 사용되는 화재 수신기는 감지기 또는 발신기로부터 발하여지는 신호를 직접 또는 중계기를 통해 공통 신호로써 수신하여 화재 발생을 당해 소방대상물의 관리자 또는 소방서 측에 경보하여 주는 것으로서, P형 수신기, R형 수신기, M형 수신기, GP형 수신기 및 GR형 수신기 등이 있다.
한편, 감지기 또는 발신기(M형 발신기 제외) 등으로부터 발하여지는 신호를 직접 또는 중계기를 통하여 공통 신호로서 수신하여 화재 발생을 당해 소방대상물의 관리자에게 경보하여 주고, 자동 또는 수동으로 옥내외 소화설비, 스프링클러 설비, 물 분무 소화설비, 포 소화설비, 이산화탄소 소화설비, 할로겐화물 소화설비, 분말 소화설비, 배연설비 등 가압송수장치 또는 기동장치 등을 제어하는 P형 복합식 수신기가 있다.
이외에도 R형 복합식 수신기, GP형 복합식 수신기 및 GR형 복합식 수신기 등이 있다.
P형(Proprietary type) 수신기는 설치의 용이성 및 설비 단가의 이점으로 인해 중소규모의 건물에 가장 많이 사용되고 있으며, 각 회로별 경계구역을 표시하는 지구표시등이 설치되어 있는 것으로서, 성능에 따라 1급과 2급으로 구분된다.
P형 1급 수신기는 화재표시 동작, 감지기배선 도통시험, 상용전원 및 비상전원 간의 전환 등이 가능한 동시에 회로수에 제한이 없는 장점이 있으며, P형 2급 수신기는 P형 1급 수신기와 구조는 같으나 회전수가 5회선 이하로 제한된다.
최근 정보통신기술(ICT:Information Communication Technology)의 빠른 보급과 더불어 현재 건축되는 대부분의 건축물들은 인텔리전트 빌딩 및 지능형 아파트 등으로 변화하고 있는 추세이다.
이에 따라, 소방설비분야에서 낙후된 과거의 기술로는 현 추세에 적응하기 어려운 문제점이 있다.
특히, 자동화재탐지설비(AFDE:Automatic fire detection equipment)는 근린생활시설, 교육연구시설, 위락시설, 숙박시설, 의료시설 및 600㎡ 이상의 건축물 등에는 반드시 설치하도록 '소방기술기준'으로 규정하여 의무화하고 있으며, 4층 이상 건축물 등에는 필히 P형 1급 수신기를 사용하도록 규정하고 있다.
그러나 현재 사용 중인 자동화재탐지설비의 제어 알고리즘과 화재진압 제어시스템은 1970년대부터 사용하는 기술이 그대로 적용되고 있는 실정이다.
뿐만 아니라, 공동주택에서도 사람이 접근하기 어려운 곳에서 발생된 화재는 초기 진압 자체가 어려워 화재가 더 커지는 문제가 있다.
대한민국 특허 등록번호 제10-2169181호(2020.10.16.) 공동주택 소방관리 시스템 대한민국 특허 등록번호 제10-2395973호(2022.05.04.) 로봇을 이용한 공동주택 소방시설 관리시스템
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 공동주택에서 발생하는 화재중 사람이 접근하기 어려운 곳에 진입하여 초기 진압할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 고온에 충분히 견딜 수 있어 효과적인 화재 진압이 가능하도록 개선된 로봇을 이용한 공동주택 소방시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 이동로봇(10), 상기 이동로봇(10)과 근거리무선통신하여 이동로봇(100)의 이동위치와 소화수 분사를 제어하는 사용자단말기(20), 상기 사용자단말기(20)와 인터넷망 또는 이동통신망을 통해 접속되어 화재상황을 고지하는 관리서버(30)를 포함하는 로봇을 이용한 공동주택 소방시스템에 있어서; 상기 이동로봇(10)은 로봇본체(110)와, 상기 로봇본체(110)의 양측면에 회전가능하게 설치된 이동바퀴(120)와, 상기 로봇본체(110)에 내장된 소화수탱크(130)와, 상기 소화수탱크(130)에 설치된 펌프(140)와, 상기 로본본체(110)의 상면에 고정된 분사하우징(150)과, 상기 분사하우징(150)에 내장되고 상기 펌프(140)의 배출단과 연결된 2-웨이밸브(160)와, 상기 2-웨이밸브(160)의 양단에 각각 설치된 분사노즐(170)과, 상기 로봇본체(110)의 전면과 후면에 설치된 카메라(180)와, 상기 로봇본체(110)의 상부에 설치되고 상기 펌프(140) 및 2-웨이밸브(160)의 개폐와 카메라(180)의 촬상정보 송수신을 제어하는 컨트롤러(190)와, 상기 컨트롤러(190)와 연결되고 상기 사용자단말기(20)와 무선통신하는 무선통신모듈(TM)을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 공동주택 소방시스템을 제공한다.
이때, 상기 이동바퀴(120)는 상기 로봇본체(110)의 양측면을 관통하여 노출된 바퀴축(1210)과, 상기 바퀴축(1210)에 키 고정된 원형상의 주행기어(1220)와, 상기 주행기어(1220)에 맞물려 회전하는 제1,2,3회전기어(1230,1240,1250)와, 상기 바퀴축(1210)의 단면 중심에서 돌출된 주행링크축(1260)과, 상기 제1,2,3회전기어(1230,1240,1250)의 양측면 중심에서 양측으로 각각 돌출된 회전링크축(1270)과, 상기 회전링크축(1270)과 주행링크축(1260)에 끼워져 서로 구속하는 아웃터링크(1280)와, 상기 회전링크축(1270)과 바퀴축(1210)에 끼워져 서로 구속하는 이너링크(1290)와, 상기 제1,2,3회전기어(1230,1240,1250)에 무한궤도 형태로 감겨 구동되는 캐터필러(F)를 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 공동주택에서 발생하는 화재중 사람이 접근하기 어려운 곳에 진입하여 초기 진압할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 고온에 충분히 견딜 수 있어 효과적인 화재 진압이 가능하도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 예시적인 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 시스템중 이동로봇을 구성하는 구성예를 설명하는 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 시스템중 이동로봇을 구성하는 이동바퀴의 예시도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 시스템은 도 1 내지 도 3의 예시와 같이, 이동로봇(10), 상기 이동로봇(10)과 근거리무선통신하여 이동로봇(100)의 이동위치와 소화수 분사를 제어하는 사용자단말기(20), 상기 사용자단말기(20)와 인터넷망 또는 이동통신망을 통해 접속되어 화재상황을 고지하는 관리서버(30)를 포함한다.
이때, 상기 이동로봇(10)은 로봇본체(110)와, 상기 로봇본체(110)의 양측면에 회전가능하게 설치된 이동바퀴(120)와, 상기 로봇본체(110)에 내장된 소화수탱크(130)와, 상기 소화수탱크(130)에 설치된 펌프(140)와, 상기 로본본체(110)의 상면에 고정된 분사하우징(150)과, 상기 분사하우징(150)에 내장되고 상기 펌프(140)의 배출단과 연결된 2-웨이밸브(160)와, 상기 2-웨이밸브(160)의 양단에 각각 설치된 분사노즐(170)과, 상기 로봇본체(110)의 전면과 후면에 설치된 카메라(180)와, 상기 로봇본체(110)의 상부에 설치되고 상기 펌프(140) 및 2-웨이밸브(160)의 개폐와 카메라(180)의 촬상정보 송수신을 제어하는 컨트롤러(190)와, 상기 컨트롤러(190)와 연결되고 상기 사용자단말기(20)와 무선통신하는 무선통신모듈(TM)을 포함한다.
그리고, 상기 로봇본체(110)의 내부에는 상기 이동바퀴(120)를 회전구동시키기 위한 구동모터(M, 도 4 참조)가 내장된다.
아울러, 상기 이동바퀴(120)는 상기 로봇본체(110)의 양측면을 관통하여 노출된 바퀴축(1210)과, 상기 바퀴축(1210)에 키 고정된 원형상의 주행기어(1220)와, 상기 주행기어(1220)에 맞물려 회전하는 제1,2,3회전기어(1230,1240,1250)와, 상기 바퀴축(1210)의 단면 중심에서 돌출된 주행링크축(1260)과, 상기 제1,2,3회전기어(1230,1240,1250)의 양측면 중심에서 양측으로 각각 돌출된 회전링크축(1270)과, 상기 회전링크축(1270)과 주행링크축(1260)에 끼워져 서로 구속하는 아웃터링크(1280)와, 상기 회전링크축(1270)과 바퀴축(1210)에 끼워져 서로 구속하는 이너링크(1290)와, 상기 제1,2,3회전기어(1230,1240,1250)에 무한궤도 형태로 감겨 구동되는 캐터필러(F)를 포함한다.
이때, 상기 바퀴축(1210)은 커플러(C)를 통해 구동모터(M)의 모터축(S)에 연결 고정된다.
그리고, 상기 주행기어(1220)는 폭 중앙에 일정폭과 깊이를 갖는 걸림홈(1222)이 요입 형성되고, 상기 제1,2,3회전기어(1230,1240,1250)의 폭 중앙에는 상기 걸림홈(1222)에 끼워지는 환형돌기(T)가 돌출 형성되어 상호 형합된 상태로 기어물림된다.
즉, 상기 주행기어(1220)의 표면은 기어이고, 상기 제1,2,3회전기어(1230,1240,1250)의 표면도 서로 맞물리는 기어이며, 폭 중앙만 걸림홈(1222)과 환형돌기(T)의 맞물림 구조를 갖는다.
또한, 상기 캐터필러(F)의 내부면 중앙에도 상기 환형돌기(T)가 맞물리는 필러홈(FG)이 형성되어 상호 맞끼워지게 구성된다.
이를 통해, 캐터필러(F)의 이탈이 방지되며, 또한 제1,2,3회전기어(1230,1240,1250)는 두 개의 링크, 즉 아웃터링크(1280)와 이너링크(1290)에 의해 주행기어(1220)로부터의 이탈이 방지된 채 긴밀한 기어결합을 하게 된다.
아울러, 아웃터링크(1280)와 이너링크(1290)는 주행링크축(1260)과 바퀴축(1210)에 관통하여 끼워지는 고정핀(도면번호 생략)에 의해 분리 이탈되지 않게 고정된다.
한편, 상기 분사노즐(170)은 도 3의 예시와 같이, 노즐 선단에서 내측으로 역돌출된 원추형상의 비산추(172)를 포함한다.
상기 비산추(172)는 분사노즐(170)의 선단에서 다수의 리브(174)를 통해 노즐 둘레와 연결 고정된 상태로 내측으로 연장되되, 원추형상으로 돌출된다.
이에 따라, 리브(174)들 사이에는 분출공(176)이 형성되고, 내측으로 연장된 비산추(172)는 분사되는 소화수를 반경방향으로 분산시켜 분출공(176)을 통해 확경된 상태로 비산 분사되게 유도한다.
즉, 어느 한 곳으로만 집중되지 않고 넓은 범위에 걸쳐 소화수가 분사되게 구성되는데, 이것은 초기 화재시 화재 번짐을 막기 위한 가장 효율화된 분사 방식이 될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 카메라(180)는 로봇본체(110)의 앞, 뒤 양측에 설치되어 촬상된 영상을 컨트롤러(190)로 전송하고, 컨트롤러(190)는 수신한 영상을 사용자단말기(20)로 실시간 전송하며, 사용자단말기(20)는 관리서버(30)로 실시간 전송하여 딥러닝 기법에 의해 화재를 감지할 수 있는 유닛을 탑재한 관리서버(30)가 화재 지점을 파악한 후 이를 역으로 재전송하여 사용자단말기(20)로 로봇본체(110)를 위치제어할 수 있게 된다.
이 경우, 로봇본체(110)의 위치제어는 사용자단말기(20)로 조작자가 카메라 영상을 보면서 리모트 컨트롤방식으로 직접 제어할 수 있수도 있다.
그리하여, 화재 발화지점을 향하고 있는 분사노즐(170)을 개방하여 소화수를 분사함으로써 초기 화재를 신속하게 진압할 수 있게 된다.
이때, 무선통신은 근거리무선통신 방식을 통해 무선통신모듈(TM)과 사용자단말기(20)간 무선통신이 이루어질 수 있고, 경우에 따라서는 인터넷망이나 이동통신망을 통해 무선통신이 이루어질 수도 있다. 이 경우에는 전용앱을 탑재하여 제어의 용이성과 정확성을 확보하도록 함이 바람직하다.
또한, 사용자단말기(20)와 관리서버(30)는 인터넷망 혹은 이동통신망을 통해 무선통신이 이루어질 수 있다.
덧붙여, 상기 로봇본체(110)는 화재 상황에서 소화수를 분사하는데 사용되므로 오염방지성과 내식성 및 방수성, 내한성은 물론 무엇보다도 내화성을 갖추어야 한다.
이를 위해, 로봇본체(110)의 외표면은 PPO수지(Polyehenylene Oxide) 100중량부에 대해, 글루코산염 5중량부, 뮬라이트 20중량부, 4-디아조디페닐아민 바이황산염 25중량부, 아연스테아르산염 5중량부, 폴리테트라 플루오로에틸렌 10중량부, 톨루엔디이소시아네이트 5중량부, C18H24N2 10중량부를 혼합하여 조성된 코팅액으로 스프레이 코팅된다.
이때, 상기 PPO수지(POLYEHENYLENE OXIDE)는 고온 내열성 수지로서, 저수분 흡수성(내수성)인한 전기 절연성, 치수 안정성 우수, 경도와 충격강도 우수하며, 가벼워 경량화가 가능한 장점이 있다.
또한, 글루코산염은 계면분리를 막아 고정력을 향상시킨다.
그리고, 뮬라이트는 1500℃ 부근까지 고융점화시켜 방염성, 즉 불연성을 강화시키기 위해 첨가된다.
아울러, 4-디아조디페닐아민 바이황산염(4-Diazodiphenylamine sulfate)은 CAS 넘버 4477-28-5에 해당하는 물질로서, 변색을 방지하면서 내화학성과 내약품성을 강화시켜 내부식, 내한성을 강화시킨다.
뿐만 아니라, 아연스테아르산염은 열적 안정제로서 내열성을 강화시키기 위해 첨가된다.
또한, 폴리테트라 플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)은 비점착성, 방오성, 내열성, 마찰특성을 더 구현한다.
특히, 톨루엔디이소시아네이트는 표면 오염방지 및 열화 억제를 위해 첨가된다.
그리고, C18H24N2(N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine)는 열산화를 막아 불연기능 강화를 가일층 증대시킨다.
이러한 코팅층의 내화성을 확인하기 위해 이동로봇(10) 표면에 2mm 두께로 상기 코팅액을 도포한 후 KS F 3504에 준하여 테스트하였다.
시험 결과, 난연 2급에 해당되었다. 난연 2급은 준불연과 동등합 급수로서 준불연에 해당함을 확인할 수 있었다.
10: 이동로봇
20: 사용자단말기
30: 관리서버

Claims (2)

  1. 이동로봇(10), 상기 이동로봇(10)과 근거리무선통신하여 이동로봇(100)의 이동위치와 소화수 분사를 제어하는 사용자단말기(20), 상기 사용자단말기(20)와 인터넷망 또는 이동통신망을 통해 접속되어 화재상황을 고지하는 관리서버(30)를 포함하고; 상기 이동로봇(10)은 로봇본체(110)와, 상기 로봇본체(110)의 양측면에 회전가능하게 설치된 이동바퀴(120)와, 상기 로봇본체(110)에 내장된 소화수탱크(130)와, 상기 소화수탱크(130)에 설치된 펌프(140)와, 상기 로봇본체(110)의 상면에 고정된 분사하우징(150)과, 상기 분사하우징(150)에 내장되고 상기 펌프(140)의 배출단과 연결된 2-웨이밸브(160)와, 상기 2-웨이밸브(160)의 양단에 각각 설치된 분사노즐(170)과, 상기 로봇본체(110)의 전면과 후면에 설치된 카메라(180)와, 상기 로봇본체(110)의 상부에 설치되고 상기 펌프(140) 및 2-웨이밸브(160)의 개폐와 카메라(180)의 촬상정보 송수신을 제어하는 컨트롤러(190)와, 상기 컨트롤러(190)와 연결되고 상기 사용자단말기(20)와 무선통신하는 무선통신모듈(TM)을 포함하는 로봇을 이용한 공동주택 소방시스템에 있어서;
    상기 이동바퀴(120)는 상기 로봇본체(110)의 양측면을 관통하여 노출된 바퀴축(1210)과, 상기 바퀴축(1210)에 키 고정된 원형상의 주행기어(1220)와, 상기 주행기어(1220)에 맞물려 회전하는 제1,2,3회전기어(1230,1240,1250)와, 상기 바퀴축(1210)의 단면 중심에서 돌출된 주행링크축(1260)과, 상기 제1,2,3회전기어(1230,1240,1250)의 양측면 중심에서 양측으로 각각 돌출된 회전링크축(1270)과, 상기 회전링크축(1270)과 주행링크축(1260)에 끼워져 서로 구속하는 아웃터링크(1280)와, 상기 회전링크축(1270)과 바퀴축(1210)에 끼워져 서로 구속하는 이너링크(1290)와, 상기 제1,2,3회전기어(1230,1240,1250)에 무한궤도 형태로 감겨 구동되는 캐터필러(F)를 포함하고;
    상기 분사노즐(170)은 노즐 선단에서 내측으로 역돌출된 원추형상의 비산추(172)를 포함하고, 상기 비산추(172)는 분사노즐(170)의 선단에서 다수의 리브(174)를 통해 노즐 둘레와 연결 고정된 상태로 내측을 향해 원추형상으로 돌출되며, 상기 리브(174)들 사이에는 분출공(176)이 형성되고;
    상기 로봇본체(110)의 외표면은 PPO수지(Polyehenylene Oxide) 100중량부에 대해, 글루코산염 5중량부, 뮬라이트 20중량부, 4-디아조디페닐아민 바이황산염 25중량부, 아연스테아르산염 5중량부, 폴리테트라 플루오로에틸렌 10중량부, 톨루엔디이소시아네이트 5중량부, C18H24N2 10중량부를 혼합하여 조성된 코팅액으로 스프레이 코팅된 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 공동주택 소방시스템.
  2. 삭제
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