KR102543829B1 - 재난 구조 헬멧 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재난 구조 헬멧에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 시야가 확보되기 어려운 상황에서도 재난 환경을 감지할 수 있어 사용자의 안전성을 증대시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

재난 구조 헬멧{DISASTER RELIEF HELMET}

본 발명은 재난 구조 헬멧에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 시야가 확보되기 어려운 상황에서도 재난 환경을 감지할 수 있어 사용자의 안전성을 증대시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

각종 재난으로 인하여 재난피해자의 인명피해뿐 만 아니라 구조원의 피해도 다수 발생되고 있다.

특히, 소방관들의 화재 현장에서의 피해가 다수 발생하게 된다. 화재 현장에서는 연기로 인하여 시야가 제한적이기 때문에 예상치 못한 피해를 맞이하게 된다. 그러나, 현재는 연기로 인해 제한된 시야에서 소방관들의 시야를 확보할 수 있는 수단은 거의 없다고 해도 무방하다.

이로 인해, 소방관들은 손에 의한 감각으로 현재 위치 등을 파악하게 되는데, 이 과정에서 피해를 입는 경우도 많았다.

대한민국 등록특허공보 10-2197046호

본 발명은 재난 구조 헬멧에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 시야가 확보되기 어려운 상황에서도 재난 환경을 감지할 수 있어 사용자의 안전성을 증대시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 재난 구조 헬멧은 사용자가 착용 가능한 헬멧부; 상기 헬멧부에 결합되는 제1 센서부; 및 상기 헬멧부에 결합되는 제2 센서부;를 포함하고, 상기 제1 센서부는 상기 사용자가 이동 중에 맞이하는 사물을 감지하여 매핑하고, 상기 사용자가 소지하는 출력부에 매핑된 정보를 전달한다.

또한, 본 발명에 따른 재난 구조 헬멧의 상기 제2 센서부는, 상기 사용자가 이동 중에 맞이하는 사물의 온도를 측정하여, 상기 출력부에 전달한다.

또한, 본 발명에 따른 재난 구조 헬멧은 상기 헬멧부에 결합되는 음성수신부;를 더 포함하고, 상기 사용자의 음성이 상기 음성수신부에 녹음되어 전달된다.

또한, 본 발명에 따른 재난 구조 헬멧의 상기 제1 센서부는 라이다 센서를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 재난 구조 헬멧의 상기 제2 센서부는 온도 센서를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 재난 구조 헬멧은 상기 헬멧부에 결합되는 통신부;를 더 포함하고, 상기 통신부는 상기 음성수신부에 녹음된 음성을 저장 장치에 전달한다.

또한, 본 발명에 따른 재난 구조 헬멧의 상기 출력부는 스마트폰이다.

또한, 본 발명에 따른 재난 구조 헬멧의 상기 제1 센서부에는 제1 커버부가 결합되고, 상기 제2 센서부에는 제2 커버부가 결합되고, 상기 제2 센서부가 측정한 온도가, 기 지정된 제1 기준값과 제2 기준값 사이인 경우에는 상기 제2 커버부가 폐쇄된다.

또한, 본 발명에 따른 재난 구조 헬멧은 상기 제2 센서부가 측정한 온도가,상기 제2 기준값 이상인 경우에는 상기 제1 커버부가 폐쇄된다.

본 발명에 따르면, 시야가 제한된 환경 속에서도, 제1 센서부 및 제2 센서부를 통해 재난 환경을 감지할 수 있어 사용자의 안전성이 증대되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 재난 구조 헬멧의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 구성 간의 결합 관계를 도시한 것이다.
도 3은 제1 센서부의 작동 과정을 도시한 것이다.
도 4는 제2 센서부의 작동 과정을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1 센서부 및 제2 센서부를 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 통상의 실시자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 발명에 따른 재난 구조 헬멧은 헬멧부(100), 제1 센서부(200), 제2 센서부(300), 음성수신부(500) 및 통신부(600)를 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 재난 구조 헬멧의 구성을 도시한 것이며, 도 2는 구성 간의 결합 관계를 도시한 것이다. 일 예로 도 1과 같은 구성의 배치를 도시하였으나, 반드시 해당 위치에서 국한되는 것은 아니다.

헬멧부(100)는 사용자(특히, 소방관)가 착용하는 헬멧의 형상이다. 헬멧은 공지된 헬멧의 형상을 활용할 수 있다.

제1 센서부(200) 및 제2 센서부(300)는 헬멧부(100)의 일 지점에 결합된다.

일 예로, 제1 센서부(200) 및 제2 센서부(300)는 적층 형태로 결합될 수 있다.

제1 센서부(200)는 일 예로 라이다 센서(LiDAR, Light Detection And Ranging)를 포함하는 것이 바람직하다. 제1 센서부(200)의 역할은 사물의 위치 측정 및 매핑이다. 라이다 센서는 레이저를 목표물에 비춰 사물과의 거리 및 다양한 물성을 감지할 수 있으며, 최근에는 자율 주행에서 다수 활용되고 있으며, 로봇 청소기에서도 활용되고 있다.

도 3은 제1 센서부(200)의 작동 과정을 도시한 것이다. 이하에서는, 도 3을 참조하여 제1 센서부(200)의 작동을 설명하도록 한다.

제1 센서부(200)는 사용자가 이동 중에 맞이하는 사물을 감지할 수 있다. 라이다 센서는 연기 등이 있더라도 센싱이 가능한 장점이 있기 때문에, 사용자가 연기로 인해 시야가 제한되더라도, 제1 센서부(200)는 정상적으로 작동할 수 있는 장점이 있다.

제1 센서부(200)는 사물, 지형 등을 센싱하고(S10), 이를 데이터화한다(S11). 이후, 이를 매핑(S12)하여, 지도화(S13)한다. 라이더 센서부의 매핑 및 지도화 과정은 공지된 기술인 바, 상세한 설명은 생략하도록 한다.

지도화(S13)가 완료되면, 해당 정보를 출력부(400)에 전달한다.

출력부(400)는 일 예로 스마트폰인 것이 바람직하다. 스마트폰은 비교적 근거리에서 사용자가 확인할 수 있으며, 이동 편의성이 증대되는 장점이 있다. 따라서, 매핑된 지도를 스마트폰으로 즉각적으로 확인할 수 있어, 현재 사용자의 위치를 제한된 시야 속에서도 명확히 파악할 수 있는 장점이 있다.

제2 센서부(300)는 일 예로 온도 센서를 포함하는 것이 바람직하다. 제2 센서부(300)의 역할은 재난 환경과 온도를 측정하는 것이다.

도 4는 제2 센서부(300)의 작동 과정을 도시한 것이다. 이하에서는, 도 4를 참조하여 제2 센서부(300)의 작동을 설명하도록 한다.

제2 센서부(300) 또한 제1 센서부(200)와 마찬가지로 이동 중에 맞이하는 사물을 감지할 수 있다. 제1 센서부(200)와는 달리, 제2 센서부(300)는 대상 사물의 온도를 측정한다.

따라서, 제2 센서부(300)는 사물을 센싱(S20)하고, 데이터화(S21)한다.

이때, 제2 센서부(300)는 측정 온도 별로 색을 구분하여 정보화한다(S22). 이와 같이 정보화된 데이터를 출력부(400)에 전달한다.

따라서, 사용자는 현재 감지된 사물의 온도를 색 정보만으로 판단할 수 있으며, 덧붙여 스마트폰으로 즉각적으로 확인할 수 있다. 따라서, 현재 맞이하고 있는 사물이 고온인 경우에는, 사용자는 제한된 시야 속에서도 파악할 수 있어 사용자에게 가해지는 피해를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

음성수신부(500)는 통신부(600)와 연동된다.

음성수신부(500)는 헬멧부(100)에 결합되며, 사용자의 음성을 녹음하는 것을 특징으로 한다. 또한, 음성수신부(500)는 사용자의 음성을 파일 형태로 변환이 가능하며, 이를 통신부(600)에 전달한다. 통신부(600)는 음성수신부(500)로부터 수신된 녹음된 음성을 저장 장치(700)에 전달한다.

저장 장치(700)는 사용자(소방관)과 연동하는 소방 본부 내의 장치일 수 있으며, 이를 통해 소방 본부와 사용자가 연결될 수 있다. 따라서, 제1 센서부(200) 및 제2 센서부(300)로부터 출력부(400)에 전달된 정보를 곧바로 사용자의 음성을 통해 소방 본부에게 알릴 수 있어, 피드백 속도가 빠른 장점이 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1 센서부(200) 및 제2 센서부(300)를 도시한 것이다.

다른 실시 예에 따른 제1 센서부(200) 및 제2 센서부(300)는 제1 커버부(210) 및 제2 커버부(310)가 각각 결합된다.

제1 커버부(210) 및 제2 커버부(310)는 미도시된 구동 장치에 의해 슬라이딩이 가능하며, 슬라이딩 동작을 통해 제1 센서부(200) 및 제2 센서부(300)의 외부 환경과의 개방 및 폐쇄를 조절할 수 있게 된다.

이때, 미도시 된 제어부에서는 제1 기준값 및 제2 기준값이 기 설정되어 있다.

먼저, 제2 센서부(300)가 온도를 측정하고, 측정 온도와 기준값을 비교하여, 측정 온도가 제1 기준값과 제2 기준값 사이에 위치되면, 제어부는 제2 커버부(310)를 폐쇄시킨다.

제1 센서부(200)는 사물의 위치를 감지하고, 제2 센서부(300)는 사물의 온도를 감지하기 때문에, 특정 온도 구간에서는 사용자가 이동하기 위한 사물의 위치를 감지하는 제1 센서부(200)만 개방시킨다(사물의 온도보다 위치가 재난 상황에서 더욱 중요하기 때문이다). 이를 통해, 사용자는 제2 센서부(300)의 고온에서의 파손을 방지할 수 있다.

이때, 만약 측정된 온도가 제2 기준값 이상인 경우에는, 제어부는 제1 커버부(210)를 폐쇄시킨다.

이로 인해, 제1 센서부(200)가 작동하지 않게 되므로, 더 이상 매핑되지 않고, 이로 인해, 출력부(400)에 새로운 정보가 추가되지 않는다. 사용자는 출력부(400)에 새로운 사물의 정보가 추가되지 않는다면, 이는 해당 환경에서 탈출하여야 한다는 신호로 인식할 수 있게 되므로, 사용자의 안전성이 증대되는 역할을 수행할 수 있게 된다.

이때, 헬멧부(100)는 코팅층이 형성되며, 이를 통해 부식 방지 효과를 발현시킬 수 있어, 재난 환경 속에서의 수명을 증대시킬 수 있다.

상기 코팅층(미도시)은 코팅 조성물을 이용하여 코팅되는 것으로, 상기 코팅 조성물을 이용한 코팅층은 부식방지 효과를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 코팅층에 의해 헬멧부(100)의 표면에 코팅층을 형성하여, 헬멧부(100)의 외부 노출을 방지하고,헬멧부(100)보다 이온화 경향이 높은 금속을 포함하고 있어, 헬멧부(100)의 부식을 방지할 수 있다.

구체적으로 본 발명의 코팅 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2로 표시되는 화합물의 혼합물(이하, 유기혼합체라 한다), 유기 용매, 금속 화합물 및 아민 화합물을 포함할 수 있다:

[화학식 1]

[화학식 2]

상기 코팅층에 의하는 경우 물리적 외력 또는 화학적 반응이 가해지더라도 코팅층이 잘 벗겨지지 않고, 우수한 방수 효과를 통하여 부식을 효과적으로 방지하는 효과를 달성할 수 있다.

구체적으로, 상기 유기혼합체은 상기 화합물이 포함하고 있는 특정 작용기 및 구조적 특성으로 인해 헬멧부(100)의 표면에서 수분에 노출되는 주요 구성에 접착력을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 코팅 조성물의 점도를 일정 수준으로 유지하여 성형성을 높이고, 안정성을 높일 수 있다.

상기 금속 화합물은 수분, 염분 또는 산소와 접하는 것을 차단하는 침식 및 부식 억제제로서의 역할을 수행한다. 여기서, 금속 화합물은 침식 및 부식 억제제의 역할을 하기 위하여 철보다 이온화 경향이 높은 금속을 사용할 수 있다. 즉, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 등의 금속 또는 합금을 이용할 수 있고, 주로 아연(Zn)이 많이 사용된다.

상기 금속 화합물의 입자 크기는 0.1 내지 10㎛일 수 있다. 금속화합물의 입자가 0.1㎛ 이상이면 금속화합물의 제조 비용을 감소시킬 수 있으며, 금속화합물의 입자가 10㎛ 이하이면 금속 입자가 균일하게 분산될 수 있다.

상기 유기 용매는 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 메틸에틸케톤을 사용할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.

상기 아민 화합물은 변성 지방족 아민 또는 제3급 아민류를 포함할 수 있고, 구체적으로 트리메틸아민 또는 아닐린을 사용할 수 있다. 상기 아민 화합물은 코팅 조성물 내 포함되어, 코팅막의 균열 또는 박리를 방지할 수 있다. 즉 코팅층의 접착력을 높여, 사용에 따른 코팅막의 균열 또는 박리를 방지하는 효과가 우수하다.

상기 코팅 조성물은 기타 첨가제로 안정화제를 추가로 포함할 수 있고, 상기 안정화제는 자외선 흡수제, 산화방지제 등을 포함할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않고 제한 없이 사용 가능하다.

상기 코팅층을 형성하기 위한, 코팅 조성물은 보다 구체적으로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 유기 용매, 금속 화합물 및 아민 화합물를 포함할 수 있다.

상기 코팅 조성물은 유기용매 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 30 내지 50 중량부, 금속 화합물 20 내지 40 중량부 및 아민 화합물 5 내지 15 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 각 구성 성분의 상호 작용에 의한 발수 효과가 임계적 의의가 있는 정도의 상승효과가 발현되며, 상기 범위를 벗어나는 경우 상승효과가 급격히 저하되거나 거의 없게 된다.

보다 바람직하게, 상기 코팅 조성물의 점도는 1500 내지 1800cP이며, 상기 점도가 1500cP 미만인 경우에는 단열 부재(미도시)의 하부면에 도포하면, 시간의 경과에 따라 흘러내려 코팅층의 형성이 용이하지 않은 문제가 있고, 1800cP를 초과하는 경우에는 균일한 코팅층의 형성이 용이하지 않은 문제가 있다.

[제조예 1: 코팅층의 제조]

1. 코팅 조성물의 제조

메틸에틸케톤에 유기혼합체(상기 유기혼합체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2로 표시되는 화합물을 1 : 1 중량비로 혼합하였다), 아연 및 트리메틸아민를 혼합하여, 코팅 조성물을 제조하였다:

[화학식 1]

[화학식 2]

상기 코팅 조성물의 보다 구체적인 조성은 하기 표 2와 같다.

	TX1	TX2	TX3	TX4	TX5
유기용매	100	100	100	100	100
유기혼합체	25	30	40	50	55
금속 화합물	15	20	30	40	45
아민 화합물	1	5	10	15	20

(단위 중량부)2. 코팅층의 제조

대표적으로 부식이 쉽게 일어나는 금속 소재인 알루미늄판재를 단열부재 하부면으로 가정하여 실험을 진행하였다. 각각의 10×10cm의 알루미늄 판재 일면에 상술한 TX1 내지 TX5의 코팅 조성물을 도포 후, 경화시켜 코팅층을 형성하였다.

[실험예]

1. 표면 외관에 대한 평가

코팅 조성물의 점도 차이로 인해, 코팅층을 제조한 이후, 균일한 표면이 형성되었는지 여부에 대해 관능 평가를 진행하였다. 균일한 코팅층을 형성하였는지 여부에 대한 평가를 진행하였고, 하기와 같은 기준에 의해 평가를 진행하였다.

○: 균일한 코팅층 형성

×: 불균일한 코팅층의 형성

	TX1	TX2	TX3	TX4	TX5
관능 평가	×	○	○	○	×

코팅층을 형성할 때, 일정 점도 미만인 경우에는 헬멧부(100)의 표면에서 흐름이 발생하여, 경화 공정 이후, 균일한 코팅층의 형성이 어려운 경우가 다수 발생하였다. 이에 따라, 생산 수율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 점도가 너무 높은 경우에도, 조성물의 균일 도포가 어려워 균일한 코팅층의 형성이 불가하였다.

2. 부식 특성의 측정

부식 특성을 확인하기 위해, 대조군으로 코팅층이 형성되지 않은 알루미늄 판을 사용하고, TX1 내지 TX5의 코팅층이 형성된 알루미늄 판을 이용하여 내부식성 실험을 진행하였다.

10 중량%의 CuCl2 수용액이 담긴 비커에 상기 알루미늄 판을 담궈놓고, 시간의 경과에 따라 부식 정도를 확인하였다.

수소 기체의 발생이 육안으로 확인되는 경우, 부식이 발생함을 의미한다고 할 것이며, 24시간 경과 시까지 부식 발생 여부를 확인하였다.

○: 부식 발생

×: 부식 발생하지 않음

	TX1	TX2	TX3	TX4	TX5	대조군
부식 발생	○	×	×	×	×	○

상기 실험의 진행 결과, 대조군인 알루미늄판은 비커에 담고 얼마 지나지 않아 수소 기체가 발생하고, 1시간 미만으로 구리가 석출되는 것을 확인하였다. TX1의 경우 3시간 경과 시점에서 수소 기체가 발생하고, 6시간 경과 시점에 구리 석출이 확인되었다. 그 외의 코팅층의 경우에는 24시간 경과 시점에도 부식이 발생하지 않아, 부식 방지에 우수한 효과가 있음을 확인하였다.

설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

100 : 헬멧부,
200 : 제1 센서부,
300 : 제2 센서부,
400 : 출력부,
500 : 음성수신부,
600 : 통신부,
700 : 저장 장치.

Claims (9)

1. 사용자가 착용 가능한 헬멧부;
   상기 헬멧부에 결합되는 제1 센서부; 및
   상기 헬멧부에 결합되는 제2 센서부;를 포함하고,
   상기 제1 센서부는 상기 사용자가 이동 중에 맞이하는 사물을 감지하여 매핑하고,
   상기 사용자가 소지하는 출력부에 매핑된 정보를 전달하고,
   상기 제2 센서부는,
   상기 사용자가 이동 중에 맞이하는 사물의 온도를 측정하여,
   상기 출력부에 전달하고,
   상기 헬멧부에 결합되는 음성수신부;를 더 포함하고,
   상기 사용자의 음성이 상기 음성수신부에 녹음되어 전달되고,
   상기 제1 센서부는 라이다 센서를 포함하고,
   상기 제2 센서부는 온도 센서를 포함하고,
   상기 헬멧부에 결합되는 통신부;를 더 포함하고,
   상기 통신부는 상기 음성수신부에 녹음된 음성을 저장 장치에 전달하고,
   상기 출력부는 스마트폰이고,
   상기 제1 센서부에는 제1 커버부가 결합되고,
   상기 제2 센서부에는 제2 커버부가 결합되고,
   상기 제2 센서부가 측정한 온도가,
   기 지정된 제1 기준값과 제2 기준값 사이인 경우에는 상기 제2 커버부가 폐쇄되는 것인
   재난 구조 헬멧.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 제2 센서부가 측정한 온도가,
   상기 제2 기준값 이상인 경우에는 상기 제1 커버부가 폐쇄되는 것인
   재난 구조 헬멧.

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