KR102551591B1 - 에어로졸 소화포 및 이를 이용한 화재진압 방법 - Google Patents

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Abstract

리튬이온 배터리가 적층된 배터리팩 또는 리튬이온 배터리가 장착된 차량이나 장치 등에서 발생된 화재를 신속하게 그리고 완전히 진압할 수 있는 에어로졸 소화포 및 이를 이용한 화재진압 방법이 개시된다. 에어로졸 소화포는 소방포, 하나 이상의 제1 에어로졸 팩키지 및 부착부를 포함하고, 리튬이온 배터리가 적층된 적층체 또는 리튬이온 배터리가 장착된 차량이나 장치 등에서 화재가 발생하면 상기 적층체 또는 상기 차량이나 장치 전체를 덮어 화재를 진압하는데 사용된다. 상기 에어로졸 팩키지는 에어로졸 소화약제, 상기 에어로졸 소화약제를 둘러싸는 PTP 포장재 및 일측이 상기 PTP 포장재에 부착된 인화제를 포함한다. 상기 부착부는 일면이 상기 소방포의 일면에 부착되고, 타면이 상기 제1 에어로졸 팩키지의 일면에 부착된다.

Description

에어로졸 소화포 및 이를 이용한 화재진압 방법{FIRE EXTINGUISHING BLANKET with AEROSOL AND FIRE EXTINGUISHING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 에어로졸 소화포 및 이를 이용한 화재진압 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬이온 배터리가 적층된 배터리팩 또는 리튬이온 배터리가 장착된 차량이나 장치 등에서 발생된 화재를 신속하게 그리고 완전히 진압할 수 있는 에어로졸 소화포 및 이를 이용한 화재진압 방법에 관한 것이다.
지금 시대는 환경문제를 야기하는 화석연료를 사용하는 내연기관 대신 배터리를 주동력원으로 하는 전기자동차가 대세가 되고 있다. 전기자동차는 화재가 발생할 경우 리튬이온 배터리의 화재 특성상 기존의 물소화, 분말소화 및 가스 소화기로는 화재진압이 어렵다.
전기자동차의 배터리 동력원인 배터리팩은 여러 개의 셀로 이루어진 배터리 모듈을 철제 케이스에 조립하여 대부분 자동차 하부에 설치되어있는 구조이다.
리튬이온 배터리의 화재는 여러 가지 원인에 의해 종종 발생하고 있으며, 일단 화재가 발생하면 배터리 셀의 열폭주에 의한 지속적인 화재 발생으로 단번에 진압이 어렵고 자체 에너지에 의한 에너지 확산으로 기존의 질식 소화에 의존하는 소방포나 질식소화약제로는 빠른 소화가 어렵고 완전한 화재 진압까지는 시간이 너무 많이 소요되는 단점이 있었다.
한국등록특허 제20-0482011호(2016.11.30)(소방포 포장체) 한국등록특허 제20-0465622호(2013. 02.22)(소방담요 포장체)
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 리튬이온 배터리에서 화재 발생 시, 특히 리튬이온 배터리를 동력으로 하는 전기자동차 등에 발생된 화재를 신속하게 그리고 완전히 진압할 수 있는 에어로졸 소화포를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 에어로졸 소화포를 이용한 화재진압 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일 실시예에 따른 에어로졸 소화포는 소방포, 하나 이상의 제1 에어로졸 팩키지 및 부착부를 포함하고, 리튬이온 배터리가 적층된 적층체 또는 리튬이온 배터리가 장착된 차량이나 장치 등에서 화재가 발생하면 상기 적층체 또는 상기 차량이나 장치 전체를 덮어 화재를 진압하는데 사용된다. 상기 에어로졸 팩키지는 에어로졸 소화약제, 상기 에어로졸 소화약제를 둘러싸는 PTP 포장재 및 일측이 상기 PTP 포장재에 부착된 인화제를 포함한다. 상기 부착부는 일면이 상기 소방포의 일면에 부착되고, 타면이 상기 제1 에어로졸 팩키지의 일면에 부착된다.
일실시예에서, 상기 소방포는, 유리 섬유, 카본 섬유 및 실리카 섬유 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 소방포는 면 섬유, 대마 섬유 및 합성 섬유 중 어느 하나에 난연제를 코팅하여 구성될 수 있다.
일실시예에서, 상기 소방포는 면 섬유, 대마 섬유 및 합성 섬유 중 어느 하나를 난연제에 함침하여 구성될 수 있다.
일실시예에서, 상기 에어로졸 소화포는 지면에 밀착되도록 상기 소방포의 가장자리에 연결된 밀착슬리브를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 밀착슬리브는, 실리콘, 방염고무 및 테프론 시트 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 에어로졸 팩키지는 상기 소방포에 매트릭스 형상으로 부착될 수 있다.
일실시예에서, 상기 에어로졸 소화포는 에어로졸 소화약제, 상기 에어로졸 소화약제를 둘러싸는 PTP 포장재, 상기 PTP 포장재의 외면을 둘러싸는 메탈커버 및 일측이 상기 메탈커버를 관통하여 상기 PTP 포장재에 부착된 인화제를 포함하는 하나 이상의 제2 에어로졸 팩키지를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 메탈커버에는 상기 인화제의 타측이 외부로 노출되도록 홀이 형성될 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 에어로졸 팩키지와, 상기 제2 에어로졸 팩키지는 교호로 배치될 수 있다.
일실시예에서, 상기 에어로졸 소화약제는, 질산칼륨, 질산스트론튬, 과염소산칼륨 및 염소산칼륨 중 하나 이상을 포함하는 산화제와, 솔비톨, 아스코빅산, 셀루로오스 및 글루코오스 중 하나 이상을 포함하는 바인더를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 산화제는 40~90% 중량비이고, 상기 바인더는 10~60% 중량비로 구성되며, 상기 산화제와 상기 바인더의 입자 크기는 직경 50μm ~ 2mm일 수 있다.
일실시예에서, 상기 에어로졸 소화약제는 기화되는 에어로졸을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 에어로졸은 플루오르화 케톤(Fluorinated Ketone) 액일 수 있다.
일실시예에서, 상기 인화제는, 질산칼륨, 과염소산 칼륨 및 염소산칼륨 중 하나 이상을 포함하는 산화제와, 전분, 덱스트린, 셀루로오스 및 황 중 하나 이상을 포함하는 결합제가 배합될 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 일 실시예에 따르면, 리튬이온 배터리가 적층된 적층체 또는 리튬이온 배터리가 장착된 차량이나 장치 등에서 발생된 화재 진압을 위해, 소방포와, 에어로졸 소화약제, 상기 에어로졸 소화약제를 둘러싸는 PTP 포장재 및 일측이 상기 PTP 포장재에 부착된 인화제를 포함하는 하나 이상의 에어로졸 팩키지와, 일면이 상기 소방포의 일면에 부착되고, 타면이 상기 에어로졸 팩키지의 일면에 부착된 부착부를 포함하는 에어로졸 소화포의 상기 에어로졸 팩키지가 하향을 향하도록 상기 에어로졸 소화포를 펼친다. 이어, 상기 에어로졸 소화약제가 연소되거나 기화되어 발생되는 에어로졸이 상기 소방포에 의해 둘러싸인 공간 내부를 채우도록 상기 에어로졸 소화포를 상기 적층체 또는 상기 차량이나 장치 전체를 덮어 감싼다.
일실시예에서, 상기 에어로졸 소화포는, 에어로졸 소화약제, 상기 에어로졸 소화약제를 둘러싸는 PTP 포장재, 상기 PTP 포장재의 외면을 둘러싸는 메탈커버 및 일측이 상기 메탈커버를 관통하여 상기 PTP 포장재에 부착된 인화제를 포함하는 하나 이상의 제2 에어로졸 팩키지를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 에어로졸 소화포가 지면에 밀착되도록 상기 소방포의 가장자리에 연결된 밀착슬리브를 당길 수 있다.
일실시예에서, 상기 에어로졸 소화약제는 고체 타입을 포함하고, 고체 타입의 에어로졸소화약제는 연소되어 에어로졸을 발생할 수 있다.
일실시예에서, 상기 에어로졸 소화약제는 액상 타입을 포함하고, 액상 타입의 에어로졸소화약제는 기화되어 에어로졸을 발생할 수 있다.
이러한 에어로졸 소화포 및 이를 이용한 화재진압 방법에 의하면, 리튬이온 배터리를 주 동력원으로 하는 전기자동차 등에서 화재가 발생하면 해당 자동차 전체를 에어로졸 소화포로 덮은 후 화재의 화염에 의해 에어로졸 소화약제가 연소되거나 기화되면서 발생되는 에어로졸가스에 의해 소방포 내부 공간을 채움으로서 소방포의 질식소화 효과에 에어로졸에 의한 직접 소화효과를 극대화하여 배터리 화재의 열폭주 현상이 발생되었을 때 외부로 화재가 확산하는 것을 방지하고 신속하고 완전한 소화가 가능하도록 하는 효과가 있다.
뿐만 아니라 분말이나 액상의 소화약제를 사용하는 경우 잔존물이 그대로 남아 사후 처리가 어려웠으나 에어로졸 소화포의 경우 대부분 연소 및 기화되어 잔존물이 거의 남지 않아 사후 처리가 용이하며, 사용한 소방포는 에어로졸 팩키지만 새것으로 부착하면 에어로졸 소화포로 재사용이 가능하여 경제적인 효과가 상당하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에어로졸 소화포를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 에어로졸 팩키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 소화포를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 에어로졸 팩키지를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에어로졸 소화포를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 제1 에어로졸 팩키지를 설명하기 위환 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 에어로졸 소화포(100)는 소방포(110), 제1 에어로졸 팩키지(130) 및 부착부(170)를 포함하고, 리튬이온 배터리가 적층된 적층체 또는 리튬이온 배터리가 장착된 차량이나 장치 등에서 화재가 발생하면, 상기 적층체 또는 상기 차량이나 장치 전체를 덮어 화재를 진압하는데 사용된다.
소방포(110)는 유리 섬유, 카본 섬유 및 실리카 섬유 중 어느 하나를 포함하여 방염 기능을 갖는다. 소방포(110)는, 예를 들어, 사각 형상 또는 사각 박스 형상, 원형상 등과 같이 다양한 형상을 갖는다. 소방포(110)를 구성하는 원단 직물은 다양한 섬유사를 제직 또는 편직하여 제작할 수 있으며, 필요에 따라 기모 처리될 수 있다. 이러한 원단 직물은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으나, 내화성, 단열성, 인장강도 및 파단강도 등의 물성이 우수한 것을 사용하여, 고온에서 장시간에 걸쳐 섬유의 성질을 유지하고, 화염에 접촉시 불꽃에 접촉하더라도 쉽게 불이 옮겨 붙지 않는 것이 바람직하다.
상기 원단 직물은 실리카 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 금속 섬유, 유리 섬유, 셀룰로오스 섬유, 탄소 섬유 및 세라믹 섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 섬유로 제작될 수 있다. 일례로, 실리카 섬유, 아라미드 섬유 및 셀룰로오스 섬유를 혼합하여 복합화한 합연사를 제조한 후, 커버링(COVERING) 사로 가공 처리한 후 제직하여 사용이 가능하다.
원단 직물만으로는 충분한 수분의 방염 효과를 확보하기 어렵기 때문에 원단 직물의 일 측면 이상에 후술하는 바와 같이 다층으로 구성된 코팅층을 형성할 수 있다. 이때 화염과 우선적으로 접촉하는 코팅층은 방염 효과를 집중적으로 부여하고, 원단 직물과 접하는 코팅층은 발화를 지연시킬 수 있도록 각 코팅층의 조성을 달리하도록 할 수 있다.
제1 코팅층은 화염과 접촉하더라도 접염 시간을 길게하여 원단 직물의 표면에 불꽃이 쉽게 발화하지 않고, 지속 적인 화염 접염시에도 연기 밀도를 낮출 수 있는 역할을 할 수 있다. 상기 역할을 위해, 제1 코팅층은 크게 수지, 난연제 및 각종 첨가제를 포함할 수 있다.
수지는 각종 첨가제를 균일하게 분산시키는 매트릭스 역할과 함께 원단 직물에 밀착될 수 있는 것으로 바인더 수지를 사용할 수 있다. 이러한 바인더 수지는 2종류의 수지를 조합하여 사용할 수 있다. 사용 가능한 바인더 수지는 폴리에스테르계 수지와 폴리우레탄계 수지를 혼합하여 사용할 수 있다. 폴리에스테르계 수지는 원단 직물, 일례로 폴리에스테르계 섬유와 동일한 재질로 이와 우수한 접착력을 보여 화염 또는 장기간 보관 시 코팅층과 원단 직물과의 분리를 방지할 수 있다. 폴리우레탄계 수지는 난연제나 첨가제 분말 등의 균일한 분산을 이루고, 폴리에스테르계 수지와의 높은 혼합성으로 인해 제1 코팅층 전면에 걸쳐 동일한 물성을 확보할 수 있도록 할 수 있다.
폴리에스테르계 수지나 폴리우레탄계 수지는 난연성이 부족하여 이를 보완하기 위해 난연제를 사용할 수 있다. 알려진 바의 난연제는 그 종류가 매우 많으며, 제1 코팅층과 제2 코팅층의 난연제를 서로 달리하되 특정 조성으로 한정함으로써 난연제의 사용에 따른 효과를 극대화할 수 있다.
제1 코팅층은 인계 난연제와 브롬계 난연제를 함께 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 소방포(110)는 제1 코팅층의 일면 또는 양면에 제2 코팅층을 형성할 수 있다. 제2 코팅층은 방염 효과 및 내열성이 강조된 제2 코팅층 형성용 조성물을 이용한 코팅 방식으로 형성하며, 상기 제2 코팅층은 실리콘계 변성 수지, 실란 커플링제, 무기계 난연제, 흑연 및 내열 안정제를 포함할 수 있다.
상기 실리콘 수지와 혼합이 용이하고 제1 코팅층에 대한 밀착성 및 부착성을 높이기 위해, 실란 커플링제를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 소방포(110)는 상기 제2 코팅층의 일측 면에 알루미늄 증착층을 형성할 수 있다. 상기 알루미늄 증착층은 알루미늄 순도 99%로 된 알루미늄 분말을 이용하여 스퍼터링 증착방법으로 형성할 수 있다. 알루미늄 증착층 중 외부로 노출되는 부분에는 광택처리를 실시하는 것이 바람직하다. 그 결과 외부에서 진입하는 복사열은 물론 내화담요의 내부에서 발생되는 복사열 또한 차단할 수 있다.
소방포(110)의 일측면에 알루미늄을 시트로 제작 후 합지 방법을 통해 제작할 수 있다. 하지만, 이 경우 소방포(110)로부터 알루미늄층이 박리되는 문제가 있었으며, 그 두께 또한 두꺼워지는 문제가 있다. 따라서, 알루미늄을 증착시키는 공정을 통해 형성함으로써 상기 문제를 방지할 수 있다.
본 발명에서는 알루미늄 증착층이 코팅 직물에 균일하게 밀착될 수 있도록 선택적으로 전처리 코팅을 할 수 있다.
추가로, 본 발명의 소방포(110)는 제2 코팅층 상에, 또는 제2 코팅층과 알루미늄 증착층 사이에 무기 산화물층을 형성하여 소방포(110)의 인열강도와 인장강도를 보강할 수 있다. 무기 산화물로는 나트륨, 실리콘, 알루미늄, 철, 칼슘 및 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속의 산화물을 포함할 수 있다. 즉, 상기 무기입자는 나트륨 산화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 철 산화물, 칼슘 산화물, 마그네슘 산화물 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
이러한 무기 산화물층은 증착 등의 공정을 통해 형성하며, 일례로 진공 증착법, 전자선 증착법, 스퍼터링(Sputtering), 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD), 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 또는 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD) 중 하나의 방법으로 사용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 에어로졸 소화포(100)는, 지면에 밀착되도록 소방포(110)의 가장자리에 연결된 밀착슬리브(120)를 더 포함할 수 있다. 밀착슬리브(120)는 실리콘, 방염고무 및 테프론 시트 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 밀착슬리브(120)는 에어로졸 소화포(100)가 리튬이온 배터리의 적층체 또는 리튬이온 배터리가 장착된 차량이나 장치 전체를 덮었을 때 에어로졸 소화포(100)가 지면에서 이격되지 않도록 하여 에어로졸 소화약제가 연소되거나 기화되면서 발생된 유효 에어로졸가스가 유출되는 것을 차단하는 역할을 한다.
제1 에어로졸 팩키지(130)는 에어로졸 소화약제(150), 에어로졸 소화약제(150)를 수용하는 피티피(PTP: Press Through Package) 포장재(140) 및 발화를 위해 PTP 포장재(140)의 외면에 부착된 인화제(160)를 포함한다.
에어로졸 고체 소화약제(150)는 상기 PTP 포장재(140) 안쪽 포켓에 수용되는 일정 형태의 프레스 성형제품으로서, 산화제와 바인더를 포함할 수 있다. 이때 산화제는 질산칼륨, 질산스트론튬, 과염소산칼륨, 염소산칼륨 중 하나 이상인 것을 선택하여 40~90% 중량비로 구성하고, 바인더는 솔비톨, 아스코빅산, 셀루로오스, 글루코오스 중 하나 이상을 선택하여 10~60%의 중량비로 배합하여 프레스에서 성형한다. 산화제와 바인더의 입자 크기는 직경 50μm ~ 2mm의 과립 형태이며 완전 건조된 상태이다.
또한 에어로졸 소화약제(150)는 고온에서 기화되는 액상일 수 있으며 플루오르화 케톤(Fluorinated Ketone)액인 3M의 NOVEC 1230일 수 있다. 액상의 에어로졸 소화약제(150)는 상기 PTP 포장재(140) 안쪽 포켓에 액상으로 수용될 수 있다.
이러한 에어로졸 소화약제(150)는 점화되어 연소되거나 기화되면서 다량의 에어로졸이 발생하여 소방포(110)에 의해 둘러싸인 공간 내부를 채움으로서 소방포(110)의 질식에 의한 소화효과와 에어로졸에 의한 직접 소화효과를 극대화하여 배터리에 열폭주 현상이 발생되었을 때 소방포 단독으로 화재를 진압하는 것 보다 월등하게 신속하고 완전하게 화재를 진압할 수 있다.
또한 화재 진압후 분말이나 액상 소화약제와는 다르게 잔존물이 남지않아 마무리가 용이하며, 에어로졸 팩키지(130)를 새로 부착하면 소방포는 재사용이 가능한 에어로졸 소화포(100)가 되므로 매우 경제적이다.
한편 PTP 포장재(140)는 정제 등의 포장에 사용되는 포장 방식이며 고도의 방습 효과가 있어 오래 보관하여도 수분이 침투하거나 새어 나가지 않은 장점이 있어 에어로졸 소화약제(150)의 밀폐 포장에 적절하다. PTP 포장재(140)는 에어로졸 소화약제(150)를 수용하는 수용부와 상기 수용부를 덮으면서 부착부(170)가 부착되는 뚜껑부를 포함할 수 있다. 상기 수용부의 소재는 가연성 재료로서 150~250μm의 두께를 갖는 경질염화비닐(PVC), 250~300μm의 두께를 갖는 폴리프로필렌(PP), 250~300μm의 두께를 갖는 PVC, PVDC, PE 등과 같은 복합필름, 250~300μm의 두께를 갖는 사이클릭 올레핀 코폴리머(COC) 등이 사용될 수 있다. 한편, 상기 뚜껑부의 소재는 알루미늄박, 폴리올레핀(PP) 등이 사용될 수 있다.
인화제(160)은 산화제로서 질산칼륨, 과염소산칼륨 및 염소산칼륨 중 하나 이상을 선택하고, 결합제로서 전분, 덱스트린, 셀루로오스 및 황 중 하나 이상을 선택하여 배합한 후 점도 10~150 cps 의 액상으로 제조하여 PTP 포장재(140)의 외부면에 수용한 후 건조시킨다.
부착부(170)는 도 2에 도시된 것과 같이 제1 에어로졸 팩키지(130)의 뚜껑부에 부착되고 타면이 에어로졸 소화포(100)에 부착되어 에어로졸 소화포(100)을 접거나 말아서 보관이 가능하도록 하며, 부착부(170)의 소재로서는 양면테이프, 접착필름, 반고형 접착제 등 다양한 부재를 포함할 수 있다.
한편, 리튬계 배터리와 같은 복수 개의 배터리가 집약적 밀집된 구조에서 작동시 고온의 열이 발생되고 고온의 열에 의해 화재가 발생되면 알칼리 금속의 수분 반응 및 구조물 손상에 의해 화학 반응을 일으켜 일반적인 소화분말로 쉽게 진압되지 않는다. 즉, 배터리 모듈 내부에서 단일 셀의 열폭주가 발생하면 인접 셀로 연쇄반응이 일어나 화재가 발생하기도 한다. 배터리 열폭주 현상이란 배터리 시스템 내에서 타 배터리에 비해서 섭씨 3도 이상 상승하는 현상을 말한다. 열폭주가 일어나면 전압이 상승하거나 배터리가 부풀어 오르고 전해액의 온도가 상승하여 끓어오르는 현상이 발생하여 결국에는 화재가 발생하거나 배터리가 폭발하게 된다.
하지만, 본 발명에 따른 에어로졸 소화포에는 리튬계 배터리의 화재 진압에 적합한 성분으로 제조된 에어로졸 소화약제(150)이 수용되므로 배터리 화재가 발생된 지점에 본 발명에 따른 에어로졸 소화포(100)가 덮여지는 경우 화재에 의해 발생되는 고온의 열은 인화제(160)가 점화되고 에어로졸 소화약제(150)가 연소되거나 기화된다. 일부는 화재에 의한 열기로 PTP 포장재(140)가 녹아 에어로졸 고체 소화약제(150)가 화염과 직접 만나 연소되는 경우도 있으며 마찬가지로 소화에 유효한 에어로졸가스를 발생 시킨다.
따라서, 에어로졸에 의해 생성되는 소화 에어로졸가스가 에어로졸 소화포의 밀폐된 소방포(110) 내부 공간을 충분히 채움으로서 발생된 화재를 보다 효과적이고 신속하게 진압할 뿐 아니라 화재 진압 후 잔존물이 거의 남지 않아 화재 후 청소 등의 후 처리가 용이하다.
또한 에어로졸 소화약제를 팩키지 별로 분할하여 개별적으로 PTP 포장한 후 소방포에 매트릭스 타입으로 부착시키므로써, 소화약제를 단일 포장하여 소방포에 부착한 경우에 비해 작동 실패 확률을 줄일 수 있다. 즉, 1m³방호 구역에 필요한 소화약제의 소화능력단위가 100g인 경우 통상 기존의 소화설비의 소화약제는 100g 1개로 이루어져 있지만, 본 발명에서는 100g 소화약제를 예를 들어 10개 내지 100개로 나누어 프레스에서 성형한 후 PTP 포장재(140)에 개별 포장함으로써, 소화약제가 작동하지 않을 확률을 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 소화포를 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 에어로졸 팩키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 소화포(200)는 소방포(110), 제1 에어로졸 팩키지(130), 제2 에어로졸 팩키지(230) 및 부착부(170)을 포함하고, 리튬이온 배터리가 적층된 적층체 또는 리튬이온 배터리가 장착된 차량이나 장치 등에서 화재가 발생하면, 상기 적층체 또는 상기 차량이나 장치 전체를 덮어 화재를 진압하는데 사용된다.
본 실시예에서, 제2 에어로졸 팩키지(230)를 제외한 소방포(110), 제1 에어로졸 팩키지(130) 및 부착부(170)는 도 1 및 도 2에서 설명된 제1 에어로졸 팩키지(130) 및 부착부(170)와 동일하므로 동일한 도면부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.
제2 에어로졸 팩키지(230)는 에어로졸 소화약제(150), 에어로졸 소화약제(150)를 수용하는 피티피(PTP: Press Through Package) 포장재(140), PTP 포장재를 둘러싸는 메탈커버(140-1) 및 발화를 위해 메탈커버(140-1)를 관통하여 PTP 포장재(140)의 외면에 부착된 인화제(160)를 포함한다.
제2 에어로졸 팩키지(230)에는 제1 에어로졸 팩키지(130)에 비해 메탈커버(140-1)가 더 구비되므로, 제2 에어로졸 팩키지(230)를 통해 분사되는 에어로졸의 분사 시각은 제1 에어로졸 팩키지(130)를 통해 분사되는 에어로졸의 분사 시각보다 느리다. 따라서, 에어로졸 소화약제의 작동 시간을 서로 다르게 제어할 수 있다.
본 실시예에서, 제1 에어로졸 팩키지(130)와 제2 에어로졸 팩키지(230)는 매트릭스 타입으로 배치되되, 교호로 배치된다. 즉, 홀수번째 라인에는 복수의 제1 에어로졸 팩키지(130)들이 배치되고, 짝수번째 라인에는 복수의 제2 에어로졸 팩키지(230)들이 배치된다.
제1 에어로졸 팩키지(130)와 제2 에어로졸 팩키지(230)를 매트릭스 배열로 배치하여 에어로졸 소화약제(150)의 동작시간과 동작방법을 제어하여 소화효율을 최대화할 수 있다.
본 실시예에 따르면, PTP 포장재(140)의 외면에 별도의 메탈커버(140-1)를 구비하여 에어로졸 소화약제(150)가 동작하는 시간을 달리하여 제어가 가능할 뿐 아니라, 에어로졸 소화약제(150)가 메탈커버(140-1) 내부에서 작동하도록 하여 적절한 압력으로 분사되도록 한다.
한편, 인화제(160)은 PTP 포장재(140) 외부면에 수용되며 발생된 화재의 열원에 의해 신속하게 점화되어 에어로졸 고체 소화약제(150)을 연소시키거나 PTP 포장재(140)을 천공시켜 고체 또는 액상의 에어로졸 소화약제(150)가 화원에 노출되어 연소되거나 기화되도록 한다.
이처럼, 에어로졸 소화약제를 팩키지 별로 분할하여 개별적으로 PTP 포장하거나 PTP 포장에 추가적으로 메탈커버를 포장한 후 소방포에 매트릭스 타입으로 부착시키므로써, 소화약제를 단일 포장하여 소방포에 부착한 경우에 비해 작동 실패 확률을 줄일 수 있고, 소화약제의 작동 시각을 차등화시킬 수 있다. 즉, 1m³방호 구역에 필요한 소화약제의 소화능력단위가 100g인 경우 통상 기존의 소화설비의 소화약제는 100g 1개로 이루어져 있지만, 본 발명에서는 100g 소화약제를 예를 들어 10개 내지 100개로 나누어 프레스에서 성형한 후 PTP 포장재(140)에 개별 포장하고 또한 일부의 PTP 포장재(140)에 추가적으로 메탈커버를 포장하여 소방포에 부착함으로써, 소화약제가 작동하지 않을 확률을 줄이고 리튬 배터리의 열폭주에 따른 재발화의 경우 시간차에 의해 소화약제(150)를 개별적으로 동작시킬 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면 리튬이온 배터리를 주 동력원으로 하는 전기자동차 등에서 화재가 발생하면 해당 자동차 전체를 에어로졸 소화포(100)로 덮은 후 완전히 감싼 후 에어로졸에 의해 생성되는 소화 에어로졸가스가 에어로졸 소화포의 밀폐된 소방포(110) 내부 공간을 채움으로서 질식에 의한 소화 효과와 유효 에어로졸 가스에 의한 직접 소화를 극대화하여 배터리에 열폭주 현상이 발생되었을 때 소방포가 타거나 외부로 화재가 확산하는 것을 방지하고 완전한 소화가 가능하도록 하는 효과가 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 에어로졸 소화포 110 : 소방포
120 : 밀착슬리브 130 : 에어로졸 팩키지
140 : PTP 포장재 140-1 : 메탈커버
150 : 에어로졸 소화약제 160 : 인화제
170 : 부착부

Claims (20)

  1. 리튬이온 배터리가 적층된 적층체 또는 리튬이온 배터리가 장착된 차량이나 장치 등에서 화재가 발생하면 상기 적층체 또는 상기 차량이나 장치 전체를 덮어 화재를 진압하는데 사용되는 에어로졸 소화포에서,
    소방포;
    에어로졸 소화약제, 상기 에어로졸 소화약제를 둘러싸는 PTP 포장재 및 일측이 상기 PTP 포장재에 부착된 인화제를 포함하는 하나 이상의 제1 에어로졸 팩키지;
    에어로졸 소화약제, 상기 에어로졸 소화약제를 둘러싸는 PTP 포장재, 상기 PTP 포장재의 외면을 둘러싸는 메탈커버 및 일측이 상기 메탈커버를 관통하여 상기 PTP 포장재에 부착된 인화제를 포함하는 하나 이상의 제2 에어로졸 팩키지; 및
    상기 제1 에어로졸 팩키지 및 상기 제2 에어로졸 팩키지 각각을 상기 소방포의 일면에 부착시키는 부착부를 포함하되,
    상기 제2 에어로졸 팩키지에는 상기 제1 에어로졸 팩키지에 비해 상기 메탈커버가 더 구비되어 에어로졸 소화약제의 작동 시간을 서로 다르게 제어하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소방포는, 유리 섬유, 카본 섬유 및 실리카 섬유 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  3. 제1항에 있어서, 상기 소방포는 면 섬유, 대마 섬유 및 합성 섬유 중 어느 하나에 난연제를 코팅하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  4. 제1항에 있어서, 상기 소방포는 면 섬유, 대마 섬유 및 합성 섬유 중 어느 하나를 난연제에 함침하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  5. 제1항에 있어서, 지면에 밀착되도록 상기 소방포의 가장자리에 연결된 밀착슬리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  6. 제5항에 있어서, 상기 밀착슬리브는, 실리콘, 방염고무 및 테프론 시트 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 에어로졸 팩키지는 상기 소방포에 매트릭스 형상으로 부착되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 메탈커버에는 상기 인화제의 타측이 외부로 노출되도록 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 에어로졸 팩키지와, 상기 제2 에어로졸 팩키지는 교호로 배치된 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  11. 제1항에 있어서, 상기 에어로졸 소화약제는, 질산칼륨, 질산스트론튬, 과염소산칼륨 및 염소산칼륨 중 하나 이상을 포함하는 산화제와, 솔비톨, 아스코빅산, 셀루로오스 및 글루코오스 중 하나 이상을 포함하는 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  12. 제11항에 있어서, 상기 산화제는 40~90% 중량비이고, 상기 바인더는 10~60% 중량비로 구성되며, 상기 산화제와 상기 바인더의 입자 크기는 직경 50μm ~ 2mm 인 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  13. 제1항에 있어서, 상기 에어로졸 소화약제는 기화되는 에어로졸을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  14. 제13항에 있어서, 상기 에어로졸은 플루오르화 케톤(Fluorinated Ketone) 액인 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  15. 제1항에 있어서, 상기 인화제는, 질산칼륨, 과염소산 칼륨 및 염소산칼륨 중 하나 이상을 포함하는 산화제와, 전분, 덱스트린, 셀루로오스 및 황 중 하나 이상을 포함하는 결합제가 배합된 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포.
  16. 리튬이온 배터리가 적층된 적층체 또는 리튬이온 배터리가 장착된 차량이나 장치 등에서 발생된 화재 진압을 위해, 소방포와, 에어로졸 소화약제, 상기 에어로졸 소화약제를 둘러싸는 PTP 포장재 및 일측이 상기 PTP 포장재에 부착된 인화제를 포함하는 하나 이상의 제1 에어로졸 팩키지와, 에어로졸 소화약제, 상기 에어로졸 소화약제를 둘러싸는 PTP 포장재, 상기 PTP 포장재의 외면을 둘러싸는 메탈커버 및 일측이 상기 메탈커버를 관통하여 상기 PTP 포장재에 부착된 인화제를 포함하는 하나 이상의 제2 에어로졸 팩키지와, 상기 제1 에어로졸 팩키지 및 상기 제2 에어로졸 팩키지 각각을 상기 소방포의 일면에 부착시키는 부착부를 포함하는 에어로졸 소화포의 상기 제1 및 제2 에어로졸 팩키지들이 하향을 향하도록 상기 에어로졸 소화포를 펼치는 단계; 및
    상기 에어로졸 소화약제가 연소되거나 기화되어 발생되는 에어로졸이 상기 소방포에 의해 둘러싸인 공간 내부를 채우도록 상기 에어로졸 소화포를 상기 적층체 또는 상기 차량이나 장치 전체를 덮어 감싸는 단계를 포함하되,
    상기 제2 에어로졸 팩키지에는 상기 제1 에어로졸 팩키지에 비해 상기 메탈커버가 더 구비되어 에어로졸 소화약제의 작동 시간을 서로 다르게 제어하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포를 이용한 화재진압 방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서, 상기 에어로졸 소화포가 지면에 밀착되도록 상기 소방포의 가장자리에 연결된 밀착슬리브를 당기는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포를 이용한 화재진압 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 에어로졸 소화약제는 고체 타입을 포함하고, 고체 타입의 에어로졸소화약제는 연소되어 에어로졸을 발생하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포를 이용한 화재진압 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 에어로졸 소화약제는 액상 타입을 포함하고, 액상 타입의 에어로졸소화약제는 기화되어 에어로졸을 발생하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 소화포를 이용한 화재진압 방법.
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