KR102564368B1 - 난연성 frp복합소재를 적용한 무인소방정 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정은, 난연성 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 복합소재로 형성되는 선체, 상기 선체를 구동 시키기 위한 동력을 제공하는 엔진부, 상기 선체에 장착되어 화재 지점에 소방수를 분사하는 방수포, 상기 선체의 외벽에 소방수를 분사하여 수막을 형성시키는 분사부, 상기 방수포 및 상기 분사부에 상기 소방수를 공급하는 공급펌프 및 무선 신호에 의해 상기 엔진부, 방수포, 분사부 및 공급부 중 적어도 어느 하나 이상을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정에 관한 것이다.
해상에서의 선박화재는 고가의 선박과 적재된 화물 그리고 여객과 선원들의 생명에 피해로 귀결될 수 있어 선박 운항상 장애요인이라 할 수 있다. 선박에서 발생되는 화재 및 폭발사고는 다른 종류의 해난사고에 비하여 그 피해규모가 크기 때문에 사고에 따른 경제적인 피해액은 천문학적이라 할 수 있다. 게다가 선박화재가 발생하면 탑승하고 있는 조난자들의 인명피해는 상당히 높아지는 문제점이 있다.
그러나, 선박이나 해양구조물 등에 화재가 발생하는 경우에, 해당지역으로의 접근성, 기상상황 등과 같은 여러 다른 요인들로 인해 조기 진화에 걸리는 시간이 지체되고, 또한 소방정이 화재 지역에 접근할 경우 화염에 의해 선체에 열변형이 발생하여 파손되는 문제점이 있었다.
따라서, 화재 발생 지역으로의 접근이 용이하면서 난연성 및 내열성을 가져 화염에 견딜 수 있는 소방정이 필요한 실정이다.
본 발명의 일 실시예는, 화재 발생 지역으로의 접근이 용이하고, 난연성 FRP복합소재를 사용하여 난연성 및 내열성을 가질 수 있는 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정은, 난연성 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 복합소재로 형성되는 선체, 상기 선체를 구동 시키기 위한 동력을 제공하는 엔진부, 상기 선체에 장착되어 화재 지점에 소방수를 분사하는 방수포, 상기 선체의 외벽에 소방수를 분사하여 수막을 형성시키는 분사부, 상기 방수포 및 상기 분사부에 상기 소방수를 공급하는 공급펌프 및 무선 신호에 의해 상기 엔진부, 방수포, 분사부 및 공급부 중 적어도 어느 하나 이상을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
난연성 FRP복합소재는, 유리섬유를 제직(weaving) 또는 편성(knitting)한 원단 및 상기 원단의 표면에 형성된 난연성 수지층을 포함하고, 상기 난연성 수지층은 불포화 폴리에스테르 수지, 삼산화안티몬(Sb2O3) 및 탄산칼슘(CaCO3)을 포함할 수 있다.
상기 불포화 폴리에스테르 수지는, 올소-타입(ortho-type) 불포화 폴리에스테르 수지일 수 있다.
상기 원단 및 난연성 수지층은 1 : 1.2 ~ 1.8 두께비를 가질 수 있다.
상기 난연성 수지층은 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 삼산화안티몬(Sb2O3) 20 ~ 60 중량부 및 탄산칼슘(CaCO3) 15 ~ 55 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정은, 화재 발생 지역으로의 접근이 용이하고, 난연성 FRP복합소재를 사용하여 난연성 및 내열성을 가질 수 있어 화염에 견딜 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정의 구성을 나타낸 개략도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참고부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정(1)은 선체(100), 방수포(200), 분사부(300), 공급펌프(400), 발전기(500), 연료탱크(600), 엔진부(700), 카메라(800) 및 제어부(900)를 포함할 수 있다.
선체(100)는 난연성 FRP복합소재로 형성되어 난연성 및 내열성을 가질 수 있다. 또한, 선체(100)의 내부에는 설치공간이 형성되어, 후술할 공급펌프(400), 발전기(500), 연료탱크(600), 엔진부(700) 및 제어부(900)가 설치되는 공간을 제공할 수 있다.
방수포(200)는 선체(100)에 장착되어 화재 지점에 소방수를 고압으로 분사할 수 있다. 소방수는 화재 지점에 직접적으로 분사하기 위해 사용되는 매체로써, 해수를 사용할 수도 있다. 또한, 방수포(200)는 선체(100)의 상부 전면에 배치될 수 있으며, 추가적으로 방수포(200)는 무인소방정(1)의 설계에 따라 임의의 위치에 배치될 수 있다.
예를 들어, 방수포(200)는 분사노즐 부위가 상화좌우로 회전할 수 있도록 하여 화재 지점의 위치에 따라 방수포(200)의 소방수 분사 방향을 조절할 수 있다.
분사부(300)는 선체(100)의 외벽에 소방수를 분사하여 수막을 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 분사부(300)는 선체(100)의 외벽 둘레를 따라 배치되고 복수개의 분사구를 통해 소방수를 분사할 수 있다. 이에 따라, 분사부(300)는 선체(100)의 외벽에 수막을 형성시킴으로써 화염으로부터 선체(100)를 보호할 수 있다.
공급펌프(400)는 소방수를 방수포(200) 및 분사부(300)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 공급펌프(400)는 공급탱크(미도시)에 저장되어 있는 소방수를 펌핑하거나 또는 외부의 해수를 펌핑하여 끌어 올려 쓸 수 있다.
또한, 공급펌프(400)는 방수포(200)와 연결되는 제1 공급라인(410) 및 분사부(300)와 연결되는 제2 공급라인(420)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 공급펌프(400)는 제1 공급라인(410) 및 제2 공급라인(420)을 통해 방수포(200) 및 분사부(300)로 소방수를 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 공급라인(410) 및 제2 공급라인(420)으로 각각 제공되는 소방수의 유량을 제어할 수도 있다.
발전기(500)는 전력을 발생시킬 수 있으며, 선체(100), 공급펌프(400) 및 제어부(900)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 발전기(500)는 연료탱크(600)의 연료가 연소되는 과정에서 구동됨으로써 전력을 발생시킬 수 있다.
연료탱크(600)는 연료를 저장할 수 있으며, 저장된 연료를 발전기(500) 및 엔진부(700)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 연료탱크(600)는 MGO(Marine Gas Oil), LNG(Liquefied Natural Gas) 등의 연료를 저장할 수 있다.
엔진부(700)는 선체를 구동 시키기 위한 동력을 제공하는 역할을 할 수 있다. 이때, 엔진부(700)는 연료탱크(600)로부터 공급받은 연료를 사용하여 동력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 엔진부(700)에서 발생한 동력에 의해 선체(100)의 프로펠러를 회전시킴으로써 선체(100)를 운행할 수 있다.
또한, 엔진부(700)에는 난연성 FRP복합소재로 형성된 커버부재(710)가 추가로 결합될 수 있다. 예를 들어, 커버부재(710)는 엔진부(700)의 외측면을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 커버부재(710)는 엔진부(700)의 소음을 흡음할 수 있을 뿐만 아니라, 난연성 FRP복합소재의 특성에 의해 엔진부(700)가 설치된 고온의 환경에서도 변형되지 않을 수 있고 화재의 위험을 방지할 수 있다.
카메라(800)는 선체(100)에 장착되어, 화재가 발생한 선박 또는 구조물의 화염을 측정할 수 있다. 예를 들어, 카메라(800)는 복수개의 상부나 측부에 장착될 수 있다. 또한, 카메라(800)는 열화상 카메라로 형성되어, 화염의 크기와 분포 및 부위별 온도 등을 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 화염 구역 내 영상을 제공함으로써 화염 구역 내에서도 시야 확보를 가능케 할 수 있다.
다른 예로, 카메라(800)는 상하좌우로 회전할 수 있도록 설치되어, 화재 지점과 대응되는 방향으로 각도가 조절될 수 있다.
제어부(900)는 무선신호에 따라 선체(100)에 설치되어 있는 방수포(200), 분사부(300), 공급펌프(400), 발전기(500), 연료탱크(600), 엔진부(700) 및 카메라(800)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(900)는 무선통신에 의해 사용자가 입력한 신호를 수신함으로써, 선체(100)에 설치되어 있는 각각의 구성들을 제어할 수 있다. 이때, 제어부(900)는 안테나(910)를 통해 외부기기로부터 무선신호를 수신받을 수 있다.
다른 예로, 제어부(900)는 카메라(800)와 다양한 센서들, 일례로 위치센서, GPS, 환경센서, 거리센서 등을 이용하여 수집한 정보를 바탕으로 항로를 설정하고 화염의 위치를 파악하여 화재 진압을 실시하는 등 자율주행이 가능할 수도 있다.
즉, 제어부(900)는 무선통신에 의해 명령을 수행하거나 혹은 자율주행을 수행함으로써 무인소방정(1)이 무인으로 방재 작업을 실시할 수 있으므로 인명피해를 최소화하면서 안전하고 효율적인 방재 작업이 가능할 수 있다.
한편, 난연성 FRP복합소재는 선체(100) 및 커버부재(710)에 적용됨으로써, 선체(100) 및 커버부재(710)에 난연성 및 내열성을 부가함으로써 화염에 견딜 수 있도록 한다.
이러한 난연성 FRP복합소재는 원단 및 난연성 수지층을 포함할 수 있다.
이 때, 난연성 수지층은 난연성 수지 조성물이 경화되어 원단의 표면에 형성되는 것으로서, 원단의 표면이란 원단에 있어서 외부에 노출된 표면 이외에도 내부에 위치하는 표면도 포함할 수 있다.
구체적으로, 원단은 외부면 및/또는 내부면에 공극을 가지고 있는 기재로서, 난연성 수지층을 형성하는 난연성 수지 조성물은 원단의 외부면 뿐만 아니라, 공극을 통해 원단의 내부면에 침투하여 경화되어 있을 수 있는 것이다. 달리 말하면, 난연성 수지 조성물은 원단의 내부면에 침투하여 경화되어 있을 뿐만 아니라, 원단의 외부면에 일정 두께를 가지고 경화되어 난연성 수지층을 형성할 수 있는 것이다.
먼저, 본 발명의 원단은 유리섬유를 제직(weaving) 또는 편성(knitting)한 것일 수 있다.
제직은 평직, 능직, 주자직 또는 이중직일 수 있고, 바람직하게는 능직일 수 있다. 또한, 제직에 필요한 장치로는 당업계의 일반적으로 사용하는 제직기가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 고속레피어직기(rapire weaving machine), A/J 또는 W/J가 사용될 수 있다. 또한, 편성은 위편성 또는 경편성일 수 있고, 바람직하게는 위편성일 수 있다.
또한, 원단은 30 ~ 220 g/m2의 평량, 바람직하게는 80 ~ 150 g/m2의 평량을 가질 수 있고, 유리섬유는 직경이 5 ~ 20㎛, 바람직하게는 8 ~ 15㎛일 수 있다.
다음으로, 난연성 수지층은 불포화 폴리에스테르 수지, 삼산화안티몬(Sb2O3) 및 탄산칼슘(CaCO3)을 포함할 수 있다.
불포화 폴리에스테르 수지는 일반적으로 디카르복실산과 다가알코올을 축합 중합시켜 제조한 수지이며, 디카르복실산의 종류에 따라 올소-타입(ortho-type), 이소-타입(iso-type) 및 테레-타입(tere-type) 불포화폴리에스테르 수지가 제조되며, 본 발명의 가장 바람직한 불포화 폴리에스테르 수지는 무수프탈산을 사용하여 제조된 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지일 수 있다.
한편, 본 발명의 난연성 수지층은 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 삼산화안티몬(Sb2O3) 20 ~ 60 중량부, 바람직하게는 30 ~ 50 중량부를 포함할 수 있으며, 이와 같은 중량부 범위로 구성되어, 난연성 FRP복합소재는 강도 및 해수 내식성이 우수할 뿐만 아니라, 난연성 또한 우수할 수 있다.
또한, 본 발명의 난연성 수지층은 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 탄산칼슘(CaCO3) 15 ~ 55 중량부, 바람직하게는 25 ~ 45 중량부를 포함할 수 있으며, 이와 같은 중량부 범위로 구성되어, 난연성 FRP복합소재는 강도, 해수 내식성이 우수할 뿐만 아니라, 난연성 또한 우수할 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 난연성 수지층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 더 포함할 수 있으며, 이를 포함함으로서 강도 및 해수 내식성 저하 없이 난연성을 증가시킬 수 있다.
[화학식 1]
더욱 구체적으로, 본 발명의 난연성 수지층은 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 1 ~ 10 중량부, 바람직하게는 3 ~ 7 중량부를 더 포함할 수 있고, 이와 같은 중량부 범위의 미만이면 난연성 증대 효과가 미미할 수 있고, 중량부 범위를 초과하면 강도 및 해수 내석성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 난연성 FRP복합소재를 구성하는 원단 및 난연성 수지층은 1 : 1.2 ~ 1.8 두께비, 바람직하게는 1 : 1.3 ~ 1.7 두께비, 더욱 바람직하게는 1 : 1.4 ~ 1.6 두께비를 가질 수 있으며, 만일, 이와 같은 두께비 미만이면 난연성이 저하될 수 있고, 이와 같은 두께비를 초과하면 난연성 저하 뿐만 아니라, 강도 및 해수 내식성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 난연성 FRP복합소재의 제조방법은 제1단계 내지 제3단계를 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 난연성 FRP복합소재의 제조방법의 제1단계는 액상의 난연성 수지 조성물을 준비할 수 있다.
액상의 난연성 수지 조성물은 불포화 폴리에스테르 수지, 삼산화안티몬(Sb2O3) 및 탄산칼슘(CaCO3)이 혼합된 것일 수 있다. 또한, 액상의 난연성 수지 조성물은 액상을 유지하기 위해 유기용매가 더 혼합되어 있을 수 있고, 유기용매로서 당업계에서 사용하고 있는 다양한 유기용매가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 메틸에틸케톤을 사용할 수 있다.
불포화 폴리에스테르 수지는 무수프탈산을 사용하여 제조된 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지일 수 있고, 액상의 난연성 수지 조성물은 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 삼산화안티몬(Sb2O3) 20 ~ 60 중량부, 바람직하게는 30 ~ 50 중량부, 탄산칼슘(CaCO3) 15 ~ 55 중량부, 바람직하게는 25 ~ 45 중량부가 혼합된 것일 수 있다.
한편, 액상의 난연성 수지 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이 더 혼합되어 있을 수 있고, 바람직하게는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 1 ~ 10 중량부, 바람직하게는 3 ~ 7 중량부가 혼합되어 있을 수 있다.
[화학식 1]
다음으로, 본 발명의 난연성 FRP복합소재의 제조방법의 제2단계는 유리섬유를 제직(weaving) 또는 편성(knitting)한 원단을 제1단계에서 준비한 액상의 난연성 수지 조성물에 침지시킬 수 있다.
이 때, 침지는 20 ~ 30℃에서 1 ~ 10분, 바람직하게는 3 ~ 7분 동안 수행할 수 있으며, 원단은 30 ~ 220 g/m2의 평량, 바람직하게는 80 ~ 150 g/m2의 평량을 가질 수 있고, 유리섬유는 직경이 5 ~ 20㎛, 바람직하게는 8 ~ 15㎛일 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 난연성 FRP복합소재의 제조방법의 제3단계는 제2단계에서 침지시킨 원단을 경화시켜 원단의 표면에 난연성 수지층을 형성할 수 있다.
구체적으로, 액상의 난연성 수지 조성물이 원단의 표면에 경화되어 난연성 수지층을 형성할 수 있는 것이다. 이 때, 원단 및 난연성 수지층은 1 : 1.2 ~ 1.8 두께비, 바람직하게는 1 : 1.3 ~ 1.7 두께비, 더욱 바람직하게는 1 : 1.4 ~ 1.6 두께비를 가질 수 있다.
또한, 경화는 액상의 난연성 수지 조성물에서 꺼낸 원단을 20 ~ 30℃에서 10 ~ 120분, 바람직하게는 40 ~ 80분 동안 건조시켜 경화를 진행할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 구현예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명의 구현예를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 구현예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예 1 : 난연성 FRP복합소재의 제조
(1) 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 40몰, 프로필렌글리콜(propylene glycol) 70몰, 프탈산무수물(phthalic anhydride) 40몰, 무수말레인산(maleic anhydride) 60몰로 다가산과 다가알코올의 당량비를 100 : 110로 하여 제조된 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지를 준비하였다. 준비한 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 삼산화안티몬 40 중량부, 탄산칼슘 35 중량부 및 메틸에틸케톤 80 중량부를 혼합하여 액상의 난연성 수지 조성물을 제조하였다.
(2) 10㎛의 직경을 가지는 유리섬유를 고속레피어직기(rapire weaving machine)를 사용하여 능직하여 105 g/m2의 평량을 가지는 원단을 제조하였다. 제조한 원단을 제조한 액상의 난연성 수지 조성물에 5분 동안 침지시켰다.
(3) 액상의 난연성 수지 조성물에 침지시킨 원단을 25℃에서 60분 동안 건조함으로서 경화시켜, 원단의 표면에 난연성 수지층을 형성하였으며, 원단 및 난연성 수지층이 1 : 1.5 두께비를 가지는 난연성 FRP복합소재를 제조하였다.
실시예 2 : 난연성 FRP복합소재의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 난연성 FRP복합소재를 제조하였다. 다만 실시예 1과 달리 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지 대신 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 40몰, 프로필렌글리콜(propylene glycol) 70몰, 이소프탈산(isophthalic acid) 40몰, 무수말레인산(maleic anhydride) 60몰로 다가산과 다가알코올의 당량비를 100 : 110로 하여 제조된 이소-타입 불포화 폴리에스테르 수지를 사용하여, 최종적으로 난연성 FRP복합소재를 제조하였다.
실시예 3 : 난연성 FRP복합소재의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 난연성 FRP복합소재를 제조하였다. 다만 실시예 1과 달리 침지 조건 및 건조 조건을 달리하여 원단 및 난연성 수지층이 1 : 2 두께비를 가지는 난연성 FRP복합소재를 제조하였다.
실시예 4 : 난연성 FRP복합소재의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 난연성 FRP복합소재를 제조하였다. 다만 실시예 1과 달리 침지 조건 및 건조 조건을 달리하여 원단 및 난연성 수지층이 1 : 1 두께비를 가지는 난연성 FRP복합소재를 제조하였다.
실시예 5 : 난연성 FRP복합소재의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 난연성 FRP복합소재를 제조하였다. 다만 실시예 1과 달리 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 삼산화안티몬 70 중량부, 탄산칼슘 35 중량부 및 메틸에틸케톤 80 중량부를 혼합하여 액상의 난연성 수지 조성물을 사용하여, 최종적으로 난연성 FRP복합소재를 제조하였다.
실시예 6 : 난연성 FRP복합소재의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 난연성 FRP복합소재를 제조하였다. 다만 실시예 1과 달리 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 삼산화안티몬 10 중량부, 탄산칼슘 35 중량부 및 메틸에틸케톤 80 중량부를 혼합하여 액상의 난연성 수지 조성물을 사용하여, 최종적으로 난연성 FRP복합소재를 제조하였다.
실시예 7 : 난연성 FRP복합소재의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 난연성 FRP복합소재를 제조하였다. 다만 실시예 1과 달리 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 삼산화안티몬 40 중량부, 탄산칼슘 65 중량부 및 메틸에틸케톤 80 중량부를 혼합하여 액상의 난연성 수지 조성물을 사용하여, 최종적으로 난연성 FRP복합소재를 제조하였다.
실시예 8 : 난연성 FRP복합소재의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 난연성 FRP복합소재를 제조하였다. 다만 실시예 1과 달리 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 삼산화안티몬 40 중량부, 탄산칼슘 5 중량부 및 메틸에틸케톤 80 중량부를 혼합하여 액상의 난연성 수지 조성물을 사용하여, 최종적으로 난연성 FRP복합소재를 제조하였다.
실시예 9 : 난연성 FRP복합소재의 제조
(1) 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 40몰, 프로필렌글리콜(propylene glycol) 70몰, 프탈산무수물(phthalic anhydride) 40몰, 무수말레인산(maleic anhydride) 60몰로 다가산과 다가알코올의 당량비를 100 : 110로 하여 제조된 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지를 준비하였다. 준비한 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 삼산화안티몬 40 중량부, 탄산칼슘 35 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 5 중량부 및 메틸에틸케톤 80 중량부를 혼합하여 액상의 난연성 수지 조성물을 제조하였다.
[화학식 1]
(2) 10㎛의 직경을 가지는 유리섬유를 고속레피어직기(rapire weaving machine)를 사용하여 능직하여 105 g/m2의 평량을 가지는 원단을 제조하였다. 제조한 원단을 제조한 액상의 난연성 수지 조성물에 5분 동안 침지시켰다.
(3) 액상의 난연성 수지 조성물에 침지시킨 원단을 25℃에서 60분 동안 건조함으로서 경화시켜, 원단의 표면에 난연성 수지층을 형성하였으며, 원단 및 난연성 수지층이 1 : 1.5 두께비를 가지는 난연성 FRP복합소재를 제조하였다.
비교예 1 : 난연성 FRP복합소재의 제조
(1) 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 40몰, 프로필렌글리콜(propylene glycol) 70몰, 프탈산무수물(phthalic anhydride) 40몰, 무수말레인산(maleic anhydride) 60몰로 다가산과 다가알코올의 당량비를 100 : 110로 하여 제조된 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지를 준비하였다. 준비한 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 탄산칼슘 35 중량부 및 메틸에틸케톤 80 중량부를 혼합하여 액상의 난연성 수지 조성물을 제조하였다.
(2) 10㎛의 직경을 가지는 유리섬유를 고속레피어직기(rapire weaving machine)를 사용하여 능직하여 105 g/m2의 평량을 가지는 원단을 제조하였다. 제조한 원단을 제조한 액상의 난연성 수지 조성물에 5분 동안 침지시켰다.
(3) 액상의 난연성 수지 조성물에 침지시킨 원단을 25℃에서 60분 동안 건조함으로서 경화시켜, 원단의 표면에 난연성 수지층을 형성하였으며, 원단 및 난연성 수지층이 1 : 1.5 두께비를 가지는 난연성 FRP복합소재를 제조하였다.
비교예 2 : 난연성 FRP복합소재의 제조
(1) 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 40몰, 프로필렌글리콜(propylene glycol) 70몰, 프탈산무수물(phthalic anhydride) 40몰, 무수말레인산(maleic anhydride) 60몰로 다가산과 다가알코올의 당량비를 100 : 110로 하여 제조된 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지를 준비하였다. 준비한 올소-타입 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 삼산화안티몬 40 중량부 및 메틸에틸케톤 80 중량부를 혼합하여 액상의 난연성 수지 조성물을 제조하였다.
(2) 10㎛의 직경을 가지는 유리섬유를 고속레피어직기(rapire weaving machine)를 사용하여 능직하여 105 g/m2의 평량을 가지는 원단을 제조하였다. 제조한 원단을 제조한 액상의 난연성 수지 조성물에 5분 동안 침지시켰다.
(3) 액상의 난연성 수지 조성물에 침지시킨 원단을 25℃에서 60분 동안 건조함으로서 경화시켜, 원단의 표면에 난연성 수지층을 형성하였으며, 원단 및 난연성 수지층이 1 : 1.5 두께비를 가지는 난연성 FRP복합소재를 제조하였다
실험예 1 : 난연성 FRP복합소재의 인장강도 측정
실시예 1 ~ 9 및 비교예 1 ~ 2에서 제조한 난연성 FRP복합소재를 각각 적층하여, 폭 50mm, 길이 20mm, 두께 17mm의 사이즈로 시편 제작하고, 200kN 만능 인장실험기를 이용하여 1.0mm/s의 속도로 변위제어를 하여, 인장강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실험예 2 : 난연성 FRP복합소재의 해수 내식성 측정
실시예 1 ~ 9 및 비교예 1 ~ 2에서 제조한 난연성 FRP복합소재를 각각 적층하여, 폭 50mm, 길이 20mm, 두께 20mm의 사이즈로 시편 제작하고, 시편의 표면을 연마 후 30일간 일반적인 해수와 성분이 유사한 인공해수에 침지 후 강편의 표면에 형성된 녹을 제거하여 무게감량을 측정하고 무게감량을 이용하여 부식속도를 계산하여 하기 표 1에 나타내었다.
실험예 3 : 난연성 FRP복합소재의 난연성능 측정
실시예 1 ~ 9 및 비교예 1 ~ 2에서 제조한 난연성 FRP복합소재를 각각 적층하여, 폭 50mm, 길이 20mm, 두께 20mm의 사이즈로 시편 제작하고, KS M3032 규정을 통한 한계산소지수(LOI)법에 의해 난연성능을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. (난연기준은 28 이상이면 우수한 것으로 판단한다.)
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 |
| 인장강도(MPa) | 538 | 515 | 523 | 535 | 528 | 530 |
| 부식속도(mm/year) | 0.15 | 0.21 | 0.18 | 0.15 | 0.18 | 0.16 |
| 난연성능 | 30 | 23 | 28 | 16 | 27 | 25 |
| 구분 | 실시예 7 | 실시예 8 | 실시예 9 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 인장강도(MPa) | 530 | 532 | 538 | 518 | 503 | |
| 부식속도(mm/year) | 0.17 | 0.15 | 0.15 | 0.19 | 0.17 | |
| 난연성능 | 28 | 26 | 32 | 18 | 20 |
표 1에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1에서 제조한 난연성 FRP복합소재는 우수한 안징강도 및 해수 내식성을 가지고 있을뿐만 아니라 난연성도 우수한 것을 확인할 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형이나 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
1: 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정
100: 선체 200: 방수포
300: 분사부 400: 공급펌프
410: 제1 공급라인 420: 제2 공급라인
500: 발전기 600: 연료탱크
700: 엔진부 710: 커버부재
800: 카메라 900: 제어부
910: 안테나
100: 선체 200: 방수포
300: 분사부 400: 공급펌프
410: 제1 공급라인 420: 제2 공급라인
500: 발전기 600: 연료탱크
700: 엔진부 710: 커버부재
800: 카메라 900: 제어부
910: 안테나
Claims (6)
- 난연성 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 복합소재로 형성되는 선체;
상기 선체를 구동 시키기 위한 동력을 제공하는 엔진부;
상기 선체에 장착되어 화재 지점에 소방수를 분사하는 방수포;
상기 선체의 외벽에 소방수를 분사하여 수막을 형성시키는 분사부;
상기 방수포 및 상기 분사부에 상기 소방수를 공급하는 공급펌프; 및
무선 신호에 의해 상기 엔진부, 방수포, 분사부 및 공급부 중 적어도 어느 하나 이상을 제어하는 제어부; 를 포함하고,
상기 난연성 FRP 복합소재는 유리섬유를 제직(weaving) 또는 편성(knitting)한 원단; 및 상기 원단의 표면에 형성된 난연성 수지층; 을 포함하며,
상기 난연성 수지층은 올소-타입(ortho-type) 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 삼산화안티몬(Sb2O3) 40 ~ 50 중량부 및 탄산칼슘(CaCO3) 25 ~ 45 중량부를 포함하고,
상기 원단 및 난연성 수지층은 1 : 1.2 ~ 1.8 두께비를 가지는 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정.
- 제 1 항에 있어서,
상기 엔진부는,
외측면을 감싸도록 결합되며, 난연성 FRP복합소재로 형성되는 커버부재를 포함하는 난연성 FRP복합소재를 적용한 무인소방정. - 삭제
- 삭제
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| KR1020210191121A KR102564368B1 (ko) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 난연성 frp복합소재를 적용한 무인소방정 |
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-
2021
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Patent Citations (1)
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