KR102602161B1

KR102602161B1 - 화재 진압용 에너지 공급 시스템

Info

Publication number: KR102602161B1
Application number: KR1020210040367A
Authority: KR
Inventors: 성일휴; 이동윤
Original assignee: 이지콘주식회사
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2023-11-14
Also published as: KR20220134398A

Abstract

본 발명은 상용전원부와 비상전원부을 포함하여 구성되어 화재 진압과 같은 비상사태를 대비한 화재 진압용 에너지 공급 시스템 (Energy Supply System for Fire: FES)에 관한 것으로, 더욱 더 상세하게는 상용전원부와 비상전원부, 압력탱크의 압력을 일정하게 유지하고 화재 발생 시 화재를 인식하기 위한 압력탱크 및 화재 수신반 조작부를 포함하여 구성되는 비상사태를 대비한 화재 진압용 에너지 공급 시스템 (Energy Supply System for Fire: FES)에 있어서, 상기 화재 진압용 에너지 공급 시스템은 상기 상용전원부와 상기 비상전원부중 어느 하나의 전원부를 선택하기 위한 제어부를 포함한 자동전환스위치;와 상기 압력탱크 및 화재 수신반 조작부에 의해 구동되는 조작반 스위치;와 상기 자동전환스위치에 의해 선택된 전원부 및 상기 조작반 스위치에 의해 전원을 공급받아 화재를 진압하기 위한 물을 공급하기 위한 펌프부;와 상기 펌프부에 의해 공급된 물을 압축하기 위한 압력탱크부; 및 상기 압력탱크부에 의해 압축된 물을 분사하여 화재를 진압하기 위한 스프링클러를 포함하는 것;을 특징으로 하는 화재 진압용 에너지 공급 시스템에 관한 것이다.

Description

화재 진압용 에너지 공급 시스템{A Energy Supply System for Fire: FES}

발전기는 기계적인 역학 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이며, 그 중 비상발전기는 발전소에서 공급되는 상용 전원의 공급 중단 또는 건축물의 화재 등의 비상시에 비상부하에 대체 전력을 공급하는 용도로 구비되어, 비상전원(예비전원)을 공급할 수 있도록 하는 장치이다.

일정규모 이상의 건물에 비상 발전기는 의무적으로 설치되어야 하는 것으로서, 건축법, 소방법, 의료법에 의거하여 해당 부하에 해당하는 용량 산출, 부하 계산서를 만들어 이를 승인 받고 발전기 용량을 산정하여 해당 건축물내에 설치되어야 한다. 비상용 발전기의 운전 조건은 40초 이내에 소방용설비 등에 전력을 공급할 수 있어야 하며, 응급실, 수술실의 의료용 비상 발전기는 10초 이내에 전압을 확립하여 공급할 수 있어야 한다.

이러한 비상발전기는 비상용 예비 전원공급을 목적으로 설치됨으로서 매우 고가의 장비임에도 불구하고 현장에서의 사용 빈도가 대단히 낮다. 또한, 해당 비상발전기를 사용하기 위해서는 순간적인 정전이 수반되므로, 다양한 전자기기를 사용되고 있는 현실에서 비상발전기에 대한 원활한 사용에 어려움이 있다. 또한, 비상발전기를 가동하여, 비상발전기의 정상작동여부를 수시로 파악하는 것이 어려워, 실제 비상상황 발생시에 원활하게 가동되지 않는 현상이 발생되는 심각한 문제점이 있다.

또한, 정전을 피하고, 비상발전기 자체의 건전성을 테스트하기 위해서, 무부하(NO LOAD) 상태에서만 비상 발전기의 상태 검증을 진행함으로서 비상발전기자체의 실제 상태를 파악하는 것이 대단히 어렵다. 이러한 문제점을 해소하기 위해, 로드뱅크(LOAD BANK)라고 하는 별도의 저항기를 부착하여 부하시 상태 검증을 진행할 수 있으나 고비용이 발생된다는 단점이 있다. 따라서 정확한 상태 관리가 이루어지지 않음으로서 실제 비상상황 발생시에 비상발전기가 원활하게 비상전원을 공급하지 못하는 문제점이 발생되고 있다.

도 1은 이러한 종래의 화재 발생 시 화재진압용 물을 공급하기 위한 공급 시스템 구성도 (10)를 나타내고 있다. 도 1에 나타난 바와 같이 상용전원 (11) 공급에 의해 전기적 구동을 위한 모터가 포함된 펌프부 (15)의 펌프를 구동하여 물탱크 (16)로부터 압력탱크 (14)로 물을 공급하는 공급라인과 엔진펌프부 (12)의 엔진이 구성되어 물을 공급하기 위한 공급라인으로 구성되어 있으며 전기적 구동에 따른 펌프부 (15)의 펌프와 엔진펌프부 (12)의 엔진은 각각 구동 메카니즘이 상이하여 별도의 공급라인을 포함하여 된다.

또한, 압력탱크 및 화재수신반 조작부 (13)는 상용전원으로부터 전원을 공급받아 상시 압력탱크 (14)의 압력을 체크하여 조작반 스위치 (18)을 제어하여 물의 압력을 일정하게 유지하도록 기능을 수행하게 된다. 그리고 화재가 발생되면 화재 발생을 인자하여 상용전원 (11)이 공급되지 않는 경우라 하더라도 엔진펌프부 (12)를 구동하여 일정시간 (소방법에 따르면 20분이상으로 규정되어 있음.) 동안 물탱크 (16)로부터 압력탱크 (14)로 물을 공급하여 스프링쿨러 (17)을 이용하여 화재를 초기에 진압할 수 있도록 구동하게 된다.

한편, 펌프부 (15)와 엔진펌프 (12)의 다른 구동 메카니즘은 별도의 공급라인을 포함하게 됨으로써 공급 시스템의 제작 비용이 증가하게 되는 문제점 및 시스템의 설치 면적등의 증가를 초래하는 심각한 문제점을 발생하게 된다. 더하여, 화재 발생과 같은 비상 시 구동되는 엔진펌프부 (15)의 엔진 구동 시 엔진 구동에 따른 대기오염을 유발하는 연소가스가 발생하여 엔진펌프부 (15)가 설치된 장소에 환풍구등을 설치해야 하는 구조적인 심각한 문제점을 가지고 있다.

한국등록특허 제10-1622677호 (2016년05월20일) 한국등록특허 제10-1958894호 (2019년03월15일) 한국등록특허 제10-1372375호 (2014년03월12일)

본 발명은 상기에서 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

상용전원을 이용하여 비상전원으로 이용하기 위한 에너지를 충전장치 (ABC: Auto Battery Charger)를 이용하여 상시 충전상태를 유지하도록 제어를 수행하며 하나의 펌프부를 상용전원부와 비상전원부의 공용으로 이용 하나의 펌프부를 이용하여 상기 충전된 에너지를 이용하여 화재를 진압하기 위한 화재 진압용 에너지 공급 시스템 (Energy Supply System for Fire: FES)을 구성함에 그 목적이 있다.

또한, 상기 화재 진압용 에너지 공급 시스템 (Energy Supply System for Fire: FES)은 상용전원부와 비상전원부를 선택하기 위한 자동전환스위치 (ATS: Auto Transfer Switch)를 이용하며 상용전원의 전압을 측정하여 제어를 수행하기 제어부를 포함하는 새로운 화재 진압용 에너지 공급 시스템 (Energy Supply System for Fire: FES)를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

또한, 엔진을 이용하지 않음으로써 엔진에 의한 대기오염이 감소하고 설치면적이 감소하는 화재 진압용 에너지 공급 시스템 (Energy Supply System for Fire: FES)을 구성하는 것에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면,

상용전원부와 비상전원부, 압력탱크의 압력을 일정하게 유지하고 화재 발생시 화재를 인식하기 위한 압력탱크 및 화재 수신반 조작부를 포함하여 구성되는 비상사태를 대비한 화재 진압용 에너지 공급 시스템 (Energy Supply System for Fire: FES)에 있어서, 상기 화재 진압용 에너지 공급 시스템은 상기 상용전원부와 상기 비상전원부 중 어느 하나의 전원부를 선택하기 위한 제어부를 포함한 자동전환스위치;와 상기 압력탱크 및 화재 수신반 조작부에 의해 구동되는 조작반 스위치;와 상기 자동전환스위치에 의해 선택된 전원부 및 상기 조작반 스위치에 의해 전원을 공급받아 화재를 진압하기 위한 물을 공급하기 위한 펌프부;와 상기 펌프부에 의해 공급된 물을 압축하기 위한 압력탱크부; 및 상기 압력탱크부에 의해 압축된 물을 분사하여 화재를 진압하기 위한 스프링클러를 포함하고; 상기 화재 진압용 에너지 공급 시스템은 상기 자동전환스위치의 상기 제어부에 의해 상기 상용전원부 또는 상기 비상전원부중 어느 하나에 연결되어 펌프부를 구동하며; 상기 제어부는 상용전원부의 전압 (Vs)와 기준전압 (Vr)을 비교하는 1 단계;와 상기 1단계의 비교에 의해 펄스를 발생하는 펄수 발생부의 2단계;와 상기 2 단계에 발생된 펄스를 소정의 기 설정된 기준펄스 (Pn) 수 만큼 카운트를 수행하는 카운터부의 3 단계; 와 상기 3 단계의 소정의 기 설정된 상기 기준펄스 (Pn) 수 만큼 카운터 되고 Pn+1 번째 펄스가 인가된 경우 상기 카운터부를 리셋하기 위한 리셋부의 4 단계;와 상기 4 단계의 상기 리셋부의 의해 리셋여부에 따른 상용전원의 정전여부를 판단하기 위한 판단부의 5 단계; 및 상기 5 단계에 의한 정전으로 판단된 경우 자동전환 스위치의 제어를 수행하기 위한 제어신호를 발생하는 6단계를 포함하며; 상기 정전여부의 판단을 상기 상용전원부의 전압과 기준전압을 비교하여 펄스를 발생하며 발생된 펄스를 카운트하여 일정 시간 동안 펄스가 발생되지 않는 경우 정전으로 판단하며; 상기 비상전원부는 상기 상용전원부의 전원으로부터 배터리에 충전을 수행하기 위한 충전장치;와 상기 충전된 배터리로부터 상기 자동전환스위치를 통하여 상기 펌프부에 비상전원을 공급하기 위한 전력변환장치를 포함하는 것;을 특징으로 한다.

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또한, 상기 상용전원부의 정전으로 판단된 경우 상기 자동전환스위치의 상기 비상전원부로의 전환소요시간은 2초 내지 40초 이내로 설정되는 것;을 특징으로 한다.

또한, 상기 전력변환장치는 상기 배터리 전압을 승압 또는 강압을 수행하기 위한 수단인 것;을 특징으로 한다.

또한, 전력변환장치는 DC-DC 컨버터 및 DC-AC 인버터인 것;을 특징으로 한다.

또한, 상기 압력탱크 및 화재수신반 조작부는 상기 압력탱크의 압력이 일정압력 이하가 되거나 화재가 발생됨이 인식되는 경우 상기 조작반 스위치를 제어하는 것;을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 비상 에너지 공급 시스템는(FES)는 엔진 발전기를 제거하고 상용전원을 이용하여 비상전원으로 이용하기 위한 에너지를 충전하기 위한 충전장치 (ABC: Auto Battery Charger)를 이용하여 배터리 (Battery)에 상시 충전상태를 유지하도록 제어를 수행하여 상기 충전된 에너지를 이용하여 화재등의 비상사태 발생 시 비상전원을 공급하도록 비상에너지 공급시스템 (FES: Emergency Energy Supply System)을 구성함에 그 설치비용이 현저히 감소되는 장점이 있다.

또한, 상기 비상에너지 공급시스템 (FES)은 상용전원과 비상전원을 선택하기 위한 자동전환스위치 (ATS: Auto Transfer Switch)를 이용함으로써 하나의 모터를 포함한 펌프를 이용함으로써 시스템의 이용효율이 현저히 증가하는 장점이 있다.

또한, 엔진 펌프를 이용하지 않음으로써 엔진에 의한 대기오염이 감소하고 엔진 설치에 따른 설치면적이 현저히 감소하는 장점이 있다.

도 1은 종래의 화재 발생 시 화재진압용 물을 공급하기 위한 공급 시스템 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예의 화재진압용 물을 공급하기 위한 공급 시스템 구성도.
도 3은 상용전원부의 정전여부를 판단하기위한 방법.
도 4는 정전에 따른 자동전환스위치의 제어를 수행하기 위한 흐름도.
도 5는 전력변환장치 중 컨버터의 구성도.
도 6은 전력변환장치 중 인버터의 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예인 화재 진압용 에너지 공급 시스템 (20) (Energy Supply System for Fire: FES, 이하 FES라 함.)을 나타내고 있다. 먼저 전원을 공급하기 위해 일반적으로는 상용전원부 (21)의 전원을 공급하여 FES (20)는 구동되며 정전 발생하고 화재가 발생됨을 인식한 경우 FES (20)의 펌프부 (27)를 구동하기 위한 비상전원부(22)를 포함하고 있다. 비상전원부 (22)는 에너지를 사전에 충전하기 위한 충전시스템을 포함하여 구성되며 이를 수행하기 위해 자동 배터리 충전 (ABC) 장치인 충전장치 (221)를 이용하여 상용전원부 (21)의 전원을 이용하여 배터리 (222)는 상시 만충 상태로 유지하게 된다. 여기서 충전장치 (221)는 일반적으로 이용되는 배터리 (222) 충전장치인 충전장치 (221)를 이용하여 구성될 수 있다.

한편, FES (20)는 상시 압력탱크 (28)의 압력을 일정하게 유지하고 화재 발생 시 화재를 인식하기 위한 압력탱크 및 화재수신반 조작부 (25)를 포함하고 있다. 압력탱크 및 화재수신반 조작부 (25)는 압력탱크의 압력이 일정압력 이하로 감소하거나 또는 화재와 같은 비상사태가 발생되는 경우 압력탱크 및 화재수신반 조작부 (25)의 제어에 의해 조작반 스위치 (24)를 제어하여 모터를 포함한 펌프부 (27)에 전원을 공급하여 물탱크 (26)으로 부터 압력탱크 (28)에 물을 공급하고 스프링쿨러 (29)의 동작을 수행하게하여 초기에 화재발생에 따른 비상사태를 진압하게 된다.

또한, FES (20)의 자동전환스위치 (23)는 상용전원부 (21)의 정전여부를 판단하여를 제어하기 위한 제어부 (231)를 포함하며 제어부 (231)은 상용전원부 (21)이 정전되어 전원공급이 어려운 경우 비상전원부 (23)를 연결하여 조작반 스위치 (24)를 통하여 FES (20)의 펌프부 (27)에 전원을 공급한다. 이로인하여, 압력탱크 (28)는 일정시간 (소방법에 따르면 20분 으로 규정 함.) 동안 물을 공급받게 되고, 화재가 발생된 경우 스프링쿨러 (29)의 동작을 도와 화재를 초기에 진압하게 된다.

도 3은 상용전원부의 정전여부를 판단하기위해 펄스를 발생하는 방법을 나타내고 있다. 도 3은 상용전원부 (21)의 전압 (Vs)과 기준전압 (Vr)을 비교하여 상용전압의 크기가 기준전압 보다 큰 경우 펄스를 발생하는 방법을 나타내고 있다. 여기서 기준전압 (Vr)은 사용자가 임으로 결정하는 크기로 그 크기가 변경가능하며 하나의 일정 크기의 값으로 결정된 것은 아닌 것이다.

도 4는 정전에 따른 자동전환스위치 (23)의 제어부 (231)의 제어를 수행하기 위한 흐름도를 나타내고 있다. 도 4에서 알 수 있듯이, 상기 제어부 (231)는 상용전원부의 전압 (Vs)와 기준전압 (Vr)을 비교하는 1 단계와 상기 1단계에 의해 펄스를 발생하는 펄수 발생부의 2단계와 상기 2 단계에 발생된 펄스를 소정의 기 설정된 기준펄스 (Pn) 수 만큼 카운트를 수행하는 카운터부의 3 단계와 상기 3 단계의 소정의 기 설정된 상기 기준펄스 (Pn) 수 만큼 카운터 되고 Pn+1 번째 펄스가 인가된 경우 상기 카운터부를 리셋하기 위한 리셋부의 4 단계와 상기 4 단계의 상기 리셋부에 의해 리셋여부에 따른 상용전원의 정전여부를 판단하기 위한 판단부의 5 단계 및 상기 5 단계에 의한 정전으로 판단된 경우 자동전환 스위치의 제어를 수행하기 위한 제어신호를 발생하는 6단계에 의해 제어를 수행하게 된다.

도 5 및 도 6은 FES (20)의 전력변환장치 (223) (PCS)를 구성하는 회로도의 일예를 나타내고 있다. 이중에서 도 5는 FES (20)의 배터리 (222) 전압을 강압 또는 승압을 수행하기 위한 DC-DC 컨버터의 예를 나타내고 있다. 도 5(a)는 강압을 수행하기 위한 강압형 컨버터를 도 5(b)는 승압을 수행하기 위한 승압형 컨버터를 나타내고 있으며 사용자의 요구에 의해 일반적인 또 다른 형태의 컨버터 및 절연형 컨버터도 이용가능하다. 한편 도 6은 펌프부 (27)의 모터를 구동하기 위한 3상의 인버터를 나타내고 있다. 이로인하여 펌프부 (27)의 모터는 구동전압 및 인버터의 제어에 위해 안정적으로 구동하게 된다.

10 : 종래의 화재 발생 시 화재진압용 물을 공급하기 위한 공급 시스템
20: 화재 진압용 에너지 공급 시스템 21: 상용전원부
22: 비상전원부 221: 충전장치
222: 배터리 (Battery) 223: 전력변환장치 (PCS)
23: 자동전환스위치 231: 제어부
24: 조작반 스위치 25: 압력탱크 및 화재수신반 조작부
26: 물탱크 27: 펌프부
28: 압력탱크 29: 스프링쿨러

Claims

상용전원부와 비상전원부, 압력탱크의 압력을 일정하게 유지하고 화재 발생 시 화재를 인식하기 위한 압력탱크 및 화재 수신반 조작부를 포함하여 구성되는 비상사태를 대비한 화재 진압용 에너지 공급 시스템 (Energy Supply System for Fire: FES)에 있어서,
상기 화재 진압용 에너지 공급 시스템은 상기 상용전원부와 상기 비상전원부 중 어느 하나의 전원부를 선택하기 위한 제어부를 포함한 자동전환스위치;와
상기 압력탱크 및 화재 수신반 조작부에 의해 구동되는 조작반 스위치;와
상기 자동전환스위치에 의해 선택된 전원부 및 상기 조작반 스위치에 의해 전원을 공급받아 화재를 진압하기 위한 물을 공급하기 위한 펌프부;와
상기 펌프부에 의해 공급된 물을 압축하기 위한 압력탱크부; 및
상기 압력탱크부에 의해 압축된 물을 분사하여 화재를 진압하기 위한 스프링클러를 포함하고;
상기 화재 진압용 에너지 공급 시스템은 상기 자동전환스위치의 상기 제어부에 의해 상기 상용전원부 또는 상기 비상전원부중 어느 하나에 연결되어 펌프부를 구동하며;
상기 제어부는 상용전원부의 전압 (Vs)와 기준전압 (Vr)을 비교하는 1 단계;와
상기 1단계의 비교에 의해 펄스를 발생하는 펄수 발생부의 2단계;와
상기 2 단계에 발생된 펄스를 소정의 기 설정된 기준펄스 (Pn) 수 만큼 카운트를 수행하는 카운터부의 3 단계; 와
상기 3 단계의 소정의 기 설정된 상기 기준펄스 (Pn) 수 만큼 카운터 되고 Pn+1 번째 펄스가 인가된 경우 상기 카운터부를 리셋하기 위한 리셋부의 4 단계;와
상기 4 단계의 상기 리셋부에 의해 리셋여부에 따른 상용전원의 정전여부를 판단하기 위한 판단부의 5 단계; 및
상기 5 단계에 의한 정전으로 판단된 경우 자동전환 스위치의 제어를 수행하기 위한 제어신호를 발생하는 6단계를 포함하며;
상기 정전여부의 판단은 상기 상용전원부의 전압과 기준전압을 비교하여 펄스를 발생하며 발생된 펄스를 카운트하여 일정 시간 동안 펄스가 발생되지 않는 경우 정전으로 판단하며;
상기 비상전원부는 상기 상용전원부의 전원으로부터 배터리에 충전을 수행하기 위한 충전장치;와
상기 충전된 배터리로부터 상기 자동전환스위치를 통하여 상기 펌프부에 비상전원을 공급하기 위한 전력변환장치를 포함하는 것;을 특징으로 하는 화재 진압용 에너지 공급 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 상용전원부의 정전으로 판단된 경우 상기 자동전환스위치의 상기 비상전원부로의 전환소요시간은 2초 내지 40초 이내로 설정되는 것;을 특징으로 하는 화재 진압용 에너지 공급 시스템.
제1항에 있어서,
상기 전력변환장치는 상기 배터리 전압을 승압 또는 강압을 수행하기 위한 수단인 것;을 특징으로 하는 화재 진압용 에너지 공급 시스템.
제1항에 있어서,
상기 전력변환장치는 DC-DC 컨버터 및 DC-AC 인버터인 것;을 특징으로 하는 화재 진압용 에너지 공급 시스템.
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