KR102622389B1 - 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 평상시에는 지하의 수소 기반 시설에 외부의 공기를 공급하고 시설 내의 공기를 외부로 배출하는 환기장치로서 기능하며, 지하의 수소 기반 시설에서 폭발 사고가 발생하게 되면 폭발압에 의해 환기시설 내에서 상승 및 하강 운동하면서 폭발압을 효과적으로 외부로 소산시킴으로써 폭발에 의한 피해를 저감할 수 있는 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템은, 수소 기반 설비가 설치된 지하 공간과 지상을 연통시키며, 상기 지하 공간의 공기를 외부로 배출하도록 안내하는 배기유로; 상기 지하 공간과 지상을 연통시키며, 지상의 공기를 상기 지하 공간 내부로 흡입하도록 안내하는 흡기유로; 상기 배기유로의 상단부와 연통되면서 상측으로 연장되게 설치되어 지상과 연통되게 설치되는 제1가이드부재; 상기 제1가이드부재를 따라 상하로 이동 가능하게 설치되고, 상기 배기유로를 통해 공기를 지상으로 강제로 배출하는 배기팬 및 배기팬을 회전시키는 팬모터를 포함하며, 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 배기유로를 통해 전달되는 폭발압에 의해 제1가이드부재를 따라 상승하면서 가스를 지상으로 배출한 후 하강하는 배기유닛;을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 지하의 수소기반 시설에서의 폭발 사고에 의한 피해를 저감시키기 위한 환기시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평상시에는 지하의 수소 기반 시설에 외부의 공기를 공급하고 시설 내의 공기를 외부로 배출하는 환기장치로서 기능하며, 지하의 수소 기반 시설에서 폭발 사고가 발생하게 되면 폭발압에 의해 환기시설 내에서 상승 및 하강 운동하면서 폭발압을 효과적으로 소산시킴으로써 폭발에 의한 피해를 저감할 수 있는 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템에 관한 것이다.
밀폐공간 혹은 반밀폐공간(예: 지하주차장, 터널 등)에는 유해가스 배출 등의 이유로 기류가 반드시 형성되어야 해서 환기시스템(Ventilation System)을 구축한다. 공간이 지하로 들어갈 경우에는 환기탑 등을 적용하여 지상으로 내부 가스를 방출하고 있다.
수소 기반 시설과 같이 가스 폭발 위험성이 있는 산업시설의 경우에는 NFPA68에 따라 폭발 방산구(Explosion Venting)를 적용하여 폭발이 발생하였을 때 폭발 압력에 따른 내부 공간 내 과압(Overpressure)이 형성되어 인명 및 재산에 피해가 가지 않도록 하고 있다.
가스 폭발의 위험성이 있는 대부분의 시설은 폭발 분위기가 조성되지 않게 지하로 넣는 경우가 드물며 대부분이 지상에 건설되어 있다. 하지만 주민들의 혐오감을 완화하고, 폭발이 일어날 경우 지상의 피해를 축소하기 위해 지하에 건설하는 경우가 있다.
예를 들어 수소경제 활성화를 위한 정부의 노력에도 불구하고 국민들이 갖고 있는 수소 안전에 대한 불안감으로 수소 인프라 설립에 많은 어려움이 있다. 또한 지금은 도시 외곽지역에 설립되고 있는 수소 인프라를 도심지에서 사용하려면 기존에 수소가 갖고 있는 불안전성을 해소해야 한다. 따라서 최근 들어 수소 기반 시설을 지하에 건설하는 방안이 연구되고 있다.
수소 기반 시설을 지하에 건설하기 위해서는 지상의 공기를 시설 내로 공급하고 시설 내의 공기를 외부로 배출하는 환기시스템과, 시설 내에서 수소 가스 폭발 시 폭발압을 소산시킬 수 있는 방산시스템을 구축할 필요가 있다.
통상의 산업시설에서는 환기시스템과 폭발 방산시스템의 역할을 분리하여 구성하고 있으며, 첨단 환기시스템의 경우 대부분이 공기의 품질을 좋게 하는데 목적이 있다. 또한 종래의 폭발 방산시스템의 경우 상부에 부착하더라도 환기를 고려하지 않기 때문에 밀폐식으로 내부에서 일정 폭발 압력(예: 9 kPa)이 가해지면 스스로 찢어지면서 압력을 외부로 소산하게 되어 있다.
그러나, 종래의 산업 시설의 환기시스템과 폭발 방산시스템을 지하에 설치되는 수소기반 시설에 적용하고자 할 경우, 환기시스템과 방산시스템을 구분하여 시공해야 하므로 시공이 어렵고, 경제적인 비용도 증가하며, 구조적인 복잡성 또한 증가하는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 평상시에는 지하의 수소 기반 시설에 외부의 공기를 공급하고 시설 내의 공기를 외부로 배출하는 환기장치로서 기능하며, 지하의 수소 기반 시설에서 폭발 사고가 발생하게 되면 폭발압에 의해 환기시설 내에서 상승 및 하강 운동하면서 폭발압을 효과적으로 외부로 소산시킴으로써 폭발에 의한 피해를 저감할 수 있는 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따른 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템은, 수소 기반 설비가 설치된 지하 공간과 지상을 연통시키며, 상기 지하 공간의 공기를 외부로 배출하도록 안내하는 배기유로; 상기 지하 공간과 지상을 연통시키며, 지상의 공기를 상기 지하 공간 내부로 흡입하도록 안내하는 흡기유로; 상기 배기유로의 상단부와 연통되면서 상측으로 연장되게 설치되어 지상과 연통되게 설치되는 제1가이드부재; 상기 제1가이드부재를 따라 상하로 이동 가능하게 설치되고, 상기 배기유로를 통해 공기를 지상으로 강제로 배출하는 배기팬 및 배기팬을 회전시키는 팬모터를 포함하며, 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 배기유로를 통해 전달되는 폭발압에 의해 제1가이드부재를 따라 상승하면서 가스를 지상으로 배출한 후 하강하는 배기유닛;을 포함할 수 있다.
상기 배기유닛은, 상기 배기팬 및 팬모터가 설치되는 마운트프레임과, 상기 마운트프레임의 상부를 가로지르도록 설치되며 가장자리 부분이 상기 제1가이드부재를 따라 상하로 이동 가능하게 연결되어 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 제1가이드부재를 따라 상승하는 제1승강방산구와, 상기 제1승강방산구의 하측에서 가해지는 압력이 미리 정해진 압력보다 작을 경우 제1승강방산구와 제1가이드부재 간의 고정 상태를 유지하게 하는 클램핑부재를 포함할 수 있다.
상기 제1승강방산구는 상측으로 볼록한 형태를 가지며, 배기팬에 의해 상측으로 유동하는 공기가 통과하는 통기공이 개방되게 형성될 수 있다.
상기 제2가이드부재의 상단부에 배기유닛의 상승 높이를 제한하는 스톱퍼가 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 한 형태에 따른 환기시스템은, 상기 흡기유로의 상부에 상측으로 연장되어 지상과 연통되게 설치되는 제2가이드부재; 및, 상기 제2가이드부재를 따라 상하로 이동 가능하게 설치되고, 지상의 공기를 흡입하여 상기 흡기유로로 송풍하는 흡기팬 및 흡기팬을 회전시키는 팬모터를 포함하며, 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 흡기유로를 통해 전달되는 폭발압에 의해 제2가이드부재를 따라 상승하면서 가스를 지상으로 배출한 후 하강하는 흡기유닛;을 더 포함할 수 있다.
상기 흡기유닛은, 상기 흡기팬 및 팬모터가 설치되는 마운트프레임과, 상기 마운트프레임의 상부를 가로지르도록 설치되며 가장자리 부분이 상기 제2가이드부재를 따라 상하로 이동 가능하게 연결되어 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 제2가이드부재를 따라 상승하는 제2승강방산구와, 상기 제2승강방산구의 하측에서 가해지는 압력이 미리 정해진 압력보다 작을 경우 제2승강방산구와 제2가이드부재 간의 고정 상태를 유지하게 하는 클램핑부재를 포함할 수 있다.
상기 제2승강방산구는 상측으로 볼록한 형태를 가지며, 흡기팬에 의해 하측으로 유동하는 공기가 통과하는 통기공이 개방되게 형성될 수 있다.
상기 제2가이드부재의 상단부에 흡기유닛의 상승 높이를 제한하는 스톱퍼가 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 형태에 따른 환기시스템은, 상기 배기유로를 통해 배출되는 공기 중의 수소 농도를 측정하는 수소농도센서와, 상기 수소농도센서에 의해 측정된 수소 농도에 따라 상기 배기유닛의 팬모터의 회전속도를 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 형태에 따른 환기시스템은, 수소 기반 설비가 설치된 지하 공간과 지상을 연통시키며, 상기 지하 공간의 공기를 외부로 배출하도록 안내하는 배기유로; 상기 지하 공간과 지상을 연통시키며, 지상의 공기를 상기 지하 공간 내부로 흡입하도록 안내하는 흡기유로; 상기 배기유로의 상단부와 연통되면서 상측으로 연장되게 설치되어 지상과 연통되게 설치되는 제1가이드부재; 상기 흡기유로의 상부에 상측으로 연장되어 지상과 연통되게 설치되는 제2가이드부재; 상기 제1가이드부재를 따라 상하로 이동 가능하게 설치되어, 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 배기유로를 통해 전달되는 폭발압에 의해 제1가이드부재를 따라 상승하면서 가스를 지상으로 배출한 후 하강하는 제1승강방산구; 상기 제2가이드부재를 따라 상하로 이동 가능하게 설치되어, 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 배기유로를 통해 전달되는 폭발압에 의해 제2가이드부재를 따라 상승하면서 가스를 지상으로 배출한 후 하강하는 제2승강방산구; 상기 제1승강방산구와 제2승강방산구 중 적어도 어느 하나에 설치되어, 상기 배기유로를 통해 지하 공간의 공기를 지상으로 배출하고, 상기 흡기유로를 통해 지상의 공기가 지하 공간으로 유입되도록 공기를 강제로 송풍시키는 팬과 팬모터를 포함하는 환기용 송풍장치;를 포함할 수 있다.
상기 환기용 송풍장치는, 상기 제1승강방산구의 하측에 설치되어 제1승강방산구와 함께 제1가이드부재를 따라 이동 가능하게 설치되며, 상기 배기유로를 통해 공기를 지상으로 강제로 배출하는 배기팬 및 배기팬을 회전시키는 팬모터를 포함하는 배기유닛; 상기 제2승강방산구의 하측에 설치되어 제2승강방산구와 함께 제2가이드부재를 따라 이동 가능하게 설치되며, 지상의 공기를 흡입하여 상기 흡기유로로 송풍하는 흡기팬 및 흡기팬을 회전시키는 팬모터를 포함하는 흡기유닛;을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 형태에 따른 환기시스템은, 상기 배기유로를 통해 배출되는 공기 중의 수소 농도를 측정하는 수소농도센서와, 상기 수소농도센서에 의해 측정된 수소 농도에 따라 상기 팬모터의 회전속도를 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 평상시에는 지하의 수소 기반 시설에 외부의 공기를 공급하고 시설 내의 공기를 외부로 배출하는 환기장치로서 기능하며, 지하의 수소 기반 시설에서 폭발 사고가 발생하게 되면 폭발압에 의해 환기시설 내에서 상승 및 하강 운동하면서 폭발압을 효과적으로 외부로 소산시킴으로써 폭발에 의한 피해를 저감할 수 있다.
그리고 환기시스템과 방산시스템을 별도로 구성하지 않아도 되므로 전체 구성을 단순화하고, 비용을 절감할 수 있는 이점도 있다.
또한 제1승강방산구 및 제2승강방산구가 찢기거나 파손되지 않고 승강 운동하여 폭발압을 소산시키므로 재사용이 가능한 이점도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템의 폭발 상태에서의 작동례를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템의 일부를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템의 폭발 상태에서의 작동례를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템의 일부를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기시스템의 일부를 나타낸 평면도이다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템 및 그 제어 방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 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 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 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 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템의 구성 및 작용을 나타낸 도면이다.
본 발명의 환기시스템이 적용되는 지하 수소 기반 시설은 지하에 밀폐되게 형성된 지하 공간(S) 내에 수소 저장탱크, 수소 압축기 등의 수소 기반 설비(T)들이 설치된 시설로서 수소 기반 설비(T)에서 누출되는 수소 가스의 폭발 위험성을 제거하기 위한 환기 기능과 수소 가스의 폭발 시 폭발압을 외부로 신속하게 소산시키는 방산 기능을 구비할 것을 요구받는다.
본 발명의 환기시스템은 수소 기반 설비(T)가 설치된 지하 공간(S)의 공기를 지상으로 배출함과 동시에 지상의 공기를 지하 공간(S) 내부로 흡입하는 환기 작용을 하며, 지하 공간(S)에서 폭발이 발생하게 되면 폭발압을 외부로 신속하게 소산시키는 작용을 하도록 구성된 것이다.
이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템은, 배기유로(10), 흡기유로(20), 제1가이드부재(30), 제2가이드부재(40), 제1승강방산구(51), 제2승강방산구(61), 환기용 송풍장치를 포함한다.
좀 더 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템은, 수소 기반 설비(T)가 설치된 지하 공간(S)의 공기를 지상으로 배출하도록 안내하는 배기유로(10), 지상의 공기를 상기 지하 공간(S) 내부로 흡입하도록 안내하는 흡기유로(20), 배기유로(10)의 상단부와 연통되면서 상측으로 연장되게 설치되어 지상으로 연통되게 설치되는 제1가이드부재(30), 흡기유로(20)의 상부에 상측으로 연장되게 설치되는 제2가이드부재(40), 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 각각 제1가이드부재(30) 및 제2가이드부재(40)를 따라 상승하면서 폭발압을 소산시키는 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61), 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)의 하부에 각각 설치되어 지하 공간의 공기를 배출하거나 지상의 공기를 흡입하도록 공기를 송풍하는 배기유닛(50) 및 흡기유닛(60)으로 구성된 환기용 송풍장치를 포함한다.
상기 배기유로(10)는 수소 기반 설비(T)가 설치된 지하 공간(S)의 상단부와 지상을 연결하여 공기를 배출하는 공기유로로서, 일반적인 환기 시스템에 사용하는 금속 재질의 덕트를 적용하여 구성할 수 있다.
상기 흡기유로(20)는 지하 공간(S)과 지상을 연결하여 공기를 흡입하는 유로로서, 역시 일반적인 환기 시스템에 사용하는 금속 재질의 덕트를 적용하여 구성할 수 있다. 이 실시예에서 흡기유로(20)는 지하 공간(S)의 상단부에서부터 지하 공간(S)의 하단부까지 연장되어 지하 공간(S)의 하부로 지상의 공기를 공급함으로써 지하 공간(S) 내부에서의 환기 작용이 더욱 원활하게 이루어질 수 있는 이점을 제공한다.
제1가이드부재(30)는 지하 공간(S)의 상단부에서부터 상측으로 연장되게 설치되며 상부가 지상으로 돌출되어 지하 공간(S)에서 폭발이 발생할 때 제1승강방산구(51)의 상승 및 하강 운동을 안내하는 작용을 한다. 제1가이드부재(30)의 하부는 상기 배기유로(10)의 상단부와 연통되어 평상시에는 배기유로(10)를 통해 배출되는 공기를 지상으로 원활하게 안내하는 배기유로로서 기능한다.
제1가이드부재(30)가 지하 공간(S)에서 폭발 발생 시 제1승강방산구(51)의 상승 및 하강 운동을 안내하는 작용하도록 제1가이드부재(30)의 상부에 제1승강방산구(51)의 양측 단부에 형성된 슬라이드리브(511)가 삽입되어 안내되는 가이드홈(32)이 형성된 복수의 가이드블레이드(31)가 형성될 수 있다. 상기 가이드블레이드(31) 사이의 공간은 평상 시에 공기 흐름을 방해하지 않으면서 지하 공간(S)에서 폭발 발생 시 폭발압을 신속하게 소산시킬 수 있는 개방부(33)를 형성하게 된다.
제1가이드부재(30)의 가이드홈(32)의 상단부에는 제1승강방산구(51)의 상승 높이를 제한하는 스톱퍼(35)가 마련된다. 상기 스톱퍼(35)는 제1승강방산구(51)가 빠른 속도로 상승할 때 가이드홈(32)의 상단에서 속도를 감속시키면서 충격을 최소화할 수 있도록 완충 작용을 하는 고무 또는 실리콘, 또는 스프링 등의 탄성체를 적용하여 구성하거나, 이 실시예와 같이 제1승강방산구(51)의 슬라이드리브(511)에 설치되는 자석(513)과 같은 같은 극성의 자석으로 되어 자석(513)에 대해 척력을 발생시켜 제1승강방산구(51)가 제1가이드부재(30)의 최상단 높이까지 상승했을 때 자석(513)과 스톱퍼(35) 간에 발생하는 척력에 의해 제1승강방산구(51)의 속도가 저감하면서 완충되고, 상사점에 도달한 후에는 척력에 의해 다시 제1승강방산구(51)가 원활하게 하강할 수 있다.
제2가이드부재(40)는 지하 공간(S)의 상단부에서부터 상측으로 연장되게 설치되며 상부가 지상으로 돌출되어 지하 공간(S)에서 폭발이 발생할 때 제2승강방산구(61)의 상승 및 하강 운동을 안내하는 작용을 한다. 제2가이드부재(40)의 하부는 상기 흡기유로(20)의 상단부와 연통되어 평상시에는 지상으로부터 공기를 흡입하여 흡기유로(20)로 공급하는 흡기유로로서 기능한다.
제2가이드부재(40)의 구성은 제1가이드부재(30)의 구성과 동일하게 이루어질 수 있으므로 그 상세한 구성 및 작용의 설명은 생략한다.
상기 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)의 하부에는 각각 배기유닛(50) 및 흡기유닛(60)을 구성하는 배기팬(52)과 팬모터(53), 흡기팬(62)과 팬모터(63)가 설치된다.
상기 배기팬(52)과 팬모터(53)는 제1승강방산구(51)의 하부에 설치되는 마운트프레임(54)에 설치되며, 팬모터(53)는 제어기(80)와 전기적으로 연결되어 제어신호를 인가받아 작동한다.
상기 흡기팬(62)과 팬모터(63)는 제2승강방산구(61)의 하부에 설치되는 마운트프레임(64)에 설치되며, 팬모터(63) 또한 상기 제어기(80)와 전기적으로 연결되어 제어신호를 인가받아 작동한다.
제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)는 지하 공간(S)에서 폭발이 발생할 때 폭발압을 원활하게 전달받을 수 있도록 상측으로 볼록한 돔 형태 또는 원형 또는 다각형 콘(cone) 형태를 가질 수 있으며, 평상 시에는 원활한 환기 작용을 위해 공기가 통과하는 적어도 1개 이상의 통기공(512)이 개방되게 형성될 수 있다. 상기 통기공(512)은 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)의 면에 형성될 수 있지만, 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)의 가장자리에 소정의 형태로 절개된 개구부 형태로 형성될 수 있다.
제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)의 가장자리에는 상기 제1가이드부재(30) 및 제2가이드부재(40)의 가이드홈(32) 내측으로 삽입되어 안내되는 슬라이드리브(511)가 돌출되게 형성될 수 있지만, 이와 다르게 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)의 가장자리에 제1가이드부재(30) 및 제2가이드부재(40) 각각에 상하로 이동 가능하게 연결되는 별도의 연결구를 부착하여 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)를 제1가이드부재(30) 및 제2가이드부재(40)를 따라 상하로 승강시킬 수도 있을 것이다.
제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)는 평상시에는 제1가이드부재(30) 및 제2가이드부재(40)에 소정의 체결강도(예를 들어 약 8kPa)로 약하게 결합된 상태를 유지하다가 지하 공간(S)에서 폭발압이 발생시 체결부위가 분리되면서 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)가 각각 제1가이드부재(30) 및 제2가이드부재(40)를 따라 상승하게 된다.
이와 같이 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)가 제1가이드부재(30) 및 제2가이드부재(40)에 소정의 체결강도로 약하게 결합된 상태를 유지하기 위하여, 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)의 가장자리와 제1가이드부재(30) 및 제2가이드부재(40) 사이에 클램핑부재(56)가 결합될 수 있다. 클램핑부재(56)는 클립이나 힌지 클램프, 힌지 락 등 공지의 클램핑 기구나 체결 기구를 적용하여 구성될 수 있다. 상기 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)의 슬라이드리브(511)에 자석(513)이 설치되는 경우, 제1가이드부재(30) 및 제2가이드부재(40)에 상기 자석(513)과 다른 극성을 가지면서 자력에 의해 자석(513)과 결합되는 자석 또는 자성체로 된 클램핑부재(56)를 설치할 수도 있을 것이다.
한편 상기 배기유로(10)에 배기유로(10)를 통해 배출되는 공기 중의 수소 농도를 측정하는 수소농도센서(70)가 설치될 수 있다. 상기 수소농도센서(70)는 제어기(80)와 전기적으로 연결되어 수소농도센서(70)에 의해 측정된 측정 신호가 제어기(80)로 전달된다. 상기 제어기(80)는 수소농도센서(70)에 의해 측정된 수소 농도에 따라 상기 배기유닛(50)의 팬모터(53)와 흡기유닛(60)의 팬모터(63)의 회전속도를 제어함으로써 지하 공간(S)에서 수소 누출로 인해 수소 가스의 농도가 일정 수준을 초과하면 팬모터(53, 63)의 회전 속도를 증가시켜 지하 공간(S)의 수소 가스를 지상으로 신속하게 배출하여 폭발 위험성을 줄일 수 있다.
이러한 구성을 갖는 환기시스템은 다음과 같이 작동한다.
평상 시 배기팬(52)이 일정한 속도로 회전하면서 배기유로(10) 및 제1가이드부재(30)를 통해 지하 공간(S)의 공기가 지상으로 배출됨과 동시에 흡기팬(62)이 일정한 속도로 회전하면서 제2가이드부재(40) 및 흡기유로(20)를 통해 지상의 공기가 지하 공간(S)으로 유입되면서 지하 공간(S)의 환기가 이루어진다.
이 때 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)는 외부의 먼지나 이물질이 배기유로(10)와 흡기유로(20) 내부로 유입되는 것을 방지하는 작용을 한다.
그러나 지하 공간(S)에서 수소 누출 등으로 인한 폭발 사고가 발생하게 되면, 폭발 과압이 배기유로(10) 및 흡기유로(20)로 전달되어 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)가 강한 폭발 압력을 받게 된다.
폭발 압력이 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)의 클램핑부재(56)의 체결강도를 초과하게 되면, 클램핑부재(56)의 체결이 해제되고 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)가 제1가이드부재(30) 및 제2가이드부재(40)를 따라 상승하게 된다.
상기 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)가 제1가이드부재(30) 및 제2가이드부재(40)의 상부에 도달하게 되면, 가스가 제1가이드부재(30) 및 제2가이드부재(40) 상부의 개방부(33)를 통해서 빠르게 배출되면서 폭발압이 소산된다.
폭발압이 소산되어 압력이 제거되면, 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)는 다시 제1가이드부재(30) 및 제2가이드부재(40)를 따라서 하강하게 된다.
이와 같이 본 발명의 환기시스템은 평상시에는 지하 공간(S)의 공기를 지상으로 배출함과 동시에 지상의 공기를 지하 공간(S) 내부로 흡입하는 환기 작용을 하며, 지하 공간(S)에서 폭발이 발생하게 되면 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)가 상승하여 폭발압을 외부로 신속하게 소산시키는 작용을 하게 된다.
따라서 환기시스템과 방산시스템을 별도로 구성하지 않아도 되므로 전체 구성을 단순화하고, 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한 제1승강방산구(51) 및 제2승강방산구(61)가 찢기거나 파손되지 않고 승강 운동하여 폭발압을 소산시키므로 재사용이 가능한 이점도 있다.
한편 전술한 실시예의 환기시스템은 배기팬(52)을 구비한 배기유닛(50)과 흡기팬(62)을 구비한 흡기유닛(60)이 함께 구성되어 지하 공간(S)의 환기 작용을 하지만, 이와 다르게 배기유닛(50)과 흡기유닛(60) 중 어느 하나만 구성하여 지하 공간(S)의 환기 작용을 수행하게 할 수도 있을 것이다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
S : 지하 공간 T : 수소 기반 설비
10 : 배기유로 20 : 흡기유로
30 : 제1가이드부재 31 : 가이드블레이드
32 : 가이드홈 33 : 개방부
35 : 스톱퍼 40 : 제2가이드부재
50 : 배기유닛 51 : 제1승강방산구
511 : 슬라이드리브 512 : 통기공
513 : 자석 52 : 배기팬
53 : 팬모터 60 : 흡기유닛
61 : 제2승강방산구 62 : 흡기팬
63 : 팬모터
10 : 배기유로 20 : 흡기유로
30 : 제1가이드부재 31 : 가이드블레이드
32 : 가이드홈 33 : 개방부
35 : 스톱퍼 40 : 제2가이드부재
50 : 배기유닛 51 : 제1승강방산구
511 : 슬라이드리브 512 : 통기공
513 : 자석 52 : 배기팬
53 : 팬모터 60 : 흡기유닛
61 : 제2승강방산구 62 : 흡기팬
63 : 팬모터
Claims (12)
- 수소 기반 설비가 설치된 지하 공간과 지상을 연통시키며, 상기 지하 공간의 공기를 외부로 배출하도록 안내하는 배기유로;
상기 지하 공간과 지상을 연통시키며, 지상의 공기를 상기 지하 공간 내부로 흡입하도록 안내하는 흡기유로;
상기 배기유로의 상단부와 연통되면서 상측으로 연장되게 설치되어 지상과 연통되게 설치되는 제1가이드부재;
상기 제1가이드부재를 따라 상하로 이동 가능하게 설치되고, 상기 배기유로를 통해 공기를 지상으로 강제로 배출하는 배기팬 및 배기팬을 회전시키는 팬모터를 포함하며, 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 배기유로를 통해 전달되는 폭발압에 의해 제1가이드부재를 따라 상승하면서 가스를 지상으로 배출한 후 하강하는 배기유닛;
을 포함하고,
상기 배기유닛은, 상기 배기팬 및 팬모터가 설치되는 마운트프레임과, 상기 마운트프레임의 상부를 가로지르도록 설치되며 가장자리 부분이 상기 제1가이드부재를 따라 상하로 이동 가능하게 연결되어 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 제1가이드부재를 따라 상승하는 제1승강방산구와, 상기 제1승강방산구의 하측에서 가해지는 압력이 미리 정해진 압력보다 작을 경우 제1승강방산구와 제1가이드부재 간의 고정 상태를 유지하게 하는 클램핑부재를 포함하며,
상기 제1승강방산구는 상측으로 볼록한 형태를 가지며, 배기팬에 의해 상측으로 유동하는 공기가 통과하는 통기공이 개방되게 형성된 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 제1가이드부재의 상단부에 배기유닛의 상승 높이를 제한하는 스톱퍼가 설치된 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 흡기유로의 상부에 상측으로 연장되어 지상과 연통되게 설치되는 제2가이드부재; 및,
상기 제2가이드부재를 따라 상하로 이동 가능하게 설치되고, 지상의 공기를 흡입하여 상기 흡기유로로 송풍하는 흡기팬 및 흡기팬을 회전시키는 팬모터를 포함하며, 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 흡기유로를 통해 전달되는 폭발압에 의해 제2가이드부재를 따라 상승하면서 가스를 지상으로 배출한 후 하강하는 흡기유닛;
을 더 포함하는 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템. - 제5항에 있어서, 상기 흡기유닛은, 상기 흡기팬 및 팬모터가 설치되는 마운트프레임과, 상기 마운트프레임의 상부를 가로지르도록 설치되며 가장자리 부분이 상기 제2가이드부재를 따라 상하로 이동 가능하게 연결되어 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 제2가이드부재를 따라 상승하는 제2승강방산구와, 상기 제2승강방산구의 하측에서 가해지는 압력이 미리 정해진 압력보다 작을 경우 제2승강방산구와 제2가이드부재 간의 고정 상태를 유지하게 하는 클램핑부재를 포함하는 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 제2승강방산구는 상측으로 볼록한 형태를 가지며, 흡기팬에 의해 하측으로 유동하는 공기가 통과하는 통기공이 개방되게 형성된 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 제2가이드부재의 상단부에 흡기유닛의 상승 높이를 제한하는 스톱퍼가 설치된 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 배기유로를 통해 배출되는 공기 중의 수소 농도를 측정하는 수소농도센서와, 상기 수소농도센서에 의해 측정된 수소 농도에 따라 상기 배기유닛의 팬모터의 회전속도를 제어하는 제어기를 더 포함하는 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템.
- 수소 기반 설비가 설치된 지하 공간과 지상을 연통시키며, 상기 지하 공간의 공기를 외부로 배출하도록 안내하는 배기유로;
상기 지하 공간과 지상을 연통시키며, 지상의 공기를 상기 지하 공간 내부로 흡입하도록 안내하는 흡기유로;
상기 배기유로의 상단부와 연통되면서 상측으로 연장되게 설치되어 지상과 연통되게 설치되는 제1가이드부재;
상기 흡기유로의 상부에 상측으로 연장되어 지상과 연통되게 설치되는 제2가이드부재;
상기 제1가이드부재를 따라 상하로 이동 가능하게 설치되어, 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 배기유로를 통해 전달되는 폭발압에 의해 제1가이드부재를 따라 상승하면서 가스를 지상으로 배출한 후 하강하는 제1승강방산구;
상기 제2가이드부재를 따라 상하로 이동 가능하게 설치되어, 지하 공간에서 가스 폭발에 의한 폭발압 발생시 배기유로를 통해 전달되는 폭발압에 의해 제2가이드부재를 따라 상승하면서 가스를 지상으로 배출한 후 하강하는 제2승강방산구; 및,
상기 제1승강방산구와 제2승강방산구 중 적어도 어느 하나에 설치되어, 상기 배기유로를 통해 지하 공간의 공기를 지상으로 배출하고, 상기 흡기유로를 통해 지상의 공기가 지하 공간으로 유입되도록 공기를 강제로 송풍시키는 팬과 팬모터를 포함하는 환기용 송풍장치;
를 포함하고,
상기 제1승강방산구는 상측으로 볼록한 형태를 가지며, 상기 환기용 송풍장치에 의해 상측으로 유동하는 공기가 통과하는 통기공이 개방되게 형성된 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템. - 제10항에 있어서, 상기 환기용 송풍장치는,
상기 제1승강방산구의 하측에 설치되어 제1승강방산구와 함께 제1가이드부재를 따라 이동 가능하게 설치되며, 상기 배기유로를 통해 공기를 지상으로 강제로 배출하는 배기팬 및 배기팬을 회전시키는 팬모터를 포함하는 배기유닛;
상기 제2승강방산구의 하측에 설치되어 제2승강방산구와 함께 제2가이드부재를 따라 이동 가능하게 설치되며, 지상의 공기를 흡입하여 상기 흡기유로로 송풍하는 흡기팬 및 흡기팬을 회전시키는 팬모터를 포함하는 흡기유닛;
을 포함하는 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템. - 제10항에 있어서, 상기 배기유로를 통해 배출되는 공기 중의 수소 농도를 측정하는 수소농도센서와, 상기 수소농도센서에 의해 측정된 수소 농도에 따라 상기 팬모터의 회전속도를 제어하는 제어기를 더 포함하는 지하 수소 기반 시설의 폭발사고 피해 저감용 환기시스템.
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