KR102632004B1 - 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소방대원이 화재현장에서 노출될 수 있는 고온의 농연 속에 포함된 미세분진을 용이하게 측정할 수 있도록 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템에 관한 것으로, 가연물이 연소시 발생하는 연기에 외부공기를 혼합하여 희석가스를 생성하고, 생성한 희석가스에 포함된 미세분진의 농도를 측정하는 축소 모형 실험을 하여 연기에 포함된 미세분진의 농도를 용이하게 측정할 수 있도록 하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소방대원이 화재현장에서 노출될 수 있는 고온의 농연 속에 포함된 미세분진을 용이하게 측정할 수 있도록 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템에 관한 것이다.
화재에 의한 인명 피해는 상당 부분 연기의 흡입에 의하여 이루어진다. 연기는 연소 시에 발생하는 가스상 물질과 이들을 흡착한 미연탄소 등의 입자상 물질로 이루어져 있다. 이러한 연기는 열기류를 동반하여 인간의 시야를 빼앗고 행동을 방해하며 기류가 가지는 고온, 산소결핍 및 이산회탄소 등의 유독가스로 인하여 인명 피해를 유발한다.
또한, 가연물이 연소하는 과정에서 발생하는 고온의 연기는 인체에 유해한 가스류와 검댕, 중금속, 미세 입자 물질 등의 미세분진들을 포함하고 있다. 이러한 미세분진은 인체의 호흡기벽에 침착하여 지속적으로 호흡기 및 순환기 계통에 영향을 미친다. 또한, 미세분진은 화재진압대원의 귀와 귀 주위 피부에 흡착되어 귀 내부(내이)로 직접 유입되거나 또는, 피부를 통해 체내로 흡수되어 소리를 감지하는 청각기관과 신경계에 작용하여 난청(hearing impairment)을 유발하게 된다.
특히, 소방대원의 경우, 화재현장에서 화재 진압 및 인명 구조를 하는 도중 지속적으로 고온의 연기 및 미세분진에 노출될 수밖에 없어, 청력에 문제가 생기는 경우가 빈번하게 발생된다. 이에 따라, 화재 현장에서 발생되는 미세분진을 측정하여 소방대원에게 관련 정보를 제공해 주고, 소방대원은 관련 정보를 토대로 하여, 귀를 보호할 보호장치를 추가로 준비하는 등 미세분진에 대한 대비를 해야 할 필요가 있다.
그러나 화재현장에서 발생하는 다양한 미세분진은 고온의 농연 속에 포함되어 있어 기존의 공기 포집 방식 또는 직독식의 농도 측정 방식으로는 측정이 불가능하다. 특히 화재현장과 주변의 온도는 보통 300~700℃ 수준으로, 온도가 매우 높은 관계로, 일반적인 측정장비로는 측정이 불가능하다. 또한, 가연물이 연소 시 발생하는 미세분진은 짙은 연기와 함께 발생하므로, 일반적인 대기에 존재하는 미세분진의 농도보다 높은 농도를 유지하고 있다.
이에 따라 가연물이 연소 시 발생하는 미세분진의 농도를 측정하기 위해서는 외부공기를 혼합하여 희석한 축소 모형 실험을 하여 미세분진의 농도를 측정하여야 하나, 아직 제대로 된 희석 장치는 전무한 실정이다. 또한, 시료를 포집하는 과정에서 고온으로 존재하는 농연은 희석 과정에서 온도를 적절히 유지하지 않으면, 급속한 온도 변화로 측정관의 벽에 미세분진이 들러붙어 정확한 양을 측정하기 어려운 문제점이 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 가연물이 연소시 발생하는 농연에 외부공기를 혼합하여 희석한 축소 모형 실험을 하여 농연에 포함된 미세분진의 농도를 용이하게 측정할 수 있도록 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 농연을 희석하는 과정에서 온도가 급격하게 변화되지 않도록 하고, 외부공기를 적절한 비율로 희석할 수 있도록 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연소시 발생되는 연기를 흡입하는 흡입부; 상기 흡입부가 흡입하는 연기와 외부에서 공급되는 외부 공기를 혼합시켜서 희석가스를 생성하는 희석부; 및 상기 희석부에서 생성되는 희석가스를 전달받아 희석가스에 포함된 미세분진의 농도를 측정하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템을 제공한다.
또한, 상기 흡입부는, 연기가 안내되도록 길이방향을 따라 긴 형태로 형성되는 계측관과, 상기 계측관을 가열시키는 가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템을 제공한다.
또한, 상기 가열부는, 상기 계측관의 외주연을 원주 방향으로 감도록 형성되는 열선을 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템을 제공한다.
또한, 상기 희석부는, 외부로부터 외부 공기를 공급하는 공급부와, 상기 공급부에서 공급되는 외부 공기의 온도를 상승시키는 히팅부와, 상기 흡입부가 흡입하는 연기와 상기 히팅부가 온도를 상승시킨 외부 공기를 혼합시키는 혼합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템을 제공한다.
또한, 상기 공급부에서 공급되는 외부 공기를 필터링 시키는 필터부를 더 포함하고, 상기 필터부가 필터링시킨 외부 공기는 상기 히팅부로 공급되는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템을 제공한다.
또한, 상기 공급부에서 상기 혼합부로 공급되는 외부 공기의 유량을 감지하는 감지센서와, 상기 공급부에서 상기 혼합부로 공급되는 외부 공기의 유량을 조절하는 유량조절부와, 상기 감지센서가 감지한 유량정보가 기 설정된 설정값과 일치하도록 상기 유량조절부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템을 제공한다.
또한, 상기 혼합부는, 길이방향을 따라 긴 형태로 형성되며 일측은 상기 흡입부에 연결되고 타측은 상기 측정부에 연결되도록 구성되고, 상기 공급부에서 공급되는 외부 공기는 제 1 분기부와 제 2 분기부로 분기되고, 상기 공급부에서 상기 제 1 분기부로 분기되는 외부 공기는 상기 히팅부를 통과하면서 온도가 상승된 상태로 상기 혼합부의 전측으로 공급되고, 상기 제 2 분기부로 분기되는 외부 공기는 상기 혼합부의 후측으로 공급되는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템을 제공한다.
또한, 상기 제 1 분기부와 상기 히팅부 사이에 설치되는 제 1 밸브와, 상기 제 2 분기부와 상기 혼합부 사이에 설치되는 온도센서와, 상기 제 2 분기부와 상기 온도센서 사이에 설치되는 제 2 밸브와, 상기 온도센서가 감지한 온도정보에 근거하여 상기 제 1 밸브 또는 상기 제 2 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템을 제공한다.
본 발명은 가연물이 연소시 발생하는 연기에 외부공기를 혼합하여 희석가스를 생성하고, 생성한 희석가스에 포함된 미세분진의 농도를 측정하는 축소 모형 실험을 하여 연기에 포함된 미세분진의 농도를 용이하게 측정할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 연소시 발생하는 미세분진의 농도를 소방대원에게 제공해 줄 수 있어, 소방대원에게 미세분진에 대한 대비를 구체적으로 준비하도록 안내하는 효과가 있다.
또한, 계측관은 가열부에 의하여 적절한 온도를 유지하므로, 계측관의 내벽에 미세분진과 수분이 달라붙거나 뭉치지 않아, 계측관으로 안내되는 연기는 흐름의 제한 없이 계측관을 따라 용이하게 희석부로 안내되는 효과가 있다.
또한, 필터부를 이용하여 신선하고 깨끗한 외부 공기를 혼합부로 제공할 수 있으므로, 외부 공기에 포함된 미세먼지 등을 측정부가 측정하지 않도록 하여, 측정부가 측정하는 정보의 신뢰성이 향상되도록 하는 효과가 있다.
또한, 혼합부로 이동되는 외부공기의 유량을 제어할 수 있으므로, 혼합부에서 연기에 희석되는 외부 공기의 희석비를 적절하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고온의 외부 공기 또는 상온의 외부 공기를 적절하게 혼합부로 공급하도록 구성되므로, 혼합부를 따라 이동되는 연기에 고온의 외부공기가 희석되어 고온 희석된 희석가스가 생성된 후 상온의 외부공기가 희석되어 상온 희석된 희석가스가 생성되도록 구성되어, 혼합부를 따라 이동되는 연기는 혼합부의 내벽에 달라붙거나 뭉치지 않고, 혼합부를 따라 용이하게 이동되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 전체 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡입부의 계측관이 화재 대상체에 삽입된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 흡입부, 희석부 및 측정부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 희석부 및 측정부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템이 적용된 축소 모형 실험 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 제어부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 측정부가 측정한 연기 내의 분진 입도 분포 측정 결과를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 측정부가 측정한 파래트의 종류 별 분진입자 발생량을 측정한 결과를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 측정부가 측정한 복수의 화재 대상체 별 분진입자 농도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡입부의 계측관이 화재 대상체에 삽입된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 흡입부, 희석부 및 측정부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 희석부 및 측정부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템이 적용된 축소 모형 실험 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 제어부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 측정부가 측정한 연기 내의 분진 입도 분포 측정 결과를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 측정부가 측정한 파래트의 종류 별 분진입자 발생량을 측정한 결과를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 측정부가 측정한 복수의 화재 대상체 별 분진입자 농도를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 전체 공정을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡입부의 계측관이 화재 대상체에 삽입된 상태를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 흡입부, 희석부 및 측정부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템은 화재 대상체(A)의 내부에서 발생하는 미세 분진의 농도를 측정하기 위한 것으로, 흡입부(100), 회석부(200) 및 측정부(300)를 포함한다.
화재 대상체(A)는 예를 들면 화재 시험을 하기 위하여 별도로 제작된 시험 공간을 일컫는 것으로, 화재 대상체(A) 내부에는 각종 가연물이 구비되고, 가연물이 연소되도록 하여 농연 즉, 짙은 연기가 발생되도록 한다. 이러한 연기는 온도가 매우 높으며, 인체에 유해한 미세 분진 등이 포함되어 있다.
흡입부(100)는 계측관(110) 및 가열부(120)를 포함한다. 계측관(110)은 프로브(Probe) 역할을 하는 것으로, 길이방향을 따라 긴 관 형태로 형성된다. 계측관(110)의 일측은 화재 대상체(A) 내부로 삽입되도록 위치되고, 계측관(110)의 타측은 화재 대상체(A)의 외부에 위치된다. 그리고 계측관(110)에는 계측관(110) 내부로 연기가 흡입되도록 별도의 흡입팬(미도시) 등이 장착될 수도 있을 것이다.
가열부(120)는 화재 대상체(A)의 외부에 위치되는 계측관(110)의 타측을 가열시키는 것으로, 예를 들면 계측관(110)의 타측 외주연을 원주 방향으로 감도록 형성되는 열선 등을 포함할 수 있다. 그리고 계측관(110)의 타측 또는 가열부(120)에는 계측온도센서(미도시)가 장착되어, 계측관(110)의 타측 온도를 제어할 수 있을 것이다. 계측관(110)의 일측에서 계측관(110) 내부로 공급되는 연기는 다량의 습기를 가지고 있어, 계측관(110)을 따라 희석부(200)로 안내되는 연기에 급격한 온도 변화가 발생할 경우, 계측관(110)의 내벽에 미세분진과 수분이 달라붙어 입자의 흐름을 제한하게 된다. 본 발명은 이를 방지하기 위하여 계측관(110)의 타측에 가열부(120)가 설치되도록 구성된다. 이처럼 계측관(110)은 가열부(120)에 의하여 적절한 온도를 유지하므로, 계측관(110)의 내벽에 미세분진과 수분이 달라붙지 않아, 계측관(110)으로 안내되는 연기는 흐름의 제한 없이 계측관(110)을 따라 용이하게 희석부(200)로 안내되는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 희석부 및 측정부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 희석부(200)는 상기 흡입부(100)가 흡입하는 연기와 외부에서 공급되는 외부 공기를 혼합시켜서 희석가스를 생성하는 것으로, 공급수단(210), 히팅부(250), 온도센서(260), 제어부(270) 및 혼합부(280)를 포함한다. 공급수단(210)은 공급부재(220), 제 1 분기부재(230) 및 제 2 분기부재(240)를 포함한다.
공급부재(220)는 공급부(222), 제 1 유량조절부(224) 및 제 1 볼밸브(226)를 포함한다. 공급부(222)는 외부로부터 외부 공기를 공급하는 것으로, 예를 들면 컴프레셔 등을 포함할 수 있다. 제 1 유량조절부(224)는 공급부(222)가 공급하는 외부 공기의 압력을 설정된 압력으로 조절한다. 제 1 볼밸브(226)는 제 1 유량조절부(224)와 제 1 분기부재(230)를 연결하는 유로를 개폐시킨다.
제 1 분기부재(230)는 제 1 볼밸브(226)를 통과한 외부 공기를 양 갈래로 분기시키는 제 1-1 분기부(232) 및 제 1-2 분기부(234)와, 제 1-1 분기부(232)에 연결되는 제 2 유량조절부(236)와, 제 2 유량조절부(236)에 연결되는 필터부(238)와, 제 1-2 분기부(234)에 연결되는 제 2 볼밸브(239)를 포함한다. 제 2 유량조절부(236)는 제 1-1 분기부(232)가 공급하는 외부 공기의 압력을 설정된 압력으로 조절하여 외부 공기의 유량을 조절한다. 제 1, 2 유량조절부(224, 236)는 밸브의 개도량 제어 등을 통하여 외부 공기의 유량을 조절한다.
필터부(238)는 제 2 유량조절부(236)를 통과한 외부 공기에 포함된 불순물 등을 깨끗하게 필터링시켜서 희석 시 사용하는 것으로, 예를 들면 해파필터 등으로 구성될 수 있다. 제 2 볼밸브(239)는 제 1-2 분기부(234)를 개폐시킨다.
제 2 분기부재(240)는 필터부(238)를 통과한 외부 공기를 양 갈래로 분기시키는 제 2-1 분기부(241) 및 제 2-2 분기부(242)와, 제 2-1 분기부(241)에 연결되는 제 1 밸브(243)와, 제 1 밸브(243)에 연결되는 제 1 감지센서(244)와, 제 1 감지센서(244)에 연결되는 제 2 감지센서(245)와, 제 2-2 분기부(242)에 연결되는 제 2 밸브(246)와, 제 2 밸브(246)에 연결되는 제 3 감지센서(247)를 포함한다. 제 1 밸브(243)는 예를 들면 니들의 위치를 변경시켜서 유로의 개방되는 면적을 조절하는 니들밸브 등으로 구성된다. 제 1 감지센서(244)는 제 2-1 분기부(241) 및 제 1 밸브(243)를 따라 차례로 이동되는 외부 공기의 유량을 감지한다. 제 2 감지센서(245)는 제 1 감지센서(244)를 통과한 외부 공기의 압력을 감지한다. 제 2 밸브(246)는 예를 들면 제 1 밸브(243)와 같이 유로의 개방되는 면적을 조절하는 니들밸브 등으로 구성된다. 제 3 감지센서(247)는 제 2-2 분기부(242) 및 제 2 밸브(246)를 따라 차례로 이동되는 외부공기의 유량을 감지한다. 제 1, 2, 3 감지센서(244, 245, 247)는 기체의 압력 또는 유량을 전기적인 신호 즉, 전압 또는 전류로 검출하는 통상적인 구성이다.
그리고 필터부(238)가 필터링시킨 외부 공기의 일부는 제 2-1 분기부(241), 제 1 밸브(243), 제 1 감지센서(244), 제 2 감지센서(245)를 통과하여 히팅부(250)로 공급되고, 필터부(238)가 필터링시킨 외부 공기의 다른 일부는 제 2-2 분기부(242), 제 2 밸브(246) 및 제 3 감지센서(247)를 통과하여 후술하는 온도센서(260)로 공급된다. 이처럼 본 발명은 필터부(238)를 이용하여 신선하고 깨끗한 외부 공기를 혼합부(280)로 제공할 수 있으므로, 외부 공기에 포함된 미세먼지 등을 측정부(300)가 측정하지 않도록 하여, 측정부(300)가 측정하는 정보의 신뢰성이 향상되도록 하는 효과가 있다.
히팅부(250)는 제 2 감지센서(245)를 통과한 외부 공기의 온도를 상승시키는 것으로, 예를 들면 인라인 에어히터를 포함할 수 있다. 온도센서(260)는 제 3 감지센서(247)를 통과한 외부 공기의 온도를 감지하도록 구성된다. 제어부(270)는 흡입부(100)가 흡입하는 연기와 공급부(222)가 공급하는 외부 공기를 혼합한 희석비율 즉, 희석비를 조절할 수 있다. 또한, 제어부(270)는 온도센서(260)로부터 전달받은 외부 공기의 온도를 감지하여 외부 공기의 고온희석 비율 또는 상온희석의 비율을 조절할 수 있다. 제어부(270)는 후술하기로 한다.
혼합부(280)는 흡입부(100)가 흡입하는 연기와 공급부(222)가 공급하는 외부 공기를 혼합시키는 것으로, 길이방향을 따라 긴 형태로 형성되며, 길이방향 일단부는 흡입부(100)에 연결되고, 길이방향 타단부는 측정부(300)에 연결된다.
그리고 흡입부(100)와 인접한 혼합부(280)의 전측은 히팅부(250)와 연결되어, 제 2-1 분기부(241)로 분기되는 외부공기를 전달받는다. 이때, 외부공기는 히팅부(250)에 의하여 온도가 상승된 상태이므로, 혼합부(280)는 고온의 외부 공기를 전달받아, 혼합부(280)를 따라 이동되는 연기에 고온의 외부 공기가 혼합되어 고온 희석된 희석가스가 생성된다.
그리고 측정부(300)와 인접한 혼합부(280)의 후측은 온도센서(260)와 연결되어 제 2-2 분기부(242)로 분기되는 외부 공기를 전달받는다. 이때 혼합부(280)는 온도 변화가 없는 상온 상태의 외부 공기를 전달받아, 혼합부(280)를 따라 고온 희석된 희석가스에 상온의 외부 공기가 혼합되어 상온 희석된 희석가스가 생성된다.
측정부(300)는 혼합부(280)에서 생성되는 희석가스를 전달받아 희석가스에 포함된 미세분진의 농도를 측정한다. 이러한 측정부(300)는 공기 중의 분진 농도를 측정하는 통상적인 센서로 구성될 수 있을 것이다.
본 발명은 가연물이 연소시 발생하는 연기에 외부공기를 혼합하여 희석가스를 생성하고, 생성한 희석가스에 포함된 미세분진의 농도를 측정하는 축소 모형 실험을 하여 연기에 포함된 미세분진의 농도를 용이하게 측정할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 연소시 발생하는 미세분진의 농도를 소방대원에게 제공해 줄 수 있어, 소방대원에게 미세분진에 대한 대비를 구체적으로 준비하도록 안내하는 효과가 있다.
또한, 혼합부(280)에 고온의 외부공기 및 상온의 외부공기가 차례로 공급되도록 구성되므로, 혼합부(280)를 따라 이동되는 연기에 고온의 외부공기가 희석되어 고온 희석된 희석가스가 생성된 후 상온의 외부공기가 희석되어 상온 희석된 희석가스가 생성되도록 구성되어, 혼합부(280)를 따라 이동되는 연기는 혼합부(280)의 내벽에 달라붙거나 뭉치지 않고, 혼합부(280)를 따라 용이하게 이동되는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템이 적용된 축소 모형 실험 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 제어부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 제어부(270)는 혼합부(280)로 이동되는 외부공기의 유량을 제어하여 혼합부(280)에서 연기에 희석되는 외부 공기의 희석비를 조절할 수 있다. 연기와 외부 공기 간의 희석비는 예를 들면 1: 100의 희석비로 구성될 수 있을 것이다. 이를 위하여, 제 1 감지센서(244) 내지 제 3 감지센서(247)가 감지한 유량정보가 제어부(270)로 전달된다. 제어부(270)는 제 1 감지센서(244) 내지 제 3 감지센서(247)가 감지한 유량정보가 기 설정된 설정값과 일치하도록 제 1, 2 유량조절부(224, 236)를 제어한다. 즉, 제어부(270)는 제 1, 2, 3 감지센서(244, 245, 247)가 감지한 유량정보와 기 설정된 설정값의 차이에 대응하는 밸브의 개도량을 산출하고, 이에 대항하는 제어신호를 제 1, 2 유량조절부(224, 236)로 전달한다. 그리고 제 1, 2 유량조절부(224, 236)는 제어부(270)로부터 제어신호를 전달받으면, 밸브의 개도량을 제어하여 외부 공기의 공급량을 제어한다. 그리고 작업자가 설정값을 제어부(270)로 입력하도록 하기 위한 별도의 입력부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이처럼 본 발명은 혼합부(280)로 이동되는 외부공기의 유량을 제어할 수 있으므로, 혼합부(280)에서 연기에 희석되는 외부 공기의 희석비를 적절하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제어부(270)는 온도센서(260)가 측정하는 외부 공기의 온도에 따라 히팅부(250)를 통과하는 외부 공기의 양을 조절하여 혼합부(280)로 이동되는 외부공기의 온도를 적절하게 제어할 수 있다. 이를 위하여 온도센서(260)가 감지한 온도정보가 제어부(270)로 전달된다. 제어부(270)는 상기 온도센서(260)가 감지한 온도정보에 근거하여 상기 제 1 밸브(243) 및 상기 제 2 밸브(246)의 작동을 제어한다. 예를 들어 혼합부(280)로 이동되는 외부공기의 온도를 높여야 하는 경우, 제 1 밸브(243)가 제 2 밸브(246)보다 많이 개방되도록 하여, 히팅부(250)를 통과하는 외부공기의 유량이 히팅부(250)를 통과하지 않은 외부공기의 유량보다 많도록 제어한다.
이처럼 본 발명은 고온의 외부 공기 또는 상온의 외부 공기를 적절하게 혼합부(280)로 공급하여, 고온 희석된 희석가스 또는 상온 희석된 희석가스의 양을 적절하게 제어할 수 있으며, 이를 통하여 희석가스의 온도를 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 측정부가 측정한 연기 내의 분진 입도 분포 측정 결과를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 측정부가 측정한 파래트의 종류 별 분진입자 발생량을 측정한 결과를 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템의 측정부가 측정한 복수의 화재 대상체 별 분진입자 농도를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 측정부(300)는 연소시 발생하는 연기를 희석한 희석가스에 포함된 미세 분진의 농도를 측정할 수 있으며, 세부적으로는 측정부(300)는 미세 분진의 직경 별로 측정된 전류측정값 분포(dN/dlogdp)를 알 수 있다. 즉, 본 발명의 측정부(300)는 화재 대상체의 내부에서 발생하는 연기에 포함된 미세 분진의 입자 농도를 용이하게 측정할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 태우는 물질이 무엇이냐에 따른 미세 분진의 입자 농도를 측정부(300)가 용이하게 측정할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명을 이로 한정하지 않음은 당연하고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: 흡입부
110: 계측관 120: 가열부
200: 희석부
210: 공급수단 220: 공급부재
222: 공급부 224: 제 1 유량조절부
226: 제 1 볼밸브 230: 제 1 분기부재
232: 제 1-1 분기부 234: 제 1-2 분기부
236: 제 2 유량조절부 238: 필터부
239: 제 2 볼밸브 240: 제 2 분기부재
241: 제 2-1 분기부 242: 제 2-2 분기부
243: 제 1 밸브 244: 제 1 감지센서
245: 제 2 감지센서 246: 제 2 밸브
247: 제 3 감지센서 250: 히팅부
260: 온도센서 270: 제어부
280: 혼합부
300: 측정부
110: 계측관 120: 가열부
200: 희석부
210: 공급수단 220: 공급부재
222: 공급부 224: 제 1 유량조절부
226: 제 1 볼밸브 230: 제 1 분기부재
232: 제 1-1 분기부 234: 제 1-2 분기부
236: 제 2 유량조절부 238: 필터부
239: 제 2 볼밸브 240: 제 2 분기부재
241: 제 2-1 분기부 242: 제 2-2 분기부
243: 제 1 밸브 244: 제 1 감지센서
245: 제 2 감지센서 246: 제 2 밸브
247: 제 3 감지센서 250: 히팅부
260: 온도센서 270: 제어부
280: 혼합부
300: 측정부
Claims (8)
- 연소시 발생되는 연기를 흡입하는 흡입부;
상기 흡입부가 흡입하는 연기와 외부에서 공급되는 외부 공기를 혼합시켜서 희석가스를 생성하는 희석부; 및
상기 희석부에서 생성되는 희석가스를 전달받아 희석가스에 포함된 미세분진의 농도를 측정하는 측정부를 포함하고,
상기 희석부는,
외부로부터 외부 공기를 공급하는 공급부와,
상기 공급부에서 공급되는 외부 공기의 온도를 상승시키는 히팅부와,
상기 흡입부가 흡입하는 연기와 상기 히팅부가 온도를 상승시킨 외부 공기를 혼합시키는 혼합부를 포함하고,
상기 혼합부는, 길이방향을 따라 긴 형태로 형성되며 일측은 상기 흡입부에 연결되고 타측은 상기 측정부에 연결되도록 구성되고,
상기 공급부에서 공급되는 외부 공기를 양 갈래로 분기시키는 한 쌍의 제 1 분기부와, 한 쌍의 제 1 분기부 중 제 1-1 분기부에 연결되며 외부 공기의 유량을 조절하는 유량조절부와, 한 쌍의 제 1 분기부 중 제 1-2 분기부를 개폐시키는 볼밸브와, 상기 유량조절부를 통과한 외부 공기를 양 갈래로 분기시키는 한 쌍의 제 2 분기부를 더 포함하고,
한 쌍의 제 2 분기부 중 제 2-1 분기부로 분기되는 외부 공기는 상기 히팅부를 통과하면서 온도가 상승된 상태로 상기 혼합부의 전측으로 공급되고,
한 쌍의 제 2 분기부 중 제 2-2 분기부로 분기되는 외부 공기는 상기 혼합부의 후측으로 공급되는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 흡입부는, 연기가 안내되도록 길이방향을 따라 긴 형태로 형성되는 계측관과, 상기 계측관을 가열시키는 가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 가열부는, 상기 계측관의 외주연을 원주 방향으로 감도록 형성되는 열선을 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 공급부에서 공급되는 외부 공기를 필터링 시키는 필터부를 더 포함하고,
상기 필터부가 필터링시킨 외부 공기는 상기 히팅부로 공급되는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 공급부에서 상기 혼합부로 공급되는 외부 공기의 유량을 감지하는 감지센서와,
상기 공급부에서 상기 혼합부로 공급되는 외부 공기의 유량을 조절하는 상기 유량조절부와,
상기 감지센서가 감지한 유량정보가 기 설정된 설정값과 일치하도록 상기 유량조절부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2-1 분기부와 상기 히팅부 사이에 설치되는 제 1 밸브와,
상기 제 2-2 분기부와 상기 혼합부 사이에 설치되는 온도센서와,
상기 제 2-2 분기부와 상기 온도센서 사이에 설치되는 제 2 밸브와,
상기 온도센서가 감지한 온도정보에 근거하여 상기 제 1 밸브 또는 상기 제 2 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템.
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| KR1020230099102A KR102632004B1 (ko) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 화재 시 발생하는 미세 분진의 농도 측정 시스템 |
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