KR102636546B1 - 화재 확산 방지를 위한 방염시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재 확산 방지를 위한 방염시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기차 배터리에서 발생되는 화재 및 열폭주 현상으로 인한 고열을 차단하고, 인접한 배터리로 화재가 확산되는 것을 효과적으로 방지하기 위해 방염성 패브릭 레이어와 열전달 억제를 위한 단열 레이어로 구성된 화재 확산 방지를 위한 방염시트에 관한 것이다.
또한, 화재에 의한 방염성 확보를 위해 무기질 재료를 포함하는 패브릭 레이어와 상기 패브릭 레이어에 의해 차단된 화염으로부터 전달되는 열을 억제하기 위한 단열 레이어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

화재 확산 방지를 위한 방염시트{flame-retardant sheet to prevent the spread of fire}

본 발명은 화재 확산 방지를 위한 방염시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기차 배터리에서 발생되는 화재 및 열폭주 현상으로 인한 고열을 차단하고, 인접한 배터리로 화재가 확산되는 것을 효과적으로 방지하기 위해 방염성 패브릭 레이어와 열전달 억제를 위한 단열 레이어로 구성된 화재 확산 방지를 위한 방염시트에 관한 것이다.

전 세계적으로 화석연료의 고갈, 유가급등, 기후변화, 배출가스 규제 등으로, 자동차분야에서도 대체에너지원이 절실히 필요해 지고 있는 실정이며, 이에 대한 대안으로, 공해가 없는 동력원인 전기를 연료로 하는 전기자동차의 연구가 활발하게 진행되고 있다.

전기자동차는 구동모터를 구동시켜 주행하는 순수 전기자동차(Electric Vehicle, EV)나, 엔진과 구동모터로 주행하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 연료전지에서 생성되는 전력으로 구동모터를 구동시켜 주행하는 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) 등이 있다.

이러한, 고전압 배터리는 다수의 단위전지 또는 모듈을 연결하여 고전압을 만들 수 있는 배터리팩이 구성되며, 이를 이용하여 높은 전력을 발생시킨다.

즉, 고전압 배터리에 저장된 에너지를 인버터를 통해 모터에 전달하여 차량 시동, 가속, 엔진 고효율점 운행 등에 사용하고, 엔진에서 잉여에너지가 발생하면 모터를 발전기로 이용하여 그 잉여 에너지를 고전압 배터리에 저장한다.

이같은 고전압 배터리는 외부 충격에 의해 쉽게 파손될 수 있으며, 외부 충격이 가해질 경우 화재가 발생될 수 있으므로 강철 프레임과 같이 고강도 프레임 내부에 수납되고 있으나, 외부 충격 이외에 과충전, 제조 과정에서의 불량 등 다양한 원인으로 화재가 발생되고 있다.

특히, 배터리에서 발생되는 화재는 순식간에 1000도에 가까운 열폭주 현상을 보이며, 화재 진압이 어려운 문제점이 있다.

이에 따라, 한국공개특허 제10-2022-0102771호 "전기자동차용 배터리 안전 시트"와 같이 전기자동차에서 발생하는 화재를 방지하기 위한 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있으며, 특히 배터리에서 발생하는 화재를 효과적으로 억제할 수 있는 기술에 대한 연구가 이루어지고 있다.

하지만, 여전히 고온의 열폭주가 발생된 배터리 모듈에서 다른 모듈로 화재가 확산되는 것을 효과적으로 방지하기 위한 기술 개발에 어려움을 격고 있다.

한국공개특허 제10-2022-0102771호 "전기자동차용 배터리 안전 시트"

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 모듈에서 발생된 화재로 인한 고열로 인해 인접한 다른 배터리 모듈로 화재가 확산되는 것을 방지하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 직접적인 화염의 차단뿐만 아니라 열전달로 인해 화재가 확산되는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 화재 확산 방지를 위한 방염시트는 화재에 의한 방염성 확보를 위해 무기질 재료를 포함하는 패브릭 레이어와 상기 패브릭 레이어에 의해 차단된 화염으로부터 전달되는 열을 억제하기 위한 단열 레이어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 패브릭 레이어는 이산화 규소를 포함하는 원사를 직조하여 제조된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단열 레이어는 발포된 실리콘 폼으로 제조된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단열 레이어는 패브릭 레이어의 양면에 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단열 레이어와 패브릭 레이어가 교번하여 적층된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단열 레이어는 무기질 재료를 포함하는 방염재가 혼합된 실리콘을 발포시켜 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단열 레이어는 발포된 실리콘의 표면에 무기질 재료로 구성된 코팅층이 형성된 복수 개의 방염 입자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 화재 확산 방지를 위한 방염시트에 의하면, 배터리 모듈에서 발생된 화재로 인한 1000도의 화염에서도 내구성이 보장되는 무기질 재료를 포함하는 패브릭 레이어를 통해 차단하여 인접한 다른 배터리 모듈로 화재가 확산되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 화재 확산 방지를 위한 방염시트에 의하면, 패브릭 레이어를 통해 차단된 화염으로부터 간접적으로 전달되는 열을 단열 레이어를 통해 효과적으로 억제하여 열전달로 인해 화재가 확산되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 화재 확산 방지를 위한 방염시트를 도시한 종단면도.
도 2는 본 발명에 따른 화재 확산 방지를 위한 방염시트의 다른 실시예를 도시한 종단면도.
도 3은 본 발명에 따른 화재 확산 방지를 위한 방염시트의 또 다른 실시예를 도시한 종단면도.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 화재 확산 방지를 위한 방염시트를 도시한 종단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 화재 확산 방지를 위한 방염시트의 다른 실시예를 도시한 종단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 화재 확산 방지를 위한 방염시트의 또 다른 실시예를 도시한 종단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 화재 확산 방지를 위한 방염시트는 화재에 의한 방염성 확보를 위해 무기질 재료를 포함하는 패브릭 레이어(1)와 상기 패브릭 레이어(1)에 의해 차단된 화염으로부터 전달되는 열을 억제하기 위한 단열 레이어(2)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 패브릭 레이어(1)는 운모, 이산화 규소 중 적어도 어느 하나 이상의 무기질 재료를 포함하는 원사를 직조하여 제조될 수 있으며, 1000도 이상에서 방염 기능을 수행할 수 있도록 이산화 규소를 포함하는 실리카 원사로 제조됨이 가장 바람직하다.

또한, 상기 단열 레이어(2)는 패브릭 레이어(1)의 일면 또는 양면에 배치되어 외부 충격을 완충시켜주는 기능을 수행하면서, 외부 화염에 의한 열이 전달되는 것을 억제하기 위한 기능을 수행하게 된다.

즉, 1차적으로 패브릭 레이어(1)가 화염을 직접적으로 막아주는 방염의 기능을 수행하게되며, 단열 레이어(2)는 패브릭 레이어(1)를 통해 간접적으로 전달되는 고열이 내부로 전달되는 것을 억제하게 된다.

보다 효과적인 열전달의 억제 및 완충의 기능을 수행하기 위해, 상기 단열 레이어(2)는 발포된 형태로 구성됨이 바람직하며, 고온에서의 형태 보존을 위해 실리콘 폼으로 구성됨이 가장 바람직하다.

또한, 상기 단열 레이어(2)는 패브릭 레이어(1)의 양면에 배치되어 어느 한면 방향에서 화재가 발생하더라도 반대면의 단열 레이어(2)가 열전달을 억제할 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

또는, 패브릭 레이어(1)와 단열 레이어(2)가 교번하여 적층되도록 구성될 수도 있다.

이때, 패브릭 레이어(1)와 단열 레이어(2)가 동일한 개수를 가지도록 적층되거나, 패브릭 레이어(1)의 개수보다 단열 레이어(2)의 개수가 하나 더 많도록 적층될 수도 있다.

또한, 상기 패브릭 레이어(1)의 일면 또는 양면에 배치되는 단열 레이어(2)가 무기질 재료를 포함하는 방염재(미도시)가 혼합된 실리콘을 발포시켜 형성되도록 구성될 수도 있다.

즉, 무기질 재료를 포함하는 방염재 입자가 혼합된 실리콘을 발포시켜 단열 레이어(2)를 제조할 수도 있는 것이다.

이때, 상기 단열 레이어(2)는 패브릭 레이어(1)의 일면 또는 양면에 직접적으로 발포된 실리콘을 도포 또는 코팅하거나, 적층시키는 형태로 제조되거나, 패브릭 레이어(1)와 단열 레이어(2)를 각각 개별적으로 제조한 후 접착시키는 형태로 제조할 수도 있다.

다른 실시예로써, 도 2에 도시된 바와 같이 단열 레이어(2)는 무기질 재료가 코팅된 코팅 방염재가 혼합된 실리콘을 발포시켜 형성될 수도 있다.

보다 상세하게는, 실리콘 또는 발포 실리콘을 기 설정된 크기 범위 내로 형성시킨 코어(3)의 표면에 무기질 재료를 코팅하여 코팅층(4)을 형성시킨 코팅 방염재를 실리콘에 혼합한 후 실리콘을 발포시켜 단열 레이어(2)를 제조할 수도 있는 것이다.

이를 통해, 무기질 재료로 구성된 코팅층이 일정 크기 이상의 부피를 가지는 형태로 단열 레이어(2)에 혼합되어 보다 고온에서 안정적으로 단열 레이어(2)의 형상을 유지할 수 있도록 내열성을 부여할 수 있게 된다.

또 다른 실시예로써, 도 3에 도시된 바와 같이 단열 레이어(2)는 무기질 재료가 포함된 필라멘트(5)가 실리콘에 혼합된 상태에서 실리콘을 발포하여 제조될 수도 있다.

보다 상세하게는, 단열 레이어(2)에 포함되는 필라멘트(5)는 무기질 재료가 함침 또는 코팅된 단섬유 또는 유리섬유, 탄소섬유와 같은 무기질 재료로 구성된 단섬유가 사용될 수 있다.

특히, 필라멘트(5)는 소정의 길이를 가지고 발포된 실리콘을 붙잡아줌으로써, 외부 충격에서 보다 안정적으로 형태를 유지시켜주며, 내열성도 향상시키게 된다.

이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 패브릭 레이어
2 : 단열 레이어
3 : 코어
4 : 코팅층
5 : 필라멘트

Claims (7)

1. 화재에 의한 화염을 직접적으로 막아주는 방염성 확보를 위해 이산화 규소를 포함하는 실리카 원사를 직조하여 제조된 패브릭 레이어와;
   상기 패브릭 레이어의 양면에 배치되어 외부 충격을 완충시켜주는 기능을 수행하면서, 패브릭 레이어에 의해 차단된 화염으로부터 간접적으로 전달되는 열을 억제하기 위해 무기질 재료를 포함하는 방염재 입자가 혼합된 실리콘이 발포된 실리콘 폼으로 제조된 단열 레이어를 포함하며,
   상기 단열 레이어는
   패브릭 레이어의 양면에 배치되어 어느 한면 방향에서 화재가 발생하더라도 패브릭 레이어를 통해 간접적으로 전달되는 고열이 내부로 전달되지 않도록 반대 방향의 단열 레이어가 열전달을 억제하는 것을 특징으로 하는
   화재 확산 방지를 위한 방염시트.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 단열 레이어와 패브릭 레이어가 교번하여 적층된 것을 특징으로 하는
   화재 확산 방지를 위한 방염시트.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 단열 레이어는
   발포된 실리콘의 표면에 무기질 재료로 구성된 코팅층이 형성된 복수 개의 방염 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는
   화재 확산 방지를 위한 방염시트.
   
6. 삭제
7. 삭제