KR102642172B1 - 산불 진화용 소화 성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 소화 성형체 - Google Patents
산불 진화용 소화 성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 소화 성형체 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 산불 진화용 소화 성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 소화 성형체에 관한 것으로, 특히 폐소화기에서 소화약제을 분리하여 획득하고, 획득된 소화약제에 폭발제와, 팽창제와, 가스확산제와, 소화보조제와, 발화지연제와, 점성제와, 성형제를 혼합한 후 이를 성형기에 투입하여 소화 성형체를 성형하고, 더불어 성형된 소화 성형체를 산속의 화재 거점에 조형물 또는 블록형태로 미리 설치하여 화염접촉시 일정 온도범위에서 순간 폭발에 의해 소화약제의 비산과 함께 질소가스와 이산화탄소를 생성시켜 산불을 진화시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 산불 진화용 소화 성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 소화 성형체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐소화기에서 소화약제을 분리하여 획득하고, 획득된 소화약제에 폭발제와, 팽창제와, 가스확산제와, 소화보조제와, 발화지연제와, 점성제와, 성형제를 혼합한 후 이를 성형기에 투입하여 소화 성형체를 성형하고, 더불어 성형된 소화 성형체를 산속의 화재 거점에 조형물 또는 블록형태로 미리 설치하여 화염접촉시 일정 온도범위에서 순간 폭발에 의해 소화약제의 비산과 함께 질소가스와 이산화탄소를 생성시켜 산불을 진화시킬 수 있도록 한 산불 진화용 소화 성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 소화 성형체에 관한 것이다.
전 세계적으로 산불 진화에 사용되는 소화약제는 사용 목적에 따라 직접 진화와 간접 진화 소화약제가 사용되며 약제의 물리적 특성에 따라 거품형(Foam Type), 분말형(Powder Type), 겔(Gel Type), 액상형(LiquidType)으로 구분된다.
분말형 소화약제를 사용하는 것은 연간 500~600만 대 생산되는 ABC 소화기가 있다.
이러한 ABC 소화기는 내구연한이 지나거나, 가스가 빠져 사용이 불가능하게 된다.
그러면 폐소화기로서 연간 300만대 내지 400만대 발생하고 있다.
산불의 경우. 일반 가옥이나 산업시설물 등의 화재와는 달리 소화약제의 사용에 있어 진화 효과와 함께 산림이라는 자연환경에 대한 약제의 환경 유해성을 고려하여야 한다.
한편 근래에는 사람이 화재현장으로 가까이 가지 않고 화재를 진압할 수 있도록 한 투척식 소화기가 개발된 바 있으며, 이러한 선행기술로는 「등록특허 제10-1647985호, 명칭/ 투척형 구형 소화기」가 있다.
하지만 이러한 투척형 구형 소화기는 제조비용이 고가이고, 또한 대량 생산이 어려울 뿐만 아니라, 산불 화재를 진압하기에는 크기가 매우 작아 사용하기가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제1목적은, 폐소화기에서 소화약제을 분리하여 획득하고, 획득된 소화약제에 폭발제와, 팽창제와, 가스확산제와, 소화보조제와, 발화지연제와, 점성제와, 성형제를 혼합하여 소화 성형체를 제조할 수 있도록 한 산불 진화용 소화 성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 소화 성형체를 제공하는데 있다.
본 발명이 제2목적은, 성형된 소화 성형체를 산속의 화재 거점에 조형물 또는 블록형태로 미리 설치하여 화염접촉시 일정 온도범위에서 순간 폭발에 의해 소화약제의 비산과 함께 질소가스와 이산화탄소를 생성시켜 산불을 진화시킬 수 있도록 한 산불 진화용 소화 성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 소화 성형체를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 제1발명은, 산불 진화용 소화 성형체 제조방법에 관한 것으로, 이를 위해 폐소화기에서 인산암모늄을 주재료로 하는 소화약제를 분리하여 획득하는 S10단계;와, 상기 소화약제에 대해 폭발제와, 팽창제와, 가스확산제와, 소화보조제와, 발화지연제와, 점성제, 성형제를 첨가하여 소화약제 혼합물을 획득하는 S20단계;와, 상기 소화약제 혼합물을 성형기에 투입하여 성형 후, 성형된 소화용 성형체를 탈형하는 S40단계; 및 상기 소화용 성형체를 항온 건조시키는 S50단계;를 포함하되, 상기 소화용 성형체는 화염접촉시 70℃ 내지 250℃ 온도범위에서 순간 폭발에 의해 소화약제의 비산과 함께 질소가스와 이산화탄소를 생성시켜 산불을 진화할 수 있도록 기능 하는 것을 특징으로 한다.
제2발명은, 제1발명에서, 상기 인산암모늄은 제1인산암모늄, 제2인산암모늄, 제3인산암모늄 중 어느 하나 또는 2 이상 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
제3발명은, 제1발명에서, 상기 소화약제 혼합물은 소화약제 100중량부에 대해 니트로구아니딘과, 질산구아니딘과, 테트라메틸에틸렌다이아민 중 어느 하나 또는 2 이상 혼합하여 이루어지는 폭발제 10 ~ 15중량부와, 아지드화나트륨으로 이루어지는 가스확산제 2 ~ 11중량부와, 탄산암모늄으로 이루어지는 팽창제 5 ~ 10중량부와, 탄산수소나트륨으로 이루어지는 소화보조제 5 ~ 10중량부와, 산화아연으로 이루어지는 발화지연제 3 ~ 5중량부와, 아조디카르본아미드로 이루어지는 점성제 1 ~ 2중량부와, Na-벤토나이트으로 이루어지는 성형제 0.5 ~ 2중량부을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제4발명은, 제1발명에서, 상기 S40단계는 상기 성형기를 통해 5 ~ 20ton/㎠ 범위에서 소화약제 혼합물을 고압 성형하는 것을 특징으로 하는 소화용 성형체를 성형하는 것을 특징으로 한다.
제5발명은, 제1발명에서, 상기 S40단계 이후, 항온 건조된 소화용 성형체의 표면에 100 ~ 500㎛의 두께로 실리콘수지를 코팅하는 S50단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
제6발명은, 제1발명 내지 제5발명 중 어느 한 발명의 산불 진화용 소화 성형체 제조방법을 이용하여 제조된 소화 성형체를 특징으로 한다.
본 발명의 산불 진화용 소화 성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 소화 성형체에 따르면, 폐소화기를 수거,분해 후 소화약제를 포집 후 사용함으로써 폐기물의 재활용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 소화 성형체는 산속의 화재 거점에 조형물 또는 바위 형태의 자연 지형물 또는 블록형태로 제조되어 설치됨으로써, 산불이 확산되는 것을 지연시키거나, 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 소화 성형체는 폐소화기의 인산암모늄을 이용하여 제조됨으로써, 산불 진화 후 살림 복원 시 비료 성분으로 사용되어 산림 성장제 역할을 할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 소화 성형체는 화염접촉시 일정 온도범위에서 순간 폭발에 의해 소화약제의 비산과 함께 질소가스와 이산화탄소를 생성시켜 산불을 초기에 진화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 산불 진화용 소화 성형체 제조방법의 제1순서도,
도 2는 본 발명에 따른 산불 진화용 소화 성형체 제조방법의 제2순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 산불 진화용 소화 성형체 제조방법의 제2순서도이다.
이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명에 따른 산불 진화용 소화 성형체 제조방법에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 산불 진화용 소화 성형체 제조방법의 제1순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 폐소화기에서 소화약제을 분리하여 획득하고, 획득된 소화약제에 폭발제와, 팽창제와, 가스확산제와, 소화보조제와, 발화지연제와, 점성제와, 성형제를 혼합한 후 이를 성형기에 투입하여 소화 성형체를 성형하고, 더불어 성형된 소화 성형체를 산속의 화재 거점에 미리 조형물 또는 블록형태로 설치하여 화염접촉시 일정 온도범위에서 순간 폭발에 의해 소화약제의 비산과 함께 질소가스와 이산화탄소를 생성시켜 산불을 진화시킬 수 있도록 한 산불 진화용 소화 성형체 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 산불 진화용 소화 성형체는 부정형체(바위 및 나무 형태를 갖는 조형물 또는 정형체(도로 경계석, 바닥 타일, 벽돌, 블록)으로 제조될 수 있다.
본 발명의 산불 진화용 소화 성형체가 바위 및 나무 형태의 조형물과 같은 부정형체로 제조될 경우에는 산속의 거점에 설치하여 산불이 확산되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 산불 진화용 소화 성형체가 경계석, 바닥 타일, 벽돌, 블록과 같은 정형체로 제조될 경우에는 울타리 또는 산책로의 바닥 또는 산 둘레에 설치되어 산불이 확산되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 소화 성형체는 70℃ 내지 250℃ 온도범위에서 폭발에 의해 소화약제의 비산과 함께 질소가스와 이산화탄소를 생성시켜 산불을 진화시킬 수 있도록 기능한다.
본 발명의 산불 진화용 소화 성형체는 크게 S10단계 ~ S50단계로 제조될 수 있다.
S10단계에서는,
폐소화기에서 소화약제를 분리하여 획득하게 된다.
상기 소화약제는 페소화기에서 분리한 분말로서 정제처리와, 균질과정을 거쳐 획득하게 된다.
상기 소화약제는 인산암모늄 85%에 잔량의 실리카 미분말과, 착색제와, 실리카 코팅제가 혼합되어 구성될 수 있다.
상기 인산암모늄은 질소와 인산이 혼합된 분말이므로 산불 진화 후 살림 복원 시 비료 성분으로 사용되어 산림 성장제 역할을 할 수 있게 된다.
여기서 인산암모늄은 제1인산암모늄, 제2인산암모늄, 제3인산암모늄 중 어느 하나 또는 2 이상 혼합되어 구성될 수 있다.
S20단계에서는,
상기 소화약제에 대해 폭발제와, 가스확산제와, 팽창제와, 소화보조제와, 발화지연제와, 점성제, 성형제를 첨가하여 소화약제 혼합물을 획득하게 된다.
여기서 폭발제는 상기 소화약제 100중량부에 대해 10 ~ 15중량부로 혼합되는 것으로, 니트로구아니딘, 질산 구아니딘, 펜타에틸렌테트라아민 중 어느 하나 또는 2 이상 혼합하여 이루어질 수 있다.
상기 니트로구아니딘(nitroguanidine)은 구아니딘을 질산염에 진한 황산을 작용시켜 만든 폭발성 물질로써, 화학식은 CH4N4O2이다.
상기 질산구아니딘의 화학식은 CH6N4O3 / CH5N3.HNO3인 것으로, 충격, 마찰 또는 진동시 폭발적으로 분해되는 것으로, 연소 시 질산 및 질소산화물이 발생 된다.
상기 테트라메틸에틸렌다이아민(Tetramethylethylenediamine)은 열, 스파크 또는 화염에 의해 쉽게 발화되는 것으로, 증기는 공기와 섞이면서 폭발성 혼합물을 형성한다.
이러한 상기 폭발제는 10중량부 이하일 경우 소화약제의 비산거리가 짧아지기 때문에 바람직하지 않고, 15중량부 이상일 경우에는 폭발력에 의한 온도 상승으로 소화약제가 탄화될 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
그리고 상기 가스확산제는 상기 소화약제 100중량부에 대해 2 ~ 11중량부가 혼합되는 것으로, 아지드화나트륨으로 이루어진다.
이러한 상기 아지드화나트륨은 화학식 NaN3인 것으로, 275℃ 이상 가열시 분해되는 것으로, 많은 양의 질소 가스를 생성하게 되어 소화약제의 확산과 더불어 산불을 진압하는 기능을 겸한다.
상기 아지드화나트륨은 비중이 1.86정도인데 순간 기화되어 질량의 65%가 질소가스로 분출된다. 나머지 무게는 나트륨과 철 성분이다.상온에서 질소 기체의 밀도가 0.916g/L일 때, 이론적으로 아지드화나트륨 1g이 발생시키는 질소 기체의 양은 705㎖가 된다. 이 질소가스가 성형체를 폭발 분말 확산 기여하게 된다.
상기 팽창제는 상기 소화약제 100중량부에 대해 5 ~ 10중량부가 첨가되어 혼합된다.
이러한 팽창제는 탄산암모늄(ammonium carbonate)은 염으로, 화학식은 (NH4)2CO3이다.
상기 탄산암모늄은 가열 시 쉽게 암모니아와 이산화탄소로 분해되기 때문에 화재시 가열에 의해 분해되거나, 폭발제의 폭발 온도에 의해 팽창되어 소화약제의 비산을 비약적으로 늘일 수 있게 된다.
상기 소화보조제는 상기 소화약제 100중량부에 대해 5 ~ 10중량부가 첨가되어 혼합된다.
상기 소화보조제는 탄산수소나트륨인 것으로 화학식은 NaHCO3 이다.,
여기서 상기 탄산수소나트륨은 이산화탄소 가스를 발생시켜 소화약제의 소화를 보조하는 기능을 한다.
또한 상기 소화보조제는 이산화탄소를 발생시키고, 제1종 분말소화약재로도 사용되며, B형 화재(유류화재)와, C형 화재(전기화재)에 적응성이 있다. 또한 270℃에서 분해될 경우 2NaHCO₃→Na₂CO₃+H₂O+CO₂+Q(-30.3kcal), 850℃에서 분해될 경우 2NaHCO₃→Na₂O+H₂O+2CO₂+Q(-104.4kcal) 의 반응을 각각 일으켜 물과 이산화탄소를 생성하여 산소를 차단하고 흡열반응을 일으켜 온도를 낮춰 화재를 소화하게 된다.
상기 발화지연제는 상기 소화약제 100중량부에 대해 3 ~ 5중량부가 첨가되어 혼합된다.
이러한 상기 발화지연제는 산화 아연(Zinc oxide)으로 이루어지는 것으로, 폭발제를 발화 온도를 조절하는 기능을 한다.
이러한 발화지연제는 3 ~ 5중량부 범위로 첨가되어 소화 성형체가 70℃ 내지 250℃ 온도범위에서 반응하도록 조절할 수 있다.
상기 점성제는 상기 소화약제 100중량부에 대해 1 ~ 2중량부가 첨가되어 혼합된다.
이러한 상기 점성제는 아조디카르본아미드로 이루어지는 것으로, 응집제의 기능을 하게 된다.
상기 성형제는 상기 소화약제 100중량부에 대해 0.5 ~ 2중량부가 첨가되어 혼합된다.
이러한 상기 성형제는 바인더의 기능을 하는 것으로, Na-벤토나이트로 이루어진다.
상기 Na-형 벤토나이트는 수화되면 상대적으로 Ca-형 벤토나이트 보다 상대적으로 훨씬 높은 분산(dispersion) 성향 및 팽윤도 그리고 우수한 소성(plasticity) 및 유변성을 나타낸다.
이러한 상기 Na-형 벤토나이트는 8 내지 10% 범위의 수분이 포함되어 있기 때문에, 주물사의 결합력 증진시켜 주고, 이에 따라 S30단계에서 성형기에서 소화약제 혼합물의 성형성을 높이는데 기여한다.
S30단계에서는,
상기 소화약제 혼합물을 성형기에 투입하여 성형 후, 성형된 소화용 성형체를 탈형하게 된다.
이러한 상기 소화약제 혼합물은 별도의 수분 없이 점성제와 성형제에 의해 성형이 가능하게 된다.
여기서 상기 성형기는 고압성형기인 것이 바람직하며, 5 ~ 20ton/㎠ 범위로서 소화약제 혼합물을 고압 성형하여 소화용 성형체를 성형하게 된다.
또한 5 ~ 20ton/㎠의 압력으로 고압 성형하는 이유는 성형제인 Na-벤토나이트로 인해 팽창하는 소화 성형체를 억제시키기 위함이다.
이에 따라 성형된 소화 성형체는 압축강도는 높이면서 미세기공은 넓혀 경량성 고강도의 물성을 갖을 수 있게 된다.
S40단계에서는,
상기 소화 성형체를 일정 온도(15℃ ~ 20℃) 범위에서 항온 건조시켜 온도차에 의해 성형체의 표면에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 산불 진화용 소화 성형체 제조방법의 제2순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 산불용 소화 성형체는 S40단계 이후, 빗물 또는 습기의 침투 및 풍화 작용을 방지하기 위해 실리콘수지를 코팅시키는 S50단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
이러한 실리콘수지를 코팅하는 S50단계는 소화용 성형체의 보전성을 향상시키기 위한 것으로, 100 ~ 500㎛의 두께로 코팅되어 이루어질 수 있다.
상술된 S40단계 또는 S50단계의 산불 진화용 소화 성형체 제조방법을 이용하여 제조된 소화 성형체는 70℃ 내지 250℃ 온도범위에서 폭발 및 팽창에 의해 소화액제를 표출하고, 더불어 질소가스를 발생시켜 산불의 소화가 가능하다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Claims (6)
- 폐소화기에서 인산암모늄을 주재료로 하는 소화약제를 분리하여 획득하는 S10단계;
상기 소화약제에 대해 폭발제와, 팽창제와, 가스확산제와, 소화보조제와, 발화지연제와, 점성제, 성형제를 첨가하여 소화약제 혼합물을 획득하는 S20단계;
상기 소화약제 혼합물을 성형기에 투입하여 고압 성형 후, 소화용 성형체를 탈형하는 S30단계; 및
상기 소화용 성형체를 항온 건조시키는 S40단계;를 포함하되,
상기 소화용 성형체는 화염접촉시 70℃ 내지 250℃ 온도범위에서 순간 폭발에 의해 소화약제의 비산과 함께 질소가스와 이산화탄소를 생성시켜 산불을 진화할 수 있도록 기능하고,
상기 S40단계는
상기 성형기를 통해 5 ~ 20ton/㎠ 범위에서 소화약제 혼합물을 고압 성형하는 것을 특징으로 하는 소화용 성형체를 성형하고,
상기 S40단계 이후,
상기 소화용 성형체의 표면에 100 ~ 500㎛의 두께로 실리콘수지를 코팅하는 S50단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산불 진화용 소화 성형체 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 인산암모늄은
제1인산암모늄, 제2인산암모늄, 제3인산암모늄 중 어느 하나 또는 2 이상 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 소화 성형체 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 소화약제 혼합물은
소화약제 100중량부에 대해
니트로구아니딘과, 질산구아니딘과, 테트라메틸에틸렌다이아민 중 어느 하나 또는 2 이상 혼합하여 이루어지는 폭발제 10 ~ 15중량부와,
아지드화나트륨으로 이루어지는 가스확산제 2 ~ 11중량부와,
탄산암모늄으로 이루어지는 팽창제 5 ~ 10중량부와,
탄산수소나트륨으로 이루어지는 소화보조제 5 ~ 10중량부와,
산화아연으로 이루어지는 발화지연제 3 ~ 5중량부와,
아조디카르본아미드로 이루어지는 점성제 1 ~ 2중량부와,
Na-벤토나이트으로 이루어지는 성형제 0.5 ~ 2중량부을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소화 성형체 제조방법.
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- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 산불 진화용 소화 성형체 제조방법을 이용하여 제조된 소화 성형체.
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