KR20090055960A - 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한화재재현장치 - Google Patents

전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한화재재현장치 Download PDF

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KR20090055960A
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Abstract

본 발명은 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물, 터널, 각종 자동차 및 전동차 등의 내부 폐쇄 공간 내의 화재발생을 가상하여 전기분해에 의해 발생하는 수소 기포를 이용하여 모의화재실험을 통하여 실제 화재에 의해 발생되는 연기(이하, '스모크'라 함)와 동일 조건이 되게 하여 폐쇄 공간의 화재에 따른 스모크의 유동경향의 분석과 재현성능 등의 실험을 통하여 분석할 수 있도록 하는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 터널 내 화재 모의실험을 실행하는 터널 화재재현장치에 있어서, 상기 화재재현장치는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용하여 스모크를 재현하는 것을 특징으로 한다.
전기분해, 수소기포, 모의터널, 전동차, 액체(소금물)

Description

전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치{A fire simulating device that use hydrogen bubble happened by electrolysis}
본 발명은 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물, 터널, 각종 자동차 및 전동차 등의 내부 폐쇄 공간 내의 화재발생을 가상하여 전기분해에 의해 발생하는 수소 기포를 이용하여 모의화재실험을 통하여 실제 화재에 의해 발생되는 연기(이하, '스모크'라 함)와 동일 조건이 되게 하여 폐쇄 공간의 화재에 따른 스모크의 유동경향의 분석과 재현성능 등의 실험을 통하여 분석할 수 있도록 하는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치에 관한 것이다.
일반적으로, 국토의 70%가 산악지대인 우리나라의 지리적 특성상 산악지대에서는 차량의 원활한 통행이 이루어질 수 있도록 터널이 건설되게 되는데, 이러한 종래 터널의 경우, 터널 내부를 주행하던 차량이나 터널 내부에서 화재가 발생하는 비상 상황시 터널 내부로 확산되는 고온의 스모크를 터널 외부로 배출시키기 위한 환기장치가 국내의 터널에는 미비한 상태로서, 상기와 같이 화재에 의한 비상 상황시 터널 내부로 확산되는 스모크에 의해 차량 내 승객 및 대피중인 승객이 질식하 여 생명을 잃게 되는 커다란 문제점이 있었다.
또한, 외국의 경우 상기와 같이 화재에 의한 비상 상황시 터널 내부로 확산되는 고온의 스모크를 터널 외부로 배출시키기 위한 환기장치가 터널 내부에 설치되어 있는데, 이러한 환기장치는 터널의 구배 즉, 트랙의 구배를 고려하지 않고 단순히 터널 천정에 외기와 접하도록 설치되어진 덕트 내에 환기팬이 설치된 구조로서, 상기 환기팬 구동만으로는 터널 내 스모크를 터널 외부로 배출시키는데 한계가 있으며, 특히 상기 환기팬을 이용해 스모크를 터널 외부로 배출시키는 시간 및 배출 유량에 비해 고온의 스모크가 터널 내부 전체로 확산되는 시간 및 속도가 더 빠르기 때문에, 이 역시 터널 내 스모크를 터널 외부로 완전히 배출시키기 전(前)에 터널 내부로 확산되는 스모크에 의해 차량 내 승객 및 대피중인 승객이 질식하여 생명을 잃게 되는 문제점도 있었다.
그리고, 상기와 같은 종래 환기장치의 경우, 터널의 특성 및 조건에 따라 환기장치의 규모 및 성능이 달라지기 때문에, 단순히 외국의 환기장치를 국내 터널에 적용하기가 매우 곤란하며, 상기 환기장치를 설치하기 위해서는 국내 터널 실정에 맞게 재설계하여 설치해야 하는 번거로운 문제점도 있었다.
또한, 건설 중인 터널의 환기성능을 사전에 검증하기 위한 화재모의실험이 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 방식으로만 이루어지기 때문에, 터널 구배 및 터널 내부의 공기 유동상태 등 실제 조건 이외에 수많은 가정치 들을 적용하여야 하는 번거로움이 있으며, 특히 실제 터널 및 트랙, 차량들을 축소하여 제조한 모형 터널 및 모형 트랙, 모형 철도차량을 이용하여 화재모의실험을 수행해 얻은 데이터에 비 해 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 화재모의실험 데이터의 정확도가 떨어짐에 따라 상기 데이터에 의한 신뢰도가 크게 저하되게 되는 등의 문제점도 있었다.
따라서, 최근에는 차량 및 터널을 축소제작하여 터널의 내부로 스모크를 공급하여 실제 화재에 의해 발생되는 스모크와 동일 조건으로 모의화재를 실시하면서, 터널 내의 화재에 따른 스모크의 유동경향분석과 재현성능, 승객의 피난로 확보 등을 실험을 통해 분석하여 이를 실제 터널을 건설하는데 적용하고 있다.
그러나, 축소제작된 터널 내부로 공급되는 스모크를 발생시키기 위하여 종래에는 실제로 연료를 이용하여 화염을 발생시키고, 이렇게 발생된 스모크를 모의화재실험에 사용하기 위하여 축소제작된 터널 내부로 공급함으로써, 모의화재실험 중 실험자의 부주의로 인해 화상이나 실험장의 화재 등 안전사고가 발생하게 되고, 실제로 연기를 이용하여 모의실험을 하게 되어 터널 내부의 상황을 육안으로 확인하기 어려워 가시화가 좋지 못한 문제점이 있었다.
또한, 터널 내부의 모의화재실험이 끝난 후 다음 모의화재실험을 준비하기 위한 사후 처리 및 셋업하는 데 많은 시간이 소요되게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 모형으로 제작된 터널을 이용하여 이미 건설되거나 건설 중인 터널의 모의화재시험을 하기 위하여 전기분해시에 발생되는 수소 기포를 이용하여 실제 화재시 스모크와 동일한 조건을 연출하기 위하여 수소 기포를 공급함으로써, 종래와 같이 화염을 사용하기 않기 때문에 실험 준비 및 실험완료 후 사후 처리가 간단하여 모의화재실험의 시간이 절약되고, 화염으로 인한 안전사고가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 터널에 대하여 모의화재실험시에 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용하여 모의화재실험을 할 때 실험 위치에 레이저광을 조사함으로써, 모의터널로부터 배출되는 수소 기포를 상세하게 관찰할 수 있는 가시화 장치로 화재로 인한 수소 기포의 이동에 대한 경향을 용이하게 파악할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 터널 내 화재 모의실험을 실행하는 터널 화재재현장치에 있어서, 상기 화재재현장치는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용하여 스모크를 재현 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 화재재현장치는 상부가 개방된 용기 형상으로 형성되어 내측에 액체가 수용된 케이스가 구비되고, 상기 케이스의 내측에 구비되되, 일측부가 상기 케이스의 외측으로 돌출된 모의터널이 구비되며, 상기 케이스의 내측에 구비되어 외부 전원을 인가받아 전기분해되어 수소기포를 발생시키는 "+","-"전극이 각각 구비되고, 상기 "+","-"전극과 전선으로 서로 연결되어 전원을 인가시키는 전원공급부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 케이스는 사각 형상으로 형성되어 전,후면의 벽면은 투명유리로 형성된 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 모의터널은 직사각 형상으로 형성되어 길이 방향의 외측부가 개방되고, 상기 케이스의 내측에 위치되게 액체흡입공과 수소배출공이 각각 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 액체흡입공은 상기 모의터널의 하부 끝단부에 형성되고, 상기 수소배출공은 상기 모의터널의 상부에 형성되되, 상기 케이스의 외측으로 돌출되는 방향의 벽체와 근접위치에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 "+"전극은 상기 모의터널의 내측바닥부에 구비되고, 상기 "-"전극은 상기 케이스의 내측 바닥면에 구비된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 "+"전극은 구리판이고, "-"전극은 흑연인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 케이스의 내측으로 레이저광을 조사하는 레이저가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 레이저는 상기 케이스의 상부로 대응되게 돌출되는 세로프레임이 구비되고, 상기 세로프레임을 서로 연결시키는 가로프레임에 설치된 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 레이저의 하단부에는 레이저광이 넓게 조사되도록 블록렌즈가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 모형으로 제작된 터널을 이용하여 이미 건설되거나 건설 중인 터널의 모의화재시험을 하기 위하여 전기분해시에 발생되는 수소 기포를 이용하여 실제 화재와 동일한 조건으로 수소 기포를 공급함으로써, 종래와 같이 화염을 사용하기 않기 때문에 실험 준비 및 실험완료 후 사후 처리가 간단하여 모의화재실험의 시간이 절약되고, 화염으로 인한 안전사고가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 터널에 대하여 모의화재실험시에 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용하여 모의화재실험을 할 때 실험 위치에 레이저광을 조사함으로써, 모의터널로부터 배출되는 수소 기포를 상세하게 관찰할 수 있는 가시화 장치로 화재로 인한 수소 기포의 이동에 대한 경향을 용이하게 파악할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 전기분해에 의해 발생되는 미세수소 기포를 이용한 화재재현 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치를 보인 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 화재재현장치(100)는 터널 내의 화재 모의시험을 실행하는 화재재현장치(100)에 있어서, 상기 화재재현장치(100)는 물을 전기분해시에 발생되는 수소 기포를 이용하여 화재시에 발생하는 스모크 현상을 재현하게 된다.
여기서, 화재재현장치(100)의 전기분해를 일으키기 위한 구조는 지면에 고정되는 베이스(102)가 구비되고, 상기 베이스(102)의 상부에 안착되되, 상부가 개방된 용기 형상으로 형성되어 내측에 액체가 수용되는 케이스(110)가 구비된다.
여기서, 상기 케이스(110)는 사각 형상으로 형성되어 전면과 후면은 투명한 강화 유리(112)(112a)로 형성하여 상기 케이스(110)의 내측을 관찰할 수 있도록 가시화를 용이하게 한다.
나아가, 상기 케이스(110)의 양측면 중 어느 일측의 측면에는 상기 케이스(110)의 내측에 수용된 액체를 외측으로 순환장치(미도시)에 의해 순환시켜 케이스(110)의 내측으로 공급하는 공급관(114)이 설치된다.
그리고, 상기 케이스(110)의 내측에 구비되되, 일측부가 상기 케이스(110)의 외측으로 돌출되도록 모의터널(120)이 구비된다.
여기서, 상기 모의터널(120)은 상기 케이스(110)의 외측으로 돌출된 끝단부가 개방되게 형성되고, 상기 케이스(110)의 내측부에 구비된 끝단부는 밀폐된 상태로 구비된다.
나아가, 상기 케이스(110)의 내측에 위치된 모의터널(120)에는 케이스(110)에 수용된 액체를 흡입하는 액체흡입공(122)이 형성되고, 상기 모의터널(120) 내에 서 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 상기 케이스(110)의 내부로 배출되는 수소배출공(124)이 형성된다.
바람직하게는, 상기 액체흡입공(122)은 상기 모의터널(120)의 밀폐된 끝단부의 근접 위치 하단면에 형성되고, 상기 수소배출공(124)은 상기 모의터널(120)의 상단면에 형성되되, 상기 케이스(110)를 관통하여 외측으로 돌출되는 벽체의 방향 근접 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 모의터널(120)의 양측 끝단부를 차단하여 상기 모의터널(120)의 내측이 밀폐된 공간이 되도록 제작하여 건물의 실내 자동차 등 실내가 밀폐된 공간을 모의형상으로 제작하여 모의화재실험을 할 수도 있다.
또한, 상기 케이스(110)의 내측으로 외부의 전원을 인가받아 전기분해되면서 수소기포를 발생시키는 "+","-"전극(132)(134)이 구비된다.
여기서, 상기 "+"전극(132)은 상기 케이스(110)의 내부 바닥면에 설치되되, 상기 "+"전극(132)은 흑연으로 한다.
나아가, 상기 "-"전극(134)은 상기 모의터널(120)의 내측 바닥면에 장착되되, 상기 액체흡입공(122)과 수소배출공(122a)의 사이에 위치되게 하여 구리판을 장착한다.
그리고, 상기 케이스(110)와 모의터널(120)에 각각 구비된 "+","-"전극(132)(134)과 전선(136)으로 연결되어 전원을 인가시키는 전원공급부(140)가 구비된다.
여기서, 상기 전원공급부(140)는 상기 케이스(110)의 외측에 구비되고, 상기 전원공급부(140)에서 인가된 전원에 의해 상기 모의터널(120) 내측에 구비된 구리판의 "-"전극(134)에서 액체가 전기분해되면서 수소 기포가 발생하게 된다.
또한, 상기 케이스(110)의 상부에 장착되어 내측부로 레이저광을 조사하는 레이저(150)가 더 구비된다.
여기서, 상기 레이저(150)는 상기 케이스(110)의 전, 후부 벽체(112)(112a)의 상부에 세로프레임(116)이 대응되게 형성되고, 상기 세로프레임(116)의 사이에 가로프레임(118)이 형성되어 이 가로프레임(118)에 상기 레이저(150)가 장착 고정된다.
나아가, 상기 레이저(150)에서 조사되는 레이저광을 상기 케이스(110)의 내측으로 넓게 조사될 수 있도록 렌즈(152)가 더 장착된다.
따라서, 상기 레이저(150)에서 조사되는 레이저광은 상기 렌즈(152)를 통과하면서 확산되어 상기 케이스(110)의 내측 전면 또는 실험을 하고자 하는 위치에 조사되게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치의 작용관계를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치의 작용관계를 보인 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이 본 발명의 화재재현장치(100)는 먼저, 상기 전원공급부(150)의 전류가 상기 전선(136)을 통하여 상기 "+","-"전극(132)(134)에 각각 전 원을 인가시키게 되면 이 인가되는 전원에 의해 상기 케이스(110) 내측에서 전기분해가 이루어지게 되고, 이때 전기분해에 의해 소수가 발생하게 되는데, 전기분해에 의해 발생되는 수소는 상기 모의터널(120)의 내측에 구비된 구리판으로 된 "-"전극(134)에서 발생되어 상승하게 된다.
이렇게 전기분해에 의해 상기"-"전극(132)에서 발생된 수소가 상승하면서 기포가 발생하게 된다.
이와 같이 전기분해에 의해 수소 기포가 발생된 상태에서 상기 모의터널(120)의 개방측부에 별도로 유속을 조절할 수 있는 액체 순환장치(미도시)를 설치하고, 이 액체 순환장치에 의해 케이스(110) 내의 액체가 상기 모의터널(120)에 형성된 액체흡입공(122)으로 액체가 흡입되어 순환되게 되고, 이때 순환된 액체는 다시 상기 케이스(110)의 내측으로 공급되도록 공급관(114)을 통해 액체가 공급되도록 함으로써, 실제 터널 내의 화재와 동일하게 구현할 수 있게 된다.
따라서, 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용하여 이미 건설되거나 건설중인 터널의 화재시 터널 내 스모크의 유동경향과 재현성능을 정확히 분석함으로써, 실제 터널 내 화재시 승객의 안전한 대피 및 상기 대피 승객의 생명을 보호할 수 있게 된다.
이때, 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용하여 터널 내의 화재를 구현할 때 레이저광을 수소기포가 발생되는 위치에 조사함으로써, 가시화가 용이하여 보다 정확한 실험 데이터를 얻을 수 있게 된다.
한편, 상기 모의터널(120)의 양측 끝단부를 차단하여 모의터널(120)의 내측 을 밀폐시켜 터널 이외의 건물의 실내 또는 자동차 등의 모의 실험을 구현하는데 적용할 수도 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 전기분해에 의해 발생되는 수소기포를 이용한 화재재현장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명에 속한다.
본 발명은 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물, 터널, 각종 자동차 및 전동차 등의 내부 폐쇄 공간 내의 화재발생을 가상하여 전기분해에 의해 발생하는 수소 기포를 이용하여 모의화재실험을 통하여 실제 화재에 의해 발생되는 스모크와 동일 조건이 되게 하여 폐쇄 공간의 화재에 따른 스모크의 유동경향의 분석과 재현성능 등의 실험을 통하여 분석할 수 있도록 하는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치를 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치를 보인 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치의 작용관계를 보인 단면도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
100 : 화재재현장치 102 : 베이스
110 : 케이스 112, 112a : 유리
114 : 공급관 116, 118 : 가로, 세로프레임
120 : 모의터널 122 : 액체흡입공
124 : 수소배출공 132, 134 : "+","-"전극
140: 전공공급부 150 : 레이저
52 : 렌즈

Claims (10)

  1. 터널 내 화재 모의실험을 실행하는 터널 화재재현장치에 있어서,
    상기 화재재현장치는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용하여 스모크를 재현하는 것을 특징으로 하는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화재재현장치는 상부가 개방된 용기 형상으로 형성되어 내측에 액체가 수용된 케이스가 구비되고,
    상기 케이스의 내측에 구비되되, 일측부가 상기 케이스의 외측으로 돌출된 모의터널이 구비되며,
    상기 케이스의 내측에 구비되어 외부 전원을 인가받아 전기분해되어 수소기포를 발생시키는 "+","-"전극이 각각 구비되고,
    상기 "+","-"전극과 전선으로 서로 연결되어 전원을 인가시키는 전원공급부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 케이스는 사각 형상으로 형성되어 전,후면의 벽면은 투명유리로 형성된 것을 특징으로 하는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 모의터널은 직사각 형상으로 형성되어 길이 방향의 외측부가 개방되고, 상기 케이스의 내측에 위치되게 액체흡입공과 수소배출공이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 액체흡입공은 상기 모의터널의 하부 끝단부에 형성되고, 상기 수소배출공은 상기 모의터널의 상부에 형성되되, 상기 케이스의 외측으로 돌출되는 방향의 벽체와 근접위치에 형성된 것을 특징으로 하는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 "+"전극은 상기 모의터널의 내측바닥부에 구비되고, 상기 "-"전극은 상기 케이스의 내측 바닥면에 구비된 것을 특징으로 하는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치.
  7. 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 "+"전극은 구리판이고, "-"전극은 흑연인 것을 특징으로 하는 전기분해 에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스의 내측으로 레이저광을 조사하는 레이저가 더 구비된 것을 특징으로 하는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 케이스의 상부로 대응되게 돌출되는 세로프레임이 구비되고, 상기 세로프레임을 서로 연결시키는 가로프레임에 설치된 것을 특징으로 하는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 레이저의 하단부에는 레이저광을 넓게 조사되도록 블록렌즈가 더 구비된 것을 특징으로 하는 전기분해에 의해 발생되는 수소 기포를 이용한 화재재현장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109490081A (zh) * 2018-12-11 2019-03-19 天津大学 一种模拟隧道开挖的透明土模型试验装置和试验方法
CN109507033A (zh) * 2018-12-11 2019-03-22 天津大学 一种用于模拟隧道开挖透明土模型试验的光学平台
CN111261011A (zh) * 2020-02-17 2020-06-09 中国矿业大学 一种矿井火灾模拟实验平台及实验方法

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