KR20150002849U

KR20150002849U - 계장/전기 제어 수신반 또는 자동차 보닛의 가스 소화 설비

Info

Publication number: KR20150002849U
Application number: KR2020150004418U
Authority: KR
Inventors: 박흥식
Original assignee: 박흥식
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2015-07-21

Abstract

본 발명(고안)의 주요 고안 점은 전기실/제어실 화재 또는 자동차 보닛 화재 있어 청정소화 약제 방출 장치를 위해 스프링클러 헤드에 의한 화재 감지 및 약제 방출을 일식으로 하여 자동으로 작동하게 한 소화 장비이다.
두 가지 모두 자석 또는 볼트 조임을 이용한 탈/부착 방식으로 작동 중인 제어 수신반 또는 이미 출고된 자동차에도 쉽게 소화 장비를 설치할 수 있는 게 소화설비 설치를 단순화 하였다.

Description

계장/전기 제어 수신반 또는 자동차 보닛의 가스 소화 설비 {Gas Extinguishing System for Instrument/Electrical Control Panel or vehicle bonnet}

본 고안은 휴대용 소화 가스 저장 용기에 자체 화재 감지 기능 및 방출 역할을 하는 스프링클러 헤드를 추가하여 화재 시 기계적인 작동으로만 소화 가스를 분출하여 소화활동을 하는 장치이며, 전기화재가 일어날 수 있는 수신반 내부 또는 기름 유출이나 엔진 과열에 등에 의한 자동차 보닛 화재를 소화하는 장비이며, 자석 또는 볼트 조임을 이용한 탈/부착 시공으로 가스 소화 설비를 용이하게 설치하기 위한 소방 장비이다.

계장/전기 제어 수신반에서 과부하 또는 전기적 단락에 의해 전기화재가 발생할 수 있는데, 국내 소방법에서는 가스 소화 설비에 의한 소화를 요구하고 있다.

가스 소화설비에 의한 소화는 i) 수신반에서 내부의 연기가 외부로 유출되어 전기실/제어실 상부에 설치된 연감지기가 작동한 후, ii) 소화설비 제어반에서 가스 소화설비 작동하여, iii) 소화 가스가 해당 전기실/제어실로 방출되어 실내 산소 농도를 기준점(15%) 이하로 낮출 수 있도록 하는 방식으로 소화 활동을 한다.

단, 이 경우 화재 감지부터 소화가스 분출까지 상당 시간 소요되며, 전기적 제어에 의한 오작동 또는 전기적 오류에 의한 소화설비 작동 실패 사례가 많으며, 별도의 소화설비를 구축하기 위해서는 큰 비용 및 시간이 필요하다.

자동차 보닛은, 기름 유출, 엔진 과열 또는 접촉 사고 등에 의해 화재가 쉽게 발생할 수 있는데 반해, 자동 소화 설비는 없고 사고 시 운전자 및 동승자의 불완전한 상태로 인해 화재 대응 실패가 자주 발생하여 대형 사고로의 전이 또는 인명 손상을 유발하는 경우가 많다.

종래의 기술에 대해서는 다음과 같은 것들이 규정되어 있으며 개발되어 있다. - 다음-

1. 전기실/제어실 가스 소화 설비: 실 전체를 방호 대상으로 하여 소화설비를 공급한 방식

전기실/제어실의 전기 화재를 소화하기 위한 국내 소방법적 기준으로 “소방법 시행령 제28조 4항 5호”에 따라 바닥면적 300m³이상인 전기실· 발전기실 · 변전실· 축전지실· 통신기기실· 전산실(동일한 방화 구획 내에 2 이상의 실이 설치되어 있는 경우에는 이를 1개의 실로 보아 바닥면적을 산정)에는 가스 소화설비를 해야 한다.

(1) 가스 소화설비의 종류

일반적인 가스소화 설비로 크게 두 가지 설비가 있다.

● 이산화탄소(CO₂) 소화 설비

● 청정 소화 약제 (HFC-227ea, NEVOC-1230, HCFC Bland A, IG-541, HFC-23 등) 소화 설비

(2) 가스 소화설비의 구성

가스 소화 설비의 주요 구성은, 수신부, 약제 저장 용기 및 약제 분출 배관/노즐로 구분된다.

(3) 가스 소화설비의 작동 순서 및 원리

가) 계장/전기 제어 수신반에서 과부하 또는 전기적 단락에 의해 전기화재 발생

나) ⑫감지기(Detector)에서 화제 감지

다) ⑦제어판(Control Panel)에서 화재 수신

라) ⑩방출 경고 사이렌(Alarm Siren)이 작동하여 실내의 잔류 인원을 대피시킴

마) ④기동 용기 함(Actuating Cylinder Box)의 기동 용기를 작동시켜, 해당 실에 연결된 ③선택 밸브 (Selection Valve) 및 ①가스 소화 약제 저장용기 (gas storage cylinders)을 개방

바) ①가스 소화 약제 저장용기 (Gas Storage Cylinders)에서 나온 소화 가스는 ② 가스 분출 집합 배관 (Gas Discharge Manifold)을 통해 해당 실로 이동하고, 이때 ⑥압력 센서(Pressure Switch) 이 가스 압력에 의해 작동됨

사) ⑥압력 센서(Pressure Switch)의 신호에 의해 ⑪방출 경고 등(Discharged Lamp)을 작동하여 가스가 분출 중임을 알림

아) 가스는 ⑤분출 노즐(Discharge Nozzle)을 통해 해당 실내로 분출되며 실내의 산소 농도를 15% 이하로 낮추게 하여 소화를 함.

2. 전기실/제어실 가스 소화 설비- 제어 수신반 만을 대상으로 하며 화재 감지 및 분출을 위해 감지선형 튜브를 사용하는 방식

가스 소화 설비 구성은 튜브형 감지기와 청정소화 약제 저장용기로 구성되며, <그림 2> 과 같이 설치한다.

화재 시 튜브형 감지기가 열에 의해 녹으면서 튜브 안에 충전되어 있던 소화 가스가 분출되어 화재를 소화하는 원리이다.

<그림 2> <설치 예>

3. 자동차 보닛 화재에 대한 자동 소화설비

자동차 보닛 화재에 대해 화재 시 자동으로 소화 가스를 분출할 수 있는 설비가 없으며 휴대용 소화기로 화재를 진압하는 방식이 유일하다.

본 발명(고안)은 화재가 직접 발생할 수 있는 전기실/제어실 내에 설치된 계장/전기 제어 수신반 내부에 장착하여 화재 시 소화 가스를 기계적 작동에 의해 자동으로 공급하는 것은 물론 기존 소화 설비에서 문제 시 되어 왔던, 하기의 문제점을 해결하고자 한다.

또한, 자동차 보닛 화재에 대해 과거에는 없던 자동 소화 가스 공급 장치를 공급하고자 고안하였다.

1. 전기실/제어실 가스 소화 설비: 실 전체를 방호 대상으로 하여 소화설비를 공급한 방식의 문제점 해결과제

● 전기적 신호에 의한 작동으로 오작동 또는 결함에 의한 작동 실패의 사례가 많음

● 고가 장비이며, 설비의 추가 또는 변경 시 기간 및 고비용이 발생

● 화재에서 감지에서 소화가스 분출까지 시간이 오래 걸림.

2. 전기실/제어실 가스 소화 설비- 제어 수신반 만을 대상으로 하며 화재 감지 및 분출을 위해 감지선형 튜브를 사용하는 방식의 문제점

● 설치의 제약으로 인해 작동 중인 제어반에 해당 소화 설비를 설치할 수 없으며 설치 시 시간이 상당히 소요됨.

● 튜브형 감지기는 튜브의 특성상 장기간의 저장유효기간(Lifetime)이 짧기 때문에 장기간의 압축 소화 가스를 저장할 때 노화 현상(Aging)에 의해 튜브가 가스가 누출될 가능성이 큼.

● 튜브형 감지기 특성상 고온(주위 온도가 80℃) 주변에서는 사용이 불가

3. 자동차 보닛 화재에 대한 자동 소화설비의 문제점 해결과제

국내 소방법 기준 자동차 보닛 화재에 대해 화재 시 자동으로 소화 가스를 분출할 수 있는 설비 규정이 없으며 휴대용 수동 소화기로 화재를 진압하는 방식이 유일하다.

상기 문제점을 해결하기 위해 화재 감지 기능과 약제 방출이 가능한 스프링클러 헤드를 청정 소화 약제 소화 설비에 적용하였다. 스프링클러 헤드는 금속성분으로 구성되어 있어 설치 장소의 온도 조건 또는 장기간 설치에 문제점이 없다는 점에 착안하여 도입하였다.

소화 약제로는 시중에 널리 사용되고 있는 청정 소화 약제 중에 HFC-227ea 또는 NOVEC-1230을 이용하여 소화라는 것을 목적으로 하였다. 이 청정 소화 약제는 이미 화재 안전 기준 (NFSC 107A)에 의거 인정된 제품으로 성능에 대해 추가 인증이 없도록 하였다.

기존 설비에 있는 배관 또는 튜브를 없애, 배관 또는 튜브 내 발생하는 수두 마찰 손실에 의한 약제 방출 지연이 없도록 하였다.

가동 중인 수신반 및 이미 시판되어 운행 중인 자동차 보닛의 소방 설비 구축을 위해 볼트 조임 또는 자석을 이용한 부착을 반영하였다.

1. 전기실/제어실 수신반 화재

● 스프링클러 헤드를 이용 화재 감지 및 소화 가스 방출을 일식으로 처리

● 전기신호가 아닌 기계식 작동으로 신뢰도 향상

● 설비의 추가 또는 변경 시 기간 및 비용을 최소화

● 화재에서 소화 가스 방출까지 단시간 소요

● 수신반을 소화 대상으로 하여 적은 소화 약제로도 소화활동이 가능

● 저비용 소화 복구비 지출

● 금속 및 유리 성분 구성으로 노화 현상(Aging)이 우려가 없음

● 설치 제약이 없어 전기실/제어실 또는 수신반 작동 중에도 설치 가능

2. 자동차 보닛 화재

● 자동차 보닛 화재에 대한 자동 소화설비 제공 가능

● 간단한 조작(볼트 조임)으로 설치 가능

● 엔진 작동 시 주변 고온환경에도 적용 가능

● 저비용 소화 복구비 가능

도 1, 수신반 화재 소화 설비의 구성
도 2, 수신반 화재 소화 설비 설치 장비 (Bracket)
도 3, 수신반 화재 소화 설비 설치 예
도 4, 수신반 화재 감지 및 소화 약제 방출 부(스프링클러 헤드)의 상세도
도 5, 자동차 보닛 화재 소화 설비의 구성
도 6, 자동차 보닛 화재 소화 설비 설치 장비 (Bracket)
도 7, 자동차 보닛 수신반 화재 소화 설비 설치 예
도 8, 자동차 보닛 화재 감지 및 소화 약제 방출 부(스프링클러 헤드)의 상세도

1. 전기실/제어실 수신반 화재 소화 설비

본 고안을 계장/전기 제어 수신반의 내부 소화 설비에 적용 시에는 보통의 수신반 규격이 800 mmW x 800mmD x 1800mmH을 감안하여 해당 수신반의 소화에 요구되는 청정 소화 약제(HFC-227ea 또는 NOVEC-1230)를 저장용기에 저장 후, 도 1 및 도 2과같이 스프링클러 헤드로 밀봉한 상태에서 수신반 내부의 상부에 자석을 이용해 부착하여 화재 시 스프링클러 헤드에 의한 화재를 감지하고 청정 소화 약재가 방출되도록 고안하였다.

● 도 1에 나와 있는 청정소화 약제 저장용기(내용적 약 600㎖)에 청정소화 약제 (HFC-227ea 또는 NOVEC-1230)을 저장하고, 작동온도가 68℃인 스프링클러 헤드로 밀봉한다.

● 도 2의 설치 기구 (installation bracket)을 이용, 계장/전기 제어 수신반 내부(상부 천장)에 설치한다([도 3] 참조). 설치 시 가급적 스프링클러 헤드를 상부로 향하게 설치한다(화제 시 가열된 연기는 상부에 축적되므로 가열 연기에 의해 스프링클러 헤드가 조기 반응하기 위해서는 상부에 위치하는 것이 좋음). 청정소화 약제 저장용기의 설치를 수평 또는 거꾸로 설치해도 화재 시 보닛 내부는 스프링클러 헤드 작동 온도인 68℃ 이상이며, 두 소화 약제의 끓는점 이상이므로 스프링클러 헤드 작동 시 모두 기화하여 보닛 내부로 방출된다.

2. 자동차 보닛 화재 소화 설비

본 설비는 자동차 보닛 내부 규격이 대략 1600 mmW x 500mmD x 800mmH을 고려하여 이 때 소화에 요구되는 청정 소화 약제(HFC-227ea 또는 NOVEC-1230)를 저장용기(내용적 약 600㎖)에 청정소화 약제를 저장한 후 도 5 및 도 6과같이 스프링클러 헤드로 밀봉한 상태로 자동차 보닛 내부의 구석에 자석 또는 볼트를 이용해 부착하여 화재 시 스프링클러 헤드에 의한 화재를 감지하고 청정 소화 약재를 자동차 보닛 내부의 상부에 자석을 이용해 부탁하는 방식이다.

도 6의 설치 기구 (installation bracket)을 이용, 자동차 보닛 구석에 설치한다(도 7 참조). 설치 시 가급적 스프링클러 헤드를 상부로 향하게 설치한다(화제 시 가열된 연기는 상부에 축적되므로 가열 연기에 의해 스프링클러 헤드가 조기 반응하기 위해서는 상부에 위치하는 것이 좋음). 청정소화 약제 저장용기의 설치를 수평 또는 거꾸로 설치해도 화재 시 보닛 내부는 스프링클러 헤드 작동 온도인 141℃ 이상이며, 이온도 조건은 두 소화 약제의 끓는점 이상이므로 스프링클러 헤드 작동 시 모두 기화하여 보닛 내부로 방출된다.

3. 소화 약제 물성 자료

다음 표에 나와 있는 소화 약제가 적용 가능하다.

Contents	NOVEC-1230	HFC-227ea
Chemical Formula	CF₃CF₂C(O)CF(CF₃)₂	CF₃CHFCF₃
Molecular Weight	316.04 g/mol	170.03 g/mol
Freezing Point	-162.4 ℉ (-108 ℃]	-162.4 ℉ (-108 ℃)
Boiling Point at 1atm.	120.6 ℉ (49.2 ℃]	2.59 ℉ (-16.34 ℃)
Critical Temperature	335.6 ℉ (168.7 ℃]	215.1 ℉ (101.75 ℃)
Critical Density	639.1 kg/m³	594.2 kg/m³
Critical Pressure	270.44 psia (1865 kPa)	424.24 psia (2925 kPa)
Vapor pressure	5.85 psig (0.40 bar)	65.9 psig (4.5 bar)
Liquid Density	1.60 kg/m³ @ Sat.	1.39 kg/m³ @25 ℃

4. 소화 약제량 계산

소화 약제량은 다음 공식에 의하여 산출한 양 이상으로 한다.

W : 소화약제의 무게 (㎏)

V : 방호구역의 체적 (㎥)

S : 소화 약제 별 선형상수 (K 1 + K 2 ×t),

t 는 방호구역의 온도 (℃), 수신반 내부 온도를 50℃로 산정

소 화 약 제	K1	K2
HFC-227ea NOVEC-1230 (FK-5-1-12)	0.1269 0.0664	0.0005 0.0002741

C : 체적에 따른 소화약제의 설계농도 (%)

설계농도는 소화농도에 가연 물질에 대한 안전계수(전기화재=1,2, 유류화재 = 1.3)를 곱한 값으로 한다.

● 전기실/제어실 수신반 화재 소화 설비 소화 약제량

청정 소화약제	소화농도	필요 약제량 (무게/부피)	비고
HFC-227ea	6.5%	0.633 kg / 455 ㎖	전기화재 안전 지수 1.2 포함
NOVEC-1230 (FK-5-1-12)	5.0%	0.908 kg / 568 ㎖	전기화재 안전 지수 1.2 포함

- 일반적인 계장/전기 제어 수신반 규격이 800 mmW x 800mmD x 1800mmH 이므로 방호 체적을 1.15 m³으로 계산함.

- 계장/전기 제어 수신반 규격이 일반적이지 않을 경우, 체적에 따라 소화 약제량을 조절

- 청정 소화약제 소화설비의 화재 안전 기준 (NFSC 107A)에 따라 계산함.

● 자동차 보닛 화재 소화 설비 소화 약제량

청정 소화약제	소화농도	필요 약제량 (무게/부피)	비고
HFC-227ea	7.3%	0.43kg　 / 310 ㎖	유류화재 안전 지수 1.3 포함
NOVEC-1230 (FK-5-1-12)	6.0%	0.66 kg　 / 414 ㎖	유류화재 안전 지수 1.3 포함

- 일반적인 자동차 보닛이 1600 mmW x 500mmD x 800mmH 이므로 방호 체적을 0.64 m³으로 계산함.

- 자동차 보닛 규격이 차량에 따라 다르므로, 체적에 따라 소화 약제량을 조절

- 청정 소화 약제 소화설비의 화재 안전 기준 (NFSC 107A)에 따라 계산함.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명은 각 도면에 설명되어 있다.

Claims

전기실/제어실 수신반 화재에 있어 청정소화 약제 방출 장치를 위해 스프링클러 헤드에 의한 화재 감지 및 약제 방출을 일식으로 하여 자동으로 작동하게 한 소화 장비
제1항에 있어,
자석을 이용한 탈·부착 방식으로 설치하는 방법
자동차 보닛 화재에 있어 청정소화 약제 방출 장치를 위해 스프링클러 헤드에 의한 화재 감지 및 약제 방출을 일식으로 하여 자동으로 작동하게 한 소화장비
제3항에 있어,
자석 및 볼트 조임을 이용한 탈·부착 방식으로 설치하는 방법
제3항에 있어,
청정 소화 약제(HFC-227ea 또는 NOVEC-1230)를 자동차 화재에 적용한 장치