KR20190141843A

KR20190141843A - 비상탈출용 유리창 파괴장치 및 비상탈출용 파괴장치가 구비된 유리창

Info

Publication number: KR20190141843A
Application number: KR1020180068537A
Authority: KR
Inventors: 김재일; 정성훈; 강현주; 이호재; 박해록
Original assignee: 동아대학교 산학협력단
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2019-12-26

Abstract

본 발명의 목적은, 전술한 바와 같은 종래의 비상탈출용 유리창 파괴 장치의 문제점을 해결하기 위하여, 유리창 내부에 구비되는 유리창 파괴수단 및 팽창수단을 이용함으로써, 외부에 별도로 돌출된 부위 없이도 유리창을 파괴하는 구조를 설계할 수 있고, 탄성체를 사용하는 기존의 유리창 파괴 기술에서 벗어나 열응력 또는 형상기억합금의 변형을 통해 유리창에 인장력을 가하여 파괴할 수 있는 비상탈출용 유리창 파괴 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서는, 유리창을 파괴할 수 있도록 소정의 경도를 가지는 유리파괴수단; 상기 유리파괴수단은 적어도 두개 이상 구비되고, 상기 각 유리파괴수단의 사이에 결합되며, 소정의 온도 이상으로 가열되면 팽창되어 유리파괴수단에 외측 방향으로 힘을 가하는 팽창수단; 상기 팽창수단을 가열하는 가열수단; 및 상기 가열수단을 작동시키는 작동수단;을 포함하여 구성되고, 상기 유리파괴수단은 유리창 내측에 구비된 소정의 구멍에 결합되어, 상기 팽창수단의 팽창에 따라 유리파괴수단이 상기 구멍의 내부로부터 외부 방향으로 유리창에 힘을 가하여 유리창을 파괴하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치를 제공한다.

Description

비상탈출용 유리창 파괴장치 및 비상탈출용 파괴장치가 구비된 유리창{Apparatus for breaking glass for emergency evacuation And A window with a breaking device for emergency evacuation}

본 발명은 대형버스나 지하철 내부에서 화재 발생시 빠르고 안전한 탈출을 위하여 창문을 용이하게 깨기 위한 장치로써, 유리창에 소정의 구멍을 구비하고, 구멍 내에 유리창 파괴수단 및 팽창수단을 구비하여 팽창수단의 팽창에 따라 유리창 파괴수단이 유리창에 인장력을 가하여 유리창을 파괴시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

최근 고속도로에서 버스 화재 발생으로 인한 인명 사고가 자주 발생하고 있다. 경주 고속도로 버스 화재 사고나 대구 지하철 참사같은 사고는 화재시 차량 밖으로 탈출하지 못 하여 더 큰 사상자가 발생한 사례이다. 이러한 사고에서 사망 원인은 대부분이 질식사이며, 화재 시 연기 발생으로 인해 탈출이 지연되는 경우도 있다. 버스나 지하철 내부에 탈출용 안전 망치가 비치되어 있음에도 불구하고, 망치가 어디에 비치되어 있는지 몰라 비상시 미처 사용을 하지 못하거나 사용하더라도 강화유리가 쉽게 깨지지 않아 제 때 탈출하지 못하여 이로 인한 인명 피해가 많이 발생하고 있다.

현재 국내뿐 아니라 전 세계적으로 버스 내 화재로 인한 재산, 인명피해가 증가하는 추세이며 정부의 비상구, 소화기 관련 시정권고는 5년 새 1천 건을 넘어서고 있다. 하지만 이러한 정부의 조치에도 사고는 매년 급증 하는 양상을 보인다.

기존의 탈출용 안전 망치는 비상시 다급한 상황에서 직접 망치를 찾아 유리를 깨야한다는 큰 단점을 가지고 있다. 버스 화재를 예로 들면 화재 발생 시 그로 인한 연기 때문에 안전 망치를 찾기 어려울 뿐만 아니라 찾더라도 강화유리로 제작된 버스 유리를 빠르게 깨지 못해 탈출 시간이 지연되어 더 많은 인명피해가 발생한 것이 자주 보고되고 있다.

주행 시 안전을 위하여 강화유리로 제작된 버스 유리는 안전 망치 및 소화기가 아니면 파괴하기가 상당히 어려워, 긴급한 상황에서 도구를 찾지 못해 대응이 지연되는 단점이 있다.

비상탈출용 유리창 파괴 장치 관련 기술은 현재 용도에 맞게 다양한 형태와 종류로 개발되어 있으나, 그 중 가장 보편적인 비상탈출용 유리창 파괴 장치는 국내공개특허공보 10-2011-0048233 및 10-2011-0048230에서 개시한 형태이다.

상기한 바와 같은 특허문헌에서는, 별도의 유리창 파괴용 망치를 찾지 않아도 비상시 유리창을 파괴할 수 있으나, 스프링의 탄성력을 이용하고 있어서 오랜시간 방치되어 있을 경우 내부에 구비된 스프링의 탄성력이 약해져서 유리창을 깨기 부족한 경우가 발생할 수 있으며, 스프링 구조 및 탄성력을 가하는 거리 등을 감안하여 외부로 돌출되어야 하는 점에서 차량 또는 건물 설계 시 다른 구성요소와 간섭이 발생하거나, 부지의 사용자에 의한 장치 오인작동의 우려가 있다. 또한, 탄성 충격부위가 외부로 노출된 경우 사용자의 부상 위험이 존재한다.

또한, 유리창에 비상상황 발생 시 파괴를 도울 수 있는 국지적인 파괴 보조 부위를 갖는 유리창도 일부 개발되었으나, 이 또한 별도의 유리창 파괴수단(망치, 막대 등)이 필요하다는 한계가 있다.

본 발명의 목적은, 전술한 바와 같은 종래의 비상탈출용 유리창 파괴 장치의 문제점을 해결하기 위하여, 유리창 내부에 구비되는 유리창 파괴수단 및 팽창수단을 이용함으로써, 외부에 별도로 돌출된 부위 없이도 유리창을 파괴하는 구조를 설계할 수 있고, 탄성체를 사용하는 기존의 유리창 파괴 기술에서 벗어나 열응력 또는 형상기억합금의 변형을 통해 유리창에 인장력을 가하여 파괴할 수 있는 비상탈출용 유리창 파괴 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 종래 비상탈출용 유리창 파괴 장치의 문제점을 해결하기 위해,

유리창(3)을 파괴할 수 있도록 소정의 경도를 가지는 유리파괴수단(1); 상기 유리파괴수단(1)의 일측에 형성되며, 소정의 온도 이상으로 가열되면 팽창되어 유리파괴수단(1)에 외측 방향으로 힘을 가하는 팽창수단(2); 상기 팽창수단(2)를 가열하는 가열수단(4); 및 상기 가열수단(4)을 작동시키는 작동수단;을 포함하여 구성되고, 상기 유리파괴수단(1)은 유리창(3) 내측에 구비된 소정의 구멍에 결합되어, 상기 팽창수단(2)의 팽창에 따라 유리파괴수단(1)이 상기 구멍의 내부로부터 외부 방향으로 유리창에 힘을 가하여 유리창(3)을 파괴하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치를 제공한다.

또한, 상기 가열수단은 전기에너지 공급수단을 포함하여 구성되고, 상기 작동수단의 조작에 따라, 전기에너지 공급수단으로부터 팽창수단(4)에 전기에너지가 공급되어 팽창수단(4)의 전기저항에 의해 팽창수단(4)을 가열하도록 할 수 있다.

그리고, 상기 전기에너지 공급수단은 휴대용 배터리, 차량용 배터리, 엔진, 상용전원, 비상전원 및 예비전원 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

한편, 상기 가열수단(4)은 상기 가열수단은 발열제를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 작동수단은 중앙관리시스템에 구비되고, 작동수단과 전기 회로(6)를 통해 연결되어 있는 복수개의 가열수단(4)을 선택적으로 또는 일괄적으로 작동시킬 수 있다.

그리고, 상기 작동수단은 상기 유리창(3)으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 구비되거나 상기 유리창(3)의 표면 일측에 구비될 수 있다.

한편, 상기 팽창수단은 형상기억합금으로 구성되고, 상기 형상기억합금의 모상은 변태온도에서 소정의 길이를 가지도록 형성되며, 상기 유리파괴수단이 상기 구멍에 결합되도록, 상기 변태온도보다 소정의 수치만큼 낮은 온도에서 형상기억합금의 길이를 변형시켜 제작될 수 있다.

또한, 상술한바와 같은 비상탈출용 유리창 파괴장치를 구비하며, 상기 비상탈출용 유리창 파괴장치가 결합될 수 있도록 내부 일측에 소정의 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 파괴장치가 구비된 유리창을 제공한다.

그리고, 상기 구멍은 유리창을 둘러싸는 유리창 프레임(5) 또는 창틀 내부에 위치하여 외부로부터 가려지도록 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 열응력 또는 형상기억합금의 변형을 통해 수동 또는 중앙제어 방식을 통해 유리창을 파괴하여 화재, 차량이 물에 빠지는 사고, 차량 전복사고 등 비상상황 발생 시 건물 또는 차량 내부의 사람이 신속하게 탈출하여 인명피해를 최소화 할 수 있다.

또한, 차량 침수 상황에서 전기 회로의 오작동에 의한 파괴장치의 미작동을 방지하기 위하여 발열제를 구비하는 것으로, 차량 침수 시 자동으로 유리창을 파괴할 수 있는 효과가 있다.

도 1a 는 본 발명의 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치의 사시도이다.
도 1b 는 본 발명의 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치의 팽창수단이 팽창한 상태의 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치가 유리창의 구멍에 결합된 사시도이다.
도 3a 는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치의 사시도이다.
도 3b 는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치의 팽창수단이 팽창한 상태의 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치가 유리창의 구멍에 결합된 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치가 버스의 유리창에 결합된 개요도이다.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치가 유리창 프레임 내부에 위치한 형태의 도면이다.
도 7 은 본 발명의 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치가 버스에 설치된 형태의 사시도이다.
도 8 은 본 발명의 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치가 버스에 설치된 형태의 사시도이다.
도 9 는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치의 분해사시도이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

본 발명에서는 형상기억합금을 사용하여 비상시 유리창에 인장력을 가하고, 유리창을 파괴할 수 있는 장치 및 장치가 구비된 유리창을 제공한다.

본 발명에 따르면, 유리창(3)을 파괴할 수 있도록 소정의 경도를 가지는 유리파괴수단(1); 상기 유리파괴수단(1)의 일측에 형성되며, 소정의 온도 이상으로 가열되면 팽창되어 유리파괴수단(1)에 외측 방향으로 힘을 가하는 팽창수단(2); 상기 팽창수단(2)를 가열하는 가열수단(4); 및 상기 가열수단(4)을 작동시키는 작동수단;을 포함하여 구성되고, 상기 유리파괴수단(1)은 유리창(3) 내측에 구비된 소정의 구멍에 결합되어, 상기 팽창수단(2)의 팽창에 따라 유리파괴수단(1)이 상기 구멍의 내부로부터 외부 방향으로 유리창에 힘을 가하여 유리창(3)을 파괴하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치를 제공한다.

도 1a 내지 도 4는 비상탈출용 유리창 파괴장치의 실시 예로써, 도 1a 내지 도 2와 같이, 유리파괴수단을 삼각뿔 형태로 구성하여 유리창 구멍의 한 점에 인장력을 집중시켜 가할 수 있으며, 도 3a 내지 도4와 같이 팽창수단을 쐐기 형태로 구성하여 유리창 구멍의 둘레에 인장력을 분포시켜 가하는 것도 가능하다 할 것이다.

이해를 돕기 위해 가열부위 및 팽창하는 부위를 도시하여, 도면 및 표기상으로 유리파괴수단(1) 및 팽창수단(2)으로 표현하였지만, 유리파괴수단(1) 및 팽창수단(2)은 일체형으로도 형성될 수 있다. 예를 들어, 형상기억합금 또는 기타 금속을 재료로 하여 일체(유리파괴수단(1) 및 팽창수단(2))로 구성된 비상탈출용 유리창 파괴장치에서, 팽창수단(2)에 열을 가하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치의 구현이 가능하다. 통상의 기술자는 제조공정의 개선 등, 필요에 따라 유리파괴수단(1) 및 팽창수단(2)의 일체형 또는 분리형을 선택적으로 구성할 수 있을 것이다. 팽창수단(2)을 통해 가해지는 힘은 열응력 내지는 형상기억합금의 복원력이라 할 수 있다. 팽창수단(2)으로 금속을 사용하는 경우에는, 금속의 팽창으로 유리창(3)에 충분한 힘을 가할 수 있도록 소정의 경도 및 선팽창계수를 가진 금속을 선택해야 할 것이다. 금속 소재의 경도, 선팽창계수 및 유리의 강도는 공지기술이므로 상세히 기재하지는 않는다.

유리파괴수단(1)은 그 실시 예로, 형상기억합금보다 강한 초경합금인 텅스텐을 재질로 하여 제조될 수 있다. 유리창을 파괴할 수 있도록 소정의 경도를 가지는 것은, 통상의 기술자가 본 발명의 설명을 통해 적절한 재질의 소재 및 가공방법을 사용하는 것으로 용이하게 실시할 수 있는 범위 내이므로 상세히 기술하지 않는다.

상기 외측방향이란, 본 발명의 유리창 파괴장치가 구비되는 유리창(3)의 구멍을 중심으로 하여 그 외측 방향을 의미하는 것으로, 유리창(3)이 파괴되도록 힘을 가하는 방향을 의미한다.

형상기억합금 또는 기타 금속으로 일체형으로 구성되는 경우, 가열수단(4)을 사용하여 팽창수단(2)에 전기를 흘려보낼 때 형상기억합금 또는 기타 금속의 자체 저항으로 인해 열이 발생하며, 그 열로 인해 팽창수단(2)이 팽창하는 방식이다. 일체형으로 구성되어 있으므로 유리파괴수단(1) 또한 팽창할 것이다. 이를 위해 팽창수단(2)에 +극 및 -극의 전선이 연결되어야 할 것이며, 각 전선으로 전압이 인가되어 전류가 흐르도록 하는 가열수단(4)이 필요하다.

형상기억합금의 변태온도를 적절히 조절하여, 화재발생 시 화재로 인한 열을 통해 팽창수단(2)이 팽창하는 것도 가능하다. 화재로 인해 팽창수단(2) 및 가열수단(4)의 연결전선 등이 끊어지는 경우에는 별도의 작동행위 없이도 자동으로 유리창(3)이 깨지도록 하는 것이다. 본 발명에 의한 유리창 파괴장치는 그 특성상 사용 후 새로운 유리창에 결합하는 것으로 반영구적인 재사용이 가능하다.

강화유리의 특성상 국소 부위에만 균열이 생겨도 유리 전체에 균열이 생겨 파괴되기 때문에 본원발명에 의하여 유리창에 구비된 구멍 주변에 균열이 발생할 경우 효과적으로 유리창을 깰 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예로서, 유리창(3)을 파괴할 수 있도록 소정의 경도를 가지는 유리파괴수단(1); 둘 이상 구비되는 상기 유리파괴수단(1)의 사이에 결합되며, 소정의 온도 이상으로 가열되면 팽창되어 유리파괴수단(1)에 외측 방향으로 힘을 가하는 팽창수단(2); 상기 팽창수단(2)을 가열하는 가열수단(4); 및 상기 가열수단(4)을 작동시키는 작동수단;을 포함하여 구성되고, 상기 유리파괴수단(1)은 유리창(3) 내측에 구비된 소정의 구멍에 결합되어, 상기 팽창수단(2)의 팽창에 따라 유리파괴수단(1)이 상기 구멍의 내부로부터 외부 방향으로 유리창(3)에 힘을 가하여 유리창(3)을 파괴하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치를 제공한다.

도 9 는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치의 분해사시도이다.

또한, 상기 가열수단은 전기에너지 공급수단을 포함하여 구성되고, 상기 작동수단의 조작에 따라, 전기에너지 공급수단으로부터 팽창수단(2)에 전기에너지가 공급되어 팽창수단(2)의 전기저항에 의해 팽창수단(2)을 가열하도록 할 수 있다.

한편, 상기 가열수단(4)은 별도의 가열코일을 포함하여 구성되고, 상기 작동수단의 조작에 따라, 전기에너지 공급수단으로부터 가열코일에 전기에너지가 공급되어 가열코일을 통해 팽창수단(2)를 가열하도록 할 수 있다. 팽창수단(2)의 전기저항 등 전기적 특성에 따라 팽창수단(2)이 자체적인 전기저항으로 가열되어 팽창되는데 시간이 많이 소요되는 경우가 있을 수 있으므로, 팽창수단(2)의 전기적 특성에 영향을 받지 않고 단시간 내에 유리창(3)을 파괴할 정도로 팽창수단(2)을 팽창시킬 수 있도록 하는 것이다.

가열수단(4)으로는 공지의 기술 중 물체를 가열하는 어떤 것이든 사용 가능하나, 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같이 전기를 이용한 가열 방식을 제안하고 있다. 팽창수단(2)은 가열수단(4)을 통해 충분히 팽창될 수 있는 소재이면 어떤 것이든 사용 가능하며, 일반적으로는 열에 대한 축방향 팽창률이 높은 금속 종류와 형상기억합금을 사용할 수 있을 것이다.

차량에 본 발명의 장치를 사용할 경우 휴대용 배터리, 차량용 배터리 및 차량 전원(엔진) 등이 사용될 것이며, 건물에 본 발명의 장치를 사용할 경우 휴대용 배터리, 엔진, 상용전원, 비상전원 및 예비전원 등이 사용될 수 있을 것이다.

상기 작동수단은 USB단자를 구비하여 휴대기기 또는 보조배터리로부터 전력을 공급받아 가열수단을 작동시킬 수 있다. 이는 비상상황에서 미리 설치되어있는 전원이 오작동할 경우를 대비하여, 차량 또는 건물내부에 있는 사람들이 휴대한 휴대기기나 보조배터리를 통해서도 작동하도록 하여 비상시 활용성을 높이기 위한 것이다.

한편, 상기 가열수단(4)은 발열제를 포함하여 구성될 수 있다.

발열제의 구조는 국내등록특허공보 제10-0961458호 및 제10-0917694호에서와 같이, 공지의 기술이므로 상세히 기술하지 않는다. 상기 특허문헌은 음식을 가열하는 목적으로 사용되는 발열제이나, 본 발명에서는 그 발열제를 형상기억합금과 결합하여 유리창 파괴장치로써 기능한다는 것에 기술적 의의가 있다. 상기와 같은 발열제는, 차량 충격 및 침수 상황에서 전기 회로(6)의 오작동에 의한 가열수단(4)의 미작동을 방지하기 위하여 구비되는 것으로, 전기 회로(6)가 작동하지 않더라도 차량 침수 시 자동으로 유리창(3)을 파괴할 수 있는 효과가 있다. 비상시에 작동수단(안전핀 등)을 통해 발열제를 작용시킬 수 있다. 다른 가열수단(4)과 같이 전기적 장치로 작동하는 것도 가능할 것이나, 전기적 장치의 불가용 상황에서의 대체 가열수단(4)인 경우에는 안전핀과 같은 사용자의 물리적인 작동행위를 통해 가열되도록 할 필요가 있다.

상기 발열제의 다른 실시 예로, 알칼리금속을 사용하여, 알칼리금속에 물이 접촉할 때 발생하는 열을 통해 팽창수단(2)를 가열하도록 할 수 있다. 알칼리금속으로의 물 유량이 과도할 경우 발열량에 비해 물이 많아져서 가열수단(4)이 올바로 작동하지 않을 수 있으므로, 알칼리금속에 접촉되는 물의 양을 조절하는 구조가 필요하며, 이는 알칼리금속 외부 틈새를 좁게 만드는 구조 등을 통해 통상의 기술자가 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 용이하게 구성할 수 있을 것이다. 반응성이 높은 알칼리금속이 공기중에서 산화반응하지 않도록 평상시에는 밀폐된 용기에 보관하고, 비상시에는 안전핀의 제거 등을 통해 밀폐용기의 밀폐를 해제하고 공기/물에 노출시켜 반응하도록 하는 것이 필요할 것이다. 알칼리금속과 물의 반응을 촉진시키도록 알칼리금속을 가루형태로 구비하여 접촉 표면적을 증가시킬 수 있다. 이외에도, 물탱크 및 물 주입수단을 별도로 구비하여 사용자가 작동수단을 조작할 때 물을 알칼리금속에 접촉시켜 유리를 깨는 구조도 가능하다 할 것이다.

작동수단의 형태는 스위치형, 안전핀형, 버튼형, 레버형, 디스플레이를 통한 제어형 등 특별히 제한되지 않으며, 사용자가 작동수단을 조작하는 것으로 가열수단(4)이 작동되도록 하는 것이면 족하다.

도 5 는 본 발명의 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치가 버스의 유리창에 결합된 개요도이다.

버스나 지하철같은 대중교통이나 대형 운송수단에서는 운전자의 조작에 따라 모든 유리창을 일괄적으로 파괴하거나, 상황에 따라 운전자가 필요한 부분만 선택하여 파괴하는 것도 가능하다.

도 7 은 본 발명의 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치가 버스에 설치된 형태의 사시도이다. 도 8 은 본 발명의 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치가 버스에 설치된 형태의 사시도이다.

본 발명의 실시 예에서와 같이 유리창(3)의 표면 일측에 작동수단을 구비하는 것도 가능하지만, 필요에 따라 유리창에서 이격된 위치에 작동수단을 구비할 수 있다. 사용자가 오인 작동시키지 않도록 경고문구 부착과, 안전핀 등의 구성요소를 부가하는 것도 가능하다 할 것이다.

더 상세하게는 티타늄 및 니켈의 합금을 사용할 수 있다. 다른 금속의 합금도 사용할 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상은 합금 금속의 종류에 한정되지는 않는다. 본 발명의 실시 예에 의한 형상기억합금은 티타늄 및 니켈의 비율을 동일하게 하여 합금되었다. 티타늄 및 니켈의 비율의 동일성은 통상 용인되는 오차범위 내에서 차이가 발생할 수 있다. 예를들면, 티타늄 및 니켈의 비율은 6 대 4 내지 4 대 6 정도의 조성도 가능하다 할 것이다.

형상기억합금으로 본 발명을 실시할 경우, 형상기억합금을 열처리 하는 과정이 필요하다. 형상기억합금(Shape Memory Alloy)은 형상기억열처리 과정을 거쳐 고온에서의 형상을 기억하게 되고(모상), 저온(마르텐사이트 상)에서 변형을 가하여 일정 온도(변태온도) 이상으로 가열하면 역변태 과정을 통하여 다시 원래의 기억된 형태(모상)로 복원되는 금속이다. 따라서 팽창수단(2)이 팽창된 상태에서 유리파괴수단(1) 및 팽창수단(2)의 길이의 합이 유리창(3) 구멍의 직경보다 충분히 큰 길이가 되도록, 형상기억합금의 모상을 기억시키고, 상대적으로 저온(변태온도보다 낮은 온도)에서 팽창수단(2)이 압축된 상태(유리창(3)의 구멍에 결합될 수 있는 길이)로 변형을 가하는 과정이 필요하다. 상기와 같은 온도 및 길이의 구체적인 수치는, 통상의 기술자가 본 발명의 상세한 설명을 통해 선택할 수 있는 범위이므로, 별도로 기재하지는 않는다.

도 6 은 본 발명의 실시 예에 의한 비상탈출용 유리창 파괴장치가 유리창 프레임 내부에 위치한 형태의 도면이다.

유리창에 구멍이 뚫려 있을 경우, 주행중인 차량에서 의도치 않은 공기유동이 발생할 수 있으므로, 구멍 및 비상탈출용 유리창 파괴장치를 유리창 프레임(5) 또는 창틀에 매립하는 구조가 필요할 것이다.

구멍 내부에 유리창 파괴장치가 결합되고 남는 공간에는 고무나 실리콘 같은 재료를 메워 충격흡수와 소음 차폐 등의 역할을 할 수 있다.

한편, 상기와 같은 팽창수단(2)이 여름철이나 평균온도가 높은 지역에서 사용될 경우 태양열 등으로 장치가 작동하여 유리창(3)이 깨지는 것을 방지하도록, 외부로부터 전달되는 열을 차단하는 단열재가 구비될 수 있다. 여름철 화재경보기 오작동이 많이 발생하는 것으로 볼 때, 단열재를 구비하는 것으로 팽창수단(2)의 오작동을 방지할 필요성도 있을 것이다. 팽창수단(2)으로 형상기억합금을 사용하는 경우에는, 여름철에 상온 또는 태양열로 인한 오작동을 방지하기 위하여 적절한 변태온도를 가지도록 가공하는 것도 필요하다.

따라서, 변태온도는 70도 내지 120도 범위 내의 특정 온도로 형상기억합금을 가공할 수 있다.

	실내온도	대시보드 온도	뒷좌석 온도	뒷 판넬 온도
검은 차	52	82.4	50.9	62.1
흰 차	47	63.8	44.5	51

상기 표는, 검은색 승용차와 흰색 승용차의 여름철 온도를 측정한 것이다(단위 : ℃). 또한, 여름철 자동차를 실외에 장시간 주차했을 경우 차량 내 온도는 100℃까지도 올라간다고 한다.

상기와 같은 온도범위는, 주변의 열로 인한 오작동을 방지하면서 적절한 에너지 공급으로 유리창을 파괴할 수 있는 점에 임계적 의의가 있다. 유리창 파괴장치에 적절한 단열재가 구비되는 경우에는, 상기와 같은 외부에 노출된 부위(대시보드)와는 다른 온도 변화 양상을 보이기 때문에, 70도 이상으로만 설정하여도 오작동을 방지하기 충분하다 할 것이다. 위 여름철 차량 온도 데이터를 통해 확인할 수 있듯이, 상기 온도 이하에서는 오작동으로 인한 유리창의 파괴 가능성이 현저하게 증가하며, 상기 온도 이상에서는 유리창의 파괴까지 공급해야 하는 소요 에너지가 과도하여 에너지 효율이 크게 떨어질 것이다. 최대온도인 120도는, 설계의 변경이 부득이하여 여름철 온도가 100도 이상 오르는 경우에 적용할 수 있을 것이다. 상기 온도범위는 본 발명이 사용되는 기후 조건에 따라, 통상의 기술자가 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 얼마든지 조절 가능할 것이다. 예를 들어, 연중 낮은 온도가 지속되는 국가에서는 40도 내지 50도의 온도로도 설정이 가능할 것이며, 연중 높은 온도가 지속되는 국가에서는 실험을 통해 최대온도를 유리창 파괴수단 및 팽창수단의 재료적 한계 범위 내에서, 더 높게 설정하는 것도 가능할 것이다.

유리창에 접촉되어 있는 유리창 파괴장치에 유리창으로부터 열이 전도되는 경우를 고려하여, 유리창 파괴장치가 결합되는 구멍 내에 단열재를 두르고, 유리창 파괴장치는 단열재 안쪽에 결합하는 것이 가능할 것이다. 도 1에서와 같은 구조로 유리창과 유리창 파괴장치 사이의 결합 면적을 최소화(점접촉)하는 것도 유리창으로부터 열 전도를 최소화하는 방법 중 하나이다.

상기 열 전도 수식과 같이, 전도에 있어서 열전달(Q)은 접촉 면적(A)에 비례하므로, 유리창(3)으로부터의 열 전도 최소화는 유리파괴수단의 형상 변경을 통해 조절 가능하다. 또한, k값은 물질의 고유한 성질이므로, 유리창(3)에 직접 접촉하고 있는 유리파괴수단(1)을 열 전도계수가 낮은 소재로 선택하는 것도 가능할 것이다.

1 : 유리파괴수단
2 : 팽창수단
3 : 유리창
4 : 가열수단
5 : 유리창 프레임
6 : 전기 회로

Claims

유리창을 파괴할 수 있도록 소정의 경도를 가지는 유리파괴수단;
상기 유리파괴수단의 일측에 형성되며, 소정의 온도 이상으로 가열되면 팽창되어 유리파괴수단에 외측 방향으로 힘을 가하는 팽창수단;
상기 팽창수단을 가열하는 가열수단; 및
상기 가열수단을 작동시키는 작동수단;을 포함하여 구성되고,
상기 유리파괴수단은 유리창 내측에 구비된 소정의 구멍에 결합되어, 상기 팽창수단의 팽창에 따라 유리파괴수단이 상기 구멍의 내부로부터 외부 방향으로 유리창에 힘을 가하여 유리창을 파괴하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치
유리창을 파괴할 수 있도록 소정의 경도를 가지는 유리파괴수단;
둘 이상 구비되는 상기 유리파괴수단의 사이에 결합되며, 소정의 온도 이상으로 가열되면 팽창되어 유리파괴수단에 외측 방향으로 힘을 가하는 팽창수단;
상기 팽창수단을 가열하는 가열수단; 및
상기 가열수단을 작동시키는 작동수단;을 포함하여 구성되고,
상기 유리파괴수단은 유리창 내측에 구비된 소정의 구멍에 결합되어, 상기 팽창수단의 팽창에 따라 유리파괴수단이 상기 구멍의 내부로부터 외부 방향으로 유리창에 힘을 가하여 유리창을 파괴하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치
청구항 1항 또는 2항에 있어서,
상기 가열수단은 전기에너지 공급수단을 포함하여 구성되고,
상기 작동수단의 조작에 따라, 전기에너지 공급수단으로부터 팽창수단에 전기에너지가 공급되어 팽창수단의 전기저항에 의해 팽창수단을 가열하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치
청구항 3항에 있어서,
상기 전기에너지 공급수단은 휴대용 배터리, 차량용 배터리, 엔진, 상용전원, 비상전원 및 예비전원 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치
청구항 1항 또는 2항에 있어서,
상기 가열수단은 발열제를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치
청구항 1항 또는 2항에 있어서,
상기 작동수단은 중앙관리시스템에 구비되고,
작동수단과 전기 회로를 통해 연결되어 있는 복수개의 가열수단을 선택적으로 또는 일괄적으로 작동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치
청구항 1항 또는 2항에 있어서,
상기 작동수단은 상기 유리창으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 구비되거나 상기 유리창의 표면 일측에 구비되는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치
청구항 1항 또는 2항에 있어서,
상기 팽창수단은 형상기억합금으로 구성되고,
상기 형상기억합금의 모상은 변태온도에서 소정의 길이를 가지도록 형성되며,
상기 유리파괴수단이 상기 구멍에 결합되도록, 상기 변태온도보다 소정의 수치만큼 낮은 온도에서 형상기억합금의 길이를 변형시켜 제작되는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치
청구항 1항 또는 2항의 비상탈출용 유리창 파괴장치가 구비되며,
상기 비상탈출용 유리창 파괴장치가 결합될 수 있도록 내부 일측에 소정의 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 파괴장치가 구비된 유리창
청구항 9항에 있어서,
상기 가열수단은 전기에너지 공급수단을 포함하여 구성되고,
상기 작동수단의 조작에 따라, 전기에너지 공급수단으로부터 팽창수단에 전기에너지가 공급되어 팽창수단의 전기저항에 의해 팽창수단을 가열하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치가 구비된 유리창
청구항 10항에 있어서,
상기 전기에너지 공급수단은 휴대용 배터리, 차량용 배터리, 엔진, 상용전원, 비상전원 및 예비전원 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치가 구비된 유리창
청구항 9항에 있어서,
상기 가열수단은 발열제를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치가 구비된 유리창
청구항 9항에 있어서,
상기 작동수단은 중앙관리시스템에 구비되고,
작동수단과 전기 회로를 통해 연결되어 있는 복수개의 가열수단을 선택적으로 또는 일괄적으로 작동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치가 구비된 유리창
청구항 9항에 있어서,
상기 작동수단은 상기 유리창으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 구비되거나 상기 유리창의 표면 일측에 구비되는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 파괴장치가 구비된 유리창
청구항 9항에 있어서,
상기 팽창수단은 형상기억합금으로 구성되고,
상기 형상기억합금의 모상은 변태온도에서 소정의 길이를 가지도록 형성되며,
상기 유리파괴수단이 상기 구멍에 결합되도록, 상기 변태온도보다 소정의 수치만큼 낮은 온도에서 형상기억합금의 길이를 변형시켜 제작되는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치가 구비된 유리창
청구항 9항에 있어서,
상기 구멍은 유리창을 둘러싸는 유리창 프레임 또는 창틀 내부에 위치하여 외부로부터 가려지도록 구비되는 것을 특징으로 하는 비상탈출용 파괴장치가 구비된 유리창
청구항 8항에 있어서,
상기 변태온도는 70도 내지 120도 범위 내의 특정 온도인 것을 특징으로 하는 비상탈출용 유리창 파괴장치
청구항 15항에 있어서,
상기 변태온도는 70도 내지 120도 범위 내의 특정 온도인 것을 특징으로 하는 비상탈출용 파괴장치가 구비된 유리창