KR20230000613A - 소방관용 스마트 공기호흡기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 호흡을 감지하는 센서 및 통신기술을 이용한 소방관용 스마트 공기호흡기에 관한 것으로 소방관의 위험상태 여부를 빨리 감지할 뿐만 아니라 정확도가 매우 높고, 종래의 소방관용 웨어러블 기기보다 훨씬 저렴하면서도 기존 마스크를 교체하거나 구멍을 뚫지 않고도 쉽게 결합하여 사용할 수 있는 편리성을 갖춘 스마트 공기호흡기에 관한 발명이다.

Description

소방관용 스마트 공기호흡기{Smart Respirator for fireman}

본 발명은 소방관용 스마트 공기호흡기에 관한 발명으로 구체적으로는 호흡센서 및 통신기술을 이용한 소방관용 생체신호감지 장치를 포함하는 소방관용 스마트 공기호흡기에 관한 것이다.

화재나 급박한 자연재해의 상황에 투입되는 소방관은 항상 고도의 위험에 노출되어 있으므로 적절한 안전장치를 항상 필수적으로 갖추고 현장에 투입되어야 한다.

이러한 화재진압 과정 중 소방관이 고립되거나 위험에 처해 있을 경우 또는 정신을 잃는 등의 이유로 자력으로 탈출하지 못하거나 연락을 취하지 못하는 상황은 종종 발생할 수 있다.

특히 양압식 호흡기를 착용하고 작업을 하는 소방관의 경우에는 불명의 사유(물리적인 충격, 공기통 공기소진, 감전, 심장마비)로 위급상황일 때 소위 골든타임이라는 제한된 시간내에 구조의 손길을 보내지 않으면 소중한 생명을 잃을 위험에 처하게 됩니다.

이러한 상황에 대한 해결책으로 선행발명인 등록실용신안공보 제20-0314946호(2003.06.02 공고)에서는 화재작업시 위험한 상황이 발생되면 디지털 압력계에 의한 최소압력센서, 가스센서, 방사능검출센서, 사람움직임변위센서, 비상스위치에 의해 RF신호를 보냄으로써 소방관에게 발생한 위험신호를 주변 동료에게 알릴 수 있도록 하고 있다.

그러나 상기 선행발명은 국내의 많은 소방관들이 사용하기에 장비가 복잡하고 비용이 비싸지기에 모든 소방관 및 위험지역에 일하는 작업자들에게 지급하기에는 어려움이 있다.

또한 국내의 소방용 면체 또는 마스크를 만드는 회사에서 무전기, 산소통 잔량확인 같은 것이 되는 면체를 만들거나, 소방관용 웨어러블 기기를 만들고 있지만 고가로 인해 소방관 전체가 사용하기는 어려운 실정이다.

등록실용신안공보 제20-0314946호(2003.06.02 공고)

상기와 같은 문제를 해결하고자 본원 발명은 상대적으로 비용이 저렴하고 구조가 간단하면서도 위험신호를 정확히 검출해 냄으로써 소방관의 안전을 유지하고자 하는 소방관용 스마트 공기호흡기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원발명의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본원발명의 일 실시예에 따르면, 본원발명은 소방관의 호흡을 감지하는 센서부 및 상기 소방관의 위험 상태를 외부에 알리는 통신부를 포함하는 소방관용 스마트 공기호흡기를 제공한다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서부는 공기호흡기에 탈착과 부착이 쉬운 홀센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 센서부는 홀센서 대신 바람센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 통신부는 RF 통신을 이용하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 실시예에 따르면, 외부의 수신부는 디스플레이와 연결되며 상기 통신부로부터 수신된 위험신호를 상기 디스플레이를 통해 외부 책임자에게 시각적으로 보여주는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

본원발명에 따른 소방관용 공기호흡기는 소방관의 위험상태 여부를 빨리 감지할 뿐만 아니라 정확도가 매우 높아 위험상황에 처한 소방관의 생존확률을 높일 수 있게 된다. 또한 본인이 지금 위험하다고 판단하면 숨을 몇초간 참는 것으로 의도적으로 외부에 신호를 보낼수 있다.

그리고 이미 검증된 센서를 적용함으로써 종래의 소방관용 웨어러블 기기보다 훨씬 저렴하고, 기존 마스크를 교체하거나 구멍을 뚫지 않고도 쉽게 결합함으로써 관련 비용을 절감할 수 있게 된다.

도 1은 본원발명의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본원발명에서 사용되는 홀센서를 포함하는 센서부의 개략도이다.
도 3는 일반 산업용 공기호흡기에 홀센서가 포함된 센서부를 부착하기 전(a)과 부착 후(b)를 나타낸 그림이다.
도 4는 양압식 공기호흡기용 홀센서를 포함하는 센서부에 대한 단면 그림이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본원발명의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 도면이다.

본원발명인 스마트 공기호흡기(10)의 구성은 센서부(100)와 통신부(200)를 포함하여 구성될 수 있다(도 1 참조).

먼저 센서부(100)에 대하여 설명하기로 한다. 본원발명의 일 실시예에 따르면, 공기호흡기(10) 내에 위치하는 센서부(100)는 홀센서(120)를 포함하여 이루어질 수 있다.

홀센서(120)란 홀효과를 이용해 물체의 회전속도, 방향 등을 감지하는 센서로서 홀효과는 전류가 흐르는 도체에 자기장을 걸어주면 전류와 자기장에 수직방향으로 전압이 발생하는 효과를 의미한다.

도 2는 본원발명에서 사용되는 홀센서(120)를 포함하는 센서부의 개략도이다.

본원발명에서 홀센서(120)는 프로펠러(110) 끝부분에 위치한 네오디뮴 자석(140)이 회전함에 따라 발생한 홀효과를 감지함으로써 스마트 공기호흡기(10)를 착용한 소방관이 호흡을 하는 지 하지 않는 지 감지해낼 수 있다.

상기 센서부(100)는 소방관이 착용하는 공기호흡기(10)의 면체(마스크)에 탈부착이 용이하며, 면체의 어느 부분을 잘라내거나 뚫을 필요가 없이 기존 면체에 장착만 하면 사용할 수 있어 매우 편리하다.

도 3은 일반 산업용 공기호흡기에 홀센서(120)가 포함된 센서부를 부착하기 전(a)과 부착 후(b)를 나타낸 그림이다.

도 3에서와 같이 홀센서(120)는 호흡기 면체의 공기가 나오는 부분에 프로펠러(110)와 함께 설치되어 사용자의 호흡을 측정한다.

예를 들어 사용자가 호흡을 하게되면 면체에서 공기가 나오는데 그 공기에 의해 프로펠러(110)가 회전하게 된다. 프로펠러(110) 끝엔 네오디뮴 자석(140)이 부착되어 있어 홀센서(120)가 자기장의 흐름을 감지하게 된다.

만약 프로펠러(110)가 멈추면 자기센서가 감지하는 자기장도 멈추게 되며 이로부터 사용자가 호흡을 하지 않고 있는 것으로 판단할수 있다.

홀센서(120)는 케이블(130)을 통해 아두이노보드(300)와 연결되며, 자기장을 감지하는 홀센서(120)가 자기장을 검출해서 나오는 데이터를 분석하여 아두이노 코딩을 통해 착용자가 숨을 쉬지 않는다고 판단하면 아두이노보드(300)와 연결된 RF 통신기(미도시)가 외부의 책임자에게 위험신호를 보냄으로써 동료들이 구조를 할 수 있도록 한다.

본원발명의 일 실시예에 따르면, 홀센서(120) 대신 바람(호흡)센서(125)를 이용하여 사용자의 호흡여부를 측정할 수도 있다. 바람센서(125)가 보내는 신호를 판단하고 외부에 신호를 보내는 원리는 홀센서(120)를 이용하는 것과 같다.

통신부(200)는 센서부(100)에서 측정된 측정값을 외부의 수신부(400)에 전달하는 부분으로 RF 통신기(미도시)와 배터리(미도시)로 구성되어 있다.

수신부(400)는 통신부(200)로부터 전달된 공기호흡기(10) 착용자의 호흡관련 정보를 수신한 다음 디스플레이(500)에 표시하고 미리 설정해둔 기준에 따라 사용자가 정상 상태인지 아닌지 판단하는 부분으로 위험하다고 판단되는 알람신호를 주변 작업자 등에 보내도록 명령을 내린다.

이를 통해 본원발명의 공기호흡기(10)를 착용한 소방관이 위험한 상태에 빠지게 되면 즉각적으로 위험 사실을 외부 책임자가 알게 되고, 자동으로 주변 소방관들에게 상기 사실을 전달함으로써 골든 타임을 놓치지 않아 귀중한 생명을 구할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 공기호흡기(10)에는 자이로센서(미도시)가 함께 설치될 수 있다. 자이로센서는 각속도를 측정하는 센서로 소방관이 불의의 사고로 호흡은 하고 있으나 정신을 잃어 움직이지 못하는 경우에 일정시간동안 움직임이 없으면 위험하다고 판단하여 위험신호를 보내기 위한 것이다.

이와 같이 상대적으로 저렴한 홀센서(120)와 자이로센서를 공기호흡기(10)의 면체에 부착하고, 아두이노보드(300) 및 통신부(200)를 연결하는 것만으로도 소방관의 위험여부를 정확하고 신속하게 주변에 알릴 수 있게 되는 것이다.

한편, 본원발명은 통상의 산업용 공기호흡기를 중심으로 설명하였으나 양압식 호흡기에도 상기 센서부(100)를 부착하여 사용할 수 있고, 그 원리는 앞서 설명한 바와 같이 동일하다.

도 4는 본 발명의 일 실시예인 양압식 공기호흡기용 홀센서에 대한 도면이다.

앞서 설명한 통상의 공기호흡기(10)용 홀센서(120)와 마찬가지로 프로펠러(190) 끝부분에 네오디뮴자석을 설치함으로써 홀센서(미도시)가 회전수를 용이하게 측정할 수 있도록 하였고, 프로펠러(190)가 잘 회전할 수 있도록 축(150)과 와셔(160)를 결합한 것이 특징이다.

바람입구(170)는 좁은 구멍에서 나오는 바람이 잘 퍼질 수 있도록 각도가 완만한 깔때기 모양이고, 바람출구(180)는 바람입구(170)보다 완만하지 않은 깔때기 모양이다. 이와 같은 형태를 취함으로써 정확하고 빠르게 소방관의 상태를 파악할 수 있게 된다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 공기호흡기 100: 센서부
110: 프로펠러 120: 홀센서
130: 케이블 140: 네오디뮴자석
200: 통신부 300: 아두이노보드
400: 수신부 500: 디스플레이

Claims (5)

1. 소방관용 스마트 공기호흡기(10)로서,
   소방관의 호흡을 감지하는 센서부(100); 및
   상기 센서부(100)가 측정한 측정값을 외부의 수신부(400)에 전달하는 통신부(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는
   소방관용 스마트 공기호흡기(10).
2. 제1항에 있어서,
   상기 센서부(100)는 상기 공기호흡기(10)에 탈착과 부착이 쉬운 홀센서(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는
   소방관용 스마트 공기호흡기(10).
3. 제1항에 있어서,
   상기 센서부(100)는 상기 공기호흡기(10)에 탈착과 부착이 쉬운 바람센서(125)를 포함하는 것을 특징으로하는
   소방관용 스마트 공기호흡기(10).
4. 제1항에 있어서,
   상기 통신부(200)는 RF 통신기를 포함하는 것을 특징으로 하는
   소방관용 스마트 공기호흡기(10).
5. 제1항에 있어서,
   상기 수신부(400)는 디스플레이(500)와 연결되며,
   상기 통신부(200)로부터 수신된 위험신호를 상기 디스플레이(500)를 통해 외부 책임자에게 시각적으로 보여주는 것을 특징으로 하는
   소방관용 스마트 공기호흡기(10).

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