KR20230075792A - 리튬이온배터리용 강화액 소화약제 및 이를 포함하는 소화시스템 - Google Patents
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Abstract
탄산칼륨 함유 제1 소화성분; 인산암모늄 함유 제2 소화성분; 요소 함유 제3 소화성분; 빙점 강하제 및 물을 포함하는 리튬이온배터리용 강화액 소화약제 및 이를 포함하는 소화시스템이 제공된다.
Description
본 기재는 리튬이온배터리용 강화액 소화약제 및 이를 포함하는 소화시스템에 관한 것이다.
에너지저장장치 'ESS(Energy Storage System)' 사업은 신재생에너지 시대 핵심 사업으로 불린다. 말 그대로 ESS가 에너지를 저장하는 창고 역할을 하는 장치이기 때문이다. 상용화되고 있는 ESS는 전력을 저장해 뒀다가 필요할 때 공급하는 전력 이용 효율을 높여주는 시스템이다. 이를 통해 전기요금이 저렴한 시간대의 전력이나 신재생에너지를 사용하고 남는 전력을 저장해뒀다가 필요할 때 언제든 사용할 수 있다. 에너지를 아무리 많이 생산해도 이를 저장할 수 있는 장치가 없다면 필요할 때 활용할 수가 없다. 에너지를 저장했다가 사용할 수 있는 ESS는 신재생에너지 발전에 필수적인 존재이다.
전 세계적으로 ESS 시장은 수요가 가파르게 상승 중이다. 시장조사업체 SNE에 따르면 글로벌 ESS 시장은 2018년 11.6 GWh 규모에서 2025년 약 86.9 GWh로 연평균 33%가량 성장이 전망된다.
하지만 국내 시장은 2018년 대비 2019년 현재 30 % 줄어들 것으로 예상되었다. 이러한 요인은 연이은 ESS화재사건으로 시장전체가 침체되었기 때문이다.
SNE리서치는 "한국 시장은 정부 정책에 따라 전력용·상업용 시장이 급성장했지만, ESS 화재 사건으로 설치가 예정됐던 ESS 프로젝트들이 지연되고 있다"며 "ESS 전기 촉진 요금제도 2020년 이후 소멸할 예정이어서 상업용 ESS 시장은 둔화할 것"이라고 밝혔으며, 국내 전력용 ESS 시장에 대해선 "신재생에너지 연계 시장 위주로 꾸준히 확대될 전망"이라고 했다.
세계적인 성장추세인 ESS 산업에 대하여 국내 상황이 어려운 것은 연이은 화재사고로 인한 것이다. 또한 사고발생의 원인 규명 지연으로 인한 정상화 시점 연기도 문제이다.
2017년 8월 전북 고창에서 처음 시작된 ESS화재는 원인 규명이 불명확하다는 의견 충돌이 지금도 계속되고 있으며, 이로 인한 사태 장기화로 업계의 손실은 현재도 누적되고 있다.
연이은 화재로 제조부터 시공, 운영까지 산업 전반의 시장이 위축되고 신규 투자는 '제로'에 가까운 수준으로 하락했다. 일련의 논란 속에서 배터리업체들의 ESS 손실은 눈덩이처럼 커지고 있는 상황이다.
이러한 ESS를 구성하는 가장 기본적인 단위는 리튬이온배터리(Cell)이다. 리튬이온배터리의 화재 시 특징으로는 “열폭주(Thermal runaway)“와 ”재발화(Re-ignition)“및 이로 인한 급격한 화재확산이 대표적이다.
다양한 연구에서 적절한 화재소화대책과 소화약제 등을 제시하고 있지만, 근본적으로는 냉각효과가 가장 뛰어난 물을 소화약제로서 추천하고 있다.
이러한 물의 냉각효과 뿐만 아니라, 다양한 소화기능을 부가한 소화약제의 개발이 시급하다. 그러나, 리튬이온배터리에 최적화된 소화약제는 아직 개발되지 않고 있는 실정이다. 이 때문에 보다 우수한 성능을 갖는 최적 소화약제의 개발이 강력하게 요구되고 있다.
일 구현예는 리튬이온배터리에 최적화된 강화액 소화약제를 제공하기 위한 것이다.
다른 일 구현예는 상기 강화액 소화약제를 포함하는 소화시스템을 제공하기 위한 것이다.
일 구현예는 탄산칼륨 함유 제1 소화성분; 인산암모늄 함유 제2 소화성분; 요소 함유 제3 소화성분; 빙점 강하제; 및 물을 포함하는 리튬이온배터리용 강화액 소화약제를 제공한다.
상기 제2 소화성분은 상기 제1 소화성분 100 중량부 대비 100 중량부 내지 200 중량부로 포함될 수 있다.
상기 제3 소화성분은 상기 제1 소화성분 100 중량부 대비 20 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.
상기 빙점강하제는 상기 제3 소화성분보다 적은 함량으로 포함될 수 있다.
상기 탄산칼륨, 인산암모늄 및 요소는 각각 독립적으로 고상 형태일 수 있다.
상기 빙점강하제는 액상 형태일 수 있다.
상기 리튬이온배터리용 강화액 소화약제는 계면활성제를 더 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 상기 빙점강하제와 동일하거나 보다 적은 함량으로 포함될 수 있다.
상기 계면활성제는 액상 형태일 수 있다.
상기 리튬이온배터리용 강화액 소화약제는, 상기 리튬이온배터리용 강화액 소화약제 총량에 대해 상기 탄산칼륨 함유 제1 소화성분 10 중량% 내지 20 중량%; 상기 인산암모늄 함유 제2 소화성분 20 중량% 내지 30 중량%; 상기 요소 함유 제3 소화성분 3 중량% 내지 7.5 중량%; 상기 빙점 강하제 1 중량% 내지 5 중량%; 상기 계면활성제 1 중량% 내지 5 중량% 및 상기 물 잔부량을 포함할 수 있다.
다른 일 구현예는 상기 강화액 소화약제를 포함하는 소화시스템을 제공한다.
기타 본 발명의 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
일 구현예에 따른 강화액 소화약제는 종래 강화액 소화약제 대비 리튬이온배터리에 의한 화재를단시간에 효과적으로 억제하는 데 최적화되어 있어, 최근 수요가 급증하고 있는 리튬이온배터리에 의해 발생된 화재 사고 시, 초기에 적절히 대응함으로써, 매우 큰 사고로 이어질 수 있는 리튬이온배터리에 의한 화재 사고를 예방하고 그 피해를 최소화할 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
일 구현예에 따른 리튬이온배터리용 강화액 소화약제는 탄산칼륨 함유 제1 소화성분; 인산암모늄 함유 제2 소화성분; 요소 함유 제3 소화성분; 빙점 강하제 및 물을 포함한다.
강화액 소화약제는 소화약제의 형식승인 및 제품검사의 기술기준(제6조)에서 “다음 조건에 적합한 알칼리 금속염류 등을 주성분으로 하는 수용액”으로 표현되어 있다. 그 세부적인 조건은 알칼리 금속염류 수용액의 산성도, 금속 부식성, 표면장력과 비중 등의 10여 가지이다.
일반적으로 강화액 소화약제라 함은 물을 기반으로 한 수계소화약제의 한 종류를 의미하며, 순수한 물이 가지는 소화능력을 강화하기 위해 몇 가지 첨가물을 넣은 소화약제이다. 국내 소화약제의 형식승인 및 검정기준에는 “알칼리금속염류 등의 수용액으로서 알칼리성 반응을 나타내거나 응고점이 영하 20 ℃이하인 소화약제”로 규정되어 있다.
물의 소화능력을 강화하기 위해 첨가하는 물질들은 크게 두 종류로서 수용액의 어는점을 낮추기 위한 목적과 소화능력을 증가시키기 위한 목적에 효과적인 것들이다. 강화액 소화약제에서 이러한 목적을 위해 물에 첨가되는 대표적인 물질은 무기금속염류와 포소화약제 성분이 있다. 각각의 구체적인 예로서 전자의 경우는 탄산칼륨이 있으며, 후자는 수성막포소화약제를 들 수 있으나 강화액 소화약제는 소화기용이 대부분이어서 탄산칼륨이 강화제의 주성분으로 들어가는 강알칼리성 수용액이 사용된다. 탄산칼륨을 강화제로 사용한 강화액 소화약제는 강한 알칼리성(염기성)을 타나내어 수소이온지수(pH)가 11 내지 12 정도이며, 수성막포 소화약제가 들어있는 강화액 소화약제는 수소이온지수가 7 내지 9의 약알칼리성을 나타낸다.
강화액 소화약제는 전반적으로 강한 알칼리성을 띠고 있어 신체 접촉의 위험성과 함께 금속에 대한 부식성이 있다. 특히 보관 용기의 재질이 구리 함유 물질이면 2개월, 철 성분은 3개월 경과 후부터 현저한 부식이 진행되는 특징이 있다. 강화액 소화약제 내 들어 있는 주제와 첨가제는 수개월 이상 장기간 보관 시 수용액 내에서 침전을 형성하는 문제점이 있으며, 열적 안정성 또한 약하여 40℃내지 50℃이상의 온도에서는 열분해가 진행되므로 강화액 소화약제는 저장 시 온도 관리가 필요하다. 종래 강화액 소화약제의 일반적인 조성은 물 55 중량% 내지 60 중량%, 탄산칼륨 35 중량% 내지 40 중량% 및 기타 첨가제 잔부량, 예컨대 1 중량% 내지 5 중량% 정도이다.
일 구현예에 따르면 종래 강화액 소화약제와 비교하여, 제1 소화성분에 포함되는 탄산칼륨의 상대적인 함량을 낮추어, 예컨대 인산암모늄 함유 제2 소화성분은 상기 탄산칼륨을 포함하는 제1 소화성분 100 중량부 대비 100 중량부 내지 200 중량부로 포함되도록 제어함으로써, 리튬이온배터리에 의한 화재 시 신속한 진화를 기대할 수 있다.
리튬이온배터리에 의한 화재는 다른 화재와 달리 열폭주와 재발화라는 현상이 빈번하게 일어나기에 초기에 신속히 대응하지 못할 경우 화재가 급격히 확산되어 매우 큰 피해로 이어지기 쉬운데, 현재 시중에서 판매 및 설치 중인 대부분의 소화시스템들은 그 조성을 고려컨대 상기 열폭주와 재발화를 억제하기 어렵기에, 리튬이온배터리에 의한 화재를 신속히 진압하기에는 무리가 있는 것이 사실이다. 리튬이온배터리 시장이 점점 커지고 있는 현재 추세에 비추어, 리튬이온배터리에 의한 화재 사고는 앞으로 더욱 빈번하게 발생할 것이기에, 이에 맞추어 리튬이온배터리발 화재에 최적화된 소화약제를 포함하는 소화기가 신속히 개발되어 보급되어야 하는데, 아직까지 상기 리튬이온배터리발 화재에 최적화된 소화약제에 대한 개발은 미진한 실정이다.
일 구현예에 따른 강화액 소화약제를 구성하는 제1 소화성분의 주성분인 탄산칼륨은 칼륨 라디칼을 형성하기에 부촉매 효과를 가진다. 그러나 전술한 바와 같이 리튬이온배터리에 의한 화재의 경우 열폭주와 재발화를 신속히 제어할 수 있어야 하는데, 상기 탄산칼륨의 함량이 다른 구성성분들의 함량에 비해 과량 포함될 경우에는 산소 차단 효과나 냉각 효과, 방진 효과 등을 신속히 구현하기 어렵기에, 상기 열폭주와 재발화를 방지하기에는 많이 역부족일 수 밖에 없다.
이에 본 발명자들은 수많은 실험과 시행착오를 겪은 끝에, 리튬이온배터리에 의한 화재 발생 시 초기에 발생 가능한 열폭주와 재발화를 방지하고 신속히 제어할 수 있는 강화액 소화약제의 조성을 최적화하였으며, 탄산칼륨을 주성분으로 포함하는 제1 소화성분, 인산암모늄을 주성분으로 포함하는 제2 소화성분, 요소를 주성분으로 포함하는 제3 소화성분 및 빙점 강화제를 반드시 물과 함께 사용해야 하며, 상기 구성성분들 간 함량과 혼합 시 성상을 제어함으로써 상기 열폭주와 재발화 방지 및 제어에 매우 큰 효과가 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
예컨대, 전술한 바와 같이 상기 제2 소화성분은 상기 제1 소화성분 100 중량부 대비 100 중량부 내지 200 중량부로 포함될 수 있고, 또한 상기 제3 소화성분은 상기 제1 소화성분 100 중량부 대비 20 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.
상기 요소를 주성분으로 포함하는 제3 소화성분이 상기 탄산칼륨을 주성분으로 포함하는 제1 소화성분 100 중량부 대비 50 중량부 초과의 함량으로 포함될 경우에는 냉각 효과가 부촉매 효과를 압도하여 상기 열폭주와 재발화 방지에 효과적이지 않을 수 있다.
즉, 리튬이온배터리에 의한 화재를 신속히 진압하기 위해서는 리튬이온배터리 화재 특유의 열폭주와 재발화를 방지하거나 신속히 제어할 수 있어야 하는데, 이 때 사용되는 강화액 소화약제는 부촉매 효과, 질식 효과(산소차단 효과), 냉각 효과 및 방진 효과가 동시에 적절하게 구현되어야만 하며, 종래 강화액 소화약제에 사용되는 구성성분들은 모두 상기 효과들 중 하나 정도의 효과만을 구현하는데 적절하기에, 리튬이온배터리에 의한 화재에 최적화된 강화액 소화약제를 개발하는 데는 많은 어려움이 있는 것이 사실이다.
그러나, 일 구현예에 따르면, 전술한 바와 같이 제1 소화성분 내지 제3 소화성분의 주성분을 특정하고, 이들의 함량범위를 적절하게 제어함으로써, 상기 부촉매 효과, 질식 효과(산소차단 효과), 냉각 효과 및 방진 효과가 동시에 적절하게 구현되도록 함으로써, 리튬이온배터리에 최적화된 신규한 강화액 소화약제를 제공할 수 있다. 상기 인산암모늄을 주성분으로 포함하는 제2 소화성분은 열분해 시 유리된 활성 암모늄이 연쇄반응의 활성 라디칼을 제거함으로써 부촉매 효과를 구현하며, 또한 열분해 시 생성된 불연성 가스에 의해 산소를 차단시키고(질식 효과 구현), 약 360℃이상의 온도에서 일어나는 분해반응을 통해 주위의 열을 흡수하여(흡열반응) 냉각 효과를 구현할 수 있고, 반응 과정에서 생성된 메타인산이 피막을 형성하여 산소 및 열분해 물질 등을 차단하는 방진 효과도 구현할 수 있다. 여기에 요소를 주성분으로 포함하는 제3 소화성분을 상기 함량범위로 사용할 경우 상기 제2 소화성분의 냉각 효과를 부스트업시키면서, 동시에 다른 효과, 즉 부촉매 효과, 질식 효과 및 방진 효과를 상쇄시키지 않을 수 있다.
예컨대, 상기 탄산칼륨, 인산암모늄 및 요소는 각각 독립적으로 (상온, 예컨대 15℃내지 25℃에서) 고상 형태일 수 있다.
상기 탄산칼륨, 인산암모늄 및 요소가 혼합 시 그 형상이 고상이냐 액상이냐 기상이냐에 따라서도 최종적으로 제조되는 강화액 소화약제의 효과에 큰 영향을 미칠 수 있는데, 상기 탄산칼륨, 인산암모늄 및 요소가 모두 고상 형태로 혼합되었을 때 강화액 소화약제를 구성하는 구성성분들간 혼화성이 우수해져, 부촉매 효과, 질식 효과(산소차단 효과), 냉각 효과 및 방진 효과가 동시에 적절하게 구현되도록 하는 데 긍정적 영향을 끼칠 수 있다.
예컨대, 상기 빙점강하제는 상기 요소를 주성분으로 포함하는 제3 소화성분보다 적은 함량으로 포함될 수 있다.
상기 빙점강하제는 어느점을 영하 20℃이하로 내려 결빙을 방지하는 역할을 하는데, 상기 빙점강하제가 상기 제3 소화성분과 동일하거나 더 많은 함량으로 포함될 경우 상기 냉각 효과가 부촉매 효과, 질식 효과(산소차단 효과) 및 방진 효과를 압도하게 되어 리튬이온배터리용 강화액 소화약제의 조성으로는 부적절할 수 있다.
예컨대, 상기 빙점강하제는 (상온, 예컨대 15℃내지 25℃에서) 액상 형태일 수 있다. 구체적으로 상기 빙점강하제는 물보다 높은 점도를 가지는 액상 형태일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 빙점강하제는 상온, 예컨대 15℃내지 25℃에서 2cP 내지 200 cP, 예컨대 2cP 내지 100cP의 점도를 가지는 액상 형태일 수 있다. 상기 빙점강하제가 상기와 같은 형상을 취할 때, 전술한 제1 소화성분 내지 제3 소화성분들과의 혼화성을 가장 향상시킬 수 있으며, 나아가 상기 소화성분들의 조합에 의해 구현되는 부촉매 효과, 질식 효과(산소차단 효과), 냉각 효과 및 방진 효과를 저해하지 않을 수 있다.
예컨대, 상기 빙점강하제는 글리콜류 화합물, 예컨대 (폴리)에틸렌글리콜이나 (폴리)프로필렌글리콜을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 상기 리튬이온배터리용 강화액 소화약제는 계면활성제를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 계면활성제는 상기 빙점강하제와 동일하거나 보다 적은 함량으로 포함될 수 있다.
상기 계면활성제는 비누화 효과를 일으키고 거품 발생을 통해 피복을 형성하으로써 외부 산소를 차단시켜 질식 효과를 극대화시키는데, 상기 계면활성제가 상기 빙점강하제보다 많은 함량으로 포함될 경우 외부 산소 차단 효과가 극대화됨으로써 다른 부촉매 효과, 냉각 효과 및 방진 효과를 저해하게 될 수 있기에, 바람직하지 않을 수 있다.
예컨대, 상기 계면활성제는 (상온, 예컨대 15℃내지 25℃에서) 액상 형태일 수 있다. 상기 계면활성제가 액상이어야 일 구현예에 따른 강화액 소화약제를 구성하는 다른 구성성분들과의 혼화성이 우수할 수 있다.
예컨대, 상기 계면활성제는 불소계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 포스페이트계 계면활성제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 계면활성제로 실리콘계 계면활성제 및/또는 포스페이트계 계면활성제를 사용할 경우 불소계 계면활성제를 사용하는 경우 대비 리튬이온배터리 화재 특유의 열폭주와 재발화를 신속히 제어하는 데 보다 효과적일 수 있어, 상기 실리콘계 계면활성제 및/또는 포스페이트계 계면활성제는 리튬이온배터리용 강화액 소화제에 사용되는 계면활성제로 유용할 수 있다.
예컨대, 상기 리튬이온배터리용 강화액 소화약제는, 상기 리튬이온배터리용 강화액 소화약제 총량에 대해
상기 탄산칼륨 함유 제1 소화성분 10 중량% 내지 20 중량%; 상기 인산암모늄 함유 제2 소화성분 20 중량% 내지 30 중량%; 상기 요소 함유 제3 소화성분 3 중량% 내지 7.5 중량%; 상기 빙점 강하제 1 중량% 내지 5 중량%; 상기 계면활성제 1 중량% 내지 5 중량% 및 상기 물 잔부량(예컨대 40 중량% 내지 60 중량%)을 포함할 수 있다.
일 구현예에 다른 리튬이온배터리용 강화액 소화약제가 상기와 같은 조성을 가질 경우, 탄산칼륨을 주성분으로 포함하는 제1 소화성분 및 인산암모늄을 주성분으로 포함하는 제2 소화성분 간 최적의 혼합비로 인해 상기 열폭주와 재발화를 효과적으로 제어하여 리튬이온배터리에 의한 화재를 신속히 초기진압할 수 있고, 활성도가 강한 칼륨 라디칼 및 활성 암모늄 등으로 연쇄 반응 차단 효과를 극대화할 수 있으며, 동시에 질식 효과, 냉각 효과 및 방진 효과를 부스트업시키기에, 리튬이온배터리에 의한 화재에 최적화된 강화액 소화약제를 제공할 수 있다.
상기 제1 소화성분 내지 제3 소화성분, 빙점강하제 및 계면활성제의 용매로 물을 사용하는 게 가장 적절할 수 있다. 상기 물은 열용량과 증발잠열을 가지고 있어 냉각소화 효과가 매우 우수하며, 액체 상태에서 기체 상태로 변할 때 약 1700배로 체적이 증가하는 특성이 있기에 화염 영역에서의 물의 증발은 연료와 산소의 농도를 희석시켜 질식으로 인한 소화 효과가 우수(질식 효과 극대화)하기에, 일 구현예에 따른 용매로 물을 사용하는 것이 가장 적절할 수 있다.
예컨대, 일 구현예에 따른 강화액 소화약제는 수소이온지수(pH)가 11 내지 12 일 수 있으며, 따라서 구연산, 주석산, 글루콘산, 사과산, 유산, 아세트산, 핵틴산, 푸마르산, 석시닉산 등의 pH 조절제를 포함하지 않을 수 있다. 상기 pH 조절제를 포함할 경우 강화액 소화약제의 수소이온지수가 7 근처로 이동하기에, 일 구현예에 따른 강화액 소화약제는 pH 조절제 프리 강화액 소화약제일 수 있다.
다른 일 구현예에 따르면 상기 리튬이온배터리용 강화액 소화약제를 포함하는 소화시스템을 제공한다.
예컨대, 상기 소화시스템은 소화기, 소방전, 소방차, 스프링쿨러 등 화재에 대한 소화와 관련된 각종 소화 장치(기계, 기구 등) 및 시스템을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(강화액 소화약제 제조)
실시예 1 내지 실시예 11 및 비교예 1 내지 비교예 5
하기 표 1 및 표 2에 기재된 조성으로 각 실시예 1 내지 실시예 11 및 비교예 1 내지 비교예 5에 따른 강화액 소화약제를 20℃의 상온에서 제조하였다.
| 실시예 | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |
| 탄산칼륨 (Potassium Carbonate) (Solid) |
15 | 10 | 20 | 15 | 30 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 인산암모늄(Ammonium Phosphate) (Solid) |
25 | 25 | 20 | 20 | 20 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene Glycol) (Liquid; 10cP) |
3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | 5 | 3 | 3 |
| 요소(Urea) (Solid) |
5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3 | 7.5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 포스페이트계 계면활성제* (Liquid) |
3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | 5 |
| 물(Water) (Liquid) |
49 | 54 | 49 | 54 | 39 | 51 | 46.5 | 51 | 47 | 51 | 47 |
| Total | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
(*2-Propanol, 1-amino-, compd. with alpha-((1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenyl)-omega-hydroxypoly(oxy-1,2-ethanediyl) phosphate)
| 비교예 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 탄산칼륨 (Potassium Carbonate) (Solid) |
- | 40 | 15 | 15 | 15 |
| 인산암모늄(Ammonium Phosphate) (Solid) |
40 | - | 25 | 25 | 25 |
| 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene Glycol) (Liquid; 10cP) |
3 | 3 | - | 3 | 3 |
| 요소(Urea)(Solid) | 5 | 5 | 5 | - | 5 |
| 포스페이트계 계면활성제*(Liquid) | 3 | 3 | 3 | 3 | - |
| 물(Water)(Liquid) | 49 | 54 | 52 | 54 | 52 |
| Total | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
(*2-Propanol, 1-amino-, compd. with alpha-((1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenyl)-omega-hydroxypoly(oxy-1,2-ethanediyl) phosphate)
(평가 1: 색상 및 물성)
상기 실시예 1 내지 실시예 11 및 비교예 1 내지 비교예 5에 따른 강화액 소화약제 각각의 색상및 물성을 소화약제 형식승인 및 검정기술기준, 시험세칙에 준하여 측정하고, 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다. 침전 여부는, 윤활유 침전가 시험방법에 의하여 침전용 나프타를 첨가하지 않고 소화약제의 액온을 20±2℃로 하여 측정하였다. 이때, 강화액 소화약제의 온도를 20±2℃로 측정한 경우, 0.1용적％ 이하이어야 한다. 금속부식성 평가는 강화액 소화약제에 강철(KSD3512 SCP1), 황동(KSD5201 C2801, KSD5101 C3771) 및 알루미늄(KSD6701 A5052P) 스텐레스(KSD3698 STS304)을 38±2℃에 21일 동안 놓아두었을 때, 강철 등의 중량손실이 각각 1일에 3㎎/20㎠ 이하이어야 한다.
| 실시예 | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | ||
| 색상 | Ο | Ο | Ο | Ο | △ | Ο | Ο | △ | Ο | Ο | Ο | |
| 침전 여부 | Ο | Ο | Ο | Ο | △ | Ο | Ο | △ | Ο | Ο | Ο | |
| 금속 부식성 | KSD3512 SCP1 |
0.01 | 0.2 | 0.2 | 0.01 | 0.4 | 0.01 | 0.01 | 0.5 | 0.2 | 0.01 | 0.2 |
| KSD5201 C2801 |
0.01 | 0.3 | 0.3 | 0.05 | 0.6 | 0.05 | 0.01 | 0.8 | 0.2 | 0.02 | 0.3 | |
| KSD5101C3771 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.1 | 0.5 | 0.02 | 0.3 | 0.2 | 0.4 | 0.1 | 0.2 | |
| KSD6701A5052P | 0.01 | 0.05 | 0.05 | 0.01 | 0.4 | 0.05 | 0.05 | 0.5 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | |
| KSD3698STS304 | 0 | 0.01 | 0.02 | 0 | 0.1 | 0 | 0 | 0.1 | 0.01 | 0 | 0.02 | |
| 비교예 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 색상 | X | X | X | X | X | |
| 침전 여부 | X | X | X | X | X | |
| 금속 부식성 | KSD3512 SCP1 |
4.58 | 4.85 | 5.05 | 4.77 | 4.67 |
| KSD5201 C2801 |
4.01 | 3.98 | 4.14 | 4.04 | 3.93 | |
| KSD5101C3771 | 0.78 | 0.82 | 0.83 | 0.77 | 0.75 | |
| KSD6701A5052P | 0.88 | 0.83 | 0.88 | 0.81 | 0.90 | |
| KSD3698STS304 | 0.3 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.3 | |
색상 판단 기준은 하기와 같다.
○: 육안으로 보기에 투명
△: 육안으로 보기에 일부 영역이 불투명
X: 육안으로 보기에 불투명
침전 여부 판단 기준은 하기와 같다.
○: 침전 없음
X: 침전 발생
상기 표 3 및 표 4로부터 일 구현예에 따른 강화액 소화약제는 외관 및 물성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.
(평가 2: 목재화재 소화성능)
가로×세로×길이가 30㎜×30㎜×730㎜(1단위)의 건조된 소나무 및 오리나무 각목 90개를 격자 모양으로 쌓아놓고 3분간 연소시킨 후 실시예 및 비교예에 따른 강화액 소화약제 3L를 충전한 소화기로 소화를 실시하여 소화완료 후 2분 후 이내에 재연이 없는지 여부를 확인하고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다. 비교예 6은 시중에 판매 중인 소화기(스피드 119)를 사용한 것이다.
| 실시예 | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 소화 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 재연 | ○ | ○ | ○ | ○ | X | ○ | ○ | X | ○ |
| 실시예 | 비교예 | ||||||||
| 10 | 11 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| 소화 | ○ | ○ | X | X | X | X | X | ○ | |
| 재연 | ○ | ○ | X | X | X | X | X | ○ | |
소화 판단 기준은 하기와 같다.
○: 완전소화
X: 불완전소화
재연 판단 기준은 하기와 같다.
○: 재연 없음
X: 재연 있음
(평가 3: 리튬이온배터리 소화성능)
소화약제 형식승인 및 검정기술기준에 준한 자동식 소화장치 기준에 의한 시험을 하였으며 자동식 소화장치의 소화약제 충전용기 내에 약제는 800㎖의 약제를 충전시켜 설치한 후, 리튬이온배터리를 발화시켜 이에 대한 소화성능 실험을 하였다.
소화성능 실험을 하는 과정에서 리튬이온배터리에 발화되고, 자동식 소화장치가 작동하여 리튬이온배터리 연소면에 자동 방사되어 소화되는 실험을 실시하고, 소화 2분 후, 재발화 여부에 의해 소화성능을 평가하고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다. 비교예 6은 시중에 판매 중인 소화기(스피드 119)를 사용한 것이다. 소화시간의 경우 20초 이내에 완전소화되지 않으면 소화성능이 우수하지 못한 것으로 판단하였다.
| 실시예 | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 소화 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 소화시간(초) | 3 | 7 | 7 | 4 | 11 | 4 | 3 | 13 | 8 |
| 재연 | ○ | ○ | ○ | ○ | X | ○ | ○ | X | ○ |
| 실시예 | 비교예 | ||||||||
| 10 | 11 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| 소화 | ○ | ○ | X | X | X | X | X | X | |
| 소화시간(초) | 5 | 7 | 20초 초과 | 20초 초과 | 20초 초과 | 20초 초과 | 20초 초과 | 20초 초과 | |
| 재연 | ○ | ○ | X | X | X | X | X | X | |
소화 판단 기준은 하기와 같다.
○: 완전소화
X: 불완전소화
재연 판단 기준은 하기와 같다.
○: 재연 없음
X: 재연 있음
상기 표 5 및 표 6으로부터, 일 구현예에 따른 강화액 소화약제는 목재뿐만 아니라 리튬이온배터리에 소화성능도 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (11)
- 탄산칼륨 함유 제1 소화성분;
인산암모늄 함유 제2 소화성분;
요소 함유 제3 소화성분;
빙점 강하제; 및
물
을 포함하는 리튬이온배터리용 강화액 소화약제.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 소화성분은 상기 제1 소화성분 100 중량부 대비 100 중량부 내지 200 중량부로 포함되는 리튬이온배터리용 강화액 소화약제.
- 제1항에 있어서,
상기 제3 소화성분은 상기 제1 소화성분 100 중량부 대비 20 중량부 내지 50 중량부로 포함되는 리튬이온배터리용 강화액 소화약제.
- 제1항에 있어서,
상기 빙점강하제는 상기 제3 소화성분보다 적은 함량으로 포함되는 리튬이온배터리용 강화액 소화약제.
- 제1항에 있어서,
상기 탄산칼륨, 인산암모늄 및 요소는 각각 독립적으로 고상 형태인 리튬이온배터리용 강화액 소화약제.
- 제1항에 있어서,
상기 빙점강하제는 액상 형태인 리튬이온배터리용 강화액 소화약제.
- 제1항에 있어서,
상기 리튬이온배터리용 강화액 소화약제는 계면활성제를 더 포함하는 리튬이온배터리용 강화액 소화약제.
- 제7항에 있어서,
상기 계면활성제는 상기 빙점강하제와 동일하거나 보다 적은 함량으로 포함되는 리튬이온배터리용 강화액 소화약제.
- 제7항에 있어서,
상기 계면활성제는 액상 형태인 리튬이온배터리용 강화액 소화약제.
- 제7항에 있어서,
상기 리튬이온배터리용 강화액 소화약제는, 상기 리튬이온배터리용 강화액 소화약제 총량에 대해
상기 탄산칼륨 함유 제1 소화성분 10 중량% 내지 20 중량%;
상기 인산암모늄 함유 제2 소화성분 20 중량% 내지 30 중량%;
상기 요소 함유 제3 소화성분 3 중량% 내지 7.5 중량%;
상기 빙점 강하제 1 중량% 내지 5 중량%;
상기 계면활성제 1 중량% 내지 5 중량% 및
상기 물 잔부량
을 포함하는 리튬이온배터리용 강화액 소화약제.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 리튬이온배터리용 강화액 소화약제를 포함하는 소화시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210162320A KR20230075792A (ko) | 2021-11-23 | 2021-11-23 | 리튬이온배터리용 강화액 소화약제 및 이를 포함하는 소화시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210162320A KR20230075792A (ko) | 2021-11-23 | 2021-11-23 | 리튬이온배터리용 강화액 소화약제 및 이를 포함하는 소화시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230075792A true KR20230075792A (ko) | 2023-05-31 |
Family
ID=86543667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210162320A KR20230075792A (ko) | 2021-11-23 | 2021-11-23 | 리튬이온배터리용 강화액 소화약제 및 이를 포함하는 소화시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230075792A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102664166B1 (ko) * | 2023-08-31 | 2024-05-08 | 김종삼 | 리튬이온배터리 화재 진압용 강화액 소화약제 |
-
2021
- 2021-11-23 KR KR1020210162320A patent/KR20230075792A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102664166B1 (ko) * | 2023-08-31 | 2024-05-08 | 김종삼 | 리튬이온배터리 화재 진압용 강화액 소화약제 |
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