KR20230102020A

KR20230102020A - 다기능 소방드론

Info

Publication number: KR20230102020A
Application number: KR1020210191436A
Authority: KR
Inventors: 최춘화; 조현준; 조선호
Original assignee: 최춘화; 조현준
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2023-07-07
Also published as: KR102597610B1

Abstract

본 발명은 소화액 분사기술을 탑재하여 무인 및 원격으로 화재현장에 접근하여 화재현장을 제압할 수 있는 소방드론에 관한 것으로, 비행을 위한 동력모듈과 화재진압을 위한 소화액처리모듈을 구비하여 지상의 운용차량에 저장된 소화액을 전송받아 화재현장에 소화액을 분사하는 다기능 소방드론을 제공한다.

Description

다기능 소방드론{MULTIFUNCTIONAL DRONE FOR FIRE FIGHTING}

본 발명은 드론 및 화재진압 기술에 관련된 것으로, 보다 구체적으로는 소화액 분사기술을 탑재하여 무인 및 원격으로 발화원에 접근하여 화재현장을 제압할 수 있는 소방드론에 관한 것이다.

드론은 조종사 없이 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 무인항공기(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)이다. 상기 드론은 일정한 임무를 수행하기 위하여 조종사가 탑승하지 않고 지상에서 원격으로 조종하거나 사전에 입력된 임무 프로그램으로 비행체가 주위환경을 인식하고 판단하여 스스로 비행한다. 이러한 드론을 쉽고 편하게 조종하기 위하여 호버링 기능, 원점 회귀 기능 등 다양한 기술이 지속적으로 개발되고 있다.

초기에는 군대에서 감시, 정찰, 공격 등의 목적으로 전쟁을 대비하는 사용 용도로 시작하였고, 근래에는 상기 기술 개발의 영향으로 산업용 및 민간용으로 그 적용 범위가 빠르게 확대되면서 민간 수요가 군사용 수요를 넘어설 것으로 예상되고 있다. 현재에는 방송 촬영, 레크레이션, 농업, 통신 중계, 오염 및 자연재난 지역에 대한 재난재해 정보 수집, 택배 물류 분야 등 점차 민간 및 공공분야로 그 이용 범위가 넓어지고 있으며, 이러한 분야들에 적용이 가능하도록 다양한 형태로 개발되고 있다. 또한, 저가이면서 앱을 이용해 스마트폰으로 제어가 가능할 만큼 조종이 용이한 드론이 출시되고 있기 때문에 민간용 드론 시장은 앞으로 더욱 활성화될 전망이다.

이러한 드론의 응용분야 중의 하나로 화재진압분야가 관심을 받고 있다. 드론은 무인 비행이 가능하므로 이를 화재 현장에 활용할 수 있다면 진입이 쉽지 않은 고층 건물이나 위험 지역에 발생한 화재를 소방관의 투입 없이 진화하는 것이 가능하다.

한국등록특허공보 제10-1437323호는 종래기술의 화재진압용 무인비행기를 공개하고 있으며, 도 1은 이에 대한 사시도이다.

구체적으로 살펴보면 비행유닛(10), 화재진압유닛(20), 카메라 송신유닛(30) 및 관제유닛(40)을 포함하여 구성되어 있고, 화재진압유닛(20)은 화재현장에서의 화재진압을 위해 마련되는 것으로서, 예컨대, 비행유닛(10)의 본체(12) 하면에 장착될 수 있다. 이러한 화재진압유닛(20)은 내부에 수납공간을 가지면서 무인비행기(100)의 전면(前面)에 해당하는 면의 하단부에 구형 소화용액 앰플들을 가지는 제1, 2탱크들과 소화용액의 분사를 위한 분사노즐을 가질 수 있다.

화재진압용의 드론의 경우 고온의 환경에 근접하여야 한다는 것과 소화액을 분사하기 위한 구조와 저장용기를 가져야 한다는 점에서 다른 드론 응용분야와는 차이가 있다. 화재환경에 접근하는 경우 열기로 인하여 제어반 및 모터의 과열이 쉽게 발생할 수 있고 이 경우 제어 불능의 상태가 될 수 있다. 또한, 상기된 종래기술처럼 고효율의 소화액을 앰플식으로 저장한다고 하더라도 이를 저장하기 위한 용기와, 브라켓과, 소화액 투입 구조를 가져야 하기 때문에 부피가 커지고 중량이 증가하는 문제가 있다. 소방 기능 장비 탑재를 위한 중량 증가는 결국 더 큰 모터와 블레이드의 구조를 요구하는 비경제성으로 이어진다.

또한, 불안정한 드론의 특성상 탐지된 발화원에 정확하게 정확한 양의 소화액을 분사하는 것에도 한계가 있었다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 드론을 활용하여 원격으로 소화액의 분사가 가능하되 제어의 정밀성을 높일 수 있고 고온의 환경에서도 적응 가능하며 장시간의 비행과 소화액 분사가 가능하여 화재진압의 효율이 비약적으로 향상될 수 있는 다기능 소방드론을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 전력라인(300)을 통해 운용차량(100)으로부터 전력을 공급받아 동작되는 컨트롤러를 구비하는 메인바디(2100)와, 상기 메인바디에 암부(2300)로 연결되는 복수의 블레이드모듈(2400), 상기 메인바디(2100)에 결합되고 소화액이송라인(200)을 통해 운용차량에 연결되는 소화액처리부(2200), 상기 소화액처리부에서 선택된 방향으로 연장되어 지향성을 가지도록 소화액이 배출되는 직분사노즐(2210), 상기 블레이드모듈에 인접된 암부에 배치되어 하측으로 소화액이 배출되는 암측노즐(2220)을 포함하는 다기능 소방드론을 제공한다.

상기 메인바디 및 소화액처리부를 연결하고 지면에 지지할 수 있는 레그부(2500) 및 상기 레그부 측에 결합되어 소화액이송라인이 탈착 가능한 연결단(2201)을 더 포함할 수 있다.

또한, 인접되는 암부를 상호 연결하여 진동 및 뒤틀림을 방지하는 브릿지부(2310)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

추가적인 실시예로, 상기 암부는 내부에 소화액처리부로부터의 소화액이 전송되는 유로를 가지고, 상기 브릿지부는 암부들 간에 소화액을 분배하도록 연통시키는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 상기 블레이드모듈은 모터의 과열을 방지하기 위한 블로워부(2430)를 구비하되, 상기 블로워부가 암측노즐로부터 배출되는 소화액을 안내하는 유동을 발생시킬 수 있다.

한편, 화재현장의 가시광 영상 및 열감지 영상을 생성하는 카메라부(2111)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 컨트롤러부에서 운항이 불가능한 것으로 판단된 경우 전개되어 회수가 가능하도록 기능하는 낙하산(2600)을 더 포함할 수 있다.

상술된 본 발명의 구성에 따라, 소방드론과 운용차량을 하나의 세트로 연결하여 이동성을 보장하면서도 소화액 및 전력의 연속적인 공급이 가능하기 때문에 장시간 화재진압에 운용이 가능한 효과가 있다.

따라서, 비행하는 부분의 경량화 및 컴팩트화가 가능하여 경제적이며 원하는 장소에 효과적인 방식으로 소화액을 분사할 수 있기 때문에 사람이나 장비가 접근하기 어려운 장소에서 화재의 확산을 효과적으로 저지하고 소화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술의 화재진압용 무인비행기에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다기능 소방드론의 운용차량과 연결상태를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다기능 소방드론의 구체적 실시예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다기능 소방드론에서 블레이드모듈의 실시예를 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 다기능 소방드론의 운용계통을 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 다기능 소방드론을 상세히 설명한다.

다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

이하 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 장치를 사이에 두고 연결되어 있는 경우를 포함한다. 또한, 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.

본 발명은 기본적으로, 이동형으로 운용 가능한 소방용 드론으로서, 비행을 위한 동력모듈과 화재진압을 위한 소화액처리모듈을 구비하여 지상의 운용차량에 저장된 소화액을 전송받아 화재현장에 소화액을 분사하는 다기능 소방드론을 제공한다.

본 발명에서는 여섯 개의 블레이드모듈을 가지는 드론을 기본적인 실시예로 설명하나 블레이드의 개수 및 형태와, 전체적인 크기 및 운용유형은 본 발명의 개념을 제한하는 것은 아니다. 또한, 고정익을 포함하는 무인항공기도 포함되며, 원격에서 조작자에 의하여 제어되는 경우는 물론 능동적이며 자율적으로 운항하는 경우도 포함되는 것으로 이해할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 다기능 소방드론의 운용차량과 연결상태를 나타내는 구성도이다.

본 발명의 기본적인 개념에서는 소방드론(2000)이 복수의 회전익과 모터 및 컨트롤러를 포함하여 공중에서 제어에 따라 운항 가능하되, 하나 이상의 노즐을 구비하여 소화액을 화재지점에 분사할 수 있도록 구성된다. 이때, 소화액은 소방드론(2000)에 저장되지 않고 필요에 따른 유량이 운용차량(100)으로부터 공급될 수 있다.

이러한 본 발명의 개념은 공중에서 운항하는데 많은 에너지가 소요되는 드론의 소방용 운용에 대한 한계를 극복하기 위함인데, 이러한 목적 달성을 위하여 소방드론으로서 가장 큰 중량과 부피를 차지하는 소화액공급장치와 전력원을 지상에 구성하고 이를 소방드론(2000)에 연결시킨다. 이때, 이동성의 보장을 위하여 지상에 구성되는 소화액공급장치와 전력원으로서 배터리 또는 AC 입력 또는 DC 입력은 운용차량(100)에 탑재된다. 이러한 운용차량(100)의 구체적인 실시예에 대해서는 후술하기로 한다.

따라서, 운용차량(100)은 소화액(또는 그 요소들)을 저장한 상태에서 화재 지점으로 이송하며, 소방드론(2000)은 소화액 분사 필요지점에서 제어받아 부상 동작을 하여 운용차량(100)으로부터 전송된 소화액을 필요지점에, 필요한 압력으로 분사하게 된다.

상기 운용차량(100)과 소방드론(2000)은 소화액의 공급을 위한 소화액이송라인(200)으로 연결되고, 전력의 공급을 위한 전력라인(300)이 추가적으로 구성될 수 있다. 상기 소방드론(2000)은 목적되는 지점에 무선이며 원격의 제어를 받아 이동 및 분사동작을 수행할 수 있는데 경우에 따라 주파수간섭, 재밍, 제어기의 고장 등으로 화재진압으로 운용이 불가능한 경우 운용차량(100)에서 직접 제어가 수행되는 것도 고려될 수 있다. 따라서, 상기 전력라인(300)은 제어라인으로 기능할 수 있다.

종래의 드론을 화재진압용으로 운용함에 있어서, 화기 접근에 따른 온도의 문제와 중량 및 운용시간의 문제가 한계로 기능함은 상기한 바와 같다. 중량 증가와 운용시간의 문제는 소화액이송라인(200)과 전력라인(300)의 운용차량(100)과의 연결로써 해소 가능하나, 온도의 문제를 해결하기 위한 추가적인 방안을 논의해보도록 한다. 추가적으로, 살펴본 바와 같이 종래 드론의 운용시 캡슐을 투척하는 정도에 그치기 때문에 정확한 소화액의 분사의 문제와 분사 형태의 다양성의 기술적 과제에 대해서도 접근할 필요가 있다.

도 3은 소방드론의 실시예를 설명하기 위한 사시도이다.

소방드론(2000)은 기본적인 비행 능력을 갖추기 위하여 운항제어가 가능한 소정의 컨트롤러부를 가지는 메인바디(2100)와, 상기 메인바디(2100)에 연결되는 복수의 암부(2300)와, 상기 암부(2300)에 지지되어 모터 및 블레이드의 회전을 통한 유동을 발생시킬 수 있는 복수의 블레이드모듈(2400)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 블레이드와 모터의 조합은 공지의 다양한 요소들이 적용될 수 있을 것이다.

메인바디(2100)는 복수의 암부(2300)를 방사상으로 지지하고 있으며, 내부에는 운항을 위한 컨트롤러부가 구성되어 있다. 상기 메인바디(2100)는 전력라인(300)을 통하여 운용차량(100)으로부터 외부 전력을 공급받음은 상기와 같고 이로 인하여 배터리의 장착으로 인한 하중이 제거된다.

상기 암부(2300)는 여섯 개가 원주방향에 등간격으로 배치되는 예가 도시되어 있으나 그 개수나 형태는 제한되지 않는다. 상기 암부(2300)는 바람직하게는 중공의 환봉 형태로 구성될 수 있으며, 내부에 블레이드모듈(2400)로의 제어라인의 연결을 위한 공간 및/또는 소화액의 말단측 전송을 위한 유로가 형성될 수 있을 것이다. 소화액 전송을 위한 유로의 실시예에 대해서는 후술하도록 한다.

상기 암부(2300)의 말단측에는 각각 블레이드모듈(2400)이 설치되어 있으며, 상기 블레이드모듈(2400)에는 모터와 블레이드가 결합되어 있다. 화재현장에의 접근 특성상 온도관리의 기능이 구비될 수 있다.

전체적인 소방드론(2000)의 이착륙의 보조 및 지면에의 지지를 위하여 메인바디(2100)에는 하측으로 연장된 형태로 하나 이상의 레그부(2500)를 구비할 수 있다. 도시된 실시예에는 양측에 대칭적으로 이루어져 있으며 소화액처리부(2200) 및/또는 연결단(2201) 및/또는 소화액이송라인(200) 및/또는 전력라인(300)을 지지하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 복수의 암부(2300)가 방사상으로 뻗어 있는 형태를 고려하면 특히 화재현장의 화염과 난기류의, 및 소화액처리부(2200)의 구성에 따른 중량의 증가의 원인 및 소화액의 분사의 작동에 따라 진동의 발생 가능성이 높다. 이를 고려하여 상기 암부(2300)들을 상호 연결하여 방진 기능을 수행할 수 있도록 브릿지부(2310)가 더 구성되는 것이 바람직하다. 도시된 실시예의 형태에서는 브릿지부(2310)가 전체적으로 육각형 형태로 암부(2300)들을 상호 연결할 수 있다. 이러한 브릿지부(2310)는 진동과 충격을 저감시키며 전체적인 구조의 뒤틀림을 방지하는 기능을 수행할 수 있는데, 중량을 고려하면 카본파이버 소재로 이루어질 수 있다.

상기 브릿지부(2310)는 추가적으로 소화액의 일시 저장 및 전송기능을 수행할 수도 있는데 이에 대해서는 후술하도록 한다.

한편, 메인바디(2100)의 하측에는 운용차량(100)으로부터 전송받은 소화액의 처리를 위한 소화액처리부(2200)가 구성된다. 상기 소화액처리부(2200)는 운용차량(100)과 소화액이송라인(200)으로 연결될 수 있으며, 상기 소화액이송라인(200)은 소정의 브라켓 내지는 레그부(2500)에 결합된 연결단(2201)에 탈착될 수 있을 것이다.

이러한 소화액처리부(2200)는 내부에 소화액을 일시 저장할 수 있는 공간과 소정의 유로 및 밸브를 구비할 수 있을 것이며, 컨트롤러부로부터의 정밀한 제어를 위하여 상기 밸브는 솔레노이드 밸브 또는 스위치 밸브로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 소화액처리부(2200)의 일측, 바람직하게는 정면으로는 직분사노즐(2210)이 배치되어 있다. 상기 직분사노즐(2210)은 외측으로 연장되어 소정의 지향방향을 가지며, 화재 지점에 정밀한 분사가 가능하도록 한다.

본 발명의 추가적인 개념에서는 상기 직분사노즐(2210)의 분사와 암부(2300)의 말단측에서의 분사 내지 분무가 선택될 수 있는데 소화액처리부(2200)는 상기 소화액의 토출 방향을 제어할 수 있는 소정의 선택적 유로가 형성될 수 있을 것이다.

도 4는 본 발명의 추가적인 개념에 따른 소방드론의 블레이드모듈을 설명하기 위한 측면도이다.

블레이드모듈(2400)은 암부(2300)의 말단측에 지지되고 있으며, 모터(2420)와 블레이드(2410)의 구성에 의하여 회전동력 및 부양력을 발생함은 상기와 같다.

소방드론으로서의 운용을 고려하여 화재현장의 접근 특성상 모터(2420)가 과열된 경우 제어 불능 상태가 될 수 있기 때문에 온도의 관리가 특히 중요하다. 이를 고려하여 상기 모터(2420)를 냉각시킬 수 있도록 블로워부(2430)가 더 구성될 수 있다. 상기 블로워부(2430)는 모터(2420)의 축에 연결되는 임펠러(미도시)를 가질 수 있다. 상기 임펠러는 측방의 외기를 흡입하여 상측 및/또는 하측으로 배출할 수 있는 축류팬으로 구성되는 것이 바람직할 것이다.

한편, 소화액의 분사를 위하여 직분사노즐(2210)이 소화액처리부(2200)의 정면측에 구성될 수 있음은 상기한 바와 같다. 다만, 화재현장의 유형에 따라 직사와는 다른 형태의 분사 또는 분무가 필요한 경우가 있을 수 있고, 예를 들어 소방드론(2000)의 하측에 화염이 배치되는 경우, 화염이 소방드론(2000)을 감싸고 있는 경우, 화재의 영역이 비교적 넓은 경우 등은 특정 방향의 집중 분사보다는 넓은 영역을 커버링하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 직분사노즐(2210)에 추가하여 암부(2300)의 단부측에서 추가적 또는 선택적으로 소화액을 토출할 수 있도록 암측노즐(2220)이 추가적으로 구성될 수 있다.

이에, 상기 암부(2300)는 내부에 소화액 유로를 가지며 소화액처리부(2200)로부터 전송되는 소화액을 암측노즐(2220)에서 전송받아 방사상 또는 하방으로 분사 또는 분무할 수 있다.

추가적으로, 소화액의 균형 있는 분배를 위하여 브릿지부(2310)가 추가적으로 기여할 수 있다. 암부(2300)가 원주방향으로 독립적인 유로를 가지기 때문에 어느 한 측으로 소화액이 치우칠 가능성이 있다. 이는 소화액의 고른 분사 능력에 장애를 초래할 수 있고 암부(2300) 측으로 소화액의 균등배분수단 또는 버퍼수단이 추가되는 것이 바람직하다. 일실시예로, 브릿지부(2310)는 중공의 형태로 이루어지고 브릿지부(2310) 내부 유로와 연통될 수 있다.

도시상태를 고려하면, 메인바디(2100)에 장착된 소정의 컨트롤러부에서 암측노즐(2220)을 선택하여 소화액이송라인(200)으로 전달받은 소화액을 전송하고, 암부(2300)의 내부 유로에서 확산하는 과정에서 브릿지부(2310)에 분기되면서 원주방향의 분배가 이루어지고, 상기 암부(2300) 내부의 유로와 브릿지부(2310)가 모두 충전되면 압력에 의하여 암측노즐(2220)에서 분사가 이루어진다. 따라서, 상기 브릿지부(2310)가 균등배분수단으로 기능할 수 있는 것이다. 경우에 따라, 경우에 따라 진동을 흡수하는 브릿지부(2310)와 소화액의 균등배분수단으로서의 분기유로는 분리되어 구성될 수도 있을 것이다.

한편, 상기 암측노즐(2220)과 블로워부(2430)의 기능이 결합하여 소방드론(2000)의 하방으로의 균등한 분사에 기여할 수 있는데 이 과정을 더욱 구체적으로 보도록 한다.

블레이드(2410)의 회전에 의하여 발생하는 공기의 양력발생유동(α)은 하방을 지향하며 주로 블레이드(2410)의 외곽측에서 높은 압력으로 양력을 발생시킨다.

회전중심인 모터(2420)가 배치되는 측의 양력발생유동(α) 압력은 상대적으로 낮은 편이며, 블로워부(2430)에서 흡입한 공기의 일부는 냉각유동(β)으로서 모터(2420)를 냉각하는 데 기능한다.

또한, 블로워부(2430)에서 흡입한 공기의 일부는 분사유동(γ)으로 암측노즐(2220)에서 배출된 소화액을 대략 블레이드모듈(2400)의 축방향 중심 및 하방으로 안내하는 기능을 수행한다.

상기 개념에 따라 블로워부(2430)는 반경방향에서 흡입한 외기를 상방 및 하방으로 분리하여 토출하여 각 냉각 및 분사안내하는 기능을 수행할 수 있고, 이를 위하여 상기 블로워부(2430)에 구성된 축류팬은 서로 다른 방향의 두 개의 임펠러가 결합된 형태로 구성될 수 있을 것이다.

이러한 블로워부(2430)의 작동에 부합하도록 상기 암측노즐(2220)의 단부는 평면상 블로워부(2430)의 저부, 더욱 바람직하게는 저부 외곽측에 배치될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다기능 소방드론의 작동을 설명하기 위한 블록도이다.

운용차량(100)은 화재 현장으로 이동하여 필요에 따라 소방드론(2000)과 연결되고 저장된 소화액을 소정의 압력으로 전송하며 전력을 공급하는 기능을 수행함은 상기와 같다.

상기 소화액이송라인(200)과 연결되어 운용차량(100)에 저장탱크부(120)가 구성된다. 상기 저장탱크부(120)의 인출측에는 공급부(130)가 구성되어 있으며 상기 공급부(130)는 모터펌프 및/또는 밸브가 구성될 수 있다. 상기 밸브는 제어부(1000)의 제어가 가능하도록 솔레노이드 밸브 또는 스위치 밸브로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 저장탱크부(120)는 선택적인 물질의 혼합이 가능하도록 즉시 인출 가능한 복수의 저장부들이 연결될 수 있으며, 상기 저장부들은 분말저장부(111), 하론저장부(112) 및 물저장부(113)로 구성될 수 있다. 상기 분말저장부(111)는 화재유형에 부합하는 소화용 분말이 저장되어 선택된 상태에서 인출되어 사용될 수 있고, 하론저장부(112)는 할로겐화물로써 증발성 액체 소화탱크의 일종으로 이해될 수 있다. 공급부(130)는 사용자의 선택에 따라 화재 유형에 적합하게 어느 하나의 저장부의 물질 또는 복수의 저장부로부터의 혼합물을 인출하여 저장탱크부(120)로 유입되도록 하고 소화액이송라인(200)을 통해 소정의 압력으로 전송한다.

또한, 상기 제어부(1000) 또는 배터리와 같은 전력공급장치에 전력라인(300)이 연결된다.

상기 소화액이송라인(200)과 전력라인(300)은 운용차량(100)의 이동시에는 수납되었다가 소방드론(2000)의 비행 준비시에 연결하여 사용할 수 있으며 보관 및 인출의 편리성을 고려하면 릴(Reel)에 귄취되어 수납될 수 있다.

상기 운용차량(100)의 제어부(1000) 또는 소방드론(2000)의 컨트롤러부(2010)는 소정의 중계부(3000)를 통하여 서버(3100)에 원격 연결될 수 있고, 상기 서버(3100)는 소방관제서버, 재난관리서버, 지휘서버 등일 수 있다. 또한, 상기 중계부는 5G 또는 LTE의 공용의 이동통신망 또는 재난안전통신망을 이용한 것일 수 있으며, 상기 통신방식이 제한되는 것은 아니다.

상기 소방드론(2000)과 운용차량(100)의 통신은 기본적으로 무선통신에 기반하며, 2.4GHz 및 5.7GHz 대역을 동시에 운용할 수 있다. 예를 들어, 2.4GHz대역은 소방드론(2000)을 제어하기 위한 주파수로 사용되고, 5.7GHz는 소방드론(2000)으로부터의 영상신호를 수신하는 데 사용될 수 있다. 다만, 상기와 같이 전력라인(300)을 통하여 유선제어하는 방식이 배제되는 것은 아니다.

제어의 관점에서 소방드론(2000)은, 컨트롤러부(2010)를 가지는 메인바디(2100)와, 상기 메인바디(2100)에 부착되는 소화액처리부(2200)로 구분될 수 있다. 바람직하게는 상기 메인바디(2100)는 카메라부(2111), 온도감지부(2112) 또는 위치/자세감지부(2113) 중의 하나 이상을 구비하여 소정의 감지신호를 컨트롤러부(2010)에서 수집하고 처리하여 제어부(1000)로 전송할 수 있다.

상기 카메라부(2111)는 원격에서 조작자가 화재현장을 시각적으로 확인할 수 있도록 광학적 카메라로 구성될 수 있는데, 화재현장의 적응성을 고려하여 열화상카메라로 구성될 수 있을 것이다.

또한, 온도감지부(2112)는 블레이드모듈(2400)의 과열에 대한 판단과 온도제어를 수행하기 위한 온도감지값을 생성할 수 있다. 상기 온도감지부(2112) 또는 카메라부(2111)에 의한 온도감지 결과는 화재진압 전후가 저장되었다가 인력의 투입여부 또는 투입경로를 판단하는데 중요한 자료로 활용될 수 있다.

또한, 위치/자세감지부(2113)는 GPS 및/또는 IMU모듈을 가질 수 있다.

구체적으로, 메인바디(2100)에 구성되는 제어반으로서의 컨트롤러부(2010)는 통신부(2013)를 통하여 운용차량(100)의 제어부(1000) 및/또는 조작자의 드론조종기(미도시) 및/또는 원격의 서버(3100)에 연결될 수 있다. 여기서, 드론의 운용에 사용되는 주파수 대역으로서, GPS(L2: 1,150MHz ~ 1,300MHz, L1: 1,550MHz ~ 1,650MHz), 2.4GHz 조종주파수 대역(2,400MHz ~ 2,484MHz), 드론조종주파수 대역(5,030MHz ~ 5,150MHz), 5.8GHz 조종주파수 대역(5,150MHz ~ 5,850MHz) 중의 어느 하나 이상이 적용될 수 있을 것이다.

컨트롤러부(2010)는 기본적인 운항과 자세의 제어를 위하여 운항제어부(2011)를 구비하며, 사용자의 드론조종기 입력 또는 위치와 자세의 유지를 위한 능동적인 판단에 따른 블레이드모듈(2400)의 제어를 수행한다. 여기서, 직분사노즐(2210) 또는 암측노즐(2220)의 작동시 반작용에 의한 거동의 변화를 각 블레이드모듈(2400)의 제어를 통하여 수행할 수 있을 것이다.

또한, 분사제어부(2012)를 구비하고, 상기 분사제어부(2012)는 기본적으로 노즐로 토출되기 위한 소화액처리부(2200)의 기능을 제어하며, 소정의 밸브의 개폐 및/또는 개도를 조절할 수 있다. 상기된 실시예와 같이 직분사노즐(2210)과 암측노즐(2220)이 선택되는 경우 소화액처리부(2200)에 구성되는 유로를 선택하는 기능을 수행할 수 있을 것이다. 이때, 상기 블로워부(2430)에 의한 분사 또는 분무의 제어가 있는 경우 블로워부(2430)의 송풍압을 제어하는 기능이 추가될 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러부(2010)는 로그모듈(2013)을 더 포함하고, 카메라부(2111)의 영상 또는 GPS 및 IMU의 정보와 운항기록 또는 화재진압 관련 기능의 기록을 저장하여 추출할 수 있도록 기능할 수 있다.

한편, 소방드론(2000)은 메인바디(2100)의 일부에 낙하산(2600)이 연결되고 운항제어부(2011)에서 블레이드모듈(2400)의 기능 이상으로 인한 비행 불가 또는 화염이나 과열로 인한 장비의 손상으로 인한 제어 불가 등의 사고가 발생한 것으로 판단한 경우 낙하산(2600)을 동작시켜 안전한 회수가 가능하도록 할 수 있다.

상기된 실시예들의 구성의 적용예들은 상호 간에 치환되거나, 추가 또는 교차적으로 사용될 수 있다.

상술된 본 발명의 다기능 소방드론에 의하여, 소방드론과 운용차량을 하나의 세트로 연결하여 이동성을 보장하면서도 소화액 및 전력의 연속적인 공급이 가능하기 때문에 장시간 화재진압에 운용이 가능한 이점이 있다.

상기의 장점을 통하여 비행하는 부분의 경량화 및 컴팩트화가 가능하여 경제적이며 원하는 장소에 효과적인 방식으로 소화액을 분사할 수 있기 때문에 사람이나 장비가 접근하기 어려운 장소에서 화재의 확산을 효과적으로 저지하고 소화시킬 수 있는 효과로 이어진다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100...운용차량 200...소화액이송라인
300...전력라인 1000...제어부
111...분말저장부 112...하론저장부
113...물저장부 120...저장탱크부
130...공급부 2000...소방드론
2010...컨트롤러부 2011...운항제어부
2012...분사제어부 2013...로그모듈
2014...통신부 2100...메인바디
2111...카메라부 2112...온도감지부
2113...위치/자세감지부 2200...소화액처리부
2201...연결단 2210...직분사노즐
2220...암측노즐 2300...암부
2310...브릿지부 2400...블레이드모듈
2410...블레이드 2420...모터
2430...블로워부 2600...낙하산
3000...중계부 3100...서버

Claims

전력라인(300)을 통해 운용차량(100)으로부터 전력을 공급받아 동작되는 컨트롤러를 구비하는 메인바디(2100);
상기 메인바디에 암부(2300)로 연결되는 복수의 블레이드모듈(2400);
상기 메인바디(2100)에 결합되고 소화액이송라인(200)을 통해 운용차량에 연결되는 소화액처리부(2200);
상기 소화액처리부에서 선택된 방향으로 연장되어 지향성을 가지도록 소화액이 배출되는 직분사노즐(2210);
상기 블레이드모듈에 인접된 암부에 배치되어 하측으로 소화액이 배출되는 암측노즐(2220);을 포함하는 다기능 소방드론.
제1항에 있어서,
상기 메인바디 및 소화액처리부를 연결하고 지면에 지지할 수 있는 레그부(2500); 및
상기 레그부 측에 결합되어 소화액이송라인이 탈착 가능한 연결단(2201);을 더 포함하는 다기능 소방드론.
제1항에 있어서,
인접되는 암부를 상호 연결하여 진동 및 뒤틀림을 방지하는 브릿지부(2310);를 더 포함하는 다기능 소방드론.
제3항에 있어서,
상기 암부는, 내부에 소화액처리부로부터의 소화액이 전송되는 유로를 가지고,
상기 브릿지부는, 암부들 간에 소화액을 분배하도록 연통시키는 기능을 수행하는 다기능 소방드론.
제4항에 있어서,
상기 블레이드모듈은,
모터의 과열을 방지하기 위한 블로워부(2430)를 구비하되, 상기 블로워부가 암측노즐로부터 배출되는 소화액을 안내하는 유동을 발생시키는 다기능 소방드론.
제1항에 있어서,
화재현장의 가시광 영상 및 열감지 영상을 생성하는 카메라부(2111);를 더 포함하는 다기능 소방드론.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러부에서 운항이 불가능한 것으로 판단된 경우 전개되어 회수가 가능하도록 기능하는 낙하산(2600);을 더 포함하는 다기능 소방드론.