KR20230106934A - 소방용 드론 및 이를 포함하는 소방 시스템 - Google Patents

Abstract

소방용 드론이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 소방용 드론은 공중에서 소방수를 분사하는 소방용 드론으로서, 소방용 드론이 공중에서 부유 가능하도록 추진수를 분사하되, 추진수의 분사 방향을 조절할 수 있도록 형성되는 추진 노즐; 화재 대상을 향하여 소방수를 분사하되, 소방수의 분사 방향을 조절할 수 있도록 형성되는 소방 노즐; 일단부가 수상 또는 지상에 위치하는 엔진에 연결되어 추진 노즐 및 소방 노즐 측으로 추진수와 소방수를 공급하는 공급 호스; 및 추진 노즐 및 소방 노즐의 분사 방향을 통합적으로 제어하는 제어부;를 포함하고, 제어부는, 소방용 드론이 안정적으로 호버링하도록 소방수의 분사에 의해 형성되는 반력을 고려하여 추진 노즐의 분사 방향을 제어할 수 있다.

Description

소방용 드론 및 이를 포함하는 소방 시스템{Firefighting drone and firefighting system having same}

본 발명은 소방용 드론 및 이를 포함하는 소방 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공중에서 소방수를 분사하는 소방용 드론 및 이를 포함하는 소방 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 복수의 회전날개를 이용하여 비행하는 운항체를 드론이라고 한다. 드론의 각 회전날개는 대략 등간격으로 배치되고 이렇게 배치된 회전날개를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킨다. 이들 회전날개의 회전 속도를 조절함으로써 드론의 움직임을 제어할 수 있다.

최근에 드론을 사용하는 용도에 대한 논의가 많아지고 있다. 드론은 제어가 쉽고 소형화 및 무인화가 가능하여 군사용, 정찰용, 촬영용 등 여러 가지 용도로 사용될 수 있다. 이에 더하여 소방을 위한 소방용수나 해충 박멸을 위한 농약 등을 살포하기 위한 용도로서 드론을 이용하는 것에 대한 논의가 증대되고 있다.

한편, 드론은 다양한 활동 반경을 확보할 수 있어 적재적소에 소방수를 공급하는 것이 용이하므로 상술한 용도 외에도 화재를 효과적으로 진압하기 위한 소방용 드론으로 이용하기 위한 연구가 필요한 실정이다.

특히, 수상에서 발생한 화재의 경우, 대형의 소방정을 통해 화재를 진압하고 있어 기동력이 떨어져 신속한 화재진압이 어려우며, 유동성이 있는 수면 위에서 소방수를 분사하는 특성상 화재 대상에 근접하여 소방수를 분사하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공중을 비행하는 상태에서 효과적으로 소방수를 분사할 수 있는 소방용 드론을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 소방용 드론이 소방수를 분사함에도 불구하고 안정적인 상태를 유지하며 호버링 할 수 있는 소방용 드론을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 공중에서 소방수를 분사하는 소방용 드론으로서, 상기 소방용 드론이 상기 공중에서 부유 가능하도록 추진수를 분사하되, 상기 추진수의 분사 방향을 조절할 수 있도록 형성되는 추진 노즐; 화재 대상을 향하여 상기 소방수를 분사하되, 상기 소방수의 분사 방향을 조절할 수 있도록 형성되는 소방 노즐; 일단부가 수상 또는 지상에 위치하는 엔진에 연결되어 상기 추진 노즐 및 상기 소방 노즐 측으로 상기 추진수와 상기 소방수를 공급하는 공급 호스; 및 상기 추진 노즐 및 상기 소방 노즐의 분사 방향을 통합적으로 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 소방용 드론이 안정적으로 호버링하도록 상기 소방수의 분사에 의해 형성되는 반력을 고려하여 상기 추진 노즐의 분사 방향을 제어하는, 소방용 드론이 제공된다.

이때, 상기 추진 노즐은 상기 소방용 드론의 외측부를 따라 동서남북 방향으로 배치된 4개의 부분 노즐을 포함하고, 상기 4개의 부분 노즐은 개별적으로 분사 방향을 조절할 수 있도록 형성될 수 있다.

이때, 상기 추진 노즐은 상기 추진수의 분사 방향을 조절 가능하도록 분사구가 포함된 상기 추진 노즐의 단부를 수면 또는 지면과 평행한 소정 회전축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 회전부재를 구비할 수 있다.

이때, 상기 소방 노즐은 상기 추진 노즐의 상측에 배치될 수 있다.

이때, 상기 소방 노즐은 상기 소방수의 분사 방향을 조절하기 위한 이동부재를 구비하고, 상기 이동부재는 수면 또는 지면에 수직한 방향으로 연장되는 지지부분과, 일단부는 상기 지지부분을 중심으로 축회전 가능하도록 상기 지지부분과 결합되고, 타단부는 상기 소방 노즐의 단부 측에 연결되는 이동부분을 포함할 수 있다.

이때, 상기 추진 노즐과 상기 소방 노즐의 단부가 취합되어 상기 공급 호스의 타단부와 연결되는 취합부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 공급 호스의 상기 일단부는 상기 엔진으로부터 탈착 가능하도록 형성되고, 상기 엔진은 제트 스키 또는 선박에 구비된 엔진일 수 있다.

이때, 상기 공급 호스로부터 상기 추진 노즐 및 상기 소방 노즐 측으로 분기되는 상기 추진수 및 상기 소방수의 양을 조절하는 조절 밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 소방용 드론이 안정적으로 호버링하도록 상기 추진 노즐의 분사 방향, 상기 조절 밸브의 개도 및 상기 엔진의 출력을 통합적으로 제어할 수 있다.

이때, 상기 제어부는, 상기 소방 노즐이 상기 소방수를 분사함에 따라 수평 방향으로 형성되는 반력을 상쇄하도록 상기 추진 노즐의 분사 방향을 제어할 수 있다.

이때, 상기 제어부는, 상기 소방수와 상기 추진수가 중력 방향에 대하여 서로 반대 방향으로 경사진 상태로 분사되도록 상기 추진 노즐의 분사 방향을 제어할 수 있다.

이때, 상기 추진 노즐은 상기 소방용 드론의 외측부를 따라 동서남북 방향으로 배치된 4개의 부분 노즐을 포함하되, 상기 4개의 부분 노즐은 개별적으로 분사 방향을 조절할 수 있도록 형성되고, 상기 제어부는, 상기 4개의 부분 노즐 중에서 상기 소방수의 분사 방향을 기준으로 양측에 배치된 한 쌍의 부분 노즐에 대해서만 상기 중력 방향에 대하여 경사진 형태로 상기 추진수가 분사되도록 상기 추진 노즐의 분사 방향을 제어할 수 있다.

이때, 상기 소방용 드론 주변의 기압 정보를 수집하는 기압센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 기압 정보를 기초로 상기 소방용 드론의 부유 높이를 추정하여 상기 엔진의 출력을 제어할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 소방용 드론; 상기 엔진이 장착된 출력 수단; 및 상기 출력 수단의 일측에 배치되며, 상기 소방용 드론이 탈착 가능하게 결합되는 드론 스테이션;을 포함하고, 상기 소방용 드론은, 상기 추진 노즐로부터 분사되는 상기 추진수를 소방수로 이용할 수 있도록 상기 드론 스테이션에 결합되는 소방 시스템이 제공된다.

상기의 구성에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론은 소방 노즐의 소방수 분사에 따른 반력을 고려하여 추진 노즐의 분사 방향을 제어함으로써 소방수 분사에도 불구하고 안정적인 호버링 상태를 유지할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 시스템은 전술한 소방용 드론을 출력 수단에 고정시킨 상태에서 분사 모듈로서 이용함으로써 전술한 소방용 드론의 활용 방안을 다양화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론이 호버링 상태를 유지하며 화재를 진압하는 것을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론의 저면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론이 소방수의 분사 방향을 조절하는 것을 설명하기 위한 설명도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론을 바라보는 방향을 달리하여 측면을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 시스템을 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론이 호버링 상태를 유지하며 화재를 진압하는 것을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론을 도시한 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론의 저면을 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론이 소방수의 분사 방향을 조절하는 것을 설명하기 위한 설명도이다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론을 바라보는 방향을 달리하여 측면을 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 일단부가 예를 들면, 보트, 소방차와 같이 엔진(210)을 구비하는 출력 수단(200)에 연결되어 추진수(W1)를 공급받은 후, 상기 추진수(W1)의 분사에 의해 발생된 추력을 통해 공중을 비행할 수 있는 장치이다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 추진수(W1)를 분사하는 추진 노즐(10) 외에 소방수(W2)를 분사하는 소방 노즐(30)을 구비하여 수상 또는 지상에서 발생된 화재를 진압할 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 소방수(W2) 분사에 의해 발생된 반력에도 불구하고 공중에서 안정적으로 호버링할 수 있는데, 이하 이를 중심으로 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 추진 노즐(10), 소방 노즐(30), 공급 호스(50) 및 제어부(70)를 포함할 수 있다.

먼저, 추진 노즐(10)은 소방용 드론이 상기 공중에서 부유할 수 있도록 추력을 제공하기 위한 부재이다.

이를 위해 추진 노즐(10)은 일례로, 탄소섬유와 같이 소정 강도를 가지면서 동시에 경량화를 달성할 수 있는 소재로 형성될 수 있으며, 내측에 추진수(W1)가 이동될 수 있도록 중공이 형성될 수 있다. 그러나, 추진 노즐(10)은 탄소섬유 외에도 다양한 소재로 형성될 수도 있다.

그리고, 추진 노즐(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 단부 측에 추진수(W1)를 분사하는 분사구(20)를 구비할 수 있다. 이때, 추진 노즐(10)은 소방용 드론(100)이 중력과 반대되는 방향으로 상승할 수 있도록 추력을 제공하기 위하여 지면 또는 수면 방향(도 2의 Z축과 반대되는 방향)을 향하는 분사구(20)를 구비할 수 있다.

한편, 추진 노즐(10)은 추진수(W1)의 분사 방향을 변경할 수 있다. 즉, 추진 노즐(10)의 추진수(W1)는 항상 수면 또는 지면을 수직으로 향하는 방향으로 분사되는 것이 아니라, 비행 방향 또는 후술될 소방 노즐(30)에 의한 반력을 상쇄시키기 위하여 중력 방향(Z축 방향)에 대하여 경사된 상태로 분사될 수도 있다.

이와 관련된 구체적인 일례로서, 추진 노즐(10)은 일측에 회전부재(15)를 구비할 수 있다. 이때, 회전부재(15)는 도 5에 도시된 바와 같이, 분사구(20)가 포함된 추진 노즐(10)의 단부(11 내지 14)를 수면 또는 지면과 평행한 소정 회전축(예를 들면, X축 또는 Y축)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 추진 노즐(10)의 단부(11 내지 14)는 중력 방향(Z축 방향)에 대하여 소정 각도(Θ2) 기울어진 상태로 배치될 수 있으며, 이를 통해 분사구(20)로부터 분사되는 추진수(W1)의 분사 방향을 변경할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 추진 노즐(10)은 후술될 공급 호스(50)로부터 공급된 추진수(W1)를 분기하여 각각의 분사구(21 내지 24) 측으로 이송할 수 있도록 복수 개의 부분 노즐(11 내지 14)을 포함할 수 있다. 이와 관련된 구체적인 일례로서, 추진 노즐(10)은 도면에 도시된 바와 같이 4개의 부분 노즐(11 내지 14)을 포함할 수 있으며, 이때, 4개의 부분 노즐(11 내지 14)은 도 3에 도시된 바와 같이 소방용 드론(100)의 외측부를 따라 동서남북 방향으로 배치될 수 있다. 그리고, 상기 4개의 부분 노즐(11 내지 14)은 각각 개별적으로 추진수(W1)의 분사 방향을 조절할 수 있다.

이때, 다시 도 2를 참조하면, 복수 개의 부분 노즐(11 내지 14)은 각 단부가 서로 취합되어, 후술될 공급 호스(50)와 연결되는 취합부(16)를 형성할 수 있다. 달리 말하면, 복수 개의 부분 노즐(11 내지 14)은 단일한 형태의 취합부(16)로부터 분기되어 각각 다른 방향으로 연장될 수 있다.

이러한, 취합부(16)에는 후술될 소방 노즐(30)의 단부도 함께 취합될 수 있다. 이를 통해 공급 호스(50)로부터 공급된 유체 중에서 일부는 추진 노즐(10)로 공급되어 추진수(W1)로 이용되며, 나머지 일부는 소방 노즐(30)로 공급되어 소방수(W2)로 이용될 수 있다.

이를 위해, 상기 취합부(16)는 공급 호스(50)로부터 추진 노즐(10) 및 소방 노즐(30) 측으로 분기되는 추진수(W1) 및 소방수(W2)의 양을 조절하는 조절 밸브(60)를 구비할 수 있다. 이때, 조절 밸브(60)는 일례로, 공기 구동 밸브, 배터리 전원 모터 구동 밸브 또는 솔레노이드 밸브로 형성될 수 있으며, 후술될 제어부(70)에 의해 그 개도가 조절될 수 있다. 그러나, 조절 밸브(60)의 종류가 상술한 예로 제한되는 것은 아님을 밝혀 둔다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 화재 대상(300)을 향하여 소방수(W2)를 분사하기 위하여 소방 노즐(30)을 포함할 수 있다.

이때, 소방 노즐(30)은 도 2에 도시된 바와 같이 전술한 추진 노즐(10)의 상측에 배치될 수 있다. 이를 통해 소방 노즐(30)은 추진 노즐(10)과 간섭됨이 없이 자유롭게 소방수(W2)의 분사 방향을 조절할 수 있다. 그러나, 소방 노즐(30)의 배치 위치가 도면에 도시된 예로 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 다양한 위치에 설치될 수 있음을 밝혀 둔다.

본 발명의 일 실시예에서, 소방 노즐(30)은 내측에 공간을 구비하여 취합부(16)로부터 공급된 소방수가 이동되는 소방 호스(33), 소방수(W2)가 최종적으로 토출되는 토출구(31)를 구비할 수 있다.

이때, 소방 호스(33)는 경질의 재질로 형성된 추진 노즐(10)과 달리 섬유성 소재로 유연성을 가질 수 있다. 이를 통해 소방 호스(33)는 이동부재(32)에 의해 토출구(31)의 소방수(W2) 분사 방향을 조절할 때, 구부러지거나 휨으로써 자유도를 확보할 수 있다.

그리고, 소방 노즐(30)은 소방수(W2)의 분사 방향을 조절하기 위한 이동부재(32)를 구비할 수 있다. 이때, 토출구(31)는 이동부재(32)에 의하여 도 4에 도시된 바와 같이 소방수(W2)의 분사 각도를 다양하게 변경할 수 있다.

예시적인 일례로서, 이동부재(32)는 도 5에 도시된 바와 같이 수면 또는 지면에 수직한 방향으로 연장되는 지지부분(35)과, 일단부는 지지부분(35)과 결합되고 타단부는 소방 노즐(30)의 단부(토출구(31)측 단부) 측에 연결되는 이동부분(34)을 포함할 수 있다. 이때, 지지부분(35)과 이동부분(34)은 서로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이를 통해 이동부분(34)은 수면 또는 지면과 평행한 회전축을 중심으로 축회전 가능할 수 있으며, 그 결과 이동부분(34)과 연결된 소방 노즐의 토출구(31)도 분사 방향을 변경할 수 있다.

이처럼 이동부분(34)을 지지부분(35)에 대하여 회전시키기 위하여 이동부재(32)은 별도의 액추에이터(미도시)를 구비할 수 있으며, 이러한 액추에이터의 구동은 제어부(70)에 의해 제어될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 추진 노즐(10) 및 소방 노즐(30) 측으로 추진수(W1)와 소방수(W2)를 공급하도록 공급 호스(50)를 포함할 수 있다.

이때, 공급 호스(50)는 내측에 중공이 구비된 공지의 관부재일 수 있으며, 일단부가 취합부(16)와 결합되고, 타단부는 수상 또는 지상에 위치하는 출력 수단(200)에 구비된 엔진(210)에 연결될 수 있다. 또한, 공급 호스(50)는 전술한 소방 호스(33)와 유사하게 가요성 있는 소재로 형성될 수 있으며, 이에 따라 소방용 드론(100)의 이동에 따라 그 형상이 다양하게 변경될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 공급 호스(50)는 필요에 따라 취합부(16) 및 엔진(210)과 자유롭게 탈착 가능하도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 화재가 발생된 특별한 경우에만, 소방용 드론(100)이 엔진(210)에 결합되어 이용될 수 있으며, 그 결과, 비상시가 아닌 경우에는 엔진과 분리되어 별도의 장소에 배치됨으로써 보관이 용이할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 소방용 드론(100)의 구동과 관련된 전반적인 제어를 수행하기 위하여 제어부(70)를 포함할 수 있다.

이때, 제어부(70)는 하드웨어 또는 소프트웨어의 형태로 구현될 수도 있고, 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로 구현될 수도 있다. 바람직하게는, 제어부(70)는 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등의 하드웨어와, 상기 하드웨어를 통해 구현되는 소프트웨어가 결합된 형태로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에서, 제어부(70)는 소방용 드론(100)이 일정 고도에서 정지 상태를 유지하여 호버링(hovering) 하도록 소방용 드론(100)의 각 구성을 통합적으로 제어할 수 있다. 이를 통해 소방용 드론(100)은 안정적인 상태에서 소방수(W2)를 분사할 수 있다.

이를 위해, 제어부(70)는 추진 노즐(10) 및 상기 소방 노즐(30)의 추진수(W1) 및 소방수(W2)의 분사 방향을 통합적으로 제어할 수 있으며, 그 중에서도 소방수(W2)의 분사에 의해 형성되는 반력을 고려하여 추진 노즐(10)의 분사 방향을 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 5를 참조하면, 소방 노즐(30)의 토출구(31)가 중력 방향(Z축 방향)에 대하여 소정 각도(Θ1)를 형성한 상태에서 소방수(W2)가 공중으로 분사될 경우, 소방수(W2)의 분사 방향과 반대 방향으로 반력(F1,F2)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 반력은 수평 방향 성분(F1)과 수직 방향 성분(F2)으로 분해될 수 있으며, 특히 수평 방향 성분(F1)의 경우 소방용 드론(100)이 수평 방향으로 이동하도록 영향을 미침으로써 안정적인 호버링을 방해할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)의 제어부(70)는 상기 반력의 영향을 최소화하기 위하여 추진 노즐(10)의 분사 방향을 조절할 수 있다.

일례로, 제어부(70)는 상기 수평 방향 반력(F1)을 상쇄하기 위하여 도 5에 도시된 같이 소방수(W2)와 추진수(W1)가 중력 방향(Z축 방향)에 대하여 서로 반대 방향으로 경사진 상태로 분사되도록 추진 노즐(10)의 분사 방향을 제어할 수 있다. 이를 위해 제어부(70)는 회전부재(15)를 제어하여 추진 노즐(10)의 단부가 중력 방향과 소정 각도(Θ2)를 형성하도록 추진 노즐(10)의 단부를 회전시킬 수 있다.

이 경우, 추진수(W1)의 분사에 따라 형성되는 반력(F3,F4)은, 소방 노즐(30)과 마찬가지로 수평 방향 반력(F3) 및 수직 방향 반력(F4)으로 분해될 수 있다. 이때, 추진 노즐(10)에 의해 형성된 수평 방향 반력(F3)은 소방 노즐(30)에 의해 형성된 수평 방향 반력(F1)을 상쇄하도록 작용함으로써 소방용 드론(100)이 안정적으로 호버링하도록 유도할 수 있다.

관련하여, 만약 소방용 드론(100)이 도 3에 도시된 바와 같이 동서남북 방향에 대하여 총 4개의 부분 노즐(11 내지 14)을 포함하는 경우, 제어부(70)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 소방수(W2)의 분사 방향을 기준으로 양측에 배치된 한 쌍의 부분 노즐(11,13)에 대해서만 중력 방향에 대하여 소정 각도(Θ2)를 형성하도록 제어할 수 있다. 이것은 나머지 한 쌍의 부분 노즐(12,14)의 경우, 노즐 단부를 회전시킨다 하더라도 소방 노즐(30)의 수평 방향 반력과 관계없는 방향으로 반력을 형성하게 되어 오히려 호버링을 방해할 수 있기 때문이다. 따라서 상기 나머지 한쌍의 부분 노즐(12,14)은 도 6에 도시된 바와 같이 중력 방향에 대하여 기울어지지 않은 상태에서 온전히 수직 방향에 대해서만 반력을 형성함으로써, 소방용 드론(100)의 추력 생성에만 집중할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 제어부(70)는 소방 노즐(30)에 의해 형성된 반력을 최소화하기 위하여 전술한 추진 노즐(10)의 분사 방향 외에도, 조절 밸브(60)의 개도 또는 출력 수단(200)의 엔진(210)의 출력도 함께 통합적으로 제어할 수 있다. 일례로, 제어부(70)는 소방 노즐(30) 및 추진 노즐(10) 각각에 의해 형성된 수평 방향 반력(F1, F3)의 크기를 비교하여 이들이 서로 상쇄되도록 조절 밸브(60)의 개도 또는 엔진(210)의 출력을 조절할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 소방용 드론(100) 주변의 기압 정보를 수집하기 위한 기압센서(72)를 더 포함할 수 있다.

이때, 기압센서(72)는 소방용 드론(100)의 부유 높이에 따라 각기 다르게 형성된 기압의 크기를 감지함으로써 제어부(70)가 소방용 드론(100)의 부유 높이를 추정하기 위한 기초 데이터를 제공하여 줄 수 있다.

이와 관련하여 제어부(70)는 기압 정보를 통해 추정된 부유 높이에 기초하여 엔진(210)의 출력을 조절할 수 있다. 구체적으로, 소방용 드론(100)의 부유 높이가 높아질수록 추진수 및 소방수는 보다 높은 위치 에너지를 가져야 하므로 이에 대응하여 엔진(210)의 출력 역시 높아져야 한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)의 제어부(70)는 기압센서(72)에 의해 실시간으로 감지되는 기압 정보에 기초하여 신속하게 엔진(210)의 출력을 조절함으로써 비행 높이 변화에도 불구하고, 소방용 드론(100)이 안정적으로 비행할 수 있도록 할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 평시에는 공급 호스(50)와 엔진(210)이 분리된 상태에서 보관되어 있다가, 화재 발생시에만 선택적으로 엔진(210)과 연결될 수 있다. 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 제트 스키, 소형 선박, 소방차 또는 분진저감용 물차 등 다양한 형태의 출력 수단(200)의 엔진(230)과 연결될 수 있다. 이를 위해 공급 호스(50)의 단부에는 엔진(210)과의 안정적인 결합을 위한 커플링 수단(미도시) 될 수 있다.

이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 도면에 도시된 바와 같이 출력 수단(200)의 이동을 위한 엔진(230) 외에 소방용 드론(100) 만을 위해 구비된 별도의 엔진(210)에만 연결되어 이용될 수 있도록 형성될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 시스템을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 소방 시스템의 일 구성으로서 기능할 수도 있다.

이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 공중을 비행하지 않고 출력 수단(200)의 일측에 구비되며, 소방용 드론(100)과 탈착 가능하게 결합될 수 있는 드론 스테이션(220)에 위치된 상태에서 소방 노즐(30) 대신 추진 노즐(10)을 이용하여 화재를 진압할 수 있다. 이때, 소방용 드론(100)은 도면에 도시된 바와 같이 추진 노즐(10)의 분사구(20)가 화재 대상(300)을 향하도록 배치된 상태에서 드론 스테이션(220)에 결합될 수 있다.

이처럼 소방용 드론(100)을 소방 시스템의 일 구성으로 이용할 경우, 소방 노즐(30) 대비 보다 많은 분사구를 가지며, 분사력이 강한 추진 노즐(10)을 이용하여 화재를 진압할 수 있다.

살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 소방 노즐(30)의 소방수 분사에 따른 반력을 고려하여 추진 노즐(10)의 분사 방향을 제어함으로써 소방수 분사에도 불구하고 안정적인 호버링 상태를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방용 드론(100)은 출력 수단에 고정된 상태에서 소방 시스템의 분사 모듈로서 이용될 수도 있어 그 활용 방안을 다양화할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10: 추진 노즐 20: 분사구
30: 소방 노즐 50: 공급 호스
60: 조절 밸브 70: 제어부
100: 소방용 드론 200: 출력수단
210,230: 엔진 300: 소방 시스템

Claims (13)

1. 공중에서 소방수를 분사하는 소방용 드론으로서,
   상기 소방용 드론이 상기 공중에서 부유 가능하도록 추진수를 분사하되, 상기 추진수의 분사 방향을 조절할 수 있도록 형성되는 추진 노즐;
   화재 대상을 향하여 상기 소방수를 분사하되, 상기 소방수의 분사 방향을 조절할 수 있도록 형성되는 소방 노즐;
   일단부가 수상 또는 지상에 위치하는 엔진에 연결되어 상기 추진 노즐 및 상기 소방 노즐 측으로 상기 추진수와 상기 소방수를 공급하는 공급 호스; 및
   상기 추진 노즐 및 상기 소방 노즐의 분사 방향을 통합적으로 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 소방용 드론이 안정적으로 호버링하도록 상기 소방수의 분사에 의해 형성되는 반력을 고려하여 상기 추진 노즐의 분사 방향을 제어하는, 소방용 드론.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 추진 노즐은 상기 소방용 드론의 외측부를 따라 동서남북 방향으로 배치된 4개의 부분 노즐을 포함하고,
   상기 4개의 부분 노즐은 개별적으로 분사 방향을 조절할 수 있도록 형성되는, 소방용 드론.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 추진 노즐은 상기 추진수의 분사 방향을 조절 가능하도록 분사구가 포함된 상기 추진 노즐의 단부를 수면 또는 지면과 평행한 소정 회전축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 회전부재를 구비하는, 소방용 드론.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 소방 노즐은 상기 추진 노즐의 상측에 배치되는, 소방용 드론.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 소방 노즐은 상기 소방수의 분사 방향을 조절하기 위한 이동부재를 구비하고,
   상기 이동부재는 수면 또는 지면에 수직한 방향으로 연장되는 지지부분과, 일단부는 상기 지지부분을 중심으로 축회전 가능하도록 상기 지지부분과 결합되고, 타단부는 상기 소방 노즐의 단부 측에 연결되는 이동부분을 포함하는, 소방용 드론.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 추진 노즐과 상기 소방 노즐의 단부가 취합되어 상기 공급 호스의 타단부와 연결되는 취합부를 포함하는, 소방용 드론.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 공급 호스의 상기 일단부는 상기 엔진으로부터 탈착 가능하도록 형성되고,
   상기 엔진은 제트 스키 또는 선박에 구비된 엔진인, 소방용 드론.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 공급 호스로부터 상기 추진 노즐 및 상기 소방 노즐 측으로 분기되는 상기 추진수 및 상기 소방수의 양을 조절하는 조절 밸브를 더 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 소방용 드론이 안정적으로 호버링하도록 상기 추진 노즐의 분사 방향, 상기 조절 밸브의 개도 및 상기 엔진의 출력을 통합적으로 제어하는, 소방용 드론.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 소방 노즐이 상기 소방수를 분사함에 따라 수평 방향으로 형성되는 반력을 상쇄하도록 상기 추진 노즐의 분사 방향을 제어하는, 소방용 드론.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 소방수와 상기 추진수가 중력 방향에 대하여 서로 반대 방향으로 경사진 상태로 분사되도록 상기 추진 노즐의 분사 방향을 제어하는, 소방용 드론.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 추진 노즐은 상기 소방용 드론의 외측부를 따라 동서남북 방향으로 배치된 4개의 부분 노즐을 포함하되, 상기 4개의 부분 노즐은 개별적으로 분사 방향을 조절할 수 있도록 형성되고,
    상기 제어부는, 상기 4개의 부분 노즐 중에서 상기 소방수의 분사 방향을 기준으로 양측에 배치된 한 쌍의 부분 노즐에 대해서만 상기 중력 방향에 대하여 경사진 형태로 상기 추진수가 분사되도록 상기 추진 노즐의 분사 방향을 제어하는, 소방용 드론.
12. 제1 항에 있어서,
    상기 소방용 드론 주변의 기압 정보를 수집하는 기압센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 기압 정보를 기초로 상기 소방용 드론의 부유 높이를 추정하여 상기 엔진의 출력을 제어하는, 소방용 드론.
13. 제1 항에 따른 소방용 드론;
    상기 엔진이 장착된 출력 수단; 및
    상기 출력 수단의 일측에 배치되며, 상기 소방용 드론이 탈착 가능하게 결합되는 드론 스테이션;을 포함하고,
    상기 소방용 드론은, 상기 추진 노즐로부터 분사되는 상기 추진수를 소방수로 이용할 수 있도록 상기 드론 스테이션에 결합되는, 소방 시스템.

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