KR20230112370A - 터널 화재 연기 차단 시스템 - Google Patents

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KR20230112370A
KR20230112370A KR1020220008546A KR20220008546A KR20230112370A KR 20230112370 A KR20230112370 A KR 20230112370A KR 1020220008546 A KR1020220008546 A KR 1020220008546A KR 20220008546 A KR20220008546 A KR 20220008546A KR 20230112370 A KR20230112370 A KR 20230112370A
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유광산
김상환
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유광산
김상환
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Abstract

본 발명은 터널 화재 연기 차단 시스템에 관한 것으로, 가요성 재질로 형성되고 포개진 상태로 터널의 상측에 설치되고, 가스 통로가 내부에 마련된 차폐벽과; 가스 공급원과, 상기 가스 공급원과 상기 가스 통로를 연결하는 공급 호스를 구비하여, 상기 공급 호스를 통해 상기 가스 통로에 팽창 가스를 공급하는 가스 공급부를; 포함하여, 상기 가스 통로에 팽창 가스가 공급되면, 상기 차폐벽이 펼쳐지면서 상기 터널의 상측 공간을 차폐하여, 터널에서의 화재 발생 시에, 터널의 상측 공간을 폐쇄하고 하측 공간을 개방하여, 연기는 차단하고 차량 및 사람은 대피할 수 있도록 하여 터널의 인명 피해를 최소화하는 터널 화재 연기 차단 시스템을 제공한다.

Description

터널 화재 연기 차단 시스템{TUNNEL FIRE SMOKE SHUTOFF SYSTEM}
본 발명은 터널 화재 연기 차단 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 터널 내부에 화재가 발생하여 연기가 발생한 경우에 화재 연기를 포집하여 배출하여 터널 내부의 인명 피해를 최소화하는 터널 화재 연기 차단 시스템에 관한 것이다.
우리나라의 지형은 산지가 많으므로, 터널이 널리 시공되고 있다. 특히, 최근에는 통행의 편의와 고속 주행을 가능하게 하도록 철도나 도로의 주행 경로를 직선 형태로 시공함에 따라, 산악 지대를 통과하는 터널의 길이가 점점 더 길어지고 있다.
터널의 길이가 길어질수록 차량 통행에 의한 배기 가스가 터널 내에 정체되기 쉬우므로, 도1에 도시된 바와 같이, 터널(10)의 내부에 환풍기(20)를 설치하여 내부 공기를 바깥으로 강제 유동(20d)시켜 배출한다.
한편, 터널(10)을 통과하는 차량에 갑자기 화재가 발생되거나, 차량의 추돌 사고 등에 의해 화재가 발생될 수 있다. 화재 발생은 터널 내부에 유독 가스를 다량 함유한 연기(66)를 발생시키는데, 화재가 발생하면 터널 내부의 사람들이 신속하게 터널의 바깥으로 빠져나가지 못하므로, 터널 내부의 사람들을 질식시켜 심각한 안전 사고를 초래한다.
특히, 최근에는 터널의 길이가 10km를 넘는 긴 터널이 시공되어 사용되고 있는데, 터널(10)에 설치된 환풍기(20) 등의 통풍 시스템에 의해서는 터널의 내부의 연기를 신속하게 바깥으로 배출시키지 못하므로, 질식 등에 의한 심각한 인명 피해가 수반되는 문제가 있었다.
따라서, 긴 터널의 내부에 화재가 발생한 경우에, 터널 내의 사람들이 터널 바깥으로 빠져나가기 이전에, 화재로 인한 연기로 인해 질식되는 인명 피해를 최소화할 수 있는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 터널 내부에 화재가 발생하여 연기가 발생한 경우에 화재 연기를 포집하여 배출하여 터널 내부의 인명 피해를 최소화하는 터널 화재 연기 차단 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명은, 터널 내부에 화재가 발생되면, 터널의 상측 공간을 폐쇄하고 하측 공간을 개방하여, 연기는 차단하고 차량 및 사람은 대피할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 터널 내부에 화재가 발생되면, 연기의 흐름을 차단하는 차폐벽이 짧은 시간 내에 신속하게 펼쳐질 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 터널 내부에 화재가 발생되면, 차단 영역별로 차단 벽의 차폐 높이를 다르게 설정하여, 연기의 포집과 배출 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 터널 내부에 화재로 인한 연기를 포집하여, 곧바로 포집된 연기를 별도 통로를 통해 외부로 배출하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 터널 내부에 화재 발생 위치를 감지하여, 차단 영역 별로 연기의 포집 및 배출 제어를 구분하여 행하여, 대피하는 사람들에게 연기가 접근하는 것을 최소화하고, 동시에 연기의 배출을 보다 신속하게 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은, 가요성 재질로 형성되고 포개진 상태로 터널의 상측에 설치되고, 가스 통로가 내부에 마련된 차폐벽과; 가스 공급원과, 상기 가스 공급원과 상기 가스 통로를 연결하는 공급 호스를 구비하여, 상기 공급 호스를 통해 상기 가스 통로에 팽창 가스를 공급하는 가스 공급부를; 포함하여, 상기 가스 통로에 팽창 가스가 공급되면, 상기 차폐벽이 펼쳐지면서 상기 터널의 상측 공간을 차폐하는 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템을 제공한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '길이 방향' 및 이와 유사한 용어는 터널의 통행 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '상하' 및 이와 유사한 용어는 터널의 높이 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '대략 수평 방향' 및 이와 유사한 용어는 중력 방향에 수직한 수평 방향 성분을 갖는 방향을 지칭하는 것으로 정의한다. 예를 들어, 경사진 사선 방향이나 스마일(∪) 또는 우는 형상(∩) 또는 경사진 사선 방향의 조합(∧,∨)을 모두 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 가요성 재질로 형성되고 가스 통로가 형성된 차폐벽이 포개진 상태로 터널에 설치되고, 가스 공급부로부터 차폐벽의 가스 통로에 팽창 가스가 공급되면, 차폐벽이 펼쳐지면서 상기 터널의 상측 공간을 차폐하여 터널 내부의 화재 연기를 차폐벽의 사이에 포집하여 배출함으로써, 터널 내부의 인명 피해를 최소화하는 터널 화재 연기 차단 시스템을 제공한다.
즉, 본 발명에 따르면, 터널 내부에 화재가 발생되면, 터널의 상측 공간을 폐쇄하고 하측 공간을 개방하여, 연기는 차단하고 차량 및 사람은 대피할 수 있도록 하여 터널의 인명 피해를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은, 차폐벽의 전체에 팽창 가스를 주입하는 대신에, 차폐벽이 펼쳐지는데 필요한 경로에 가스 통로가 형성되어, 최소한의 팽창 가스의 주입으로 차폐벽이 짧은 시간 내에 신속하게 펼쳐져 연기의 통로인 터널 상측 공간을 차폐시킴으로써, 연기 및 유독 가스의 확산을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 연기 및 유독가스의 흐름을 차단하는 차폐벽의 차폐 높이를 공급되는 팽창 가스의 압력에 따라 조절하되, 가스 통로의 각 영역이 미리 정해진 압력값을 초과한 경우에 팽창되도록 조절되어, 차폐벽이 흐물흐물한 상태가 아니라 짱짱하고 튼튼하게 팽창된 영역에 의해 견고한 형태를 유지하면서 차폐 높이를 조절하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 터널 내부에 화재로 인한 연기를 포집하여, 곧바로 포집된 연기를 별도 통로를 통해 외부로 배출함으로써, 연기의 배기 통로와 사람이 대피하는 통로를 구분함으로써, 대피하는 사람들이 연기와 유독가스를 흡입하는 것을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 터널 내부에 화재 발생 위치를 감지하여, 차단 영역 별로 연기의 포집 및 배출 제어를 구분하여 행하여, 대피하는 사람들에게 연기가 접근하는 것을 최소화하고, 동시에 연기를 보다 신속하게 배출시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도1은 종래의 터널 화재 연기 차단 시스템을 도시한 도면,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 화재 연기 차단 시스템으로서, 차폐벽이 접혀진 상태를 도시한 도면,
도3은 도2의 터널 화재 연기 차단 시스템으로서, 차폐벽이 펼쳐진 상태를 도시한 도면,
도4는 도2의 절단선 X-X에 따른 단면도,
도5는 도2의 'A'부분의 확대도,
도6은 도3의 'B'부분의 확대도,
도7은 도3의 절단선 Y-Y에 따른 단면도,
도8 내지 도10은 차폐벽의 작용을 설명하기 위한 차폐벽에 가스 통로의 분포 상태를 도시한 도면,
도11a 및 도11b는 가스 통로에 설치된 연결 밸브의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 화재 연기 차단 시스템(100)은, 가요성 재질로 형성되어 포개진 상태로 터널에 길이 방향으로 이격된 다수의 위치에 설치되며 가스 통로(110p)가 내부에 마련된 차폐벽(110)과, 차폐벽(110)의 가스 통로(110p)에 팽창 가스를 공급하는 가스 공급부(120)와, 차폐벽(110)의 사이 내벽(88)에 설치되어 연기를 감지하는 연기 센서(130)와, 차폐벽(110)의 포개진 상태를 갈고리 형태로 유지하는 유지부(140)와, 연기 센서(130)의 신호에 따라 가스 공급부(120)의 팽창 가스의 공급 압력을 제어하는 제어부(150)와, 터널의 내부와 바깥을 연결하는 배기 통로(85)를 포함하여 구성된다.
참고로, 본 발명에서 터널(10)이라 함은, 육상터널(10), 지하터널(10) 및 해저터널(10)을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있으며, 터널(10)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
상기 가스 공급부(120)는, 도8 내지 도10에 도시된 바와 같이, 팽창 가스를 보관하는 가스 공급원(121)과, 가스 공급원(121)과 차폐벽(110)의 가스 통로(110p)를 연결하는 공급 호스(122)와, 가스 공급원(121)의 팽창 가스를 공급 호스(122)를 통해 공급하는 공급 펌프(123)를 구비하여, 제어부(150)나 수동 조작에 의해 공급 호스(122)를 통해 차폐벽(110)의 가스 통로(110p)에 팽창 가스를 공급한다.
이와 같이, 가스 공급부(120)에 의하여 차폐벽(110)의 가스 통로(110p)에 팽창 가스가 공급되면, 가스 통로(110p)에 팽창 가스가 채워지면서, 가스 통로(110p)가 긴 풍선과 유사하게 짱짱하고 견고하게 펼쳐지게 되고, 이에 따라 차폐벽(110)은 펼쳐지면서, 유지부(140)로부터 벗어나 터널의 상측 공간을 차폐하게 된다.
상기 차폐벽(110)은, 난연성 소재이면서 연기가 투과하지 못하는 가요성 재질로 형성되어 접혀지거나 말아지는 형태로 포개진 상태로 유지부(140)에 의해 유지되도록 설치된다. 예를 들어, 차폐벽은 실리젠과 같은 난연성 가죽이나 직물로 형성될 수 있다.
차폐벽(110)은 터널(10)의 길이 방향을 따라 다수 배치되며, 차폐벽(110)의 설치 위치를 경계로 하여 차단 영역(A0, A1, A2, A3,...)이 구획된다. 예를 들어, 각 차단영역(A0, A1, ...)은 약 50m 정도의 길이로 정해질 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 차폐벽(110)은 운전자에게 드러나는 터널(10)의 내벽(88)에 형성된 수용홈(89)에 삽입 설치될 수 있다. 각 차단 영역(A0, A1, A2, A3,...)에는 외부와 연통하는 배기 통로(85)가 마련되며, 각각의 배기 통로(85)에는 배출 팬(S)에 의해 터널 내부의 공기를 바깥으로 배출(99)시키는 설비가 구비된다.
차폐벽(110)에는 가스 공급부(120)로부터 팽창 가스를 공급받는 가스 통로(110p)가 구비되고, 가스 통로(110p)가 형성되지 않은 사이 영역(111)은 한겹 또는 2겹의 가죽이나 직물로 형성된다. 따라서, 차폐벽(110)은 가스 통로(110p)에 팽창 가스가 공급되어 팽창하면서, 포개진 상태에서 도7 및 도8에 도시된 펼쳐진 상태로 된다.
차폐벽(110)에 형성되는 가스 통로(110p)는, 상측면(110s)이 터널(10)의 천장면에 밀착한 상태로 접하는 곡면으로 형성되도록 연장된 상단 통로(112)와, 차폐벽(110)이 완전히 펼쳐진 상태에서 차폐벽(110)의 최하단을 대략 수평 방향으로 연결하는 하단 통로(113)와, 상단 통로(112)로부터 상하 방향으로 연장되어 하단 통로(113)와 연결되는 2개 이상의 하방 통로(115)와, 하방 통로(115)를 대략 수평 방향으로 가로지르는 형태로 연장된 중간 통로(116)를 포함할 수 있다.
여기서, 차폐벽(110)의 하단에는 무게추가 구비될 수 있다. 이에 따라, 도5에 도시된 바와 같이, 차폐벽(110)이 포개진 상태로부터 펼쳐질 때에, 무게추가 차폐벽(110)의 하단을 중력 방향으로 잡아당기므로, 팽창 가스가 가스 통로(110p)에 공급되는 속도가 늦춰지더라도, 무게추에 의해 차폐벽(110)이 펼쳐지는 것을 보조할 수 있다.
무게추는 차폐벽(110)의 하단에 매달거나 부착시키는 등 다양하게 고정 설치될 수 있다. 예를 들어, 도8 내지 도10에 도시된 바와 같이, 무게추(119)는 휨 변형이 가능한 재질의 막대나 봉으로 형성되어 하단 통로(113)에 삽입 설치될 수 있다. 이를 통해, 도9 및 도10에 도시된 바와 같이, 팽창 가스가 가스 통로(110p)에 모두 채워지지 않은 상태에도, 차폐벽(110)의 하단이 중력 방향으로 처진 상태가 되도록 유도하여, 차폐벽(110)으로 보다 넓은 터널 상측 공간을 차폐시켜 연기의 이동을 차단할 수 있다.
한편, 도면에 예시된 실시예에서는 터널(10)의 내벽(88)의 수용홈(89)에 차폐벽(110)이 접혀진 상태로 설치되는 구성을 예로 들었지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 터널(10)의 내벽에 수용홈이 없이 차폐벽(110)의 일부 이상이 드러난 상태로 설치되는 구성을 모두 포함한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 가스 공급부(120)의 공급 호스(122)는 각각의 가스 통로(111, 113, 114, 115, 116; 110p)에 각각 연결되어, 팽창 가스를 가스 통로(110p)에 선별적으로 또는 동시에 공급하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 보다 바람직한 실시 형태에 따르면, 가스 공급부(120)의 공급 호스(122)는 차폐벽(110)의 가스 통로(110p) 중에 상단 통로(112)에 연결된다. 이에 따라, 도9에 도시된 바와 같이, 가스 통로(110p)들 중에 상단 통로(112)가 가장 먼저 가스 공급부(120)로부터 팽창 가스가 공급되어 팽창하여, 상방으로 볼록해진 상단 통로(112)의 상측면(112s)이 터널의 천장면과 밀착하게 되어, 터널에 발생된 연기가 터널의 천장면과 차폐벽의 사이 틈새로 새는 것을 가장 먼저 방지할 수 있다.
이와 동시에, 고리 모양의 유지부(140)에 의해 말려있거나 접혀져 포개진 상태로 유지되던 차폐벽(110)은, 상단 통로(112)에 팽창 가스가 채워지면서 상단 통로(112)가 단단한 풍선 형태로 부풀어지면서, 도6에 도시된 바와 같이, 고리 모양의 유지부(140)로부터 벗어나게 된다. 이를 위하여, 고리 형태의 유지부(140)는 터널의 내벽(88)에 피봇 회전 운동이 가능하도록 피봇(140x)으로 고정된 것이 바람직하다.
이와 동시에, 전술한 바와 같이, 무게추(119)에 의해 차폐벽(110)의 하단을 중력 방향으로 끌어내리므로, 차폐벽(110)은 상단 통로(112)의 팽창에 의해 터널 천장면에 밀착한 상태로 무게추에 의해 전체적으로 펼쳐진 상태가 된다. 따라서, 최소한의 팽창 가스의 공급에 의해 짧은 시간 내에 차폐벽(110)이 터널의 상측 공간을 차폐시켜 연기를 통과시키지 않게 된다.
도면에 예시된 실시예에서는 터널의 천장면이 상방으로 볼록한 곡면인 형상을 예로 들었지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 터널의 천장면이 평탄한 평면 형상일 수 있으며, 이 때에는 상단 통로(112)의 상측면(112s)은 직선 형태로 형성될 수 있다.
한편, 도8에 도시된 바와 같이, 각각의 가스 통로(110p)의 사이에는 다수의 연결 밸브(110v)가 설치된다. 연결 밸브(110v)는 작업자에 의해 ON/OFF되는 형태로 형성될 수도 있지만, 도11a에 도시된 바와 같이, 가스 통로(110p)에 통과공(118a)이 형성된 차단막(118)이 구비되고, 차단막(118)의 통과공(118a)을 막는 형태로 차단 부재(118p)가 고정 부재(118x)에 고정된 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 가스 통로(110p)의 상측의 압력(P1)이 미리 정해진 개방 설정 압력(Pa)보다 낮으면, 고정 부재(118x)에 일단이 고정된 차단 부재(118p)를 밀어내는 힘이 약하므로 연결 밸브(110v)는 닫힘 상태(OFF 상태)로 유지되어, 팽창 가스가 가스 통로(110p)의 상측에서 하측으로 이동하지 못하게 된다.
이에 반하여, 도11b에 도시된 바와 같이, 가스 통로(110p)의 상측의 압력(P1)이 미리 정해진 개방 설정 압력(Pa)보다 높아지면, 고정 부재(118x)에 일단이 고정된 차단 부재(118p)의 휨 변형(110r)이 발생되어 차단막(118)의 통과공(118a)이 열린 상태(ON 상태)가 되면서, 팽창 가스가 가스 통로(110p)의 상측에서 하측으로 이동하여 하측의 통로로 상측과 동일한 압력에 수렴하게 된다.
여기서, 각 연결 밸브(110v)의 ON/OFF로 제어되는 미리 정해진 개방 설정 압력(Pa)의 크기는 차단 부재(118p)의 휨 강성의 크기로 조절할 수 있다.
상기와 같이 구성된 연결밸브(110v)는, 가스 통로(110p)를 다수의 구간으로 구획하게 되고, 가스 공급부(120)로부터 팽창 가스를 가장 먼저 공급받는 상단 통로(112)를 시작으로, 각 가스 통로(112, 113, 114, 115, 116; 110p)의 팽창 순서 및 팽창 압력을 설정하게 된다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상단 통로(112)의 양끝단은 하단 통로(113)와 연결 통로(114, 점선표시)를 통해 상호 연결되게 구성될 수 있다. 이 때에는, 도8 내지 도10에 도시된 상단 통로(112) 및 하단 통로(113)의 양단부는 막히지 않고 뚫린 상태가 된다. 도8에 도시된 바와 같이, 하방 통로(115)에 다수의 연결 밸브(115v1, 115v2, 115v3)가 설치되고, 동시에 연결 통로(114)에도 연결 밸브(114v)가 설치될 수 있다.
이 구성 하에서는, 예를 들어, 연결 밸브(114v)의 설정 압력이 가장 낮고, 제1연결 밸브(115v1), 제3연결밸브(115v3) 및 제2연결 밸브(115v2)의 순서로 설정 압력을 낮게 설정할 수 있다. 이에 따라, 상단 통로(112)가 가장 먼저 팽창하고, 그리고 나서 하단 통로(113)가 팽창하며, 그 다음에 하방 통로(115)가 상측에서 하측으로 팽창하면서, 제1연결밸브(115v1)와 제3연결밸브(115v3) 사이에 위치한 상측 중간 통로(116)와, 제3연결밸브(115v2)와 제2연결밸브(115v2)의 사이에 위치한 하측 중간 통로(116)가 팽창하게 된다. 따라서, 상단 통로(112)에 팽창 가스가 채워져 팽창한 이후에, 상단 통로(112)로부터 연결 통로(114)를 통해 하방 통로(115)에 팽창 가스를 공급할 수 있다. 이에 의해, 상방으로 굽어진 상단 통로(112)와 하단의 경계를 형성하는 하단 통로(113)를 먼저 팽팽하게 팽창시켜 전체적인 차폐벽의 윤곽을 적은 양의 팽창 가스의 공급으로 형성하는 것이 가능해진다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상단 통로(112)와 하단 통로(113)는 하방 통로(115)를 통해서만 상호 연결될 수 있다. 즉, 점선으로 표시된 연결 통로(114)가 생략될 수 있다.
이 구성 하에서는, 예를 들어, 연결 통로(114)가 형성되지 않은 구성에서는, 제1연결 밸브(115v1), 제3연결밸브(115v3) 및 제2연결 밸브(115v2)의 순서로 설정 압력을 낮게 설정할 수 있다. 이에 따라, 도9에 도시된 바와 같이, 상단 통로(112)가 가장 먼저 팽창하고, 하방 통로(115)가 상측에서 하측으로 팽창하면서, 도10에 도시된 바와 같이, 제1연결밸브(115v1)와 제3연결밸브(115v3) 사이에 위치한 상측 중간 통로(116)가 그 다음에 팽창하고, 그리고 나서 제3연결밸브(115v2)와 제2연결밸브(115v2)의 사이에 위치한 하측 중간 통로(116)가 팽창하며, 하단 통로(113)가 가장 마지막에 팽창하게 된다. 따라서, 상단 통로(112)와 하방 통로(115)가 팽창 가스에 의해 팽창한 이후에 하단 통로(113)가 마지막으로 팽창하며, 도9 및 도10에 도시된 바와 같이, 하방 통로(115)에 배치된 제1연결밸브(115v1), 제3연결밸브(115v3) 및 제2연결밸브(115v2)가 순차적으로 OFF상태에서 ON상태로 변경됨에 따라, 순차적으로 차폐벽(110)의 차폐 높이가 H2, H3, H1으로 점점 커지게 된다. 이렇듯, 가스 공급부(120)로부터 가스 통로(110p)에 공급(pa)되는 팽창 가스의 공급 압력의 크기에 따라, 가스 통로(110p)에 배치된 연결 밸브(110v)들이 순차적으로 개방시되면서, 팽창 가스에 의해 팽창하는 가스 통로(110p)의 영역이 확산되면서, 도9, 도10 및 도11에 도시된 차폐벽(110)의 차폐 높이(H2, H3, H1)를 점진적으로 커지도록 조절할 수 있다.
구체적으로는, 도9에 도시된 바와 같이, 가스 공급부(120)로부터 상단 통로(112)에 팽창 밸브가 공급되는 동안, 하방 통로(115)의 최상측에 위치한 제1연결 밸브(115v1)가 OFF상태를 유지한다. 이에 따라, 상단 통로(112)의 내부 압력이 정해진 값에 도달하면서 상단 통로(112)는 상방 볼록한 형상으로 팽창하면서 터널(10)의 천장면에 밀착하게 된다. 이와 동시에, 도6에 도시된 바와 같이, 상단 통로(112)의 팽창에 따라, 고리 모양의 유지부(140)가 피봇 회전(140r1)하면서, 포개진 형태의 차폐벽(110)은 고리 모양의 유지부(140)로부터 이탈하게 되고, 차폐벽(110)이 하방으로 펼쳐지면, 고리 모양의 유지부(140)는 자중에 의해 피봇 회전(140r2)하여 원래 위치로 복귀하게 된다.
이와 동시에, 도9에 도시된 바와 같이, 팽창 가스가 하방 통로(115)와 하단 통로(113)와 연결 통로(114)와 중간 통로(116)에 공급되지 않은 상태에서도, 무게추(119)에 의해 하단 통로(113)가 하방으로 잡아당겨짐에 따라 차폐벽(110)이 펼쳐진 상태가 되며, 이를 통해, 터널의 상측 공간을 차폐벽이 차폐시키게 된다.
한편, 상단 통로(112)에 공급되는 팽창 가스에 의해 상단 통로(112)가 미리 정해진 압력에 도달하면, 연결 통로(114)에 형성된 연결 밸브(114v)가 개방되면서, 상단 통로(112)의 양단부로부터 연결 통로(114)를 통해 하단 통로(113)로 팽창 가스가 공급된다. 그리고, 하단 통로(113)의 압력이 정해진 값에 도달하면, 상단 통로(112)와 하단 통로(113)의 압력이 충분히 큰 상태로 팽창하여, 차폐벽(110)의 테두리가 상단 통로(112)와 연결 통로(114)와 하단 통로(113)가 모두 팽창하여 의도한 형상을 유지한 상태로 터널 상측 공간에 끼여 있게 되므로, 바람 등의 외력이 작용하더라도 흔들리지 않는 안정된 상태로 차폐벽(110)이 터널의 상측 공간을 차폐시킨다.
또 한편, 연결 통로(114)가 형성되지 않은 구성에서는, 상단 통로(112)에 공급되는 팽창 가스에 의해 상단 통로(112)가 미리 정해진 압력에 도달하면, 하방 통로(115)의 최상측에 배치된 제1연결 밸브(115v1)가 개방되어, 도10에 도시된 바와 같이, 제1연결 밸브(115v1)와 제3연결밸브(115v3)의 사이에 위치한 상측 중간 통로(116)에 팽창 가스가 공급되어 상측 중간 통로(116)가 팽창하면서, 차폐벽(110)을 향하는 공기 유동에 대하여 휨 저항이 높아진다.
그리고, 상측 중간 통로(116)에 공급되는 팽창 가스에 의해 상측 중간 통로(116)가 미리 정해진 압력에 도달하면, 제3연결밸브(115v3)가 개방되어 하측 중간 통로(116)가 팽창하게 된다. 그 다음, 하측 중간 통로(116)에 공급되는 팽창 가스에 의해 하측 중간 통로(116)가 미리 정해진 압력에 도달하면, 제2연결밸브(115v2)가 개방되어 하단 통로(113)가 팽창하게 된다.
이렇듯, 차폐벽(110)의 중간에 위치한 하방 통로(115)와 중간 통로(116)가 격자 형상을 이루면서 팽창 가스가 공급되어 팽창하면, 차폐벽(110)의 휨 강성이 커지면서, 터널 내부의 공기 유동이나 화재에 의한 주변 공기 유동이 발생되더라도, 제위치에 고정된 상태로 유지된다.
상기 연기 센서(130)는 터널 내의 연기를 감지하여, 감지 신호를 제어부(150)로 전송하며, 차폐벽(110)에 의해 구획되는 차단 영역(A0, A1, A2, A3,...)에 각각 설치된다.
연기 센서(130)는 연기의 발생 유무만 감지할 수도 있지만, 바람직하게는 연기 센서(130)는 연기 농도를 감지하는 것으로 선택될 수 있다. 이에 따라, 도2에 도시된 터널(10) 내부의 제1차단영역(A1)에서 화재가 발생되면, 화재로 인해 발생된 연기는 화재 발생 지점 근방의 제0차단영역(A0)과 제1차단영역(A1)과 제2차단영역(A2)에 배치된 연기 센서들(130)에 의해 감지되어 제어부(150)로 감지 신호가 전송된다. 이 때, 제어부는 각 차단 영역(A0, A1, A2)의 연기 센서(130)로부터 수신된 감지 신호로부터 가장 연기 농도가 높은 제1차단영역(A1)에서 화재가 발생한 것으로 인지하여, 제1차단영역(A1)의 경계에 위치한 차단벽(110)에 가스 공급부(120)로부터 팽창 가스를 가장 먼저 공급한다.
이에 따라, 제1차단영역(A1)의 연기 센서(130)에 의해 연기를 감지한 연기 발생 위치가 속하는 차단 영역(A1)의 경계에 위치한 차폐벽(110)의 가스 통로(110p)에 팽창 가스가 공급되어, 차폐벽(110)이 펼쳐져 터널의 상측 공간을 차폐시킨다. 즉, 제1차단 영역(A1)의 차단벽(110)은 가스 공급부(120)로부터 공급되는 팽창 가스에 의해 짧은 시간 내에 상단 통로(112)가 팽창하여 터널 천장면에 밀착한 상태가 되고, 동시에 무게추에 의해 차단벽(110)의 하단이 중력 방향으로 늘어뜨린 상태가 되어, 도3에 도시된 바와 같이, 제1차단영역(A1)의 천장면으로 올라가는 화재 연기를 제1차단 영역(A1)의 경계에 위치한 차단벽(110)에 의해 포집하게 된다.
이와 동시에, 제1차단영역(A1)에 송풍기(20)가 위치한 경우에는, 송풍기(20)의 작동을 중지시키고, 제1차단영역(A1)의 터널 내부와 연통하는 배기 통로(85)의 배출팬(S)을 작동시켜, 제1차단 영역(A1)의 경계에 위치한 차단벽(110)에 의해 포집된 연기를 바깥으로 배출시킨다.
한편, 제1차단영역(A1)의 차단벽(110)의 상단 통로(112)가 팽창 가스에 의해 충분히 팽창하면, 제1차단영역(A1)에 인접한 제0차단영역(A0)과 제2차단영역(A2)의 차폐벽(110)에도 가스 공급부(120)로부터 차폐 가스가 공급된다. 즉, 연기 센서(130)에 의해 감지된 제1차단영역(A1)의 경계에 위치한 차폐벽(110)에 팽창 가스를 가장 먼저 공급하고, 제1차단영역(A1)으로부터 멀리 떨어진 차단 영역(A0, A2,..)의 차폐벽에는 제1차단영역(A1)의 경계에 위치한 차폐벽이 펼쳐진 이후에 팽창 가스가 공급되어 팽창하여 펼쳐진다.
이와 같이 가스 공급부(120)로부터 팽창 가스가 차단 영역별로 순차적으로 공급됨에 따라, 도3에 도시된 바와 같이, 화재가 감지된 임의의 시점에서, 제1차단영역(A1)의 경계에 위치한 차폐벽(110)의 가스 통로(110p)에 공급되는 팽창 가스의 압력은 그와 인접한 차단 영역(A0, A2)의 차폐벽(110)의 가스 통로(110p)에 공급되는 팽창 가스의 압력에 비하여 더 높게 설정되고, 이에 따라, 제1차단영역(A1)의 경계에 위치한 차폐벽(110)의 차폐 높이(H1)를 그와 인접한 차단 영역(A0, A2)의 차폐벽(110)의 차폐 높이(H2)에 비하여 더 커진다.
이를 통해, 화재가 발생된 제1차단영역에서 가장 많은 양의 연기를 우선적으로 포집하여 배출시키고, 제1차단영역의 바깥으로 흘러간 연기를 순차적으로 제2차단영역(A2)과 제3차단영역(A3)으로 단계적으로 포집하여 배출함으로써, 터널의 내부 화재로 인하여 차도(55) 상에서 대피하는 사람들이 연기를 마셔 발생될 수 있는 인명 피해를 최소화할 수 있다.
한편, 연기 및 유독가스의 흐름을 차단하는 차폐벽(110)의 차폐 높이는 공급되는 팽창 가스의 압력에 따라 조절되며, 화재가 발생된 제1차단영역(A1)의 경계에 배치된 차폐벽의 차폐 높이(H1)를 가장 크게 조절하고, 이로부터 멀어질수록 점진적으로 차폐벽의 차폐 높이(H2, H3)를 더 작게 조절할 수도 있다. 이와 같이, 차단 영역별로 차단 벽의 차폐 높이를 다르게 설정하여, 연기의 포집과 배출 효율을 높이는 효과를 얻을 수도 있다.
또한, 차폐벽(110)에 공급된 팽창 가스를 다시 회수하여, 차폐벽(110)을 다시 수축시켜 유지부에 걸어두는 것에 의해, 차폐벽(110)은 재활용될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 터널 화재 연기 차단 시스템(1)은, 차폐벽(110)의 전체에 팽창 가스를 주입하는 대신에, 차폐벽(110)이 펼쳐지는데 필요한 경로에 가스 통로(110p)를 형성하여, 최소한의 팽창 가스의 주입으로 차폐벽이 짧은 시간 내에 신속하게 펼쳐져 연기의 통로인 터널 상측 공간을 차폐시키고, 그다음에 차폐벽의 다른 가스 통로(110p)에 팽창 가스가 공급되어 바람 등의 저항에도 흔들리지 않고 차폐 상태를 유지할 수 있게 되어, 터널 내에서의 연기 및 유독 가스의 확산을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 터널 100: 터널 화재 연기 차단 시스템
110: 차폐벽 110v: 연결 밸브
110p: 가스 통로 111: 사이 영역
112: 상단 통로 113: 하단 통로
114: 연결 통로 115: 하방 통로
116: 중간 통로 119: 무게추
120: 가스 공급부 130: 연기 센서
140: 유지부 150: 제어부

Claims (16)

  1. 가요성 재질로 형성되고 포개진 상태로 터널에 설치되고, 가스 통로가 내부에 마련된 차폐벽과;
    가스 공급원과, 상기 가스 공급원과 상기 가스 통로를 연결하는 공급 호스를 구비하여, 상기 공급 호스를 통해 상기 가스 통로에 팽창 가스를 공급하는 가스 공급부를;
    포함하여, 상기 가스 통로에 팽창 가스가 공급되면, 상기 차폐벽이 펼쳐지면서 상기 터널의 상측 공간을 차폐하는 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차폐벽의 하단에는 무게추가 구비된 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 무게추는 봉 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 가스 통로는,
    상기 천장면을 따라 연장된 상단 통로와;
    상기 상단 통로로부터 하방 연장된 2개 이상의 하방 통로를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 공급 호스는 상기 상단 통로에 연결되는 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 상단 통로의 상측 면은 상기 천장면에 접하는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 차폐벽의 최하단을 연결하는 하단 통로를;
    더 포함하고, 상기 상단 통로와 상기 하단 통로는 양끝단부에서 서로 연통 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 상단 통로와 상기 하단 통로의 사이에는 미리 정해진 압력에 도달하면, 상기 상단 통로로부터 상기 하단 통로로 가스가 공급되게 하는 연결 밸브가 구비되어, 상기 상단 통로가 먼저 정해진 압력으로 팽창한 이후에 상기 하단 통로가 팽창하는 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 하방 통로에는 미리 정해진 압력을 초과해야 개방되는 연결 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 연결 밸브는,
    제1높이의 제1연결 밸브와;
    상기 제1높이보다 낮게 배치된 제2연결 밸브를;
    포함하고, 상기 제1연결 밸브의 개방 설정 압력은 상기 제2연결 밸브의 개방 설정 압력에 비해 더 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 상단 통로와 상기 하단 통로의 사이에 상기 하방 통로와 연통하는 수평 방향으로 연장된 중간 통로를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 중간 통로는 상기 제1연결 밸브와 상기 제2연결 밸브의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  13. 제 1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차폐벽은 상기 터널의 길이 방향을 따라 다수 배치되어, 상기 차폐벽의 설치 위치를 경계로 하여 차단 영역이 구획되는 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 터널 내의 연기를 감지하는 연기 센서를;
    더 포함하고, 상기 연기 센서에 의해 연기를 감지한 연기 발생 위치가 속하는 제1차단 영역의 경계에 위치한 차폐벽의 가스 통로에 팽창 가스가 공급되어 상기 차폐벽이 펼쳐져 터널의 상측 공간을 차폐시키는 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 연기 센서에 의해 감지된 상기 제1차단영역의 경계에 위치한 차폐벽에 팽창 가스를 가장 먼저 공급하고, 상기 제1차단영역으로부터 멀리 떨어진 차폐벽에는 상기 제1차단영역의 경계에 위치한 차폐벽이 펼쳐진 이후에 팽창 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 차폐벽에 의해 포집된 연기를 배출하도록 상기 차단 영역에 형성된 배기 통로를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 화재 연기 차단 시스템.




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