KR20260055976A - 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템은 냉매가스를 이용하여 소화약제를 냉각 저장하는 과냉각 탱크 하우징; 상기 과냉각 탱크 하우징 내면에 설치되어 전자기장 및 RF(Radio frequency)을 방사하는 방사패널; 및 상기 과냉각 탱크 하우징에 저장된 소화약제의 과냉각 상태를 유지하도록 상기 소화약제의 저장수위에 따라 상기 방사패널로 인가되는 전류 량 및 상기 방사패널에서 방사되는 라디오파의 주파수를 조절하는 PLC를 포함한다.

Description

소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템{Supercooling Tank Control System for Fire Extinguishing Drug Storage}

본 발명은 이차전지 소화 약제를 영하의 초저온 탱크에 저장하여 전기자동차 및 전기오토바이 화재 발생시 신속하게 화재를 진압하는데 목적이 있다. 이차전지를 진압하기 위해서는 크게 두 가지의 방법이 있는데 첫째는 산소를 차단하는 질식소화 방법과 둘째는 발화 지점을 급속하게 냉각시켜 화재를 진압하는 냉각소화 방법이 있다.

예를 들어 액상 소화약제를 영하 20℃이하에서 저장하여 발화 지점에 분사하게 되면 영상 온도에서 저장한 소화약제보다 소화 능력이 몇 배 이상 훨씬 더 강력 해진다는 것을 알 수 있다. 이를 위해 어는점 아래에서도 얼지 않는 과냉각 원리를 이용하여 소화약제를 저장하는 과냉각 탱크를 고안하는 것이 본 특허기술의 목적이다.

과냉각이란 융용체 또는 융용체 또는 액체 및 고체가 평형상태에서의 상전이 온도 이하까지 냉각되어도 변화를 일으키지 않는 현상을 의미한다.

물질에는 각각 그 때의 온도에 따른 안전상태가 있어서, 온도를 서서히 변화시켜 가면 이에 따라 그 물질의 구성원자가 각 온도에서 안정상태를 유지하면서 온도의 변화를 따라갈 수 있다.

그러나, 온도가 갑자기 변하면 구성원자가 각 온도에 따른 안정상태로 변화할 만한 이유가 없기 때문에, 출발점 온도에서의 안정상태를 그대로 지니거나, 또는 일부분 이 종점 온도에서 상태로 변화하다가 마는 현상이 일어난다.

예를 들어, 과냉각 조건에서 물을 냉각하면 영하 6~7℃이하의 온도가 되어도 응고하지 않는다. 이러한 수분의 비동결 과냉각 원리를 이용한 과냉각 저장 장치를 개발, 액상의 소화약제를 어는점 아래에서도 얼리지 않고 초저온 영하 온도의 액상 소화약제를 사용할 수 있다.

공개특허공보 제10-2017-0079791 (발명의 명칭: 극저온 탱크 내부의 극저온 액체 과냉각 장치 및 방법)

본 발명은 초저온의 과냉각 상태를 유지하기 위해 창안된 것으로 소화약제의 온도가 초저온으로 급하게 변화하여도 비동결 상태를 유지, 초저온의 소화약제를 발화 지점에 분사하여 화재를 효과적으로 진압할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템은 냉매가스를 이용하여 소화약제를 냉각 저장하는 과냉각 탱크 하우징; 상기 과냉각 탱크 하우징 내면에 설치되어 전자기장 및 RF(Radio frequency)을 방사하는 방사패널; 및 상기 과냉각 탱크 하우징에 저장된 소화약제의 과냉각 상태를 유지하도록 상기 소화약제의 저장수위에 따라 상기 방사패널로 인가되는 전류 량 및 상기 방사패널에서 방사되는 라디오파의 주파수를 조절하는 PLC를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 방사패널은 내부에 자기장 코일 및 쌍극자 안테나가 매립된 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 PLC(Programmable Logic Controller)에서 생성된 제어 신호에 따른 라디오파, 27.12MHz 발진 주파수 신호를 출력하는 LC 발진기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 PLC(Programmable Logic Controller)는 상기 과냉각 탱크 하우징에 저장된 소화약제의 수위에 따라 방사패널에서 전자기장만을 생성하도록 전류 인가량을 조절하거나, 또는 방사패널에서 전자기장과 라디오파를 모두 방사하도록 선택적으로 제어하는 구성인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템을 이용하면, 액상 소화약제의 온도가 초저온으로 급하게 변화하여도 비동결 상태를 유지, 초저온의 소화약제를 발화 지점에 분사하여 화재를 효과적으로 진압할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템의 예시도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 과냉각 탱크 내부면에 설치된 방사패널의 예시도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 자기장 코일에서 방사되는 자기장과 전기장의 파형을 도식화한 도이다.
도 3은 도 1에 도시된 과냉각 탱크 내부면에 설치된 방사패널의 쌍극자에서 라디오파가 발생되는 과정을 도식화한 도이다.
도 4는 시간과 온도에 따른 냉각 곡선과 과냉각(Super cooling) 상태를 그래프로 나타낸 도이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다.

상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들에 기초하여 본 발명의 일 실시예에 따른 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템을 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템의 예시도이고, 도 2a는 도 1에 도시된 과냉각 탱크 내부면에 설치된 방사패널의 예시도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 자기장 코일에서 방사되는 자기장과 전기장의 파형을 도식화한 도이고, 도 3은 도 1에 도시된 과냉각 탱크 내부면에 설치된 방사패널의 쌍극자에서 라디오파가 발생되는 과정을 도식화한 도이고, 도 4는 시간과 온도에 따른 냉각 곡선과 과냉각(Super cooling) 상태를 그래프로 나타낸 도이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템(100)는 전자기장과 라디오파를 이용하여 소화약제의 과냉각 상태를 유지하기 위한 발명이다.

보다 구체적으로, 상기 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템(100)은 과냉각 탱크 하우징(110), LC 발진기(120), 전원인가부(130), PLC(140)를 포함한다.

또한, 상기 액상 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템(100)은 과탱각 탱크 하우징(110) 내에 저장된 소화약제의 저장용량을 검출하기 위한 수위센서부(1)를 더 포함할 수 있다.

상기 과냉각 탱크 하우징(110)은 이차전지 액상 소화 약제를 영하 20℃이하에서 저장하는 구성으로, 헬륨 고압가스의 주입을 통해 내부의 압력을 대기압 이하로 하강시킴으로써, 결과적으로 이차전지 액상 소화 약제의 온도를 영하 20℃ 하강시키는 구성을 포함할 수 있다.

상기 과냉각 탱크 하우징(110)은 내부 면에 방사패널(10)을 구비할 수 있다.

상기 방사패널(10)은 과냉각 탱크 하우징(110) 내면에 설치되어 전자기장 및 RF(Radio frequency)을 이차전지 액화 소화약제에 방사하는 구성일 수 있다.

상기 방사패널(10)은 내부에 기 설정된 간격으로 적어도 하나 이상의 자기장코일(11) 및 쌍극자 안테나(12)를 포함할 수 있다.

상기 자기장 코일(11)은 전자기장을 발생시키는 구성으로, 후술하는 전자기장 발생회로부(115)에서 제공한 입력신호에 따라 전자기장을 생성한다.

상기 쌍극자 안테나는 후술하는 LC 발진기(120)의 발진 신호에 따른 라디오파를 방사하는 구성일 수 있다.

상기 LC 발진기(120)는 27.12MHz 발진 주파수 신호를 출력하는 구성일 수 있다.

상기 LC 발진기(120)는 인덕터(inductor, L) 및 캐패시터(capacitor, C)를 가지는 LC 회로부와 부성저항을 생성하는 능동회로부를 포함할 수 있다.

상기 LC 발진기(120)는 제어 신호를 통해 회로 상에 존재하는 버랙터(varactor) 소자의 가변 커패시턴스 값을 제어함으로써 발진 주파수를 변경할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "라디오파"는 주파수가 300 MHz 미만인 전자기파를 지칭한다. 흔히 라디오파는 1 KHz 내지 300 MHz의 주파수에 해당하는 300,000 내지 1 미터 범위의 파장을 갖는다.

본 발명에서는 27.12MHz를 예를 들어 설명하였으나, 상황에 따라서, 약 1 KHz 내지 약 200 MHz, 약 1 KHz 내지 약 100 MHz, 약 1 KHz 내지 약 50 MHz, 약 1 KHz 내지 약 1 MHz, 약 1 KHz 내지 약 100 KHz, 약 1 KHz 내 지 약 50 KHz, 약 1 KHz 내지 약 20 KHz, 및 약 1 MHz 내지 약 10 KHz와 같은 다른 주파수를 본 발명의 방법에 사용할 수도 있다.

다음으로, 상기 전원인가부(130)는 자기장 코일로 기 설정된 전류 전원을 인가하는 구성일 수 있다.

상기 전원인가부(130)는 PLC(140)의 제어신호에 기초하여 전류 전원의 크기 또는 세기를 조절할 수 있다.

다음으로, PLC(Programmable Logic Controller)(140)는 탱크 하우징(110)에 저장된 액상 소화약제의 중량에 따라 상기 방사패널(10)로 인가되는 전류 인가량 및/또는 라디오파 세기를 조절하기 위한 제어신호를 생성 및 제공하는 구성일 수 있다.

또한, 상기 PLC(Programmable Logic Controller)(140)는 탱크 하우징(110)에 저장된 액상 소화약제의 수위에 따라 방사패널에서 전자기장만을 생성하도록 전류 인가량을 조절할 수 있고, 또는 방사패널에서 전자기장과 라디오파를 모두 방사하도록 선택적으로 제어하는 구성일 수 있다.

즉, 상기 PLC(Programmable Logic Controller)(140)는 수위계측센서부(1)에서 계측된 액상 소화약제의 수위값, 즉, 저장용량에 따라 전자기장만으로 이용하여 액상 소화약제의 과냉각을 유도하거나 또는 전자기장과 라디오파를 동시에 제어하여 액상 소화약제의 과냉각을 유도한다.

참고로, 전자기장은 전기장에서 에너지를 부가하여 물 분자를 진동시키며 수분의 얼음 결정 형성을 억제하여 초저온에서도 수분이 얼지 않는 과냉각(Super cooling) 상태를 유지한다.

또한, 특정 주파수는 물분자를 교란시켜서 얼음 결정 형성을 막아 얼지 않는 상태의 과냉각 상태를 효과적으로 유도한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템에서 생성되는 전자기장 전류는 냉매가스를 이용한 냉각 탱크에 인체에 유해 하지 않은 2V 이하 50~60Hz 교류의 전류로서, 극성을 지닌 물분자를 지속적으로 진동시켜 얼음 결정 또는 빙핵의 생성을 억제하여 소화약제의 수분이 얼지 않는 과냉각 상태를 유도한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템은 전파법에서 사용이 허가된 27.12MHz 라디오파를 사용하여 소화약제의 수분을 진동시켜 과냉각 상태를 유지한다.

특히 라디오파는 소화약제의 핵심 원료 에 대한 침투깊이가 높아 비동결을 최대화한다.

즉, 본 발명의 액상 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어시스템(100)는 전자기장 전류가 물분자의 원자핵을 충분히 진동시키지 못할 수 있는 경우를 대비하여 빙핵의 생성을 차단할수 있는 라디오파 진동을 혼합하여 전자기장과 라디오파를 발생하는 방사패널을 탱크 내부 전체면에 설치하여 과냉각 효과를 극대화 하며 급냉에 따른 급격한 온도변화에도 비동결을 유지하게 한다.

본 발명에서 사용되는 전기장 과냉각은 전기 자장에 에너지를 부가하여 물 분자를 진동시키며 수분의 빙결정 형성을 억제하여 어는점 이하에서도 동결되지 않는 과냉각(Super cooling) 상태를 유지하는 기술이다.

이러한 전기장 과냉각은 약한 전류를 흐르게 하여, 극성을 지닌 물 분자가 지속적으로 진동하여 빙결정(ice-crystal)의 생성을 억제하여 과냉각(supercooling) 상태를 유지하도록 한다.

따라서, 본 발명은 영하의 온도에서도 얼지 않는 과냉각 기술을 기반으로 급냉 및 과냉각 탱크를 개발하여 액상 소화약제를 저장하게 되면 이차 전지 화재 발생시 초저온 영하의 약제 분사로 화재 진압에 탁월한 성능을 발휘하여 신속한 초기진압을 통해 대형 화재를 방지할 수 있다.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.

100: 액상 소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템
110: 과냉각 탱크 하우징
1: 수위계측센서부
10: 방사패널
11: 자기장 코일
12: 쌍극자 안테나
115: 전기장발생회로부
120: LC 발진기
130: 전원인가부
140: PLC(Programmable Logic Controller)

Claims (4)

1. 냉매가스를 이용하여 소화약제를 냉각 저장하는 과냉각 탱크 하우징;
   상기 과냉각 탱크 하우징 내면에 설치되어 전자기장 및 RF(Radio frequency)을 방사하는 방사패널; 및
   상기 과냉각 탱크 하우징에 저장된 소화약제의 과냉각 상태를 유지하도록 상기 소화약제의 저장수위에 따라 상기 방사패널로 인가되는 전류 량 및 상기 방사패널에서 방사되는 라디오파의 주파수를 조절하는 PLC(Programmable Logic Controller)를 포함하는
   소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전자기장 방사패널은
   내부에 자기장 코일 및 쌍극자 안테나가 매립된 것을 특징으로 하는,
   소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 PLC(Programmable Logic Controller)에서 생성된 제어 신호에 따른 라디오파, 27.12MHz 발진 주파수 신호를 출력하는 LC 발진기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 PLC(Programmable Logic Controller)는
   상기 과냉각 탱크 하우징에 저장된 소화약제의 수위에 따라 방사패널에서 전자기장만을 생성하도록 전류 인가량을 조절하거나,
   또는 방사패널에서 전자기장과 라디오파를 모두 방사하도록 선택적으로 제어하는 구성인 것을 특징으로 하는,
   소화약제 저장용 과냉각 탱크 제어 시스템.