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2022년 12월 19일 (월) 21:00 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 침수 시 비상탈출을 위한 유압식 문 개방장치

영문 : Hydraulic door opening device for emergency escape in case of flooding

과제 팀명

육뇽

지도교수

나영승 교수님

개발기간

2022년 9월 ~ 2022년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 기계정보공학과 20XXXXX028 이재원(팀장)

서울시립대학교 기계정보공학과 20XXXXX015 류제환

서울시립대학교 기계정보공학과 20XXXXX008 김태우

서울시립대학교 기계정보공학과 20XXXXX015 박재경

서울시립대학교 기계정보공학과 20XXXXX038 편인애

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

본 과제는 침수 시 비상탈출을 위한 유압식 문 개방 장치(이하 문 개방 장치)를 개발하는 것이다. 반지하 건물 침수 시 문 안팎의 정수압차로 거주자가 쉽게 현관문을 열지 못하는 상황에서 장치를 이용하여 적은 힘으로도 문을 열어 거주자의 탈출을 도울 수 있도록 한다.

개발 과제의 배경

1. 개발 배경

1-1. 사회적 배경

올해 115년만의 기록적인 폭우로 인해 침수사고에 따른 사망인원이 13명이나 발생했다. 그 중 반지하 침수로 인해 4명이 사망하였다. 수위로 인한 내·외부 압력차로 거주자가 현관문을 열지 못해 탈출하지 못했기 때문이다. 통계청에 따르면 전국의 지하·반지하 가구·인구는 32만 7천 가구·59만 9천명으로, 우리나라 국민 중 지하 및 반지하에 거주하는 비중은 적지 않다. 서울시는 침수사고 이후 주거 용도의 반지하주택 건축허가를 금지한다고 발표했으나 아직까지 반지하 거주자가 많으며, 기존 주택에서 반지하 건축물을 없애는 데에도 10~20년이 걸리기 때문에 반지하라는 건축구조가 완벽히 사라지기까지는 오랜 시간이 걸린다. 또한 지구온난화 등에 의한 이상기후 현상으로 폭우, 침수 등의 사고위험은 꾸준히 제기되므로, 반지하 침수 사망사고의 근본적 원인은 해결할 수 없다. 국립재난안전연구원에 따르면 물이 가하는 압력은 제곱미터 당 116kgf의 무게에 해당한다. 이에 따르면, 수위 30cm에서 평균적으로 여성은 출입문을 열기 힘들어하며 40cm가 되면 열 수가 없고, 남성은 50cm부터 출입문을 열 수 없다. 따라서 침수 시 자력 외에도 힘을 증폭하여 문을 개방할 수 있는 장치의 필요성이 대두된다.

1-2. 기술적 배경

지하주거공간의 침수상황 탈출과 관련하여 현존하는 기술은 침수예방 및 방지 장치와 시스템이 대부분이다. 하지만 침수상황 그 자체를 벗어날 수 있는 장치는 없고 단지 예방적 차원에 그치며 침수를 지연시키는 방식을 이용하고 있다. 침수를 지연시키는 것이 탈출에 근본적인 해결책이 아니며, 침수 지연에 실패할 경우 지하주거공간의 특성상 유리창을 통한 탈출이 어려워 생존 가능성이 희박하다. 이러한 점을 통해서, 지하주거공간 침수상황을 능동적이고 확실하게 탈출할 수 있는 장치의 필요성이 대두된다.

1-3. 결론

상기와 같은 사회 및 기술적 배경에 따라 본 프로젝트는 침수 시 적은 힘으로 큰 힘을 낼 수 있는 유압식 문 개방장치의 개발을 제안한다.

2. 기대효과

2-1. 반지하 침수 시 탈출 및 생존 가능성 증대

기존에는 홍수가 발생하여 수압에 의해 문이 막히면 유일한 탈출구는 창문이었다. 하지만 대부분의 반지하 창문에는 방범창이 설치되어 있어 이를 뜯어내거나 굽히지 못하면 일반 성인은 나갈 수 없고, 반지하 특성상 창문의 높이가 지상의 집들보다 높게 위치하여 창문을 통한 탈출은 쉽지 않다. 하지만 본 과제에서 제작한 문 개방 장치를 사용하면 탈출에 더 용이한 현관문을 이용함으로써 거주민의 탈출 가능성을 높일 수 있다.

2-2. 비상 상황을 대비한 필수 도구로 인식

화재 진화를 위한 소화기는 어느 건물에 가더라도 구비되어 있고, 폭설을 대비한 제설제 역시 도로에 배치되어 있다. 하지만 홍수를 대비한 장치는 아직까지 부족한 실정이며, 이상 기후에 따른 큰 홍수의 빈도는 점점 잦아질 것으로 예상된다. 따라서 이제는 예기치 못한 상황에 폭우로 집 안에 갇혔을 때 탈출하기 위한 장치가 필수품으로 자리잡아야 한다. 본 과제에서 제작된 문 개방 장치의 안정성과 기능을 확실하게 검증한다면 실질적인 침수 피해사고를 줄일 수 있는 도구가 될 것이다. 위 장치를 이용해 탈출한 사례가 증가한다면 누구든 침수를 대비하여 하나씩 구비하는 필수 도구로 인식되는 효과를 기대할 수 있다.

2-3. 유압잭 제조사의 사업 확장 및 이미지 제고

본 과제에서 제작한 침수 시 비상탈출을 위한 유압식 문 개방 장치의 가장 주요 부품은 유압잭이다. 기존 유압잭 회사에서 생산하는 제품들은 물체를 들어올리는 것에 한정되어 있어 시장이 넓지 않다. 만약 유압잭 회사가 본 아이디어를 채택하여 여러 각도로 힘을 작용하는 제품을 제작하고 지지 구조도 함께 설계하여 판매한다면 반지하 가구들이 새로운 잠재적 고객이 될 수 있고, 생활용품이라는 더 넓은 시장을 공략할 수 있다. 또한, 본 제품이 자연재해에 의한 피해자를 줄이고자 하는 공익적 목적을 띠고 있으므로 기업 이미지 역시 제고할 수 있다.

개발 과제의 목표 및 내용

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

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 ====개발 과제의 배경====
-.  사회적 배경
+. 개발 배경
+-1.  사회적 배경
   올해 115년만의 기록적인 폭우로 인해 침수사고에 따른 사망인원이 13명이나 발생했다. 그 중 반지하 침수로 인해 4명이 사망하였다. 수위로 인한 내·외부 압력차로 거주자가 현관문을 열지 못해 탈출하지 못했기 때문이다. 통계청에 따르면 전국의 지하·반지하 가구·인구는 32만 7천 가구·59만 9천명으로, 우리나라 국민 중 지하 및 반지하에 거주하는 비중은 적지 않다. 서울시는 침수사고 이후 주거 용도의 반지하주택 건축허가를 금지한다고 발표했으나 아직까지 반지하 거주자가 많으며, 기존 주택에서 반지하 건축물을 없애는 데에도 10~20년이 걸리기 때문에 반지하라는 건축구조가 완벽히 사라지기까지는 오랜 시간이 걸린다. 또한 지구온난화 등에 의한 이상기후 현상으로 폭우, 침수 등의 사고위험은 꾸준히 제기되므로, 반지하 침수 사망사고의 근본적 원인은 해결할 수 없다. 국립재난안전연구원에 따르면 물이 가하는 압력은 제곱미터 당 116kgf의 무게에 해당한다. 이에 따르면, 수위 30cm에서 평균적으로 여성은 출입문을 열기 힘들어하며 40cm가 되면 열 수가 없고, 남성은 50cm부터 출입문을 열 수 없다. 따라서 침수 시 자력 외에도 힘을 증폭하여 문을 개방할 수 있는 장치의 필요성이 대두된다.
-. 기술적 배경
+-2. 기술적 배경
   지하주거공간의 침수상황 탈출과 관련하여 현존하는 기술은 침수예방 및 방지 장치와 시스템이 대부분이다. 하지만 침수상황 그 자체를 벗어날 수 있는 장치는 없고 단지 예방적 차원에 그치며 침수를 지연시키는 방식을 이용하고 있다. 침수를 지연시키는 것이 탈출에 근본적인 해결책이 아니며, 침수 지연에 실패할 경우 지하주거공간의 특성상 유리창을 통한 탈출이 어려워 생존 가능성이 희박하다. 이러한 점을 통해서, 지하주거공간 침수상황을 능동적이고 확실하게 탈출할 수 있는 장치의 필요성이 대두된다.
-. 결론
+-3. 결론
   상기와 같은 사회 및 기술적 배경에 따라 본 프로젝트는 침수 시 적은 힘으로 큰 힘을 낼 수 있는 유압식 문 개방장치의 개발을 제안한다.
+. 기대효과
+-1. 반지하 침수 시 탈출 및 생존 가능성 증대
+ 기존에는 홍수가 발생하여 수압에 의해 문이 막히면 유일한 탈출구는 창문이었다. 하지만 대부분의 반지하 창문에는 방범창이 설치되어 있어 이를 뜯어내거나 굽히지 못하면 일반 성인은 나갈 수 없고, 반지하 특성상 창문의 높이가 지상의 집들보다 높게 위치하여 창문을 통한 탈출은 쉽지 않다. 하지만 본 과제에서 제작한 문 개방 장치를 사용하면 탈출에 더 용이한 현관문을 이용함으로써 거주민의 탈출 가능성을 높일 수 있다.
+-2. 비상 상황을 대비한 필수 도구로 인식
+ 화재 진화를 위한 소화기는 어느 건물에 가더라도 구비되어 있고, 폭설을 대비한 제설제 역시 도로에 배치되어 있다. 하지만 홍수를 대비한 장치는 아직까지 부족한 실정이며, 이상 기후에 따른 큰 홍수의 빈도는 점점 잦아질 것으로 예상된다. 따라서 이제는 예기치 못한 상황에 폭우로 집 안에 갇혔을 때 탈출하기 위한 장치가 필수품으로 자리잡아야 한다. 본 과제에서 제작된 문 개방 장치의 안정성과 기능을 확실하게 검증한다면 실질적인 침수 피해사고를 줄일 수 있는 도구가 될 것이다. 위 장치를 이용해 탈출한 사례가 증가한다면 누구든 침수를 대비하여 하나씩 구비하는 필수 도구로 인식되는 효과를 기대할 수 있다.
+-3. 유압잭 제조사의 사업 확장 및 이미지 제고
+ 본 과제에서 제작한 침수 시 비상탈출을 위한 유압식 문 개방 장치의 가장 주요 부품은 유압잭이다. 기존 유압잭 회사에서 생산하는 제품들은 물체를 들어올리는 것에 한정되어 있어 시장이 넓지 않다. 만약 유압잭 회사가 본 아이디어를 채택하여 여러 각도로 힘을 작용하는 제품을 제작하고 지지 구조도 함께 설계하여 판매한다면 반지하 가구들이 새로운 잠재적 고객이 될 수 있고, 생활용품이라는 더 넓은 시장을 공략할 수 있다. 또한, 본 제품이 자연재해에 의한 피해자를 줄이고자 하는 공익적 목적을 띠고 있으므로 기업 이미지 역시 제고할 수 있다.
 ====개발 과제의 목표 및 내용====