"4조 - 불 꺼줘"의 두 판 사이의 차이

2018년 12월 17일 (월) 20:54 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 화재발생지점 특정을 통해 국소 및 광역 살수가 가능한 스프링클러

영문 : Multi-Way Sprinkler with Detecting Point of Fire

과제 팀명

불 꺼조

지도교수

오*도 교수님

개발기간

2018년 9월 ~ 2018년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 기계정보공학과 20124300** 장*성(팀장)

서울시립대학교 기계정보공학과 20124300** 이*수

서울시립대학교 기계정보공학과 20124300** 정*식

서울시립대학교 기계정보공학과 20124300** 호*민

서울시립대학교 기계정보공학과 20124300** 홍*욱

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 목표

본 프로젝트는 스프링클러에 장착된 연기감지기와 카메라를 통해 화재발생 지점을 특정하여 국소 및 광역살수가 가능한 스프링클러를 개발하는 것을 목표로 한다.

개발 과제의 요약

▷화재발생 시, 연기감지기를 통해 화재발생 사실을 파악
▷카메라를 작동시켜 화재발생 지점을 탐색 
▷메인 시스템은 영상처리를 통해 화재발생 지점을 파악하고 그 숫자를 카운트 함
▷탐색이 종료된 후, 카운트가 1로 유지 될 시에는 국소분사를 통해 화재를 초기 진압
▷탐색이 종료된 후, 카운트가 2이상일 시에는 초기진압이 불가능하다고 판단해 광역분사를 통해 화재를 진압
▷화재진압 후, 자동으로 살수 종료

개발 과제의 기대효과

화재규모에 따라 스프링클러의 분사구조가 변형 가능하게 한다. 이를 통해 기존 스프링클러가 광역형으로만 물을 분사시켜 유발되는 문제점인 전자기기(TV, 컴퓨터) 피해 등과 같은 2차 피해를 방지하고와 물 소비를 최소화함으로써 경제적인 피해를 최소화 하는 효과를 기대한다.

관련 기술의 현황

State of art

▷가스(Co2)를 활용한 질식 시스템
Plumis사의 Co2시스템은 질식 및 냉각효과에 의한 소화를 목적으로 이산화탄소를 일정한 고압용기에 저장해 두었다가 화재 시 수동 또는 자동으로 화점(⽕點)에 분사한다.

▷고체(불연성 알갱이)를 이용한 질식 소화기법
Genius-Group사의 Pyrobubbles는 섭씨 1100도까지 견디는 다공질의 실리카 덩어리로 불에 타지 않는 성질을 이용하여 화재가 발생한 공간을 채워 불을 끄는 방식이다.

▷소리(저주파)를 이용한 소화기법
베이스음과 같은 저주파 음파를 화염에 쏘게 되면 화염 주변에 있던 산소유입이 차단되고 화마 온도가 낮아지며 화재가 진압되는 원리이다.

특허조사

▷상하분사 스프링클러
건물의 천장에 설치된 전기배선 등의 누전과 같은 화재의 발생 시, 상부로만 물을 분사한다. 상부에 부분적으로 물을 분사함으로써, 하부로만 분사하는 형태인 현재 스프링클러의 한계에서 벗어나 초기진압과 더불어 효과적으로 화재진압이 가능하다.

▷랙크식 창고 스프링클러
물품 적재 선반이 다수 적충된 랙크식 창고 내에서 화재 발생 영역을 감지하고, 감지된 화재 발생 영역으로 분사 노즐을 이동시켜 해당 화재 발생 영역에 소화수를 직접 분사할 수 있도록 한다. 

▷스프링클러 방사조절장치
화재발생 시, 나사부를 관통하는 상면 커버부 및 스프링클러의 길이방향으로 연장되어 설치된 방사조절장치를 통해 현재 설치된 360도 분사노즐에 의한 2차 수손피해를 막기 위한 방사조절장치이다. 

▷길이조절용 스프링클러
평시에는 스프링클러 내부몸체의 길이만큼이 우물천정에 내장되어 있음으로써 공간의 낭비를 최소화 하고 지역적으로 화재가 발생 시에는 해당 지역으로 스프링클러를 내림으로써 화재지역에 집중적으로 물을 분사한다.

특허전략

최신 기술들 대부분이 설치 시에 새로운 설비가 필요하고 소화제를 보관하기 위한 많은 공간을 요구한다. 이에 따라 가격이 매우 높게 책정되기 때문에 일반 주택이나 회사 등에 설치하기에 무리가 있음을 알 수 있다. 이러한 점을 고려할 때 가격을 낮추어 주택 및 회사에 보급기 위해서는 물을 사용하는 것을 전제로 하되 화제 제압 성능과 2차 수손 피해를 줄임으로써 최신 기술에 맞추어가는 것을 목표로 한다.

구성원 및 추진체계

18.11.07 - 배경조사 및 개념설계를 통한 설계안 확정
18.11.16 - 상세설계 완료
18.11.28 - 부품 구매 완료
18.11.30 - 화재탐지 및 알고리즘 개발 완료
18.12.04 - CAD 모델링 및 3D 프린터 활용한 하드웨어 제작 완료
18.12.07 - 프로토 타입 제작 및 실험
18.12.12 - 최종 모델 완성

▷이*수: 노즐부, 배관부 수학적 해석 및 이론적 검증
▷장*성: CAD 모델링 및 3D 프린트
▷홍*욱: 토크 계산 및 하드웨어 제작
▷정*식: 화재감지 알고리즘 제작
▷호*민: 구동 시스템 알고리즘 제작

설계

요구사항

특허와 경쟁제품들의 장점과 단점 분석을 통해 요구사항을 다음의 단계별로 도출했다.

화재발생 전

▷유지비
불이 언제 날지도 모르는 상황에 전력을 크게 소모하며 유지되고 있다면 기존의 밀폐형 스프링클러와 비교하여 경제성을 확보하고자 하기 위함.

▷점검성
최근 화재사고들을 보면 스프링클러가 고장이 나서 작동을 안 하는 경우들이 있는데 이러한 위협으로부터 벗어나려면 평소에 정기적으로 점검을 해서 스프링클러의 상태가 확인이 가능하도록 함.

▷심미성
내가 사는 집 천장에 큰 설치물이 있다면 미관을 크게 해치기 때문에 거부감이 들기 때문에 크기 최소화를 통해 심미성 추구.

▷내구성
기존의 스프링클러 보다 비싸기 때문에 감가상각을 통해 경쟁력 확보하기 위함.

화재진압 중

▷빠른 화재 감지 속도
스프링클러의 생명은 시간이다. 화재를 빨리 진압하기 위해선 기본적으로 화재를 빨리 감지해야 함.

▷큰 화재도 진압 가능
작은 화재만 진압할 수 있는 것은 큰 화재도 기존의 스프링클러처럼 소화를 할 수 있어야 함.

화재소화 후

▷자동 종료
화재가 진압되고 난 뒤 물 소비를 최소화하고 추가적으로 발생가능한 2차 수손피해를 막기 위해 살수를 멈추어야 함.

필수사항

▷스프링클러 분사거리
방법에 의하면, 스프링클러 수평거리 간격은 아파트의 경우는 3.2m이하, 내화구조가 아닌 사무실의 경우엔 2.1m이하로 설치를 해야 함.
▷방수성 및 내화성
물을 활용하는 전자기기이면서 불이 날수도 있는 구역에 설치하는 기기이기 때문에 화재로 인해 파손이 되면 안됨.

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

조립도

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조립순서

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부품도

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제어부 및 회로설계

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소프트웨어 설계

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자재소요서

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결과 및 평가

완료작품 소개

프로토타입 사진

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포스터

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특허출원번호 통지서

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개발사업비 내역서

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완료 작품의 평가

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향후평가

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부록

참고문헌 및 참고사이트

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소프트웨어 프로그램 소스

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