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2019년 6월 20일 (목) 09:11 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 방연을 목적으로 하는 튜브형 자동 기체 주입식 문틈막이

영문 : Automatic Tubular Gas Injection Gate Gasket for Air Purification

과제 팀명

분위기최고조

지도교수

김상일 교수님

개발기간

2019년 3월 ~ 2019년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 신소재공학과 20144500** 김*욱(팀장)

서울시립대학교 신소재공학과 20144500** 김*혁

서울시립대학교 신소재공학과 20144500** 노*환

서울시립대학교 신소재공학과 20144500** 허*종

서울시립대학교 신소재공학과 20164500** 김*라

서울시립대학교 신소재공학과 20164500** 김*현

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

• 본 과제를 통하여 개발하려는 장치는 방연을 목적으로 하는 문틈막이에 관한 것으로, 실내에서 문틈이 있는 문턱의 틀에 설치되어 화재 발생 시 신속하게 문틈을 차단함으로써 유해가스 및 연기가 새어 들어오는 것을 차단한다.
• 연기 감지 센서가 일정 농도 이상의 연기를 감지하게 되면 기체 주입장치를 가동해 튜브 내부에 기체를 주입하게 되고, 충분히 부피가 증가한 튜브는 문틈을 막아 유해가스를 차단하게 된다.
• 해당 개발 과제의 장치는 문틀에 부착된 불연 재질의 튜브와 연기를 감지하여 기체 주입장치를 작동시키는 제어장치, 화재 발생 시 튜브가 문틈을 막을 수 있도록 튜브의 부피를 증가시켜 주는 기체 주입장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
• 탈출이 어렵거나 불가능하여 불가피하게 구조를 기다려야 하는 상황에서 대피공간의 문틈을 막아 연기를 차단함으로써, 화재 시 가장 큰 사망 요인인 질식사를 방지하고 생존 시간을 확보하는 효과를 기대할 수 있다.
• 연기 감지 센서를 이용하여 사용자가 화재 발생, 유해가스 유입 등을 인식하지 못하여도 본 제품이 작동되게 하여 거동이 불편할 때나, 무방비상태에서도 생존 시간을 확보할 수 있게 한다.

[그림 1] 개발 과제 개략도

개발 과제의 배경

• 국가화재정보센터(2018.01.26.)에 의하면 화재 발생 시 사망원인 통계상 불 자체가 아닌 연기에 의한 질식사가 60%를 차지한다는 자료가 존재한다. 화재 대피 요령에는 ‘화재 발생 시 연기가 방안에 들어오지 못하도록 문틈을 옷이나 이불로 막읍시다. (물을 적시면 더욱 좋습니다).’라는 문구가 존재하는 만큼 유독가스 차단이 매우 중요한 실정이다.
• 행정안전부의 ‘공동주택 화재 원인 조사 결과’ 발표에 따르면 화재는 주로 낮에 발생하였지만 인명피해는 밤 11시 이후인 야간이 주간에 비해 1.6배가량 높았다. 비율로는 오후 7시부터 자정을 지나 오전 5시까지 화재 사망자가 전체의 절반 이상인 54.0%를 차지했다. 또한 화재 사상자들은 주로 화재 상황 자체를 늦게 파악해 제시간에 대피하지 못했던 것으로 확인됐다. 사상자들의 43.1%는 수면이나 음주 등 무방비 상태로 화재 경보가 들리지 않아 침실에서 질식사하는 경우가 많았다.
• 기존에는 유독가스를 막기 위해서 건물마다 제연설비를 갖춘다거나, 방연마스크를 사용한다. 그러나 제연설비의 경우, 이를 불량으로 설치해놓은 곳도 있고 고시원과 같이 낙후된 건물의 경우에는 재공사가 필요하기도 하다. 방연마스크는 매우 대표적인 제품이 있지만, 개당 약 35,000원으로 예산이 많이 필요하다는 단점이 존재한다. 그리고 다수가 갇혔을 때는 방연마스크를 사용하지 못하는 인원이 생길 수 있다. 또한, 수면 중일 때와 같이 화재를 인식하기 어려운 경우 마스크를 사용할 수 없으므로 무방비하게 연기를 흡입할 수 있다.
• 본 과제를 통해 방연을 목적으로 하는 튜브형 자동 기체 주입식 문틈막이를 제작함으로써 얻는 효과는 다음과 같다. 첫 번째로, 옷이나 이불 등과 같은 충분한 물품이 없는 경우에 사용이 가능하다. 두 번째로는, 재공사 없이 간단한 설치로도 방연 효과를 기대할 수 있다. 세 번째로는, 요양병원과 같이 거동이 불편한 인원이 많은 경우에 방연마스크보다 신속한 방연이 가능하다는 점을 기대할 수 있다. 네 번째로, 자동화를 통하여 무방비한 상태에서도 방연 효과를 볼 수 있다. 다섯 번째로, 방연 효과를 통하여 구조까지의 시간을 벌고, 이성적인 판단이 가능해질 것이라 생각된다.

개발 과제의 목표 및 내용

• 본 과제의 궁극적인 목표는 화재 시 연기의 유입을 차단시켜 생존율을 높이는 데에 있다. 이에 따라 다음 3가지의 목표를 달성하고자 한다.

1. 화재 발생 시, 문틈 사이로 들어오는 유독가스를 신속히 차단하여 생존율을 높인다.
2. 화재 발생 시, 문틈막이가 설치된 장소에서 공급되는 열에 의해 녹지 않도록 한다.
3. 화재 발생 시, 자동화를 통하여 사용자가 인식하지 못하여도 제품이 작동되도록 한다.

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

• 전 세계적인 기술현황

1. 방연 기술

(1) 제연설비

- 제연설비란 화재에 의해 발생하는 연기가 피난을 방해하지 않도록 방호구역 내에 가두어 그 연기를 제어·배출하거나 연기의 침입을 방지시켜서 연기로부터 피난을 안전하게 할 수 있도록 하는 설비를 의미한다. 하지만 제연설비는 화재가 발생한 층을 구분하지 못해 실제 화재 시 위험하다는 주장과 현재 소방 엔지니어들의 설계 신뢰성 문제 및 제연설비에 적용되는 댐퍼 재질 문제가 제기되었고, 이를 해결하기 위해 현재 지능형 차압 댐퍼와 기밀 댐퍼 모터, 복합 댐퍼 시스템, 복합 리턴 시스템 등이 개발되고 있다. 구체적으로 복합 댐퍼는 차압 유지 상황에서는 수동 볼륨 댐퍼 면적의 30%를, 방연풍속 유지 상황에서는 자동 볼륨 댐퍼 면적의 70%를 배분하는 역할을 한다. 복합 댐퍼에 더해 리턴 방식 시스템을 추가한 것이 바로 ‘복합 리턴 시스템’이다.

- 제연설비 기술에서는 이미 복합 댐퍼는 많이 사용되고 있지만 리턴 방식은 2018년 12월 기준 처음으로 개발한 시스템이다. 복합 리턴 시스템은 송풍기의 회전수 제어로 풍량을 조절하는 인버터 방식과 달리 복합 댐퍼의 개구율 제어와 함께 송풍기 부근에 리턴 댐퍼가 달린 풍도를 구성해 과도하게 유입되는 풍량을 송풍기 흡입 측으로 리턴시켜 과압을 예방한다. 또한 최근 소방분야 제연설비가 무전기의 전자파에 속수무책인 것으로 나타난 가운데 국내 제연댐퍼 제조사가 제연설비 설계 프로그램을 새롭게 개발하고 있는 상황이다.

- 현재 6층 이상 건축물 또는 일정 면적 이상의 장소에 배연 및 제연설비의 설치와 관련한 화재예방 및 소방시설관리 법률이 시행되고 있다. 대규모 건축시설에 대한 배연 및 제연설비가 법적으로 규제되어 있는 반면에, 소규모 건축시설의 경우에는 법률에 의해 제연설비의 설치가 필수적으로 요구되어있지 않는 실정이다.

[그림 2] 배연 및 제연 설비 관련 법규

(2) 방연마스크

- 화재 발생 시 연기에 의한 질식을 막기 위해서 방연 필터가 내장된 방연마스크를 사용한다. 방연마스크는 가격과 성능이 천차만별이며, 가장 대표적으로 사용되는 방연마스크는 ‘라이프키퍼’로, 개당 35,000원으로 높은 가격대가 형성되어 있으며 5년에 한 번씩 주기적으로 교체해야 한다.

- 소방관 전용 방연마스크로써 열 카메라가 장착되어있는 방연마스크가 존재한다. 마스크 측면에 내구성이 높은 열 카메라가 붙어 있으며, 카메라 렌즈는 게르마늄으로 만들어진 유리로 보호된다. 전원 버튼은 크게 만들어져 있기 때문에 소방관이 장갑을 착용한 상태에서도 쉽게 온·오프 전환이 가능하며 카메라로 촬영된 영상은 무선으로 마스크 화면으로 전송된다. 이 덕분에 소방관은 핸즈프리 상태로 카메라 영상을 보면서 구조 활동을 할 수 있다.

[그림 3] 방연마스크 '라이프키퍼'와 소방관 전용 방연마스크

2. 기체차단기술

(1) 에어커튼

- 청호나이스 社는 외부 공기 유입과 실내 공기 유출을 막아주는 '에어커튼'을 시중에 출시했다. 에어커튼은 직선 토출 기류의 바람을 이용해 내/외부 공기 흐름을 차단하는 방식이다. 열 손실을 최소화하여 에너지 절감이 가능한 것이 특징이다. 외부 공기 차단을 통한 냉·난방비 절감은 물론, 외부로부터 해충, 벌레들이 실내로 들어오는 것을 막아주는 방충효과, 미세먼지 차단 등에 도움을 준다고 한다.

(2) 바람 차단 막이 (방풍, 외풍차단)

① 스펀지 문풍지 : 오래전부터 상용화되어있는 스펀지 재질의 방풍 제품

[그림 4] 시중에 판매되고 있는 스펀지형 문풍지

② 고무 문틈막이 : 상용화되어 있는 고무 재질의 방풍 제품

[그림 5] 시중에 판매되고 있는 고무 문틈막이

3. 기체 주입 관련 기술

(1) 에어펌프(air pump)

- 용기 속의 기체를 뽑아내거나 또는 용기 속에 공기를 압축하여 넣는 펌프를 에어펌프라고 한다. 공기주입구의 니들을 교체하면 축구공, 튜브, 자전거 등의 공기 주입용으로 다양하게 활용이 가능하다. 초기에는 수동식 에어펌프였으나, 이것이 발전하여 전기적인 장치를 사용하여 공기를 이송하는 장치가 개발되어 있다. 공기를 이송하는 형태에 따라 피스톤식 및 전자식 등이 있으며, 현재 가장 널리 보급된 것이 전자식 에어펌프이자 가장 간단하고 저렴하게 공기를 생산하는 방법이라는 장점이 존재한다.

- 전자식 에어펌프의 작동원리 : 전원이 연결되면 코어에 전기가 흘러 전자석이 되며, 이 전자석의 자력이 로드에 연결된 영구자석을 화살표 방향으로 밀게 된다. 영구자석이 밀리면 로드 끝에 연결된 다이아후렘이 밀리고, 다이아후렘 뒤쪽의 탱크 속에 있던 공기는 토출 밸브를 열고 토출구로 이송된다. 반대로 전자석의 자력이 영구자석을 당기면 다이아후렘이 당겨지고 흡입밸브가 열리면서 탱크 안에 공기가 가득 차게 되고, 이 과정들이 반복되어 에어펌프의 역할을 하는 것이다.

(2) CO2 펌프

- 다른 펌프에 비해서 상대적으로 휴대가 용이하며 유사시 짧은 시간에 힘들이지 않고 강한 공기압을 줄 수 있다는 장점 때문에 주로 자전거 바퀴의 공기주입, 구명 팔찌 등에 사용한다. CO2 카트리지를 연결(주입) 후 액상 CO2가 기체로 변하며 순간적인 부피팽창을 한다. 보통 CO2 카트리지는 밀봉된 상태이고 주입구 바디 내에 있는 핀이 구멍을 뚫어서 사용하는 방식이다. 주입구 삽입 후에 CO2를 보충할 때 승화 열에 의해서 주입구 바디와 튜브의 밸브 등 연결부가 급속히 차가워져서 사용에 주의해야 한다.

(3) 에어백(Air bag)

- 에어백은 자동차 충돌 때 고압 기체로 주머니가 부풀어 탑승객의 신체를 보호하는 장치를 말한다. 크게 검지 시스템과 에어백 모듈로 이루어져 있다. 검지 시스템은 센서·배터리·진단장치 등으로 구성되고, 에어백 모듈은 작동 기체 팽창 장치와 그 기체가 들어가는 주머니 등으로 구성되어 있다.

- 에어백의 원리는 다음과 같다. 차가 일정 속도 이상으로 충돌하는 순간 충돌센서의 롤러는 관성의 법칙에 따라 앞쪽으로 구르면서 스위치를 누르게 된다. 스위치가 작동하여 전류가 기체 발생장치 내의 점화기를 작동시키면 순간적으로 높은 열이 발생하여 불꽃이 생긴다. 이때까지 걸리는 시간은 0.01초이다. 점화가 되면 질소 가스가 발생하여 에어백 안으로 순식간에 들어간다. 가스 발생장치의 작동과 함께 에어백을 잘 접어 넣어둔 용기가 완전히 부풀기까지는 약 0.05초 이내의 시간이 걸린다. 에어백에 담기는 질소가스의 양은 약 60L로 많은 기체가 공기 자루에 들어가 충격을 완화시켜줌으로써 1차적 충돌에서 오는 치명적 부상을 피할 수 있게 해 준다.

- 에어백에 사용되는 물질은 아지드화 나트륨(NaN3, sodium azide)이다. 350℃ 정도의 높은 온도에서도 불이 붙지 않으며, 충돌이 일어날 때 폭발하지 않는 안정성을 가지고 있어 차내에 저장해두기에 매우 안전한 물질이다. 아지드화 나트륨과 산화철을 섞어 놓으면, 격렬히 반응하며 질소를 생성하는 데 이를 이용하여 매우 빠른 시간 내로 주머니가 부풀게 되는 것이다.

- 최근에는 체구가 작은 사람에게 에어백이 2차 충격을 일으켜 크게 다치거나 사망하는 경우가 생기는 문제점 때문에, 1세대 에어백인 SRS(Supplemental Restraint System Air Bag) 에어백에서부터 센서를 이용해 승객의 위치, 체격, 자세 등 여러 정보를 종합하여 팽창 여부를 결정하는 4세대 Advanced Air bag으로 까지 발전되었다.

• 특허조사 및 특허 전략 분석

내용

• 기술 로드맵

[그림 6] 방연 관련 기술 로드맵

1. 제연설비

1) 발전과정

- 발전 초기 제연설비는 급/배기 방식을 사용하였으나 1995년부터 급기 가압 방식을 제연설비로 사용하기 시작하였다. 현재는 급기 가압 방식과 함께 자동 차압·과압 조절 댐퍼를 제연설비에 적용하고 있다.

2) 현재 기술의 문제점

① 무전기 전자파에 오류 발생

② 모터의 힘을 계산을 하지 않고 설계하여 모터의 힘이 부족해 댐퍼가 열리지 않음

3) 발전 방향 예측

① 무전기 전자파에 오류 발생하지 않는 방식

② 송풍기의 힘에 따라 강한 힘을 가진 저가의 모터 개발

③ 최근 개발되는 연돌 효과 해석 시스템을 접목

2. 방화셔터

1) 발전과정

발전 초기에는 철제 소재로 만들어진 방화셔터를 사용하였고 현재는 철제 소재의 방화셔터뿐만 아니라 방염 실리카 섬유를 사용한 스크린 방화 셔터를 함께 사용하고 있다. 또한 에어커튼 기술이 발전함에 따라 현재에 사용하고 있을 뿐만 아니라 미래에도 사용될 것으로 예측된다.

2) 현재 기술의 문제점

① 방화셔터 미설치 혹은 방화셔터 불량 다수 존재 (모터 작동 불량, 전원 공급 불량)

② 방화셔터 내려올 곳에 상품 진열

③ 비상구가 한정됨에 따라 탈출 경로가 한정 (방화셔터가 사람의 이동도 막음)

3) 발전 방향 예측

① 설치에 부담이 안 되도록 가격이 절감된 저가 방화 셔터

② 건물의 재공사가 필요 없이 설치가 용이한 방식

③ 현재 개발되고 있는 에어커튼 기술의 발전

3. 소규모 방연 장치

1) 발전과정

현재에는 개개인 혹은 소규모의 인원을 위한 제품으로는 방연마스크가 개발이 되어있다.

2) 현재 기술의 문제점

① 비교적 높은 가격

② 판매사에 따른 제품의 성능이 천차만별

③ 비상시 사용을 위한 연습이 선행적으로 이루어져야 함

④ 인당 1개를 사용해야 하므로 구비 수량에 따라 사용 인원에 제약이 있음

3) 발전 방향 예측

① 방연마스크가 저가 고성능으로 발전

② 개개인을 위한 기술 외에 소규모 인원을 위한 방화문 혹은 방화 텐트 등의 개발

시장상황에 대한 분석

• 경쟁제품 조사 비교

내용

• 마케팅 전략 제시

내용

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

• 본 제품의 기본적인 원리는 화재 시 튜브를 팽창시켜 물리적으로 문틈을 막아 기체 유입을 막는 것이다. 이 원리를 기반으로 본 제품은 화재 시 발생하는 일산화탄소 이외에의 유독가스 유입을 막을 수 있다. 유독가스는 화재 외에 가스 밸브 잠금 부주의로 인한 유독가스 누설, 보일러실에서의 가스 누설 등의 원인으로도 유입될 수 있다. 위에 언급하였듯이, 화학적이 아닌 물리적으로 기체 유입을 막는 것이므로 화재 외 유독가스 유입의 다른 원인에서도 방지할 수 있는 효과를 거둘 수 있다.
• 현재 화재와 관련된 안전사고에 대한 관심이 증가하고 있지만 한국교육학술연구원 RISS에서 ‘화재’라는 키워드로 검색되는 논문은 18778건임에도 불구하고 ‘방연’과 ‘차연’이라는 키워드로 검색되는 논문은 각각 272건, 746건으로 규모가 작다. 특허의 경우 역시 ‘화재’라는 키워드로 검색되는 특허는 83244건임에도 불구하고 ‘방연’과 ‘차연’이라는 키워드로 검색되는 특허는 각각 997건, 1131건으로 규모가 작다. 본 개발 과제는 이러한 기술 개발에 긍정적인 영향을 주며 다른 연구에 대한 시야 혹은 아이디어를 제공한다. 특히 본 제품은 기존의 제품들과 달리 소형화 및 기체 주입을 통한 방연으로 기존의 기술들과는 다른 관점으로 문제 해결을 제시하고 있기 때문에 다양한 시야를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

• 화재 시 질식사에 의한 사망률이 60%로 가장 높기 때문에 질식사에 의한 사망이 일어나지 않도록 생존 시간을 늘린다면 소방관에 의한 구조율이 높아질 것이다. 본 개발 과제가 성공적으로 이뤄진다면 효과적으로 상기 과제를 해결할 수 있으며 이로 인해 인명피해를 감소시킬 수 있다.
• 화재 시 연기에 의한 시야 차단과 낯선 상황에 대한 변수들로 인해 익숙한 장소일지라도 대피하는데 어려움에 빠질 수 있다. 또한, 움직임에 불편함이 있거나 도움이 필요한 사람들과 함께 대피를 해야 한다면 더 많은 시간이 걸릴 것이다. 그렇기 때문에 이러한 사람들이 많이 있는 병원이나 요양원과 같은 장소에서 더 좋은 효과를 나타낼 것이다. 탈출에 실패를 할 경우, 방 안에서 본 개발 제품을 통해 문틈을 막고 소방관에 의한 화재진압 및 구조를 기다릴 시간을 벌 수 있다면 빠른 시간에 퍼지는 유독 가스에 의한 질식사를 방지할 수 있을 것이다.
• 위 경쟁제품 조사 비교에서 본 바와 같이, 라이프키퍼의 경우 약 3~40,000원이며 다른 제품들도 본 개발 과제 제품에 비해 가격이 높은 편이다. 본 제품이 성공적으로 개발이 된다면, 다른 제품보다 수월하게 간단히 유독가스 유입 자체를 막으며 효과적으로 구조를 기다릴 수 있으므로 상당한 경쟁력을 가질 것으로 예상이 된다. 이 결과로, 본 제품이 경쟁 시장 형성에 이바지하여 다른 제품들이 본 제품에 대해 경쟁력을 갖기 위해 가격을 인하시킬 것이며, 기능이 향상된 더 많은 제품과 기술을 촉진한다. 따라서 소비자들이 경제적 부담 없이 화재 대비를 위해 제품들을 구매할 것이다.
• 추가적으로 현재 경쟁제품으로 선정한 라이프키퍼의 경우 화재 시 탈출에 사용할 때 유용하며 탈출이 힘들 경우 본 과제의 제품을 사용하는 것이 유용하다. 두 방식의 제품을 같이 사용하거나 혹은 앞으로 개발될 새로운 제품을 같이 사용하게 된다면 효과적으로 화재에 대비할 수 있을 것이다.

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

개발일정 및 내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

- D or W

• 제품 요구사항의 각 항목을 Demand와 Wish로 나눈 기준은 다음과 같다. 먼저, 개발하는 본 방연 문틈막이 제품이 ‘방연 장치’로서의 역할을 할 수 있는 최소한의 요소는 Demand로 선정하였고, 만족하지 못하더라도 방연의 역할이 가능하지만 개발에 성공할 경우 제품의 효용성을 높일 수 있는 요소는 Wish로 선정하였다.

[표 2] 제품 요구사항

나. 평가 내용

① 일반적으로 화재 상황에서 연기에 노출됐을 경우, 사망의 주원인은 CO이다. 한국가스안전공사의 자료를 통해 일산화탄소의 농도가 2배씩 증가할 때마다 사람의 생존 시간은 2배 이상 감소한다는 것을 알 수 있다. 따라서 한국가스안전공사의 자료를 기준으로 본 제품은 미설치의 경우와 비교하여 CO 농도의 증가분이 1/4가 되게 하여 생존 시간을 5배 이상 증가시키는 것을 요구 사항으로 설정하였다. 평가방법은 아크릴판 및 폼보드로 제작한 간이 실험실에 본 제품을 미설치하였을 때와 본 제품을 설치하여 문틈을 차단하였을 경우의 CO 농도 변화량을 일산화탄소 측정기로 측정한 후 비교한다.

[그림 18]

② 튜브 내 기체 주입 속도는 문틈막이 튜브의 길이와 일반적인 방연마스크 착용시간을 관련지어 설정하였다. 문(또는 문틀)의 둘레를 약 7m로 잡고 방연마스크 착용시간을 5초로 가정하였고 이를 통해 1.5m/s의 기준 속도를 산출해냈다. 즉각적인 방연 효과와 방연마스크와의 경쟁력을 얻기 위해 해당 기준 이상의 속도를 만족시킬 수 있는 공기주입 기술을 도입해야 한다.

③ 논문 ‘어린이집 화재 시 연기 거동에 관한 실험적 연구’의 화재 재현 실험을 참고하여 화재 발생 시 상승하는 문의 온도를 계산하였다. 이를 통하여 소재의 내열성 기준을 260℃ 이상으로 설정하였다. 따라서 내열성이 260℃ 이상인 소재를 선정하여서 해당 온도에서 튜브가 변형되지 않고 방연성을 유지하도록 해야 한다. 자세한 계산 과정은 ‘이론적 계산 및 시뮬레이션’에서 기술하도록 한다.

④ 화재 시 모든 사용자가 본 제품을 사용할 수 있도록 자동화 시스템을 본 제품에 적용하였다. 따라서 CO 농도가 일정 농도 이상이 되면 자동화 시스템의 센서가 그 농도를 감지하여 자동화 시스템의 작동을 통해 튜브를 팽창시켜야 한다. 이를 통해 사용자의 상태와 신체조건에 관계없이 본 제품을 사용할 수 있을 것이다.

⑤ 자동화 시스템을 구성하는 부품에서 오류가 발생하거나 그 외의 특정 상황에 의해 자동화 시스템이 작동하지 않아 화재가 발생하였음에도 불구하고 튜브가 팽창되지 않을 가능성이 존재한다. 이러한 경우에는 사용자가 수동으로 본 제품을 작동시켜야 한다. 따라서 본 제품은 수동화를 통한 기체 주입이 가능하여야 한다.

⑥ 현재 다양한 규격의 문이 존재하므로 본 제품 역시 문의 크기에 상관없이 다양한 규격으로 구현할 수 있어야 한다. 문의 종류에 대한 평가는 양방향 문의 간이 실험실과 단방향 문의 간이 실험실 두 개를 제작하여 평가한다.

설계 사양

[그림 19] HOQ를 활용한 QFD 분석결과

개념설계안

내용

[그림 20] 제어부 구조

[그림 21] 튜브 구조

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

[그림 26] 문의 온도 상승 계산표

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

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포스터

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관련사업비 내역서

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완료작품의 평가

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향후계획

◇ 튜브를 제작하는 과정에서 단순히 접착제를 사용하여서 만들었기 때문에 튜브 자체에서의 누설이 발생하게 된다. 향후 molding 등의 고분자 제품 제작 방법을 이용하여 튜브를 일체형으로 제작하게 되면 이러한 문제는 해결될 것으로 예상한다. 따라서 시제품으로 제작 후 실험 및 측정을 재실시하여 방연성에 대한 평가가 새로 이루어져야 한다. ◇ 본 과제에서는 문의 온도를 제한된 상황을 가정하여서 계산하였다. 그러나 실제 화재의 경우에서는 많은 변수로 인하여 화재의 규모가 다르고 화염이 순간적으로나마 직접적으로 본 제품의 튜브에 닿는 경우나 공기의 온도가 급격히 증가하여 튜브의 온도가 문의 온도보다 높아지는 경우가 발생할 수 있을 것이다. 따라서 이를 대비하는 것이 향후 본 제품의 발전 과제가 될 것이다. 이에 대하여 내열온도가 더 높은 재료인 탄소섬유를 이용하여 튜브의 겉부분을 감싸주는 대략적인 해결방안을 제시한다. 탄소섬유로 이뤄진 상품의 물성에 대해서는 아래 제시된 재료의 설명을 참고하도록 하고, 제품에 관련 재료를 감싼 그림은 다음 [표 12]와 같다.

[표11] [표12]

◇ 제어부의 경우, 구성성분들을 잘 고정시키고, 습도나 온도 등 외부 환경에 영향을 줄이기 위하여 패키징을 해주어야 한다. 현재 프로토타입에는 아크릴로 박스를 제작하고 단열재로 스티로폼을 채워 넣었는데 이에 대한 평가를 따로 하지 못하였다. 향후 시제품으로 정교히 제작 후 단열성 및 제습성, 내충격성 등에 대해 평가가 이루어져야 한다.

특허 출원 내용

내용