분위기최고조

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.

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

내용

• 특허조사 및 특허 전략 분석

내용

• 기술 로드맵

내용

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

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

관련사업비 내역서

내용

완료작품의 평가

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향후계획

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특허 출원 내용

내용