KR102364651B1 - 탄착군 확인이 가능한 화재 진압용 드론 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재현장에 투입되어 신속한 화재 진압에 도움을 줄 수 있는 드론에 관련되는 것이되, 특히 접근이 용이치 못한 고층 건물용 화재 진압용 드론에 관한 기술로서, 제어부를 포함하는 몸체; 상기 몸체의 외측으로 등간격을 유지하면서 결합되는 복수의 구동부; 상기 몸체의 하측으로 장착되어 전방을 향해 소화탄을 발사시킬 수 있는 소화탄 발사부; 상기 소화탄 발사부와 인접하게 배치되어 전방을 향해 분말 소화제를 분사하도록 하는 분말 소화제 발사부; 상기 몸체의 전방측에 마련되는 거리측정기; 상기 몸체의 전방측을 포함한 복수개소에 마련되는 카메라; 상기 거리측정기를 이용한 화재현장까지의 거리값 및 상기 카메라에 의해 촬영되는 영상을 이용하여 가상의 상기 소화탄 또는 분말 소화재의 탄착군을 생성하도록 하는 탄착군확인모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

탄착군 확인이 가능한 화재 진압용 드론{fire fighting drones capable of identifying the coalitions}

본 발명은 화재현장에 투입되어 신속한 화재 진압에 도움을 줄 수 있는 드론에 관련되는 것이되, 특히 접근이 용이치 못한 고층 건물용 화재 진압용 드론에 관한 기술이다.

최근 들어 건축기술의 발달로 인해 고층 건물이나 초고층 건물들이 많이 건축되고 있는데, 이러한 고층건물 또는 초고층 건물의 경우 상주하거나 머무르고 있는 사람들의 수가 많으므로 화재, 지진 등의 비상상황 발생시 수많은 재산피해와 인명피해가 발생될 위험이 높은 실정이다.

건물의 상부에 거주하는 인원들의 경우에는 구조용 헬기나 고가 사다리 차량등의 구조장비의 도움없이는 건물에서 탈출하는 것이 사실상 불가능하며 화재진압은 자체 소방시설이나 고가사다리차에 의존해야 한다.

하지만 고가 사다리 차량을 이용하기 위해서는 반드시 화재가 발생한 구역에 차량이 진입할 수 있을 정도의 공간이 확보되어야만 사용이 가능하다는 단점이 있으므로, 다수의 건물이 밀집되어 있는 도심지 등에는 효율적으로 사용할 수 없을 뿐만 아니라 고가사다리 소방차의 활용에는 일정소요시간이 걸리므로 화재진압이 신속하게 이루어질 수 없다는 문제점이 있다.

이러한 문제점들을 해결하기 위한 종래기술로 대한민국 등록특허공보 제10-0716452호에는 건물의 벽면에 부착되는 다수 개의 흡착기와 승강프레임을 이용한 고층건물 진입 및 화재진압 장치가 게재되어 있고, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0011378호에는 다관절 접이식 무인원격 소화장치가 게재되어 있으나, 승강프레임을 이용하여 올라갈 수 있는 높이가 제한적이므로 초고층 건물에는 적용되기 어렵고, 가령 적용될 수 있다 하더라도 위험성이 크다는 단점이 있을 뿐만 아니라, 화재현장에 신속하게 도착하였다 하더라도 층간 이동이나 측면으로의 이동이 용이하지 않으므로 화재범위가 넓을 경우 적용되기 어렵다는 문제점이 있다.

고층 건물에의 신속한 접근성 및 발화지점에 대한 초기 진화 등의 목적을 위해 근래에 드론을 활용한 화재 진압관련 기술이 각광을 받고 있다.

관련기술로 대한민국 공개특허 10-2018-0066376호의 "화재 진압 드론"이 있으며, 도 1은 종래기술에 따른 화재 진압 드론의 예시도이다.

종래의 화재 진압 드론은 복수의 개방탄, 복수의 소화탄을 내장하는 몸체부; 상기 몸체부의 상단에 연결되며, 상기 몸체부를 부상시키는 적어도 하나의 부상부; 및 상기 몸체부의 일면에 위치하며, 상기 개방탄 및 상기 소화탄을 발사하는 탄환 발사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

공개특허 10-2018-0066376

본 발명에서는 화재 진압용 드론의 실제 운용에 있어서 문제가 되는 소화탄 등의 발사시의 반력에 효과적으로 대응하여 기체의 안정성을 높이며, 소화탄 등을 발사하기 전에 가상적으로 소화탄이나 소화분말의 탄착군을 확인할 수 있도록 한 후 소화탄을 발사할 수 있도록 함으로써 소화탄의 낭비없이 보다 정확하면서 신속한 화재진압이 가능하도록 하는 탄착군 확인이 가능한 화재 진압용 드론을 제공하고자 한다.

제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 탄착군 확인이 가능한 화재 진압용 드론은, 제어부를 포함하는 몸체; 상기 몸체의 외측으로 등간격을 유지하면서 결합되는 복수의 구동부; 상기 몸체의 하측으로 장착되어 전방을 향해 소화탄을 발사시킬 수 있는 소화탄 발사부; 상기 소화탄 발사부와 인접하게 배치되어 전방을 향해 분말 소화제를 분사하도록 하는 분말 소화제 발사부; 상기 몸체의 전방측에 마련되는 거리측정기; 상기 몸체의 전방측을 포함한 복수개소에 마련되는 카메라; 상기 거리측정기를 이용한 화재현장까지의 거리값 및 상기 카메라에 의해 촬영되는 영상을 이용하여 가상의 상기 소화탄 또는 분말 소화재의 탄착군을 생성하도록 하는 탄착군확인모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 탄착군 확인이 가능한 화재 진압용 드론은, 상기 소화탄 또는 분말 소화제가 발사될 때의 반력을 상쇄시킬 수 있도록 하기 위해 상기 소화탄 또는 분말 소화제가 발사됨과 동시에 상기 구동부의 개별적인 제어가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 구동부는, 상기 몸체와 연결암으로 연결되며, 상기 연결암은 그 길이가 가변될 수 있도록 조정되어 상기 소화탄 또는 분말 소화제의 발사시에 예상되는 반력을 고려하여 개별적인 연결암의 길이제어가 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 탄착군 확인이 가능한 화재 진압용 드론에 의하면 화재 현장에 접근한 드론에서 소화탄이나 분말 소화제를 실제 발사하기 전에 카메라에 의해 촬영되는 영상을 기반으로 하여 가상적인 탄착군을 확인할 수 있도록 함으로써 부정확한 소화탄의 발사로 인한 화재 진압의 지연 및 소화탄의 낭비를 방지할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 화재 진압 드론의 예시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탄착군 확인이 가능한 화재 진압용 드론의 개략적인 개념도.
도 3은 본 발명을 구성하는 탄착군확인모듈의 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 탄착군 확인 가능한 화재 진압용 드론의 정면측 사시도.
도 5는 소화탄 발사부의 구성도.
도 6은 분말 소화제 발사부의 구성도.

이하, 본 발명에 따른 탄착군 확인이 가능한 화재 진압용 드론에 대해 보다 상세한 설명을 하고자 하며, 첨부되는 도면을 참조하도록 한다.

단, 제시되는 도면들은 본 발명의 기술적 사상에 대한 하나의 실시 가능한 예를 보여주는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탄착군 확인이 가능한 화재 진압용 드론의 개략적인 개념도이며, 도 3은 본 발명을 구성하는 탄착군확인모듈의 예시도이며, 도 4는 본 발명에 의한 탄착군 확인 가능한 화재 진압용 드론의 정면측 사시도이며, 도 5는 소화탄 발사부의 구성도이며, 도 6은 분말 소화제 발사부의 구성도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 화재 진압용 드론은 주요한 구성요소로 몸체(100), 구동부(200), 소화탄 발사부(300), 분말 소화제 발사부(400), 거리측정기(500), 카메라(600) 및 탄착군확인모듈(700)을 포함하여 이루어질 수 있다.

몸체(100)의 내부에는 제어부를 비롯한 각종 센서 등이 설치된다. 몸체(100) 내부에는 자이로 센서, GPS 등 운항에 필요한 부품들이 내장되고, 제어부는 통신모듈이 구비되어 무선 통신을 통해 관제센터에서의 조종에 따라 드론이 운항될 수 있도록 한다.

몸체(100)의 외측으로 등간격을 유지하면서 복수의 구동부(200)가 설치되는데, 본 실시예의 경우 몸체(100)의 외측 가장자리를 따라 4곳에 구동부(200)가 마련되도록 한다. 구동부(200)는 모터에 의한 회전하게 되는 프로펠러를 포함하게 된다.

바람직하게 몸체(100)에 복수의 구동부(200)를 등간격으로 설치하기 위해 몸체(100)와 구동부(200)는 연결암(150)으로 연결되도록 한다. 특히, 본 발명에서는 연결암(150)의 길이가 가변될 수 있도록 하며, 또한 연결암(150)이 회동될 수 있도록 한다.

연결암(150)의 일단은 몸체(100)에 연결되고, 연결암(150)의 타단은 구동부(200)와 연결되는데, 각 구동부(200)에 연결된 각각의 연결암(150)은 개별적인 제어를 통해 그 길이가 가변될 수 있다. 즉, 제1연결암(150a), 제2연결암(150b), 제3연결암(150c), 제4연결암(150d)의 길이 조정은 개별적으로 이루어지며, 상황에 따라 각 연결암(150)들 중 어느 하나 혹은 둘 이상의 연결암의 길이가 조정될 수 있다.

드론의 단순 비행시에는 각 연결암(150)들은 동일한 최소길이로 맞춰지게 되나, 화재 현장에 투입되어 후술할 소화탄을 발사하거나 분말 소화제를 발사하는 상황인 경우에는 소화탄이나 분말 소화제의 발사시 발생되는 반력을 감쇄시킬 필요가 있는 바, 몸체(100)의 후방에 배치되는 제2연결암(150b), 제3연결암(150c), 제4연결암(150d)의 길이가 제1연결암(150a)의 길이보다 길게 조정되도록 한다.

몸체(100)의 하측으로는 소화탄 발사부(300)와 분말 소화제 발사부(400)가 장착되며, 소화탄 발사부(300)를 통해서는 소화탄을 발사되게 하고, 분말 소화제 발사부(400)에서는 분말 소화제를 전방으로 분사되게 한다.

소화탄 발사부(300)에서는 탄알형상의 소화탄을 전방으로 발사시켜서 화재현장으로 투척될 수 있도록 하는 것이며, 압축가스를 이용하여 소화탄이 발사되게 하고, 압축가스로는 이산화탄소를 이용할 수 있다.

보다 구체적으로 소화탄 발사부(300)는 길다란 중공 파이프 형상의 포신(310)이 구비되며, 포신(310)의 후방에 압축가스통(320)을 연결시키도록 하고, 압축가스통(320) 전방으로 포신에 소화탄 장전유닛(330)이 결합되게 한다. 소화탄 장전유닛(330)에는 다수의 소화탄이 내장되어 있도록 하며, 첫번째 소화탄이 발사된 후 그 다음 소화탄이 자동 장전될 수 있도록 구성한다. 소화탄의 자동 장전 구조는 총기류의 탄알 자동장전 기술을 활용할 수 있는 바, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

관제센터에서의 제어명령에 따라 압축가스통(320)의 밸브가 개폐되면서 소화탄을 적정 압력으로 밀어 발사될 수 있도록 한다.

소화탄 발사부(300)와 인접하여 전방을 향해 분말 소화제를 분사시키도록 하는 분말 소화제 발사부(400)가 마련되는데, 분말 소화제 저장통(410)과, 분말 소화제 저장통(410) 전단에 연결되는 소정 길이의 분사노즐(420)과, 분말 소화제 저장통(410)에 구비되는 개폐밸브(430)와, 분말 소화제 저장통(410)을 지지하면서 필요에 따라 이동 가능한 이동레일(440)을 포함하여 이루어질 수 있다.

제어명령에 따라 개폐밸브(430)가 열리게 되며, 이때 고압으로 분사노즐(420)을 통해 분말 소화제가 전방으로 분사되어 화재 현장으로 공급될 수 있도록 한다. 특히 본 발명의 경우 보다 정확하게 화재현장으로 분말 소화제를 분사시킬 수 있도록 하고자 이동레일(440)을 마련하여 분말 소화제 저장통(410) 자체가 전방으로 최대한 이동될 수 있도록 한다.

즉, 이동레일(440)은 다단 구조로 이루어져 접철이 되도록 하여 길이가 가변될 수 있도록 한다.

이동레일(440)을 이용하여 최대한 화재 현장 근처로 접근하여 분말 소화제를 분사시킬 수 있음으로 바람의 영향 등에 의해 분말 소화제가 비산되어 소화 효율을 떨어뜨리는 문제점을 해결할 수 있다.

바람직하게 드론의 안정성을 고려하여 분말 소화제 분사시 이동레일(440)을 최대한 전방으로 이동시키는 경우 언급한 연결암(150)의 길이조정을 통해 드론이 안정적인 자세를 유지할 수 있도록 제어할 수 있다.

몸체(100)의 전방측으로는 거리측정기(500)가 구비되어 드론과 화재현장까지의 거리를 정확하게 계산할 수 있도록 한다. 거리측정기(500)는 공지의 기술 즉, 각종 센서를 활용하여 구성할 수 있는 바, 상세한 설명은 생략한다.

또한 몸체(100)의 전방을 포함한 복수개소에 카메라(600)를 장착하여 화재현장 및 주위를 촬영하여 영상을 관제센터로 전송할 수 있도록 한다.

특히, 본 발명에는 탄착군확인모듈(700)이 구비되는데, 탄착군확인모듈(700)은 거리측정기(500)를 이용한 화재현장까지의 거리값 및 카메라(600)에 의해 촬영되는 영상을 이용하여 가상의 소화탄 또는 분말 소화재의 발사시의 가상의 탄착군을 생성하여 보여줄 수 있도록 하는 기능을 한다.

탄착군확인모듈(700)은 드론에서 실시간 촬영 및 관측되는 정보를 바탕으로 관제센터에서 모니터를 통해 조작 및 확인이 가능한 것이며, 드론과 통신을 통해 정보를 전달받을 수 있고, 탄착군확인모듈(700)을 통해 현재 조건하에서 소화탄이나 분말 소화재를 발사해도 된다고 판단되며, 제어명령을 전달하여 드론에서 소화탄이나 분말 소화재를 발사시키도록 한다.

탄착군확인모듈(700)에는 다양한 조건을 입력할 수 있는 변수입력란을 두도록 하며, 변수로는 거리측정기를 통해 측정되는 화재현장까지의 거리값, 현재의 풍향, 풍속, 소화탄의 중량, 발사압력, 연결암에 대한 조정, 구동부의 출력값 등이 있을 수 있다.

요구되는 최소한의 변수값이 입력되게 한 후 가상의 발사버튼을 누르게 되면 자동연산을 통해 화면상에 화재현장을 타겟으로 한 탄착점이 표시되도록 한다. 이러한 과정을 수회 반복 수행되게 함으로써 복수개의 탄착점으로 이루어지는 탄착군이 생성된다.

생성되는 탄착군이 타겟을 중심으로 형성된다면 바로 소화탄 등을 발사하여 화재 진압을 진행하도록 하고, 탄착군 형성이 타겟을 벗어난다면 변수들 중 임의로 조정 가능한 변수를 조정하여 다시 가상의 탄착군 생성 작업을 반복하도록 한다.

특히, 임의로 조정 가능한 변수 중 하나인 구동부의 개별적인 제어를 통한 각 구동부(200)의 출력값을 달리 할 수 있다. 실제 드론으로부터 소화탄이나 분말 소화재가 발사되는 경우에는 반력이 발생되며, 이로 인해 기체의 안정이 무너짐에 따라 타겟에 대한 명중도가 떨어지게 된다.

따라서 소화탄이나 분말 소화재의 발사에 따른 반력을 고려하여 복수의 구동부(200)에 대한 개별적인 제어, 즉, 각 구동부의 프로펠러 출력을 달리하여 반력을 상쇄시킬 수 있도록 한다.

또 하나의 제어 가능한 변수로는 연결암(150)의 길이를 조정하여 소화탄 발사시의 반력을 고려해줌으로써 타겟에 대한 명중률을 높일 수 있도록 할 수 있다. 즉, 제1연결암(150a), 제2연결암(150b), 제3연결암(150c), 제4연결암(150d)의 길이를 개별적으로 제어하여 소화탄 발사시의 반력을 감쇄할 수 있도록 한다. 필요에 따라서는 연결암(150)이 소정 각도로 회동되게 조정하여 반력 감쇄가 이루어지게 할 수도 있다.

이러한 반력 감쇄 조건을 입력하여 가상적인 소화탄 발사시의 탄착군을 적절히 타겟에 집중되게 한 후 그 조건하에서 소화탄을 실제 발사함으로써 보다 정확하게 소화탄을 화재현장으로 투척할 수 있게 된다.

이처럼 본 발명에 의한 탄착군 확인이 가능한 화재 진압용 드론에서는 화재 현장으로 날아간 드론에서 소화탄이나 분말 소화재를 발사하기 전에 다양한 수집정보를 활용하여 가상으로 소화탄이나 분말 소화재를 시뮬레이션 형태로 발사하여 가상의 탄착군을 형성시켜서 설정된 발사조건의 유효성을 검증 후 실제 소화탄이나 분말 소화재의 발사가 이루어지도록 함에 따라 소화탄의 낭비 및 소화탄이 타겟에 떨어지지 않고 주변으로 낙하됨에 따른 2차사고를 예방할 수 있고, 정확한 투척을 통해 화재 진압을 보다 신속하게 수행할 수 있게 된다.

본 발명은 화재를 진압하기 위한 드론에서 발사되는 소화탄 등의 탄착군 형성을 시뮬레이션 형태로 검증한 후 실제 발사하도록 함에 따라 화재 진압에 큰 도움을 줄 수 있는 유용한 발명이다.

100 : 몸체
150 : 연결암 150a : 제1연결암
150b : 제2연결암 150c : 제3연결암
150d : 제4연결암
200 : 구동부
300 : 소화탄 발사부
310 : 포신 320 : 압축가스통
330 : 소화탄 장전유닛
400 : 분말 소화제 발사부
410 : 분말 소화제 저장통 420 : 분사노즐
430 : 개폐밸브 440 : 이동레일
500 : 거리측정기
600 : 카메라
700 : 탄착군확인모듈

Claims (3)

1. 화재 진압용 드론에 있어서,
   제어부를 포함하는 몸체;
   상기 몸체의 외측으로 등간격을 유지하면서 결합되는 복수의 구동부;
   상기 몸체의 하측으로 장착되어 전방을 향해 소화탄을 발사시킬 수 있는 소화탄 발사부;
   상기 소화탄 발사부와 인접하게 배치되어 전방을 향해 분말 소화제를 분사하도록 하는 분말 소화제 발사부;
   상기 몸체의 전방측에 마련되는 거리측정기;
   상기 몸체의 전방측을 포함한 복수개소에 마련되는 카메라;
   상기 거리측정기를 이용한 화재현장까지의 거리값 및 상기 카메라에 의해 촬영되는 영상을 이용하여 가상의 상기 소화탄 또는 분말 소화재의 탄착군을 생성하도록 하는 탄착군확인모듈;을 포함하되,
   상기 구동부는,
   상기 몸체와 연결암으로 연결되며, 상기 연결암은 그 길이가 가변될 수 있도록 조정되어 상기 소화탄 또는 분말 소화제의 발사시에 예상되는 반력을 고려하여 개별적인 연결암의 길이제어가 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 탄착군 확인이 가능한 화재 진압용 드론.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄착군 확인이 가능한 화재 진압용 드론은,
   상기 소화탄 또는 분말 소화제가 발사될 때의 반력을 상쇄시킬 수 있도록 하기 위해 상기 소화탄 또는 분말 소화제가 발사됨과 동시에 상기 구동부의 개별적인 제어가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 탄착군 확인이 가능한 화재 진압용 드론.
3. 삭제

Images