KR102430832B1 - 탄소복합재 경량 소화수탱크를 갖는 소방차 - Google Patents

Abstract

전방엔 운전석이 마련되고, 후방엔 화재 진압 장비들이 구비되는 소방차에 있어서, 운전석이 상부 전방에 구비된 차체부; 상기 차체부가 이동가능하게 상기 차체부의 하부에 구비된 차륜부; 및, 상기 차체부의 상부 후방에 구비되고, 내부에는 화재를 진압하기 위한 소화수가 수용되며, 외관을 이루는 벽체가 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 재질로 마련된 소화수탱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 소화수탱크가 탄소복합재로 마련되어 경량 구조를 갖도록 마련됨으로써, 기존에 제한된 소화수의 저장용량이 증대되도록 하여 적재중량 제한이라는 기술적 한계를 벗어나 화재 진화 중 소화수가 부족해지는 상황이 발생 됨이 없이 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있고, 화재 발생시 골든타임을 놓치지 않고 신속하게 출동 되도록 하여 인명 및 재산 피해가 최소화되도록 할 수 있는 탄소복합재 경량 소화수탱크를 갖는 소방차를 제공할 수 있다.

Description

탄소복합재 경량 소화수탱크를 갖는 소방차 {fire truck having carbon composite light weight water tank for fire fighting}

본 발명은 탄소복합재 경량 소화수탱크를 갖는 소방차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소화수탱크가 탄소복합재로 마련되어 경량 구조를 갖도록 마련됨으로써, 기존에 제한된 소화수의 저장용량이 증대되도록 하여 적재중량 제한이라는 기술적 한계를 벗어나 화재 진화 중 소화수가 부족해지는 상황이 발생 됨이 없이 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있고, 화재 발생시 골든타임을 놓치지 않고 신속하게 출동 되도록 하여 인명 및 재산 피해가 최소화되도록 할 수 있는 탄소복합재 경량 소화수탱크를 갖는 소방차에 관한 것이다.

일반적으로 화재 진압시 사용되는 소방차는, 다량의 소방수를 물탱크에 저장한 상태에서 화재 현장으로 출동하여 소방수를 분사함으로써 화재 진압 작업을 수행하며, 이때 물탱크에는 소방수로 진압하기에 적절하지 않은 유류 화재 등에 대응하기 위하여 폼(foam)을 저장하기도 한다.

이러한 소방차를 제조하기 위하여, 먼저 트럭의 차체 프레임에 소방수를 저장하기 위한 물탱크를 설치하고, 물탱크 또는 차체 프레임에 소방수를 분사하기 위한 각종 펌프, 튜브, 밸브, 사다리 등과 같은 각종 분사동력장치 등을 설치하며, 이후 물탱크의 상단 모서리 및 측부 등을 코너마감부재로 마감한 후, 코너마감부재에 경광등이나 지시등을 설치하였다.

한편, 물탱크는 소방수 저장능력이나 용도에 따라 용량 및 형태가 각각 다르고 각종 분사동력장치들의 설치장소나 종류가 다르기 때문에, 현실적으로 발주처의 요구를 반영한 주문생산방식에 의하여 제조되고 있고, 저장된 소방수에 대한 충분한 내압성을 갖도록 스테인리스 스틸 소재로 제조된다. 따라서, 물탱크를 마감하기 위한 코너마감부재 역시 해당 물탱크의 규격에 해당하게 별도 주문생산방식으로 제작되어 설치되었고, 이러한 코너마감부재는 별도의 성형금형을 미리 제조한 후 그 성형금형에 유리섬유와 수지액을 반복해서 덧칠한 후 건조시켜 제작되었다.

종래기술에 따른 소방차의 일 예가 대한민국 실용신안 등록번호 제20-0392365호(2005년08월02일자 등록, 이하 '특허문헌 1'이라 함) 등에 개시되어 있다.

그러나, 종래기술에 따른 소방차는 소화수탱크가 비교적 무거운 중량을 갖는 구조로 마련되어 화재 발생시 출동 지연 등에 의해 골든타임을 놓치게 되는 경우가 빈번하게 발생 되어 인명 및 재산 피해가 확대될 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 종래기술에 따른 소방차는 5톤 정도의 규모일 경우 소화수탱크의 저장용량이 최대 3,000ℓ급으로만 제한되기 때문에 화재 진화 중 소화수가 부족해지는 상황이 빈번하게 발생 되며, 이로 인해 화재의 초기 진압도 불리해져 대형 화재로 이어지게 되는 것을 효과적으로 막아내지 못하게 될 수 있다는 문제점이 있다.

대한민국 실용신안 등록번호 제20-0392365호(2005년08월02일자 등록)

본 발명의 목적은, 소화수탱크가 탄소복합재로 마련되어 경량 구조를 갖도록 마련됨으로써, 기존에 제한된 소화수의 저장용량이 증대되도록 하여 적재중량 제한이라는 기술적 한계를 벗어나 화재 진화 중 소화수가 부족해지는 상황이 발생 됨이 없이 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있고, 화재 발생시 골든타임을 놓치지 않고 신속하게 출동 되도록 하여 인명 및 재산 피해가 최소화되도록 할 수 있는 탄소복합재 경량 소화수탱크를 갖는 소방차를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라, 전방엔 운전석이 마련되고, 후방엔 화재 진압 장비들이 구비되는 소방차에 있어서, 운전석이 상부 전방에 구비된 차체부; 상기 차체부가 이동가능하게 상기 차체부의 하부에 구비된 차륜부; 및, 상기 차체부의 상부 후방에 구비되고, 내부에는 화재를 진압하기 위한 소화수가 수용되며, 외관을 이루는 벽체가 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 재질로 마련된 소화수탱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 소화수탱크는 코어재의 상하로 탄소섬유(CF)가 적층 성형 되어 마련된 벽체에 의해 외관이 이루어진 것이 바람직하다.

그리고, 상기 소화수탱크는 탄소섬유(CF)를 능직 직조 방식으로 제직한 탄소섬유 웹 층을 더 포함하는 벽체에 의해 외관이 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 소화수탱크가 탄소복합재로 마련되어 경량 구조를 갖도록 마련됨으로써, 기존에 제한된 소화수의 저장용량이 증대되도록 하여 적재중량 제한이라는 기술적 한계를 벗어나 화재 진화 중 소화수가 부족해지는 상황이 발생 됨이 없이 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있고, 화재 발생시 골든타임을 놓치지 않고 신속하게 출동 되도록 하여 인명 및 재산 피해가 최소화되도록 할 수 있는 탄소복합재 경량 소화수탱크를 갖는 소방차를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 탄소복합재 경량 소화수탱크를 갖는 소방차를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 탄소복합재 경량 소화수탱크의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 탄소복합재 경량 소화수탱크를 이루는 벽체의 구성을 도시한 도면,
도 4는 도 3의 탄소복합재 경량 소화수탱크를 이루는 벽체의 제작 과정을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 탄소복합재 경량 소화수탱크를 이루는 벽체의 탄소섬유 웹 층을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 탄소복합재 경량 소화수탱크의 내벽이 코팅 처리된 일 예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 탄소복합재 경량 소화수탱크의 내부에 보강 격벽이 구비된 것을 도시한 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 탄소복합재 경량 소화수탱크의 하부에 자기부상 플레이트가 구비된 것을 도시한 측면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 탄소복합재 경량 소화수탱크를 갖는 소방차는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전방엔 운전석이 마련되고 후방엔 화재 진압 장비들이 구비되는 것으로서, 운전석이 상부 전방에 구비된 차체부(100)와, 차체부(100)가 이동가능하게 차체부(100)의 하부에 구비된 차륜부(200)와, 차체부(100)의 상부 후방에 구비되고 내부에는 화재를 진압하기 위한 소화수가 수용되며 외관을 이루는 벽체가 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 재질로 마련된 소화수탱크(300)를 포함한다.

이에 따라, 소화수탱크(300)가 탄소복합재로 마련되어 경량 구조를 갖도록 마련됨으로써, 기존에 제한된 소화수의 저장용량이 증대되도록 하여 적재중량 제한이라는 기술적 한계를 벗어나 화재 진화 중 소화수가 부족해지는 상황이 발생 됨이 없이 화재의 초기 진압이 용이 해지도록 할 수 있고, 화재 발생시 골든타임을 놓치지 않고 신속하게 출동 되도록 하여 인명 및 재산 피해가 최소화되도록 할 수 있는 탄소복합재 경량 소화수탱크를 갖는 소방차를 제공할 수 있다.

차체부(100)는 소방차의 주력 차종인 대략 5톤 정도의 소방 펌프차를 이루도록 마련될 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 소화수탱크(300)는 외관을 형성하게 되는 벽체가 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 재질로 마련되어 경량 구조를 갖도록 함으로써, 기존의 소화수 저장용량이 3,000ℓ급으로만 제한되던 것을 최대 3,400ℓ까지 소화수 저장용량이 늘어나도록 할 수 있게 되어 대략 400ℓ정도의 소화수 저장용량의 증대 효과를 가져오도록 할 수 있다.

이는, 소화수 저장용량의 증대에 의해 방수시간을 최대 12.5% 정도까지 연장할 수 있게 되어 화재 발생시 조기 진압이 유리해지고 대형 화재로 이어지게 되는 상황을 획기적으로 줄이게 된다.

본 발명에 따른 소화수탱크(300)의 외관을 형성하는 벽체를 이루게 되는 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 소재는 밀도 1,800 kg/㎥, 인장 강도 700 MPa의 물성을 가지며 대략 5 mm 정도의 두께로도 소화수탱크(300)의 벽체가 형성되도록 할 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 소화수탱크(300)를 탄소 섬유 강화 플라스틱과 같은 탄소복합재로 제작하기 위해서는 주입형 수지 성형에 적합한 공법이 필요하다.

또한, 소재의 내구성이 확보되도록 탄소복합소재의 패턴을 설계하고 구조해석하는 과정과, 내한성 및 내열성 시험, CFRP 복합소재의 피로물성에 대한 데이터베이스 확보, RIM(Reaction Injection Molding) 성형공법의 표준화, 유한요소해석기반의 구조해석, 내압시험 및 변형시험 등의 과정도 필요하다.

아울러, 차량의 축하중을 고려한 소화수탱크(300)의 배치 설계와 소화수탱크(300)의 하중을 고려한 마운팅 강화 설계 과정 또한 필요하다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소화수탱크(300)는 코어재(310)의 상하로 탄소섬유(CF)(320)가 적층 성형 되어 마련된 벽체에 의해 외관이 이루어진 것이 바람직하다.

이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 소화수탱크(300)가 탄소복합재로 경량 구조를 갖도록 마련되게 할 수 있다.

여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 소화수탱크(300)의 벽체는 먼저 하부에 하부 스킨(skin)으로서 탄소섬유(320)를 적층하고 나서, 그 위에 코어재(310)를 적층하고, 그 위 상부에 상부 스킨으로서 또 다른 탄소섬유(320)를 적층 한 후에, 이들을 가압 압착한 뒤에 경화시키고, 이렇게 경화된 벽체는 성형 틀에서 탈형 되도록 하여 완성하게 된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 소화수탱크(300)는 탄소섬유(CF)를 능직 직조 방식으로 제직한 탄소섬유 웹(web) 층(330)을 더 포함하는 벽체에 의해 외관이 이루어지도록 할 수도 있다.

이에 따라, 탄소섬유가 날실 또는 씨실로 연속해 2올 또는 그 이상의 올과 상하로 교차 되는 조직점이 능선으로 나타나게 탄소섬유 웹 층(330)이 마련되어 소화수탱크(300)를 이루는 벽체의 내구성이 향상되도록 할 수 있다.

즉, 소화수탱크(300)를 이루는 벽체는 탄소섬유가 평직(plain), 주자직(satin) 또는 익직(leno) 등의 방식으로 직조 된 탄소섬유 웹 층(330)을 더 포함하도록 할 수도 있지만, 본 발명에 따른 탄소섬유 웹 층(330)은 내구성의 증대를 위해 탄소섬유를 능직(twill) 직조 방식으로 제직하여 마련된 것이 바람직하다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탄소복합재 경량 소화수탱크(300)의 내벽은 PE 또는 PET 필름으로 코팅층(335)이 형성되도록 코팅 처리된 것이 바람직하다.

이에 따라, 소화수탱크(300)의 내부에 수용된 소화수가 외부 접촉에 의해 변질 되는 것을 방지할 수 있으며, 외부로 유출되는 것도 효과적으로 방지하도록 할 수 있다.

여기서, 코팅층(335)은 소화수탱크(300)의 내벽과의 사이에 구비된 점착층에 의해 점착되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 소화수탱크(300)의 내부에는 구조를 보강하고 소화수의 유동이 제한되도록 하는 방파판으로서 보강 격벽(340)이 구비된 것이 바람직하다.

보강 격벽(340)은 리브 타입별로 평판 타입, 사각 타입, 마름모 타입 등 다양한 형태로 마련될 수 있지만, 본 발명의 일실시예로서, 보강 격벽(340)은 구조적 강도를 고려하여 육각형 타입으로 마련된 것이 바람직하다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 보강 격벽(340)은 소화수탱크(300)의 내부에 평면상 ‘X’자의 형태로 크로스 교차 되게 구비된 것이 바람직하고, 이때 보강 격벽(340)의 판면에는 소화수가 통과할 수 있도록 다수의 통공들이 형성된 것이 바람직하다.

이에 따라, 보강 격벽(340)에 의해 소화수탱크(300)의 내부가 견고하게 지지되며 내구성이 보강되도록 할 수 있다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소화수탱크(300)의 하부에는 전원 인가에 의해 자기장이 형성되는 전자석으로 마련된 자기부상 플레이트(350)가 구비되도록 할 수도 있다.

이때, 소화수탱크(300)가 장착되는 차체부(100)의 후방 적재 공간 바닥 상부에는 자기부상 플레이트(350)에서 생성되는 자기장에 의해 자기부상 플레이트(350)를 끌어당기거나 밀어낼 수 있도록 영구자석으로 마련된 플레이트가 구비된 것이 바람직하다.

이에 따라, 자기부상 플레이트(350)에 의해 소화수탱크(300)가 차체부(100)에 장착된 상태가 견고하게 유지되도록 하거나 소화수탱크(300)의 분리, 점검, 교체 등의 필요 시 차체부(100)에서 부상되도록 하여 소화수탱크(300)의 분리 탈거 작업이 용이하게 이뤄지도록 할 수 있다.

상기에 의해 설명되고 첨부된 도면에서 그 기술적인 면이 기술되었으나, 본 발명의 기술적인 사상은 그 설명을 위한 것이고, 그 제한을 두는 것은 아니며 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술적인 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적인 사상을 이하 후술 될 특허청구범위에 기재된 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 차체부 200 : 차륜부
300 : 소화수탱크 310 : 코어재
320 : 탄소섬유 330 : 탄소섬유 웹 층
340 : 보강 격벽 350 : 자기부상 플레이트

Claims (3)

1. 전방엔 운전석이 마련되고, 후방엔 화재 진압 장비들이 구비되는 소방차에 있어서,
   운전석이 상부 전방에 구비된 차체부(100);
   상기 차체부(100)가 이동가능하게 상기 차체부(100)의 하부에 구비된 차륜부(200); 및
   상기 차체부(100)의 상부 후방에 구비되고, 내부에는 화재를 진압하기 위한 소화수가 수용되며, 외관을 이루는 벽체가 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 재질로 마련된 소화수탱크(300);
   를 포함하고,
   상기 소화수탱크(300)는 코어재(310)의 상하로 탄소섬유(CF)(320)가 적층 성형 되어 마련된 벽체에 의해 외관이 이루어지며,
   상기 소화수탱크(300)는 탄소섬유(CF)를 능직 직조 방식으로 제직한 탄소섬유 웹 층(330)을 더 포함하는 벽체에 의해 외관이 이루어지고,
   상기 소화수탱크(300)의 내벽은 PE 또는 PET 필름으로 코팅층(335)이 형성되도록 코팅 처리되며,
   상기 소화수탱크(300)의 내부에는 구조를 보강하고 소화수의 유동이 제한되도록 하는 보강 격벽(340)이 구비되고,
   상기 보강 격벽(340)은 상기 소화수탱크(300)의 내부에 평면상 ‘X’자의 형태로 크로스 교차 되게 구비되며, 상기 보강 격벽(340)의 판면에는 소화수가 통과할 수 있도록 다수의 통공들이 형성되고,
   상기 소화수탱크(300)의 하부에는 전원 인가에 의해 자기장이 형성되는 전자석으로 마련된 자기부상 플레이트(350)가 구비되며,
   상기 소화수탱크(300)가 장착되는 상기 차체부(100)의 후방 적재 공간 바닥 상부에는 상기 자기부상 플레이트(350)에서 생성되는 자기장에 의해 상기 자기부상 플레이트(350)를 끌어당기거나 밀어낼 수 있도록 영구자석으로 마련된 플레이트가 구비된 것을 특징으로 하는 탄소복합재 경량 소화수탱크를 갖는 소방차.
   
   
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