KR102307251B1

KR102307251B1 - 소화탄이 장착된 화재진압용 드론 및 이를 이용하여 화재를 진압하는 방법

Info

Publication number: KR102307251B1
Application number: KR1020210048990A
Authority: KR
Inventors: 황성일
Original assignee: (주)네온테크
Priority date: 2021-04-15
Filing date: 2021-04-15
Publication date: 2021-09-30
Anticipated expiration: 2041-04-15

Abstract

본 발명은 소화탄이 장착된 화재진압용 드론 및 이를 이용하여 화재를 진압하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 드론에 소화탄을 장착하고 산불화재 현장으로 비행하여 소화탄을 투하하여 소화탄이 지상에 충돌하기 전에 폭발하도록 설계된 소화탄이 장착된 화재진압용 드론 및 이를 이용하여 화재를 진압하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 산불이나 대형화재와 같이 화재 현장에의 접근이 어려운 지역에 소화탄을 장착한 드론을 투입하여 조기에 효과적으로 화재를 지압할 수 있는 효과가 있다.

Description

소화탄이 장착된 화재진압용 드론 및 이를 이용하여 화재를 진압하는 방법{FIRE-FIGHTING DRONE EQUIPPED WITH FIRE EXTINGUISHING BOMB AND FIRE EXTINGUISHING METHOD BY THE SAME}

본 발명은 소화탄이 장착된 화재진압용 드론 및 이를 이용하여 화재를 진압하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 드론에 소화탄을 장착하고 산불화재 현장으로 비행하여 소화탄을 투하하여 소화탄이 지상에 충돌하기 전에 폭발하도록 설계된 소화탄이 장착된 화재진압용 드론 및 이를 이용하여 화재를 진압하는 방법에 관한 것이다.

드론은 소방 분야에서 적극 활용되고 있다. 지방자치단체에서는 소방용 드론을 도입해 고층건물 화재 현장에 투입하거나, 화재 발생 시 인명수색과 진압작전에 활용할 수 있는 드론을 전격 도입하여 소방활동을 펼치고 있다. 또한, 산림청은 산불 예방을 위해 드론으로 전국 산불 취약지 대상 논·밭두렁, 쓰레기 소각 등의 불법행위를 집중 단속하고 있으며, 산불이 진화된 후 드론으로 촬영한 영상을 분석하여 자세한 피해면적을 조사하기도 했다. 소방현장에 배치된 드론은 구조대원이 접근할 수 없는 재난현장 사각지대 상황을 실시간으로 파악해 신속한 인명구조와 산불화재, 지휘통제용 등 각종 현장 활동에 쓰이고 있다. 또한, 화재취약지역의 전체 위치도와 전경, 세부현황, 출동로·현장 진입로 정보 등도 쉽게 파악하여 제공함으로써 소방안전 대책 자료로 활용되는데 기여하고 있다.

그렇지만, 드론을 이용하여 산불이나 대형화재에 투입하여 화재를 효과적으로 진압할 수 있는 기술에 대한 연구가 더 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1243089호 대한민국 등록특허공보 제10-1819663호 대한민국 등록특허공보 제10-2214501호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 소화분말이 충진된 소화탄을 드론에서 낙하시켜 산불이나 대형화재를 진압할 수 있는 소화탄이 장착된 화재진압용 드론을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 드론의 몸체부; 상기 몸체부의 하부에 장착되는 소화탄; 상기 몸체부의 하부에 위치하며, 상기 소화탄을 상기 몸체부의 하부에 장착시키는 소화탄 장착모듈; 및 상기 몸체부에 위치하며, 상기 소화탄을 제어하는 소화탄 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 소화탄은, 상기 소화탄의 외측을 형성하고 속이 빈 케이스; 상기 케이스의 내부에 충진된 소화분말; 및 상기 소화탄이 폭발하도록 하는 기폭모듈;을 포함하며, 상기 기폭모듈은, 소화탄의 기폭을 제어하는 기폭 제어보드부; 상기 소화탄 제어모듈과 상기 기폭 제어보드부를 연결하는 통신선; 상기 소화탄의 중심에 위치하고, 점화장치 및 화약을 구비하는 점화부; 및 상기 기폭 제어보드부와 상기 점화부를 연결하는 점화선;을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 소화탄 장착모듈은, 상기 소화탄이 장착되게 고정시키는 소화탄 고정부; 및 상기 소화탄 고정부를 개폐하는 소화탄 개폐부;를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 소화탄 제어모듈은, 상기 소화탄이 정상적으로 장착될 경우에 점등되는 LED 점등부; 상기 소화탄 기폭모듈과 상기 소화탄 제어모듈에 연결된 통신선의 연결유무를 확인하는 소화탄 연결확인부; 화재 장소에서 소화탄을 투여할 위치를 결정하는 투여위치 결정부; 상기 투여위치 결정부에서 결정한 위치로부터 드론까지의 거리를 계산하는 낙하거리 계산부; 상기 낙하거리 계산부에서 계산한 거리를 기반으로 상기 기폭모듈의 자동기폭시간을 설정하는 자동기폭시간 설정부; 및 상기 자동기폭시간 설정부에서 자동기폭시간이 설정된 후 상기 소화탄 개폐부에 투하 신호를 전송하는 투하 제어부;를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 기폭 제어보드부는 상기 소화탄 제어모듈로부터 자동기폭시간이 전송되지 않은 경우 자동기폭이 작동되지 않게 하며, 자동기폭시간이 전송된 후 일정 시간 이내에 투하 신호가 전송되지 않아 소화탄이 투하되지 않으면 자동기폭을 취소하는 안전장치부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 소화탄이 장착된 화재진압용 드론을 이용하여 화재를 진압하는 방법은, 소화탄을 소화탄 장착모듈에 장착하는 제1 단계; 상기 소화탄을 장착한 드론이 화재 지점의 상공으로 비행하는 제2 단계; 투하위치 결정부에 의해 상기 소화탄의 투하 위치가 결정되는 제3 단계; 상기 드론이 상기 투하 위치의 상공으로 이동하고 낙하거리를 계산하여 자동기폭시간을 설정하는 제4 단계; 투하 제어부에서 투하 신호를 소화탄 개폐부에 전송하여 상기 소화탄을 투하하는 제5 단계; 및 상기 소화탄이 투하 위치 상공에서 폭발하고 상기 드론이 복귀하는 제6 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 산불이나 대형화재와 같이 화재 현장에의 접근이 어려운 지역에 소화탄을 장착한 드론을 투입하여 조기에 효과적으로 화재를 진압할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 소화탄이 장착된 드론의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 소화탄이 장착된 드론의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 소화탄의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 소화탄의 개요도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 기폭모듈의 개요도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 기폭 제어보드부의 개요도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 소화탄 장착모듈의 개요도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 소화탄 제어모듈의 개요도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 소화탄이 장착된 화재진압용 드론을 이용하여 화재를 진압하는 방법의 순서도이다.

하기에 나타난 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하에서, 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "모듈", “...부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.

이하에서는 본 발명의 소화탄이 장착된 화재진압용 드론의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 소화탄이 장착된 드론의 개략도이며, 도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 소화탄이 장착된 드론의 개략도이다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 소화탄이 장착된 화재진압용 드론(10)은 몸체부(20), 소화탄(100), 소화탄 장착모듈(200) 및 소화탄 제어모듈(300)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 의한 드론(10)은 바이콥터, 쿼드콥터, 헥사콥터 및 옥사콥터 등을 사용할 수 있고, 소화탄(100)의 무게를 고려하면 충분한 비행 출력을 얻을 수 있는 헥사콥터나 옥사콥터를 사용하는 것이 바람직하다. 드론의 몸체부(20)는 드론(10)의 상부 영역으로서 드론의 제어부가 위치하고, 몸체부(20)의 외곽 주위에는 드론(10)의 프로펠러와 모터가 위치하게 된다.

소화탄(100)은 몸체부(20)의 하부에 장착된다. 소화탄(消火彈)은 내부가 소화분말로 채워져 있고 중심부에 폭발 가능한 화약이 있으며 그 화약으로부터 이어진 점화선이 외부로 노출되어 있는 구조로, 화재 현장에 직접 투척하는 방식으로 불길에 의해 외부에 있는 점화선에 불이 붙어서 내부에 있는 화약이 폭발하여 화재를 진압한다. 본 발명의 소화탄(100)은 드론(10)에 장착되는 것으로 화재 현장으로 드론(10)이 비행하여 소화탄(100)을 낙하시켜 소화탄(100)이 지상에 충돌하기 전에 자동으로 폭발하도록 설계되었다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 소화탄의 개략도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 소화탄의 개요도이다. 도 3 내지 도 4를 참조하면, 소화탄(100)은 케이스(110), 소화분말(120), 기폭모듈(130) 및 커버부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

케이스(110)는 소화탄(100)의 외측을 형성하고 속이 비었으며, 내부에는 소화분말(120)이 충진된다. 케이스(110)는 스티로폼, 플라스틱 등과 같은 가벼운 재질로 만들어질 수 있으며, 케이스의 형태는 구체, 육면체 등 다양한 형태일 수 있다.

소화분말(120)은 상기 케이스(110)의 내부에 충진되며, 소화탄(100)이 폭발하면서 소화분말(120)은 화재 현장에 뿌려지면서 화재가 진화된다. 소화분말(120)은 분말 소화약제라고도 하는데, 미세한 분말의 고체 물질로 소화 능력을 가지고 있으며, 분말이 미세하면 미세할수록 소화 능력은 커진다. 분말 소화약제로는 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 제1인산암모늄 등의 물질을 미세한 분말로 만들어서 사용하며, 분말의 입도는 10~70㎛ 범위이며 최적의 소화효과를 나타내는 입도는 20~25㎛이다. 분말 소화약제는 화재의 종류에 따라 크게 두 가지로 분류한다. 유류화재(B급화재)나 전기화재(C급화재)에 사용하는 BC 분말과 B급, C급화재는 물론이고 일반화재(A급화재)에도 사용할 수 있는 ABC 분말로 나누어진다. BC 분말에는 제1종 분말(탄산수소나트륨을 주성분으로 한 분말), 제2종 분말(탄산수소칼륨을 주성분으로 한 분말) 및 제4종 분말(탄산수소칼륨과 요소가 반응한 분말)이 있으며, ABC 분말에는 제3종 분말(인산염을 주성분으로 한 분말)이 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 소화분말(120)로 산불화재에 적합한 제3종 분말을 사용할 수 있다.

기폭모듈(130)은 소화탄(100)이 투하된 후 지상에 충돌하기 전에 폭발하도록 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 기폭모듈(130)의 개요도이다. 도 5를 참조하면, 기폭모듈(130)은 기폭 제어보드부(131), 통신선(132), 점화부(133), 점화선(134) 및 점화 제어부(135)를 포함하여 구성될 수 있다.

기폭 제어보드부(131)는 소화탄(100)의 기폭을 제어한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 기폭 제어보드부(131)의 개요도이다. 도 6을 참조하면, 기폭 제어보드부(131)는 안전장치부(1311), 타이머부(1312) 및 전원부(1313)를 포함하여 구성될 수 있다. 기폭 제어보드부(131)는 소화탄 제어모듈(200)로부터 자동기폭시간을 통신선(132)을 통해 연속적으로 전송받고, 상기 자동기폭시간에 맞게 점화선(134)읕 통해 점화부(133)에 전류를 흘려준다. 기폭 제어보드부(131)는 소화탄 제어모듈(200)로부터 자동기폭시간을 전송받았지만, 투하 타이머 신호를 전송받지 못했다면 점화부(133)에 전류를 보내지 않는다. 또한, 기폭 제어보드부(131)는 소화탄 제어모듈(300)로부터 자동기폭시간이 전송되지 않은 경우 자동기폭이 작동되지 않게 하며, 자동기폭시간이 전송된 후 일정 시간 이내에 투하 타이머 신호가 전송되지 않아 소화탄(100)이 투하되지 않으면 자동기폭을 취소하는 안전장치부(1311)를 포함할 수 있다. 기폭 제어보드부(131)는 자동기폭시간에 맞게 전류를 흘려줄 수 있도록 자동기폭시간이 저장되어 투하 타이머 신호에 따라 자동기폭시간의 카운트다운이 행해지는 타이머부(1312)와 기폭에 필요한 전류를 공급하는 전원부(1313)를 구비할 수 있다.

통신선(132)은 소화탄 제어모듈(200)과 기폭 제어보드부(131)를 연결하는 전선(電線)이다. 소화탄 제어모듈(200)에서 전송하는 자동기폭시간은 통신선(132)을 통해 전송된다. 여기서, 본 발명의 통신선(132)은 제1 통신선, 제2 통신선, 상기 제1 통신선과 제2 통신선을 연결하는 통신 연결부를 구비한다. 통신 연결부는 제어모듈(200)과 연결된 제1 통신선과 소화탄(100)과 연결된 제2 통신선을 연결하고, 소화탄(100)이 소화탄 장착모듈(200)에 장착될 때 제1 통신선과 제2 통신선이 연결되어 통전(通電) 상태가 된다. 소화탄(100)은 드론(10)에서 분리되어 하부로 떨어지면, 제1 통신선 및 제2 통신선의 어느 하나는 통신 연결부로부터 분리되고 제1 통신선과 제2 통신선은 단전(斷電) 상태가 된다. 분리 신호를 기폭모듈(130) 내의 점화제어부(135)에서 감지하고, 타이머부(1312)에 기폭시간 카운트 신호인 투하 타이머 신호를 전송한다. 따라서, 제1 통신선과 제2 통신선이 분리된 시점을 카운트다운 신호로 정할 수 있다. 통신 연결부는 소화탄(100)의 무게에 의하여 분리되도록 한 쌍의 자석을 사용할 수 있다.

점화부(133)는 소화탄(100)의 중심에 위치하고, 점화장치 및 화약을 구비한다. 기폭 제어보드부(131)로부터 기폭을 위한 전류가 유입되면 점화부(133)의 점화장치는 발열을 하고 이 발열에 의해 화약을 폭발시킨다. 점화장치는 전기에 의해 발열이 가능한 발열체를 구비할 있다. 소화탄(100)의 폭발시 소화분말(120)이 분산될 수 있는 거리를 추산하여 적절량의 화약이 점화부(132)에 충진될 수 있다.

점화선(134)은 기폭 제어보드부(131)와 점화부(133)를 연결하는 전선(電線)이다. 소화탄이 투하되고 자동기폭시간이 도래하면 기폭 제어보드부(131)는 점화선(134)을 통해 점화부(133)에 전류를 흘려주어 점화장치가 발열을 하게 하여 화약이 폭발하게 한다.

커버부(140)는 기폭모듈(130)과 대칭되는 곳에 위치하고, 소화분말(120)을 충진 후 밀봉한다. 커버부(140)의 밀도는 스티로폼의 케이스(110)의 밀도보다 높은 재료를 사용할 수 있다. 즉, 구체의 케이스(110)가 지면에 놓인 상태에서 커버부(140)가 하부로 놓인 상태로 유지되어 소화탄(100) 장착을 수월하게 할 수 있다.

소화탄 장착모듈(200)은 몸체부(20)의 하부에 위치하며, 소화탄(100)이 몸체부(20)의 하부에 장착될 수 있게 한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 소화탄 장착모듈(200)의 개요도이다. 도 7을 참조하면, 소화탄 장착모듈(200)은 소화탄 고정부(210) 및 소화탄 개폐부(220)를 포함하여 구성될 수 있다. 소화탄 장착모듈(200)은 복수 개의 소화탄(100)을 장착할 수 있고, 단수 또는 복수의 소화탄을 선택에 따라 투하할 수 있다.

소화탄 고정부(210)는 소화탄(100)이 소화탄 장착모듈(200)에 장착되도록 고정시킨다. 소화탄의 무게는 수십 kg에 이르기 때문에, 소화탄(100)이 드론(10)의 비행 중 떨어지지 않도록 소화탄 고정부(210)는 충분한 압력으로 소화탄(100)을 지지할 수 있어야 한다. 소화탄 고정부(210)는 소화탄(100)의 형태와 비슷한 형태의 금속 재질의 프레임을 구비하여 소화탄(100)을 드론(10)에 고정할 수 있다.

소화탄 고정부(210)는 도 2와 같이 드론(10)의 하부에 위치하며 갈고리 모양의 금속성 재질일 수 있다. 소화탄 고정부(210)의 갈고리에 소화탄(100)을 지지하는 케이블인 지지선(230)을 걸어서 소화탄(100)을 고정할 수 있다.

소화탄 개폐부(220)는 소화탄 고정부(210)를 개폐한다. 소하탄 개폐부(220)는 소화탄(100)을 소화탄 장착모듈(200)에 고정시킨 소화탄 고정부(210)의 일부 또는 전부를 개폐하여 소화탄(100)이 투하시 분리될 수 있도록 한다. 소화탄 개폐부(220)는 소화탄(100)이 소화탄 장착모듈(200)에 장착되면 닫힌 상태를 유지하며, 소화탄 제어모듈(300)의 투하 제어부(360)에서 소화탄 개폐부(220)에 투하 신호를 보내면 소화탄 개폐부(220)는 열린 상태로 변환하여 소화탄(100)이 소화탄 장착모듈(200)로부터 분리되도록 한다. 소화탄 개폐부(220)는 개폐를 자동으로 실행할 수 있는 구동모터를 구비할 수 있으며, 투하 신호에 따라 소화탄 개폐부(220)를 자동으로 개폐할 수 있다. 또한, 소화탄 고정부(210)가 갈고리 모양의 금속성 재질일 경우 소화탄 개폐부(220)는 구동모터를 이용하여 금속성 갈고리의 방향을 변경하여 소화탄 고정부(210)를 개폐할 수 있다.

도 1은 프레임 형태의 소화탄 장착모듈(200A)을 나타내고, 도 2는 고리 형태의 소화탄 장착모듈(200B)를 나타낸다. 고리 형태의 소화탄 장착모듈(200B)을 사용하는 경우, 몸체부(20) 하부 일측에 부착된 고리 형태의 소화탄 고정부(210), 몸체부(20) 하부 일측에 부착된 소화탄 개폐부(220), 소화탄(100)을 상기 소화탄 고정부(210)의 고리에 걸리도록 소화탄(100)을 감싸는 지지선(230), 상기 지지선(230)에 의하여 드론(10) 하부에 장착되는 소화탄(100)을 구비할 수 있다. 여기서, 화재진압용 드론은 화재 발생지로 이동할 때에는 소화탄 고정부(210)와 소화탄 개폐부(220)는 서로 연결되어 소화탄(100)이 화재진압용 드론으로부터 분리되지 않게 하고, 화재 상공에서는 소화탄 개폐부(220)는 상부로 이동하고 화재진압용 드론은 지면에 대하여 수평한 위치에서 회전하여 경사지게 비행하여 지지선(230)이 소화탄 고정부(210)의 고리에서 이탈되도록 하여 지상으로 소화탄을 투하할 수 있다.

소화탄 제어모듈(300)은 드론의 몸체부(20)에 위치하며, 소화탄을 제어한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 소화탄 제어모듈(300)의 개요도이다. 도 8을 참조하면, 소화탄 제어모듈(300)는 LED 점등부(310), 소화탄 연결확인부(320), 투하위치 결정부(330), 낙하거리 계산부(340), 자동기폭시간 설정부(350) 및 투하 제어부(360)를 포함할 수 있다.

LED 점등부(310)는 소화탄(200)이 소화탄 장착모듈(200)에 제대로 장착될 경우 점등이 된다. 소화탄(100)이 소화탄 고정부(210)에 고정되고, 상기 제1 통신선과 제2 통신선이 연결되어 통전 상태가 되면 LED 점등부(310)의 LED등은 점등이 된다. 소화탄(100)이 소화탄 장착모듈(200)에 장착된 상태에서는 LED 점등부(310)는 점등 상태를 유지하고 소화탄(200)이 투하되면 제1 통신선과 제2 통신선은 분리되고, LED 점등부(310)는 소등 상태를 유지한다.

소화탄 연결확인부(320)는 제1 통신선과 제2 통신선의 연결유무를 확인하고 관리자 단말에 연결유무 정보를 송신한다. 예를 들어, 소화탄 제어모듈(300)에서 일정 주기의 신호를 소화탄 장착모듈(200)에 송수신하여 제1 통신선과 제2 통신선의 연결상태를 확인할 수 있다.

투하위치 결정부(330)는 화재 장소에서 소화탄(100)을 투여할 위치를 결정한다. 투하위치 결정부(330)는 관리자에게 화재 장소의 화재 장면을 영상으로 보내줄 수 있는 카메라를 구비할 수 있고, 관리자는 영상 자료를 기반으로 소화탄(100) 투하 위치를 드론에 전송할 수 있다. 또한, 투하위치 결정부(330)는 열화상카메라를 구비할 수 있고, 온도가 가장 높은 지점을 선택하여 투하위치를 결정할 수 있다.

낙하거리 계산부(340)는 투하위치 결정부(330)에서 결정한 위치로부터 드론(10)까지의 거리를 계산한다. 낙하거리 계산부(340)는 RF(Radio Frequency) 데이터를 이용하는 RF 거리측정기 구비하여 낙하거리를 구할 수 있다. 낙하거리 계산부(340)는 전자기파를 투하 위치로 발사하고 반사하여 돌아오는 전자기파를 검출하여 전자기파의 복귀 시간을 계산하여 낙하거리를 계산할 수 있다. 또한, 낙하거리 계산부(340)는 레이저 거리측정기를 구비할 수 있는데, 드론(10)에서 투하위치로 레이저를 발사하여 레이저가 반사되어 돌아오는 시간을 계산하여 낙하거리를 계산할 수 있다. 또한, 드론(10)이 소화탄을 투하할 위치 상공에 위치하면, 드론(10)에 구비된 GPS 수신기에 의해 드론(10)의 위치가 결정되면 소화탄을 투하할 위치의 해발 고도는 전자지도로부터 산출할 수 있고, 낙하거리 계산부(340)는 드론(10)에 구비된 고도계를 이용하여 드론이 위치한 상공의 고도를 계산하여 이 고도에서 소화탄 투하 위치의 해발 고도를 빼서 낙하거리를 계산할 수 있다.

자동기폭시간 설정부(350)는 낙하거리 계산부(340)에서 계산한 거리를 기반으로 기폭모듈(130)의 자동기폭시간을 설정한다. 낙하거리 계산부(340)에서 계산한 낙하거리를 알면 낙하시간을 계산할 수 있다. 낙하거리는 중력가속도에 낙하시간의 제곱을 곱한 값을 2로 나누어주면 나오는데, 이 공식을 이용하여 소화탄(100)의 낙하시간을 계산할 수 있다. 소화탄(100)은 지상에 충돌하기 전에 폭발되어야 소화분말이 더 넓은 면적으로 분산될 수 있다. 따라서, 자동기폭시간은 낙하시간보다 짧게 설정되어야 하는데, 자동기폭시간은 정확한 설정을 위해 0.05~0.15초 단위로 입력될 수 있고, 바람직하게는 0.1초 단위로 입력될 수 있다. 자동기폭시간이 설정되면, 자동기폭시간 설정부(350)는 투하 제어부(360)를 통해 기폭 제어보드부(131)에 설정된 자동기폭시간을 전송한다.

투하 제어부(360)는 자동기폭시간 설정부(350)에서 자동기폭시간이 설정된 후 소화탄 개폐부(220)에 투하 신호를 전송한다. 자동기폭시간이 설정되고 자동기폭시간이 기폭 제어보드부(131)에 전송된 후, 소화탄(100)이 투하된다. 투하 제어부(360)에서 소화탄 개폐부(220)에 투하 신호를 전송하면 소화탄 개폐부(220)는 소화탄 고정부(210)의 고정을 해제하여 소화탄이 투하될 수 있도록 한다. 자동기폭시간이 기폭 제어보드부(131)에 전송되었으나, 제1 통신선과 제2 통신선이 일정 기간 분리가 되지 않아, 바람직하게는 10초 이내에, 기폭 제어보드부(131)에 구비된 안전장치부(1311)가 작동되어 타이머부(1312)에 자동기폭시간의 카운트다운 취소데이터를 전송할 수 있다. 또한, 투하 제어부(360)는 관리자의 별도의 투하 신호를 수신한 후, 투하 신호를 소화탄 개폐부(220)로 전송할 수 있다. 투하 제어부(360)가 관리자의 투하 신호를 받지 못하는 경우, 드론(10)은 소화탄(100)을 투하할 지점의 상공에서 대기 비행을 할 수 있다.

본 발명은 유선의 통신선을 사용하여 기폭 제어보드부(131)의 타이머부(1311)를 작동할 수 있다. 자동기폭시간 설정부(350)에서 자동기폭시간이 설정된 후 자동기폭시간을 기폭 제어보드부(131)에 전송한다. 소화탄 개폐부(220)의 동작에 따라 소화탄(100)은 드론(10)에서 분리되고 제1 통신선과 제2 통신선은 분리된다. 점화 제어부(135)는 상기 제1 통신선과 제2 통신선의 분리를 감지하고 기폭 제어보드부(131)의 타이머부(1312)를 작동하게 한다. 기폭 제어보드부(131)에 구비된 안전장치부(1311)는 소화탄 제어모듈(300)에 구비된 무게측정부와 연동된다. 무게측정부는 드론(10)의 소화탄 장착모듈(200)에 적재된 소화탄의 무게를 감지한다. 무게측정부는 소화탄 고정부(210)에 설치된 무게 센서를 통해 무게를 감지하는데, 소화탄이 소화탄 고정부(210)에 장착이 되면 무게 센서가 반응하여 소화탄의 무게가 무게측정부로 전송되며, 소화탄 개폐부(220)가 열리면서 소화탄이 투하되면 무게 센서는 소화탄이 없어진 무게의 변동치를 무게측정부로 전송한다. 제1 통신선과 제2 통신선이 분리되지만 소화탄(100)이 드론(10)에서 분리되지 않는 경우, 무게측정부는 드론(10)의 전체 무게 변동이 없음을 감지하고, 제1 통신선과 제2 통신선이 분리되어도 폭발을 방지하기 위해서 무게측정부는 무선으로 안전장치부(1311)에 소화탄 폭발 정지 신호를 전송하고, 또한 타이머부(1312)에 자동기폭시간의 취소 신호를 전송한다.

이하에서는 본 발명의 소화탄이 장착된 화재진압용 드론을 이용하여 화재를 진압하는 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 소화탄이 장착된 화재진압용 드론을 이용하여 화재를 진압하는 방법의 순서도이다. 도 8를 참조하면, 본 발명의 소화탄이 장착된 화재진압용 드론을 이용하여 화재를 진압하는 방법은 하기의 6 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 단계(S10) : 소화탄(100)을 소화탄 장착모듈(200)에 장착하는 단계

제2 단계(S20) : 소화탄(100)을 장착한 드론(10)이 화재 지점의 상공으로 비행하는 단계

제3 단계(S30) : 투하위치 결정부(330)에 의해 소화탄(100)의 투하 위치가 결정되는 단계

제4 단계(S40) : 드론(10)이 상기 투하 위치의 상공으로 이동하고 낙하거리를 계산하여 자동기폭시간을 설정하는 단계

제5 단계(S50) : 투하 제어부(360)에서 투하 신호를 소화탄 개폐부(220)에 전송하여 소화탄(100)을 투하하는 단계

제6 단계(S60) : 소화탄(100)이 투하 위치 상공에서 폭발하고 드론(10)이 복귀하는 단계

제1 단계(S10)는 소화탄(100)을 드론의 하부에 위치한 소화탄 장착모듈(200)에 장착하는 단계인데, 소화탄 장착모듈(200)은 복수 개의 소화탄(100)을 장착할 수 있고, 단수 또는 복수의 소화탄을 선택에 따라 투하할 수 있다. 소화탄(100)을 소화탄 장착모듈(200)에 장착하게 되면 LED 점등부(310)에 점등이 된다.

제2 단계(S20)는 소화탄(100)을 장착한 드론(10)이 화재 지점의 상공으로 비행하는 단계로, 관리자는 드론(10)이 화재 지점에 가까운 상공까지 비행하도록 원격 조정으로 하거나 화재 지점의 좌표를 입력하여 드론이 자동으로 비행하게 할 수 있다.

제3 단계(S30)는 투하위치 결정부(330)에 의해 소화탄(100)의 투하 위치가 결정되는 단계로, 드론(10)에서 전송하는 영상 자료나 열화상 영상 자료를 분석하여 소화탄(100)을 투하할 정확한 위치를 결정할 수 있다.

제4 단계(S40)는 드론이 투하 위치 상공에 위치하여 RF 거리측정기나 레이저 거리측정기를 사용하여 낙하거리를 계산하고 낙하거리를 기반으로 자동기폭시간을 설정하는 단계이다. 또는 제1 통신선과 제2 통신선의 분리를 감지하여 점화 제어부(135)는 기폭 제어보드부(131)의 타이머를 작동하는 단계이다.

제5 단계(S50)는 투하 제어부(360)에서 투하 신호를 소화탄 개폐부(220)에 전송하여 소화탄(100)을 분리시켜 소화탄(100)을 투하하는 단계이다. 투하 신호가 소화탄 개폐부(220)로 전송되고 소화탄(100)이 소화탄 장착모듈(200)에서 분리되면 제1 통신선과 제2 통신선은 분리되어 기폭모듈(130) 내 점화 제어부(135)는 분리 신호를 기폭모듈(130)의 타이머부(1312)에 전송하여 타이머가 작동한다.

제6 단계(S60)는 소화탄(100)의 타이머부(1312)가 작동하여 자동기폭시간이 되면 기폭 제어보드부(131)의 전원부(1313)에서 전류를 점화부(133)로 흘려주어 점화부(133)의 발열체가 발열하여 화약이 투하 위치 상공에서 폭발하고 화재가 진압된다. 소화탄(100) 투하 후 드론(10)은 복귀하고, 소화탄(100)의 투하가 더 필요하다면 상기 제1 단계 내지 제6 단계를 반복하여 진행한다.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10 : 드론
20 : 몸체부
100 : 소화탄
110 : 케이스
120 : 소화분말
130 : 기폭모듈
131 : 기폭 제어보드부
132 : 통신선
133 : 점화부
134 : 점화선
135 : 점화 제어부
140 : 커버부
200A, 200B : 소화탄 장착모듈
210 : 소화탄 고정부
220 : 소화탄 개폐부
230 : 지지선
300 : 소화탄 제어모듈
310 : LED 점등부
320 : 소화탄 연결확인부
330 : 투하위치 결정부
340 : 낙하거리 계산부
350 : 자동기폭시간 설정부
360 : 투하 제어부
1311 : 안전장치부
1312 : 타이머부
1313 : 전원부

Claims

드론의 몸체부;
상기 몸체부의 하부에 장착되는 소화탄;
상기 몸체부의 하부에 위치하며, 상기 소화탄을 상기 몸체부의 하부에 장착시키는 소화탄 장착모듈; 및
상기 몸체부에 위치하며, 상기 소화탄을 제어하는 소화탄 제어모듈;을 포함하며,
상기 소화탄은, 상기 소화탄의 외측을 형성하고 속이 빈 케이스; 상기 케이스의 내부에 충진된 소화분말; 및 상기 소화탄이 폭발하도록 하는 기폭모듈;을 포함하며,
상기 기폭모듈은, 소화탄의 기폭을 제어하는 기폭 제어보드부; 상기 소화탄 제어모듈과 상기 기폭 제어보드부를 연결하는 통신선; 상기 소화탄의 중심에 위치하고, 점화장치 및 화약을 구비하는 점화부; 및 상기 기폭 제어보드부와 상기 점화부를 연결하는 점화선;을 포함하며,
상기 통신선은 제1 통신선, 제2 통신선, 상기 제1 통신선과 제2 통신선을 연결하는 통신 연결부를 구비하고,
상기 소화탄이 상기 소화탄 장착모듈에 장착될 때 상기 제1 통신선과 제2 통신선은 연결되어 통전 상태가 되며, 상기 소화탄이 드론에서 분리되어 하부로 떨어질때 상기 제1 통신선 및 제2 통신선의 어느 하나는 상기 통신 연결부로부터 분리되고 상기 제1 통신선과 제2 통신선은 단전 상태가 되며, 상기 통신 연결부는 소화탄의 무게에 의하여 분리되도록 한 쌍의 자석을 사용하며,
상기 제1 통신선과 제2 통신선의 분리 신호를 기폭모듈 내의 점화제어부에서 감지하고, 상기 기폭 제어보드부 내의 타이머부에 기폭시간 카운트 신호인 투하 타이머 신호를 전송하며,
상기 소화탄 장착모듈은, 상기 소화탄이 장착되게 고정시키는 소화탄 고정부; 및 상기 소화탄 고정부를 개폐하는 소화탄 개폐부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화탄이 장착된 화재진압용 드론.
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청구항 1에 잇어서,
상기 소화탄 제어모듈은,
상기 소화탄이 정상적으로 장착될 경우에 점등되는 LED 점등부;
상기 소화탄 기폭모듈과 상기 소화탄 제어모듈에 연결된 통신선의 연결유무를 확인하는 소화탄 연결확인부;
화재 장소에서 소화탄을 투여할 위치를 결정하는 투여위치 결정부;
상기 투여위치 결정부에서 결정한 위치로부터 드론까지의 거리를 계산하는 낙하거리 계산부;
상기 낙하거리 계산부에서 계산한 거리를 기반으로 상기 기폭모듈의 자동기폭시간을 설정하는 자동기폭시간 설정부; 및
상기 자동기폭시간 설정부에서 자동기폭시간이 설정된 후 상기 소화탄 개폐부에 투하 신호를 전송하는 투하 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화탄이 장착된 화재진압용 드론.
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청구항 1 또는 4의 소화탄이 장착된 화재진압용 드론을 이용하여 화재를 진압하는 방법에 있어서,
소화탄을 소화탄 장착모듈에 장착하는 제1 단계;
상기 소화탄을 장착한 드론이 화재 지점의 상공으로 비행하는 제2 단계;
투하위치 결정부에 의해 상기 소화탄의 투하 위치가 결정되는 제3 단계;
상기 드론이 상기 투하 위치의 상공으로 이동하고 낙하거리를 계산하여 자동기폭시간을 설정하는 제4 단계;
투하 제어부에서 투하 신호를 소화탄 개폐부에 전송하여 상기 소화탄을 투하하는 제5 단계; 및
상기 소화탄이 투하 위치 상공에서 폭발하고 상기 드론이 복귀하는 제6 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화탄이 장착된 화재진압용 드론을 이용하여 화재를 진압하는 방법.