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문제 정의
- 본 연구는 조명설비로서 가장 많이 사용되고 있는 백열전구의 화재 가능성에 대해 분석한 것이다. 백열전구의 일반적인 상태에서 발생되는 발열 특성과 주변 환경 영향 등에 의해 나타날 수 있는 다양한 영향 등을 실험을 통해 검증하였다.
제안 방법
- Fig. 3(c)는 가장 일반적인 형태로서 백열전구에 일정한 방향으로 톱밥을 날려서 이때의 백열전구의 온도 및 상태변화를 모니터링하였다. 온도의 측정은 열 발 산이 가장 를 것으로 예상되는 To.
- 연소의 3요소로서 발화원, 가연물과 산소가 필요하다. 따라서 본 실험의 조건은 이러한 다양한 조건을 실험대상물인 백열전구에 적용하여 상태변화를 분석한 결과 다음과 같은 결론를 얻었다.
- 2는 백열전구에 대한 온도 특성과 화재 위험성에 대해 객관적 자료를 얻기 위한 실험과정을 나타내었다. 백열전구 표면 및 소켓에 대한 온도를 측정하고, 톱밥의 반화점은 열 분석기(thermal analyser)를 이용하여 측정하였다. 분석 및 실험을 통해 자료를 구축하고 각각의 분석 결과를 종합하여 판단하였다.
- 백열전구에 톱밥(sawdust)을 날리면서 화재가 발생할 수 있는지의 여부를 측정하였다. 이때의 조건으로는 1시간 동안 미풍으로 톱밥을 일정하게 부유시켰으며, 이후 1시간 동안 미풍(breezing air)을 정지 시켜 온노변화를 측정하였다.
- 본 연구는 조명설비로서 가장 많이 사용되고 있는 백열전구의 화재 가능성에 대해 분석한 것이다. 백열전구의 일반적인 상태에서 발생되는 발열 특성과 주변 환경 영향 등에 의해 나타날 수 있는 다양한 영향 등을 실험을 통해 검증하였다. 분석 방법으로는 실험에서의 온도 측정은 물론, 시차 열 및 열중 분석에 의해 흡열반응과 발열반응에 대한 평가, 열중량 변화에 대한 분석을 실시하였다.
- 3(b)는 외부 열에 의해 백열전구가 미치게 되는 영향과 외형 상태를 확인하기 위해 실험하였다. 백열전구의 특정부위에 토오치로 가열하여 이때의 백열전구가 변형된 형태를 촬영하였다. Fig.
- 백열전구 표면 및 소켓에 대한 온도를 측정하고, 톱밥의 반화점은 열 분석기(thermal analyser)를 이용하여 측정하였다. 분석 및 실험을 통해 자료를 구축하고 각각의 분석 결과를 종합하여 판단하였다.
- 백열전구의 일반적인 상태에서 발생되는 발열 특성과 주변 환경 영향 등에 의해 나타날 수 있는 다양한 영향 등을 실험을 통해 검증하였다. 분석 방법으로는 실험에서의 온도 측정은 물론, 시차 열 및 열중 분석에 의해 흡열반응과 발열반응에 대한 평가, 열중량 변화에 대한 분석을 실시하였다. 본 실험을 통해 화재 사고 시 백열전구에 나타나는 외형적 변화와 물리적 변화를 분석하여 원인 규명에 중요한 자료로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 11 와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 시간에 따른 온도를 측정하였다. Fig.
- T3의 지점에 열전대(thermocouple K type)을 부착하여 측정하였다. 온도가 안정된 상태를 지속시키기 위하여 톱밥이 날렸을 때의 상태와 미풍이 없을 때의 자연 열 발산에 의한 온도를 즉정하였다.
- 백열전구에 톱밥(sawdust)을 날리면서 화재가 발생할 수 있는지의 여부를 측정하였다. 이때의 조건으로는 1시간 동안 미풍으로 톱밥을 일정하게 부유시켰으며, 이후 1시간 동안 미풍(breezing air)을 정지 시켜 온노변화를 측정하였다. 습도는 상대습도 약 50%를 유지하였다.
- 톱밥의 흡열 및 발열반응을 확인하여 발화점을 판단하였다. Fig.
대상 데이터
- 실험대상물로는 국내에서 생산된 백열전구 중 220V의 전압에서 사용되며. 소비전력 100W에 이르는 것을 선택하였다.
- 실험조건은 분당 10℃씩 상승하여 900℃까지 측정되었으며. 전기로의 가스는 산소 21%, 질소 79%의 순수 공기혼합가 스를 이용하였다. 공기 혼합가스의 배출량은 분당 100 m/ 로 하였다.
- 고속 카메라에 의해 시차적으로 촬영되었으며. 초당 1.000장의 이미지를 축출하였다. Fig.
성능/효과
- (2) 백열전구 및 소켓의 정상 상태에서 최고온도는 161.9℃였으며, 위치는 백열전구와 소켓의 경계 부분에 있는 백열전구 부분으로 일반적으로 열 기류가 상승하므로 열전달이 쉬운 부분에서 온도가 가장 높은 것으로 판단된다.
- (3) 미풍으로 톱밥을 백열전구에 부착시키면서 온도를 측정한 결과, 최고온도는 89.6℃ 정도였으며, 미풍을 정지한 상태에서 톱밥이 백열전구에 부착된 경우는 174.89인 것으로 나타났다. 미풍을 정지한 경우 부착된 톱밥에 의해 백열전구가 축열 되어 정상 상태보다 더 높은 것으로 판단된다.
- (4) 부착되었던 톱밥의 발열 피크는 정상 상태와 비교하여 발열 피크의 위치가 변하였으나 거의 유사한 형태였으며, 이는 백열전구 표면의 온도에 의해 톱밥 내부의 가스가 일부 발생하였던 것으로 판단된다.
- (5) 밀폐 구조 내에서의 백열전구표면은 탄화된 흔적이 있으며, 톱밥의 경우 정상 상태와는 다른 발열피크 를 보였다.
- 6℃에 이르며, 이는 일반상태에서 기류가 안정될 때 보다 낮은 온도임을 알 수 있다. 따라서 미풍을 정지한 상태에서 온도를 측정하면 약 174.8℃의 온도가 측정되어 일반상태보다 약 12.9℃ 높은 것을 확인하였다. 이는 톱밥이 백열전구에 부착되어 축열 역할을 하는 것으로 판단된다.
후속연구
- 분석 방법으로는 실험에서의 온도 측정은 물론, 시차 열 및 열중 분석에 의해 흡열반응과 발열반응에 대한 평가, 열중량 변화에 대한 분석을 실시하였다. 본 실험을 통해 화재 사고 시 백열전구에 나타나는 외형적 변화와 물리적 변화를 분석하여 원인 규명에 중요한 자료로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 전기에너지는 저장, 이동이 가능한 요소를 가지고 있어서 산업발달을 주도적으로 이끄는 에너지의 역할을 수행해 왔다. 최근 도시화 등에 의한 공해 물질, 분진, 환경오염 등으로 환경의 중요성이 높아지고 있어서 이에 따른 청정에너지로서의 전기는 향후 다양한 변화를 거듭하며 발전될 것으로 기대된다. 다양한 에너지로서의 변화가 가능한 전기에너지는 왕복 또는 회전 운동을 하는 운동에너지의 변환이 가능하고, 줄열에 의한 열에너지로서의 이용도 가능하다.
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