본 논문에서는 백열전구의 외부 열 또는 외부 충격과 같은 외적 스트레스에 의한 소손 패턴에 대하여 실험, 분석하였다. 점등 중 외부 열에 의해 유리구가 용융되면서 필라멘트가 산화되고 결국 단선되어 필라멘트에는 용융흔이 식별되었다. 또한, 백열전구의 설치 방향에 따라 증발된 필라멘트 입자의 흡착 패턴에 차이가 있었으며 증발된 필라멘트 입자는 도입선, 앵커, 유리구 내에 흡착되었다. 점등 중 외부 충격에 의해 소손된 경우, 필라멘트는 단선되고 용융되었으나 증발은 되지 않았다. 이상의 연구결과는 화재현장에서 백열전구의 통전유무를 입증하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
본 논문에서는 백열전구의 외부 열 또는 외부 충격과 같은 외적 스트레스에 의한 소손 패턴에 대하여 실험, 분석하였다. 점등 중 외부 열에 의해 유리구가 용융되면서 필라멘트가 산화되고 결국 단선되어 필라멘트에는 용융흔이 식별되었다. 또한, 백열전구의 설치 방향에 따라 증발된 필라멘트 입자의 흡착 패턴에 차이가 있었으며 증발된 필라멘트 입자는 도입선, 앵커, 유리구 내에 흡착되었다. 점등 중 외부 충격에 의해 소손된 경우, 필라멘트는 단선되고 용융되었으나 증발은 되지 않았다. 이상의 연구결과는 화재현장에서 백열전구의 통전유무를 입증하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
In this paper, we conducted experiments on damaged patterns of incandescent lamps by external stress, such as external flame or external impact. Glass bulbs were melted and filaments were evaporated by external flame when the bulbs were lit, and finally molten marks were recognized at the filaments....
In this paper, we conducted experiments on damaged patterns of incandescent lamps by external stress, such as external flame or external impact. Glass bulbs were melted and filaments were evaporated by external flame when the bulbs were lit, and finally molten marks were recognized at the filaments. Also, there were some differences in absorption patterns of evaporated filament elements according to set-up directions, and evaporated filament elements were absorbed in lead-in wires, support, inside of glass. In case the bulbs were lit and they were damaged by external impacts, filament burned out. Filaments were not evaporated but melted. We expect that this results could be used to judge whether electric current flew through incandescent lamps or not in fire site.
In this paper, we conducted experiments on damaged patterns of incandescent lamps by external stress, such as external flame or external impact. Glass bulbs were melted and filaments were evaporated by external flame when the bulbs were lit, and finally molten marks were recognized at the filaments. Also, there were some differences in absorption patterns of evaporated filament elements according to set-up directions, and evaporated filament elements were absorbed in lead-in wires, support, inside of glass. In case the bulbs were lit and they were damaged by external impacts, filament burned out. Filaments were not evaporated but melted. We expect that this results could be used to judge whether electric current flew through incandescent lamps or not in fire site.
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문제 정의
본 논문에서는 일반조명으로 널리 사용되고 있는 백열전구가 상방향, 측방향 및 하방향으로 설치되었을 때 외부 열에 의한 소손 패턴과 백열전구를 상방향으로 설치한 상태에서 외부 충격을 가하였을 때의 소손 패턴을 비교 분석하여 화재현장에서 백열전구의 소손 원인을 규명하는데 도움을 주고자 한다.
가설 설정
Figure 6(e)은 도입선을 지지하는 투명한 유리재질의 배기관 부분(exhaust tube)을 6배 확대한 것이다. Figure 6(f) 백열전구의 투명한 유리구(glass)를 6배로 확대한 것이다.
제안 방법
백열전구 유리구의 외형 변화는 디지털캠코더 (Handycam, Sony, Japan)를 이용하여 촬영하였으며 백열전구 각부의 소손 패턴을 실체현미경(SV-11, Carlzeiss, Germany)을 이용하여 분석하였다. 또한 SEM(JSM-6400, JEOL, Japan)과 EDX(Inca X-sight, Oxford, USA)를 이용하여 표면구조와 조성 분포를 비교, 분석하였다.
백열전구 유리구의 외형 변화는 디지털캠코더 (Handycam, Sony, Japan)를 이용하여 촬영하였으며 백열전구 각부의 소손 패턴을 실체현미경(SV-11, Carlzeiss, Germany)을 이용하여 분석하였다. 또한 SEM(JSM-6400, JEOL, Japan)과 EDX(Inca X-sight, Oxford, USA)를 이용하여 표면구조와 조성 분포를 비교, 분석하였다.
백열전구의 설치방향은 베이스를 중심으로 상방향 (upper direction), 측방향(side direction), 하방향(down direction)으로 설치하였다. 실험은 스위치 S1~S3의 조작에 의하여 점등시와 소등시로 나누어 외부 열에 의한 소손 패턴을 분석하였으며, 백열전구를 상방향으로 설치한 상태에서 원기둥 형태의 목재 봉을 이용하여 직상부에서 유리구에 외부 충격을 주었을 때의 소손 패턴을 각각 비교하였다.
실험은 스위치 S1~S3의 조작에 의하여 점등시와 소등시로 나누어 외부 열에 의한 소손 패턴을 분석하였으며, 백열전구를 상방향으로 설치한 상태에서 원기둥 형태의 목재 봉을 이용하여 직상부에서 유리구에 외부 충격을 주었을 때의 소손 패턴을 각각 비교하였다.
화재현장에서 백열전구의 통전유무를 입증하는 방법으로 우선, 유리구가 존재할 경우, 유리구의 용융 여부를 확인하며 유리구가 파손되어 없는 경우에는 필라멘트의 변색, 단선 및 용융 여부, 도입선의 용융 여부를 확인한다.
대상 데이터
Figure 3은 백열전구의 외부 열 및 외부 충격에 의한 소손 패턴을 실험하기 위한 실험장치의 개략도를 나타낸 것이다. 실험전원으로는 전압조정기(Daelim electric. korea)를 이용하여 단상 220V 60Hz을 220V용 100W 투명 백열전구에 공급하였다. 외부 열로는 휴대용 부탄가스를 이용한 토치(gas torch)로 백열전구의 표면에 직접 인가하였다.
성능/효과
1) 백열전구 유리구의 외형 패턴 분석 결과, 소등시 외부 열에 의해 소손된 경우에는 유리구가 열에 의해 용융되었으며 그 외 특이변화는 나타나지 않았다. 점등 중 외부 열에 의해 소손된 경우에는 전구의 설치 방향에 따라 필라멘트의 입자가 관벽에 부착하였으며 상방향과 측방향의 경우에는 띠 모양을 나타냈다, 점등 중 외부 충격이 가해진 경우에는 충격에 의해 필라멘트가 단선되었으며 필라멘트의 산화는 일어나지 않았다.
2) 백열전구 구성요소의 소손 패턴을 분석한 결과, 정상상태의 경우, 필라멘트는 2중 코일형이며 도입선에는 붉은 색 물질이 발라져 있었다. 점등 중 외부 열에 의해 유리구가 용융되면서 필라멘트가 산화된 경우에는 필라멘트의 산화된 입자가 유리구 내 관벽 및 필라멘트, 앵커, 도입선 등에 흡착됨을 볼 수 있었으며 필라멘트는 용융됨을 볼 수 있었다.
3) 표면구조 및 조성분포를 분석한 결과, 도입선은 니켈과 철로 되어 있으며 인(P)이 표면에 부착함을 볼 수 있다. 또한 필라멘트는 텅스텐을 사용하고 있으며 앵커는 몰리브덴으로 되어 있음을 알 수 있었다.
4) 화재조사에 있어, 백열전구의 설치방향과 점등시와 소등시 외부 열에 의한 경우와 외부 충격에 의한 경우에 있어 필라멘트 입자의 흡착 방향 및 정도, 필라멘트 및 도입선의 용융 등에 확연한 차이가 있음을 알 수 있으며 이러한 특징을 통하여 현장조사의 적용이 가능할 것으로 사료된다.
9) 상방향(90°)으로 설치된 경우 최상부가 가장 높음(230℃)을 알 수 있으며, 10시 방향 (+45° 방향)으로 설치된 경우 유리구의 최상부가 가장 높음(247℃)을 알 수 있다.
또한 필라멘트는 텅스텐을 사용하고 있으며 앵커는 몰리브덴으로 되어 있음을 알 수 있었다. 점등 중 외부 열에 의해 소손된 백열전구는 산화된 필라멘트 입자가 유리구의 내부 관벽 및 필라멘트, 앵커, 도입선 등에 흡착됨을 볼 수 있었으며 점등중 충격에 의해 소손된 경우에는 필라멘트의 용융, 도입선의 용융 이외에 필라멘트의 산화에 의한 특징은 나타나지 않았다.
2) 백열전구 구성요소의 소손 패턴을 분석한 결과, 정상상태의 경우, 필라멘트는 2중 코일형이며 도입선에는 붉은 색 물질이 발라져 있었다. 점등 중 외부 열에 의해 유리구가 용융되면서 필라멘트가 산화된 경우에는 필라멘트의 산화된 입자가 유리구 내 관벽 및 필라멘트, 앵커, 도입선 등에 흡착됨을 볼 수 있었으며 필라멘트는 용융됨을 볼 수 있었다. 점등 중 외부 충격이 가해진 경우에는 필라멘트가 충격에 의해 늘어나고 단선되고 용융되었으며 도입선 또한 용융됨을 볼 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전기에너지는 우리의 일상생활에서 어떠한 역할을 하고 있는가?
전기에너지는 우리의 일상생활에 있어 없어서는 안될 중요한 에너지로 자리 잡고 있으며 산업 발전의 원동력이 되고 있다. 이러한 전기에너지는 우리에게 빛, 열, 전기기기의 구동에너지 등 유용한 역할을 하고 있지만 전기재해라는 또 다른 피해를 주기도 한다.
전기화재의 발생 원인에는 어떠한 것들이 있는가?
1%를 차지하였다. 전기화재의 발생 원인으로 단락, 과부하(과전류), 누전, 접촉불량, 절연열화, 정전기 등을 들 수 있다. 화재현장에서 전기화재의 원인을 밝히는데 있어 무엇보다도 중요한 것이 통전 입증이다.
백열전구의 베이스에는 어떠한 것이 사용되는가?
백열전구용 유리로는 연질의 소다석회유리나 경질의 붕규산 유리가 사용된다. 베이스는 유리구에 부착하는 부분으로 황동이나 알루미늄이 사용된다.
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