[논문]소손된 배선용 차단기 동작상태에 의한 전기화재 규명의 신뢰성에 관한 연구

이종화; 문용수; 공하성

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In the fire there are fusion signs and damage by fire, and insulation aging and carbonization of the electric wiring in the ignition spot because of special characteristic of the appliance in the electricity fire. Because of the physical factor applied in the damage of fire, the decision of ignition...

In the fire there are fusion signs and damage by fire, and insulation aging and carbonization of the electric wiring in the ignition spot because of special characteristic of the appliance in the electricity fire. Because of the physical factor applied in the damage of fire, the decision of ignition spot by eye investigation is insufficient. In this paper, the cause of electricity fire is researched. The focus is on the operation state of operated MCCB(Molded Case Circuit Breaker) at the time of electricity fire. Through grasping the operation principle of MCCB and the experiment, the state of MCCB after fire suppression is discriminated. The distinction possibility on the exist of electricity fire is proposed.

주제어

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문제 정의

본 논문에서는 화재 후 소손된 배선용 차단기의 상태식별로 전기화재에 관한 규명을 하기위하여 실험을 하였다.
본 연구에서는 전기화재의 원인에 대하여 알아보고 전기화재 시에 작동하는 배선용 차단기의 작동상태에 대하여 국한하여 배선용 차단기의 작동원리를 파악하고 실험을 통해 화재진압후의 배선용 차단기의 상태를 식별해 전기화재의 판별가능성 유무를 제시함으로써 향후 화재 원인 규명에 도움이 되고자 하는데 그 목적을 둔다.

가설 설정

<그림 1>은 화재시 발생될 수 있는 배선용 차단기의 현상을 가정한 것으로 전기적 외란에 의한 배선용 차단기 스위치의 동작유무인 켜짐 상태와 꺼짐 상태로 분류하였고, 발화지역으로부터 배선용 차단기까지의 열화현상에 의한 소손상태를 확인하기위하여 일정시간동안 가스 토치로 화염을 발생시켜 외함을 가열하였으며, 열화현상에 의해 소손된 배선용 차단기의 소락 유무에 따른 물리적 충격을 고려한 후 소형 미분무수를 활용하여 냉각함으로서 발생될 수 있는 열적충격을 가정하였다

제안 방법

그리고 배선용 차단기를 표기 순번대로 5개씩 4개조로 구성하여 분전함에 부착한 후 가정에 입각한 환경적 요인을 4가지 경우로와 같이 각 조에 실험을 실시하여 발생된 현상을 관찰하였다.
이상의 실험으로 배선용- 차단기가 전기적 외란에 의하여 동작이 되더라도 소락에 의한 변형가능성을 보였고, 소락이 아니더라도 열화현상에 의한 소손현상에 의해 일부 변형됨을 발견할 수 있었다. 또한 실험전의 배선용 차단기와 비교.분석히-여 전환스위치용 Handle 부분이 작은 수열에도 변형될 수 있는 소재로 되어 있음을 확인하였고, Handle 부분의 동작을 하게하는 Upin의한쪽 끝도 Handle 부분의 열화현상 및 충격에 의하여 변형 가능성이 있는 것으로 추정할 수 있었다.
실험방법으로는 화재시 발생될 수 있는 배선용 차단기의 상태에 국한하여 가정한 후 배선용 차단기를 분해하여 작동원리와 구성부품을 파악하였고 배선용 차단기의 변형 예상부를 추정하였으며 가정에 의한 실험을 실시하였다.
실험에 있어서는 배선용 차단기의 상태를 켜짐 또는 꺼짐으로 설정하여 화재시 발생될 수 있는 열화현상 및 열화현상에 의한 소손시 소락에 의한 물리적 충격과 소형 미분무로 인한 냉각에 관한 열적 충격을 병행하였으며, 이와 같은 실험으로 배선용차단기 40개 중 9 개가 꺼짐 상태에서 변형되었음을과 같이 확인하였다.

대상 데이터

본 실험에서는 화재원인이 전기에 의해 출화가 되더라도 발화지점의 물품이 열화현상에 의하여 용융 및소손되어 정확히 규명하기 어려우므로 배선용 차단기에 국한하였고, 배선용 차단기의 켜짐 또는 꺼짐의 상태가 전기화재의 유무에 대한 판별을 할 수 있는지를 파악하기 위하여의 제조사별 배선용 차단기의 성능이 유사한 S사와 L사로 선별 후 각각 20개씩 준비하여 실험하였다.
실험에 있어서는 S사와 L사의 배선용 차단기를 각 제품별로 20개씩 선정하여 S사는 1~20으로 표기하고 1.사는 A~丁로 표기하였다. 그리고 배선용 차단기를 표기 순번대로 5개씩 4개조로 구성하여 분전함에 부착한 후 가정에 입각한 환경적 요인을 4가지 경우로<표 2>와 같이 각 조에 실험을 실시하여 발생된 현상을 관찰하였다.

성능/효과

L사는 2개로 기기적 구성요소는 다르다. 그러나 일정량 이상의 과전류가 흐를 때 접지되고, 바이메탈이 발열되었을 때 안쪽으로 굽어지며, 그 끝단이 THp-bar를 밀어 기계적으로 스위치를 켜짐에서 꺼짐으로 전환시켜주는 물리적 현상에 따른 작동원리가 유사함을 확인하였다. 또한, 고분자물질 부품인 Handle, Cross-bar, Trip-bar가 조합되어 있어서 열화현상 및 소락 현상에 의해 변형될 가능성이 있는 것으로 확인되었다.
그러나 일정량 이상의 과전류가 흐를 때 접지되고, 바이메탈이 발열되었을 때 안쪽으로 굽어지며, 그 끝단이 THp-bar를 밀어 기계적으로 스위치를 켜짐에서 꺼짐으로 전환시켜주는 물리적 현상에 따른 작동원리가 유사함을 확인하였다. 또한, 고분자물질 부품인 Handle, Cross-bar, Trip-bar가 조합되어 있어서 열화현상 및 소락 현상에 의해 변형될 가능성이 있는 것으로 확인되었다.
또한 실험전의 배선용 차단기와 비교.분석히-여 전환스위치용 Handle 부분이 작은 수열에도 변형될 수 있는 소재로 되어 있음을 확인하였고, Handle 부분의 동작을 하게하는 Upin의한쪽 끝도 Handle 부분의 열화현상 및 충격에 의하여 변형 가능성이 있는 것으로 추정할 수 있었다.
단기는 모두 꺼짐 상태에서 발견되었고, 변형된 차단기 중에서 소락에 의한 것이 7개, 소락에 의하지 않은 것이 2개가 발견되었다. 이상의 실험으로 배선용- 차단기가 전기적 외란에 의하여 동작이 되더라도 소락에 의한 변형가능성을 보였고, 소락이 아니더라도 열화현상에 의한 소손현상에 의해 일부 변형됨을 발견할 수 있었다. 또한 실험전의 배선용 차단기와 비교.

후속연구

하기에는 미흡하다고 하겠다. 이에 과전류가 흐를시 차단하는 배선용 차단기의 초기상태를 화재진압 후상 태가 변하지 않는다는 가정을 하여 전기 화재의 판정에 적용하였으나, 배선용 차단기의 구성부품이 열화현상에 영향을 받을 수 있는 고분자 화합물로 되어있고, 이러한 고분자 화합물이 냉각에 의해 변할 수 있는 가능성을 가지고 있으므로 이에 대한 연구가 필요하다.

참고문헌 (7)

김만우,'화재조사',신광문화사(2004), pp.348-357
김명수, '전기화재원인조사방법의 개선에 관한 연구', 서울산업대학교 산업대학원 석사학위논문(2008)
남종훈, '전기화재의 감식에 관한연구', 삼척대학교 방재기술대학원 석사학위논문(2005).
등정양, '배선용 차단기의 현상과 그 변천', 월간 전기기술(2000), pp.107-112
신정식,'화재조사의 전문화 방안에 관한연구', 제17기 화재 조사반 연구과제(1998), pp.192
최정현, '전기화재의 원인조사 및 분석 방법에 관한 연구'서울산업대학교 산업대학원 석사학위논문(2001).p16
최충석, 김현우, 이경섭, 이춘하, 임양수, 정재희, '전기화재공학', 신광문화사(2004), pp189-205

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