[논문]R형 자탐설비의 중계기 오동작 방지 대책에 대한 연구

유재익; 정재희

doi:10.14346/jkosos.2014.29.5.054

[국내논문] R형 자탐설비의 중계기 오동작 방지 대책에 대한 연구
A Study on the Malfunction Prevention for Transponder of Record Type Fire Alarm System 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.29 no.5, 2014년, pp.54 - 59

유재익 (서울과학기술대학교 에너지안전공학과) , 정재희 (서울과학기술대학교 에너지안전공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The record type receivers that are operated in large industrial sites have strength in preventing fire. However, because of its long circuit lines and multiple detectors, the receivers are vulnerable to lightning, noise, and breakdown of equipments, resulting in malfunction. In case of malfunctioning of detection circuits of main protection areas, such as electrical room and server room, potential release of gaseous extinguisher agents may lead to property and life damage. In this paper, we present the results on the characteristics of the transponder that initiates the solenoid valves, with respect to various electromagnetic and lightning inflow conditions. Based on the measured data, we analyzed the systematic problems of the transponder. In order to prevent receiver malfunctions, a sequential circuit was configured with two additional transponders and a timer. The circuit was tested with a simulator with preference and delay circuit algorithms.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 이러한 노이즈 중 소방제어설비 에러로 인한 위험요인을 도출하여 실증 실험을 하였으며 오동작을 방지하기 위하여 소방제어설비에 우선회로 및 지연회로를 사용하여 중계기 오동작 방지 대책을 제시하였다. 즉, 시스템의 자체적인 에러 원인뿐 만 아니라 외부 노이즈 유입에 의한 에러가 소방제어 설비에서 발생하여도 오동작을 제어하기 때문에 근본적인 대책수립을 도모할 수 있다.
이로 인하여 현재 산업현장에서는 주로 외부 환경적 요인에 치중해서 대안이 이루어지다보니 중계기 시스템의 자체적 오동작에 대해서는 취급되지 않았다. 본 연구에서는 전자파에 의한 중계기의 오동작 가능성을 살펴보고 뇌 서지 및 중계기 자체 고장에 의한 오동작을 방지할 수 있는 대책에 대하여 기술하고자 한다.
10과 같이 우선회로 및 지연회로를 사용하여 중계기 오동작 방지 대책을 제시하였다. 이 회로는 수신기 및 중계기 내부 요소들과 관련된 사고 요인들의 연쇄동작을 순차적으로 방지할 수 있는 대책을 제시함으로써 중계기의 오동작을 획기적으로 줄일 수 있는 것에 큰 장점을 찾을 수 있다.

제안 방법

변전실과 같은 전자기파가 많이 발생하는 장소에서 저압을 사용하는 소방설비용 감지기 및 중계기는 직접적인 영향을 받을 수 있다. 따라서 소화설비 오동작이 발생하였던 변전실에서 배전반을 A, B, C, D, E로 열을 나누어 60 ㎐의 극저주파 대역의 전압 및 전류에 의한 전계 및 자계를 측정결과를 Fig. 1에 나타내었다.
현재 산업현장에서 소화설비 오동작에 따른 위험장소로 인지되고 있는 장소는 변전실 등과 같은 가스계 소화설비를 사용하는 지역이다. 따라서 소화설비 오동작이 발생하였던 변전실을 대상으로 전자기파가 화재감지기에 미치는 영향을 파악하기 위해 전계와 자계를 변전실 구역에서 수직거리 1 m, 수평거리 2 m 단위로 측정하고 중계기로 연결된 RS-485 통신선로의 노이즈 유입여부 및 낙뢰 유입에 따른 중계기 오동작을 파악하기 위해 서지시험 및 회로분석을 실시하였다. Table 1은 소방제어 설비에 영향을 줄 수 있는 여러 종류의 노이즈가 유입경로에 따른 설비피해 특성이다⁴⁾.
본 연구에서 제시한 소방 중계기의 오동작방지 대책으로 시뮬레이터를 Fig. 12과 같이 구성하였으며 시뮬레이터는 수신기와 통신이 연결되지 않은 상태이기 때문에 회로를 분석하여 CPU 출력 Pin에서 신호를 Push Button으로 입력할 수 있도록 회로를 변경하였으며 지연회로인 타이머는 솔레노이드 방출대기 시간인 30초보다 작은 29초로 설정하였다.
외부 서지 유입에 따른 오동작 원인분석을 하기 위해 Fig. 6 및 Fig. 7에서와 같이 소방중계기의 전자회로 기판 및 솔레노이드에 뇌서지와 같은 충격파형을 중계기 입력단자에 연결하여 동작여부를 확인하였다.
노이즈 또는 서지에 의한 오동작 외에 수신기의 간헐적 오신호로 중계기가 오동작 하거나 중계기 자체고장으로 중계기 릴레이 출력이 방출되는 현상이 발생되고 있다. 이러한 문제점들을 개선하고자 2개의 중계기 출력 접점에 Fig. 10과 같이 우선회로 및 지연회로를 사용하여 중계기 오동작 방지 대책을 제시하였다. 이 회로는 수신기 및 중계기 내부 요소들과 관련된 사고 요인들의 연쇄동작을 순차적으로 방지할 수 있는 대책을 제시함으로써 중계기의 오동작을 획기적으로 줄일 수 있는 것에 큰 장점을 찾을 수 있다.

성능/효과

또한 R형수신기 오동작 원인을 외부 노이즈에 의한 통신 에러일 가능성에 무게를 두고 통신선로의 시공 상태를 확인한 결과 트위스트 페어 선을 사용하였고 금속관에 포설하여 외부 전자계로부터 영향을 차단하도록 시공되었으며 전계와 자계가 통신선로에 유도가 되더라도 RS-485 통신모듈을 채택하고 있는 R형 수신기는 전계와 자계의 영향을 받지 않는 것을 확인할 수 있었다.
전자기파에 의한 오동작 위험요소 중 전계 측정값은 모두 소방중계기의 형식승인 및 검정기술기준 값 이하로 측정되어 변전실내 전계가 중계기에 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었으며, 자계의 경우 소방중계기의 검정기술기준 값이 제시되지 않아 인체에 대한 피폭기준으로 비교하였을 때 가장 높게 측정된 장소에서도 인체 피폭기준 보다 낮고 해당 중계기의 통신선로에서 측정한 전압 파형을 분석한 결과 자계의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
중계기 자체 고장에 의한 오동작 관련 실험은 시간을 1초 단위로 변화시키고 개별적으로 M1 Push Button과 M2 Push Button을 반복적으로 ON/OFF 시키면서 솔레노이드 동작 LED 램프를 확인한 결과, M1이 먼저 출력된 상태에서는 1초 후 M2 Push Button이 입력되지만 29초 이하 시간이기 때문에 지연회로인 타이머가 활성화 되지 않아 M2 중계기 출력은 발생하지 않았고, M2 Push Button이 먼저 입력된 경우에는 중계기 동작 전원 자체가 투입되지 않는 우선동작 회로에 의해 솔레노이드가 램프가 점등되지 않는 것을 확인하였다.
화재감지기의 비정상적인 신호를 제외한 수신기의 정상 동작 부분을 확인하기 위하여 M1 Push Button이 입력되고 타이머 접점이 활성화 된 시간인 29초 이후에 M2 Push Button을 입력한 경우 솔레노이드의 동작 LED 램프가 정상적으로 점등되는 것이 확인 되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	R형 수신기는 어떤 일을 하는가?	대형 산업현장에서 보편적으로 사용하는 R형 수신기는 자동화재 탐지설비의 말단인 감지기가 화재를 감지하여 수신기에 화재 신호를 전송하면 자기 고유의 신호를 전용통신 선로를 통해 중계기에 전달한다. 수신기는 디스플레이에 화재발생 경계구역을 문자로 표시하고 수신기가 전기적인 고유 신호로 변환하여 해당 설비의 중계기로 전송하면 중계기가 솔레노이드를 작동하도록 시스템이 구성되어 있다.
	가스계 소화설비에서 소방제어설비의 오동작이 일으킬 수 있는 피해는?	산업현장에서 이러한 소방제어설비의 오동작은 각 종 피해를 야기시키고 있는데 특히 가스계 소화설비의 경우 가스약제 방출에 따른 재산상의 피해가 발생하며 Co2 약제를 사용하는 변전실 등에서는 작업자 및 점검자가 사망에 이르는 인명피해로 이어질 수 있다3). 하지만 소방제어설비의 에러에 대한 정량적인 측정이나 평가는 쉽지 않다.
	소방제어설비의 오동작의 원인으로 생각되는 것은?	그러나 수신기에서는 화재감지를 인지하지 않은 상태에서 임의 중계기가 동작하여 소화약제가 방출되고 방화셔터가 오동작하는 경우가 종종 발생하고 있다1). 이러한 현상은 공중에 분포되는 노이즈 및 뇌방전에 의해서 발생하는 서지 등 전자기파가 소방제어장치나 통신설비에 영향을 미쳐서 발생되는 것으로 추측되고 있다2).

참고문헌 (7)

J. H. Ku, "A Study on Personal Safety Improvement of the Gaseous Fire Extinguishing System", Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, Vol.14, No.3 pp.193-199, 2014.

원문보기 상세보기
S. G. Yoe, "Communication Equipment EMC Problems", Journal of Information and Telecommunication Facility Engineering, pp. 223-225, 2004.
Y. H. Jeon, "Case Analysis and Prevention Measures Study of the Carbon Dioxide Fire Extinguishing Discharge at Non-fire Condition", Yeung-nam University, Master's Thesis, pp. 1-72, 2010.
G. H. LEE, "Lightning Damages and Surge Durability of Home Automation System", The Korean Institute of Illumination and Electrical Installation Engineers, pp.158-162, 2003.
S. S. Rhee and H.S. Shin, "Survey on Magnetic Field around Substations and Proposals to Broaden Understanding of the Magnetic Field Characteristics", The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, Vol. 20, No. 6, pp.526-534, 2009.

원문보기 상세보기
K. J. Kim, "A Study on the Implementation of Digital Anti-fire Monitoring System with Multipoint Communication Protocol", The Korea Institute of Electronic Communication Sciences, Vol. 7, No. 6, pp.1423-1428, 2012.
S. H. Jo, C. G. Jung and Y. H. Ji, "PCB's Latch-up Phenomenon by External Electrical Surge", The Korean Institute of Electrical Engineers, Vol. 59, No. 11, pp. 2089-2092, 2010.

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