Ryu, Hocheol
(Department of Safety Engineering of Chungbuk National University)
,
Kim, Doohyun
(Department of Safety Engineering of Chungbuk National University)
열감지기는 화재시 발생되는 열을 감지하는 것으로 모든 소방대상물에 일반적으로 사용되는 자동화재탐지설비의 중요한 핵심 요소이다. 열감지기는 스포트(spot)형과 분포형으로 구분되며, 스포트형에는 차동식과 정온식이 있다. 이러한 열감지기는 실제 화재시 작동시간 및 작동온도 등 반응의 민감도에 따라 인명과 재산 손실에 큰 영향을 준다. 국내에서는 스프링클러 헤드제품에 응답시간지수를 도입하여 사용하고 있으나, 열감지기에 대해서는 현재 적용이 되어지지 않고 있으며, 반응의 민감도를 표시하는 응답시간지수의 도입이 필수적으로 본 연구에서는 국내 생산된 정온식 스포트형 열감지기와 다이아프램형 및 반도체 형식의 차동식 스포트형 열감지기에 대하여 풍동실험 및 화재실험을 통하여 응답시간지수, 작동시간, 작동온도 등에 대하여 연구하였다. 응답시간지수를 적용한 열감지기를 설치하여 신속한 경보로 인한 국민의 생명과 재산손실을 줄이는데 도움을 주고자 한다.
열감지기는 화재시 발생되는 열을 감지하는 것으로 모든 소방대상물에 일반적으로 사용되는 자동화재탐지설비의 중요한 핵심 요소이다. 열감지기는 스포트(spot)형과 분포형으로 구분되며, 스포트형에는 차동식과 정온식이 있다. 이러한 열감지기는 실제 화재시 작동시간 및 작동온도 등 반응의 민감도에 따라 인명과 재산 손실에 큰 영향을 준다. 국내에서는 스프링클러 헤드제품에 응답시간지수를 도입하여 사용하고 있으나, 열감지기에 대해서는 현재 적용이 되어지지 않고 있으며, 반응의 민감도를 표시하는 응답시간지수의 도입이 필수적으로 본 연구에서는 국내 생산된 정온식 스포트형 열감지기와 다이아프램형 및 반도체 형식의 차동식 스포트형 열감지기에 대하여 풍동실험 및 화재실험을 통하여 응답시간지수, 작동시간, 작동온도 등에 대하여 연구하였다. 응답시간지수를 적용한 열감지기를 설치하여 신속한 경보로 인한 국민의 생명과 재산손실을 줄이는데 도움을 주고자 한다.
The heat detector detects heat in the fire and is an important core element of the automatic fire alarm system used generally for every fire prevention objects. The heat detector is distinguished in spot type and spread type and in spot type, there are differential and thermistor types. These heat d...
The heat detector detects heat in the fire and is an important core element of the automatic fire alarm system used generally for every fire prevention objects. The heat detector is distinguished in spot type and spread type and in spot type, there are differential and thermistor types. These heat detectors give a great influence on the loss of people and property according to the sensitivity of response such as operation time and operation temperature in actual fire and in overseas people apply it for the development of products that can be operated in the early stage of fire including certification, quality management, and comparison standard by introducing response time index through the theory of heat balance that considers the heat loss and ventilation tests. In Korea, the response time index is introduced and used in the head of sprinkler products, but it is not applied to the heat detector at present. It is necessary to introduce the response time index that shows the sensitivity of response of the heat detector the installation standard for the heat detector that the response time index is applied should be different according to the fire weight, danger degree of fire, and shape of buildings. Through this study, it tries to help reduce lives and property of people through the swift warning by installing detectors suitable for the building structure.
The heat detector detects heat in the fire and is an important core element of the automatic fire alarm system used generally for every fire prevention objects. The heat detector is distinguished in spot type and spread type and in spot type, there are differential and thermistor types. These heat detectors give a great influence on the loss of people and property according to the sensitivity of response such as operation time and operation temperature in actual fire and in overseas people apply it for the development of products that can be operated in the early stage of fire including certification, quality management, and comparison standard by introducing response time index through the theory of heat balance that considers the heat loss and ventilation tests. In Korea, the response time index is introduced and used in the head of sprinkler products, but it is not applied to the heat detector at present. It is necessary to introduce the response time index that shows the sensitivity of response of the heat detector the installation standard for the heat detector that the response time index is applied should be different according to the fire weight, danger degree of fire, and shape of buildings. Through this study, it tries to help reduce lives and property of people through the swift warning by installing detectors suitable for the building structure.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 국내 생산된 정온식 스포트형 열감지기와 차동식 스포트형 열감지기에 대하여 풍동실험 및 화재실험을 실시하여 작동시간, 작동온도를 측정하였고 응답시간지수와 작동시간의 이론식을 바탕으로 정온식과 차동식 열감지기의 응답시간지수를 제안하였다. 제안한 응답시간지수를 적용한 열감지기를 건물의 형상에 따라 설치하면 자동화재탐지설비의 오작동이 줄어 화재경보의 신뢰성이 높아질 것으로 판단된다.
가설 설정
3) 열감지기에 응답시간지수를 적용하여 설치한다면 자동화재탐지설비의 오동작이 적어져 신뢰도가 상승할 것이고, 경보 개시 시간이 상대적으로 빨라져 안전대피시간이 늘어날 것이다.
제안 방법
1) 정온식 및 차동식의 열감지기에 대하여 실험데이터와 이론식을 적용하여 최소작동기류온도, 시간상수, 응답시간지수(RTI)을 도출하였고, 작동시간과 작동온도를 예측할 수 있는 수식을 제안하였다.
감지기의 말단이 수신기에 연결되어 감지기 동작 시 이를 경보하도록 하였다. 감지기와 수신기 사이의 전선은 내화전선(FR cable)을 사용하여 화재실험시의 화염과 열에 견디도록 하였다.
실험방법은 유속을 기준온도 25℃일 때의 1m/s, 온도상승은 초기 주위온도에서 30℃까지는 5℃/min로 상승시키며 30℃에서 5분간 유지시킨 후, 온도상승률을 2℃/min에서 25℃/min 까지 변화시켜서 실험한다. 감지기의 감도 시험방법은 계단상승실험(RAMP TEST)과 직선상승 실험(PLUNGE TEST)이 있는데, 본 연구에서는 계단상승시험에 대해서만 실험하였다.
화재실험실의 천정에 차동식 스포트형 감지기(DC 24V, 2종, 재용형, 보통형 비방수형)를 설치하여 수신기로 연결하였고, 열전대를 설치하여 작동온도를 측정하였으며, 유속은 전자식 마이크로 마노메터로 측정하였다. 감지기의 말단이 수신기에 연결되어 감지기 동작 시 이를 경보하도록 하였다. 감지기와 수신기 사이의 전선은 내화전선(FR cable)을 사용하여 화재실험시의 화염과 열에 견디도록 하였다.
과 같은 히터( heater,3kw)가 부착된 풍동에서 행하였으며, 온도상승률은 programmable temperature controller를 사용하여 조절한다. 실험방법은 유속을 기준온도 25℃일 때의 1m/s, 온도상승은 초기 주위온도에서 30℃까지는 5℃/min로 상승시키며 30℃에서 5분간 유지시킨 후, 온도상승률을 2℃/min에서 25℃/min 까지 변화시켜서 실험한다. 감지기의 감도 시험방법은 계단상승실험(RAMP TEST)과 직선상승 실험(PLUNGE TEST)이 있는데, 본 연구에서는 계단상승시험에 대해서만 실험하였다.
실험은 2.7cm×2.7cm×30cm인 목재를 1층에 6개씩 4-8층으로 쌓은 목재(wood cribs)를 연소시켜, 시간에 따른 온도변화율과 감지기의 작동온도를 측정하며, 작동시간은 소량의 알코올로 점화할 때부터의 시간을 측정하였다.
9(H)m의 구조이다. 화재실험실의 천정에 차동식 스포트형 감지기(DC 24V, 2종, 재용형, 보통형 비방수형)를 설치하여 수신기로 연결하였고, 열전대를 설치하여 작동온도를 측정하였으며, 유속은 전자식 마이크로 마노메터로 측정하였다. 감지기의 말단이 수신기에 연결되어 감지기 동작 시 이를 경보하도록 하였다.
4) 소방대상물의 용도나, 화재하중을 고려하여 응답시간지수(RTI)를 적용한 열감지기를 도입하여야 한다.
Table 1은 본 연구에 사용한 정온식과 차동식 열감지기의 다이아프램형과 반도체형의 응답시간지수(RTI)를 비교한 것으로, 정온식에 비하여 차동식 열감지기가 응답시간지수가 작으며, 다이아프램형보다 반도체형이 응답시간지수가 작아 반도체형이 다이아프램형보다 응답이 더 민감함을 알 수 있었다.
5는 이 평균 온도상승률과 평균유속을 사용하여 제안식으로 계산한 정온식 열감지기의 작동시간 및 작동 온도와 실제 화재 실험에서 측정한 값을 비교한 것이다. 작동시간은 다소 작게 예측되었으나, 실제 실험의 시간지연과 온도상승률의 불균일, 연료의 함수율에 따른 발열량 등을 고려한다면 제안식은 상당히 근사하게 작동시간을 예측할 수 있음을 알 수 있다.
후속연구
따라서 본 연구에서는 국내 생산된 정온식 스포트형 열감지기와 차동식 스포트형 열감지기에 대하여 풍동실험 및 화재실험을 실시하여 작동시간, 작동온도를 측정하였고 응답시간지수와 작동시간의 이론식을 바탕으로 정온식과 차동식 열감지기의 응답시간지수를 제안하였다. 제안한 응답시간지수를 적용한 열감지기를 건물의 형상에 따라 설치하면 자동화재탐지설비의 오작동이 줄어 화재경보의 신뢰성이 높아질 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
열감지기는 어떻게 구분할 수 있나요?
열감지기는 화재시 발생되는 열을 감지하는 것으로 모든 소방대상물에 일반적으로 사용되는 자동화재탐지설비 중에서도 가장 중요한 핵심 요소이다. 열감지기는 스포트(spot)형과 분포형으로 구분되며, 스포트형에는 주위온도가 일정한 온도상승률 이상이 되었을 때 작동하는 차동식과 주위온도가 일정한 온도 이상이 되었을 때 작동하는 정온식이 있다. 정온식 스포트형 열감지기는 바이메탈의 반전을 이용한 형식이 생산, 사용되고 있다.
열감지기란 무엇인가요?
열감지기는 화재시 발생되는 열을 감지하는 것으로 모든 소방대상물에 일반적으로 사용되는 자동화재탐지설비 중에서도 가장 중요한 핵심 요소이다. 열감지기는 스포트(spot)형과 분포형으로 구분되며, 스포트형에는 주위온도가 일정한 온도상승률 이상이 되었을 때 작동하는 차동식과 주위온도가 일정한 온도 이상이 되었을 때 작동하는 정온식이 있다.
열감지기 검사는 국내와 다르게 외국에서는 어떻게 관리하나요?
이러한 열감지기는 실제 화재시 작동시간 및 작동온도 등 반응의 민감도에 따라 인명과 재산 손실에 큰 영향을 준다. 이에 대한 생산제품 검사는 검정규격에 의한 작동 및 부작동 시험만을 시행하고 있으나, 외국에서는 열손실을 고려한 열평형식의 이론과 풍동실험을 통하여 반응 민감도를 나타내는 응답시간지수(Lee, B. K. and Tae, S. H,1991)를 도입하여 인증, 품질관리, 비교기준 및 화재 초기에 작동할 수 있는 제품의 개발에 응용하고 있다. Smith 등은 스프링클러 헤드의 풍동실험에서 열전달계수는 일정한 형태의 값이 되는 것을 응답시간지수라 명명하였다.
참고문헌 (7)
Lee, B. K. and Tae, S. H.(1991) "A Study on Response Time Index and Operating Time for Fusible Link Sprinkler Head", Journal of the Korean Society of Safety, vol.6, No.4, pp.34-44,
Ryu, H. C. and Tae, S. H, Lee, B. K(1993), "Response Time and Operating Time of Fixed Temperature Heat Detector", Fire Science and Engineering, vol.7, No.1,
Ryu, H. C. and Lee, B. K(1994), "Operating Temperature and Time of Rate of Rise Heat Detector", Journal of the Korean Society of Safety, vol.9, No.1,
G.Heskestad, H. F. Smith(1976), "Investigation of a New Sprinkler Seneitivity Approval Test:The Plinge Test," FMRC 22485, Factory Mutual Research Corporation, Norwood,
C. R. Theobald, S. A. Westley and S. Whitbread(1988), "Thermal Response of Sprinklers Park I. Characteristics and Test Method." Fire Safety Journal, vol.13, pp.99-114,
P.F. Thorne, C.R. Theobald and S.J. Melinek(1998), "The Thermal Performance of Sprinkler Heads", Fire Safety Journal, vol.14, pp.89-99,
Jung, K. S. and Lee B. K(2003), "A Study on Response Characteristics of Ionization Smoke Detector Influenced By Air Stream ", Fire Science and Engineering, vol.17, No.2,
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