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광섬유선형감지기를 이용한 화재감지 신호처리방법 및 광신호처리 시험모듈 개발에 관한 연구
Fire Detection Signal Processing Method Using an Optical Fiber Linear Detector and the Development of an Optical Signal Processing Test Module 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.30 no.2, 2016년, pp.27 - 34  

김시국 (호서대학교 소방방재학과) ,  이영신 (호서대학교 소방방재학과) ,  김동은 ((주)태산전자) ,  임우섭 (한국소방산업기술원) ,  이춘하 (호서대학교 소방방재학과)

초록
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본 논문은 화재위험성이 높은 터널 및 지하공동구 등 열악한 환경조건에서도 가장 적응성 있는 화재감지로 화재피해를 최소화 할 수 있는 광섬유선형감지기를 이용한 화재감지시스템에 관한 연구이다. 한가닥의 광섬유를 이용하여 m 단위의 온도표시 및 수 km 이상의 장거리 화재감시가 가능하고, 고신뢰성 및 장수명 등 다양한 장점으로 인해 국외의 경우 열악한 장소에 대부분 채용하고 있는 시스템이다. 이로 인해 국내에서도 향후 그 수요가 크게 증가될 것으로 예상된다. 하지만, 현재까지 광섬유선형감지기를 제외한 광신호 구동 및 분석 모듈은 100% 수입에 의존하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 현재 수입의 의존도를 줄이고자 광섬유선형감지기를 이용한 화재감지시스템의 국산화 기술개발을 위해 1차적으로 위치 및 온도 측정의 신호처리 방법을 도출하고, 신호처리 검증을 위해 광신호처리 시험모듈을 설계 제작하여 그 성능을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper studies a fire detection system using an optical fiber linear detector which can minimize damage from a fire by the most adaptable even in poor environmental conditions such as a tunnel or utility-pipe conduit vulnerable to fire. Using a strand of optical fiber, temperature can be display...

주제어

#Optical fiber linear detector   #Location measurement   #Temperature measurement   #Signal processing method   #Optical signal processing test module  

표/그림 (14)

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 광섬유선형감지기를 이용한 화재감지시스템의 국산화 기술개발을 위한 기초연구로써 광섬유선형감지기를 이용한 위치 및 온도 정보에 대한 화재감지 신호처리방법을 도출하고, 현재 국내에서 자체 제작에 한계가 있는 광원부(발광부 및 수광부)를 제외하고 신호처리 검증을 위한 광신호처리 시험모듈을 설계 · 제작하여 그 성능을 확인하고자 한다.
  • 현재 광섬유선형감지기를 이용한 화재감지시스템의 경우 국외에서 열감지기 중 가장 성능이 우수한 제품으로 각광받고 있으며, 이로 인해 향후 국내의 수요도 증가할 것으로 예상된다. 따라서 현재 100% 수입에 의존하고 있는 광신호 구동 및 분석 모듈의 국산화 개발을 위한 노력이 필요하며, 본 연구 결과는 광섬유선형감지기를 이용한 화재감지시스템의 국산화기술 개발을 위한 기초자료로 활용되고자 한다.
  • 본 논문은 화재위험성이 높은 터널 및 지하공동구 등 열악한 환경조건에서도 정확한 화재감지가 가능한 광섬유선형감지기를 이용한 화재감지시스템의 국산화기술 개발을 위한 기초연구로써 다음과 같은 결론을 도출하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
광섬유의 구성은 어떻게 되는가? 광섬유는 Figure 1(a)과 같이 빛을 전파하는 코어(core), 진행하는 빛을 유리관 속에 가두는 클래딩(cladding), 이를 보호하는 버퍼(buffer), 외피인 재킷(jacket)으로 구성되며(12), 종류에 따라 단일모드(single mode fiber; SMF)와 다중모드(multi mode fiber; MMF) 케이블로 나뉜다. 현재 국내에서 사용되는 광섬유선형감지기의 경우 대부분이 라만 (Raman)산란대역 측정에 유리한 다중모드 케이블을 사용 하고 있으며, 그 크기는 62.
광섬유선형감지기를 이용한 화재감지시시틈의 특징은 무엇인가? 본 논문은 화재위험성이 높은 터널 및 지하공동구 등 열악한 환경조건에서도 가장 적응성 있는 화재감지로 화재피해를 최소화 할 수 있는 광섬유선형감지기를 이용한 화재감지시스템에 관한 연구이다. 한가닥의 광섬유를 이용하여 m 단위의 온도표시 및 수 km 이상의 장거리 화재감시가 가능하고, 고신뢰성 및 장수명 등 다양한 장점으로 인해 국외의 경우 열악한 장소에 대부분 채용하고 있는 시스템이다. 이로 인해 국내에서도 향후 그 수요가 크게 증가될 것으로 예상된다.
현재 국내 터널 및 지하공동구에 주로 설치되는 차동식분포형감지기와 정온식감지선형감지기의 문제점은 무엇인가? 터널 및 지하공동구에 설치하여야 하는 화재감지시스템은 화재안전 기준 등에 명시되어 있지만 이러한 시설의 환경적 특징인 먼지 및 습기의 과다체류, 다양한 기류변화, 현장접근의 어려움 등으로 유지보수의 효율성을 기대하기 어렵다는 이유로 그 중요성에 비하여 마땅히 적응성이 있는 화재감지시스템을 설치하지 못하고 있다(4). 현재 국내 터널 및 지하공 동구에는 주로 차동식분포형감지기와 정온식감지선형감지기를 설치하고 있지만, 두 감지시스템 모두 화재발생 전 · 후 전반적인 사항에 대한 온도모니터링이 불가능하며, 화 재가 발생하고 나서야 작동되기 때문에 조기화재감지 지연의 문제점이 나타날 수 있다. 또한, 차동식분포형감지기 및 정온식감지선형감지기(저항판독기 제외)의 경우 감지구역 (detection zone) 단위의 세부적인 화재위치 표시가 아닌 경계구역(alarm zone) 단위의 광범위한 화재위치를 표시하기 때문에 사실상 적응성이 떨어질 것으로 생각된다.
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참고문헌 (14)

  1. Statistics Korea, e-national index (www.index.go.kr). 

  2. Y. K. Kang, S. R. Ahn, S. A. Lee and S. S. An, "A Study on the Analysis of Current Installation Status for Underground Common Utility Tunnel", Civil Expo 2007, Korean Society of Civil Engineers, pp. 3011-3014 (2007). 

  3. D. E. Kim, Y. C. Shin and Y. J. Kwon, "A Investigation Study on the Maintenance Management for Fire Safety According to Analysis of Fire Accident in Korea", Proceedings of 2008 Autumn Annual Conference, Korean Institute of Fire Science & Engineering, pp. 328-333 (2008). 

  4. Siemens, "Optical Sensor Linear Detection System Design Manual" (2009). 

  5. W. S. Kang, "Fire Detection System Using Optical Cable", Journal of Korean Institute of Fire Science and Engineering, Vol. 2, No. 3, pp. 1-8 (2001). 

  6. W. Wang, J Chang, G. Lv, Z. Wang, Z. Liu, S. Luo, S. Jiang, X. Liu, et al., "Wavelength Dispersion Analysis on Fiber-Optic Raman Distributed Temperature Sensor System", Photonic Sensors, Vol. 3, No. 3, pp. 256-261 (2013). 

    상세보기 crossref

  7. Z. Zhang, J. Wang, Y. Li, H. Gong, X. Yu, H. Liu, Y. Jin, J. Kang, et al., "Recent Progress in Distributed Optical Fiber Raman Photon Sensors at China Jiliang University", Photonic Sensors, Vol. 2, No. 2, pp. 127-147 (2012). 

    상세보기 crossref

  8. Y. Zhao, Y. Jin and J. Wang, "Measurement of the Raman Gain Coefficient in Optical Fibers by Using the Spontaneous Technique", IEEE 2010 Symposium on Photonics and Optoelectronics, pp. 1-3 (2010). 

  9. D. S. Hwang, D. J. Yoon, I. B. Kwon, D. C. Seo and Y. J. Chung, "Novel Auto-correction Method in a Fiberoptic Distributed-temperature Sensor Using Reflected anti-Stokes Raman Scattering", Optics Express, Vol. 18, Issue 10, pp. 9747-9754 (2010). 

    상세보기 crossref

  10. KRISS, "Development of Advanced Measurement Technology for Public Safety", KRISS/IR-2010-074, pp. 201-221 (2010). 

  11. Y. H. Kim, S. K. Oh, H. S. Park, H. C. Lee and J. D. Roh, "Distributed Temperature Measurement Based on Raman Backscattering Light", KIEE Summer Conference 1999, Korean Institute of Electrical Engineering, pp. 2447-2449 (1999). 

  12. J. H. Jang, "Application of Optical Frequency Domain Reflectometry for Defects Diagnosis of Optical Devices", Chonnam National University Graduate School, Academic Thesis, pp. 2-3 (2014). 

  13. Siemens, "Optical Sensor Linear Detection System Operation Manual" (2009). 

  14. C. Conway, "Fibre Optic Linear Heat Detection Applied to tunnels, International Conference Tunnel Safety and Ventilation 2004 Graz, pp. 82-92 (2004). 

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