[논문]다양한 화원으로부터 발생된 연기를 감지하는 광전식연기감지기의 필요성에 대한연구

이종화

doi:10.12812/ksms.2016.18.1.65

다양한 화원으로부터 발생된 연기를 감지하는 광전식연기감지기의 필요성에 대한연구
A Study on the Need for Developing a Photoelectric Smoke Detector Detecting Smokes Emitted from Diverse Fire Sources 원문보기

대한안전경영과학회지 = Journal of the Korea safety management & science, v.18 no.1, 2016년, pp.65 - 73

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper which was performed to bring public attention to the need for developing an photoelectric smoke detector that detects smokes emitted from diverse fire sources, it was confirmed that the photoelectric smoke detector may not respond to certain smoke types depending on the size and color of smoke particles. The test was performed on a photoelectric smoke detector which is being used generally for specific fire targets specified in UL268, including paper fire, wood fire and flammable liquid fire, while the actual response performance of the fire detector, as well as respective smoke particles collected from different fire source which were photographed with a SEM(Scanning electron microscope) were analyzed in the test for this study.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 본 연구에서는 다양한 화원으로부터 발생된 연기를 감지하는 산란광식연기감지기의 필요성을 제안하기 위해 산란광식연기감지기의 시험 및 작동에 적용되어 지는 이론적 고찰 후 다양한 화원으로부터 발생된 연기에 대한 기존 산란광식연기감지기의 응답유무(이하 “응답특성”이라 한다. )를 알아보기 위해 UL268에 기술된 화원에 따른 산란광식 연기감지기의 응답특성실험 방법을 고려하여 단계별 실험과정을 설계 후 진행하고, 실험후 도출된 결과 값을 비교 분석하여 기존 산란광식연기 감지기의 응답특성에 대한 한계를 제시하고자 한다.
본 논문에서는 다양한 화원으로부터 발생된 연기를 감지하는 산란광식연기감지기의 연구에 대한 필요성을 제안하기 위하여 UL268에 기술된 종이, 목재, 인화성액체화원으로 특정소방대상물에 일반적으로 설치되어 사용되고 있는 산란광식연기감지기를 대상으로 10 회씩 실험한 후 도출된 감지기응답특성에 대한 결과와각 화원별 연기 입자를 포집한 후 SEM촬영한 사진을 바탕으로 분석하여 연기입자의 크기, 연기의 색 등에따라 광전식연기감지기가 응답하지 않을 수도 있음을 확인하였다. 향후 이러한 결론은 다양한 화원에서도 응답 가능한 광전식 연기감지기 설계의 기초자료에 이바지 할 것으로 생각된다.

제안 방법

UL 268 실험화원별 실험 시 산란광식으로 작동하는 기존 광전식 연기감지기의 응답과 연기 입자간의 연관성을 통하여 감지기응탑특성을 분석하기 위하여 시험 화원별 연기 입자를 포집하여 SEM(Scanning Electron Microscope) 촬영을 하였다.
실험은 종이화원, 목재화원, 인화성액체화원에 대하여 [Figure 8]의 실험 순서도에 따라 실험실내부의 청정도를 100%로 유지한 후 실험화원거치대에 제작된 실험화원을 배치하고 점화하여 240 초 동안 감지기가 응답시간을 기록하는 것으로 동일하게 진행되어졌으며, 감지기응답유무에 대한 판별을 함에 있어서는 연기농도측정기 농도의 변화가 [Table 2]에서 제시하고 있는 UL 268의 시험화원별 Smoke profile의 조건에 만족하였을 경우 감지기가 응답하는 것으로 하였고, 연기 농도측정기 농도의 변화가 UL 268에 제시하고 있는각 시험화원별 Smoke profile를 만족하지 않았을 경우 감지기가 응답하지 않는 것으로 하였다. 이 때 실험의 횟수는 각 화원에 대하여 10회 씩 실시하였다.
실험은 종이화원, 목재화원, 인화성액체화원에 대하여 [Figure 8]의 실험 순서도에 따라 실험실내부의 청정도를 100%로 유지한 후 실험화원거치대에 제작된 실험화원을 배치하고 점화하여 240 초 동안 감지기가 응답시간을 기록하는 것으로 동일하게 진행되어졌으며, 감지기응답유무에 대한 판별을 함에 있어서는 연기농도측정기 농도의 변화가 [Table 2]에서 제시하고 있는 UL 268의 시험화원별 Smoke profile의 조건에 만족하였을 경우 감지기가 응답하는 것으로 하였고, 연기 농도측정기 농도의 변화가 UL 268에 제시하고 있는각 시험화원별 Smoke profile를 만족하지 않았을 경우 감지기가 응답하지 않는 것으로 하였다. 이 때 실험의 횟수는 각 화원에 대하여 10회 씩 실시하였다.
화재시험장은 UL268에 기술된 화재시험장의 구성도를 참고하여 [Figure 2]와 같이 7.0 m(가로)× 3.0 m (세로) × 2.3 m(높이)의 규모 및 구조를 갖는 공간을 생성한 후 [Figure 3]과 같이 내부에는 시험화원 거치대, 광전식 연기감지기를 부착하여 실험하기 위한 패널, 감광식 연기농도 측정부, 실의 청정도를 측정하기 위한 이온화식 측정부를 설치 및 배치하였고, 외부에서 광전 식연기감지기의 응답특성을 확인하기 위해 감지기와 연결된 P형1급 수신기, 시간에 대한 연기농도의 변화와 실의 청정도를 확인하기 위한 모니터링시스템, 감광식연기농도측정부와 이온화식청정도 측정부에 각각 전원을 공급해주는 전원공급장치를 설치하였다[11],[12].

대상 데이터

[Table 4]는 목재화원으로 실험하였을 때 실험하였을 때 관찰되었던 Sample 1 ~ Sample 3의 반응결과로 첫 번째 실험부터 세 번째 실험까지 Sample 1과 Sample 2 가 240 초 이내에 응답하였고, 네 번째와 다섯 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 응답하지 않았다. 여섯 번째와 일곱 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240초 이내에 응답 하였고, 여덟 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2 가 240 초 이내에 응답 하였지만, Sample 3은 240 초 이내에 응답 하지 않았다.
다섯 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240 초 이내에 응답하지 않았고, 여섯 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240초 이내에 응답하였다. 일곱 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2가 240 초 이내에 응답하였고, 여덟 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240 초 이내에 응답하였다.
[Table 5]는 인화성 액체화원으로 실험하였을 때 실험하였을 때 관찰되었던 Sample 1 ~ Sample 3의 반응결과로 첫 번째 실험에서 두 번째 실험까지는 Sample 1 이 240 초 이내에 응답하고, Sample 2, Sample 3 은 240 초 이내에 응답하지 않았다. 세 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240 초 이내에 응답 하였지 않았고, 네 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240 초 이내에 응답 하였다.
실험시료는 화재시 다양한 가연물로부터 발생된 연기를 갖는 환경에서 산란광식으로 작동하는 기존 광전식 연기감지기의 응답특성을 분석하고자 현재 특정소방대상물에 가장 많이 설치되어 사용되고 있는 감도 2종의 광전식연기감지기로 선정한 후 실험의 객관성을 부여 하기 위하여 [Figure 7]과 같이 각각 다른 제조사의 제품을 시료로 사용하였다.
실험화원은 다양한 연기에대한 감지기응답특성을 확인 하기 위하여 UL268에 제시되어있는 가연성 물질별 시험 화원 제작방법에 따라 종이화원, 목재화원, 인화성액체화 원로 준비하였다. [Figure 4] ~ [Figure 5]는 각각 가연성물질로 제작한 시험화원을 나타내고 있다.
일곱 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2가 240 초 이내에 응답하였고, 여덟 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240 초 이내에 응답하였다. 아홉 번째 실험부터 열 번째 실험까지는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240 초 이내에 응답하지 않았다.
여섯 번째와 일곱 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240초 이내에 응답 하였고, 여덟 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2 가 240 초 이내에 응답 하였지만, Sample 3은 240 초 이내에 응답 하지 않았다. 아홉 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240 초 이내에 응답 하였고, 열 번째 실험에는 실험시료 1 만 240 초 이내에 응답하고, Sample 2, Sample 3은 240 초 이내에 응답 하지 않았다.
다섯 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240 초 이내에 응답하지 않았고, 여섯 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240초 이내에 응답하였다. 일곱 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2가 240 초 이내에 응답하였고, 여덟 번째 실험에서는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240 초 이내에 응답하였다. 아홉 번째 실험부터 열 번째 실험까지는 Sample 1, Sample 2, Sample 3 모두 240 초 이내에 응답하지 않았다.

후속연구

본 논문에서는 다양한 화원으로부터 발생된 연기를 감지하는 산란광식연기감지기의 연구에 대한 필요성을 제안하기 위하여 UL268에 기술된 종이, 목재, 인화성액체화원으로 특정소방대상물에 일반적으로 설치되어 사용되고 있는 산란광식연기감지기를 대상으로 10 회씩 실험한 후 도출된 감지기응답특성에 대한 결과와각 화원별 연기 입자를 포집한 후 SEM촬영한 사진을 바탕으로 분석하여 연기입자의 크기, 연기의 색 등에따라 광전식연기감지기가 응답하지 않을 수도 있음을 확인하였다. 향후 이러한 결론은 다양한 화원에서도 응답 가능한 광전식 연기감지기 설계의 기초자료에 이바지 할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	산란광식에 비해 이온화식 연기감지기의 장점은?	이렇게 일반적으로 사용되어지는 연기감지기는 작동 방식에 따라 이온화식과 광전식(이하 “산란광식”이라 한다)으로 작동하는 방으로 분류되어지는데, 이온화식 연기감지기의 경우 불꽃을 수반하는 화원으로부터 발생된 연기에 대하여 응답특성이 산란광식으로 작동 하는 연기감지기 보다 우수하다는 특징이 있고, 산란광식 연기감지기의 경우 불꽃을 수반하지 않는 화원으로 부터 발생된 연기에 대하여 이온화식 연기감지기보다 우수한 특징을 가지고 있다[6],[7].
	현재 하나의 광센서로 연기를 감지하는 산란광식 연기감지기만 개발 및 보급되고 있음에도 불구하고 다양한 화원으로부터 발생된 연기를 감지할 수 있는 산란광식연기감지기가 필요한 이유는 무엇인가?	[8],[9] 그러나 오늘날의 특정소방대상물은 생활환경의 편리성 및 고급화 추구로 인해 인화성이 높은 내장재및 가연물로 구성되어져 최초 착화 물에 의한 화재는 종이류 이외에도 다양하고, 감지기형식승인을 받기위한 시험에 규정된 조건이외의 특성(연기의 색, 연기의 입자크기, 연기의 밀도, 연기의 흡수 및 산란계수 등)이 나타나 다양한 화원으로부터 발생된 연기를 감지할 수 있는 산란광식연기감지기에 대한 연구가 필요한 실정이다.
	화재감지기란?	화재감지기는 화재 시 발생하는 열, 연기, 불꽃 또는 연소생성물을 자동적으로 감지하여 자동화재탐지설비의 수신기에 신호를 보내어 경보장치를 작동하게 하는 장치로 화재초기에 거주자 및 관계자의 빠른 대피 및 신속한 소화활동을 도모하도록 유도하는 역할을 하기에 중요시되고 있다[1],[2],[3].

참고문헌 (13)

Jong-Hwa Lee, Si-kuk Kim, Seung-Wook Jee, Pil-Young Kim, Chun-Ha Lee,(2012) "Study on the operating range of stand-alone sensor in consideration of the impacts of combustion products on residents",Journal of Korea Safety Management & Science, 1 : 23-29.
David A. Purser.(2002), "Toxicity Assessment of Combustion Products", Chapter 6, in Philip J. DiNenno Ed., SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, National Fire Protection Association, Quincy, MA, 2002
Roh, Hyeong Ki(2011), "A Study on the Evaluation Method of Fire Detection Time considering Photo-electric Smoke Detection Characteristics",Department of Urban Disaster Management Graduate School, Kyonggi University
Korea Ministry of Government Legislation. (2012), "Technical standards of product inspection and approval of a type of Detector",
Korea Ministry of Government Legislation.(2011), "NFSC 203".
Korea Fire Institute. (2011)," Detailed rules about the test of product inspection and approval of a type of Detector"
Korea Ministry of Government Legislation.(2011), "INSTALLATION, MAINTENANCE, AND SAFETY CONTROL OF FIRE-FIGHTING SYSTEMS ACT".
Hodkinson, J. R.,(1996) "The Optical Measurement of Aerosols," Aerosol Science, C. N. Davies, ed., Academic Press, London, p. 290.
Richard W. Bukowski,(1979) 'Smoke Measurements in Large and Small Scale Fire Testing Part I', Fire Technology, 3 : 173-179.
Robert P. Schifiliti, Brian J. Meacham, and Richard L. R Custer.,(2002) "Design of Detection Systems", SFPE Handbook of Fire Protection Engineering 3th, 4 : 21-30.
UL 268(2003), "Smoke Detectors for Fire Alarm Signaling Systems", Underwriters Laboratories Inc., 42-43.
Seung-Wook Jee, Jong-Hwa Lee.(2014), "Optical Properties for Smoke Particles of Fire Sources According to UL 268", 2 : 9-13.

원문보기 상세보기
Jong- Hwa Lee ,(2013). "A Study on the Multi-optical Smoke Detector Chamber", Department of Fire and Disaster Protection Engineering, The Graduate School Hoseo University

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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