[논문]차량 화재 진압을 위한 자동 소화 시스템 구현

류혜연; 김만호

doi:10.21289/ksic.2019.22.2.227

차량 화재 진압을 위한 자동 소화 시스템 구현
Implementation of Automatic Extinguishing System for fire suppression of vehicle 원문보기

한국산업융합학회 논문집 = Journal of the Korean Society of Industry Convergence, v.22 no.2, 2019년, pp.227 - 233

류혜연 (동의과학대학교 자동차계열) , 김만호 (동의과학대학교 자동차계열)

Abstract ▼ AI-Helper

In recent years, vehicle fires account for the second highest rate after residential fires. It accounts for more than 10.7% of the total fire occurrence rate. Vehicle fires are very difficult to evolve at an early stage. Most of the vehicles are burned down in the event of a fire, resulting in a lot of physical and personal damage. In the EU and other countries, efforts are being made to install automatic fire extinguishing systems in preparation for vehicle fires. In addition, since the automatic fire extinguishing system applied to a vehicle must operate in a moving state of a car, a method for detecting a fire is needed. Therefore, this paper proposes a structure of an automatic fire extinguishing system that can evolve a fire when a fire occurs in a commercial vehicle among various vehicles. Especially, it confirms the feasibility of the automatic fire extinguishing system simulated in the laboratory environment and confirms its applicability.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1 Number of fire according to place, Korea,2018. (National Fire Data System)[1]
그림 Fig. 2 Structure of the Automatic Extinguishing System for vehicle
그림 Fig. 3 Experimental testbed Automatic Extinguishing System for vehicle
그림 Fig. 4 Experimental results of Internal pressure of container
그림 Fig. 5 Experimental results of internal volume of container
표 Table 1. Experimental performance index
그림 Fig. 6 Experimental results of Spray angle of Spray nozzle
그림 Fig. 7 Experimental results of fire suppression test

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문은 상용차량 대상으로 차량 화재가 발생하면 자동으로 소화할 수 있는 차량용 자동 소화 시스템을 제안하였다. 특히, 상용차량의 특성을 고려한 자동 소화 시스템의 구조 및 구동 방법을 제안하였다.
본 연구는 열 감지 센서와 가스 감지 센서를 함께 적용한 스마트 소화 시스템의 구조를 제안한다. 특히, 온도 센서와 열 감지 튜브를 기준으로 온도를 측정하기 화재가 발생했다고 판단이 될 경우 충전되어 있는 약제의 방출 시간과 방출량이 조절하는 과정도 실험적으로 제안한다.
둘째, 개발된 자동 소화 시스템은 차량에 화재가 발생한 경우 긴급하게 화재를 소화시킬 수 있음을 확인하였다. 특히, 많은 승객을 이송하는 상용차량에서 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있는 자동 소화 시스템의 필요성을 확인하였다.

제안 방법

분사되는 노즐의 각도는 화재를 소화하는 중요한 요소가 되어 설정하였으며, 소화 약재가 방출되는 시간이 충분히 길어야 소화가 완료될 수 있기에 설정하였다. 마지막으로, 실차 환경에서 총 5회 실험 중에서 4회 이상의 실험이 성공적으로 소화할 수 있으면 통과할 수 있도록 성능 평가 지표를 설정하였다.
그림 6은 분사 노즐의 각도를 측정한 결과를 나타내고 있다. 분사 노즐의 각도는 소화 약재가 분사 될 때 분사 방향에 수직인 면에서 분사 모습을 촬영하여 CAD를 이용하여 각도를 측정하였다. 그림에서, 분사 각도는 약 61도를 나타내고 있으며, 설정한 성능 평가 지표의 범위를 만족함을 확인하였다.
소화 방출 시간은 총 5회를 실시하였으며, 그림7과 같이 성능 평가 테스트 베드에 인위적으로 화재를 발생시켜 실험하였다. 5회 평균 소화 방출 시간은 112.
자동 소화 시스템의 성능을 평가하기 위하여 표 1과 같은 성능 평가 지표를 설정하였다. 저장 용기 내압성은 소화약재 저장장치가 내부의 압력을 견디는 정도로 최소 23kg/cm²을 설정하였다.
그림 5는 저장 용기의 용량을 측정한 결과를 나타내고 있다. 저장 용기의 용량은 빈 저장 용기의 무게를 측정하고 물을 충전하여 무게를 측정한 후 물의 밀도를 이용하여 연산하였다. 그림 5(a)에서 빈 저장 용기의 무게는 약 23.
그림에서, 실험 모델은 상용 차량을 대상으로 소화약재 저장 용기, 수동 스위치,차량용 제어기, 열 감지 튜브 및 분사 노즐 등으로 구성하였다. 특히, 상용 차량의 실제 엔진을 대상으로 화재가 일어나는 상황을 모사하여 구성하였다. 실험 모델에서 압력 센서는 최대압력 500bar까지 측정 가능한 WIKA 사의 A-10모델을 사용하였다.
본 논문은 상용차량 대상으로 차량 화재가 발생하면 자동으로 소화할 수 있는 차량용 자동 소화 시스템을 제안하였다. 특히, 상용차량의 특성을 고려한 자동 소화 시스템의 구조 및 구동 방법을 제안하였다. 마지막으로, 제안된 방법을 실험실 수준에서 모사한 장치에서 그 성능을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
본 연구는 열 감지 센서와 가스 감지 센서를 함께 적용한 스마트 소화 시스템의 구조를 제안한다. 특히, 온도 센서와 열 감지 튜브를 기준으로 온도를 측정하기 화재가 발생했다고 판단이 될 경우 충전되어 있는 약제의 방출 시간과 방출량이 조절하는 과정도 실험적으로 제안한다. 마지막으로, 실차 환경을 모사한 환경에서 자동 소화 시스템의 적용 가능성을 검증하였다.
하지만 본 논문에서 제안한 자동 소화 시스템은 실험실 환경에서 구현하여 그 성능을 평가하였다. 따라서 양산 제품이 되기 위한 제품 테스트 및 양산 설계 과정에 대한 연구가 필요하다.

대상 데이터

본 논문에서는 차량용 자동 소화 시스템의 성능을 평가하기 위하여 그림 3과 같은 실험 모델을 구성하였다. 그림에서, 실험 모델은 상용 차량을 대상으로 소화약재 저장 용기, 수동 스위치,차량용 제어기, 열 감지 튜브 및 분사 노즐 등으로 구성하였다. 특히, 상용 차량의 실제 엔진을 대상으로 화재가 일어나는 상황을 모사하여 구성하였다.
마지막으로, 실차 환경을 모사한 환경에서 자동 소화 시스템의 적용 가능성을 검증하였다. 본 논문은 서론을 포함하여 4장으로 구성되어 있다. 2장에서는 차량용 자동 소화 시스템의 구조에 대해 설명하였다.
실험 모델에서 압력 센서는 최대압력 500bar까지 측정 가능한 WIKA 사의 A-10모델을 사용하였다. 성능 평가 실험은 외부 기관(전자 부품연구원) 입회 하에 수행하였다.
특히, 상용 차량의 실제 엔진을 대상으로 화재가 일어나는 상황을 모사하여 구성하였다. 실험 모델에서 압력 센서는 최대압력 500bar까지 측정 가능한 WIKA 사의 A-10모델을 사용하였다. 성능 평가 실험은 외부 기관(전자 부품연구원) 입회 하에 수행하였다.

성능/효과

소화 방출 시간은 총 5회를 실시하였으며, 그림7과 같이 성능 평가 테스트 베드에 인위적으로 화재를 발생시켜 실험하였다. 5회 평균 소화 방출 시간은 112.16초이며 최대 119초 최소 102초로 모두 성능 평가 지표를 만족하였다. 또한, 실차성능 평가 역시 5회 모두 발생된 화재를 완벽하게 소화하였으며, 성능 평가 지표를 만족하였다.
둘째, 개발된 자동 소화 시스템은 차량에 화재가 발생한 경우 긴급하게 화재를 소화시킬 수 있음을 확인하였다. 특히, 많은 승객을 이송하는 상용차량에서 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있는 자동 소화 시스템의 필요성을 확인하였다.
16초이며 최대 119초 최소 102초로 모두 성능 평가 지표를 만족하였다. 또한, 실차성능 평가 역시 5회 모두 발생된 화재를 완벽하게 소화하였으며, 성능 평가 지표를 만족하였다. 이상의 성능 평가 결과를 고려하면 본 논문에서 제안한 차량에서 화재가 발생할 경우 화재를 자동으로 소화하는 자동 소화 시스템의 성능이 우수함을 확인하였다.
특히, 온도 센서와 열 감지 튜브를 기준으로 온도를 측정하기 화재가 발생했다고 판단이 될 경우 충전되어 있는 약제의 방출 시간과 방출량이 조절하는 과정도 실험적으로 제안한다. 마지막으로, 실차 환경을 모사한 환경에서 자동 소화 시스템의 적용 가능성을 검증하였다. 본 논문은 서론을 포함하여 4장으로 구성되어 있다.
또한, 실차성능 평가 역시 5회 모두 발생된 화재를 완벽하게 소화하였으며, 성능 평가 지표를 만족하였다. 이상의 성능 평가 결과를 고려하면 본 논문에서 제안한 차량에서 화재가 발생할 경우 화재를 자동으로 소화하는 자동 소화 시스템의 성능이 우수함을 확인하였다.
84L 값을 가짐을 확인하였다. 즉, 본 논문에서 설정한 성능 평가 기준을 2.8% 이상 초과하여 만족함을 확인하였다.
그림에서, 저장 용기의 내압은 24kg/cm²을 나타내고 있다. 즉, 본 논문에서 설정한 성능 평가 기준을 4.3% 이상 초과하여 만족함을 확인하였다.
첫째, 차량 화재가 발생할 때 화재를 감지하고 소화하는 방법을 제안 및 평가 하는 과정을 통하여 제안한 자동 소화 시스템의 제품 가능성을 확인하였다. 특히, 화재가 발생하는 경우를 감지하는 세 가지 방법을 통하여 효과적으로 차량 화재에 대처할 수 있음을 확인하였다.
첫째, 차량 화재가 발생할 때 화재를 감지하고 소화하는 방법을 제안 및 평가 하는 과정을 통하여 제안한 자동 소화 시스템의 제품 가능성을 확인하였다. 특히, 화재가 발생하는 경우를 감지하는 세 가지 방법을 통하여 효과적으로 차량 화재에 대처할 수 있음을 확인하였다.

후속연구

따라서 양산 제품이 되기 위한 제품 테스트 및 양산 설계 과정에 대한 연구가 필요하다. 또한,차량 화재로 인하여 차량 엔진 부품 전체를 교환하는 문제점을 해결하기 위하여 엔진 부품에 영향을 주지 않는 소화약재 혹은 소화 방법에 대한 추가적인 연구도 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	소화기로 화재를 진화하려 할 때의 문제점은 무엇인가?	차량에서 발생하는 화재는 기름과 엔진의 고열로 인하여 빠르게 진행되기 때문에 운전자가 소화기로 진화할 없는 경우가 많다. 특히,소화기로 화재를 진화하려고 차량의 엔진후드를 열면 급격한 산소 공급으로 인하여 화재가 크게 번지거나 폭발하여 운전자 및 승객의 안전이 위험할 수도 있다. 운전자가 화재 신고를 하고 소방차가 출동하여 사고 현장에 도착하더라도 차량은 전소되는 경우가 많다.
	차량 화재를 발생 원인에 따라 분류할 때 어떤 요인이 증감하였는가?	차량 화재를 발생 원인에 따라 분류할 때, 기계적 요인은 감소하고 전기적 요인은 지속적으로 증가하고 있다[4]. 차량에서 발생하는 화재는 기름과 엔진의 고열로 인하여 빠르게 진행되기 때문에 운전자가 소화기로 진화할 없는 경우가 많다.
	가정에 비해 차량에서 화재가 발생할 가능성은 얼마나 더 높은가?	1) 가정에서 발생하는 화재와 비교하여 차량에서 약 40% 정도의 화재가 발생하였음을 알 수 있다. 차량에서 머무는 시간이 가정에서 거주하는 시간과 비교하여 약 13%인 것과 비교할 때, 화재는 가정에서의 발생 건 수 대비 약 40%가 차량에서 발생했다. 이와 같은 통계는 가정에 비해 차량에서 화재가 발생할 가능성이 더 높다는 것을 확인시켜준다.

참고문헌 (9)

소방청 국가 화재 정보 시스템 홈페이지 (http://www.nfds.go.kr)
고현실, "수도권 직장인 42만명 출퇴근에 평균 1시간반 쓴다," 연합뉴스, 2017.06.21., 1쪽, (2017).
이충신, "집 외 장소에 머무는 시간 길수록 휴대폰 데이터 사용량 증가," 한겨례신문, 2017.01.26., 1쪽, (2017).
국가화재정보시스템, "2015 차량 발화 원인별 화재 발생 현황", 2016.
B. C. Park, and K. H. Park, "Fire Extinguisher Maintenance System using Smart NFC Communication and Real-Time Pressure Measurement," Journal of Digital Contents Society, vol. 19, no. 2, pp.403-410, (2017).
C. S. Baek and I. S. Park, "Policy direction for fire products life expectancy legislation," Journal of fire science and engineering, vol. 30, no. 1,(2016).
김진표, 박남규, 김윤회, "차량 화재 원인별 조사 방법," 한국화재조사학회 논문지, vol.3, no.1, (2003).
G. T. Park, E. J. Kim, I. C. Kim and H. S. Kim, "Development and field test of a smart-home gas safety management system," Journal of the Korean institute for gas, vol. 16, no. 6,(2012).
X. B. Liao, H. Q. Shan, Z. Z. Quan and L. Peng, "The design and implementation of automatic fire extinguishing and explosion suppression system's testing equipment," Applied Mechanics and Materials, pp. 543-547, (2014).

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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