[논문]전기화재 예방용 향 검지기의 현장 적용 사례 연구

최충석; 김향곤; 박윤석; 양정훈

전기화재 예방용 향 검지기의 현장 적용 사례 연구
Study on the Field Application of Odor Detector for Electric Fire Prevention 원문보기

최충석 (한국전기안전공사 전기안전연구원) , 김향곤 (한국전기안전공사 전기안전연구원) , 박윤석 (주식회사 팀코리아) , 양정훈 (주식회사 팀코리아)

본 논문에서는 전기화재 예방을 위한 향 검지기 및 향 캡슐, 향 센서의 구조와 향 검지 시스템의 동작원리에 대하여 다루었으며, 이 향 검지 시스템을 산업 현장에서 많이 사용되는 단자대(터미널 블록)와 저압용 차단기의 체결나사의 접촉 불량에 의한 이상 발열에 적용하여 향 검지 시스템의 동작 특성과 유효성에 대하여 검증하였다. 향 검지시스템을 현장에 적용하여 확인한 결과 효과적으로 이상 발열을 감지하여 음성과 표시로 관리자에게 통보해 줌을 확인할 수 있었다.

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문제 정의

본 논고에서는 이러한 향 캡슐과 검지 시스템을 조합한 이상열 검지 시스템의 원리 및 현장 적용 실험을 실시하여 반응 결과를 해석하고 사고의 확산 방지 및 예방을 위한 대안으로 제시하고자 한다.
이상과 같이 접촉 불량으로 인한 발열로 화재가 발생하는 것을 사전에 예방하기 위한 향 검지기 및 향 캡슐의 구조와 동작 원리에 대하여 알아보았으며, 이 시스뎀을 산업 현장에 적용하여 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다

제안 방법

그링 6과 같이 실제 산업현장과 같은 분전반 내 저압용 차단기 단자나사에 각각 향 캡슐을 설치한 후 진동 모터를 이용하여 배선용차단기 단자의 전선 접속부에 기계적 진동을 인가하였을 때 단자나사의 발열 및 아크 특성, 향 캡슐의 동작과 향 검지기의 동작 상태를 실험하였다. 이때 부하로는 220V 950W의 전열 부하를 사용하였으며 실험에 사용된 배선용차단기는 220V 30A이다.
캡슐을 설치하였다. 이때 부하로는 220V 100W 전구 4개를 병렬 연결하여 사용하였으며 단자대에 가진기 (accelerometer)를 이용하여 기계적 진동(2G, 60Hz)을 인가하였을 때 전선 고정 나사에서의 발열 및 아크 특성, 향 캡슐의 동작 상태를 확인하였다. 4(b)는 실험장치 구성을 나타낸다.

대상 데이터

실험하였다. 이때 부하로는 220V 950W의 전열 부하를 사용하였으며 실험에 사용된 배선용차단기는 220V 30A이다.

성능/효과

"if단자대(터미널 블록)의 체결나사에 향 캡슐을 부착하고 접촉 불량에 의한 이상발열 실험을 수행한 결과, 진동에 의한 접촉 불량으로 도체 접촉면에서 불꽃(아크 또는 스파크)과 열이 발생하였으며, 체결단자에서 발생한 열이 향 캡슐에 전도되어 향 캡슐이 동작되는 것을 확인할 수 있었다.
2) 분전반의 배선용차단기 전원측 단자에 향 캡슐을 부착하고 분전반의 상단에 향 센서를 위치한 상태로 접촉 불량에 의한 이상발열 실험을 수행한 결과, 차단기 단자 접촉면에서 불꽃이 발생하였으며 이때 발생한 열 이향 캡슐에 전도되어 향 캡슐의 밀봉부가 용융되면서 향 가스가 외부로 분출하였으며 이를 향 센서가 감지하여 이상 발열 여부를 신호와 소리로 통보함을 확인할 수 있었다.
그림 7은 분전반 내 배선용차단기 단자에서의 접촉 불량에 의한 이상 발열시 향 캡슐 및 향 검지 시스템의 동작 상태를 나타낸 것으로 접촉 불량에 의해 차단기 단차에서 불꽃이 발생하였으며 접촉 불량에 의해 발생한 열이 향 캡슐에 전도되어 향 캡슐의 밀봉부가 용융되면서 내부의 향 물질이 외부로 누출되어 분전반 내 상단 면에 설치된 향 검지 센서가 검지하여 이를 시스템의 본체에 전달하여 적색 표시와 동시에 음성신호로 이상 상태를 표시해 줌을 확인할 수 있었다.

후속연구

이상과 같이 현장적용 실험 결과 향 검지 센서를 이용한 향 검지 시스템은 전기설비에서의 이상 발열에 의한 재해를 사전에 예방해 줄 수 있음을 확인할 수 있었으며 향후, 지속적인 연구 개발을 통해 활용 범위 및 적용 대상이 확대될 것으로 기대된다.
이 경우는 열전대 등의 물리적인 접족형 온도 센서가 주로 사용되고 있지만, 이 경우에는 통상 열전대의 배선을 동반하게 되고 충전부와 절연되어야 한다는 제약이 따르고 장소 여건상 배선이 불가능한 경우도 있으므로 사용상의 문제점이 발생한다. 이의 대안으로 개발된 것이 향 캡슐 및 향 검지기로 일정한 온도에서 특정의 냄새를 발생시켜 그 냄새를 향 센서에서 검지하면 쉽개 온도 감시가 가능하다. 제작된 캡슐은 원반상 315x7mm, 재질은 동)으로 그림 2(b)와 같은 외형을 갖는다.

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