보고서 정보
주관연구기관 |
충북대학교 산학협력단 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2012-08 |
과제시작연도 |
2011 |
주관부처 |
지식경제부 Ministry of Knowledge Economy |
등록번호 |
TRKO201400010391 |
과제고유번호 |
1415120650 |
사업명 |
전력산업융합원천기술개발 |
DB 구축일자 |
2014-06-21
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키워드 |
전기화재.전기화재퍼지예측기술.전기화재전조신호.전조신호 DB.퍼지예측경보시스템.
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초록
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최종목표
• 1단계 목표(1~3차년도) : 국내·외 지능형 전기화재 예방시스템의 관련 자료를 분석/설계를 통하여 모의 실험시스템을 구성을 통하여 전기화재전조신호인 과전류, 누전, 아크 및 상가위험성을 분석하여 전조데이터를 도출하고, 전조데이터에 퍼지로직을 적용한 퍼지예측경보 시스템의 Prototype을 개발한다.
• 2단계 목표(4~5차년도) : 1단계에서 개발된 퍼지예측 경보 기술에 대한 퍼지 맵버쉽 함수의 성능 개선과 개별시스템에 대한 현장적용 시험 및 평가 시험 실시함.
최종적으로 전기화재를 예방할 수 있는 전
최종목표
• 1단계 목표(1~3차년도) : 국내·외 지능형 전기화재 예방시스템의 관련 자료를 분석/설계를 통하여 모의 실험시스템을 구성을 통하여 전기화재전조신호인 과전류, 누전, 아크 및 상가위험성을 분석하여 전조데이터를 도출하고, 전조데이터에 퍼지로직을 적용한 퍼지예측경보 시스템의 Prototype을 개발한다.
• 2단계 목표(4~5차년도) : 1단계에서 개발된 퍼지예측 경보 기술에 대한 퍼지 맵버쉽 함수의 성능 개선과 개별시스템에 대한 현장적용 시험 및 평가 시험 실시함.
최종적으로 전기화재를 예방할 수 있는 전기화재퍼지예측 기술의 신뢰성 및 현장적용 타당성을 검증하여 재래시장에 적합한 지능형 전기화재 퍼지 예측 기술을 개발한다.
개발내용 및 결과
• 1차년도
1.국내 지능형 전기화재 예방시스템의 자료 수집 및 분석
- 충청 지역 재래시장 80호, 영세사업장 20개소, 일반 주택 50호에 대한 지능형 및 일반 차단기 적용실태, 차단기 형태, 관리현황 등에 대한 현장실태조사. 소방관계법규, 일반용전기설비 정기점검을 통한 현 저압설비 차단기의 적용실태 분석.
- 신호에 대한 지능형 관련 연구자료 분석, 국내 저압 전기설비에 대한 열적 연구 자료, 전류 전압에 대한 주파수 연구 자료, 차단기에 대한 연구자료, 차단기 기술에 대한 자료, 특허자료 확보를 통한 분석.
2.국외(미국) 지능형 전기화재 예방시스템의 자료 수집
-미국 : NFPA, USFA, GE Security : Fire and Life Safety Solutions 방문
-NEC 2008 (National electrical code 70), NFPA 72 (National fire alarm code), NFPA 101 (Life safety code)
-Residual-current device (purpose and operation ), Consumer product safety commission GFCIs fact sheet, NEMA(using advanced technology to reduce electrical fires : AFCI), AFCI fact sheet, USFA advocates AFCI, Research on electrical home wiring 등
-GE Security : EST3 fire and security control platform, Fire works(life safety and security command interface) 등
- 미국 전기화재 차단기(AFCI) 견본 확보
3.멀티센서(전압, 전류, 온도)의 성능평가
-MCCB, ELB 차단기 성능분석 및 문제점 도출.
-타당성 평가를 통한 모의실험용 소프트웨어 선정 및 시스템 구축, 모의실험으로 구축된 DB를 바탕으로 신호처리 기법 및 패턴인식 접근법 선정.
-전류, 전압 및 온도 데이터의 최적의 sampling 도출.
-재래시장 업종별 특징, 시스템 체크, 업데이터용 CPU의 타당성 검토분석 및 선정.
• 2차년도
1.모의실험 시스템 구성
-국내외 전기화재 실험관련 논문 분석
-국내 재래시장 50호의 현장실태 조사를 통한 재래시장의 전기설비 형태 파악 및 분석
-모의실험 시스템 구축
2. 일본의 실험관련 자료수집 및 분석
- JNIOSH(National Institute of Occupational Safety and Health Japan)
- 東京消防庁(Tokyo Fire Department : 신전기화재 조사론)
- MEIDEN (Telemot : Insultation Monitoring systems High/Low Voltage)
- Hikari Trading Co. (Model LD leak-detecting fire alarm unit : 漏電火災警報器 : LD-24·LD-25)
- Tempearl Industrial Co. 자료 및 분석
3.모의실험 수행 및 전기화재원인 상관성 분석
-실험계획법 작성.
-모의실험 시스템에서 정상신호에 대한 신호도출.
-전기화재 원인(아크, 과전류(반단선), 누전, 접촉불량)에 대한 이상신호 도출 및 상관성 분석.
4.전기배선 열화 진행상태 전조분석 및 열화해석
-반단선 실험계획법에 의거 전기배선에 대한 열화에 대한 실험과 시뮬레이션을 통한 반단선 데이터 해석 데이터 도출.
5.전기화재 전조 및 이상신호 추이 분석을 통한 알고리즘 개발
-아크, 반단선, 접촉불량에 대한 추이 분석 및 전조 데이터 도출.
-누전, 과전류, 아크, 온도, THD에 대한 퍼지 도메인 설정.
-입력변수에 대한 전조 분석용 퍼지 추론 알고리즘 개발.
6.적용 가능한 하드웨어 및 소프트웨어 설계
-이상신호 및 정상신호의 디지털화
-알고리즘 분석에 의한 모의실험용 전류, 전압, 온도센서 설계
-파형분석에 의한 저가용 CPU선정
-신호분석용 모니터링 소프트웨어 선정 및 구축
• 3차년도
1.전조신호에 대한 퍼지 예측경보 기술도입
-전기화재 전조신호 패턴 도출과 퍼지 매칭 method(기법) 분석
-국내 재래시장에 적합한 경보기술 구현 Data 확보(과전류, 누전, 아크 등의 전조 Data도출)
-영국 출장을 통한 전기화재 관련 자료 확보 및 분석
-과전류, 누전, 아크 및 화재가능성에 대한 멥버쉽 기준값 설정
2. 영국의 전기 화재 경보관련 실태조사
- London Fire Birgade, TripActivator 방문
- London Fire Brigade Fire Investigation Group Course-Basic electrical theory & introduction
-London Fire Brigade Fire Investigation Group Course-Arcing & arcs
-London Fire Brigade Fire Investigation Group Course-Electrical circuit protection devices/systems
- London Fire Brigade Fire Investigation Group Course-Electrical causes of fire
- BS 5839-1 "Fire detection and fire alarm systems for buildings-Part 1 : Code of practice for system design, installation, commissioning and maintenance"
-TripActivator "Fire Prevention" CD.
3.전기화재 퍼지패턴 인식 DB개발
-전기화재 퍼지 예측 및 전조 패턴 DB의 요구사항과 특성 도출
-전기화재 퍼지 예측 및 전조 패턴 DB의 데이터간의 개체 집합 지정 (Entity sets designation) 및 설정
-전기화재 퍼지 예측 및 전조 패턴 DB의 E-R 다이어그램(E-R diagram) 설계
-전기화재 퍼지 예측 및 전조 패턴 DB의 각각 개발
4. 퍼지예측 경보 시스템 Prototype 설계 및 전기안전시스템 연계
-국내 재래시장에 적합한 퍼지예측 경보 시스템 Prototype 설계 및 전기안전 감시시스템 적용
-퍼지예측 분석/경보시스템 개발.(프로그램 등록 2건)
-퍼지예측 웹모니터링 시스템 개발.
-재래시장 업종별 특성, 시스템 체크, setup, 업데이터용 멀티센서 설계완료(프로그램 등록 1건(전기화재계측용멀티센서) )
∙4차년도
1.실부하에서의 전류,전압, 열에 대한 정상신호 파악 및 실부하 환경에 적합한 전류, 전압, 열등의 디지털 신호에 대한 퍼지 적용.
-재래시장 상가별의 과전류, 누설전류, 아크에 대한 전기화재전조신호 도출(개선)
-남부시장의 음식점 30개소, 기타 6개소(커피점, 약초, 그룻유통, 일신상회, 분식점, 의류점)에 대한 과전류 및 누설전류 신호 분석
-R,L,C부하에 따른 모의 실험 실시
2.재래시장 업종별 특성, 분전반 신호체크, setup, 업데이트용 하드웨어의 타당성 검토
-재래시장 업종별 특성(전류 및 누설전류 측정), 분전반 신호 검출 작동여부, 업데이트가 가능한 DAQ모듈 개발
-분전반 신호 검출 작동여부, 업데이트가 가능한 하드웨어 개발(2건)
-개발된 하드웨어를 통한 남부시장(2동)의 부하특성 분석에 이용
3.실부하 환경을 위한 개개의 하드웨어 및 소프트웨어의 타당성 검증
-실부하 환경을 위한 개개의 하드웨어 타당성 검증
-전기화재 퍼지 예측 서버의 타당성
[현재 퍼지예측 서버는 구축비용절감, 운영관리/유지보수 용이등 측면에서 1단계에서는 독립적이었으나, 2단계에서는 전기안전감시시스템에 탑재.(DB단일화)]
4.전기화재 전조분석 평가 및 퍼지예측 경보 기술 통합 및 성능개선 기술
-1단계에서 개발된 충북대의 퍼지 데이터 보정용 퍼지예측 분석/평가 시스템의 퍼지 멤버쉽 함수 업데이트 제시
-다양한 전조신호의 수집 및 전문가 분석(재래시장 상가, 전기안전 연구원 test bed)
-아크 신호 및 재래시장 상가위험도에 대한 퍼지 멤버쉽 함수 업데이트
-전기안전연구원 출장을 통한 퍼지 예측 DB보완 및 퍼지 예측 분석/평가 시스템 경보 성능테스트 실시 완료
-퍼지예측 성능 평가 관련 전문가활용
5.퍼지 DB에 입력된 전조데이터의 저장 및 분석 기술 탑재 및 모의하드웨어와 DB간의 인터페이스 평가
-(정량적 평가항목 계획 현장시험 10건, 결과 현장시험 12건)
-퍼지 예측 분석/평가 시스템의 프로그램 수정 및 업데이트
-시스템 운영환경 개선(전기안전감시시스템 DB단일화)
-전기화재 예측시스템 프로그램 기능 및 인터페이스 개선
-퍼지 예측 Database개선
6.전조신호 패턴에 대한 퍼지 DB의 분석능력 평가 실험
-실시간 상호 데이터 통신의 타당성
-하드웨어와 직접 통신을 통한 전기화재 예측지수 감지(분석기간 단축)
-기존의 CPU사용량을 50%에서 10~20%로 개선
∙5차년도
1.시스템 연계 에 따른 Compatibility확인 및 개선.
-현장시험 5건(퍼지 분석 예측/평가시스템의 에러 도출 및 개선 건수: 블루소프트)
2.실시간 감시제어용 소프트웨어 개발 및 통합운용기술 개발
-퍼지 맴버쉽 함수 3건(퍼지 분석 예측/경보시스템의 업데이트)
3.개발 기술 및 시스템의 현장 적용 및 운용 평가
-현장시험 23건(퍼지 분석 예측 /평가시스템의 에러 도출 및 개선건수)
-시작품 제작 1건(퍼지 예측 서버 : 퍼지 분석 예측/경보시스템 )
-납품약정서 1건(퍼지 분석 예측/경보시스템 서버 단가 1,500,000원)
기술개발 배경
지속적으로 발생되는 전기화재를 줄이기 위하여 주요 원인인 합선/단락, 과부하, 누전 등의 전조신호를 분석하여 사고가 발생하기 전의 Defect, Subdefect를 감시하여 사고발생 전부터 전기안전관리 확보하고자 함.이는 현재의 전기화재 예방 및 사후조치 시스템에서는 전혀 고려되고 있지 않는 신개념임. 이를 구현하고자 전기설비의 이상전조(前兆)를 DB화하고 신호 추이를 수집 및 분석하여 정확한 예측기술이 가능한 전기화재 퍼지 분석 예측/경보 시스템을 개발하였음.
핵심개발 기술의 의의
현재의 대부분의 전기화재 예방시스템은 사후조치 시스템이나 본 전기화재를 유발하는 전조신호의 개념을 적용한 시스템은 사고 발생 전부터 전기안전관리를 확보할 수 있는 기술로 국내외적으로 적용된바 없는 신기술임.
적용 분야
• 전기설비에서의 상시감시시스템 등 종합적인 설비감시 분석 시스템 개발기술 등의 관련 산업분야에 다양하게 적용가능.
• 효율적인 전조신호 분석으로 전기화재 예방 및 대책 수립에 적용
• 기타 다양한 설비의 이상신호 감지 분석 시스템 구축 분야
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 2
- 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
- 목차 ... 16
- 제 1 장 서 론 ... 18
- 제 1 절 과제의 개요 ... 18
- 제 2 절 국내 • 외 관련 기술의 현황 (수행과정에서 수집한 해외 기술정보 포함) ... 19
- 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 ㆍ 경제적 파급 효과 ... 25
- 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 28
- 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 28
- 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 30
- 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 31
- 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 40
- 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 41
- 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 43
- 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 43
- 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 54
- 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 271
- 제 4 절 고용 창출 효과 ... 273
- 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 274
- 끝페이지 ... 275
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