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Kafe 바로가기주관연구기관 | 가천대학교 Gachon University |
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보고서유형 | 1단계보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2016-04 |
주관부처 | 국민안전처 Ministry of Public Safety and Security |
등록번호 | TRKO201600008958 |
DB 구축일자 | 2016-09-24 |
키워드 | 지하공동구.환기제어.센서기술.방재기술.검출 제어 운전. |
연구목적
○ 최종목표
○ 지하 공동구 내부 실시간 센서 모니터링을 이용한 스마트 환기제어 시스템 개발
- 지하공동구의 주요 지점에 설치된 적합한 센서의 모니터링으로부터 평상 시 및 이상 상황을 감지, 분석/판단하여 제연시스템 제어 기법 개발
- 지하 공동구 내 공기 오염, 온습도 등을 감지ㆍ분석하여 평상시 내부환경 제어를 위한 환기장치 구동 기법 개발
- 화재 등의 재난 발생 시 연기감지, 불꽃 감지, 열감지를 통하여 이상 상황을 분석하고 연기, 유독성 가스를 신속히 배출하는 제연 시스템 및 제어기
연구목적
○ 최종목표
○ 지하 공동구 내부 실시간 센서 모니터링을 이용한 스마트 환기제어 시스템 개발
- 지하공동구의 주요 지점에 설치된 적합한 센서의 모니터링으로부터 평상 시 및 이상 상황을 감지, 분석/판단하여 제연시스템 제어 기법 개발
- 지하 공동구 내 공기 오염, 온습도 등을 감지ㆍ분석하여 평상시 내부환경 제어를 위한 환기장치 구동 기법 개발
- 화재 등의 재난 발생 시 연기감지, 불꽃 감지, 열감지를 통하여 이상 상황을 분석하고 연기, 유독성 가스를 신속히 배출하는 제연 시스템 및 제어기술 개발
○ 평상시와 재난 상황에서의 지하 공동구 내 환경 제어 및 신속한 제연을 위한 환기 설비 설치 기준 및 통합제어 시스템 표준 모델 제시
- 공동구 종류 별 환기 시스템 제어기법 및 설치 기준 제시
- 상황에 따른 신속 대응 가능한 스마트 환기 통합 제어 시스템 표준모델 제시
- 지하공동구 환기 설비 관련 유지 관리 Manual 제안
○ 1차년도 연구목표
- 지하 공동구 시설 내 화재·침수 등 재해에 따른 내부 환경 변화 및 피해확산 범위 등 특성 검토
- 평상시 작업환경의 안전 위험요소 및 재난 시 이상상황 판단 인자의 진단·평가 및 제어 수준의 설정
- 지하공동구 용도 및 종류에 따른 공간 특성별 기류 유동 특성 정립
○ 2차년도 연구목표
- 최적 유지 관리를 위한 센서의 선정 및 설치 위치, 관리에 대한 가이드라인 제시
- 지하공동구 내 상황에 따른 최적 제어를 위한 이상 상황 판별 기준 및 환기제어 방안 제시
- 기류 특성의 감지 및 신호의 제어처리 기술 개발
○ 3차년도 연구목표
- 기류 특성, 온·습도, 결로 및 재난 상황 감지 및 신호 통합 제어 처리 기술기반의 스마트 환기제어 시스템 개발
- 지하 공동구 시설에 대한 방재·안전을 위한 DAQ 및 환기제어 시스템 설치기준 제시
주요연구내용
○ 1차년도
- 기존 관련 문헌 및 실태 조사 연구 보고서를 통한 관리 운영 기준, 관리 운영 및 현장의 환경 실태 조사
- 운영 중 지하공동구 선정, 현장 측정을 통한 결로 발생 여부 판단 및 공동구내부 환경 특성 파악
- 화재시뮬레이션을 통한 지하공동구 내 재난 유형에 따른 위험도 평가
- 국외 공동구 선진 재난관리사례 검토
- 지하공동구 평상 시 모니터링 대상 인자 선정과 관리수준 설정
- 계절별 지하공동구 내부 환경변화에 따른 결로 발생 방지 및 판단 프로세스 정립
- 재난 유형에 따른 위험도 평가 DB 이용 위험 상황 판단 기준 선정
- 지하공동구 시뮬레이션 해석과 현장 측정을 통한 지하공동구 형태에 따른 기류 유동 특성 파악
- 환경 조건, 환기설비 용량 및 설치 방법에 따른 기류 유동 환기 특성 분석
- 환기불량 구역에서의 열환경 변화에 의한 결로 발생 관계성 도출
- 지하공동구 내 성능확보 및 설계변수에 대한 시나리오 작성
- 환기성능 시나리오에 따른 환기성능 확보 방안 도출
- 지하 공동구의 정상/이상 상황에 따른 진단 및 예측 실태조사분석
- 위험도 및 경제성을 고려하여 공동구 유형별 위험도의 제어 수준 선정연구
- 온도/습도/가스 센서조사/시험 연구
- 풍속센서; 0~2.5m/sec,
- 결로/습도센서; 30~100% ,온도센서;-10~120℃
- 센서신호검출, 계측제어 모듈기술연구
○ 2차년도
- 지하 공동구 시설의 재난형태분석
- 지하 공동구 내 환경 모니터링 대상 인자 선정 및 관리 수준 설정(춘계, 하계)
-지하공동구 기류유동 특성 파악 및 공간 특성별 DB 구축(춘계, 하계)
- 공동구 유형에 따른 현장 선정(공공용 공동구, 단독구, 일반구 외 용도, 형태크기 등) 및 현장실측 및 시뮬레이션 해석 기법에 의한 기류 유동 특성 파악(측정평가 및 분석)
- 지하공동구 내 평상 시 기류 정체 구간 파악 및 오염물질 센서, 온/습도 센서 등의 설치 개소 선정(측정평가 및 분석)
- 재난 상황 시 연기 불꽃 등의 이상상황 감지 가능한 대표점의 파악 및 센서설치 위치 선정(측정평가 및 분석) 공동구 유형 별 이상 상황 발생 시 피해 확산 시나리오 작성
- 지하공동구 내 일반상황과의 비교를 통해 이상ㆍ재난 상황의 판별을 위한 각 인자별 기준 제시(기준 설정)
- 재난사례 분석을 통한 환기 문제점 파악
- 지하공동구 내 환기설비 관련 보안점 분석
- 일반상황 시 결로 발생을 억제 할 수 있는 환기 전략 수립
- 화재시 지하공동구 피해감소 및 유독가스배출 환기전략 수립
- 환기전략을 바탕으로 효율적인 지하공동구 내 환기 시스템 개발
- 공동구의 재해/화재 특성조사/평가
- 해외 공동구 위험요소진단/평가기술 조사평가
- 기존의 다중복센서측정기술의 조사분석/비교평가
- 공동구 기류 특성의 검지 및 다중신호의 계측 제어처리/연계기술 개발
- DAQ 시작품 복합다중센서 모듈의 성능 시험평가 및 보완
- 가스센서; 10~50ppm CO 연계 특성시험연구/주관기관의 측정호환성 시험
- 지하공동구 모사, ,simulation 시험설비 제작설치/ DAQ장치 시험운영
- 온도센서;-10~120℃/화재센서; UV/IR/연기센서 연계 특성시험연구
- 풍속센서; 0~2.5m/sec /결로/습도센서; 30~100% 연계 특성시험연구
- 전기화재 자동화재탐지설비와의 S/W 연동기술 시험연구
- 공동구 유형별 센서의 측정 효율성 증대 연구 및 신호 처리 방식의 통합
- 공동구 이상상태 측정제어 장치의 신뢰성, 정밀성, 안정성 시험평가
○ 3차년도
지하 공동구 내 이상상황 판별 기준 제시 및 피해확산 시나리오 심층연구 (국 내외 기준 검토)
- 재난 상황에서의 제연을 위한 환기 시스템 운전 알고리즘 개발(시작품 제작)
- 기존의 제연 유도 장치와의 적용 및 설비 시스템 정밀 제어 기술 개발
- 개발 기술의 Test bed구축을 통한 시범 운영 (시작품 제작 및 현장 적용)
- 센서 데이터를 이용한 일반/재난 시 환기 전략 수립
- 센서데이터를 이용한 지하공동구 내 일반/재난 상황 시 대응가능 환기 시스템 구축
- 지하공동구 이상기류 감지를 통한 환기제어 시스템 표준 모델 제시
- 일반/재난 상황에서의 공동구 내 환경제어를 위한 센서 위치 가이드라인 제시
- 지하공동구 내 유동장 형성 및 재난 시 신속한 제연을 위한 필요 환기량 및 설비 설치 기준 제시
- 이상/재난 상태를 감지하기 위한 유량, 온도, 습도/결로센서 등의 설치 위치와 운용방안에 대한 기준제시
- 국내외 화재 재해특성 및 위험요소 진단평가기술 및 사고사례 조사분석 D/B 구축 완성
- 연구결과의 상호 호완적 활용방안 구축
- 이상상태/위험수준 설정의 적정성 및 S/W기술 개발연구
- 자동화재탐지/소화 안전설비 및 화재재발 방지기술과의 연동기술 시험적용평가
- 기본검출, 기준설정 및 센서효용성/필요성 검토연구
- 풍속센서; 0~2.5m/sec
- 결로/습도센서; 30~100%
- 온도센서;-10~120℃
- option검출
- 화재검출센서; 연기센서 적용
- 가스센서; 10~50ppm, CO센서
- 센서 데이터의 처리, 분석 및 제어의 최적 요건과 관리 방식에 대한 세부적인 기준 확립
- 통합제어시스템 시범 적용 및 시험 실용화를 위해서, 전문생산업체 발굴 및 기술이전, 기술지도 등의 방법
- 센서측정의 차별성 시험 및 센서간 간섭오류 분석평가
기대효과 및 활용방안
○ 기술적 측면
- 지하공동구 내부 유동장 형성을 위한 소형유도팬을 이용한 환기설비 기술은 소규모 지하주차장 등과 같은 일반적 환기설비 적용이 힘든 지하 수평형 유사구조의 다양한 시설로의 응용 가능
- 기타 지하시설의 IT기술과 융합된 통합제어 기법을 위한 Contents 확보
- 센서기반 모니터링 기술 기반의 지하공동구 환기제어 및 적용기술 및 재난예측코드 등 연구 활성화
- 지하공동구 등 도시기반 대형/지하시설 내의 이상기류, 화재, 결로, 누출 검출 및 제어기술 확보
- 지하공동구 외 공공 지하시설물에 대한 환경 개선 효과를 위한 환기 제어 및 통합관리 시스템 기술로서 방재안전설계기술에 응용할 수 있는 기반 기술 확보
○ 경제ㆍ 산업적 측면
- 실시간 환경관리 및 자동제어형 환기 시스템의 활용으로 특수 지역 작업 또는 밀폐지역과 같은 작업자가 상시 위험요소에 노출되어 있는 공간 등에 다양하게 적용 가능
- 지하공동구 내 화재 시 화재진압을 방해하는 가연성 물질의 연소에 의한 연기와 유독성 가스를 신속히 배출시킴으로써 화재진압 시간의 단축 가능과 대규모 인명ㆍ재산 피해의 손실비용을 최소화
- 세계 최고 수준의 지하공동구 및 도시기반시설의 다중센서 모니터링 기반에 의한 실시간 환경 제어와 통합관리 시스템의 개발은 방재안전 설계 기술 및 시스템의 국산화 기반 마련과 기술수출이 가능할 것으로 판단됨.
- 지하시설의 IT기술과 융합된 통합제어 기법의 활용으로 타 산업과의 파급효과의 기대
- 지하공동구 내부의 실내공기환경 관리를 실시간 모니터링을 통해 운용함으로써 작업환경 개선에 의하여 작업자의 복리후생 및 의료비 절감 효과 기대
- 지하공동구 내부 시설물 노화의 주요인인 결로 발생을 방지함에 따라 시설운영비(Operating Cost) 절감 효과 기대
○ 정책적 사회적 측면
- 도시기반 대형/지하시설 내의 안전관리 기술정립을 통한 사회안정성 확보
- 도시기반 대형/지하시설 재난방지 안전관리의 정책적 기반마련
Ⅳ. Conclusions
1. Establish of environmental characteristic Database arise from unnormal situation’s air velocity and ventilation character in the underground urbanutility
2. Propose the ventilation specification procure plan in the underground urban utility
3. Simulation study of the f
Ⅳ. Conclusions
1. Establish of environmental characteristic Database arise from unnormal situation’s air velocity and ventilation character in the underground urbanutility
2. Propose the ventilation specification procure plan in the underground urban utility
3. Simulation study of the fire situation
4. Simulation study on the environmental characteristic and Comparative analysis of varity situation in the underground utility tunnel.
5. Design of ventilation fan concerning the performance and application
6. Research and analysis (12 species) risk safety equipment in the UMUT
7. Comparative analysis of sensor/measurement equipment of KOR/JAP in the UMUT.
8. Case study and list-up for fire(46)/safety(16) in the Underground Multi-Utility Tunnel.
9. Manufacture of prototype module of 5 sensors for multi-sensing and process
10. Design/manufacture/evaluation of simulator((7.8*1.9*1.2m3) for DAQ system test
11. Survey analysis of multi sensor measurement system(3 items) in the field
12. 2 Auto-linking action study of fire risk sensing-fire extinguishing and DAQ Data
13. Manufacture/test of ventilation fan on-off auto controlling by gas sensor
14. Design/Manufacture/ field test of multi-sensor DAQ system and ventilation control system
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