일산화탄소感知機의 適應性에 관한 硏究 = A Study on the adaptability of Carbon monoxide Detector)

국문 초록 (Abstract)

국문초록


서울시립대학교도시과학대학원
방재공학과
서 병 근

화재 발생 시 이를 조기에 감지하는 것은 인명보호와 재산 피해를 줄이는데 있어서 매우 중요하다. 조기에 화재가 감지되어야 피난할 수 있는 시간을 확보하여 인명피해를 예방할 수 있고, 소화설비 시스템과 연동하여 초기 진압으로 물적 피해를 최소화 할 수 있기 때문이다. 최근 진보된 감지기들은 화재 확산속도가 빨라 조기감지가 필요한 지역, 비화재보가 우려되는 장소나 일반적인 감지기의 적응성이 없는 지역, 재산상 막대한 피해가 예상되는 지역, 대피하는데 많은 시간이 소요되어 조기 화재감지가 필요한 지역 등에 적용되어 소방산업 발전에 기여하고 있다. 일산화탄소감지기 또한 진보된 감지기로 화재 초기 가연물이 연소할 때 발생하는 일산화탄소를 감시하기 때문에 인명 피해와 재산상의 피해를 사전에 예방할 수 있다.
훈소(Smoldering) 또는 저강도(低强度) 화재의 경우 열에너지가 적게 발생하여 천정까지 Fire plume이 형성되지 못하고 중간에서 확산되어 층을 이루는 단층현상(單層現象) 발생 시 인하여 일반감지기로는 감시가 어렵다. 이 경우 일산화탄소는 공기보다 가볍기 때문에 공중에 부유하게 되므로 일산화탄소감지기를 통해 감시할 수 있어 적응성이 있는 것으로 판단된다. 해외 선진국 에서는 일산화탄소감지기를 Smoldering fire에 민감하게 반응하고 먼지▪증기 및 담배연기 등의 오동작 영향을 받지 않으며, 침실에 설치하는 것을 권장하고 있다. 국내에도 일산화탄소감지기가 도입 되었으나 아직은 초기 단계로 감지기의 적응성 및 적용 장소에 대해 자료들이 부족하다.
일산화탄소감지기가 일반감지기와 차별화된 기능은 무창층 건축물, 초고층 건축물, 다중이용시설, 주차장, 지하가, 터널 등 가스가 체류하는 장소의 일산화탄소 농도를 확인하여 일정농도 이상이 되면 환기 시스템과 연동함으로써 쾌적한 환경을 조성할 수 있고, 환기시스템용 감지기와 중복투자를 줄임으로써 비용절감 효과를 얻을 수 있다.

이러한 배경을 바탕으로 일산화탄소감지기의 적응성에 대한 검토를 위해 본 연구에서는 첫째, 국내감지기의 현장적용 실태 조사로 국내 설치현황 분석과 문제점을 돌출하여 이에 따른 적응성감지기의 필요성을 제시하고 둘째, 화재 분류에 따른 특성과 이에 따른 적응성감지기를 분석한다. 셋째, 일산화탄소감지기의 특성과 훈소화재에 대한 적응성을 분석하고 넷째, 다양한 감지기(열식, 연기식, 불꽃, CO복합형)에 대한 실물화재 시험을 통해 훈소화재, 유류화재, 목재화재 시 CO감지기의 적응성을 분석한다. 또, 장소별 실물화재 시험에서는 침대 화재시험 시 CO감지기의 적응성, 저온창고 화재시험 시 공기흡입형감지기의 적응성, 터널 화재시험 시 광센서감지선형감지기의 적응성을 분석한다. 마지막으로 기존감지기의 한계성을 찾고 이를 해결하기 위한 CO감지기의 필요성을 제시하고, CO감지기의 비화재보 방지 기능과 실물화재시험 자료를 바탕으로 신뢰성을 입증한다. 그리고 효율성과 경제성에 대한 검토를 통해 기대효과를 분석한다.

핵심어 : 일산화탄소감지기(CO Detector), 감지기 적응성, 화재감지기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In case of fire, it is very important to detect a fire in the early stage to minimize casualties and damages to property by securing more time to make people evacuate and suppressing the fire earlier.
Recently, advanced fire detectors are contributing to fire development by being installed in the area in which requires such as an early detection, no false alarm permission and long evacuation time as well as in which has a risk of big disaster, none general type detector adaptability. Also, carbon monoxide detector is an advanced detector preventing personal injury and property damage by detecting fire in the early stage.
In case of smoldering fire or Low intensity fire, the heat energy is a low. So, fire plume does not rise to the ceiling and spreads in the mid-height have layers. In this case, the typical detector is impossible to monitor the fire. But carbon monoxide has a molecular weight less than air and carbon monoxide can be monitored by CO detector. In overseas, is sensitive to the Smoldering fire, but minimized false alarm for dust , vapors and cigarette smoke. So, the carbon monoxide detector is recommended in the bedroom. Carbon monoxide detectors have been introduced in Korea. However, it is still in a beginning step and relevant data is not enough for adapting and applying the detector.
Carbon Monoxide Detector can be installed in windowless buildings, high-rise buildings, multi-use facilities, parking area, underground and tunnel with an operation of ventilation systems by reducing redundant investment. Also, the detector can achieve savings.
Based on those backgrounds, this study on the adaptability of carbon monoxide detectors, first, applys a fire detector survey of the field and analyze the problem and suggest why we need the adaptive detector. Second, it makes an analysis on adaptive fire detectors according to the characteristics of fire classification. Third, it studies of carbon monoxide detector characteristic and analyze adaptability for smoldering fire. Fourth, various type of detectors(heat, smoke, flame, CO complex) are installed and real fire test on smolder fire, wood fire, fuel fire is conducted to analyze carbon monoxide detector adaptability. In addition, analyze Carbon monoxide detector adaptability with bed fire tests, Air sampling detector adaptability with cold storage fire tests and Optical fiber liner adaptability with tunnel fire tests adaptability.
Finally, it highlights necessity of CO detector for overcoming limitations of general detectors and analyzes expected economic effects and efficiency based on the data of CO detector's false alarm prevention features and fire test

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 제1절 연구의 배경 및 목적 1
• 제2절 연구의 대상 및 범위 3
• 제2장 감지기 적용 현황 6
• 제1절 국내외 감지기 적용 현황 6
• 1. 국내 감지기 적용 현황 7
• 2. 국내외 감지기 검정기준 및 시험기준 11
• 제2절 감지기 적용 및 설치기준에 따른 적응성 검토 18
• 1. 국내 감지기 적용기준 (NFSC 203) 19
• 2. 국외 감지기 적용기준 (NFPA 72) 22
• 3. 국내외 감지기 설치기준 비교 24
• 제3절 비화재보 예방을 위한 적응성 감지기 선정 33
• 1. 비화재보로 인한 피해 33
• 2. 비화재보 원인 및 대응 방안 34
• 제3장 화재분류 및 특징 분석 39
• 제1절 국가별 화재 분류 및 특징 39
• 제2절 점화원에 따른 화재분류 및 특징 40
• 제3절 연소 형태에 따른 화재분류 및 특징 41
• 제4장 CO감지기 특성 및 적응성 44
• 제1절 CO감지기의 특성 및 동작원리 44
• 1. CO가 인체에 미치는 영향 45
• 2. CO감지기의 구조 46
• 3. CO감지기의 동작원리 47
• 4. CO감지기의 특징 48
• 5. CO감지기의 적응성 48
• 제2절 훈소((Smoldering)화재에 대한 적응성 분석 50
• 1. 훈소(Smoldering) 현상 및 생성물 51
• 2. 훈소(Smoldering) 과정을 갖는 가연물 53
• 제5장 실물화재시험을 통한 적응성 분석 54
• 제1절 실물화재시험 개요 54
• 제2절 장소별 적응성감지기 작동 시험 54
• 1. 침대화재 - CO감지기 작동 시험 54
• 2. 저온창고 - 공기흡입형감지기 작동 시험 57
• 3. 터널 - 광센서형 감지선형감지기 작동 시험 63
• 제3절 가연물에 따른 감지기류 작동 시험 70
• 1. 화재시험 개요 70
• 2. 훈소(면심지)화재 시험 73
• 3. 유류(N-Heptane)화재 시험 77
• 4. 목재(Wood crib)화재 시험 80
• 5. 유류(Thinner)화재 시험 84
• 제4절 실물화재시험 결과분석 87
• 제6장 CO감지기 적용 시 기대효과 분석 88
• 제1절 기존 감지기의 문제점 88
• 제2절 비화재보 방지를 통한 신뢰성 88
• 1. CO감지기의 비화재보 방지 기능 89
• 2. CO감지기 비화재보 방지 기능 성능시험 92
• 제3절 CO감지기의 실효성 분석 94
• 1. 조기 감지를 통한 피해 예방 94
• 2. 기타 설비와 연동 95
• 3. 방재계획 수립 및 조기 대응 98
• 제4절 CO감지기 적용 장소 99
• 제7장 결론 101
• 참고문헌 109
• 영문초록 114
• 감사의 글 116