전기 화재 예방을 위한 주파수 감지 회로 설계 = Frequency Detection Circuit Design for Electrical Fire Prevention

국문 초록 (Abstract)

여름 또는 겨울철은 전기에너지 사용이 급증한다. 전기에너지 사용이 증가할수록 전기 화재도 늘어날 수 있다. 전선이 노후 된다면 피복 손상으로 전류가 흐르는 금속은 외부 노출로 인하여 화재로 이어지는 사례가 보고되고 있다. 그러나 화재를 예방할 수 있는 장치 개발이 부족한 현실이다. 본 논문은 전선의 절연체가 부식되거나 파괴되어 금속이 외부에 노출된 상태에서 외부 이물질과 접촉할 때 발생할 수 있는 화재를 사전 예방하는 회로를 설계한다. 이를 위해 온도가 상승하면 전선의 전압과 주파수 변화를 감지하고, 화재 징후 주파수를 인식하여 예방 시스템이 작동할 수 있도록 설계한다. 정상 주파수 대역은 0 Hz에서 60 Hz이고 경계 주파수 대역은 60 Hz 에서 100 Hz이다. 고주파 영역은 100 Hz 에서 120 Hz에 해당한다. 이 주파수 영역은 아크(스파크) 및 융용 상태로 변하게 된다. 그러므로 120 Hz 이상 초과하면 화재가 발생한다. 그러므로 70-90 Hz 사이에서 스위칭 강제 차단을 통해 화재를 조기에 차단 및 경고를 하여 생명과 안전을 지켜주는 예방법 방안의 필요성에 대해 제안을 한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

During the summer or winter seasons, electricity consumption significantly increases, which can lead to a rise in electrical fires. Reports have shown that aging electrical wires with damaged insulation can expose the conductive metal, leading to fires. However, there is a lack of development in devices that can prevent such fires. This paper designs a circuit to prevent potential fires that may occur when the insulation of electrical wires deteriorates or gets damaged, exposing the metal to the environment. The circuit detects changes in voltage and frequency when the temperature rises, allowing the prevention system to activate by recognizing fire-signature frequencies. The normal frequency range is from 0 to 60 Hz, and the boundary frequency range is from 60 to 100 Hz. The high-frequency band includes 100 to 120 Hz. This frequency range is associated with arc (spark) and a melting state. Thus, fires occur if the frequency exceeds 120 Hz.