불꽃감지기
1. 개요 ①화재시 연소반응에 의해 열, 연기, 화염, 연소가스 등 연소생성물이 발생되고, 열복사로 빛이 방출되는데 그 빛은 화염의 온도에 따라 각각 다른 파장을 가지며 이러한 파장의 차이로 적외선, 가시광선, 자외선 등 파장의 영역으로 대별된다. ②이러한 특성을 이용하여 센서로 광원을 인식, 식별해 내는 감지기가 불꽃감지기이며 가시광선 영역 (0.38~0.76㎛)외 파장의 빛을 감지하며 UV불꽃감지기, IR불꽃감지기, UV/IR, IR/IR불꽃감지기, Spark/Ember Detecter가 있다. 2. 불꽃감지기 종류 1) UV불꽃감지기(Ultra Violet Detecter) ①자외선(0.09~0.38㎛)의 방사에너지를 검출하는 감지기 ②자외선 감지원리 ㉠광전효과(광전자 방출) 물체에 빛이 조사될 때 고체 내에 여기전자를 진공 중에 방출시키는 광전자 방사원리를 이용(검출소자: UV tron) ㉡광기전력 효과 반도체에 빛이 조사되면 기전력이 발생(검출소자: Silicon Photo Diode(SPD), Photo Transister) ㉢광도전효과 반도체에 빛이 조사되면 자유전자와 정공이 증가하고 광량에 비례하여 전류가 증가. 빛에 대하여 전기저항이 변화하는 광도전효과 이용(검출소자: Pbs) ③불꽃에서 자외선을 검출하는 센서는 진공관 형테의 G-M관이나 UV Tron을 기본센서로 사용하고 있다. ④UV 불꽃감지기는 연소시 OH, H 라디칼에서 방사되는 파장이 짧고 에너지가 큰 자외선 영역을 검출한다. ⑤UV형은 파장이 짧은 자외선을 사용하기 때문에 연기나 기타 공기중 부유물에 의해서 자외선이 흡수되기 때문에 감도에 대한 신뢰성이 떨어진다. 또한 파장이 작기 때문에 투과창이 더러워짐에 약한 단점과 아크용접 불빛 등 자외선 Noise에 의해서도 동작하기 때문에 오보가 많다. 2)IR불꽃감지기(Infra Red Detecter)(시다정 F) ①적외선(0.78~5㎛)의 복사에너지를 감지하는 감지기로 감지센서는 초전체를 많이 사용한다. ②적외선 감지원리 ㉠CO2 공명방사 원자가 외부로부터 빛을 흡수했다가 다시 먼저 상태로 되돌아 갈 때 방사하는 스펙트럼 4.4㎛의 CO2 파장(검출소자:Pbse) ㉡다파장 검출(2파장)방식: 적외선 영역의 2이상의 파장성분을 감지하는 감지기로 현재 비화재보 대책으로 3파장 감지기가 양산중이다. ㉢정방사 검출 방식: 0.72㎛ 이하의 가시광선은 적외선 필터에 의해 차단시키고 이 이외의 파장 검출 ㉣Klicker 단파장 검출방식: 화염의 경우 정방사의 6.5%Flicker 성분 포함 화재시 플리커 주파수는 1~10㎐ ③UV 의 결점을 보완한 IR감지기는 광학Filter를 사용하여 연소생성물에서 발생하는 CO2에서 방사되는 4.4㎛ 부근의 CO2 공명방사를 이용한다. 연기, 액체의 부유물에 대한 긴 파장대를 이용하는 특성에 의해 거의 영향을 받지 않는 우수한 신뢰성이 있다. UV는 연기의증가에 따라 감도가 급격히 저하하나, IR은 연기의 영향을 적게 받으므로 UV는 옥외형으로 IR는 옥내용으로 사용하는 것이 적합 3)UV/IR 불꽃감지기 ①오보를 줄이려고 UV와 IR이 동시에 존재할 때만 불꽃으로 판단하도록 한 감지기 ②그러나 UV/IR복합형 감지기도 UV의 단점인 연기나 창의 더러워짐에 약하다는 단점과 자외선 감지기의 경우 내부에 고압(약300V)부가 있는 등 자외선 방식의 단점이 있다. 즉, 수신반 전원으로 불꽃감지기 전원을 투입시 정확한 정격전류가 나오지 않아 별도의 불꽃감지기 전원반으로 AC220V를 받아 DC24V로 감지기 전원에 공급해주는 기능이 있어야 한다. 이러한 단점으로 인하여 최근에선 3가지의 파장을 활용하는 적외선 감지기가 개발되어 판매되고 있다. 4)IR/IR 불꽃감지기 ①화재시 Spectrum 분포는 약 4.1~4.7㎛의 파장사이 적외선 범위에서 절대적인 최대 방사강도를 나타낸다. ②연소생성물인 H2O와 CO2 에서 방사되는 복사에너지를 이용하다가 현재는 IR3 감지기가 생산되어 사용하고 있으며 현재로서는 IR/IR 형 화염감지기가 가장 우수하다. 하지만 검지소자에 사용하는 셀렌화 납 제조가 어렵고 고가인 단점 5)Spark/Ember 감지기 ①Spark/Ember 의 적외선 복사에너지를 감지하는 것으로 공정 중 이송기구 내의 폭발방지, 밀폐된 실내 소화설비 연동 시스템에서 사용된다. ②Ember란 고온물체 입자읜 표면 연소과정에서 고체물체의 고온에 의해 복사에너지를 방출하는 것이고 유동장을 갖는 Ember를 Spark라 한다. 3. 불꽃감지기 설치장소 ①고 천장건물: 극장, 영화관, 비행기견납고, 창고 등 ②불꽃화재 발생이 용이한 장소: 위험물 창고, 가솔린 판매장, 인쇄공장, 도장작업장 등 ③상시 기류가 이동하는 장소: 플랫폼, 주차장, 로비 등 ④중요물품 보관소: 데이터실. 필름자료실 등 ⑤기타: 백화점, 판매장, 중요문화재, 미술관, 박물관 등 4. 불꽃감지기 설치 제외 장소 ①부식성가스 발생우려 장소 ②현저하게 고온이 되는 장소 ③주방 등 상시 연기가 체류하는 장소 ④결로발생, 수증기 다량 체류하는 장소 ⑤기타 감지기의 기능에 지장을 줄 우려가 있는 장소 5. 설치 및 유지 관리상 고려사항 ①경계구역 한 변의 길이는 100m 이내로 설치 ②장애물 등에 의해 미경계지역이 발생하는 경우는 별도로 감지기 설치 ③장애물 등이 감시공간에 있을 경우: 높이 1.2m 이내일 경우 감시창 없는 것으로 취급하여 처리 ④오염도가 큰 지역(예: Painting Booth)에는 렌즈 전면에 Air Shower설비를 설치함으로 오염을 방지할 수 있다. 6. 자외선 적외선 감지기 비교
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불꽃감지기 원리
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1. 불꽃감지기의 원리와 종류 이중 열복사로 빛이 방출되는데, 그 빛은 화염의 온도에 따라, 각각 특성이 다른 파장을 가지며, 이러한 파장의 차이로 인해, 화염으로부터 나오는 광원은 자외선, 가시광선, 적외선 등 파장의 영역이 다른 세 가지로 대별된다. 이러한 광학적인 특성을 이용하여, 해상도 높은 광분석기(센서)로 각각의 광원을 인식하고, 화재의 형태에 해당하는 광원을 식별해 내는 것이 불꽃감지기의 주요 작동 원리이다. 일상적인 상황과 화재시의 상황하에 나타나는 광원이 다양하며, 자연적이거나 인공적인 광원과 화재시의 광원을 분리, 인식해서, 화재인식의 효율성을 높이기 위하여, 이들 센서를 사용 환경에 맞게 조합한 여러 종류의 불꽃감지기가 사용되고 있다. 또한, 그에 기초한 데이터를 가공하여 생성된 2차적 데이터의 조합(알고리즘)을 화재인식의 툴로 이용할 수 있게 함으로써, 비화재보를 줄이고, 보다 더 정교한 화재 인식을 수행할 수 있게 한다. 이처럼 화재인식을 위한 센서의 조합에 따라, 불꽃감지기는 자외선 감지기(UV), 자외선/적외선 감지기(UV/IR), 적외선감지기(주로 IR3)등으로 구별된다. 적외선의 서로 다른 파장대에 존재하는 특수한 파장을 방사한다. 이러한 불꽃에서 방사되는 자외선 파장특성(185∼260㎚)을 감지하는 자외선 센서와 적외선 파장특성(4.3㎛±0.2㎛)을 감지하는 적외선 센서를 복합적으로 구성하여, 그 크기를 연산/분석하여 화재를 감지하는 원리를 이용한 화재 감지기이다 25미터 전후이므로, 그 범위가 넓으며. P형, R형 수신반과 호환이 가능하며, 태양광이나 전등등 일반적 환경에 노출된 빛은 감지하지 않으며, 화재 인식의 형태를 프로그램의 조작에 의하여 제어할 수 있으므로, 설치환경에 맞는 최적의 조건설정이 가능하며, 브라켓등을 이용할 경우에는 설치 후에도 감지방향의 조절이 용이하다. 초기 인식 면에서 여타 감지기에 비해 기능상 우위를 지니며, 현대의 복잡하고 고가화된 산업구조, 또는 기간산업 등의 화재 감지에 적합하다. |
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