KR100865751B1 - 목조건물 화재감시시스템 - Google Patents

목조건물 화재감시시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 목조건물 화재감시시스템에 관한 것으로서, 목조건물 내에 설치되어 화재로 인한 온도변화, 가스발생 및 연기 발생 정보를 검출하도록 된 화재정보검출수단; 상기 화재정보검출수단의 검출정보를 비전기적 방법을 이용해 근거리 전송하는 검출정보 전송수단; 및 상기 검출정보 전송수단을 통해 입력된 정보를 분석하여 화재상황인지를 판단하는 제어부;를 포함한다.
상기 본 발명은 목조 건축물의 원형을 훼손하지 않고도 설치가 가능한 이점이 있고, 건축물 내에 전선과 같은 전기시설을 하지 않기 때문에 전기누전이나 합선으로 인한 화재를 근원적으로 예방할 수 있고, 화재발생유무를 판단하기 위한 검출정보로서 온도변화, 가스발생, 연기발생 유무정보를 동시에 판단함으로써, 실제 화재상황인지를 정확하게 판별할 수 있으며, 화재상황을 신속 정확하게 판단할 수 있고, 화재발생 상황임을 주변에 실시간 전파하여 초기화재진압이 이루어지도록 하는 효과를 갖는다.
Figure R1020080024779
목조건물, 화재감시시스템, 온도변화, 가스, 연기

Description

목조건물 화재감시시스템{A Fire Monitoring System of Wooden Building}
본 발명은 목조건물 화재감시시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 문화재적 가치를 갖는 전통사찰이나 고궁, 목조문화재 등은 건축구조물이 대부분 오래된 목재로 이루어져 있어, 화재에 취약한 문제를 갖는다.
특히, 이러한, 목조문화재들은 산중에 위치하는 경우가 많아 화재발생시 소방차 및 소방인력이 투입되는데 많은 시간이 지연될 수 밖에 없는 지리적인 문제를 갖고 있다.
또한, 목조문화재는 역사적 보존가치를 갖는 것으로서, 건축물의 원형을 훼손할 우려가 있는 소방설비는 근원적으로 설치가 불가능한 문제가 있었고, 설사, 건축물의 훼손 없이 감지시스템이나 소화설비 등과 같은 소방설비들을 설치한다 해도, 소방설비는 물론 이들에 전원을 공급하거나 원격 제어하기 위한 신호 공급용 전선들이 외부로 드러날 수 밖에 없었고, 이로 인해 건축 구조물의 미적 가치가 손상되는 것은 물론, 누전이나 전기합선으로 인해 화재가 발생될 위험이 있었다.
따라서, 목조문화재를 훼손하지 않으면서도, 화재상황을 신속히 감지하여 이를 경보함으로써, 초기진화에 대응할 수 있도록 하는 목조건물 화재감시시스템이 요구되고 있다.
종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 목조 건축물의 원형을 훼손하지 않는 동시에 전기시설 없이 설치가 가능한 목조건물 화재감시시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 화재발생유무의 정확도를 향상시키기 위해 온도변화, 가스발생, 연기발생 유무정보를 동시에 검출하여 판단하도록 된 목조건물 화재감시시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 화재상황을 신속 정확하게 판단하여 화재발생 상황을 시간 전파하도록 된 목조건물 화재감시시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 목조건물 화재감시시스템은 목조건물 내에 설치되어 화재로 인한 온도변화, 가스발생 및 연기 발생 정보를 검출하도록 된 화재정보검출수단; 상기 화재정보검출수단의 검출정보를 비전기적 방법을 이용해 근거리 전송하는 검출정보 전송수단; 및 상기 검출정보 전송수단을 통해 입력된 정보를 분석하여 화재상황인지를 판단하는 제어부;를 포함한다.
여기서, 상기 화재정보검출수단은, 다수의 FBG센서를 목조건물에 설치시켜 온도변화 및 인장변화 정보를 검출하는 제1정보검출수단; 다수의 흡기포트를 목조건물에 설치시켜 화재가스발생 정보를 검출하는 제2정보검출수단; 다수의 연기측정 센서를 목조건물 곳곳에 설치시켜 연기 및 가스발생 정보를 검출하는 제3정보검출수단;을 포함한다.
그리고, 상기 검출정보 전송수단은 제1정보검출수단의 검출정보를 광케이블을 이용해 전송하는 제1전송수단; 제2정보검출수단의 검출정보를 튜브를 이용해 전송하는 제2전송수단; 및 제3정보검출수단의 검출정보를 전파를 이용해 전송하는 제3전송수단;을 포함한다.
이때, 상기 제3전송수단은 지그비 방식을 이용할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 제1정보검출수단의 검출정보를 처리해서 수치데이터를 얻는 제1정보처리부; 제2정보검출수단의 검출정보를 처리해서 수치데이터를 얻는 제2정보처리부; 제3정보검출수단의 검출정보를 처리해서 수치데이터를 얻는 제3정보처리부; 제1,2,3정보처리부의 수치데이터를 기준데이터와 비교하여 화재유무를 판단하는 판독부; 및 상기 판독부의 판독결과 화재상황으로 판단될 경우, 화재상황이 발생되었음을 외부에 경보하는 경보발생부;를 포함한다.
상기의 구성으로 이루어지는 본 발명은 목조 건축물의 원형을 훼손하지 않고도 설치가 가능한 이점이 있고, 건축물 내에 전선과 같은 전기시설을 하지 않기 때문에 전기누전이나 합선으로 인한 화재를 근원적으로 예방하는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 화재발생유무를 판단하기 위한 검출정보로서 온도변화, 가스발생, 연기발생 유무정보를 동시에 판단함으로써, 실제 화재상황인지를 정확하게 판별할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 화재상황을 신속 정확하게 판단할 수 있고, 화재발생 상황임을 주변에 실시간 전파하여 초기화재진압이 이루어지도록 하는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 목조건물 화재감시시스템을 도시한 개략도로서, 동 도면에서 보는 바와 같은 목조건물 화재감시시스템은 목조건물(1) 특히 역사 유적지나 사찰, 고궁 등과 같은 문화재적 가치가 있는 목조 건축물을 훼손하지 않고 설치가 가능하고, 전기적 설비를 사용하지 않는데 그 특징이 있다.
본 발명의 시스템은 크게 목조건물 내에 설치되어 화재로 인한 온도변화, 가스발생 및 연기 발생 정보를 검출하도록 된 화재정보검출수단(100)과, 상기 화재정보검출수단(100)의 검출정보를 비전기적 방법을 이용해 근거리 전송하는 검출정보 전송수단(200)과, 상기 검출정보 전송수단(200)을 통해 입력된 정보를 분석하여 화재상황인지를 판단하는 제어부(300)로 이루어져 작동된다.
본 발명은 우선, 목조건물(1) 내에 화재로 인한 온도변화, 가스발생 및 연기 발생 정보를 검출하도록 된 화재정보검출수단(100)이 설치된다.
이때, 상기 화재정보검출수단(100)은 다수의 FBG센서를 목조건물에 설치시켜 온도변화 및 인장변화 정보를 검출하는 제1정보검출수단(110)과, 다수의 흡기포트를 목조건물에 설치시켜 화재가스발생 정보를 검출하는 제2정보검출수단(120)과, 다수의 연기측정 센서를 목조건물 곳곳에 설치시켜 연기 및 가스발생 정보를 검출하는 제3정보검출수단(130)을 포함한다.
상기한 바와 같은 제1,2,3정보검출수단(110)(120)(130)은 목조건물(1)의 바닥이나 천정, 기둥을 이용해 곳곳에 설치될 수 있고, 목조건물이 복층 구조인 경우에는 매 층마다 설치되도록 할 수 있다.
먼저, 제1정보검출수단(110)으로는 FBG(Fiber Bragg Grating:광섬유격자)센서를 이용하게 되는데, FBG센서의 원리에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 일반적인 FBG센서의 개념도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같은 FBG센서는 표면에 특정한 형태의 패턴(격자)을 형성하는 광섬유 코어(core)에 자외선 광을 조사하여 일정 간격으로 굴절율 변화를 유도하는 것으로, 특정 파장(브래그 파장)의 광만을 선택적으로 반사하며, 격자 간격에 의해 반사되는 광의 파장이 변화하는 특성을 갖는다.
이러한 특성을 이용해서 외부 응력에 의해 격자 간격이 변화할 때 반사광의 파장변화를 관측하여 격자 간격의 변화, 즉 변형률을 측정할 수 있다.
도 3은 도 2의 FBG센서를 1575nm의 빛을 반사하도록 가공한 경우, 파장 별 반사 및 전달 예를 설명한 그래프로서, 상기 그래프에서와 같이 1575nm의 빛을 반사하도록 가공된 FBG센서의 경우를 살펴보면, 해당하는 파장의 빛을 대부분 반사하고, 나머지 파장의 빛은 그대로 통과시키게 되는데, 이때 반사하는 파장은 FBG 센서 주변의 온도 및 해당 FBG에 작용하는 응력에 따라 변화하게 됨을 알 수 있다.
광섬유 내에서 빛의 전파 원리는 굴절율이 높은 물질에서 낮은 물질로 빛이 진행될 때, 그 경계면에서 일정한 각도 내의 빛이 모두 반사되는 전반사의 원리에 있으며, 광섬유 코어로 입사된 빛은 굴절율이 높은 코어층과 굴절율이 낮은 클래딩층의 경계면에서 반사되어 광섬유 코어부분을 따라 전파되게 된다.
격자의 주변 온도가 바뀌거나 격자에 인장이 가해지면, 광섬유의 굴절률이나 길이가 변화되므로 반사되는 빛의 파장이 변화된다. 이때 반사되는 빛의 파장을 측정하게 되면, 목조건물(1)의 온도(-100~300℃), 인장, 압력, 구부림 변화 등을 감지할 수 있고, 이를 통해서 화재 및 붕괴 사고에 신속하게 대응할 수 있게 된다.
FBG센서에는 한 가닥의 광섬유에 여러 개의 격자가 사용되는데, 이 경우 각 격자의 반사 파장을 모두 다르게 함으로써, 반사된 빛의 스펙트럼으로부터 특정 격자가 겪는 물리량을 쉽게 구분할 수 있는데, 이를 이용해 한 가닥의 광섬유 케이블 상에 다수의 제1정보검출수단(110)을 직렬 접속하는 것이 가능하고, 각각의 제1정보검출수단(110)은 온도, 인장, 압력 변화 등의 정보를 개별 검출하도록 할 수도 있다.
상기한, FBG센서 방식을 이용해 구성되는 제1정보검출수단(110)은 전기식에 비해 측정거리를 10배 이상으로 연장할 수 있고, 낙뢰의 영향이 없으며, 고전압, 강자계 환경에서도 사용이 가능하고, 녹이 슬거나 부식되는 문제가 없고, 내구성이 높으며, 누전 등에 의한 발화의 위험이 없는 이점을 갖는다.
다음, 상기 제2정보검출수단(120)으로는 목조건물(1) 내에서 발생되는 가스를 샘플링하기 위한 다수의 흡기포트를 이용한다.
상기 흡기포트는 가스를 흡입하기 용이한 구조를 갖도록 하는 것이 유리한데, 입구를 확장시킨 호퍼 형태로 제작될 수 있다. 이때, 가스가 흡입되는 입구에는 먼지 등의 이물질이 유입되는 것을 막기 위한 여과 망을 설치 할 수 있다.
다음, 상기 제3정보검출수단(130)으로는 목조건물(1) 내에서 발생되는 연기성분을 감지하기 위한 다수의 연기측정 센서를 이용한다.
이러한, 연기측정 센서는 주위의 공기가 일정한 농도의 연기를 포함하게 되는 경우 작동하는 광전식 연기 감지기가 사용되거나, 적외선 감지센서가 사용될 수 있다.
이와 같은 연기측정 센서는 배터리전원을 공급받도록 함으로써, 단독 설치가 가능하다.
여기서, 상기 제1,2,3정보검출수단(110)(120)(130)은 모두가 외부로부터 전 력공급이 없는 상태로 구동이 가능하고, 각각은 검출정보를 비전기적 방법을 이용해 근거리 전송하기 위한 별도의 검출정보 전송수단(200)을 갖는다.
상기 검출정보 전송수단(200)으로는 우선, 제1정보검출수단(110)의 검출정보를 광케이블을 이용해 전송하는 제1전송수단(210)과, 제2정보검출수단(120)의 검출정보를 튜브를 이용해 전송하는 제2전송수단(220)과, 제3정보검출수단(130)의 검출정보를 전파를 이용해 전송하는 제3전송수단(230)으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 제3전송수단(230)은 근거리 무선 네트웍 방식 즉, 지그비(Zigbee) 방식을 이용할 수 있다. 이를 위해 제3정보검출수단(130) 각각에는 지그비 통신 모듈이 탑재되도록 한다.
여기서, 지그비 방식이라 함은 저속 를 갖는 홈 및 데이터 네트워크를 위한 표준 기술을 이용한 방식으로서, 단독 설치된 제3정보검출수단(130) 간에는 무선 네트워크를 구성할 수 있고, 이 정보를 제어부(300)에 직접 교신할 수 있다.
상기 제1,2,3전송수단(210)(220)(230)을 통해 입력된 각각의 검출정보는 제어부(300)로 입력되어 화재상황인지를 분석 및 판단하게 된다.
상기 제어부(300)는 제1정보검출수단(110)의 검출정보를 처리해서 수치데이터를 얻는 제1정보처리부(310)와, 제2정보검출수단(120)의 검출정보를 처리해서 수치데이터를 얻는 제2정보처리부(320)와, 제3정보검출수단(130)의 검출정보를 처리해서 수치데이터를 얻는 제3정보처리부(330)와, 제1,2,3정보처리부(310)(320)(330) 의 수치데이터를 기준데이터와 비교하여 화재유무를 판단하는 판독부(340)와, 상기 판독부(340)의 판독결과 화재상황으로 판단될 경우, 화재상황이 발생되었음을 외부에 경보하는 경보발생부(350)로 이루어진다.
상기 제1정보처리부(310)는 FBG센서의 광신호를 분석하기 위한 광 커넥터 및 스펙트럼 분석기의 구성으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제2정보처리부(320)는 제2정보검출수단(120) 및 제2전송수단(220)을 통해 샘플링 된 가스성분을 분석하기 위한 가스센서가 설치된다.
이때, 제2정보처리부(320)와 제2전송수단(220) 사이에는 가스를 흡입하기 위한 진공펌프(221)를 구비한다.
이때, 진공펌프(221)는 제2전송수단(220)을 이루는 다수의 튜브라인을 동시에 흡입하지 않고, 순차적으로 흡입하는 것이 바람직하다.
이는, 샘플링 된 가스의 검출 지점을 정확히 파악하고자 하는 것으로서, 진공펌프(221) 전방에 제2전송수단(220) 각각을 개폐 제어할 수 있도록 밸브 제어부(223)를 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 제3정보처리부(330)는 제3정보검출수단(130)으로부터 전송된 무선신호를 수신하기 위한 수신기 및 검출정보를 분석하기 위한 분석기로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 판독부(340)는 제1,2,3정보처리부(310)(320)(330)에서 보내진 수치 데이터를 기준데이터와 비교하여 화재유무를 판단하기 위한 CPU장치가 이용될 수 있다.
상기 경보발생부(350)는 자체 알람음이 송출되도록 할 수도 있으나, 이와 함께, 화재상황을 유, 무선 설비를 이용해 관할 단체(관리사무소, 소방당국, 비상연락망)로 실시간 전파할 수 있도록 한다.
또한, 상기 경보발생부(350)는 목조건물 또는 그 인근에 진화장비(예; 방화벽, 소화기 등)를 설치한 경우 이를 작동시킬 수 있도록 한다.
또한, 목조건물(1)이 복층 구조인 경우에는 각 층마다 제1전송수단(210)과 제2전송수단(220)을 한 곳에 집중시키기 위한 중간 단자함(400)을 설치할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 목조건물 화재감시시스템을 도시한 개략도.
도 2는 일반적인 FBG센서의 개념도.
도 3은 도 2의 FBG센서를 1575nm의 빛을 반사하도록 가공한 경우, 파장 별 반사 및 전달 예를 설명한 그래프.
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 목조건물 100: 화재정보검출수단
110: 제1정보검출수단 120: 제2정보검출수단
130: 제3정보검출수단 200: 검출정보 전송수단
210: 제1전송수단 220: 제2전송수단
230: 제3전송수단 300: 제어부
310: 제1정보처리부 320: 제2정보처리부
330: 제3정보처리부 340: 판독부
350: 경보발생부 400: 중간단자함

Claims (5)

  1. 목조건물 내에 설치되어 화재로 인한 온도변화, 가스발생 및 연기 발생 정보를 검출하도록 된 화재정보검출수단(100);
    상기 화재정보검출수단(100)의 검출정보를 비전기적 방법을 이용해 근거리 전송하는 검출정보 전송수단(200); 및
    상기 검출정보 전송수단(200)을 통해 입력된 정보를 분석하여 화재상황인지를 판단하는 제어부(300);를 포함하며,
    상기 화재정보검출수단(100)은,
    다수의 FBG센서를 목조건물에 설치시켜 온도변화 및 인장변화 정보를 검출하는 제1정보검출수단(110);
    다수의 흡기포트를 목조건물에 설치시켜 화재가스발생 정보를 검출하는 제2정보검출수단(120); 및
    다수의 연기측정 센서를 목조건물 곳곳에 설치시켜 연기 및 가스발생 정보를 검출하는 제3정보검출수단(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 목조건물의 화재감지시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검출정보 전송수단(200)은
    제1정보검출수단(110)의 검출정보를 광케이블을 이용해 전송하는 제1전송수단(210);
    제2정보검출수단(120)의 검출정보를 튜브를 이용해 전송하는 제2전송수단(220); 및
    제3정보검출수단(130)의 검출정보를 전파를 이용해 전송하는 제3전송수단(230);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 목조건물의 화재감지시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3전송수단은 지그비 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 목조건물의 화재감지시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    제1정보검출수단(110)의 검출정보를 처리해서 수치데이터를 얻는 제1정보처리부(310);
    제2정보검출수단(120)의 검출정보를 처리해서 수치데이터를 얻는 제2정보처리부(320);
    제3정보검출수단(130)의 검출정보를 처리해서 수치데이터를 얻는 제3정보처리부(330);
    제1,2,3정보처리부(310)(320)(330)의 수치데이터를 기준데이터와 비교하여 화재유무를 판단하는 판독부(340); 및
    상기 판독부(340)의 판독결과 화재상황으로 판단될 경우, 화재상황이 발생되었음을 외부에 경보하는 경보발생부(350);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 목조건물의 화재감지시스템.
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