KR101312376B1 - 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치 - Google Patents
광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 라만 OTDR에 비하여 상대적으로 저가이고 설치비용이 저렴한 OTDR을 이용하여 화재 및 누수 발생을 실시간으로 검출할 수 있으면서도, 특히 장치의 센싱 성능에 있어 뛰어난 민감도와 정확도를 보장할 수 있는 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치는, 화재취약지역 또는 누수발생가능지역에 포설되는 광섬유케이블과; 인입구와 인출구를 구비하고 내부에 공간에 마련되어 있는 케이스; 및 상기 케이스 내부에 설치되어 화재발생에 의한 온도상승 또는 누수발생에 의한 물기침습시 이에 반응하여 동작을 일으킴으로써 상기 광섬유케이블에 변형을 발생시키는 변형수단을 포함하고, 상기 광섬유케이블은 상기 케이스의 인입구로 인입되어 인출구로 인출되되, 상기 케이스의 내부 공간에 수용된 광섬유케이블 부위는 적어도 곡선 형태로 휘어진 곡선부를 갖도록 구성되고, 상기 변형수단은 온도상승 또는 물기침습에 반응시 상기 곡선부에 힘을 가해 이를 구부리는 동작을 행하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치는, 화재취약지역 또는 누수발생가능지역에 포설되는 광섬유케이블과; 인입구와 인출구를 구비하고 내부에 공간에 마련되어 있는 케이스; 및 상기 케이스 내부에 설치되어 화재발생에 의한 온도상승 또는 누수발생에 의한 물기침습시 이에 반응하여 동작을 일으킴으로써 상기 광섬유케이블에 변형을 발생시키는 변형수단을 포함하고, 상기 광섬유케이블은 상기 케이스의 인입구로 인입되어 인출구로 인출되되, 상기 케이스의 내부 공간에 수용된 광섬유케이블 부위는 적어도 곡선 형태로 휘어진 곡선부를 갖도록 구성되고, 상기 변형수단은 온도상승 또는 물기침습에 반응시 상기 곡선부에 힘을 가해 이를 구부리는 동작을 행하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 화재 및 누수 감지 장치로서, 보다 상세하게는 광섬유케이블과, 상기 광섬유케이블에 변형을 발생시키는 변형수단을 이용하여 화재 취약 지역이나 누수 내지 침출수 발생 가능 구역의 화재 또는 누수 발생을 매우 민감하게 검출할 수 있는 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치에 관한 것이다.
현대사회의 복잡한 생활 여건으로 인하여 공동 생활시설, 플랜트 생산시설, 위험시설은 특정지역에 밀집 분포될 수밖에 없는 상황에 있으며, 전력, 통신, 가스, 지역난방, 급배수 설비 등의 생활 시설들은 지하공동구에 집합되어 일괄 설치되는 추세에 있다. 또한 지하공동구와 유사한 구조물이라 할 수 있는 도로 터널은 우리나라의 지질학적 구조에 따라 물류비용 절감 및 자연보호라는 문제의 해결을 위하여 건설이 급증하고 있는 실정이다.
이러한 구조물은 다양한 종류의 위험물을 저장 및 취급하고 있으며 사회적으로 매우 중요한 시설물인 관계로 일단의 재해가 발생할 경우에는 엄청난 규모의 피해가 전체 사회로 확산될 것을 충분히 예상하면서도, 환경적 특징이라고 할 수 있는 습기나 먼지의 과다한 체류, 다양한 기류의 변화, 그리고 무엇보다도 현장의 접근이 용이하지 못하여 유지보수업무의 효율성을 기대하기 어렵다는 이유로 그 중요성에 비하여 마땅히 적합한 자동화재탐지설비를 설치하지 못하였다.
이러한 문제를 해소하기 위하여 건축물이나 터널과 같은 구조물 등의 화재 감시를 위해 전기적 또는 전자적 열감지센서나 연기감지센서 등을 사용하여 화재감시시스템을 설계하여 왔다. 그러나, 이러한 열감지센서나 연기감지센서는 감지범위가 넓지 않기 때문에 터널 등과 같은 넓은 지역의 감시를 위해 매우 많은 수의 센서를 설치해야 하고, 각 센서마다 무선 또는 유선 통신을 연결하여야 하므로 이로 인해 과대한 설치비용이 소요되는 문제점이 있었으며, 또한, 이렇게 설치된 센서는 공동구나 도로 터널의 환경이 습기와 먼지가 많은 장소로 센서의 고장으로 수명이 짧아 유지 보수 비용과 교체 비용이 많이 드는 단점이 있어 왔다.
유지 보수 비용과 교체 비용을 절약하고자 화재 발생 위치 및 해당 지점의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 라만 OTDR(ROTDR) 시스템이 제시되었다.
라만 OTDR 시스템을 이용하여 화재를 감지하는 공기기술을 살펴보면, 레이저 펄스 입사후 후방 산란광이 되돌아 오는 시간을 계산함으로써 레이저 펄스가 반사된 지점의 거리를 산출하여 화재 발생위치를 검출하고, 라만 효과를 이용하여 온도 변화에 대한 Stokes광과 Anti-stokes광의 세기비로서 온도를 측정하는 시스템을 개시하고 있는 한국공개특허 제2009-0120032호가 있다.
이처럼 화재를 감시함에 있어서 라만 OTDR 시스템을 적용할 경우, 검출 성능이 정확하다는 이점은 있으나, 라만 효과를 이용하여 온도를 측정하는 장비가 고가이어서 실질적으로 산업계에 설치하기 어려우며, 온도 측정을 위하여 수십 초에서 수 분 동안의 데이터 분석 시간이 요구되어 신속한 대응을 요하는 화재 발생에 적용할 수 없는 문제점이 있었다.
한편, 구조물이나 구역에 광섬유케이블을 설치하고, 광펄스를 광선로에 입사시켜 광선로 특성, 광선로의 접점손실, 연결 손실 및 손실 발생 지점 등을 측정함으로써 광선로 상에 고장 내지 이상이 발생한 지점을 찾는 OTDR 있는데, OTDR 시스템은 라만 OTDR 시스템에 비하여 가격이 매우 저렴하고 수초내에 반응하여 거의 실시간 측정이 가능한 장점이 있으나, OTDR은 온도나 물기에 대하여 반응하지 않고 급격한 벤딩 또는 절단에 대해서만 반응하는 단점이 있어 화재 및 누수 감지 시스템에 적용함에는 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 라만 OTDR 시스템의 문제점과, OTDR 시스템을 화재 및 누수 검출 시스템에 적용함에 있어서의 한계를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 라만 OTDR에 비하여 상대적으로 저가이고 설치비용이 저렴한 OTDR을 이용하여 화재 및 누수 발생을 실시간으로 검출할 수 있으면서도, 특히 장치의 센싱 성능에 있어 뛰어난 민감도와 정확도를 보장할 수 있는 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치는, 화재취약지역 또는 누수발생가능지역에 포설되는 광섬유케이블과; 인입구와 인출구를 구비하고 내부에 공간에 마련되어 있는 케이스; 및 상기 케이스 내부에 설치되어 화재발생에 의한 온도상승 또는 누수발생에 의한 물기침습시 이에 반응하여 동작을 일으킴으로써 상기 광섬유케이블에 변형을 발생시키는 변형수단을 포함하고, 상기 광섬유케이블은 상기 케이스의 인입구로 인입되어 인출구로 인출되되, 상기 케이스의 내부 공간에 수용된 광섬유케이블 부위는 적어도 곡선 형태로 휘어진 곡선부를 갖도록 구성되고, 상기 변형수단은 온도상승 또는 물기침습에 반응시 상기 곡선부에 힘을 가해 이를 구부리는 동작을 행하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치에 의하면, 특정온도 이상에서 반응하는 변형수단을 통해 광섬유케이블에 변형을 유발하고 이로써 화재를 감지토록 하되, 특히 광섬유변형기 내부에 설치되는 광섬유케이블 부위를 곡선 형태로 형성하고 상기 곡선부에 굽힘이 유발될 수 있도록 구성함으로써 미소한 외력에 대해서도 상대적으로 큰 광손실이 발생할 수 있도록 유도함으로써, 광섬유케이블의 변형에 반응하는 OTDR 시스템의 센싱 민감도와 정확도를 크게 향상시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, OTDR 시스템을 이용하여 화재 및 누수를 검출할 수 있는 바, 측정장비가 상대적으로 저가이고, 그 설치비용이 저렴하면서도 실시간으로 화재(또는 누수)의 탐지가 가능하고, 센서와의 통신 회선을 설치하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 하나의 광섬유를 이용하여 비교적 넓은 지역의 화재(또는 누수)를 감시할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치의 블록 구성도이다.
도 2 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 일 실시예의 화재 및 누수 감지 장치에 사용되는 광섬유변형기의 제1 실시예.
도 3 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 일 실시예의 화재 및 누수 감지 장치에 사용되는 광섬유변형기의 제2 실시예.
도 4 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 일 실시예의 화재 및 누수 감지 장치에 사용되는 광섬유변형기의 제3 실시예
도 5 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 일 실시예의 화재 및 누수 감지 장치에 사용되는 광섬유변형기의 제4 실시예.
도 6은 본 발명에 따른 광섬유케이블의 곡선부 형태의 다양한 실시예.
도 7은 본 발명에 따른 덮개의 평면도.
도 2 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 일 실시예의 화재 및 누수 감지 장치에 사용되는 광섬유변형기의 제1 실시예.
도 3 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 일 실시예의 화재 및 누수 감지 장치에 사용되는 광섬유변형기의 제2 실시예.
도 4 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 일 실시예의 화재 및 누수 감지 장치에 사용되는 광섬유변형기의 제3 실시예
도 5 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 일 실시예의 화재 및 누수 감지 장치에 사용되는 광섬유변형기의 제4 실시예.
도 6은 본 발명에 따른 광섬유케이블의 곡선부 형태의 다양한 실시예.
도 7은 본 발명에 따른 덮개의 평면도.
본 발명은 터널, 지하차도, 지하공동구 등과 같은 화재 취약 지역이나, 도관, 매립지 등과 같은 누수 내지 침출수(이하 '누수'로 통칭) 발생 가능 구역에 설치되는 광섬유케이블과 상기 광섬유케이블에 변형을 발생시키는 변형수단을 통해, OTDR 방식을 이용하면서도 화재 및 누수 발생을 실시간으로 검출할 수 있고, 특히 미소한 화재 및 누수 발생시에도 이를 민감하고 정확히 탐지할 수 있는 기술특징을 개시한다.
이하에서, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 장점, 특징 및 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치의 블록 구성도이다. 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치는 광섬유변형기(500)가 설치되는 광섬유케이블(600)에 펄스 레이저 광을 조사하는 광조사부(100)와, 광섬유케이블(600)에 조사되는 레이저광과 조사된 광이 산란된 후 되돌아오는 후방 산란광을 서로 다른 방향으로 분리시키는 광순환기(200)와, 후방 산란광을 감지하는 감지기와 감지신호를 증폭하는 증폭기를 구비하는 광분석기(300)와, 광분석기(300)로부터 출력되는 신호를 처리하여 화재 발생 위치를 파악하는 신호처리부, 및 이를 시각적으로 표시하는 디스플레이부로 구성된다. 또한 복수 개 광섬유케이블(600)을 선택적으로 선택하기 위한 광스위치가 선택적으로 더 구비될 수도 있다.
광조사부(100)는 전원공급부, 펄스발생부 및 레이저다이오드 모듈로 구성되며, 전원공급부는 각 부에 필요한 전원을 공급하는 장치이며, 펄스발생부는 레이저다이오드 모듈을 구동시키기 위한 구동전류를 펄스형태로 발생시키는 장치이다. 이러한 전류성분의 펄스 파형을 입력신호로 이용하여 레이저다이오드를 구동시켜 펄스광으로 고속 변환한 후 광섬유케이블(600)을 통하여 펄스 광을 전송한다.
광조사부(100)로부터 조사된 레이저 펄스는 광섬유케이블(600)을 통하여 전달되는데 광섬유로부터 발생하는 후방 산란광은 입사광의 반대방향으로 진행하여 광조사부(100)로 다시 되돌아 온다. 따라서, 후방 산란광을 측정하기 위해서는 입사방향으로 되돌아가지 않도록 다른 방향으로 분리하는 부품이 필요한 바, 이러한 부품이 광순환기(200)이다.
광순환기(200)로부터 출력되는 후방 산란광은 광분석기(300)로 입력되는데, 광분석기(300)는 입사된 후방 산란광을 신호처리 가능한 전기적 신호로 변환시켜주는 감지기와, 감지 증폭시켜 주는 증폭기로 구성되어, 입력되는 후방 산란광을 전기적 신호로 변환하고 이를 증폭시키는 기능을 한다. 후방 산란광은 98% 이상이 레이레히(Rayleigh) 산란광으로 구성되므로, 감지기와 광순환기(200) 사이에 레이레히광 필터를 선택하여 부과할 수 있다.
신호처리부(300)는 컴퓨터를 이용하여 DSP(digital signal processor)화된 OTDR 보드를 제어하고 데이터를 획득한다. DSP화된 OTDR 보드는 펄스발생기, 레이저다이오드, 포토다이오드, 광순환기 및 데이타수집기(data acquisition)를 포함한다. 컴퓨터는 DSP화된 OTDR 보드와 RS232 방식을 이용하여 통신하며 부품들을 제어한다. OTDR 센서 시스템의 제어와 시스템으로부터의 데이터 획득을 포함한 OTDR의 신호처리는 특정한 신호처리프로그램에 의해 수행된다. 신호처리프로그램은 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)의 원리를 이용하여 레이저 펄스 입사 후 일정 세기 이상의 산란광이 되돌아 오는 시간을 계산함으로써 화재(또는 누수) 발생 유무 및 레이저 펄스가 반사된 지점의 거리를 산출하여 화재(또는 누수) 발생위치를 검출할 수 있다.
이러한 방법을 통하여 얻어진 화재 및 누수 정보, 즉 화재 취약 지역이나 누수 발생 가능 구역 내의 화재(또는 누수) 발생 유무 및 화재(또는 누수) 발생 위치 정보는 디스플레이부에 표시된다.
본 발명에 따른 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치는 화재취약지역 또는 누수발생가능지역에 광섬유케이블(600)이 포설되는데, 상기 광섬유케이블(600)은 광섬유변형기(500)의 내부 공간에 수용된 광섬유케이블 부위가 적어도 곡선 형태로 휘어진 곡선부(610)를 갖도록 구성되고, 광섬유변형기(500)는 화재발생에 의한 온도상승 또는 누수발생에 의한 물기침습시 이에 반응하여 소정의 동작을 일으키는 변형수단을 내부에 구비하는데, 상기 변형수단은 광섬유케이블(600)의 곡선부(610)에 힘을 가해 이를 구부리는 동작을 행하도록 구성된 것을 주요 특징으로 한다.
도 2 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 일 실시예의 화재 및 누수 감지 장치에 사용되는 광섬유변형기의 제1 실시예로서, 도 2(a)는 광섬유변형기의 평상시 상태를 도시한 도면이고, 도 2(b)는 화재 발생시 광섬유변형기에 의한 광섬유케이블 곡선부의 굽힘 유발 동작을 도시한 도면이다.
도 2 (a) 및 (b)를 참조하면, 제1 실시예의 광섬유변형기(500)는 케이스(510), 변형수단(511), 및 형상기억합금 가이드부(512)를 포함하도록 구성된다.
제1 실시예의 케이스(510)는 일측과 타측에 각각 광섬유케이블 인입구(516)와 인출구(517)가 형성되어 있고, 내부에는 광섬유케이블(600)을 수용하기 위한 공간(519)이 마련되어 있으며, 중심부에는 변형수단(511)의 안정적인 수축동작을 안내하는 형상기억합금 가이드부(512)가 형성되어 있다.
한편, 케이스(510)는 덮개(도 7: 550)와 결합되게 구성할 수 있는데, 제1 실시예의 케이스(510)는 광섬유케이블(600), 변형수단(511) 및 형상기억합금 가이드부(512)가 모두 케이스(510) 내부에 구비된 후, 덮개(550)를 결합시킴으로써 케이스(510) 내부를 밀봉할 수 있도록 구성하였다. 케이스(510)와 덮개(550)는 각 모서리부에 다수 개의 체결공(518,551)을 형성하여 볼팅체결 등을 통해 필요에 따라 결합/분리 가능하게 구성하거나 또는 천장 등과 같은 구조체에 고정 설치가 가능하도록 구성할 수도 있다.
케이스(510) 내부에 형성된 형상기억합금 가이드부(512)는 특정온도 이상에서 형상기억합금(511)에 의해 구부러지는 광섬유케이블의 곡선부(610)가 더 이상 구부러지지 못하도록 저지하는 스톱퍼(Stopper:514)와, 형상기억합금(511)의 적어도 일부를 내부에 수용하여 상기 형상기억합금(511)이 정위치에서 수축동작할 수 있도록 안내하는 안착홈(513)과, 형상기억합금(511)의 타단을 고정시키는 고정부(515)로 구성된다.
제1 실시예의 형상기억합금 가이드부(512)는 '∪' 형상으로 수직하게 돌출된 형태로 구성하여, 상기 '∪' 형태 가이드부(512)의 양측 세로벽 사이에 마련되는 요홈이 상기 안착홈(513) 역할을 하도록 구성하고, 상기 '∪' 형태 가이드부(512)의 하단 가로벽(515)이 상기 고정부 역할을 하도록 구성하고, 상기 '∪' 형태 가이드부(512)의 양측 세로벽의 상단(514)이 상기 스톱퍼 역할을 하도록 구성하였다.
광섬유케이블(600)은 케이스(510)의 인입구(516)를 통해 케이스(510) 내부로 인입된 후 인출구(517)를 통해 케이스(510) 외부로 인출되게 되는데, 특히 케이스(510)의 내부 공간(519)에 수용된 광섬유케이블 부위는 적어도 곡선 형태로 휘어진 곡선부(610)를 갖도록 설치되는 것을 핵심 특징으로 한다.
케이스(510) 내부에서 형성되는 광섬유케이블의 곡선부(610)는 원형, 반원형, 타원형, 및 포물선형 중에서 선택된 어느 하나의 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 참고로, 도 2의 제1 실시예의 광섬유케이블(600)은 원형의 곡선부(610)를 갖도록 구성하였다.
제1 실시예의 변형수단은 특정온도(예컨데, 70℃) 이상의 열이 가해질 경우 수축되어 원래 상태로 복원되는 형상기억합금(511)으로 구성하였다. 케이스(510) 내 가이드부(512)의 안착홈(513)에 형상기억합금(511)을 배치하되 형상기억합금(511)을 원래 상태에서 팽창시켜 일단은 광섬유케이블(600)의 곡선부(610)에 연결되게 고정시킨다. 이 때 고정수단으로 광섬유케이블 접착제 등을 이용할 수 있다. 한편, 형상기억합금(511)의 타단은 가이드부(512)의 고정부(515)에 고정시킨다. 이 때 고정수단으로 다양한 접착제 또는 기계적인 방법을 사용할 수도 있고, 또는 형상기억합금(511)의 타단을 고정부(515)에 물리적으로 끼움결합시킬 수도 있을 것이다.
한편, 케이스(510)에는 다수의 관통홀(552)을 관통 형성하는 것이 바람직한데, 이는 화재발생에 의한 열기가 케이스(510) 내부로 원활히 유입될 수 있도록 하여 화재발생에 따른 형상기억합금(511)의 수축동작을 촉진시킴으로써 화재발생을 보다 신속하고 정확히 탐지할 수 있도록 함에 유리하기 때문이다. 한편, 관통홀(552)의 형성 위치와 개수는 특별히 한정하지는 않으나 가능한 형상기억합금(511)에 근접한 위치(예컨데, 수직 하부)에 형성하는 것이 바람직하다.
상온에서는 도 2(a)에 도시된 바와 같이 형상기억합금(511)은 인장된 상태를 유지하다가, 화재가 발생하면 형상기억합금(511)에 70℃ 이상의 열이 가해지고, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 형상기억합금(511)은 원래 상태로 수축하게 된다.
이 때, 수축 동작하는 형상기억합금(511)은 이에 연결된 광섬유케이블의 곡선부(610)를 하방향으로 잡아당기게 된다. 이에 따라 광섬유케이블(600)은 도 2(b)에 도시된 바와 같이 곡선부(610)의 굽힘에 따른 광섬유케이블 변형이 발생되고, 이처럼 광섬유케이블(600)에 발생된 변형을 OTDR 시스템에 의해서 감지함으로써 화재 발생 사실은 물론 화재 발생 위치(즉, 해당 광섬유변형기가 설치된 위치)를 검출할 수 있게 된다.
본 발명에서는 고온용 형상기억합금을 사용하였는데, 고온용 형상기억합금으로 스프링 또는 판재를 형성하면 50℃ 이하의 실내온도에서 당기거나 구부리면 스프링의 경우는 늘어난 상태, 판재는 구부러져 있는 상태가 되고, 이것을 드라이어 등을 이용하여 70℃ 이상으로 가열하면 원래의 형상으로 되돌아가게 된다.
어떤 온도(저온상이 생성되는 온도 Ms, 상기 예에서는 30)이하에서 변형을 부여한 후 일정 온도(고온상이 완전히 생성되는 온도 Af, 상기 예에서는 70℃) 이상까지 가열하면 변형 전의 형상으로 되돌아가는 성질을 형상기억효과라고 하며, 이러한 현상을 나타내는 금속을 형상기억합금이라 한다.
형상기억합금은 Ni-Ti계, Cu계, Fe계 등의 다양한 재질로 형성될 수 있는데, 가장 대표적인 Ni-Ti계 합금은 절삭 가공성은 매우 나쁘나 프레스, 압연 등의 열간 가공이 용이하여 주로 사용되고 있다.
도 3 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 일 실시예의 화재 및 누수 감지 장치에 사용되는 광섬유변형기의 제2 실시예로서, 도 3(a)는 광섬유변형기의 평상시 상태를 도시한 도면이고, 도 3(b)는 화재 또는 누수 발생시 광섬유변형기에 의한 광섬유케이블 곡선부(610)의 굽힘 유발 동작을 도시한 도면이다.
도 3 (a) 및 (b)를 참조하면, 제2 실시예의 광섬유변형기(500)는 케이스(520), 변형수단으로서의 압축코일스프링(521), 트리거부재(522), 및 스프링 가이드부(523)를 포함하도록 구성된다.
제2 실시예의 케이스(520)는 일측과 타측에 각각 광섬유케이블 인입구(526)와 인출구(527)가 형성되어 있고, 내부에는 광섬유케이블(600)을 수용하기 위한 공간(529)이 마련되어 있으며, 중심부에는 압축코일스프링(521)의 안정적인 탄성복원 동작을 안내하는 스프링 가이드부(523)가 형성되어 있다.
한편, 케이스(520)는 덮개(도 7: 550)와 결합되게 구성할 수 있는데, 제2 실시예의 케이스(520)는 광섬유케이블(600), 압축코일스프링(521), 트리거부재(522), 및 스프링 가이드부(523)가 모두 케이스(520) 내부에 구비된 후, 덮개(550)를 결합시킴으로써 케이스(520) 내부를 밀봉할 수 있도록 구성하였다. 케이스(520)와 덮개(550)는 각 모서리부에 다수 개의 체결공(528,551)을 형성하여 볼팅체결 등을 통해 필요에 따라 결합/분리 가능하게 구성하거나 또는 천장 등과 같은 구조체에 고정 설치가 가능하도록 구성할 수도 있다.
또한, 케이스(520)에는 다수의 관통홀(552)을 관통 형성하는 것이 바람직한데, 이는 화재발생에 의한 열기(또는 누수발생에 의한 물기)가 케이스(520) 내부로 원활히 유입될 수 있도록 하여 화재발생(또는 누수발생)에 따른 트리거부재(522)의 변형/파괴를 촉진시킴으로써 화재발생(또는 누수발생)을 보다 신속하고 정확히 탐지할 수 있도록 함에 유리하기 때문이다.
한편, 관통홀(552)의 형성 위치와 개수는 특별히 한정하지는 않으나 가능한 트리거부재(522)에 근접한 위치(예컨데, 수직 하부)에 형성하는 것이 바람직하다.
케이스(520) 내부에 형성된 스프링 가이드부(523)는 트리거부재(522)를 고정시켜 압축코일스프링(521)을 구속시킬 수 있도록 하기 위한 정착부(553)와, 압축코일스프링(521)을 내부에 수용하여 상기 압축코일스프링(521)이 정위치에서 탄성복원 동작할 수 있도록 안내하는 안착홈(525)과, 압축코일스프링(521)의 하단을 고정시키는 고정부(524)로 구성된다.
제2 실시예의 스프링 가이드부(523)는 '∪' 형상으로 수직하게 돌출된 형태로 구성하여, 상기 '∪' 형태 가이드부(523)의 양측 세로벽 사이에 마련되는 요홈(525)이 상기 안착홈 역할을 하도록 구성하고, 상기 '∪' 형태 가이드부(523)의 하단 가로벽(524)이 상기 고정부 역할을 하도록 구성하고, 상기 '∪' 형태 가이드부(523)의 양측 세로벽의 상단 내벽에 형성된 요홈(553)이 정착부 역할을 하도록 구성하였다.
광섬유케이블(600)은 케이스(520)의 인입구(526)를 통해 케이스(520) 내부로 인입된 후 인출구(527)를 통해 케이스(520) 외부로 인출되게 되는데, 특히 케이스(520)의 내부 공간에 수용된 광섬유케이블 부위는 적어도 곡선 형태로 휘어진 곡선부(610)를 갖도록 설치되는 것을 핵심 특징으로 한다.
케이스(520) 내부에서 형성되는 광섬유케이블의 곡선부(610)는 원형, 반원형, 타원형, 및 포물선형 중에서 선택된 어느 하나의 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 참고로, 도 3의 제2 실시예의 광섬유케이블(600)은 원형의 곡선부(610)를 갖도록 구성하였다.
제2 실시예의 변형수단은 압축코일스프링(521)으로 구성하였다. 압축코일스프링(521)은 케이스 내 가이드부(523)의 안착홈(525)에 배치되고, 그 하단은 가이드부(523)의 고정부(524)에 고정된다. 이 때 고정수단으로 다양한 접착제를 사용할 수도 있고, 또는 압축코일스프링(521)의 하단을 고정부(524)에 물리적으로 끼움결합시킬 수도 있을 것이다.
한편, 가이드부(523)의 안착홈(525)에 수용된 압축코일스프링(521)은 압축된 상태로 설치되고, 케이스(520) 내부에 설치되는 광섬유케이블(600)은 그 곡선부(610)가 압축코일스프링(521)의 수직 상부에 이격되게 배치된다. 이 때, 압축상태에 있는 압축코일스프링(521)의 상단부와 광섬유케이블(600) 간의 바람직한 이격거리는 다음과 같다. 즉, 압축코일스프링(521)의 압축상태 해제로 탄성복원 동작시 압축코일스프링(521)의 상단부가 적어도 광섬유케이블 곡선부(610)에 닿아 이에 외력을 가하며 충분한 굽힘을 유발할 수 있는 이격거리를 갖도록 형성해야 한다.
상기와 같이 제2 실시예의 압축코일스프링(521)은 평상시에 압축된 상태를 유지하며 케이스(520) 내에 구비되는데, 이러한 압축상태의 유지는 트리거부재(522)를 통해 달성된다.
트리거부재(522)는 압축코일스프링(521)의 상단에 밀착되게 구비되어 평상시에는 압축코일스프링(521)이 압축상태를 유지하며 존재할 수 있도록 구속하고, 화재로 인한 온도상승 또는 누수에 의한 물기침습시 이에 반응하여 상(phase)이 변형되거나 형태가 파괴됨으로써 압축코일스프링(521)의 압축상태가 해소되도록 작용하는 구성부에 해당한다.
온도상승(또는 물기침습)시 변형 또는 파괴되는 트리거부재(522)는 우드메탈, 열팽창물질이 내부에 충진된 유리관, 및 수팽창물질이 내부에 충진된 유리관 중에서 선택된 적어도 하나로 구성할 수 있다.
먼저, 우드메탈의 경우 특정온도(예컨데, 70℃ 이상)에서 녹는 물성을 이용하여 평상시에는 압축코일스프링(521)을 구속하고, 화재시에는 상(phase)이 변형되어 압축코일스프링(521)의 압축력이 해제되게 한다.
즉, 평상시에서는 고체상태를 유지한 채 스프링 가이드부(523)의 정착홈(553)에 끼워져 압축코일스프링(521)을 구속할 수 있는 형태(예컨데, 직육면체 형태의 부재)로 구성되고, 화재발생에 따른 온도상승시에는 자체 물성에 의해 녹아 졸 상태로 됨에 따라 압축코일스프링(521)에 대한 구속력을 상실하여 압축코일스프링(521)의 압축력이 해제되게 된다. 이로 인해, 도 3(b)와 같이 압축상태로 있던 압축코일스프링(521)은 탄성복원에 의한 팽창동작하여 광섬유케이블 곡선부(610)에 굽힘을 유발하게 되고, OTDR은 광섬유케이블(600)의 변형에 의한 후방산란광을 검출하여 화재 발생 위치 및 화재 발생을 감지하게 된다.
다음으로, 열팽창물질이 내부에 충진된 유리관은 유리관이 스프링 가이드부(523)의 정착홈(553)에 끼워져 압축코일스프링(521)을 구속할 수 있는 형태로 구성되되, 상기 유리관 내부에는 열을 가할 경우 부피가 팽창되는 물질로 채워져 있다. 따라서 유리관은 내부에 충진된 물질의 열팽창시 해당 팽창압에 의해 파괴될 수 있는 두께로 제작되어야 한다.
열을 가할 경우 부피가 팽창되는 열팽창물질의 대표적인 예는 표 1과 같으며, 수은이 가장 유리하나 유해 물질이므로 아세톤을 다음으로 가장 적합한 물질이다.
| 물질명 | 수은 | 에테르 | 아세톤 | 크로로포름 | 사염화탄소 | 메탄올 | 벤젠 | 브롬수 | 에탄올 |
| 열팽창계수(mm/K) | 61 | 1.51 | 14.3 | 12.7 | 12.2 | 12.0 | 11.5 | 11.2 | 11.0 |
| 끊는 점(℃) | 356 | 34 | 56.5 | 61.2 | 77 | 64.7 | 80.1 | 59 | 78 |
유리관 내부에 충진되는 열팽창물질의 종류에 따라서 화재 감지 시점을 용이하게 설정할 수 있으며, 이를 육안으로 확인할 수 있도록 색상을 달리하여 구현할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 38℃에서 68℃ 사이에서 유리관이 파열되는 것은 적색을 띠도록 구현하고, 66℃에서 93℃ 사이에서 유리관이 파열되는 것은 녹색을 띠도록 구현하는 것이다.
화재가 발생하면, 주위 온도가 상승하고, 상승된 온도에 의해 유리관 내부에 충진된 열팽창물질의 부피가 커지게 되어 유리관을 파괴시킨다. 이로 인해 압축 상태로 있던 압축코일스프링(521)은 탄성복원 동작되며 광섬유케이블의 곡선부(610)에 굽힘을 유발하게 되고, OTDR은 광섬유케이블(600)의 변형에 의한 후방산란광을 검출하여 화재(누수) 발생 위치 및 화재(누수) 발생을 감지하게 된다.
다음으로, 수팽창물질이 내부에 충진된 유리관은 누수를 감지하고자 할 경우 채용된다. 즉, 수팽창물질이 내부에 충진된 유리관은 유리관이 스프링 가이드부(523)의 정착홈(553)에 끼워져 압축코일스프링(521)을 구속할 수 있는 형태로 구성되되, 상기 유리관 내부에는 물기와 반응시 부피가 팽창되는 물질로 채워져 있다. 따라서 유리관은 내부에 충진된 물질의 수팽창시 해당 팽창압에 의해 파괴될 수 있는 두께로 제작되어야 한다.
물기와 접촉시 수화반응하여 부피가 팽창하는 수팽창물질로는 벤토나이트(Bentonite)를 채용하는 것이 바람직하다.
벤토나이트는 친수성과 팽윤성이 큰 천연 광물질로서 몬트모릴로나이트 (montmorillonite)를 주성분으로 하고, 물과 접촉하여 수화되면 겔상의 팽창성 물질로 전환되어 수밀층을 형성하며 수팽창 압력을 가하게 된다. 벤토나이트 종류에는 소디움 벤토나이트, 칼슘 벤토나이트, 수산화나트륨 벤토나이트 등이 있는데 이중 팽윤성이 가장 큰 소디움 벤토나이트를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 케이스(520) 내부로 물기가 유입시 해당 물기가 유리관 내부로 원활히 흘러들어갈 수 있도록 유리관에는 다수의 물기통과홀을 관통 형성하는 것이 바람직하다.
누수 또는 침출수 유출이 발생하면 물기가 케이스(520) 내부로 유입되어 유리관 내부로 침습되고, 이로 인해 유리관 내부에 충진된 수팽창물질이 수화반응하여 부피가 팽창함으로써 유리관을 파괴시킨다. 이로 인해 압축 상태로 있던 압축코일스프링(521)은 탄성복원 동작되며 광섬유케이블(600)의 곡선부(610)에 굽힘을 유발하게 되고, OTDR은 광섬유케이블의 변형에 의한 후방산란광을 검출하여 화재 발생 위치 및 화재 발생을 감지하게 된다.
도 4 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 및 누수 감지 장치에 사용되는 광섬유변형기의 제3 실시예이로서, 도 4(a)는 광섬유변형기의 평상시 상태를 도시한 도면이고, 도 4(b)는 화재 또는 누수 발생시 광섬유변형기에 의한 광섬유케이블 곡선부의 굽힘 유발 동작을 도시한 도면이다.
도 4의 제3 실시예는 제2 실시예와 기본적인 구성과 동작원리는 동일하다. 다만, 압축코일스프링(521)을 대체하여 인장코일스프링(531)을 채용하였고, 트리거부재(532)는 가이드부(533)가 아닌 케이스(530)의 상단에 고정되게 설치됨으로써 인장코일스프링(531)의 탄성복원에 따른 수축동작에 의해 광섬유케이블(600)의 곡선부(610)에 굽힘이 유발되도록 구성됨에 차이가 있다.
이를 보다 상세히 설명하면, 가이드부(533)의 안착홈(534)에 배치된 인장코일스프링(531)의 하단은 스프링 가이드부(533)의 고정부(535)에 고정되게 설치되고, 상단은 광섬유케이블(600)의 곡선부(610)에 연결되거나 고정된 상태로 구비된다.
그리고, 트리거부재(532)는 케이스(530) 상단에 고정되게 설치되고, 광섬유케이블(600)의 곡선부(610)와 연결되어 있는 인장코일스프링(531)의 상단은 이처럼 케이스(530) 상단에 고정 설치된 트리거부재(532)에도 함께 연결되거나 고정된다. 따라서, 인장코일스프링(531)은 평상시에는 트리거부재(532)에 의해 구속되어 인장된 상태를 유지하며 존재하게 된다.
그리고, 화재로 인한 온도상승 또는 누수에 의한 물기침습시, 트리거부재 (532)는 이에 반응하여 상(phase)이 변형되거나 형태가 파괴됨으로써 인장코일스프링(531)의 인상상태가 해소되도록 작용한다.
이로 인해, 인장상태로 있던 압축코일스프링(521)은 도 4(b)와 같이 탄성복원에 의한 수축동작을 하여 광섬유케이블 곡선부(610)를 하측 방향으로 함께 끌고내려와 광섬유케이블(600)에 굽힘을 유발하게 되고, OTDR은 광섬유케이블(600)의 변형에 의한 후방산란광을 검출하여 화재 발생 위치 및 화재 발생을 감지하게 된다.
한편, 트리거부재(532)는 화재발생을 감지하고자 한다면 우드메탈으로 구성하거나 또는 열팽창물질이 내부에 충진된 유리관으로 구성할 수 있고, 누수발생을 감지하고자 한다면 수팽창물질이 내부에 충진된 유리관으로 구성할 수 있다.
도 5 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 일 실시예의 화재 및 누수 감지 장치에 사용되는 광섬유변형기의 제4 실시예로서, 도 5(a)는 광섬유변형기의 평상시 상태를 도시한 도면이고, 도 5(b)는 누수 발생시 광섬유변형기에 의한 광섬유케이블 곡선부의 굽힘 유발 동작을 도시한 도면이다.
도 5 (a) 및 (b)를 참조하면, 제4 실시예의 광섬유변형기(500)는 케이스(540), 변형수단(541) 및 수팽창 가이드부(542)를 포함하도록 구성된다.
제4 실시예의 변형수단(541)은 물기와 접촉시 수화반응을 일으켜 부피가 팽창하는 수팽창물질을 포함하도록 구성되고, 수팽창물질로는 벤토나이트, 트라간타 고무, 고흡수성 수지, 셀롤로우스 등이 함유된 수팽창지수재, 벤토나이트와 고분자수지의 합성물, 수팽창지수재 응용제품 또는 벤토나이트 응용제품 중에서 적어도 어느 하나를 선택적으로 채용할 수 있다.
제4 실시예의 케이스(540)는 일측과 타측에 각각 광섬유케이블 인입구(546)와 인출구(547)가 형성되어 있고, 내부에는 광섬유케이블(600)을 수용하기 위한 공간(544)이 마련되어 있으며, 중심부에는 변형수단(541)의 팽창동작을 안내하는 수팽창 가이드부(542)가 형성되어 있다.
한편, 케이스(540)는 덮개(도 7: 550)와 결합되게 구성할 수 있는데, 제4 실시예의 케이스(540)는 광섬유케이블(600), 변형수단(541) 및 수팽창 가이드부(542)가 모두 케이스(540) 내부에 구비된 후, 덮개(550)를 결합시킴으로써 케이스 내부를 밀봉할 수 있도록 구성하였다. 케이스와 덮개는 각 모서리부에 다수 개의 체결공(548,551)을 형성하여 볼팅체결 등을 통해 필요에 따라 결합/분리 가능하게 구성할 수 있다.
수팽창 가이드부(542)는 변형수단(541)으로서의 수팽창물질을 내부에 수용하는 안착홈(543)이 마련되고, 안착홈(543)의 상부는 개방 형성되고 하부는 막혀있도록 형성되어 있어 전체적으로 '∪' 형상으로 수직하게 돌출된 형태로 구성된다.
수팽창 가이드부(542)의 양측 벽체(549)와 하단부(545)는 수팽창물질의 하측방향 팽창과 측방향 팽창을 저지하여 최대한 상부 방향(즉, 케이스의 상부에 개방 형성된 개구부)으로 팽창이 발생할 수 있도록 안내함으로써, 수팽창에 따른 광섬유케이블 곡선부(610)의 굽힘이 원활히 발생할 수 있도록 하는 역할을 한다.
광섬유케이블(600)은 케이스(540)의 인입구(546)를 통해 케이스 내부로 인입된 후 인출구(547)를 통해 케이스 외부로 인출되게 되는데, 특히 케이스(540)의 내부 공간(544)에 수용된 광섬유케이블 부위는 적어도 곡선 형태로 휘어진 곡선부(610)를 갖도록 설치되는 것을 핵심 특징으로 한다.
한편, 케이스 내부(544)에 설치되는 광섬유케이블(600)은 그 곡선부(610)가 변형수단(541)의 수직 상부에 이격을 두고 배치되되, 변형수단(541)의 수팽창 동작시 변형수단(541)의 상단부가 적어도 광섬유케이블 곡선부(610)에 닿아 이에 힘을 가하며 충분한 굽힘을 유발할 수 있는 이격거리를 갖도록 형성해야 한다.
케이스 내부에서 형성되는 광섬유케이블(600)의 곡선부(610)는 원형, 반원형, 타원형, 및 포물선형 중에서 선택된 어느 하나의 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 참고로, 도 5의 제4 실시예의 광섬유케이블(600)은 원형의 곡선부(610)를 갖도록 구성하였다.
한편, 케이스(540)에는 다수의 관통홀(552)을 관통 형성하는 것이 바람직한데, 이는 누수발생시 물기가 케이스(540) 내부로 원활히 유입될 수 있도록 하여 수팽창물질의 팽창동작을 촉진시킴으로써 누수발생을 보다 신속하고 정확히 탐지할 수 있도록 함에 유리하기 때문이다.
평상시에서는 도 5(a)에 도시된 바와 같이 수팽창물질을 포함하는 변형수단(541)은 팽창전 상태를 유지하다가, 누수가 발생하여 물기가 케이스 내부로 유입시 해당 물기와 반응하여 부피가 팽창하는 수팽창 동작을 일으키게 된다.
이 때, 수팽창 물질은 수팽창 가이드부(542)의 상부 개방구를 통해 상측 방향으로 부피가 팽창되고 이로써 그 수직 상부에 배치된 광섬유케이블(600)의 곡선부(610)에 힘으로 가하며 굽힘을 유발시키게 된다.
이에 따라 광섬유케이블(600)은 도 5(b)에 도시된 바와 같이 곡선부(610)의 굽힘에 의한 광섬유케이블(600) 변형이 발생되고, 이처럼 광섬유케이블(600)에 발생된 변형을 OTDR 시스템에 의해서 감지함으로써 누수 발생 사실은 물론 누수 발생 위치(즉, 해당 광섬유변형기가 설치된 위치)를 검출할 수 있게 된다
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제1 내지 제4 실시예에 따른 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치는 이처럼 특정온도 이상에서 반응하는 변형수단을 통해 광섬유케이블에 변형을 유발하고 이로써 화재를 감지토록 하되, 특히 광섬유변형기 내부에 설치되는 광섬유케이블 부위를 곡선 형태로 형성하고 상기 곡선부에 굽힘이 유발될 수 있도록 구성하여 미소한 외력에 대해서도 상대적으로 큰 변형이 발생할 수 있도록 유도함으로써, 광섬유케이블의 변형에 반응하는 OTDR 시스템의 센싱 민감도와 정확도를 대폭 향상시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.
도 6은 본 발명에 따른 광섬유케이블의 곡선부 형태의 다양한 실시예이다. 본 발명의 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치의 핵심 특징은 케이스의 내부 공간에 수용된 광섬유케이블 부위는 적어도 곡선 형태로 휘어진 곡선부(610)를 갖도록 설치하고, 케이스 내부에 마련된 변형수단은 상기 곡선부(610)에 힘을 가하도록 구성된 것이다. 상기와 같은 구성 및 특징에 의해, 미소한 외력에 대해서도 상대적으로 큰 폭의 굽힘이 광섬유케이블(600)에 유발될 수 있도록 하고 이로써 OTDR 시스템의 센싱 민감도와 정확도를 크게 향상시킬 수 있게 된다.
이처럼 광섬유케이블(600)의 곡선부(610)는 다양한 형태로 형성할 수 있는데 바람직하게는 제1 내지 제4 실시예와 같이 원형으로 꼬여 있는 형태로 구성하는 것이 좋으나, 도 6(a)와 같은 반원형, 도 6(b)와 같은 포물선 형태, 및 도 6(c)와 같은 오메가(Ω) 형태 내지 타원형으로 구성하여도 동일한 효과를 구현할 수 있음은 물론이다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 광조사부 200: 광순환기
300: 광분석기 500: 광섬유변형기
510,520,530,540: 케이스 511: 형상기억합금
512: 형상기억합금 가이드부 521: 압축코일스프링
522,532: 트리거부재 523,533: 스프링 가이드부
531: 인장코일스프링 541: 수팽창물질을 포함하는 변형수단
542: 수팽창 가이드부 550: 덮개
552: 관통홀 600: 광섬유케이블
610: 광섬유케이블 곡선부
300: 광분석기 500: 광섬유변형기
510,520,530,540: 케이스 511: 형상기억합금
512: 형상기억합금 가이드부 521: 압축코일스프링
522,532: 트리거부재 523,533: 스프링 가이드부
531: 인장코일스프링 541: 수팽창물질을 포함하는 변형수단
542: 수팽창 가이드부 550: 덮개
552: 관통홀 600: 광섬유케이블
610: 광섬유케이블 곡선부
Claims (11)
- 터널, 지하차도, 지하공동구 등과 같은 화재 취약 지역이나, 도관, 매립지 등과 같은 누수 내지 침출수(이하 '누수'로 통칭) 발생 가능 구역에 설치되어 상기 화재 또는 누수의 발생을 감지하기 위한 장치로서,
상기 화재취약지역 또는 누수발생가능지역에 포설되는 광섬유케이블; 인입구와 인출구를 구비하고 내부에 공간에 마련되어 있는 케이스; 및 상기 케이스 내부에 설치되어 화재발생에 의한 온도상승 또는 누수발생에 의한 물기침습시 이에 반응하여 동작을 일으킴으로써 상기 광섬유케이블에 변형을 발생시키는 변형수단을 포함하고,
상기 광섬유케이블은, 상기 케이스의 인입구로 인입되어 인출구로 인출되되, 상기 케이스의 내부 공간에 수용된 광섬유케이블 부위는 적어도 곡선 형태로 휘어진 곡선부를 갖도록 구성되고,
상기 변형수단은, 특정온도 이상에서 반응하여 수축동작하는 형상기억합금으로 이루어져 상기 온도상승 또는 물기침습에 반응시 상기 곡선부에 힘을 가해 이를 구부리는 동작을 행하도록 구성되고,
상기 형상기억합금의 일단은 상기 곡선부에 연결되고, 타단은 상기 케이스 내부에 고정되게 설치되어, 상기 화재발생에 의해 특정온도 이상 도달시 상기 수축동작을 통해 상기 광섬유케이블의 곡선부를 구부리도록 구성되며,
상기 케이스의 내부에는, 상기 특정온도 이상에서 상기 형상기억합금에 의해 구부러지는 상기 광섬유케이블의 곡선부가 더 이상 구부러지지 못하도록 저지하는 스톱퍼; 상기 형상기억합금의 적어도 일부를 내부에 수용하여 상기 형상기억합금이 정위치에서 수축동작할 수 있도록 안내하는 안착홈; 및 상기 형상기억합금의 타단을 고정시키는 고정부를 포함하도록 구성된 형상기억합금 가이드부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 광섬유케이블의 곡선부는 원형, 반원형, 타원형, 및 포물선형 중에서 선택된 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치.
- 삭제
- 삭제
- 터널, 지하차도, 지하공동구 등과 같은 화재 취약 지역이나, 도관, 매립지 등과 같은 누수 내지 침출수(이하 '누수'로 통칭) 발생 가능 구역에 설치되어 상기 화재 또는 누수의 발생을 감지하기 위한 장치로서,
상기 화재취약지역 또는 누수발생가능지역에 포설되는 광섬유케이블; 인입구와 인출구를 구비하고 내부에 공간에 마련되어 있는 케이스; 및 상기 케이스 내부에 설치되어 화재발생에 의한 온도상승 또는 누수발생에 의한 물기침습시 이에 반응하여 동작을 일으킴으로써 상기 광섬유케이블에 변형을 발생시키는 변형수단을 포함하고,
상기 광섬유케이블은, 상기 케이스의 인입구로 인입되어 인출구로 인출되되, 상기 케이스의 내부 공간에 수용된 광섬유케이블 부위는 적어도 곡선 형태로 휘어진 곡선부를 갖도록 구성되고,
상기 변형수단은, 압축스프링(또는 인장스프링); 및 상기 압축스프링(또는 인장스프링)의 일단에 연결되어 상기 압축스프링(또는 인장스프링)이 압축상태(또는 인장상태)에 있도록 구속하는 트리거부재를 포함하도록 구성되어, 상기 온도상승 또는 물기침습에 반응시 상기 곡선부에 힘을 가해 이를 구부리는 동작을 행하도록 구성되고,
상기 트리거부재는, 상기 온도상승 또는 물기침습에 반응시 변형되거나 파괴되어 상기 압축스프링(또는 인장스프링)의 압축상태(또는 인장상태)를 해소시키도록 형성되며,
상기 압축스프링(또는 인장스프링)은, 상기 트리거부재의 변형 또는 파괴로 압축상태(또는 인장상태)의 해소시 탄성복원 동작을 통해 상기 광섬유케이블의 곡선부를 구부리도록 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치.
- 제5 항에 있어서,
상기 트리거부재는 특정온도 이상에서 녹는 우드메탈, 열팽창물질이 내부에 충진된 유리관, 및 수팽창물질이 내부에 충진된 유리관 중에서 선택된 적어도 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치.
- 제5 항에 있어서,
상기 케이스의 내부에는,
상기 온도상승 또는 물기침습시 상기 압축스프링(또는 인장스프링)에 의해 구부러지는 상기 광섬유케이블의 곡선부가 더 이상 구부러지지 못하도록 저지하는 스톱퍼;
상기 압축스프링(또는 인장스프링)의 적어도 일부를 내부에 수용하여 상기 압축스프링(또는 인장스프링)이 정위치에서 탄성복원 동작할 수 있도록 안내하는 안착홈; 및
상기 압축스프링(또는 인장스프링)의 하단을 고정시키는 고정부를 포함하도록 구성된 스프링 가이드부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 케이스는 화재발생에 의한 열 또는 누수발생에 의한 물기가 내부로 원활히 유입될 수 있도록 다수의 관통홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 광섬유케이블에 펄스 레이저광을 조사하는 광조사부;
상기 광조사부에 의해 조사된 광이 상기 광섬유케이블에서 산란되어 후방 반사되는 후방산란광을 수광하고, 이를 전기적인 신호로 변환하여 증폭시키는 광분석기;
상기 광분석기의 출력신호를 분석하여 화재발생(또는 누수발생) 유무 및 화재발생(또는 누수발생) 위치를 파악하는 신호처리부 및
상기 신호처리부의 화재발생(또는 누수발생) 유무 및 화재발생(또는 누수발생) 위치를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 화재 및 누수 감지 장치.
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