KR102245624B1 - Manufacturing Method of Integrated Fire Sensor Capable Of Simultaneous Detection Of Arc Light And Temperature, And Device Of The Same - Google Patents

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Abstract

아크광 및 온도를 동시에 감지할 수 있는 일체형 화재센서 및 제작방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 화재감지센서 제작방법은, ITO 분말과 유기결합재가 혼합되어 ITO 페이스트를 형성하는 단계; 상기 ITO 페이스트가 기판 상에 아크광 검출을 위한 면형상의 제1 ITO박막, 온도검출을 위한 지그재그 모양의 선형상의 제2 ITO 박막, 및 상기 제1 ITO 박막과 제2 ITO 박막을 연결하는 제3 ITO 박막으로 인쇄되는 단계; 상기 제1 내지 제3 ITO 박막 내에서 상기 유기결합재를 제거하는 열처리가 진행되는 단계; 및 상기 제1 ITO 박막과 상기 제2 ITO 박막에 각각 전극이 형성되는 단계;를 포함한다. 본 발명에 의하면, 아크광을 검출하기 위해 충분한 면적이 확보되고, 온도변화를 검출하기 위해 저항값의 변화 폭이 클 수 있도록 충분한 저항값이 확보되도록 인쇄된 ITO 박막을 이용함으로써 아크광 및 온도변화 감지 효율이 증가된 일체형 화재감지센서가 제공되는 효과가 있다.An integrated fire sensor capable of sensing arc light and temperature at the same time and a manufacturing method are provided. A method of manufacturing a fire detection sensor according to an embodiment of the present invention includes the steps of forming an ITO paste by mixing ITO powder and an organic binder; The ITO paste is a planar first ITO thin film for arc light detection on a substrate, a zigzag linear second ITO thin film for temperature detection, and a third connecting the first ITO thin film and the second ITO thin film Printing with an ITO thin film; Performing heat treatment to remove the organic binder in the first to third ITO thin films; And forming an electrode on each of the first ITO thin film and the second ITO thin film. According to the present invention, by using a printed ITO thin film so that a sufficient area is secured to detect arc light and a sufficient resistance value is secured so that the variation width of the resistance value is large to detect temperature change, arc light and temperature change There is an effect that an integrated fire detection sensor with increased detection efficiency is provided.

Description

아크광 및 온도를 동시에 감지할 수 있는 일체형 화재감지센서 및 그의 제작 방법{Manufacturing Method of Integrated Fire Sensor Capable Of Simultaneous Detection Of Arc Light And Temperature, And Device Of The Same}Integrated Fire Sensor Capable Of Simultaneous Detection Of Arc Light And Temperature, And Device Of The Same}

본 발명은 아크광 및 온도를 동시에 감지할 수 있는 일체형 화재감지센서 및 그의 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판상에 면형상과 지그재그 모양의 선형상으로 인쇄되는 ITO 박막을 이용하여 아크광 및 온도변화를 감지하고, 그에 의한 저항값 변화를 측정함으로써 아크광 및 온도를 하나의 센서로 동시에 감지할 수 있는 화재감지센서 및 그의 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated fire detection sensor capable of simultaneously sensing arc light and temperature, and a method of manufacturing the same, and more particularly, arc light using an ITO thin film printed in a plane shape and a zigzag linear shape on a substrate. And a fire detection sensor capable of simultaneously detecting arc light and temperature with one sensor by sensing a change in temperature and measuring a change in resistance value thereby, and a method of manufacturing the same.

화재는 막대한 재산과 인명 손실을 동반하는 재난으로, 이를 초기에 감지하여 피해를 줄이기 위한 노력은 경제적, 사회적으로 매우 중요하다. 화재 감지는 화재시 발생하는 열, 불꽃, 연기 등 다양한 물리적 변화를 이용하여 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 화재에 의해 발생하는 열, 불꽃, 연기 등 다중신호를 여러개의 센서를 이용하여 감지하고, 이를 종합하여 화재 경보의 신뢰성을 높이려는 시도가 있었다.Fire is a disaster that causes enormous loss of property and life, and efforts to reduce damage by detecting it early are very important economically and socially. Fire detection can be detected using various physical changes such as heat, flame, and smoke generated during a fire. Therefore, attempts have been made to increase the reliability of fire alarms by detecting multiple signals such as heat, flame, smoke, etc. generated by a fire using several sensors, and synthesizing them.

화재감지기는 측정원리에 의하여, 열감지기(FLAME DETECTOR), 불꽃감지기(FLAME DETECTOR) 등으로 분류된다. 열감지기는 써미스터(THERMISTOR), 또는 열전대(THERMOCOUPLE)등과 같은 열감지센서(THERMAL SENSOR)를 이용하여 열 또는 온도를 감지하여 화재 발생을 알리는 화재감지기이고, 불꽃감지기는 화재에 의해서 발생한 불꽃으로부터 방출되는 빛에 포함된 적외선이나 자외선을 감지하는 화재감지기이다.Fire detectors are classified into heat detectors, flame detectors, etc., according to the measurement principle. The heat detector is a fire detector that detects heat or temperature using a thermal sensor such as a thermistor or thermocouple to notify the occurrence of a fire. It is a fire detector that detects infrared rays or ultraviolet rays contained in light.

그러나, 종래의 화재감지센서 기술들은 화재가 발생한 후 이에 대응하여 작동하는 방식으로, 화재가 발생하고 시간이 경과된 후 검출이 가능한 한계점이 있었다. 또한, 전기화재 중 많은 경우에 발열로 인한 피복손상과 그 손상 부위로부터 발생하는 방전현상으로 인해 섬광이 발생하는 현상이 동반되므로 그 빛을 검출해내는 아크센서가 개발이 되어 있으나 아직 단가가 너무 비싸고, 주기적으로 점검을 해야 하며, 아크 검출만으로 신뢰성 있는 화재경보를 발생할 수 없다는 문제점이 지적되고 있다.However, conventional fire detection sensor technologies operate in response to a fire after a fire has occurred, and have limitations in that it can be detected after a time has elapsed after a fire has occurred. In addition, in many cases of electric fires, the phenomenon of flashing due to damage to the covering due to heat generation and discharge from the damaged area is accompanied, so an arc sensor that detects the light has been developed, but the unit price is still too high. However, there is a problem that it is necessary to check periodically, and that a reliable fire alarm cannot be generated only by detecting an arc.

종래의 화재감지기 중 열감지 방식은 밀폐된 공간에서 화재 발생 유형상 발화 후 주변으로 열기가 확산되는 경우가 아니면 유효한 방식이 아니며, 연기 감지기도 발화 시 특정 기체의 농도 변화가 감지되는 경우만 유효하고, 불꽃 감지기는 주변의 조명이나 환경에 따라 제한적으로 작동하는 경우가 발생하므로 여러 가지 신호를 종합하여 화재발생 경보를 하는 것이 경보의 신뢰성 확보 차원에서 중요하다.Among the conventional fire detectors, the heat detection method is not effective unless heat is spread to the surroundings after ignition due to the type of fire in a closed space, and the smoke detector is also effective only when a change in the concentration of a specific gas is detected when igniting. In some cases, flame detectors may operate in a limited way depending on the surrounding lighting or environment, so it is important to synthesize various signals to give a fire alarm to secure the reliability of the alarm.

따라서, 화재 발생시의 다중신호를 감지하기 위하여 복합 화재감지센서가 개발되었으나 불꽃감지기는 크기가 커서, 일체형으로 결합할 경우 구조상의 간섭을 일으키고 타 감지기 성능에 영향을 주기 때문에 결합하는 것이 용이하지 않으며, 국내·외에서 상업적으로 개발에 성공한 사례가 없다. 다른 형태의 복합 화재감지센서도 여러개의 센서를 사용하므로 화재감지센서의 소형화가 어려운 문제점이 있었다.Therefore, a complex fire detection sensor has been developed to detect multiple signals in the event of a fire, but the flame detector is large, and it is not easy to combine it because it causes structural interference and affects the performance of other detectors when combined as an integral type. There is no case of successful commercial development at home or abroad. Since other types of composite fire detection sensors also use multiple sensors, it is difficult to reduce the size of the fire detection sensor.

이에 따라, 최근 열감지기와 불꽃감지기의 성능을 동시에 갖춘 열·불꽃 복합형 감지기의 개발이 요구되며, 특히 태양광 등의 신재생에너지용 옥외배전반이나, 초고층 빌딩이나 아파트 같은 건물에서처럼 화재가 발생할 경우 외부로부터 화재 진압활동의 제약성 때문에 신속하게 화재를 감지할 필요성이 높은 경우 더욱 절실히 요구되고 있다.Accordingly, it is required to develop a heat-and-flame hybrid detector that has the performance of a heat detector and a flame detector in recent years. In particular, when a fire occurs, such as in an outdoor switchboard for renewable energy such as solar light or a building such as a skyscraper or an apartment building. Due to the limitations of fire suppression activities from outside, the need to detect a fire quickly is more urgently required.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 하기 특허문헌은 기판에 스크린 인쇄법에 의해 인쇄되는 인듐 주석 산화물 박막을 이용하여 실온에서 화재에 의해 발생하는 가연성 연기, 화염에 의한 아크광, 그리고 온도증가를 검출 가능한 감지 장치를 제공함으로써, 기존의 이중 복합형에서 보다 신뢰성이 확보된 복합형 화재감지 센서를 제안하고 있다.In order to solve this problem, the following patent document is a sensing device capable of detecting combustible smoke generated by fire at room temperature, arc light due to flame, and temperature increase using an indium tin oxide thin film printed on a substrate by a screen printing method. By providing a composite type fire detection sensor that is more reliable than the existing double composite type is proposed.

그러나, 인듐 주석 산화물 박막으로 아크광을 효과적으로 검출하기 위해서는 그 박막의 충분한 면적이 확보되어야하고, 인듐 주석 산화물 박막으로 온도변화를 효과적으로 검출하기 위해서는 그 박막의 저항값 변화 폭이 클 수 있도록 충분한 저항값이 확보되어야 하는 반면, 상술된 문헌의 경우, 자외광과 온도변화를 동시에 검출하는데 있어서 센서의 온도변화 감지 효율이 떨어지는 어려움이 따르므로 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법이 요구된다.However, in order to effectively detect arc light with an indium tin oxide thin film, a sufficient area of the thin film must be secured, and in order to effectively detect a temperature change with an indium tin oxide thin film, a sufficient resistance value so that the variation of the resistance value of the thin film can be large. While this must be ensured, in the case of the above-described document, a method for solving this problem is required because the sensor's temperature change detection efficiency is difficult to simultaneously detect ultraviolet light and temperature change.

KRKR 10-166582810-1665828 BB

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 아크광과 온도변화를 동시에 효과적으로 검출할 수 있는 일체형 화재감지센서와 그 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide an integrated fire detection sensor capable of effectively detecting arc light and temperature change at the same time, and a method of manufacturing the same.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화재감지센서 제작방법은 ITO 분말과 유기결합재가 혼합되어 ITO 페이스트를 형성하는 단계; 상기 ITO 페이스트가 기판 상에 아크광 검출을 위한 면형상의 제1 ITO박막, 온도검출을 위한 지그재그 모양의 선형상의 제2 ITO 박막, 및 상기 제1 ITO 박막과 제2 ITO 박막을 연결하는 제3 ITO 박막으로 인쇄되는 단계; 상기 제1 내지 제3 ITO 박막 내에서 상기 유기결합재를 제거하는 열처리가 진행되는 단계; 및 상기 제1 ITO 박막과 상기 제2 ITO 박막에 각각 전극이 형성되는 단계;를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a fire detection sensor according to an embodiment of the present invention includes the steps of forming an ITO paste by mixing ITO powder and an organic binder; The ITO paste is a planar first ITO thin film for arc light detection on a substrate, a zigzag linear second ITO thin film for temperature detection, and a third connecting the first ITO thin film and the second ITO thin film Printing with an ITO thin film; Performing heat treatment to remove the organic binder in the first to third ITO thin films; And forming an electrode on each of the first ITO thin film and the second ITO thin film.

바람직하게는, 상기 유기결합재는 α-테르피네올을 함유하고, 상기 열처리는 100℃에서 90분간 진행된다.Preferably, the organic binder contains α-terpineol, and the heat treatment is performed at 100° C. for 90 minutes.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 화재감지센서는 기판; 상기 기판상에 아크광 검출을 위해 면형상으로 인쇄된 된 제1 ITO 박막; 상기 기판상에 온도 검출을 위해 지그재그 모양의 선형상으로 인쇄된 제2 ITO 박막; 상기 기판상에 상기 제1 ITO 박막과 제2 ITO 박막을 연결하도록 인쇄된 제3 ITO 박막; 및 상기 제1 ITO 박막과 상기 제2 ITO 박막에 각각 형성된 전극;을 포함하고, 상기 제1 내지 제3 ITO 박막은 동일한 재료로 형성되고 아크광 및 온도변화에 의해 저항값이 변하는 것을 특징으로 한다.In addition, a fire detection sensor according to an embodiment of the present invention includes a substrate; A first ITO thin film printed on the substrate in a planar shape to detect arc light; A second ITO thin film printed on the substrate in a linear zigzag shape for temperature detection; A third ITO thin film printed to connect the first ITO thin film and the second ITO thin film on the substrate; And an electrode formed on the first ITO thin film and the second ITO thin film, respectively, wherein the first to third ITO thin films are formed of the same material, and resistance values are changed by arc light and temperature change. .

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상기 과제의 해결수단에 의한 본 발명은, 아크광을 효과적으로 검출하기 위해 충분한 면적이 확보되고, 온도변화를 효과적으로 검출하기 위해 저항값의 변화 폭이 클 수 있도록 인쇄된 ITO 박막을 이용함으로써 아크광 및 온도변화 모두에 대해 양호한 검출 감도를 갖는 일체형 화재감지센서가 제공되는 효과가 있다.The present invention according to the solution to the above problem is to secure a sufficient area to effectively detect arc light, and to effectively detect temperature change, by using a printed ITO thin film so that the width of change of resistance value is large, arc light and There is an effect of providing an integrated fire detection sensor having good detection sensitivity against all temperature changes.

특히, 스크린 인쇄법으로 기판에 ITO 박막을 인쇄하여 제작비용을 감소시키고, 단일센서로 아크광 및 온도변화를 검출하도록 함으로써 화재감지센서의 소형화가 가능한 이점이 있다.In particular, there is an advantage of miniaturization of the fire detection sensor by printing an ITO thin film on a substrate by a screen printing method to reduce manufacturing cost and to detect arc light and temperature change with a single sensor.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재감지센서의 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재감지센서 제작방법의 순서도.
도 3은 도 2의 유기결합재 제거 단계에서 열처리 시간에 따른 ITO 박막의 저항을 나타내는 그래프.
도 4는 도 2의 유기결합재 제거 단계에서 열처리 온도에 따른 ITO 박막의 저항을 나타내는 그래프.
도 5는 도 1의 화재감지센서의 성능 실험에 사용된 UV-Lamp의 파장대역을 나타내는 스펙트럼.
도 6은 도 5의 UV-Lamp의 UV광량에 따른 도 1의 화재감지센서의 감도 변화를 나타내는 그래프.
도 7은 온도 변화에 따른 도 1의 화재감지센서의 저항을 나타내는 그래프.1 is a conceptual diagram of a fire detection sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart of a method of manufacturing a fire detection sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the resistance of the ITO thin film according to the heat treatment time in the organic binder removal step of Figure 2;
Figure 4 is a graph showing the resistance of the ITO thin film according to the heat treatment temperature in the organic binder removal step of Figure 2;
Figure 5 is a spectrum showing the wavelength band of the UV-Lamp used in the performance experiment of the fire detection sensor of Figure 1;
6 is a graph showing the change in sensitivity of the fire detection sensor of FIG. 1 according to the amount of UV light of the UV-Lamp of FIG. 5.
7 is a graph showing the resistance of the fire detection sensor of FIG. 1 according to a temperature change.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재감지센서의 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 화재감지센서(100)는 기판(110), ITO(인듐 주석 산화물, Indium Tin Oxide : 이하 'ITO'로 약칭함)) 박막(120) 및 전극(130)을 포함하여 구성된다.1 is a conceptual diagram of a fire detection sensor according to an embodiment of the present invention. 1, the fire detection sensor 100 includes a substrate 110, ITO (indium tin oxide, Indium Tin Oxide: hereinafter abbreviated as'ITO')) a thin film 120 and an electrode 130 It is composed of.

기판(110)은 ITO 박막(120)을 스크린 인쇄법에 의해 형성하기 위한 받침판 역할을 한다. 따라서, ITO 박막(120)의 스크린 인쇄가 가능한 평판이라면 어떠한 재질의 평판이라도 기판(110)으로 사용 가능하다. 바람직하게는, 기판(110)은 후술할 ITO 박막(120)의 유기결합재 제거를 위한 열처리를 충분히 견딜 수 있는 재질로 형성된 것이다. 예를 들어, 기판(110)은 인쇄회로기판(PCB) 또는 플라스틱기판이다. 본 실시예에서는 기판(110)이 인쇄회로기판(PCB)인 것으로 설명하기로 한다.The substrate 110 serves as a base plate for forming the ITO thin film 120 by a screen printing method. Therefore, any flat plate of any material can be used as the substrate 110 as long as the ITO thin film 120 is a flat plate capable of screen printing. Preferably, the substrate 110 is formed of a material that can sufficiently withstand the heat treatment for removing the organic binder of the ITO thin film 120 to be described later. For example, the substrate 110 is a printed circuit board (PCB) or a plastic substrate. In this embodiment, it will be described that the substrate 110 is a printed circuit board (PCB).

ITO 박막(120)은 제1 ITO 박막(121), 제2 ITO 박막(122), 제3 ITO 박막(123)을 포함하여 구성되고, 아크광 및 온도변화에 의해 저항값이 변하는 특징이 있다. 본 발명의 화재감지센서(100)는 이러한 저항값 변화를 측정하여 아크광 및 온도변화를 감지하는 것이다.The ITO thin film 120 includes a first ITO thin film 121, a second ITO thin film 122, and a third ITO thin film 123, and has a characteristic in that the resistance value changes due to arc light and temperature change. The fire detection sensor 100 of the present invention detects arc light and temperature change by measuring the change in resistance value.

아크광을 효과적으로 감지하기 위해서는 ITO 박막이 충분한 면적을 갖도록 하고, 온도변화를 효과적으로 감지하기 위해서는 ITO 박막의 저항값 변화가 크도록 하는 것이 바람직하다.In order to effectively detect arc light, it is preferable that the ITO thin film has a sufficient area, and in order to effectively detect the temperature change, the resistance value of the ITO thin film is changed to be large.

따라서, 아크광 감지를 위한 제1 ITO 박막(121)은 충분한 면적이 확보될 수 있도록 면형상으로 형성된다. 온도변화 감지를 위한 제2 ITO 박막(122)은 저항값 변화가 클 수 있도록 저항값이 충분히 큰 기다란 선형상으로 형성된다. 다만, 제2 ITO 박막(122)이 직선으로 길게 형성되면 화재감지센서(100)의 길이가 과도하게 길어지는 문제가 발생하므로 제2 ITO 박막(122)은 충분히 큰 저항값을 가지면서도 화재감지센서(100)의 길이가 과도하게 길어지지 않도록 지그재그 모양의 선형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 제3 ITO 박막(123)은 제1 ITO 박막(121) 및 제2 ITO 박막(122)을 연결하는 것으로 제1 ITO 박막(121) 및 제2 ITO 박막(122)과 동일한 재료로 형성된다.Therefore, the first ITO thin film 121 for detecting arc light is formed in a planar shape so that a sufficient area can be secured. The second ITO thin film 122 for detecting a temperature change is formed in an elongated linear shape having a sufficiently large resistance value so that a change in the resistance value can be large. However, if the second ITO thin film 122 is formed in a long straight line, a problem occurs that the length of the fire detection sensor 100 becomes excessively long, so that the second ITO thin film 122 has a sufficiently large resistance value and a fire detection sensor. It is preferable that the length of (100) is formed in a zigzag-like linear shape so as not to be excessively long. The third ITO thin film 123 connects the first ITO thin film 121 and the second ITO thin film 122 and is formed of the same material as the first ITO thin film 121 and the second ITO thin film 122.

전극(130)은 ITO 박막(120)의 양끝단에 전위차를 발생시키기 위한 것으로, 기존에 전극으로 널리 사용되고 있는 다양한 재질의 전극이 적용가능하다. 추가적으로, 제3 ITO 박막(123)이 없이 제1 ITO 박막(121)과 제2 ITO 박막(122) 각각의 양끝단에 전극(130)이 형성되면 제1 ITO 박막(121)과 제2 ITO 박막(122) 각각에 전압을 가해주고, 아크광과 온도변화를 독립적으로 각각 감지하는 것도 가능하다.The electrode 130 is for generating a potential difference at both ends of the ITO thin film 120, and electrodes made of various materials that are widely used as electrodes can be applied. Additionally, when electrodes 130 are formed at both ends of each of the first ITO thin film 121 and the second ITO thin film 122 without the third ITO thin film 123, the first ITO thin film 121 and the second ITO thin film (122) It is also possible to apply voltage to each and independently detect arc light and temperature change.

본 실시예의 화재감지센서(100)는 구동회로(140) 및 측정부(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.The fire detection sensor 100 of this embodiment may further include a driving circuit 140 and a measuring unit (not shown).

구동회로(140)는 화재감지센서(100)를 구동시키기 위해 전압원과 연결되는 회로이다. 구동회로(140)가 기판(110)의 상면 또는 후면에 인쇄되도록 한다면 화재감지센서(100)를 더 소형화할 수 있다.The driving circuit 140 is a circuit connected to a voltage source to drive the fire detection sensor 100. If the driving circuit 140 is printed on the top or rear surface of the substrate 110, the fire detection sensor 100 can be further downsized.

측정부(미도시)는 전극(130)을 통해 ITO 박막(120)의 양끝단의 저항값 변화를 측정한다. 이때, 제1 ITO 박막(121)과 제2 ITO 박막(122) 각각의 양끝단에 전극(130)이 각각 구비되는 경우에는 측정부 역시 각 전극(130)에 독립적으로 연결되어 아크광과 온도변화를 각각 감지할 수도 있다.The measuring unit (not shown) measures changes in resistance values at both ends of the ITO thin film 120 through the electrode 130. At this time, when electrodes 130 are provided at both ends of each of the first ITO thin film 121 and the second ITO thin film 122, the measuring unit is also independently connected to each electrode 130 to change arc light and temperature. You can also detect each.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재감지센서 제작방법의 순서도이다. 도 2를 참조하면, 화재감지센서 제작방법은 ITO 분말과 유기결합재를 혼합하는 단계(S210), ITO 박막이 인쇄되는 단계(S220), 유기결합재를 제거하는 단계(S230), 및 전극이 형성되는 단계(S240)를 포함한다.2 is a flowchart of a method of manufacturing a fire detection sensor according to an embodiment of the present invention. 2, the method of manufacturing a fire detection sensor includes mixing ITO powder and an organic binder (S210), printing an ITO thin film (S220), removing the organic binder (S230), and forming an electrode. It includes step S240.

ITO 분말과 유기결합재를 혼합하는 단계(S210)에서, ITO 분말은 필요에 따라 금속 또는 반도체 분말로 대체하여 사용 가능하다. 바람직하게는, 공기중에 안정적일 수 있도록 ITO 분말을 사용한다. 유기결합재로는 α-테르피네올(Terpineol)과 에틸셀룰로오즈(Ethyl Cellulose)가 19:1의 중량비로 혼합된 유기용액이 사용될 수 있다. 따라서, 입도 20~70nm의 ITO 분말과 유기결합재를 혼합하여 ITO 페이스트를 제작한다.In the step of mixing the ITO powder and the organic binder (S210), the ITO powder can be used by replacing it with a metal or semiconductor powder as needed. Preferably, ITO powder is used so that it can be stable in the air. As the organic binder, an organic solution in which α-terpineol and ethyl cellulose are mixed in a weight ratio of 19:1 may be used. Therefore, ITO paste is prepared by mixing ITO powder with a particle size of 20 to 70 nm and an organic binder.

이때, ITO 분말과 유기결합재의 비율은 필요에 따라 다르게 적용할 수 있으나, ITO 페이스트를 기판(110)에 인쇄했을 때 너무 묽거나 진하면 안되므로 인쇄의 정밀도를 고려하여 1:1 비율로 되는 것이 바람직하다.At this time, the ratio of the ITO powder and the organic binder may be applied differently as necessary, but it is preferable to be a 1:1 ratio in consideration of the precision of printing because the ITO paste should not be too thin or thick when printed on the substrate 110. .

ITO 박막이 인쇄되는 단계(S220)에서, ITO 페이스트를 기판(110)에 인쇄하되, 아크광을 효과적으로 감지할 수 있도록 충분한 면적이 확보되는 면형상의 제1 ITO 박막(121), 온도변화를 효과적으로 감지할 수 있도록 충분히 큰 저항값을 가지면서도 화재감지센서(100)의 길이가 과도하게 길어지지 않게 하는 지그재그 모양의 선형상의 제2 ITO 박막(122) 및 제1 ITO 박막(121)과 제2 ITO 박막(122)을 연결하는 제3 ITO 박막(123)을 인쇄한다.In the step (S220) in which the ITO thin film is printed, the ITO paste is printed on the substrate 110, but the first ITO thin film 121 in the planar shape is secured with a sufficient area to effectively detect the arc light, effectively reducing the temperature change. The second ITO thin film 122 and the first ITO thin film 121 and the second ITO in a zigzag-shaped linear shape that have a sufficiently large resistance value to detect the fire detection sensor 100 from being excessively lengthened. A third ITO thin film 123 connecting the thin film 122 is printed.

유기결합재를 제거하는 단계(S230)에서, 기판(110)에 ITO 박막(120)과 함께 인쇄된 유기결합재는 센서 특성을 감소시킬 수 있으므로 열처리를 통하여 제거하는 것이 바람직하다. 그러한 열처리의 조건은 ITO 박막(120)이 인쇄되는 기판(110)의 종류에 따라 달라질 수 있다.In the step of removing the organic binder (S230), the organic binder printed together with the ITO thin film 120 on the substrate 110 may reduce sensor characteristics, so it is preferable to remove it through heat treatment. The conditions of such heat treatment may vary depending on the type of the substrate 110 on which the ITO thin film 120 is printed.

도 3은 도 2의 유기결합재 제거 단계에서 수행되는 열처리에서 시간에 따른 ITO 박막의 저항을 나타내는 그래프이다. 도 3의 그래프를 참조하면, 온도 100℃와 150℃ 각각에서 30분에서 120분까지 시간경과에 따른 ITO 박막(120)의 저항값 변화를 볼 수 있고, 100℃와 150℃ 모두 90분간 열처리를 했을 때 저항이 최소값을 보였다. 100℃와 150℃ 중에서는 100℃가 더 낮은 저항값을 보였다.3 is a graph showing the resistance of an ITO thin film over time in the heat treatment performed in the organic binder removal step of FIG. 2. Referring to the graph of FIG. 3, it is possible to see the change in the resistance value of the ITO thin film 120 over time from 30 minutes to 120 minutes at a temperature of 100°C and 150°C, respectively, and both 100°C and 150°C were heat treated for 90 minutes. When it was done, the resistance showed the minimum value. Among 100°C and 150°C, 100°C showed a lower resistance value.

도 4는 도 2의 유기결합재 제거 단계에서 수행되는 열처리에서 온도에 따른 ITO 박막의 저항을 나타내는 그래프이다. 도 4의 그래프를 참조하면, ITO 박막(300)의 열처리 시간은 90분으로 고정하고, 50℃에서 200℃까지 변화되는 온도에 따른 저항값 변화를 볼 수 있고, 100℃로 열처리를 했을 때 저항이 최소값을 보였다.4 is a graph showing the resistance of an ITO thin film according to temperature in the heat treatment performed in the organic binder removal step of FIG. 2. Referring to the graph of FIG. 4, the heat treatment time of the ITO thin film 300 is fixed at 90 minutes, and the resistance value change according to the temperature changing from 50°C to 200°C can be seen. This minimum value was shown.

이러한 실험결과를 통해 본 실시예에서는 100℃에서 90분간 열처리하는 것을 최적의 열처리 조건이라고 할 수 있다.Through these experimental results, in this embodiment, heat treatment at 100° C. for 90 minutes may be referred to as an optimal heat treatment condition.

α-테르피네올(C10H18O, CAS 번호 10482-56-1)은 상압에서 녹는점 36도 끓는점이 215도 이상, 셀룰로오스((C6H10O5)n, CAS 번호 9004-34-6)는 350도 이상의 온도에서 열분해 되는 것으로 알려져 있다. 또한 ITO의 경우에도 300도 정도의 온도에서 재결정화를 통한 전기저항의 최소치가 얻어지는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 발명에서 ITO 박막(120)의 저항값 변화는 주로 α-테르피네올의 증발에 의한 변화로 판단된다.α-terpineol (C 10 H 18 O, CAS No. 10482-56-1) has a melting point of 36 degrees at normal pressure and a boiling point of 215 degrees or more, cellulose ((C 6 H 10 O 5 ) n, CAS No. 9004-34 -6) is known to be pyrolyzed at a temperature of 350 degrees or higher. In addition, in the case of ITO, it is known that the minimum value of electrical resistance is obtained through recrystallization at a temperature of about 300 degrees Celsius. Therefore, in the present invention, the change in the resistance value of the ITO thin film 120 is mainly determined as a change due to evaporation of α-terpineol.

전극이 형성되는 단계(S240)에서, 제1 ITO 박막(121)과 제2 ITO 박막(122)에 각각 전극이 형성된다. 앞서 기술한 바와 같이 전극(130)은 ITO 박막(120)의 양끝단에 전위차를 발생시키기 위한 것으로, 기존에 전극으로 널리 사용되고 있는 다양한 재질의 전극이 적용가능하다. 추가적으로, 제3 ITO 박막(123)이 없이 제1 ITO 박막(121)과 제2 ITO 박막(122) 각각의 양끝단에 전극(130)이 형성되면 제1 ITO 박막(121)과 제2 ITO 박막(122) 각각에 전압을 가해주고, 아크광과 온도변화를 독립적으로 각각 감지하는 것도 가능하다.In the step of forming an electrode (S240), electrodes are formed on the first ITO thin film 121 and the second ITO thin film 122, respectively. As described above, the electrode 130 is for generating a potential difference at both ends of the ITO thin film 120, and electrodes made of various materials that are widely used as electrodes can be applied. Additionally, when electrodes 130 are formed at both ends of each of the first ITO thin film 121 and the second ITO thin film 122 without the third ITO thin film 123, the first ITO thin film 121 and the second ITO thin film (122) It is also possible to apply voltage to each and independently detect arc light and temperature change.

도 5는 본 실시예의 화재감지센서의 성능 실험에 사용된 UV-Lamp의 파장대역을 나타내는 스펙트럼이다. ITO 박막(120)의 아크광 감응 특성을 알아보기 위해 아크광에 존재하는 여러 파장 중 주로 존재하는 파장인 자외광을 이용하여 실험을 진행했고, 도 5를 참조하면, 실험에 사용된 인공 자외선광원인 UV-Lamp의 파장대역이 600nm 이하의 파장대역에서 여러 피크가 관찰되었고, 그중에서도 254nm에서 가장 강한 강도를 갖는 피크가 확인되어 일반적인 아크 발광과 유사한 특성을 보임을 확인할 수 있다. 5 is a spectrum showing the wavelength band of the UV-Lamp used in the performance test of the fire detection sensor of this embodiment. In order to find out the arc-sensitive characteristics of the ITO thin film 120, an experiment was conducted using ultraviolet light, which is a wavelength mainly present among several wavelengths present in the arc light. Referring to FIG. 5, an artificial ultraviolet light source used in the experiment Several peaks were observed in the wavelength band of the phosphorus UV-Lamp less than 600 nm, and among them, the peak with the strongest intensity at 254 nm was confirmed, showing characteristics similar to general arc emission.

특히, 유럽의 이선아크 검출 조건인 EN50317 조건에 따르면 320nm 이하의 단파장 UV광에 대한 검출 성능 (220~225nm, 323~329nm)을 요구하고 있으므로 UV-Lamp의 254nm 파장은 이러한 검출성능을 확인하기 적당한 것으로 판단된다.In particular, according to EN50317, a two-wire arc detection condition in Europe, detection performance for short-wavelength UV light of less than 320nm (220~225nm, 323~329nm) is required, so the 254nm wavelength of UV-Lamp is suitable for confirming such detection performance. It is judged to be.

화재감지센서(100)에 사용된 ITO(인듐주석산화물)은 330nm 이하의 단파장 UV광에 대해서는 높은 흡수도를 보이는 것으로 알려져 있으므로 아크광 검출이 용이하다.ITO (indium tin oxide) used in the fire detection sensor 100 is known to exhibit high absorption for short-wavelength UV light of 330 nm or less, so it is easy to detect arc light.

도 6은 도 5의 UV-Lamp의 UV광량에 따른 도 1의 화재감지센서의 감도 변화를 나타내는 그래프이다. 0.52mW~8.25mW 까지 광량을 변화시키며, 10초 간격으로 UV-Lamp를 ON-OFF시켜가며 화재감지센서(100)의 감도 변화를 측정하였다. 도 6에 도시된 바와 같이, 화재감지센서(100)는 UV광조사에 대하여 아크광 검출용 센서로 충분히 활용가능한 정도의 양호한 감도변화를 나타내었다.6 is a graph showing a change in sensitivity of the fire detection sensor of FIG. 1 according to the amount of UV light of the UV-Lamp of FIG. 5. Changes in the sensitivity of the fire detection sensor 100 were measured by changing the amount of light from 0.52mW to 8.25mW and turning the UV-Lamp ON-OFF at 10 second intervals. As shown in FIG. 6, the fire detection sensor 100 exhibits a good sensitivity change to the extent that it can be sufficiently utilized as a sensor for detecting arc light with respect to UV light irradiation.

한편, UV광의 조사주기가 반복될 때, 화재감지센서(100)의 출력이 원상태로 회복되지 않는 기억효과 (memory effect)가 발생했다. UV광조사가 반복될수록 감도가 증가한 것은 기억효과가 중성 결함준위의 이온화에 의해 발생하는 것으로 생각할 수 있다.On the other hand, when the irradiation cycle of UV light is repeated, a memory effect occurs in which the output of the fire detection sensor 100 is not restored to its original state. The increase in sensitivity as the UV light irradiation is repeated can be considered that the memory effect is caused by ionization of the neutral defect level.

도 7은 온도 변화에 따른 도 1의 화재감지센서의 저항특성변화를 나타내는 그래프이다. ITO 박막(120)에 감지되는 온도를 상온에서부터 70℃까지 순차적으로 변화시켜 ITO 박막(120)의 저항값 변화를 측정하였다. 도 7을 참조하면, 온도가 증가함에 따라 ITO 박막(120)의 저항값이 점점 현저하게 감소하는 특성을 확인할 수 있다. 특히, 온도가 높아질수록 ITO 박막(120)의 저항값은 큰 폭으로 변함을 확인했다. 이와 같이, 화재감지센서(100)는 온도 변화에 대하여 종래보다 우수한 검출 감도를 갖는다. 그래서, 화재감지센서(100)는 아크광 뿐만 아니라 온도 변화에 대해서도 양호한 검출 감도를 갖는다.7 is a graph showing a change in resistance characteristics of the fire detection sensor of FIG. 1 according to a temperature change. A change in the resistance value of the ITO thin film 120 was measured by sequentially changing the temperature sensed by the ITO thin film 120 from room temperature to 70°C. Referring to FIG. 7, it can be seen that the resistance value of the ITO thin film 120 gradually decreases significantly as the temperature increases. In particular, it was confirmed that the higher the temperature, the greater the resistance value of the ITO thin film 120 changes. In this way, the fire detection sensor 100 has a detection sensitivity superior to that of the prior art with respect to a temperature change. Thus, the fire detection sensor 100 has good detection sensitivity not only for arc light but also for temperature changes.

정리하자면, 아크광 및 온도를 동시에 감지할 수 있는 일체형 화재감지센서(100)는 아크광을 효과적으로 검출하기 위해 충분한 면적이 확보되고, 온도변화를 효과적으로 검출하기 위해 저항값의 변화 폭이 클 수 있도록 인쇄된 ITO 박막을 이용함으로써 아크광 및 온도변화 모두에 대해 양호한 검출 감도를 갖는 일체형 화재감지센서가 제공되는 효과가 있다.In summary, the integrated fire detection sensor 100 capable of detecting arc light and temperature at the same time secures a sufficient area to effectively detect arc light, and allows a large change in resistance value to effectively detect temperature change. By using the printed ITO thin film, there is an effect of providing an integrated fire detection sensor having good detection sensitivity for both arc light and temperature change.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention should be construed by the claims, and all technical thoughts within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 화재감지센서 110: 기판
120: ITO 박막 121: 제1 ITO 박막
122: 제2 ITO 박막 123: 제3 ITO 박막
130: 전극 140: 구동회로100: fire detection sensor 110: substrate
120: ITO thin film 121: first ITO thin film
122: second ITO thin film 123: third ITO thin film
130: electrode 140: driving circuit

Claims (4)

ITO(Indium Tin Oxide) 분말과 유기결합재가 혼합되어 ITO 페이스트를 형성하는 단계;
상기 ITO 페이스트가 기판 상에 아크광 검출을 위한 면형상의 제1 ITO박막, 온도검출을 위한 지그재그 모양의 선형상의 제2 ITO 박막, 및 상기 제1 ITO 박막과 제2 ITO 박막을 연결하는 제3 ITO 박막으로 인쇄되는 단계;
상기 제1 내지 제3 ITO 박막 내에서 상기 유기결합재를 제거하는 열처리가 진행되는 단계; 및
상기 제1 ITO 박막과 상기 제2 ITO 박막에 각각 전극이 형성되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크광 및 온도를 동시에 감지할 수 있는 일체형 화재감지센서 제작 방법.Forming an ITO paste by mixing ITO (Indium Tin Oxide) powder and an organic binder;
The ITO paste is a planar first ITO thin film for arc light detection on a substrate, a zigzag linear second ITO thin film for temperature detection, and a third connecting the first ITO thin film and the second ITO thin film Printing with an ITO thin film;
Performing heat treatment to remove the organic binder in the first to third ITO thin films; And
Forming an electrode on each of the first ITO thin film and the second ITO thin film; A method of manufacturing an integrated fire detection sensor capable of simultaneously detecting arc light and temperature, comprising: a. 제1항에 있어서,
상기 유기결합재는 α-테르피네올을 함유하고,
상기 열처리는 100℃에서 90분간 진행되는 것을 특징으로 하는 아크광 및 온도를 동시에 감지할 수 있는 일체형 화재감지센서 제작 방법.The method of claim 1,
The organic binder contains α-terpineol,
The heat treatment is a method of manufacturing an integrated fire detection sensor capable of simultaneously detecting arc light and temperature, characterized in that the heat treatment proceeds for 90 minutes at 100 ℃. 기판;
상기 기판상에 아크광 검출을 위해 면형상으로 인쇄된 된 제1 ITO 박막;
상기 기판상에 온도 검출을 위해 지그재그 모양의 선형상으로 인쇄된 제2 ITO 박막;
상기 기판상에 상기 제1 ITO 박막과 제2 ITO 박막을 연결하도록 인쇄된 제3 ITO 박막; 및
상기 제1 ITO 박막과 상기 제2 ITO 박막에 각각 형성된 전극;을 포함하고,
상기 제1 내지 제3 ITO 박막은 동일한 재료로 형성되고 아크광 및 온도변화에 의해 저항값이 변하는 것을 특징으로 하는 아크광 및 온도를 동시에 감지할 수 있는 일체형 화재감지센서.Board;
A first ITO thin film printed on the substrate in a planar shape to detect arc light;
A second ITO thin film printed on the substrate in a linear zigzag shape for temperature detection;
A third ITO thin film printed to connect the first ITO thin film and the second ITO thin film on the substrate; And
Including; electrodes formed on each of the first ITO thin film and the second ITO thin film,
The first to third ITO thin films are formed of the same material, and the resistance value is changed by arc light and temperature change. An integrated fire detection sensor capable of simultaneously sensing arc light and temperature. 삭제delete
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