KR102533842B1 - 화재징후 표출재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감시대상에 포함된 도체 또는 절연체에 형성되고, 감시대상의 최고허용온도와 관련된 기준온도로 열을 받으면 가스발생이 가능하며, 가스발생에 의해 질량이 감소되고, 가스발생과 질량감소로 화재징후를 표출하는 것을 특징으로 하는 화재징후 표출재를 개시한다.

Description

화재징후 표출재{MATERIAL FOR SHOWING SIGN OF FIRE}

본 발명은 감시대상에 의해 열을 받으면 가스를 발생하고, 가스의 발생으로 전기화재에 대한 징후를 표출하는 표출재에 관한 것이다.

전기기기는 다양한 부품을 포함하고, 대표적으로 도체와 절연체이다. 전기규정에서는 전기기기별 또는 부품별로 온도상승한도와 최고허용온도가 규정되어 있다. 또한 전기규정에서는 도체의 주변온도와 도체의 실측온도가 규정되어 있다.

종래에는 선행기술로 기재된 특허문헌과 같이 가스센서를 이용하여 절연체에서 발생하는 가스를 감지하였고, 절연체의 불완전연소에서 발생하는 가스의 감지로 전기화재에 대한 징후를 알아냈다. 그러나 종래에는 아래와 같이 다양한 문제점이 있다.

<최고허용온도 부근에서 화재징후를 표출하는 표출재의 부재>

절연체는 기본적으로 전기 또는 열을 통하지 않게 하는 기능을 가지고 있으므로, 최고허용온도에 도달하여도 열분해가 발생하지 않는다. 예를 들어 600V 폴리에틸렌 절연전선의 최고허용온도는 75℃이고, 융점은 약 137℃이며, 착화온도는 약 350℃이다.

이에 따라 종래에는 최고허용온도에서 절연체의 가스발생이 일어나지 않으므로, 절연체의 최고허용온도 시기에 가스센서를 이용한 화재징후 감지가 어려울 수 있다.

또한 종래에는 낮은 온도에서 열이 발생하다가 급격하게 온도상승이 발생할 수 있고, 급격한 온도상승에 의해 절연체의 가스발생시기부터 착화시기까지 시간이 매우 짧을 수 있으므로, 절연체의 가스감지로만 화재를 사전에 예방하기 어려울 수 있다.

<화재징후를 표출하는 절연체의 한계>

도체를 감싸는 절연체는 일반적으로 할로겐 원소를 포함하고, 불완전 연소과정에서 할로겐 가스를 발생하며, 첨가제와 반응하여 연소를 억제하고, 불완전 연소과정에서 다이옥신 또는 염화수소 등 유독성 가스가 방출되며, 할로겐 가스에 의해 전기기기의 부식이 일어날 수 있다.

그러나 종래에는 유독성 가스의 방출과 도체의 부식을 최소화하고, 가스센서의 선택도 또는 민감도를 고려하여 다양한 종류의 가스가 발생하지 않는 절연체를 개발하지 못하고 있는 실정이다.

한국등록특허 제10-1691164호

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 감시대상에서 발생하는 열에 의해 가스발생이 가능한 화재징후 표출재를 제공한다.

상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명의 실시예에 따른 화재징후 표출재는, 감시대상에 포함된 도체 또는 절연체에 형성되고, 감시대상의 최고허용온도와 관련된 기준온도로 열을 받으면 가스발생이 가능하며, 가스발생에 의해 질량이 감소되고, 가스발생과 질량감소로 화재징후를 표출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 화재징후 표출재는, 상기 감시대상에 의해 열을 받으면 부취를 발생하는 부취제 또는 색상변화를 발생하는 열변색 고분자를 포함하고, 상기 부취제 또는 열변색 고분자는 화재징후를 감지하는 가스센서의 선택도 또는 민감도를 고려하여 탄소와 수소원자로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 화재징후 표출재는, 도체 간의 접속을 위한 접속체, 도체를 감싸는 캡 또는 전기기기에 부착되는 패드에 포함되어 제조되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 화재징후 표출재는, 감시대상에 포함된 절연체보다 융점이 낮고, 감시대상에 의해 열을 받으면 가스발생이 가능하며, 가스발생에 의해 질량이 감소되고, 가스발생과 질량감소로 화재징후를 표출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 화재징후 표출재는, 단계별 화재징후의 수준을 알아내기 위해 융점이 서로 다른 제1 표출재와 제2 표출재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 감시대상에서 발생하는 열에 의해 가스발생이 가능한 화재징후 표출재를 제공함으로써, 감시대상의 최고허용온도에서 발생하는 전기화재에 대한 징후를 알아낼 수 있고, 화재징후 표출재와 감시대상을 이용하여 단계별로 화재징후의 수준판별이 가능하며, 화재징후의 판별수준에 대한 정확도 또는 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 는 본 발명의 실시예에 따른 전기화재 예방을 위한 전기시설을 도시한 것이다.
도 2는 합성수지별 화학적 특성을 도시한 예이다.
도 3은 온도패턴법의 판정기준을 도시한 것이다.
도 4는 절연계급의 최고허용온도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기화재 예방을 위한 접속체를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기화재 예방을 위한 접속체를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전기화재 예방을 위한 캡을 도시한 것이다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 는 본 발명의 실시예에 따른 전기화재 예방을 위한 전기시설을 도시한 것으로서, 전기시설(10)은 전기기기를 포함하는 시설물을 의미하고, 대표적으로 송전소, 변전소, 발전소, 수배전반, 또는 분전반이다. 전기시설(10)은 가정용, 산업용 또는 빌딩에 존재하는 시설을 의미할 수 있다.

전기기기는 중전기기, 가전기기 및 산업기기로 구분된다. 중전기기는 전력기기라는 명칭을 가질 수 있고 전기에너지의 생산, 수송 또는 변환에 사용하는 기기를 의미한다. 중전기기는 도체를 통하여 전기적인 에너지를 전달할 수 있다. 가전기기와 산업기기는 전기에너지를 사용하여 구동되는 기기를 의미한다.

전기기기는 변압기, 단로기, 도체와 같은 부스바(bus-bar), 단자대, 전선 및 고정권선 저항기 등 다양한 기기로 분류될 수 있고, 전기에너지의 전달 등 도체 간의 접속을 위하여 볼트와 너트와 같은 접속체를 포함할 수 있다.

전기시설(10)은 감시대상, 화재징후 표출재(100) 및 감시장치(300)를 포함한다. 감시대상은 전기화재의 원인이 되는 대상으로서 도체 및 절연체 중 적어도 하나를 포함한다.

도체는 전기적인 에너지를 전달하는 것일 수 있고, 전기기기의 부품에 포함될 수 있다. 절연체는 전기 또는 열을 통하지 않게 하는 것으로서, 도체를 감싸 형성될 수 있고, 도체 간의 접속지점에 형성될 수 있으며, 전기기기의 부품에 포함될 수 있다. 화재징후 표출재(100)는 감시대상에 형성되어 감시대상에 의해 열을 받으면 가스를 발생할 수 있다.

도 2는 합성수지별 화학적 특성을 도시한 예로서, 분자구조를 살펴보면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌은 탄소와 수소라는 단 2종의 원자만 가지고 있고, 연소시 탄화수소 계열의 가스와 수증기만을 배출한다. PVC는 폴리에틸렌의 분자구조와 유사하지만 1개의 수소 대신에 염소가 자리하고 있어 연소시 염소계열의 유독성 가스를 발생한다.

융점은 합성수지가 고체에서 액체로 녹는 온도를 의미하고, 이때 열분해에 의해 가스를 발생한다. 착화온도는 합성수지에 열이 인가될 때 발화하거나 폭발을 일으키는 최저온도를 의미한다.

도 3은 온도패턴법의 판정기준을 도시한 것이고, 도 4는 절연계급의 최고허용온도를 도시한 것으로서, 전기규정에서는 전기기기별 또는 부품별로 온도상승한도와 최고허용온도가 규정되어 있다. 또한 전기규정에서는 도체의 주변온도와 도체의 실측온도가 규정되어 있다. 온도패턴법의 판정기준은 도 3에 기재된 기기뿐만 아니라 몰드변압기, 콘덴서, MCCB, 전력퓨즈(COS, PF) 또는 계기용 변성기(PT, CT) 등 다양한 기기를 더 포함할 수 있다.

도 2와 도 3을 참조하면 600V 폴리에틸렌 절연전선의 최고허용온도는 75℃이고, 융점은 약 137℃이며, 착화온도는 약 350℃이다. 더욱 상세하게는 폴리에틸렌 기반의 절연체는 최고허용온도에서 가스를 발생하지 않고, 융점에서 가스를 발생할 수 있다.

폴리에틸렌 기반의 절연체는 절연특성을 갖고, 약 137℃의 융점을 갖기 위해 설정된 두께로 제조될 수 있다. 화재징후 표출재(100)도 폴리에틸렌 기반으로 제조될 수 있고, 대신에 절연체의 최고허용온도의 부근에서 융점을 갖기 위해 절연체보다 매우 얇은 두께로 제조될 수 있다.

본 발명은 절연체보다 융점이 낮은 물질로 표출재(100)를 제조할 수 있고, 도체나 절연체의 온도상승한도와 최고허용온도의 기준을 참조하여 표출재(100)를 제조할 수 있다. 또한 본 발명은 절연체의 최고허용온도와 융점 사이의 온도에서 가스를 발생하는 물질로 표출재(100)를 제조할 수 있다. 후술되는 표출재(100)의 재료는 예시이고, 예시 이외에 다양한 물질을 사용할 수 있다.

표출재(100)는 합성수지(synthetic resin)를 포함할 수 있다. 합성수지는 흔히 플라스틱이라 하고, 합성수지의 제조방법은 석유, 천연가스 또는 석탄 등으로부터 분자량이 작은 단량체(monomer)를 만들고, 중합반응(polymerization), 중첨가반응(poly-addition), 중축합반응(polycondensation), 첨가축합반응(addition-condensation) 및 기타 고분자화반응 등을 통하여 저분자를 고분자화 한다.

합성수지는 대표적으로 폴리에틸렌(PE: polyethylene), 폴리스티렌(PS: polystyrene), 폴리프로필렌(PP: polypropylene), 폴리염화비닐(PVC: polyvinyl chloride), ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA: polymethyl methacrylate) 폴리에틸 렌테레프탈레이트(polyethylenetere phthalate)로 구분된다.

본 발명은 합성수지의 종류에 따라 융점이나 착화온도가 낮을 수 있고, 도체의 최고허용온도를 만족해야 하기 때문에 합성수지의 연소를 억제하는 난연제를 사용할 수 있다.

본 발명은 절연재의 열분해 또는 불완전 연소에 의해 발생하는 가스의 선택도와 인체 건강을 고려하여 비할로겐계 또는 무기계 난연제를 사용할 수 있다.

본 발명은 합성수지와 난연제를 포함하는 표출재(100)를 제작할 수 있고, 기준온도가 서로 다른 복수의 표출재(100)를 제작할 수 있으며, 절연재의 가열온도에 따른 연소시험을 통하여 표출재(100)를 제작할 수 있다. 연소시험은 가열온도에 따른 가스종류와 농도에 관한 시험이다.

표출재(100)의 면적이나 두께에 대응하여 가스가 발생하는 시기가 달라질 수 있으므로, 본 발명은 면적이나 두께를 고려하여 표출재(100)의 연소시험을 수행할 수 있다.

표출재(100)의 주원료는 열분해 온도가 낮은 물질이 될 수 있고, 대표적으로 암모늄 카보네이트 또는 파라핀이다. 암모늄 카보네이트는 열분해가 되면 암모니아 가스를 발생한다. 파라핀의 열분해가 되면 탄화수소 계열의 가스를 발생한다.

파라핀은 양초를 제조하는데 필요한 주재료이고, 우지, 스테아르산 또는 경화유를 함께 혼합하거나 아로마 등 인체에 무해한 향료 또는 부취제를 첨가하여 양초를 제조하는데 사용될 수 있다.

종래에는 양초를 키거나 끌 때 인체에 유해한 가스가 급증되기 때문에, 인체의 건강을 위하여 램프의 열을 이용한 캔들워머가 출시되고 있다. 본 발명은 캔들워머의 동작방법과 같이 절연체 또는 도체의 열을 이용하여 표출재(100)에서 가스를 방출할 수 있다.

본 발명은 표출재(100)에 인체에 무해한 향료를 첨가시킬 수 있고, 작업자는 향료의 냄새를 맡아 전기화재의 징후를 알아낼 수 있다. 본 발명은 감시대상의 최고허용온도를 고려하여 표출재(100)를 제조할 수 있고, 전술한 물질 이외에도 설정된 기준온도에서 가스를 발생할 수 있는 재료를 사용할 수 있다.

표출재(100)는 설정된 기준온도를 도달하지 못한 열을 받지 못하여도 지속적으로 열이 유지된다면 미량의 가스를 발생할 수 있고, 감시장치(300)는 표출재(100)의 가스발생량에 따른 판별기준이 설정되어야 한다. 가스발생량에 따른 판별기준은 표출재의 열분해 실험으로 통하여 얻어낼 수 있다.

감시장치(300)는 센서부(320) 및 제어부(330)를 포함한다. 센서부(320)는 가스감지 기능이 구비되고, 감시대상(100)에 인접하여 형성된다. 제어부(330)는 센서부(320)를 이용하여 전기화재의 징후를 감시한다.

센서부(320)는 표출재(100)에서 발생하는 가스를 감지하기 위한 가스센서를 포함한다. 센서부(320)는 가스농도의 오차보정을 위한 온습도센서를 포함할 수 있다.

센서부(320)와 제어부(330)는 도 2에 도시된 바와 같이 일체형으로 제작될 수 있고, 감시대상이 위치하는 감시영역을 고려하여 분리형으로 제작될 수 있다. 감시장치(300)는 일체형으로 제작하기 위하여 센서부(320)와 제어부(330)를 하우징하는 케이스(310)를 더 포함할 수 있다.

센서부(320)는 도체나 절연체에 형성된 화재징후 표출재(100)에서 발생하는 가스를 감지하는 제1 가스센서, 절연체의 열화에 의해 발생하는 가스를 감지하는 제2 가스센서 및 도체의 산화나 아크방전에 의해 발생하는 가스를 감지하는 제3 가스센서로 구성될 수 있다.

표출재(100)는 독성이 있는 할로겐원소를 미포함할 수 있고, 전선과 같은 절연체는 절연파괴의 속도를 감소시키기 위하여 할로겐원소를 포함할 수 있다. 제1 가스센서는 탄화수소 계열의 가스를 표적으로 감지할 수 있고, 제2 가스센서는 할로겐원소 계열의 가스를 표적으로 감지할 수 있다.

도체는 열과 수분에 의해 산화가 발생하여 수소가스를 방출할 수 있고, 아크방전에 의해 오존을 방출할 수 있으므로, 제3 가스센서는 수소가스 또는 오존을 감지할 수 있다.

표출재(100)는 탄소와 수소 원자로만 구성될 수 있고, 기성품인 절연체는 탄소, 수소 및 할로겐원소를 포함할 수 있으므로, 제1 가스센서는 절연체에서 발생하는 가스를 감지할 수 있다.

제1 가스센서는 절연체에서 발생하는 가스감지도 가능하고, 제2 가스센서는 제1 가스센서에서 표적으로 감지하는 가스와 다른 가스를 감지한다. 예를 들어 제1 가스센서는 탄화 계열의 가스를 감지하고, 제2 가스센서는 할로겐원소 계열의 가스를 감지한다.

센서부(320)는 감시영역의 환경을 고려하여 각각의 가스센서에 대한 탈부착 또는 비활성화가 가능하고, 제어부(330)는 각각의 가스센서에 대하여 화재징후 수준을 판별하기 위한 기준농도를 설정한다.

제어부(330)는 화재징후 수준을 주의, 위험 및 매우 위험으로 구분할 수 있고, 좀 더 세분화된 수준으로 구분할 수 있다. 제어부(330)는 각각의 가스센서에 대하여 전기화재의 징후를 판별하기 위한 기준값 또는 기준농도를 설정할 수 있다. 예를 들어 제어부(330)는 전기화재 징후의 주의 또는 초기 단계를 제1 가스센서를 활용하고, 위험 단계를 제2 가스센서를 활용하며, 매우 위험 단계를 제3 가스센서를 활용한다.

제1 가스센서의 경우 표출재(100)와 절연체에서 발생하는 탄화계열의 가스를 감지할 수 있으므로, 제어부(330)는 탄화계열의 가스농도에 대하여 기준농도를 설정할 수 있고, 표출재(100)와 절연체의 각각에 대한 기준농도를 설정할 수 있다. 예를 들어 제어부(330)는 제1 가스센서를 활용하고, 가스농도를 기준으로 화재징후 수준을 주의(기준농도를 소량으로 설정), 위험(기준농도를 중량으로 설정) 및 매우 위험(기준농도를 고량으로 설정)으로 구분할 수 있다. 기준농도를 소량으로 설정하는 것은 표출재(100)에서 발생하는 가스감지기준을 잡기 위한 것이고, 기준농도의 중량과 고량으로 설정하는 것은 절연체에서 발생하는 가스감지기준을 잡기 위한 것이다.

제어부(330)는 화재징후 표출재(100) 또는 절연체에서 발생하는 가스로 화재징후 수준을 판별한다. 제어부(330)는 화재징후 표출재(100)와 절연체을 이용하여 단계별로 화재징후의 수준판별이 가능하다.

제어부(330)는 센서부(320)를 이용하여 화재징후 수준을 판별한다. 더욱 상세하게는 제어부(330)는 센서부(320)의 센서데이터에 포함된 각각의 가스농도와 설정된 기준농도를 비교하여 화재징후의 수준판별이 가능하다.

제어부(330)는 화재징후 표출재(100), 절연체 또는 도체에서 발생하는 가스로 화재징후 수준을 판별한다. 제어부(330)는 화재징후 표출재(100), 절연체 또는 도체를 이용하여 단계별로 화재징후의 수준판별이 가능하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기화재 예방을 위한 접속체를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기화재 예방을 위한 접속체를 도시한 것이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전기화재 예방을 위한 캡을 도시한 것이다.

표출재(100)는 도체 간의 접속을 위한 접속체(400), 도체를 감싸는 캡(500) 또는 전기기기에 부착되는 패드에 포함되어 제조될 수 있다.

접속체(400)는 몸체(410), 홈(420) 및 표출재(100)를 포함한다. 몸체(410)는 도체의 접속 또는 고정을 위한 것이고, 도체와 같거나 유사한 성질을 가질 수 있다.

홈(420)은 몸체(410)의 설정된 위치에 형성된다. 예를 들어 홈(420)은 도 5에 도시된 바와 같이 몸체(410)의 외주면에 형성되거나, 도 6에 도시된 바와 같이 몸체(410)의 상부면에 형성된다. 접속체(400)는 볼트 또는 너트일 수 있다. 접속체(400)는 단자대 형태로 제작될 수 있다.

본 발명은 도체의 부위별 최고허용온도, 합성수지의 종류, 합성수지와 난연제의 조합비율, 절연재의 면적이나 두께 및 연소시험의 결과를 통하여 전기화재의 징후를 나타내는 경고수준을 판별하기 위한 알고리즘을 생성할 수 있고, 최적화된 표출재(100)를 제작할 수 있으며, 제어부(330)에 알고리즘을 적용할 수 있다.

본 발명은 기준온도가 서로 다르고, 주력으로 발생하는 표적가스가 서로 다른 복수의 표출재(100)를 포함할 수 있다. 예를 들어 표출재(100)는 도 6에 도시된 바와 같이 융점 또는 기준온도가 서로 다른 제1 표출재(100-1) 및 제2 표출재(100-2)를 포함한다. 제1 표출재(100-1)는 제2 표출재(100-2)보다 기준온도가 낮을 수 있고, 도체의 최고허용온도에 대응하는 기준온도일 수 있다. 예를 들어 기준온도는 최고허용온도에 준하거나 최고허용온도보다 높다. 제1 표출재(100-1)는 제2 표출재(100-2)보다 융점, 질량 및 가스발생량이 낮을 수 있다.

제어부(330)는 제1 표출재(100-1)에서 발생하는 표적가스를 감지하면 화재징후 초기수준으로 판별할 수 있고, 제2 표출재(100-2)에서 발생하는 표적가스를 감지하면 화재징후 위험수준으로 판별할 수 있다. 제어부(330)는 제1 표출재(100-1)와 제2 표출재(100-2)에서 발생하는 가스농도의 양을 분석하여 좀 더 세밀하게 화재징후의 경고수준을 구별할 수 있다. 서로 다른 표적가스는 합성수지의 종류 또는 첨가되는 난연제에 의해 결정될 수 있다.

제1 표출재(100-1)와 제2 표출재(100-2) 단계별 화재징후 수준을 알아내기 위한 육안 검사로도 활용될 수 있다. 예를 들어 작업자는 제1 표출재(100-1)에만 질량변화가 발생하면 화재징후 수준이 초기 단계라는 것을 알아낼 수 있고, 제2 표출재(100-2)까지 질량변화가 발생하면 화재징후 수준이 초기와 위험 단계의 사이라는 것을 알아낼 수 있다.

화재징후 표출재(100)는 감시대상에 포함된 도체 또는 절연체에 형성되고, 감시대상의 최고허용온도와 관련된 기준온도로 열을 받으면 가스발생이 가능하며, 가스발생에 의해 질량이 감소되고, 가스발생과 질량감소로 화재징후를 표출한다.

도 7에 도시된 캡(500)은 지지부(510) 및 표출재(100)를 포함할 수 있다. 지지부(510) 절연체 또는 도체에 고정되면서 표출재(100)를 지지하는 기능을 제공한다. 캡(500)은 주로 전선의 단부에 형성될 수 있고, 단자대에 접속되는 도체에 형성될 수 있다.

본 발명의 표출재는 다양한 형태로 제작될 수 있고, 가전기기 또는 산업기기에서 요구되는 형태로 제작될 수 있다. 예를 들어 표출재는 가정용 멀티탭에 형성된다.

본 발명은 도체의 최고허용온도를 고려한 기준온도를 초과할 때 가스를 발생하는 표출재(100)를 제공함으로써, 가스감지에 의한 화재징후를 정확하게 알아낼 수 있고, 표출재(100)의 소실상태 또는 가스냄새를 통하여 작업자가 화재징후를 인지할 수 있다.

본 발명은 기준온도가 서로 다른 복수의 표출재(100)를 포함하고, 각각의 표출재(100)에서 발생하는 표적가스가 서로 다르며, 표적가스의 종류에 기반하여 전기화재의 징후를 나타내는 경고수준을 판별함으로써, 가스감지에 의한 화재징후의 판별 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명은 전기기기의 도체에 표출재(100)를 설치함으로써, 센서부(320) 또는 제어부(330)를 미구비하여도 작업자가 표출재(100)의 육안식별이나 냄새식별의 방법으로 화재징후의 수준을 판단할 수 있다. 예를 들어 작업자는 표출재(100)의 소실상태를 육안으로 식별하거나 표출재(100)의 가스냄새를 인지하여 기존 접속체(400)를 다시 조이고 새로운 표출재(100)로 교체하거나, 기존 접속체(400)를 제거하고 새로운 접속체(400)로 교체한다.

본 발명은 온도 센서 등 장비가 없어도 육안이나 냄새를 통하여 작업자가 쉽게 느슨해진 접속체(400)를 찾을 수 있고, 별도의 마킹을 위한 펜을 사용할 필요가 없다.

제어부(330)는 경고수준을 판별하여 전기기기를 제어할 수 있고, 관리자용 또는 서버용 단말기에게 경고수준을 알리기 위한 알림정보를 생성할 수 있다. 예를 들어 전기기기의 제어는 제어수단을 제어하고, 알림정보의 전송은 IEC 61850 또는 DNP 3.0과 같은 통신 프로토콜을 이용한다. 제어수단은 전원제어기, 개폐기 또는 전류차단기이다. 예를 들어 전류차단기는 퓨즈이다. 퓨즈는 용단되면 재사용이 불가능하지만, 매우 저가이고 확실한 전류차단 동작을 제공하여 많은 전기 작업자에게 사용되는 부품이다.

본 발명의 표출재(100)는 퓨즈처럼 열화 또는 열분해가 발생하면 재사용이 불가능하지만, 매우 저가로 제조할 수 있고, 육안검사뿐만 아니라 냄새검사와 가스검사 등 다양한 검사를 제공할 수 있으며, 다양한 검사를 통해 전기화재의 징후 감시 정확도 또는 효율을 극대화시킬 수 있다.

본 발명은 표출재(100)에 포함된 물질을 이용하여 케이블 또는 단자대를 제조할 수 있다. 예를 들어 케이블 또는 단자대는 탄소와 수소원자로 구성된 합성수지를 사용하고, 센서부(320)는 선택도 또는 민감도를 고려하여 탄화계열의 가스를 감지한다.

표출재(100)는 탄화계열의 가스냄새 또는 할로겐원소의 독성가스냄새와 구분되는 향기 또는 부취제를 포함할 수 있다.

부취제는 전술한 아로마 또는 황성분이 없는 무황부취제일 수 있다. 무황부취제는 합성수지의 강도나 물성을 강화하고, 인체에 해가 없으며, 금속의 부식성이 낮다. 본 발명은 무황부취제를 통해 연소과정에서 냄새가 발생하여 작업자가 후각으로 전기화재의 징후를 알아낼 수 있고, 탄화수소 계열을 가스를 발생하여 가스센서의 선택도를 향상시킬 수 있으며, 가스증발로 인한 표출재(100)의 외형변화가 발생하여 작업자가 육안으로 전기화재의 징후를 알아낼 수 있다.

무황부취제는 이소발레르알데히드(isovaleraldehyde) 또는 아크릴레이트(acrylate)일 수 있다. 이소발레르알데히드는 바나나, 사과, 당근, 카카오 및 커피와 같은 식품을 비롯하여 180종이 넘는 식물의 천연으로부터 입수가 가능하다. 이소발레알데히드는 아미노산 제조, 항바이러스성 보호, 중추신경계 질환 약물 또는 부형제로 사용되는 물질이다.

아크릴레이트는 황성분을 미포함하고, 특유의 냄새를 발생할 수 있다. 아크릴레이트는 메틸, 에틸, 부틸, 2-에틸헥실아크릴레이트, 아크릴산, 메틸메타아크릴레이트로 구분될 수 있다. 아크릴레이트는 투명성, UV안정성, 신율, 내용제성 및 내수성이 있으므로, 도료, 섬유, 접착제, 코팅제 또는 잉크 등 다양한 용도로 사용되는 물질이다. 특히 메틸 아크릴레이트는 아크릴에스테르 모노머들과 공중합체를 이루어져 합성수지의 강도나 물성을 강화시키는 기능을 제공한다. 무황부취제는 에스테르계 유기화합물인 알킬 이소발레이트, 아크릴계 유기화합물인 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 피라진을 포함할 수 있다.

종래에는 변색온도범위가 0~70℃를 가진 변색용 안료를 절연물에 코팅하였다. 그러나 종래에는 절연체의 최고허용온도를 고려하여 표출재(100)의 열화가 약 80℃ 이상에서 발생할 수 있기 때문에 변색용 안료를 화재징후 감시의 용도로 사용하기 어려운 문제점이 있다.

종래에는 안료의 변색온도범위를 넓히기 위하여 할로겐 등 난연성의 첨가제와 혼합하였으나, 열분해시 도체를 부식시키는 가스가 발생하는 문제점이 있고, 탄화수소 계열의 가스 외에 다른 가스가 발생하여 가스센서의 선택도가 감소될 수 있는 문제점이 있다.

표출재(100)는 열에 의한 색상변화를 제공하는 열변색 고분자 (thermochromic polymer)를 포함할 수 있다. 열변색 고분자는 열변색층으로 명명할 수 있다. 열변색층은 종래의 변색용 안료의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 합성수지와 혼합되거나 합성수지로 이루어진 절연층의 설정된 영역에 형성될 수 있다.

열변색 고분자는 일반적을 바이오센서를 제조하는데 사용되고, 주성분이 폴리디아세틸렌(polydiacetylene)이며, 고분자에 펩타이드 곁가지(sid chain)를 도입하여 200℃까지 매우 빠른 색상변화를 제공할 수 있다. 열변색 고분자는 200℃이상의 열을 받으면 비가역적으로 손상되어 더 이상 열변색 성질이 존재하지 않는다. 열변색 고분자는 폴리디아세틸렌의 양에 대응하여 다양한 조건의 온도로 색상변화를 제공할 수 있다.

폴리디아세틸렌은 분자식이 C₄H₂로서 수소와 탄소 원자로 구성되고, 착화온도 이상으로 열을 받으면 탄화수소 계열의 가스를 발생하며, 합성수지의 물성 강화에 사용될 수 있다. 열변색 고분자는 변색용 안료보다 색상변화에 따른 온도범위가 넓고, 절연물의 열화가 발생하는 온도와 완전연소가 발생하는 온도 사이의 범위를 갖는다. 열변색 고분자는 수소와 탄소 원자로 구성되어 불완전 연소시 도체의 부식과 관련된 가스의 방출을 최소화할 수 있고, 탄화수소 계열의 표적가스를 감지하는 제1 가스센서의 선택도를 향상시킬 수 있다.

합성수지와 열변색 고분자는 탄소와 수소 원자로 구성되어 불완전 연소시 탄화수소 계열의 표적가스를 발생할 수 있다. 부취제 또한 탄소, 수소 및 산소 원자로 구성되어 불완전 연소시 탄화수소 계열의 표적가스를 발생할 수 있다.

본 발명은 표출재(100)의 물질을 포함하는 절연체를 제조할 수 있고, 절연체는 연소에 의해 발생하는 수분을 흡수하여 도체의 부식 또는 가스 감지를 위한 센서의 감도를 향상시킬 수 있는 흡수제를 더 포함할 수 있다. 흡수제는 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가지 합성 고분자 물질일 수 있고, 예를 들어 SAP(Super Absorbent Polymer), SAM(Super Absorbency Material) 또는 AGM(Absorbent Gel Material)이며, 기저기나 생리대 용품으로 사용되고 있다. 또한 흡수제는 수분과 반응하여 부풀음을 제공하는 아크릴산 폴리머(acrylic acid polymer) 및 소디움염(sodium salt)을 포함하는 혼합물일 수 있다.

센서부(320)는 가스센서의 농도 보정 또는 오차감지를 위하여 온습도센서를 더 포함할 수 있다.

10: 전기시설 100: 표출재
100-1: 제1 표출재 100-2: 제2 표출재
300: 감시장치 310: 케이스
320: 센서부 330: 제어부
400: 접속체 410: 몸체
420: 홈 500: 캡
510: 지지부

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4. 감시대상에 포함된 절연체보다 융점이 낮고, 감시대상에 의해 열을 받으면 가스발생이 가능하며, 가스발생에 의해 질량이 감소되고, 가스발생과 질량감소로 화재징후를 표출하는 화재징후 표출재에 있어서,
   상기 표출재는 할로겐 원소를 미포함하고, 탄소와 수소를 포함하거나 탄소와 수소 및 산소를 포함하여,
   할로겐 원소가 포함된 절연체보다 융점이 낮고, 불완전 연소시 유독성과 관련된 가스와 도체의 부식과 관련된 가스의 방출을 최소화하며, 센서부의 선택도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 화재징후 표출재.
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