KR20160000067A - 덕트 화재 전용 지능형 화재 감지 시스템 - Google Patents

Abstract

지능형 화재 감지 시스템은 덕트 내부의 설치 구간 단위로 순차적으로 복수개가 설치되고, 각각의 설치 구간에서 덕트 내부 온도를 각각 측정하여 주기적으로 전송하며, 측정된 온도 변화를 분석하여 화재 여부를 감지하는 지능형 화재 감지기, 그리고 상기 지능형 화재 감지기로부터 온도 정보를 수신하여 모니터링하고, 상기 지능형 화재 감지기의 화재 감지에 따라 화재 경보 및 화재 진압 제어를 수행하는 지능형 수신기를 포함한다.

Description

덕트 화재 전용 지능형 화재 감지 시스템{INTELLIGENT FIRE DETECTING SYSTEM FOR DUCT FIRE}

본 발명은 덕트 화재 전용 지능형 화재 감지 시스템에 관한 것이다.

공장 화재의 경우 공장의 대형화·밀집화가 이루어져 있고, 공장 내부에 다양한 위험물 및 가연성 물질들을 사용하고 있기 때문에 화재가 발생하면, 1차적인 재산 피해와 인근 공장 밀집 지역으로의 2차 화재 확산으로 다른 화재보다 재산 및 인명 피해가 크게 나타날 가능성이 매우 높다.

소방 방재청 발표에 따르면, 2008년 ~ 2012년 전국에서 발생한 화재 발생 건수 중 공장 화재의 발생 비율은 연간 약 6.23% 차지하고 있다. 그러나 재산 피해를 보면 전체 화재 중 공장 화재의 재산 피해가 약 25.03%를 차지하고 있어 발생 건수 대비 재산 피해 규모가 상대적으로 높게 나타난다.

공장 화재는 다양한 원인에 기인하지만, 그 중에서도 덕트 내에서 발생하는 화재가 많은 부분을 차지하고 있다.

공장 덕트 화재의 경우 공정 환경에서 발생하는 다양한 분진, 유분 및 장기간 퇴적에 의해 발생된 슬러지 등이 상시 덕트 내에 잔존하고 있어 고온의 환경에서 자체 발화 및 불티 등에 의한 착화 등으로 인하여 화재가 빈번이 발생한다.

대표적으로 섬유공장, 빵공장, 자동차 페인트 도색 공장들은 고온의 공정 작업이 이루어지기 때문에 잠재적인 화재 위험성을 지니고 있다.

특히, 섬유 공장에서 발생되는 덕트 화재의 경우, 염색 공업에서 사용되는 텐터기설비에 기인하여 발생하는 화재가 많이 발생된다. 이와 같은 원인은 텐터기 설비가 상시 고온(150℃ ~ 200℃)을 유지하면서 24시간 가동되기 때문에 화재위험성이 매우 높게 나타난다.

국내에서 가장 많은 섬유공장이 위치한 대구지역의 2007년 ~ 2011년에 발생된 섬유공장 화재발생 현황을 보면, 공장화재 중 섬유공장에서의 화재가 연간 약 37% 이상 매우 높은 비율을 차지한다.

대구 지역 섬유 공장 화재 최초 발화지점을 보면, 덕트에서 발생되는 화재가 약 48 %로 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로는 집진기에서 발생되는 화재가 약 33 %를 차지한다.

이는 공장에서 제품 공정시 발생되는 섬유 분진 및 슬러지 등이 덕트와 집진기 내부에서 흡착되어 축적된 후, 섬유 제품 공정시 발생되는 불티 및 고온의 전도·복사열에 의해 착화 또는 발화되어 화재로 이어진 것으로 판단된다.

공장 덕트의 특성상 공간적으로 좁고 길게 늘어져 있고, 내부에 섬유 분진 및 슬러지가 축적 되어 있어 섬유 분진 및 슬러지 등의 유분성분들을 가연물로 하여 급속도로 화재가 확대되는 특징이 있기 때문에 화재 발생을 사전에 감지하거나, 조기에 발견하지 못할 경우 화재가 급속도로 전파되고, 화재 진압이 곤란한 특성이 있다.

또한, 덕트의 특성상 내부의 상태를 확인할 수 없어 화염이 외부로 누출되지 않으면 화원의 위치 확인이 곤란한 문제점이 발생한다.

덕트 화재의 특성을 분석해보면 첫째, 덕트내부의 환경상 화재 전파속도가 매우 빠른 특성이 있다. 둘째, 덕트 화재 특성상 화재시 최초 발화 지점의 위치 확인이 곤란하다. 셋째, 덕트 연결이 길고 복잡하고 밀폐되어 있어 덕트 내부의 화염이 외부로 누출되어 있지 않으면 화재 발생을 확인할 수 없다. 넷째, 덕트를 개방하여 화재를 진압하더라도 덕트 내부의 분진 및 슬러지에서 훈소 형태의 연소가 진행될 가능성이 크기 때문에 재발화의 위험성이 크다.

이러한 덕트 화재의 피해를 최소화하기 위해 일정 규모 이상의 공장은 화재를 조기에 감지하기 위한 화재 감지기가 설치되어 있지만, 설치 장소가 덕트 내부가 아닌 공장 천정에 설치되고, 감지범위 또한 광범위하고, 감지능력 또한 공정환경과 맞지 않기 때문에 사실상 화재가 확대되고 나서야 화재감지기가 작동되는 현실에 직면해 있다.

또한, 덕트에 설치되어 덕트 내부의 화재를 감지할 수 있는 정온식방폭형열감지기가 있지만, 정온식방폭형열감지기의 경우 공칭작동온도 60℃ ∼ 150℃로 온도범위가 낮아 적용 불가능하며, 정해진 온도에만 단순 ON/OFF 방식으로 화재신호를 송출하는 1차원적인 작동 방식이기 때문에 덕트 내부의 다양한 환경(고온, 분진, 슬러지 등)에 적용하기에는 적응성이 떨어지고, 오작동 및 부작동의 문제가 나타나고 있다. 이와 같이 화재의 조기 감지 실패는 화재 신고 지연 및 초기 진압 실패로 이어져 화재 발생 공장의 전소 혹은 인근 공장으로 화재가 전이될 수 있고, 심지어는 공장밀집지역의 경우 공단 전체로 화재가 확대될 가능성이 매우 높다.

대구 지역 섬유 공장 화재에서 최초 화재인지 요인에 따는 신고 내역을 보면, 화재 경보 설비에 의한 화재인지는 전무하다.

덕트 화재의 위험성은 공장 덕트 뿐만 아니라, 업소용 주방 덕트의 경우도 마찬가지이다. 소방 방재청에서 발표한 2012년도 음식점 주방화재 경우 20%(743건)이상이 주방덕트에서 발생되는 화재로 나타나고 있으며, 주로 주방의 화기가 발화원이 되어 덕트 부근의 기름찌꺼기에 착화되어 덕트 내에서 발화되는 화재이다.

또한, 이런 덕트 화재로 인해 건물 전체가 전소되는 대형화재가 빈번히 일어나고 있다. 이러한 덕트 화재의 원인은 주로 주방에서 사용하는 기름때에 의한 것으로 장기간 주방에서 음식 조리 등을 한 후 덕트를 통해 기름 부유물들이 완전히 환기 되지 못하고 그 주변에 누적되어 덕트 초입에 기름덩어리를 형성하게 된다. 이러한 기름때는 장기간 누적되면, 약 두께 5cm 정도의 기름 덩어리를 유지하게 되어 화재의 원인이 된다. 이러한 덕트 화재의 특징은 내부에서 발화가 되면 덕트가 밀폐되어 있기 때문에 정확한 화재 위치 찾기가 불가능한 문제점이 나타나며, 발화가 되는 동시에 내부 기름찌꺼기에 의해 덕트 전체가 전소 될 때까지 소화자체가 불가하여 막대한 재산 및 인명 손실을 낳고 있다.

특히, 주방용 덕트는 항시 화재에 노출 되어 있는데 그 이유는 턱트 하단에서는 음식 조리를 위한 가스레인지가 화원으로 자리 잡고 있기 때문에 그에 따른 화재의 가능성이 매우 높다.

또한, 이러한 덕트 화재는 발생시 덕트를 타고 빠른 속도로 건물 전체로 화재가 전이되어 대형 참사를 불러오고 있다.

이러한 덕트 화재는 얼마전 뉴스에도 보도되어 그 심각성이 날이 갈수록 부각되고 있고 갈수록 핵가족화 되어가는 현대 사회에서 외식 문화가 빠르게 정착되어 각종 덕트가 구비된 주방들이 날로 늘어 가고 있다.

과거, 덕트 화재를 소화하는데 수시간이 걸린 사례도 있으며, 또한 일단 진화한 후 조금 지나서 재착화된 예도 있다.

덕트는 길고 때로는 심하게 굽어져 있기 때문에, 천장속이나 벽속의 덕트 스페이스와 같은 폐쇄된 공간의 내부에 설치된 화재를 진화한다는 일이 얼마나 어려운가는 쉽게 알 수 있을 것이다.

따라서, 덕트화재의 피해를 최소화하기 위해서는 소화도 중요하지만, 덕트의 화재발생을 미연에 감지하여 화재발생을 예방하고, 화재가 발생된 위치를 정확히 알려줄 수 있는 주소기능 및 덕트 환경(분진, 슬러지 등)에 견딜 수 있는 내구성 및 온도보상기능, 덕트 내부 환경 및 길이에 따라 발생되는 다양한 온도분포(온도차)를 감지하여 경보할 수 있는 덕트화재 전용 지능형 감지기의 개발이 필요하다.

업소용(주방) 폐덕트 내부를 분석한 결과로써 수거한 폐덕트를 분해하여 내부를 확인해 본 결과 상당한 양의 기름 찌꺼기가 존재하는 것을 확인할 수 있고, 내시경 카메라를 이용하여 내부 촬영을 시도하였으나 기름 찌꺼기로 인해 촬영이 힘들 정도로 기름 찌꺼기가 내부 전 공간에 도포되어 있다.

국내 덕트에 설치된 감지시스템의 경우 공장용덕트 및 업소용덕트 대부분 덕트내부를 감지하는 감지시스템이 전무하였으나, 최근 덕트화재의 발생이 증가되면서 업소용 덕트 메인 입구(후두)쪽 및 공장덕트 주요부분에 부분적으로 열전대센서를 사용하여 덕트화재를 감지하고 있는 추세로 설정온도가 되었을 경우 소화약제를 방출하는 시스템을 부분적으로 적용하고 있지만, 열전대센서의 경우 화재감지기가 아니기 때문에 사실상 임시방편을 취하고 있는 것이다.

즉, 현재까지 적용가능한 화재감지시스템이 전무하기 때문에 임시방편으로 열전대센서와 온도컨트롤러를 이용하여, 소화시스템과 연동하고 있는 것이다.

하지만, 덕트내부의 화재감지를 단순 설정온도에 동작하는 것은 소규모에만 적합하고, 조리시의 온도도 음식점마다 차이가 있어 정확한 화재를 감지하기 위해서는 지능형 감지시스템이 필요하다.

특히, 항시 고온으로 24시간 가동되는 텐터기 설비의 경우 섬유마다 사용 온도가 다르기 때문에 덕트 길이에 따라 다양한 온도 분포가 존재하고, 내부의 분진 및 슬러지 등의 퇴적에 의해 온도 보상 기능이 없는 열전대의 온도측정은 정확하지 않을 수 가 있다.

이로 인해 감지기가 설치된 위치의 온도변화를 스스로 판단하여 화재를 감지할 수 있는 알고리즘이 채용된 감지기의 사용이 필요하며, 업소용 덕트의 경우 테이블의 개수에 따라 덕트의 길이가 달라지고 대규모로 커지기 때문에 구간별 온도차가 심하게 나타나기 때문에 지능형 감지가 필요하다.

또한, 업소용덕트에 설치된 열전대의 경우 대부분 흡입구쪽에만 설치되어 있어 덕트 내부화재시 감지가 불가능한 특징이 있다.

국외 덕트 중 공조 설비의 경우, 특수 형태의 덕트 감지기 챔버를 적용한 사례가 있으나, 기름때가 존재하는 덕트 내부에 적용하기에는 흡입구의 막힘 등으로 인해 적응성이 떨어지는 문제점이 나타난다.

현행 공장용덕트 및 업소용덕트의 경우 화재피해를 최소화하기 위해서는 정기적인 청소를 통해 내부에 존재하는 가연물(기름찌꺼기, 분진, 슬러지 등)이 존재하지 않도록 주기적인 청소가 필요하지만, 덕트 구조상 주기적인 청소가 사실상 불가능한 실정이다. 이로인해 규치적인 덕트 교체가 필요하지만, 현행 통상 4년 주기로 덕트교체가 이루어지고 있다. 덕트 내부는 상당한 분진 및 슬러지 등이 내부에 축적되어 있어 화재위험에 크게 노출되고 있는 것이 현실이다.

또한, 공장 덕트의 경우 덕트 외부 보온을 통해 결로현상을 방지하려 하지만, 이 모든 예방 대책 들은 섬유 분진 및 슬러지가 덕트 내에 적체되지 않도록 하는 원시적인 최소한의 예방대책만 있을 뿐, 덕트 내에서 발생되는 화재를 미연에 감지할 수 있는 덕트전용 화재감지기가 없는 것이 현실정이다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공장용 덕트 및 업소용 덕트의 화재 피해를 줄이기 위해서 덕트 내부의 화재 발생을 미연에 감지할 수 있는 덕트 화재 전용 지능형 화재 감지 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 특징에 따르면, 덕트 화재 전용 지능형 화재 감지 시스템은 덕트 내부의 설치 구간 단위로 순차적으로 복수개가 설치되고, 각각의 설치 구간에서 덕트 내부 온도를 각각 측정하여 주기적으로 전송하며, 측정된 온도 변화를 분석하여 화재 여부를 감지하는 지능형 화재 감지기, 그리고 상기 지능형 화재 감지기로부터 온도 정보를 수신하여 모니터링하고, 상기 지능형 화재 감지기의 화재 감지에 따라 화재 경보 및 화재 진압 제어를 수행하는 지능형 수신기를 포함한다.

또한, 지능형 화재 감지 시스템은,

상기 지능형 수신기로부터 수신된 화재 제어 신호를 분석하고, 상기 화재 제어 신호 분석 결과에 따라 덕트에 설치된 배기휀을 정지시키고, 동시에 소화 설비를 구동시키는 지능형 신호 처리기를 더 포함할 수 있다.

상기 지능형 화재 감지기는,

화재 발생 위치를 정확히 제공하기 위한 상기 지능형 화재 감지기의 주소(Address)를 설정하는 주소 설정부, 덕트 내부에 설치되어 상기 덕트 내부의 온도를 아날로그 방식으로 실시간 측정하는 온도 측정부, 상기 온도 측정부가 측정한 덕트 내부의 온도 데이터 및 상기 주소 설정부가 설정한 주소 정보를 상기 지능형 수신기로 전송하는 제어부, 그리고 상기 지능형 수신기와 유선 또는 무선으로 연결되고, 상기 제어부로부터 전달받은 온도 데이터 및 주소 정보를 상기 지능형 수신기로 전송하는 신호 전송부를 포함할 수 있다.

상기 주소 설정부는,

딥스위치 또는 프로그램에 의해 자체 주소 설정을 수행할 수 있다.

상기 온도 측정부는,

상기 덕트 내부에 설치되는 감열부를 포함하고,

상기 감열부는, 내구성을 위해 보호 케이스에 내장될 수 있다.

상기 제어부는,

오염에 따른 감도 저하를 방지할 수 있도록 자체 감도 보상 기능을 수행할 수 있다.

상기 제어부는,

상기 온도 측정부가 측정한 온도 데이터의 온도 모니터링을 수행하고, 이상 온도 정보가 발견되면, 상기 이상 온도 정보를 상기 지능형 수신기로 전송할 수 있다.

상기 제어부는,

상기 덕트 내부의 설치 구간 별로 측정된 온도차(△T)를 분서하고 역온차가 발생되는 지점을 화재로 파악하는 차동식(Rate of rise) 기능을 수행할 수 있다.

상기 제어부는,

화재 판단의 기준이 되는 작동 온도를 임의로 설정하고, 상기 온도 측정부의 측정 결과가 상기 작동 온도에 이르면, 화재로 인식하는 정온식(Fixed temperature) 기능을 수행할 수 있다.

상기 제어부는,

상기 덕트 내부의 설치 구간 별로 측정된 온도차(△T)를 분서하고 역온차가 발생되는 지점을 화재로 파악하는 차동식(Rate of rise) 기능 및 화재 판단의 기준이 되는 작동 온도를 임의로 설정하고, 상기 온도 측정부의 측정 결과가 상기 작동 온도에 이르면, 화재로 인식하는 정온식(Fixed temperature) 기능을 병행하는 보상식 기능을 수행할 수 있다.

상기 제어부는,

덕트 메인 주입구 부분을 기준으로 덕트 메인 주입구와 덕트 시작 부분의 온도차를 비교하여 상기 온도차가 일정 온도 이상이 되면, 화재를 감지할 수 있다.

또한, 상기 지능형 화재 감지 시스템은,

상기 주소 설정부, 상기 온도 측정부, 상기 제어부 및 상기 신호 전송부를 내장하는 케이스를 더 포함하고,

상기 케이스는 덕트 환경에 내구성이 있는 시스 재질의 케이스를 포함할 수 있다.

상기 케이스는,

내압 방폭 구조 또는 본질 안전 방폭 구조를 포함하는 방폭형 구조를 포함할 수 있다.

상기 지능형 수신기는,

상기 지능형 화재 감지기로부터 수신되는 덕트 내의 각 설치 구간 별 온도 데이터의 모니터링 화면을 단계 별로 제공하는 온도 모니터링부, 상기 지능형 화재 감지기로부터 수신되는 화재 신호에 따라 공정기기의 시스템을 정지시키는 1단계 경보 및 제어, 상기 덕트에 설치된 배기휀을 정지시키는 2단계 경보 및 제어 그리고 소화 설비를 구동시키는 제3 단계 경보 및 제어를 수행하는 제어부, 그리고 상기 공정기기 및 상기 배기휀과 연동하고, 상기 덕트를 사용하는 제품공정기기의 가동상태(ON/OFF)를 확인하며, 상기 제어부의 제어에 따라 화재시 상기 공정기기 및 상기 배기휀을 정지시키는 연동부를 포함할 수 있다.

상기 지능형 수신기는,

상기 지능형 화재 감지기로부터 수신되는 온도 데이터를 시간대별 및 계절대 별로구분하여 저장하고, 상기 지능형 화재 감지기의 감도 보상을 위한 데이터 분석을 수행하는 데이터 관리부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 덕트의 화재 발생을 미연에 감지하여 화재발생을 예방하고, 화재가 발생된 위치를 정확히 알려줄 수 있으며, 덕트 환경(분진, 슬러지 등)에 견딜 수 있는 내구성 및 온도보상기능, 덕트 내부 환경 및 길이에 따라 발생되는 다양한 온도분포(온도차)를 감지하여 경보할 수 있다.

도 1, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 덕트 화재 전용 지능형 감지 시스템을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 화재 감지기의 설치 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 화재 감지기의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 화재 감지기의 케이스를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 수신기의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 온도 데이터의 모니터링 화면을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 신호 처리기의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 덕트 화재 전용 지능형 화재 감지 방법의 일련의 과정을 나타낸 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 덕트 화재 전용 지능형 화재 감지 시스템에 대해 설명하기로 한다.

도 1, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 덕트 화재 전용 지능형 감지 시스템을 나타낸다.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 덕트 화재 전용 지능형 감지 시스템은 지능형 화재 감지기(100), 지능형 수신기(200) 및 지능형 신호 처리기(300)를 포함한다.

이때, 도 1은 평상시 온도 데이터를 취득하는 도면으로서, 덕트(400) 내부에 순차적으로 설치된 복수의 지능형 화재 감지기(100)가 설치 구간 별로 온도를 측정한 뒤 지능형 수신기(200)로 전송한다.

지능형 수신기(200)는 지능형 화재 감지기(100)로부터 수신되는 온도 데이터를 실시간으로 모니터링하고, 수신기 인터페이스(미도시)를 통한 자체 확인을 수행한다.

도 2는 화재시 이상온도 정보 파악 시퀀스를 보인 도면으로서, 지능형 수신기(200)는 설치 구간 별로 측정된 온도 데이터의 변화를 토대로 화재 여부를 판단한다. 즉, 각각의 지능형 화재 감지기(CH1, CH2, CH3, CH4) 별로 온도 데이터를 관리하고, 이전에 수신된 온도 데이터와 현재 수신된 온도 데이터 간의 온도차(△T)를 파악하여 화재 여부를 판단할 뿐만 아니라 화재가 발생한 설치 구간을 파악할 수 있다. 즉, 온도차(△T)에서 이상 징후가 발견된 지능형 화재 감지기(100)도 파악이 바로 가능한 것이다.

도 3은 화재시 단계별 경보 및 제어 시퀀스를 보인 도면으로서, 지능형 수신기(200)는 지능형 화재 감지기(100)로부터 전송되는 온도 데이터를 기반으로 화재 여부를 판단한다. 화재로 판단되면, 공정기기 컨트롤러(500)를 제어하여 발화의 주원인인 공정기기를 정지시킴으로 화재의 1차제어, 즉, 발화원 제거를 수행한다. 그리고 덕트(400)에 설치된 배기휀(또는 배풍기)(600)를 화재 감지와 동시에 정지하고, 소화설비(700)를 작동시킨다. 이처럼, 배기휀(600)을 정지시킴으로써 소화설비(700)의 소화 효과를 극대화함과 동시에 화재 확산을 지연할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 화재 감지기의 설치 예시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 화재 감지기의 세부 구성을 나타낸 블록도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 화재 감지기의 케이스를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 지능형 화재 감지기(100)는 덕트(400) 내부의 설치 구간 단위로 순차적으로 복수개(CH1, CH2, CH3, CH4)가 설치된다. 그리고 각각의 설치 구간에서 덕트(400) 내부 온도를 각각 측정하여 주기적으로 지능형 수신기(200)로 전송한다.

도 5를 참조하면, 지능형 화재 감지기(100)는 세부적으로 주소 설정부(110), 온도 측정부(130), 제어부(150) 및 신호 전송부(170)를 포함한다.

주소 설정부(110)는 지능형 화재 감지기(100)에 주소(Address)를 설정한다. 주소 설정부(110)는 딥스위치(DIP switch) 또는 프로그램에 의해 자체 주소 설정이 가능하다.

이처럼, 주소 설정부(110)를 통해 전체 지능형 화재 감지기(100)에 주소를 부여하여 화재 발생 위치의 정확한 정보 제공이 가능하다. 그리고 향후 소화시스템의 구간별 지능형 소화도 가능해진다.

온도 측정부(130)는 종래에 온(On)/오프(Off) 방식의 감지 방식이 아니라 덕트(400) 공간 내의 온도 데이터를 실시간으로 측정할 수 있는 아날로그 방식이다.

온도 측정부(130)는 PT100센서 또는 K-Type 열전대 센서를 사용할 수 있다. 온도 측정부(130)는 500℃ 이하의 정밀 측정을 위해서 PT100 센서를 채용하고 그 이상의 온도 측정을 위해서는 K-Type 열전대 센서를 사용할 수 있다.

이때, 온도 측정부(130)의 센서로서 덕트(400) 내부에 설치되는 감열부(미도시)는 내구성을 위해 보호 케이스에 의해 보호된다.

제어부(150)는 온도 측정부(130)가 실시간 측정한 온도 데이터를 분석한다. 그리고 측정된 온도 데이터 및 주소 설정부(110)로부터 전달받은 설치 위치를 나타내는 주소 정보를 신호 전송부(170)로 전달한다.

제어부(150)는 온도 보상을 통해 정확한 온도 측정을 할 수 있도록 데이터 저장 기능을 수행한다.

또한, 제어부(150)는 지능형 화재 감지기(100)가 먼지, 습기, 슬러지 등 덕트 환경으로 인해 일정 이상 오염되었을 때 감도 저하를 방지할 수 있도록 자체 감도 보상 기능을 수행한다.

제어부(150)는 온도 측정부(130)가 실시간 측정한 덕트(400) 내부의 온도 데이터를 지능형 수신기(200)로 실시간 전송한다.

제어부(150)는 평상시 덕트(400) 내부 설치 구간의 온도 모니터링을 실시한다. 예를들면, 평상시 덕트 내부 설치 구간의 온도 모니터링은 CH1 = 190℃, CH2 = 160℃, CH3 = 130℃, CH4 = 100℃가 된다. 또한, 화재시 이상 온도 정보를 수신기로 전송한다. 이때, 온도 모니터링은 CH1 = 190℃, CH2 = 210℃, CH3 = 170℃, CH4 = 130℃가 된다.

제어부(150)는 덕트(400) 내부에 감지 구간별 온도를 측정한 뒤 평상시와 화재시 설치 구간별 온도차(△T)를 파악하여 역온차가 발생되는 지점을 화재로 파악하는 차동식(Rate of rise) 기능과 작동 온도를 임의로 설정하여 설정 온도가 되었을 경우 화재로 인식하여 화재 신호를 송출할 수 있는 정온식(Fixed temperature) 기능을 수행한다. 그리고 차동식과 정온식을 병행해서 사용할 수 있는 보상식 기능을 내장할 수 있다.

제어부(150)는 덕트(400)의 경우 조리기기 또는 공정기기가 설치된 덕트 시작 부분의 온도가 항시 다른 곳보다 높게 측정되기 때문에 덕트 메인 주입구 부분을 기준으로 덕트 메인 주입구보다 30℃이상 온도가 올라갈 경우 화재를 감지할 수 있다.

신호 전송부(170)는 제어부(150)로부터 전달받은 실시간 온도 데이터, 화재 신호 및 주소 정보를 지능형 수신기(200)로 전송한다. 신호 전송부(170)와 지능형 수신기(200)는 유선 케이블을 통해 서로 연결되거나 또는 근거리 무선 통신과 같은 무선 통신망을 통해 서로 연결될 수 있으며, 다양한 망이 채택될 수 있다.

이상 설명한 지능형 화재 감지기(100)는 먼지, 습기, 고온의 덕트 환경에서도 구조 및 기능상에 문제가 발생되지 않도록 시스(Sheath) 재질의 감열부와 내구성 본체를 지닐 수 있다. 이때, 감열부(미도시)는 온도 측정부(130)의 일부 구성이다.

도 6은 지능형 화재 감지기의 케이스를 다양한 각도로 나타낸 것이다.

도 6(a)에 도시한 상부 베이스, 도 6(b)에 도시한 하부 베이스, 도 6(c)에 도시한 감열부를 서로 결합하여 도 6(d)와 같이 지능형 화재 감지기를 완성한다. 이때, 도 6(e)는 도 6(a)의 상부 베이스의 하부면을 나타낸 것으로, PCB 기판이 조립되어 있다. 이러한 PCB 기판은 전술한 주소 설정부(110), 온도 측정부(130), 제어부(150) 및 신호 전송부(170)를 포함한다.

이러한 지능형 화재 감지기의 케이스는 덕트 환경에 내구성이 있도록 시스재질의 케이스를 가지며, 이로 인해 덕트 내부의 분진 및 습기 등에 강한 내구성을 지닌다. 지능형 화재 감지기의 케이스는 방폭형 구조로 할 수도 있으며, 이때 용기외함 보호 등급인 IPxx 등급을 만족하며, 내압 방폭 구조 또는 본질 안전 방폭 구조를 적용할 수 있다.

한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 수신기의 세부 구성을 나타낸 블록도이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 온도 데이터의 모니터링 화면을 도시한 것이다.

도 7을 참조하면, 지능형 수신기(200)는 온도 모니터링부(210), 연동부(230), 제어부(250) 및 데이터 관리부(270)를 포함한다.

온도 모니터링부(210)는 지능형 화재 감지기(100)로부터 수신되는 덕트(400) 내의 각 설치 구간 별 온도 데이터의 모니터링 화면을 제공한다.

온도 데이터의 모니터링 화면은 소화시스템 컨트롤러 메인 화면으로 디자인될 수 있다. 그리고 사용자의 편의성을 극대화한 그래픽 유저 인터페이스(Graphic User Interface, GUI), 7인치 임베디드 모듈을 채용하며, 단계별 제어 및 경보 출력, 실시간 온도 표시 기능외 효율적인 유지관리를 위한 그래픽 유저 인터페이스(GUI)로 구현될 수 있다.

온도 모니터링부(210)가 제공하는 모니터링 화면은 도 8의 (a)와 같이 평상시에는 설치 구간 별로 실시간 측정된 온도 데이터가 순차적으로 나열된다. 그러다가 도 8의 (b)와 같이 이상 온도가 발견되면 화재가 있음을 감지할 수 있다.

또한, 온도 모니터링부(210)가 제공하는 모니터링 화면은 화재가 감지되면 도 9의 (a)와 같이 예비 경보 발생 화면, 도 9의 (b)와 같이 주의 경보 발생 화면, 도 9의 (c)와 같이 화재 발생 화면, 도 9의 (d)와 같이 비상 모드 전환 설정 화면으로 순차적으로 전환될 수 있다.

다시, 도 7을 참조하면, 연동부(230)는 소화 시스템 및 각종 소방 설비(700)와 연동 기능을 수행한다. 연동부(230)는 지능형 화재 감지기(100)로부터 수신되는 데이터를 기반으로 화재를 판단하고, 이와 동시에 소화 설비(700)를 작동시켜 화재를 조기에 진압한다.

또한, 연동부(230)는 덕트(400)를 사용하는 제품공정기기의 가동상태(ON/OFF)를 확인할 수 있으며, 화재시 발화의 주원인인 공정기기를 정지시킴으로 화재의 1차 제어, 즉, 발화원 제거가 가능하다. 그리고 덕트에 설치된 배기휀(배풍기)을 화재감지와 동시에 정지함으로써 소화 설비(700)의 소화효과를 극대화함과 동시에 화재확산을 지연시킨다. 또한, 소화 및 피난시 필요한 각종 소방 설비의 추가 연동 기능을 보유할 수 있다.

제어부(250)는 지능형 화재 감지기(100)로부터 단계별 경보 신호를 수신하고, 단계별 경보 신호에 따라 단계 별로 연동 기기들을 제어하는 회로로 구성된다.

이때, 제어부(250)는 3단계 경보 제어를 수행하는데, 먼저 1단계 경보(Pre-Alarm)-주경종 단계는 제품 공정기기의 시스템을 정지시킨다. 그리고 2단계 경보(Warning-Alarm)-지구경종 단계는 덕트(400)에 설치된 배기휀을 정지시킨다. 그리고 3단계 경보(Fire-Alarm)-사이렌 단계는 연동된 덕트화재전용 소화시스템을 동작시킨다.

데이터 관리부(270)는 데이터 저장 및 자체 판단 기능을 수행한다. 데이터 관리부(270)는 공정 기기와 접속후 지능형 화재 감지기(100)로부터 수신되는 온도 데이터를 시간대별(1시간, 1주, 1달, 1년)로, 계절 별로 구분하여 자동 저장한다. 그리고 데이터 분석을 통해 지능형 화재 감지기(100)의 감도를 자체적으로 보상하게 되어 화재시 정상작동을 확보할 수 있으며, 공정환경상 발생할 수 있는 비화재보를 최소화 할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 신호 처리기의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.

도 10을 참조하면, 지능형 신호 처리기(300)는 연동부(310), 배기휀 제어부(330), 신호 처리부(350) 및 연동 제어부(370)를 포함한다.

연동부(310)는 지능형 화재 감지기(100)와 연동한다.

배기휀 제어부(330)는 배기휀(600)을 정지시킨다.

신호 처리부(350)는 지능형 화재 수신기(100)와 연동하여 지능형 화재 수신기로부터 화재 신호를 수신하고, 수신한 화재 신호를 분석한다.

연동 제어부(370)는 신호 처리부(350)의 화재 신호 분석 결과에 따라 각종 연동 설비들을 작동시켜 소화 설비의 효율적인 작동 성능을 확보하는 역할을 하여 덕트화재의 신속하고 빠른 소화를 도모한다. 즉, 배기휀 제어부(330)를 정지시키고 덕트 내 소화 설비를 구동시킬 수도 있다.

지금까지 기술한 내용에 기초하여 덕트 화재 전용 지능형 화재 감지 방법을 기술하면 다음과 같다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 덕트 화재 전용 지능형 화재 감지 방법의 일련의 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 지능형 화재 감지기(100)는 덕트(400) 내부의 설치 구간 별로 온도를 측정(S101)한다. 그리고 측정 온도 데이터 및 주소 정보를 주기적으로 지능형 화재 수신기(200)에 전송한다(S103). 그러면, 지능형 화재 수신기(200)는 온도 모니터링 화면을 출력한다(S103).

지능형 화재 감지기(100)가 온도 변화 감지를 통해 화재 여부를 판단한다(S107). 즉 설정 온도가 되거나 또는 온도차가 기 정의된 범주를 벗어나는지를 판단할 수 있다. 이때, 화재가 아닌 경우, S101 단계부터 다시 시작한다.

반면, 화재로 판단되면, 화재 신호를 지능형 화재 수신기(200)에게 전송한다. 이때, 화재 신호는 단계별 경보 신호를 포함할 수 있다.

지능형 화재 수신기(200)는 수신된 화재 신호에 따라 1단계 경보 및 제어(즉, 공정기기의 시스템 정지)를 수행한다(S113).

다음, 지능형 화재 수신기(200)는 수신된 화재 신호에 따라 2단계 경보 및 제어(즉, 덕트(400)에 설치된 배기휀 정지)를 수행한다(S115). 이때, 지능형 화재 수신기(200)는 화재 신호 및 제어 신호를 지능형 신호 처리기(300)에게 전송한다(S117). 그러면, 지능형 신호 처리기(300)는 수신된 제어 신호에 따라 덕트(400)에 설치된 배기휀을 정기시킨다(S119).

다음, 지능형 화재 수신기(200)는 수신된 화재 신호에 따라 3단계 경보 및 제어(즉, 수신기와 연동 소화 동작)를 수행한다(S121). 이때, 화재 신호 및 제어 신호를 지능형 신호 처리기(300)로 전송(S123)하면, 지능형 신호 처리기(300)는 소화 설비를 구동한다(S125).

이후, 소화후 관계자의 화재 진압 유무 판단후, 수동기동(공정기기 및 배기휀)을 재동작시키기로 결정되면, 지능형 수신기(200)는 제어 신호를 지능형 신호 처리기(300)로 전송한다(S129). 그러면, 지능형 신호 처리기(300)는 배기휀(600)을 재동작시킨다(S131).

한편, 지능형 화재 수신기(200)는 지능형 화재 감지기(100)로부터 수신되는 온도 데이터를 기간 별로 구분하여 저장한다(S133). 여기서, S133 단계는 S131 단계 이후가 아니라 온도 데이터가 수신되는 시점 이후라면 언제든 수행될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 지능형 화재 감지기 200 : 지능형 화재 수신기
300 : 지능형 신호처리기 400 : 덕트
500 : 공정기기 컨트롤러 600 : 배기휀
700 : 소화설비

Claims (15)

1. 덕트 내부의 설치 구간 단위로 순차적으로 복수개가 설치되고, 각각의 설치 구간에서 덕트 내부 온도를 각각 측정하여 주기적으로 전송하며, 측정된 온도 변화를 분석하여 화재 여부를 감지하는 지능형 화재 감지기, 그리고
   상기 지능형 화재 감지기로부터 온도 정보를 수신하여 모니터링하고, 상기 지능형 화재 감지기의 화재 감지에 따라 화재 경보 및 화재 진압 제어를 수행하는 지능형 수신기
   를 포함하는 지능형 화재 감지 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 지능형 수신기로부터 수신된 화재 제어 신호를 분석하고, 상기 화재 제어 신호 분석 결과에 따라 덕트에 설치된 배기휀을 정지시키고, 동시에 소화 설비를 구동시키는 지능형 신호 처리기
   를 더 포함하는 지능형 화재 감지 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 지능형 화재 감지기는,
   화재 발생 위치를 정확히 제공하기 위한 상기 지능형 화재 감지기의 주소(Address)를 설정하는 주소 설정부,
   덕트 내부에 설치되어 상기 덕트 내부의 온도를 아날로그 방식으로 실시간 측정하는 온도 측정부,
   상기 온도 측정부가 측정한 덕트 내부의 온도 데이터 및 상기 주소 설정부가 설정한 주소 정보를 상기 지능형 수신기로 전송하는 제어부, 그리고
   상기 지능형 수신기와 유선 또는 무선으로 연결되고, 상기 제어부로부터 전달받은 온도 데이터 및 주소 정보를 상기 지능형 수신기로 전송하는 신호 전송부
   를 포함하는 지능형 화재 감지 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 주소 설정부는,
   딥스위치 또는 프로그램에 의해 자체 주소 설정을 수행하는 지능형 화재 감지 시스템.
5. 제3항에 있어서,
   상기 온도 측정부는,
   상기 덕트 내부에 설치되는 감열부를 포함하고,
   상기 감열부는, 내구성을 위해 보호 케이스에 내장되는 지능형 화재 감지 시스템.
6. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   오염에 따른 감도 저하를 방지할 수 있도록 자체 감도 보상 기능을 수행하는 지능형 화재 감지 시스템.
7. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 온도 측정부가 측정한 온도 데이터의 온도 모니터링을 수행하고, 이상 온도 정보가 발견되면, 상기 이상 온도 정보를 상기 지능형 수신기로 전송하는 지능형 화재 감지 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 덕트 내부의 설치 구간 별로 측정된 온도차(△T)를 분서하고 역온차가 발생되는 지점을 화재로 파악하는 차동식(Rate of rise) 기능을 수행하는 지능형 화재 감지 시스템.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는,
   화재 판단의 기준이 되는 작동 온도를 임의로 설정하고, 상기 온도 측정부의 측정 결과가 상기 작동 온도에 이르면, 화재로 인식하는 정온식(Fixed temperature) 기능을 수행하는 지능형 화재 감지 시스템.
10. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 덕트 내부의 설치 구간 별로 측정된 온도차(△T)를 분서하고 역온차가 발생되는 지점을 화재로 파악하는 차동식(Rate of rise) 기능 및 화재 판단의 기준이 되는 작동 온도를 임의로 설정하고, 상기 온도 측정부의 측정 결과가 상기 작동 온도에 이르면, 화재로 인식하는 정온식(Fixed temperature) 기능을 병행하는 보상식 기능을 수행하는 지능형 화재 감지 시스템
11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    덕트 메인 주입구 부분을 기준으로 덕트 메인 주입구와 덕트 시작 부분의 온도차를 비교하여 상기 온도차가 일정 온도 이상이 되면, 화재를 감지하는 지능형 화재 감지 시스템.
12. 제3항에 있어서,
    상기 주소 설정부, 상기 온도 측정부, 상기 제어부 및 상기 신호 전송부를 내장하는 케이스를 더 포함하고,
    상기 케이스는 덕트 환경에 내구성이 있는 시스 재질의 케이스를 포함하는 지능형 화재 감지 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 케이스는,
    내압 방폭 구조 또는 본질 안전 방폭 구조를 포함하는 방폭형 구조를 포함하는 지능형 화재 감지 시스템.
14. 제2항에 있어서,
    상기 지능형 수신기는,
    상기 지능형 화재 감지기로부터 수신되는 덕트 내의 각 설치 구간 별 온도 데이터의 모니터링 화면을 단계 별로 제공하는 온도 모니터링부,
    상기 지능형 화재 감지기로부터 수신되는 화재 신호에 따라 공정기기의 시스템을 정지시키는 1단계 경보 및 제어, 상기 덕트에 설치된 배기휀을 정지시키는 2단계 경보 및 제어 그리고 소화 설비를 구동시키는 제3 단계 경보 및 제어를 수행하는 제어부, 그리고
    상기 공정기기 및 상기 배기휀과 연동하고, 상기 덕트를 사용하는 제품공정기기의 가동상태(ON/OFF)를 확인하며, 상기 제어부의 제어에 따라 화재시 상기 공정기기 및 상기 배기휀을 정지시키는 연동부
    를 포함하는 지능형 화재 감지 시스템.
15. 제14항에 있어서,
    상기 지능형 수신기는,
    상기 지능형 화재 감지기로부터 수신되는 온도 데이터를 시간대별 및 계절대 별로구분하여 저장하고, 상기 지능형 화재 감지기의 감도 보상을 위한 데이터 분석을 수행하는 데이터 관리부
    를 더 포함하는 지능형 화재 감지 시스템.

Images