KR20170007575A - 화재경보방법 및 화재경보장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 「(a) 900~1100ms의 길이를 가지고, 최대주파수를 2700~4400㎐, 최소주파수를 450~550㎐로 하되, 상기 최대주파수에서 상기 최소주파수로 하강하는 스윕소리 구간을 450~550ms 이상의 시간 동안 포함하는 화재경보음을 3회~5회 반복하는 단계; 및 (b) 화재경고메세지를 2~3회 반복하는 단계;를 포함하여 이루어지는 화재경보방법」 및 「연기 또는 열을 감지하는 감지부; 스피커부; 및 상기 감지부에 의해 일정 기준 이상의 연기 또는 열이 감지된 경우 상기 스피커부에 화재경보음 및 화재경고메세지를 송출하되 상기 화재경보방법에 따라 송출하도록 프로그램된 제어회로를 포함하는 제어부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화재경보장치」를 제공한다.

Description

화재경보방법 및 화재경보장치{A fire alarm method and a fire alarm apparatus}

본 발명은 화재경보방법 및 화재경보장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정 범위에서 선택된 최대주파수 및 최소주파수를 가지되 상기 최대주파수에서 상기 최소주파수로 하강하는 스윕소리 구간을 일정 시간 이상 포함하는 화재경보음을 일정 횟수 반복하는 단계를 포함하여 이루어지는 화재경보방법 및 상기 화재경보방법을 구현해주는 화재경보장치에 관한 것이다.

소방방재청이 집계하여 발표한 전국화재발생현황을 살펴보면 전체 화재의 약 25% 정도가 주택에서 발생하는 것으로 나타나고 있는데, 주택의 경우 침대, 가구 등 생활용 집기들이 산재되어 있을 뿐만 아니라 근래 확장형발코니를 적용한 세대도 늘어나고 있어서 화재발생시 대피공간의 확보가 어렵기 때문에 화재발생 시 조기경보가 매우 중요하다. 이에 개정된 소방법은 신축하는 모든 단독 주택에 단독경보형감지기를 의무적으로 설치하도록 규정하고 있다.

한편, 노인인구가 증가하고 있는 추세를 보이는 우리나라는 2019년에는 65세 이상 인구의 비율이 14.4%에 달하여 고령사회(aged society)가 되고, 2026년에는 그 비율이 20.8%로 되어 초고령사회(super-aged society)가 될 전망이다. 여러 분야에서 고령화에 따른 문제점이 발생하겠지만 노인들의 경우 순발력이 떨어지고, 비상상황에 대한 대응이 늦기 때문이 소방분야에서도 안전대책의 강화가 더욱 요구될 수밖에 없다.

이상을 종합하면 노인인구의 증가를 감안한 화재경보방법 및 화재경보장치의 개발이 필요하다고 할 수 있다. 구체적으로 노인들은 연령증가에 따라 청각능력이 저하되는 경우가 일반적이며, 65세 이상의 고령자의 경우 20대에 비해 중고주파 대역의 소리에 대한 인지능력이 현저히 감소하게 되므로, 이러한 노인들의 청각특성을 고려한 화재경보방법 및 화재경보장치의 설계 및 구현이 요구된다.

등록특허 10-1349677 "화재경보 출력중계기", 2014. 01. 14. 등록특허 10-1348949 "건축물에서의 화재 발생 위치에 기반한 동적 우선순위 시나리오 화재 알림 경보 제공 방법 및 시스템", 2014. 01. 10.

본 발명은 화재발생시 화재경보가 명료하게 전달될 수 있게 해주되 특히 종래 화재경보방법과 비교하여 노인성 난청을 가진 사람들에게도 화재경보가 명확히 전달될 수 있게 해주는 화재경보방법 및 이를 구현해주는 화재경보장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

전술한 과제의 해결을 위해 본 발명은 「(a) 900~1100ms의 길이를 가지고, 최대주파수를 2700~4400㎐, 최소주파수를 450~550㎐로 하되, 상기 최대주파수에서 상기 최소주파수로 하강하는 스윕소리 구간을 450~550ms 이상의 시간 동안 포함하는 화재경보음을 3회~5회 반복하는 단계; 및 (b) 화재경고메세지를 2~3회 반복하는 단계;를 포함하여 이루어지는 화재경보방법」을 제공한다.

이때, 상기 (a)단계의 화재경보음 및 상기 (b)단계의 화재경고메세지는 90~110ms의 간격으로 반복되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 (a)단계는 최대주파수를 2700~3300㎐, 최소주파수를 450~550㎐로 하고, 상기 최대주파수에서 상기 최소주파수까지 900~1100ms의 시간 동안 일정한 비율로 하강하는 스윕소리 구간으로 이루어진 화재경보음을 90~110ms의 간격으로 3회~5회 반복하는 방식으로 수행되며, 상기 (b)단계는 화재경고메세지를 90~110ms의 간격으로 2~3회 반복하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명은 「연기 또는 열을 감지하는 감지부; 스피커부; 및 상기 감지부에 의해 일정 기준 이상의 연기 또는 열이 감지된 경우 상기 스피커부에 화재경보음 및 화재경고메세지를 송출하되 상기 화재경보방법에 따라 송출하도록 프로그램된 제어회로를 포함하는 제어부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화재경보장치」를 함께 제공한다.

본 발명에 따른 화재경보방법 및 화재경보장치에 의하면 노인성 난청을 가지고 있는 사람들도 경보음을 명료하게 들을 수 있게 되어 화재발생시 모든 연령층의 사람에게 신속하고 정확한 경보가 전달될 수 있게 되고, 화재로 인한 인명피해를 줄일 수 있게 된다.

[도 1]은 국내 단독경보형감지기의 샘플들을 촬영한 사진이다.
[도 2]는 국외 단독경보형감지기의 샘플들을 촬영한 사진이다.
[도 3]은 검침장비를 촬영한 사진이다.
[도 4]는 무향실 내에서 단독경보형 감지기의 음향특성을 측정하기 위한 모식도이다.
[도 5]는 [도 4]에 따라 모식도에 나타난 각 장비들을 실제 촬영한 사진이다.
[도 6]은 [도 1]의 국내 단독경보형감지기의 경보음 발생패턴을 분석한 결과이다.
[도 7]은 [도 2]의 국외 단독경보형감지기의 경보음 발생패턴을 분석한 결과이다.
[도 8]은 국내 단독경보형감지기의 주파수 특성을 분석한 그래프이다.
[도 9]는 국내 단독경보형감지기의 주파수 특성을 음성안내를 제외하고 분석한 그래프이다.
[도 10]은 국내 단독경보형감지기의 음성안내의 주파수 특성을 분석한 그래프이다.
[도 11]은 국외 단독경보형감지기의 주파수 특성을 분석한 그래프이다.
[도 12]는 본 발명에 따른 화재경보방법 및 화재경보장치 개발을 위한 데이터 확보를 위해 제작된 경보음 발생패턴이다.
[도 13]은 청감실험에 사용된 측정기기 목록 및 실제 사진이다.
[도 14]는 청감실험에 사용된 청감반응 평가표이다.
[도 15]는 청감실험 장면을 촬영한 사진이다.
[도 16]은 경보음 발생패턴에 따른 경보음 인지 정도 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
[도 17]은 4,000Hz 순음과 하강 스윕소리에 대한 청감실험 결과를 나타낸 그래프이다.
[도 18]은 노인성 난청을 가진 사람들의 청각특성을 고려하여 도출된 경보음의 구성패턴이다.
[도 19] 내지 [도 26]은 [도 18]의 구성패턴 하에서 최적의 경보음을 도출하기 위한 청감실험에 사용된 스윕소리 패턴들이다.
[도 27]은 [도 19] 내지 [도 26]의 스윕소리 패턴을 포함하는 경보음들에 대한 청감실험을 위해 사용된 설문지이다.
[도 28]은 [도 27]의 설문지 내용 중 "크다" 항목에 대한 분석결과이다.
[도 29]는 [도 27]의 설문지 내용 중 "시끄럽다" 항목에 대한 분석결과이다.
[도 30]은 [도 27]의 설문지 내용 중 "신경쓰인다" 항목에 대한 분석결과이다.
[도 31]은 [도 27]의 설문지 내용 중 "불쾌하다" 항목에 대한 분석결과이다.
[도 32]는 [도 27]의 설문지 내용 중 "적합하다" 항목에 대한 분석결과이다.

이하에서는 본 발명에 따른 화재경보방법 및 화재경보장치에 관하여 상세하게 설명하도록 한다.

1. 화재경보방법

본 발명에 따른 화재경보방법은 (a) 900~1100ms의 길이를 가지고, 최대주파수를 2700~4400㎐, 최소주파수를 450~550㎐로 하되, 상기 최대주파수에서 상기 최소주파수로 하강하는 스윕소리 구간을 450~550ms 이상의 시간 동안 포함하는 화재경보음을 3회~5회 반복하는 단계; 및 (b) 화재경고메세지를 2~3회 반복하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 (a)단계의 화재경보음 및 상기 (b)단계의 화재경고메세지는 90~110ms의 간격으로 반복되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 (a)단계는 최대주파수를 2700~3300㎐, 최소주파수를 450~550㎐로 하고, 상기 최대주파수에서 상기 최소주파수까지 900~1100ms의 시간 동안 일정한 비율로 하강하는 스윕소리 구간으로 이루어진 화재경보음을 90~110ms의 간격으로 3회~5회 반복하는 방식으로 수행되며, 상기 (b)단계는 화재경고메세지를 90~110ms의 간격으로 2~3회 반복하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 화재경보방법의 도출과정을 살펴보면 아래와 같다.

본 발명은 단독경보형감지기에 적용되는 것을 전제로 한다. "단독경보형"이란 감지기에 음향장치가 내장되어 일체로 되어 있는 것을 의미하는데, 그 형식승인 및 검정기술기준은 소방방재청고시 제2012-17호 "감지기의 형식승인 및 제품검사의 기술기준"에 나타나 있다.

기초데이터의 확보를 위해 [도 1] 및 [도 2]에 나타난 바와 같은 국내·외 단독경보형감지기의 샘플들의 음향특성을 [도 3]의 검침장비를 이용해 [도 4]와 같이 구성된 측정환경에서 [도 5]의 측정장치들을 가지고 측정하였다. 구체적으로 각 단독경보형감지기의 음압레벨을 반무향실 및 무향실에서의 정밀측정 방법(KS A ISO 3745)에 준하여 측정하되 4.5m×4.5m×3.4m 크기의 무향실의 정중앙에 바닥판을 위치시키고 그 위에 단독경보형감지기를 올려놓은 뒤 1m 떨어진 높이에서 발생음의 음압레벨을 다채널분석기(01dB Symphonie)를 이용하여 측정하였다.

[도 1]에 나타난 국내 단독경보형감지기의 경보음 발생패턴을 분석한 결과는 [도 6]과 같은데, 상기 검정기술기준이 제시하고 있는 단속주기를 만족하고 있는 것으로 나타났으며, 7번 제품의 경우 "화재가 발생했습니다"라는 음성안내를, 나머지의 경우 "화재발생"이라는 음성안내를 포함하고 있었다. 또한 [도 2]에 나타난 국내 단독경보형감지기의 경보음 발생패턴을 분석한 결과는 [도 7]과 같으며, 14번 제품만 "Fire fire"라는 음성안내를 포함하고 있을 뿐 다른 제품들은 단속음만 3회씩 제시하고 있었다.

[도 8]은 국내 단독경보형감지기의 주파수 특성을 분석한 그래프인데, 이를 살펴보면 고주파수 대역인 1.25~4㎑에서 가장 높은 음압레벨을 나타내고 있으며, 저주파수 대역인 100㎐ 미만에서는 음압레벨이 매우 낮아 실실적으로 귀로는 판단할 수 없는 수준으로 나타났다. 또한 100~800㎐에서 음압레벨이 점점 증가되는 경향을 보이다가 고주파수역 대역에서 최고음압레벨을 보이도록 설계되어 있다. [도 9]는 국내 단독경보형감지기의 주파수 특성을 음성안내를 제외하고 분석한 그래프이고, [도 10]은 국내 단독경보형감지기의 음성안내의 주파수 특성을 분석한 그래프인데, 이를 통해 현재 국내 단독경보형감지기의 음압레벨은 음성안내보다는 경보음에서 발생되는 주파수가 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.

[도 11]은 국외 단독경보형감지기의 주파수 특성을 분석한 그래프인데, 이를 살펴보면 명확하게 3.15㎑에서 가장 높은 음압레벨이 나타나고 있음을 확인할 수 있다. 다만 "Fire fire"라는 음성안내를 포함하고 있는 14번 제품의 경우 500㎐부터 음압레벨이 상승하여 2.5㎑에서 가장 높은 음압레벨을 보여주고 있다.

이상을 종합하면 국내·외 단독경보형감지기 모두 2~4㎑ 대역의 주파수에서 높은 음압레벨을 나타내고 있다고 할 수 있다. 그런데 많은 연구결과들을 살펴보면 노인성 난청에 따라 가장 많은 청력손실을 보이는 주파수 대역대는 2~4㎑ 대역으로 나타나고 있다. 따라서 종래 단독경보형감지기의 경우 노인성 난청을 가지고 있는 사람에게는 경보성능이 떨어진다고 판단된다.

위의 결론을 바탕으로 노인성 난청을 가진 사람들도 명료하게 들을 수 있는 경보음을 제작하기 위해 500㎐, 1,000㎐, 2,000㎐, 4,000㎐ 순음과 500㎐와 2,000㎐, 1,000㎐와 2,000㎐의 복합음 및 500㎐에서 3,000㎐로 변화되는 스윕(sweep)소리, 3,000㎐에서 500㎐로 변화하는 스윕소리를 각각 경보음으로 만들어 청음시험을 진행하였다. 스윕소리란 시간에 따라 주파수가 변화하는 소리로서 소음이 있는 공간에서 인식하기 쉽고 긴장감과 위기감을 전달하는 신호로 알려져 있다. 경보음의 지속시간 및 발생패턴은 선행연구를 참조하여 [도 12]와 같이 만들었다.

위와 같이 제작된 경보음과 경보음의 지속시간 및 발생패턴을 조합하여 20대 남녀 성인 10명과 60세 이상 10명을 대상으로 청감실험을 진행하되 [도 13]에 나타난 청감실험 측정기기를 사용하여 백색잡음을 경보음보다 15dB 크게 들려주는 상황에서 피험자들로 하여금 [도 14]의 청감반응 평가표를 작성하도록 하였다. [도 15]에는 이와 같이 진행된 청감실험 장면이 나타나 있다.

경보음 발생패턴에 따른 경보음 인지 정도 평가 결과는 [도 16]과 같은데, 20대 남녀의 경우 발생패턴 1을 제외하고는 경보음을 인지하는 정도가 "보통이다"로 나타났고, 15dB 정도의 배경소음 아래에서도 경보음을 잘 인지하는 것으로 나타났다. 그러나 60대 이상 고령자의 경우 40ms 정도의 경보음을 순음으로 발생시키는 경우에 15dB 정도의 배경소음이 있는 상황에서는 경보음을 잘 인지하지 못하는 것으로 나타났으며, 경보음의 지속시간이 짧은 발생패턴 1~3에서는 순음을 거의 인지하지 못하는 반면 복합음과 스윕소리는 어느 정도 인지하는 것으로 나타났다.

특별히 모든 연령대에서 500Hz에서 3,000Hz로 상승하는 경보음보다는 3,000Hz에서 500Hz로 하강하는 스윕소리를 더 잘 인지하고 있었는데, [도 17]을 살펴보면 3,000Hz에서 500Hz로 하강하는 스윕소리를 경보음을 제공하는 경우에는 60대 이상의 고령자들도 반복횟수가 많아지거나 지속시간이 길어짐에 따라 20대 남녀와 비슷하게 인지하는 것으로 나타났다. 따라서 생활음이 배경소음으로 존재하는 공간에서 60대 이상의 고령자에게 명료한 경보음을 제공하기 위해서는 지속시간이 길고 반복 횟수가 많은 하강하는 스윕소리가 적절하다고 검토되었다.

위의 검토에 따라 노인성 난청을 가진 사람들의 청각특성을 고려한 경보음의 구성패턴은 [도 18]과 같다. [도 18]에는 지속시간이 "?"로 나타나 있는데, 지속시간은 기본적으로 400ms 이상으로 설정하고, 경보음은 고주파수에서 저주파수로 하강하는 스윕소리로 이루어지며, "화재발생"이라는 음성안내를 2회 제공하는 것으로 구성하였다. 구체적으로 경보음으로는 [도 19] 내지 [도 26]에 나타난 바와 같이 스윕소리 패턴 8가지를 사용하였다.

[도 19]의 스윕소리 패턴(발생패턴 1)은 3,000Hz에서 500Hz로 하강하는 스윕소리를 약 400ms 지속시간을 두고 들려주고 각 경보음의 간격은 100ms로 3회 반복하는 것으로 설정되었고, [도 20]의 스윕소리 패턴(발생패턴 2)은 500Hz에서 3,000Hz로 상승하는 소리를 3회 반복하는 것으로 설정되었다. [도 21]의 스윕소리 패턴(발생패턴 3)과 [도 22]의 스윕소리 패턴(발생패턴 4)는 발생패턴 1과 동일하지만 지속시간이 각각 기존 400ms에서 600ms와 1,000ms로 더 길게 설정되었으며, 나머지 조건은 발생패턴 1과 동일하게 각 경보음의 간격은 100ms로 3회 반복하는 것으로 설정되었다. [도 23]의 스윕소리 패턴(발생패턴 5)과 [도 24]의 스위소리 패턴(발생패턴 6)은 스윕소리의 주파수 변화폭을 4,000Hz에서 1,000Hz로 하강하는 스윕소리로 하되 발생패턴 5는 지속시간이 500ms로 설정되었고, 발생패턴 6은 지속시간이 1,000ms로 더 길게 설정되었다. [도 25]의 스윕소리 패턴(발생패턴 7)과 [도 26]의 스윕소리 패턴(발생패턴 8)의 경우는 단순히 주파수가 하강 또는 상승하는게 아니라 하강과 상승이 복합적으로 발생하도록 구성되었는데, 구체적으로 발생패턴 7의 경우는 주파수 변화 폭이 3,000Hz에서 500Hz으로 하강하는 변화를 400ms간 발생시킨 뒤 50ms 후에 주파수 변화 폭이 3,000Hz에서 4,000Hz로 상승하는 변화를 400ms 발생시키는 것을 1주기로 하였으며, 발생패턴 8의 경우는 주파수 변화 폭이 3,000Hz에서 4,000Hz로 상승하는 변화를 500ms간 발생시킨 뒤 바로 4,000Hz에서 500Hz로 하강하는 변화를 500ms간 발생시키는 것을 1주기로 하였다.

이와 같이 구성된 총 8개의 경보음 패턴에 대해 20대 100명(남자: 65명, 여자 35명), 30~40대 60명(남자: 32명, 여자 28명) 및 50대 이상 45명(남자: 10명, 여자: 35명)을 대상으로 청감실험을 실시하되 피험자들에게 실내에서 스피커를 통해 8개의 경보음 패턴을 들려주면서 [도 27]에 나타난 바와 같은 설문지를 작성하게 하였다.

[도 28] 내지 [도 32]에는 각각 [도 27]의 설문지 항목 중 "크다", "시끄럽다", "신경쓰인다", "불쾌하다" 및 "적합하다" 항목에 대한 분석결과가 나타나 있다. 이를 살펴보면 20대 피험자들은 경보음의 크기가 어느 정도(6) 이상 크게 들린다고 평가한 반면 50대 이상의 피험자들은 약간 크게(5) 들린다고 평가하는 경향을 보이는 가운데, 특히 발생패턴 4의 경보음을 크다고 평가하고 있음을 확인할 수 있다. 이와 같은 경향은 다른 항목에서도 비슷하게 나타나는데 50대 이상의 피험자들은 발생패턴 4의 경보음을 시끄럽고, 신경쓰이고, 불쾌하다고 느끼는 경향이 있었다.

이상의 결과를 종합하면 「(a) 900~1100ms의 길이를 가지고, 최대주파수를 2700~4400㎐, 최소주파수를 450~550㎐로 하되, 상기 최대주파수에서 상기 최소주파수로 하강하는 스윕소리 구간을 450~550ms 이상의 시간 동안 포함하는 화재경보음을 3회~5회 반복하는 단계; 및 (b) 화재경고메세지를 2~3회 반복하는 단계;를 포함하여 이루어지는 화재경보방법」이 노인성 난청을 가지는 사람들에게 있어 최적의 경보방법임을 도출할 수 있다.

2. 화재경보장치

본 발명에 따른 화재경보장치는 연기 또는 열을 감지하는 감지부; 스피커부; 및 상기 감지부에 의해 일정 기준 이상의 연기 또는 열이 감지된 경우 상기 스피커부에 화재경보음 및 화재경고메세지를 송출하되 본 발명에 따른 화재경보방법에 따라 송출하도록 프로그램된 제어회로를 포함하는 제어부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 화재경보방법은 전술한 바와 같이 단독경보형감지기에 적용되는 것을 전제로 하고 있는 바 본 발명에 따른 화재경보장치는 단독경보형감지기로서 상기 감지부, 상기 스피커부 및 상기 제어부가 일체로 구성되는 것이 바람직하며, 자동복귀형 스위치에 의하여 수동으로 작동시험을 할 수 있는 기능이 있는 것이 바람직하다. 기타 다른 기능 및 제원은 소방방재청고시 제2015-17호 "감지기의 형식승인 및 제품검사의 기술기준"을 만족하는 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명에 대하여 구체적인 실시예와 함께 상세하게 살펴보았다. 그러나 본 발명은 위의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니며 요지를 벗어남이 없는 범위에서 수정 및 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이와 같은 수정 및 변형을 포함한다.

없음

Claims (4)

1. (a) 900~1100ms의 길이를 가지고, 최대주파수를 2700~4400㎐, 최소주파수를 450~550㎐로 하되, 상기 최대주파수에서 상기 최소주파수로 하강하는 스윕소리 구간을 450~550ms 이상의 시간 동안 포함하는 화재경보음을 3회~5회 반복하는 단계; 및
   (b) 화재경고메세지를 2~3회 반복하는 단계;를 포함하여 이루어지는 화재경보방법.
   
2. 제1항에서,
   상기 (a)단계의 화재경보음 및 상기 (b)단계의 화재경고메세지는 90~110ms의 간격으로 반복되는 것을 특징으로 하는 화재경보방법.
   
3. 제1항에서,
   상기 (a)단계는 최대주파수를 2700~3300㎐, 최소주파수를 450~550㎐로 하고, 상기 최대주파수에서 상기 최소주파수까지 900~1100ms의 시간 동안 일정한 비율로 하강하는 스윕소리 구간으로 이루어진 화재경보음을 90~110ms의 간격으로 3회~5회 반복하는 방식으로 수행되며,
   상기 (b)단계는 화재경고메세지를 90~110ms의 간격으로 2~3회 반복하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 화재경보방법.
   
4. 연기 또는 열을 감지하는 감지부;
   스피커부; 및
   상기 감지부에 의해 일정 기준 이상의 연기 또는 열이 감지된 경우 상기 스피커부에 화재경보음 및 화재경고메세지를 송출하되 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 화재경보방법에 따라 송출하도록 프로그램된 제어회로를 포함하는 제어부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화재경보장치.
   

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