소방전기설비기초 목원대학교 소방안전관리과 신 종 환

연기식 감지기 Page 29~33 * 연기란 ? - 연소생성물로서 액체 또는 기체의 미립자를 말함 - 연기의 유동속도: 수평방향 0.5 ~ 1.0m/s, 수직방향 2~3m/s로 이동한다 - 유독성 이며, 화재 시 인명피해의 대부분이 연기에 의한 질식,및 독성에 의해 사망. * 연기감지기의 종류 - 이온화식 : 스포트 형 - 광전식 : 스포트 형, 분리형 - 공기흡입형 : 크세논램프, cloud chamber - 복합형 감지기 1) 연기복합형 :이온화식 + 광전식 2) 열,연기복합형

이온화식 연기 감지기 주위의 공기가 일정한 농도의 연기를 포함하게 되는 경우에 작동하는 것으로서 일국소의 연기에 의해 이온전류가 변화하여 작동하는 것 - 공기는 절연체 이나공기를 이온화 시켜 전류를 흐르게 함. 연기가 흘러들어가는 외부이온실과 밀폐된 내부이온실이 있으며 두개의 이온실은 그림과같이 직렬로 연결되어 있고 감시상태에서는 내부이온실의 (+)극과 외부이온실의 (-)극 사이에는 정전압 V가 인가되어 있다. 연소생성물이 없는 외부이온실의 전압 ,전류의 특성은 다음 그림의 곡선 (가)로 표시되고 서로 직렬로 접속된 외부이온실과 내부이온실 에는 I1의 이온전류가 흐르고 있는데 이 경우 외부 이온실 에는 V1의 전압이 가해지는 것이다. * 평상시 : 내,외부 이온실에 흐르는 전류 I1 과 I’1이가 같다고 가정하면 그림1.18에서 곡선 “가”의 상태 임 V1 = V’1 , I1 = I’1 이 경우 스위칭 회로( SW) 에서 내부이온실과 외부이온실의 전압비 를 검출하지 않으며, 화재신호를 발하지 않는다.

이온화식 연기 감지기 연기가 발생하여 외부 이온실안에 들어가면 이온전류가 감소하여 외부이온실과 내부이온실의 전압비가 변화하게 되는 것이다. 이러한 전압차를 증폭시켜 감지기에 편성되어 있는 전기회로(스위칭회로”SW”)를 작동시킴으로서 수신기에 화재경보를 발하도록 한 것이다. 내부 및 외부이온실의 방사선원은 알파(α)선이며 원소로서 아메리슘 241(Am241) 또는 라듐(Ra) 등이 사용된다. ** 연기발생 시 : 전압전류곡선은 그림b의 “나”와 같은데 외부이온실의 전류는 연기에 의해 이온실의 저항이 증가(연기가 전자의 이동을 방해)하므로 전류는 I1에서 I2로 작아지며 그에 비례하여 외부이온실의 전압은 V1에서V2로 만큼 커진다. **여기서 내부이온실과 외부이온실의 정전압 V는 항상 일정하므로 외부이온실의 전압변화는 V2-V1 = ∆V가 되며, 이∆V를 스위칭 회로가 검출하여 화재신호를 발한다. ** 내,외부이온실의 회로가 직렬연결이므로 옴(Ohm)의 법칙을 연상시켜 볼 것

광전식 스포트형 연기 감지기 주위의 공기가 일정한 농도의 연기를 포함하게 되는 경우에 작동하는 것으로서 일국소의 연기에 의해 광전 소자에 접하는 광량의 변화로 작동하는 것 1)산란광 식과 2)감광식이 있다 1) 산란광식 감지기 *산란광식 감지기는 빛을 완전 차단한 암실에 광원과 수광 소자를 설치 한것. 1. 암실에 연기가 없을때는 수광부에는 빛을 전혀 받지 않는다 2. 암실에 연기가 들어오면 연기에 의해 빛이 산란을 일으켜 수광소자에 빛이 검출된다. 3. 그림b와 같이 연기농도가 증가하면 연기에 의해 빛이 산란을 일으켜 수광부에 빛이 검출되고 이에 따라 광전소자의 저항치가 적어지는 특성을 이용하여 화재신호를 발한다.

광전식 감지기 외형

*** 감광식 감지기는 스포트형 과 분리형 감지기에 사용된다 2) 감광식 감지기 *그림과 같이 광원(발광부)에서 빛을 직접조사하고 수광부에서 빛을 검출한다 *연기 발생시 연기입자에 의해 수광부에서 받는 빛의양이 감소함에 따라 출력전압이 감소하여 기준 전압출력값 보다 적으면 화재신호를 발한다. *** 감광식 감지기는 스포트형 과 분리형 감지기에 사용된다

광전식 분리형 연기식 감지기 Page31 **분리형 감지기는 광전식 스포트형 연기감지기의 발광부와 수광부를 분리한 것과 같음. **넓고 높은 구역에서 주로 사용한다 그림과 같이 L(송광부와 수광부의 거리)은 5~100M이며 감지기간의 거리는 5M 간격으로 설치하며, 체육관.대규모창고.홀등에 사용한다. 발광부, 수광부, 제어반 사진

수광부 설치 사진 예 발광부 설치 사진 예 제어반 설치 사진 감지기 3개설치 넓고 높은 장소에 설치한 현장

미립자 연기감지기 *화재초기 발생되는 0.005~0.02μm정도의 미립자를 검출(연기입자는 보통 0.1~10 μm)하며 컴퓨터실, 전산실,크린룸 등에 주로 설치 조기에 화재를 감지한다. * 종류로는 cloud chamber 초미립자 감지기로는 xenon lamp ,laser beam 등이 있음. 안개상자(cloud chamber) - 습도가 높은 공기 중 입자가 존재하면 수적(water droplet)을 형성하는 성질 을 이용하여 감지기의 원리로 사용한 것 - 습도가 있는 밀폐공간에 연기입자가 있는 상태에서 단열팽창(압력을 낮춤) 시키면 연기입자는 공기 중 응축핵(核)으로 작용하고 공기는 응축된다. - 응축된 입자에 의해 형성된 수적의 크기는 20 μm 정도로 일정함. - 이렇게 형성된 수적(water droplet)의 밀도를 측정하여 화재신호를 발한다.

Cloud chamber 동작원리 1. 공기펌프(air pump)로 공기를 샘플링 한다. 2. 필터(filter)로 분진을 걸러내고 습도100%인 챔버로 흡입한다. 3. 챔버내의 압력을 변화(단열팽창)시키면 입자를 중심으로 응축된다. 4. 광전식 검지장치로 측정한다. 5. 수적(water droplet)이 기준치 이상이면 화재신호를 발한다.

Xenon lamp 동작원리 1. 공기펌프(air pump)로 공기를 샘플링 한다. 2. 필터(filter)로 분진을 걸러내고 암실로 흡입한다. 3. 고강도 크세논 램프로 빛을 조사한다. 4. 공기중 부유하고 있는 미립자가 반사하는광선을 측정 연기입자 농도를 전송한다. 5. 연기 입자농도에 따라 화재신호를 선택하여 사용.

연기감지기설치기준 다음 각호의 장소에는 연기감지기를 설치하여야 한다. 다만, 교차회로방식에 따른 감지기가 설치된 장소 또는 제1항 단서 규정에 따른 감지기가 설치된 장소에는 그러하지 아니하다. 1. 계단 및 경사로(15m 미만인 것을 제외한다) 2. 복도(30m 미만인 것을 제외한다) -복도 길이가 30m이상인 경우는 매우 긴 통로로서 화재 시 연기의 유통로 역할을 하는 공간이다. 30m 미만인 복도에 연감지기를 설치하지 않으면 차동식 감지기를 설치하여야 되는데 복도는 초기에 열 발생이 용이하게 되는 장소가 아니어서 무용지물이 된다. 3. 엘리베이터권상기실․린넨슈트․파이프덕트 기타 이와 유사한 장소. 4. 천장 또는 반자의 높이가 15m 이상 20m 미만의 장소.

[막혀 있는 엘리베이터 기계실의 연기감지기 설치 예] [엘리베이터 기계실의 연감지기 설치 예] 엘리베이터 실 구조는 대부분 그림 (a)와 같은 구조로 되어있어 기계실 상부에 연기감지기를 부착하는 경우가 대부분이다

가. 감지기의 부착높이에 따라 다음 표에 따른 바닥면적마다 1개 이상으 로 할 것 스포트형 연기감지기의 설치기준 가. 감지기의 부착높이에 따라 다음 표에 따른 바닥면적마다 1개 이상으 로 할 것 부 착 높 이 감지기의 종류 1종 및 2종 3종 4m 미만 150 50 4m 이상 20m 미만 75 나. 감지기는 복도 및 통로에 있어서는 보행거리 30m(3종에 있어서는 20m) 마다, 계단 및 경사로에 있어서는 수직거리 15m(3종에 있어서는 10m)마다 1개 이상으로 할 것 감지기는 벽 또는 보로부터 0.6m 이격하여 설치(10호 마목)하여야 하나 그림과 같이 폭이 1.2m미만의 좁은 복도의 경우, 복도의 폭 중심 천장면에 설치한다.

[복도의 연기감지기 설치 예] [복도의 연기감지기 설치 예]

계단의 연감지기는 정상부에 연기가 모이므로 꼭대기 부분을 시작점으로 하여 아래로 수직거리 15m 마다 1개씩 설치한다. [계단의 연기감지기 설치 예] [경사로의 연기감지기 설치 예]

다. 천장 또는 반자가 낮은 실내 또는 좁은 실내에 있어서는 출입구의 가까운 부분에 설치할 것 경계구역이 작은 경우에는 화재시에 발생하는 연소생성물이 출입구 쪽으로 이동할 것을 고려하여 그림과 같이 화재감지기를 출입구 근처에 설치하는 것이 좋다. [좁은 거실의 경우 예] 라. 천장 또는 반자부근에 배기구가 있는 경우에는 그 부근에 설치할 것 급기구는 화재로 인한 열, 연기 등이 감지기로 유입되는 것을 방해하지만 배기구는 이와 반대로 주변의 공기를 흡입하게 되므로 그림과 같이 이 근처에 감지기를 설치하면 실내에 발생된 연소생성물을 감지하기가 용이하다. [급배기설비에서 연기감지기 위치 예]

마. 감지기는 벽 또는 보로부터 0.6m 이상 떨어진 곳에 설치할 것 [벽과의 간격 예] 벽면 또는 보에 너무 근접하여 화재감지기를 설치한 경우에는 열 또는 연기가 상승하면서 그림에서 보는 바와 같이 감지할 수 없는 부분이 발생한다. 그러므로 벽 또는 보 등과의 거리가 최소 0.6m 이상되는 장소에 설치할 것.

복합형 감지기 Page33~35 열 또는 연기감지기를 복합식으로 하면 화재 시 발생하는 열(차동식,정온식),연기(광전식,이온화식) 중 어느것이나 감지해도 동작할 수 있는 장점이 있으며 복합식도 두기능중 하나만 동작(OR개념), 또는 두가지기능이 동시에 동작(AND개념)하면 화재신호를 발하게 할수있다.

다신호식 감지기 다신호식: 1개의 감지기내에 서로 다른 종별 또는 성능 ,공칭작동온도, 공칭축적시간등의 기능을 갖춘 것으로서 일정 시간 간격을 두고 각각 다른 2개 이상의 화재 신호를 말하는 것. 1단계 : 경계신호(관리자만통보) 2단계 : 화재경보(건물내 경보)

불꽃감지기 물질이 불꽃을 내며 연소할때 발생하는 스펙트럼은 통상 가시광선(0.4~0.8μm), 자외선(0.4 μm미만), 적외선(0.8 μm초과)으로 구분된다. 불꽃은 초기 발생부터 특유의 연소특성을 나타내는데, 이 특성 중 육안으로는 감지하지 못하는 자외선과 적외선의 서로 다른 파장대에 존재하는 특수한 파장을 방사한다. 이러한 불꽃에서 방사되는 자외선 파장특성(0.18 ㎛~0.26 ㎛)을 감지하는 자외선 센서와 적외선 파장특성(4.3㎛±0.2㎛)을 감지하는 적외선 센서를 복합적으로 구성하여, 그 크기를 연산/분석하여 화재를 감지하는 원리를 이용한 화재 감지기이다

불꽃감지기 1. 개요 ①화재 시 연소반응에 의해 열, 연기, 화염, 연소가스 등 연소생성물이 발생되고, 열복사로 빛이 방출되는데 그 빛은 화염의 온도에 따라 각각 다른 파장을 가지며 이러한 파장의 차이로 적외선, 가시광선, 자외선 등 파장의 영역으로 대별된다. ②이러한 특성을 이용하여 센서로 광원을 인식, 식별해 내는 감지기가 불꽃감지기이며 가시광선 영역(0.38~0.76㎛)외 파장의 빛을 감지하며 UV불꽃감지기, IR불꽃감지기, UV/IR, IR/IR불꽃감지기등이있다. 자외선 영역파장: 0.4 ㎛이내 가시광선 영역파장:0.4~0.8 ㎛ 적외선 영역파장: 0.8 ㎛

자외선 영역 스펙트럼파장: 0.4 ㎛이내 가시광선 영역 스펙트럼파장:0.4~0.8 ㎛ 적외선 영역 스펙트럼파장: 0.8 ㎛이상 ** 그림1.21 에서 탄소, 수소등이 함유된 실제 불꽃은 파장4.4㎛에서 불꽃의 상대강도가 피크치를 나타내는데 이 영역에서 상대강도를 검출하여 화재여부를 판단하는것이 적외선 감지기임.

불꽃감지기 설치기준 불꽃감지기는 다음의 기준에 따라 설치할 것 가. 공칭감시거리 및 공칭시야각은 형식승인 내용에 따를 것 나. 감지기는 공칭감시거리와 공칭시야각을 기준으로 감시구역이 모두 포용될 수 있도 록 설치할 것 그림에서 보는바와 같이 원추형의 형태를 구성하고 있으며, 시야각이 넓은 감지기는 그만큼 감지면적이 넓어지고 감지거리가 길수록 높은 천정에 사용할 수 있게 된다. [공칭시야각과 공칭감시거리 예]

[ 감시공간내 장애물이 있는 경우(일본) 예] [감시공간 넘어 장애물이 있을 경우(일본) 예] 다. 감지기는 화재감지를 유효하게 감지할 수 있는 모서리 또는 벽 등에 설치할 것 라. 감지기를 천장에 설치하는 경우에는 감지기는 바닥을 향하여 설치할 것 마. 수분이 많이 발생할 우려가 있는 장소에는 방수형으로 설치할 것 바. 그 밖의 설치기준은 형식승인 내용에 따르며 형식승인 사항이 아닌 것은 제조사의 시방에 따라 설치할 것 [ 감시공간내 장애물이 있는 경우(일본) 예] [감시공간 넘어 장애물이 있을 경우(일본) 예]

아날로그 감지기 종래의 감지기와같이 화재판단을 감지기가 하지않고 아날로그 감지기는 온도 또는 연기의 농도를 감지하여 수신기에 보내고, 화재여부는 수신기가 판단한다. 그림 a는 아날로그 감지기의 특성을 보여주는 것으로서 온도 또는연기농도를 수신기에서 판단하여(사람이 임의지정 가능) 첫번째신호는 예비경보, 두번째신 호는 화재경보, 세번째신호는 소화설비 연동 등으로 구성할 수있는 장점이있다. 종류로는 열식, 연기식 , 복합식아날로그 감지기가 있다.