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<연구기관 리포트> 철도차량용 지능형 화재감지시스템
기사입력 2012-09-18 16:25:56. 폰트 폰트확대폰트축소

 

   
 실내화재는 단시간에 폭발적으로 확장하는 성질이 있기 때문에 조기에 진화하지 못하면 엄청난 피해를 가져오는 경우가 잦다. 초기화재에서 발생하는 열이나 화염과 연소가스와 같은 생성물이 상대적으로 소량이기 때문에 넓은 공간으로 방사된 미소량을 신속하게 감지하기 위해서는 높은 측정감도를 요구하여야 할 것이다. 하지만 대부분의 경우 화재감지기의 측정 감도를 높이면 먼지 등과 같은 비화재에 의한 오작동이 빈번해진다. 이러한 기술적 딜레마 때문에 대부분의 화재감지기는 실질적인 화재감지보다는 오동작에 유능해지면서 늑대소년처럼 신뢰를 잃게 된다. 따라서 수많은 화재감지기가 법적 요구에 의하여 설치되어 있기는 하지만 관리자에 의하여 기능이 차단되어 있는 경우가 많다.

 이에 화재감지기에 요구되는 조기감지 성능과 오작동 방지 기능을 갖추도록 특별히 고안한 화재감지기를 개발하였다. 한국철도기술연구원은 국토해양부의 철도종합안전기술개발사업(2005.11~2011.6)을 통해 철도차량과 터널에 적용할 목적으로 지능형 복합식 화재감지기를 설계했다.

 무인화, 지하화하는 미래 철도의 방향에서 보자면 화재가 발생했을 때 신속하게 대응할 수 있는 신뢰성 있는 화재감지기의 필요성이 더욱 높아진다. 지능형 화재감지 시스템은 조기감지 기능을 위하여 연기, 불꽃, 온도 3중 복합식 감지 방식을 채택하였다. 엔진과열이나 차축발열과 같이 화염 발생이전의 단계에서 발생하는 연기 등이 나타나는 전조 현상도 있지만, 전차선 단락에 의한 비락 화재와 같은 전기합선이나 특히 최근에 사회적 불안에 조응하며 발생하는 방화과 같이 갑작스러운 화재도 신속하게 감지하기 위해서다.

 신속한 화재감지 성능 보다 더 중요한 기능은 오동작을 방지하는 기능이다. 철도와 같은 시스템화된 교통체계에서 발생하는 화재감지기의 오동작은 열차운행 중단이나 지연이나 승객에게 불필요한 불안감을 조성할 수 있기 때문이다. 우선적으로 기관사나 사령에서 사용하는 제어패널에서 화재감지 단계 이전의 이상 감지 단계를 두어서 감지 신호 중 이상단계에 이르는 정보가 올라올 경우에는 관리자가 제어판넬에서 이를 확인하고 경보를 발하도록 하였으며 이상 정보는 센서별로 상태점검 모듈을 두어서 상세 신호를 파악할 수 있도록 하였다. 관리자가 일정 시간동안 이를 확정하지 않으며, 이상 단계보다 상위 수준으로 정해진 화재 경보단계에 도달하면 화재경보가 발하게 된다. 영상카메라를 내장한 선택 옵션에서는 관리자는 영상정보를 통하여 보다 분명하게 화재 상태여부를 확인할 수 있도록 하였다. 감기기별로 부여된 고유등록 아이디와 결합된 자가 진단기능은 평상시 센서의 이상상태를 사전 감지하여 이상이 있는 센서만을 교체하거나 교정하도록 유지관리 작업을 최적화 한다. 이 외에도 주로 오작동하는 연기감지 센서 단위에서는 연기로 오인 될 수 있는 지하구간의 먼지에 대한 오작동 방지를 위하여 오픈셀 및 광학 보정레이저를 사용한 구조를 사용하였다.

 또한 무선 센서네트워크(IEEE 802.15.4/Zigbee) 환경을 적용한 센서기반의 시스템를 이용하여 각종 정보 및 데이터를 측정ㆍ수집하고, 집중화된 지능형 제어유닛의 시스템을 활용하여 데이터베이스를 관리함으로써 감지 대상의 안전관리에 필요한 정보를 종합적으로 분석 및 예측이 가능하도록 하였다. 다행하게도 화재감지 센서와 결합된 USN 무선센서 체계가 개발되어 상용화 수준의 표준 무선모듈개발로 인한 기존감지기에 데이터전송용 무선모듈이 탑재 가능하게 되었으며, 동적 무선영상표준에 무선 LAN을 결합한 영상전송 시스템의 성능과 안정성테스트결과 지하 환경내에서 주사령실과 의 끈김없는 동영상처리도 가능하게 되었다.



 <표1> 지능형 화재감지시스템 및 일반화재 감지기 기능 비교

 지능형 복합 화재감지기 시작품은 2009년과 2010년에 걸쳐 경산에서 시험 운행 중이던 한국형 경량전철에 시범 적용되어 실차성능 평가를 수행하였다. 시범 적용하였던 시스템은 무인 운전되는 경량전철 특성을 고려하여 화재제어시스템과 경량철도 통신체계(TCMS)와 연동하여 차량 화재 감지시 열차 사령실로 열, 연기, 불꽃 및 이미지 정보를 전송하는 체계를 구축한 바 있다. 지능형 화재감지 시스템은 감지신호와 연동되어 작동할 수 있도록 개발된 지능형 배연시스템 및 소화 시스템과 연계해 효율적으로 활용할 필요가 있다.

 <표2> 지능형 화재감지시스템

 정우성 철도기술연구원 연구원

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