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Fire Sci. Eng. > Volume 30(4); 2016 > Article
Fire Science and Engineering 2016;30(4):27-38.
DOI: https://doi.org/10.7731/KIFSE.2016.30.4.027    Published online August 31, 2016.
라만산란을 이용한 광센서 선형 화재감지시스템 개발에 관한 연구
이건호, 임우섭, 김시국
1(주)태산전자
2한국소방산업기술원
3호서대학교 소방방재학과
Study on the Development of Optical Sensor Linear Fire Detection System Using Raman Scattering
Lee Gun-Ho, Lim Woo-Sub, Kim Si-Kuk
1Tae San Electronics Co., Ltd.
2Korea Fire Institute
3Dept. of Fire and Disaster Protection Engineering, Hoseo Univ.
요약
본 논문은 현재 국외기술에 의존하고 있는 광센서 선형감지기를 이용한 화재감지시스템인 분산온도감지(DTS) 시스템을 국산화 기술로 개발하기 위한 연구이다. 이에 본 연구에서는 광섬유 내에서 발생되는 빛의 역산란광 중 온도감지에 주로 사용되는 라만산란광의 전기적 신호파형을 오실로스코프를 이용하여 분석하였다. 측정결과 Stokes 신호파형은 온도가 상승해도 변화량이 거의 없었으나, 온도에 민감한 anti-Stokes 신호파형은 상대적으로 그 값이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 라만산란광을 이용하여 화재를 감지할 수 있는 광중계기 및 광수신기로 구성된 광센서 선형 화재감지시스템인 K-DTS 시스템을 개발하였다. 개발된 K-DTS 시스템에 대하여 차동식 및 정온식 감도시험기를 이용하여 차동식 및 정온식 감지기로서의 감도시험을 진행해 본 결과 형식승인 기준을 만족하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 개발된 K-DTS 시스템의 성능평가를 위해 국외에서 수입되어 가장 많이 사용되고 있는 S-DTS 시스템과 성능비교실험을 진행하였다. 모형터널을 이용한 성능실험결과 화재감지위치 및 화재온도 측정에서 유사한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
Abstract
The paper reports the development of a distributed temperature sensing (DTS) system, which is a fire detection system using optical sensor linear detectors that depends on foreign and domestic technologies. This study accordingly analyzed the electrical signal patterns of Raman scattering light mainly used for temperature sensing among back-scattered light generated in optical fiber by using an oscilloscope. Through the measurement results, it could be verified that the Stokes signal patterns had little change by the temperature increase, but the temperature-sensitive anti-Stokes patterns had relative increase of the changes. This study developed a K-DTS system, which is an optical sensor linear fire detection system composed of an optical repeater and a receiver that can detect fires using Raman scattering light. It could be verified that the developed K-DTS system satisfied the type approval standards through the sensitivity tests using the rate of rise type and fixed temperature type sensitivity testers. In addition, performance experiments have been performed for performance evaluation of the K-DTS system developed in comparison with S-DTS system which has been imported from abroad and widely used in Korea. It can be confirmed from the results of the performance experiments using model tunnels that comparable performances can be obtained in fire detection locations and the measurements of fire temperatures.
Key Words: Optical sensor linear detector, DTS system, Raman scattering, Fire detection system, Performance experiment


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