본 실험의 결과는 UL 268 비화재보시험 기준에 의하여 제시된 프로파일에 적합한 3개의 데이터를 기준으로 평균값을 제시하여 분석하였다. 또한, 아날로그 연기감지기(ASD)의 변화에 따른 실내 공기질 측정 인자의 응답특성을 확인하기 위해 국내 연기감지기 감도시험 기준인 5 %/m (2종 부작동), 7.5 %/m (1종 작동)에 매칭된 부유물의 값을 분석하였다.
4.2 UL 268 비화재보시험을 이용한 실내 공기질 측정 인자들의 응답특성 실험결과
ASD에서 측정된 연기농도 5 %/m (2종 부작동), 7.5 %/m (1종 작동), 7.8 %/m(시험시간 동안 연기 최대농도)를 기준으로 부유물의 변화량을 파악하기 위해 PMS, CGA, GA에서 측정된 결괏값을 확인하였다.
Figure 8은 시험시간 동안 측정된 부유물들의 변화량을 나타내었다.
Table 3은 ASD에서 측정된 연기농도 5 %/m, 7.5 %/m, 7.8 %/m일 때 측정된 부유물의 평균값 및 시험시간 동안 측정된 부유물의 최댓값을 나타낸 것이다.
Figure 8
Results graph of indoor air quality measurement factor.
Table 3
Average and Maximum value of Floating Matters by ASD Concentration
Division |
5 %/m (1272 s) |
7.5 %/m (1405 s) |
7.8 %/m (1500 s) |
MAX |
PMS |
PM 1.0 (μg/m3) |
261.3 |
221.3 |
213 |
526.3 |
PM 2.5 (μg/m3) |
3079.6 |
3311.3 |
3355.3 |
3377.3 |
PM 10 (μg/m3) |
4820 |
5794.3 |
5914 |
5914.6 |
CGA |
NO (ppm) |
0.3 |
0.3 |
0 |
0.6 |
NO2 (ppm) |
0 |
0 |
0 |
0 |
SO2 (ppm) |
1 |
1 |
1 |
1 |
GA |
CO (ppm) |
10.3 |
12.3 |
12.3 |
12.6 |
CO2 (ppm) |
468.6 |
467 |
467 |
470.6 |
HCHO (ppm) |
2.1 |
2.8 |
2.8 |
3 |
HCN (ppm) |
0 |
0 |
0 |
0 |
TVOC (ppm) |
0 |
0 |
0 |
0 |
ASD 5 %/m 도달시간은 1272 s로 PMS에서 측정되는 PM 1.0은 261.3 μg/m3, PM 2.5는 3079.6 μg/m3, PM 10은 4820 μg/m3, CGA의 경우 NO는 0.3 ppm, NO2는 0 ppm, SO2는 1 ppm, GA의 경우 CO는 10.3 ppm, CO2는 468.6 ppm, HCHO는 2.1 ppm, HCN 및 TVOC는 0 ppm이 측정되었다. PM 1.0, PM 2.5, PM 10, NO, SO2, CO, CO2, HCHO는 초깃값 대비 증가하는 경향성이 나타났지만, NO, SO2, CO, CO2, HCHO의 경우 측정된 값은 변화가 크지 않았다. NO2, HCN, TVOC는 변화가 감지되지 않았다.
ASD 7.5 %/m 도달시간인 1405 s 기준으로 PMS의 경우 PM 1.0은 221.3 μg/m3, PM 2.5는 3311.3 μg/m3, PM 10은 5794.3 μg/m3, CGA의 경우 NO는 0.3 ppm, NO2는 0 ppm, SO2는 1 ppm, GA의 경우 CO는 12.3 ppm, CO2는 467 ppm, HCHO는 2.8 ppm, HCN 및 TVOC는 0 ppm이 측정되었다. ASD 5 %/m 대비 PM 1.0과 CO2는 측정값이 감소하는 경향이 나타났고 PM 2.5, PM 10, CO, HCHO는 증가하는 것을 확인하였다. NO, SO2, NO2, HCN, TVOC는 ASD 5 %/m일 때의 값과 동일하게 측정되었다. PM 1.0의 값이 감소한 이유는 연기농도가 짙어질수록 공간 내 입자들이 뭉치면서 계측기에 측정될 때 상대적으로 입자가 큰 PM 2.5, PM 10의 값이 증가하고 입자 크기가 작은 PM 1.0의 값이 줄어든 것으로 생각된다. CO2의 경우 감소하는 경향이 나타났지만 변화량은 1 ppm으로 거의 차이가 없는 것으로 나타났다.
실험시간 1500 s에 발생하는 부유물들의 값은 ASD는 7.8 %/m로 PMS의 경우 PM 1.0은 213 μg/m3, PM 2.5는 3355.3 μg/m3, PM 10은 5914 μg/m3, CGA의 경우 NO는 0 ppm, NO2는 0 ppm, SO2는 1 ppm, GA의 경우 CO는 12.3 ppm, CO2는 467 ppm, HCHO는 2.8 ppm, HCN 및 TVOC는 0 ppm이 측정되었다. ASD 7.5 %/m 대비 PM 1.0은 측정값이 감소하는 경향이 나타났고 PM 2.5, PM 10은 증가하는 것을 확인하였다. NO2, SO2, CO, CO2, HCHO, HCN, TVOC는 ASD 7.5 %/m일 때의 값과 동일하게 측정되었으며 NO의 경우 감소하여 0 ppm으로 농도가 측정되지 않았다.
실험시간 1500 s 동안 발생한 부유물들의 최대 농도값을 확인한 결과, ASD는 7.8 %/m, PMS의 PM 1.0은 526.3 μg/m3, PM 2.5는 3377.3 μg/m3, PM 10은 5914.6 μg/m3, CGA의 경우 NO는 0.6 ppm, NO2는 0 ppm, SO2는 1 ppm, GA의 경우 CO는 12.6 ppm, CO2는 470.6 ppm, HCHO는 3 ppm, HCN 및 TVOC는 0 ppm이 측정되었다.
비화재보시험 시 측정된 부유물은 PMS의 PM 1.0, PM 2.5, PM 10, CGA의 NO, SO2, GA의 CO, CO2, HCHO임을 확인하였고, 측정되지 않은 부유물들은 CGA의 NO2, GA의 HCN, TVOC로 나타났다.
PMS에 측정된 부유물들은 ASD 보다 366 s 빠른 반응이 나타나는 것을 확인하였으며, PM 1.0은 연기농도가 증가할수록 감소하는 경향이 나타났고, PM 2.5, PM 10의 값들은 상승하는 것을 확인하였다. 이를 통해 연기농도가 높아질수록 공간 내 미세먼지 입자들이 뭉치면서 입자가 작은 미세먼지는 줄어들고 입자가 큰 미세먼지가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
CGA의 경우 변화량이 감지되지 않거나 변화량이 감지되어도 수치 변화가 미비하고 실험 경과 883 s부터 변화가 감지되어 ASD보다 317 s 늦게 감지되었다.
GA의 경우 CO, CO2만 변화량이 감지되었으나, 실험 경과 652 s부터 변화량이 감지되어 ASD보다는 늦게 변화량이 감지되는 것을 확인하였고, 감지 이후 ASD와 상승하는 경향이 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. CO의 경우 실질적인 변화량이 2 ppm정도로 상승 폭이 낮으며, CO2는 요리로 인한 연기 발생이 증가하여도 5 %/m와 7.5 %/m의 변화량이 0.4 ppm으로 수치가 감소되는 것으로 나타났고 실험 종료까지 그 값이 유지되었다.
Figure 9,
10은 측정된 부유물의 경향이 유사한 것끼리 정리한 그래프로 3건의 데이터에서 측정된 평균값을 막대그래프로 표시하였고 최댓값은 실선으로 나타내었으며, ASD 5 %/m, 7.5 %/m, 7.8 %/m 중 최댓값은 점선으로 표시하였다. 그 이유는 해당 실험은 국내 감도시험의 부작동시험처럼 시험시간 동안 화재로 인지해서는 안 되는 시험으로 해당 시험에서 측정된 값은 부작동 농도로 볼 수 있다. 따라서 ASD 5 %/m, 7.5 %/m, 7.8 %/m 중 최댓값(점선)과 시험시간 내 최댓값(실선)을 기준으로 점선 아랫부분은 비화재보 범위, 실선 위의 부분은 화재감지 범위로 나타내었다.
Figure 9
Results graph for increasing value of floating matters in UL 268 cooking nuisance test.
Figure 10
Results graph for decrease (or maintain) value of floating matters in UL 268 cooking nuisance test.
Figure 9(a), (
b), (
c), (
d)는 PM 2.5, PM 10, CO, HCHO로 연기농도가 증가함에 따라 해당 인자의 수치들도 증가하는 경향성이 나타났다. 해당 인자들의 수치를 확인한 결과 측정된 평균값과 최댓값의 수치가 겹쳐지지 않았으며 이를 통해 해당 인자들이 비화재보 방지 인자로 적응성이 있음을 확인하였다. 특히 PM 2.5와 PM 10의 경우 연기농도가 증가할수록 측정된 값의 변화가 확연하게 차이가 나는 것으로 보아 비화재보에 우수한 적응성이 있음을 확인하였다.
실험결과를 통해 측정된 최댓값은 PM 2.5는 3377.3 μg/m3, PM 10은 5914.6 μg/m3, CO는 12.6 ppm, HCHO는 3 ppm으로 연기량에 많아질수록 해당 인자의 수치 또한 상승하기에 실제 화제에서도 적응성이 있을 것으로 생각되어 해당 수치 이상의 값이 측정될 경우 화재로 판단할 수 있을 것으로 사료된다.
Figure 10(a), (
b)는 PM 1.0과 NO로 연기농도 증가 시 변화량이 감소하는 것으로 나타났으며, 연기발생량이 많아질수록 수치가 적어지는 인자의 경우에는 이미 화재 전에 값이 최댓값이 도달한 후 하강하므로 화재감지 인자로 활용 시 비화재보가 발생할 우려가 있어 감소하는 경향이 나타나는 것은 비화재보 방지 인자와 평균값과 최댓값의 비교를 통해 화재감지 범위를 도출하는 것은 무의미하다고 판단하였다. 하지만 NO의 경우 햄버거 패티 실험에서의 측정된 값은 현저히 적고 감소하는 것으로 나타났지만 샌드위치 패널, 폴리우레탄 폼의 내·외장재 소재에서는 질소(N) 성분이 연소 시 산소와 반응하여 NO가 발생하기 때문에 가연물에 따라 NO의 변화량은 측정할 수 있어 다른 가연물로 인한 시험에서는 활용이 가능할 것으로 판단된다.
Figure 10(c), (
d)는 SO
2, CO
2로 측정값이 유지되는 것을 확인하였고 연기농도에 따른 변화가 없기에 ASD와 비교 분석이 어려울 것으로 생각된다.
Figure 9(c)의 SO
2의 경우 실선과 점선이 일치한 것으로 비화재보 방지 인자로는 활용이 불가능하지만 다른 가연물로 실험을 진행하여 수치값의 변화가 있는 경우에는 ASD와 매칭이 가능할 것으로 보여진다.
Figure 9(d)의 CO
2는 실선과 점선의 구간이 명확하게 분리되어 비화재보 방지 인자로의 활용과 화재 범위 도출이 가능한 것으로 보여지나 CO
2의 경우 한정된 공간에 다수의 사람이 존재할 경우 사람들의 호흡으로 인해 CO
2의 배출량이 많아져 인원수나 환경조건에 의해 CO
2의 값은 2000 ppm까지 상승하기 때문에 CO
2 특성상 환경적 요인으로 인해 비화재보가 발생될 우려가 있어 ASD와 비교 분석은 불가능할 것으로 사료된다.
NO, HCN, TVOC의 경우 비화재보시험 시 변화량이 감지되지 않았다. 이러한 경우 비화재보시험에서는 ASD와 비교 매칭에 의미가 없으나, UL 268 기준에서 제시된 종이화원, 목재화원, 인화성액체화원 등 다양한 화원을 통해 측정값이 도출된다면 화재감지 인자로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
이를 통해 PM 2.5, PM 10, HCHO는 비화재보 방지 인자로 활용이 가능하며, 특히 PM 2.5, PM 10은 비화재보시험 시 우수한 적응성이 나타나 비화재보 방지 인자로 활용 시 비화재보 저감을 통해 화재감지기의 신뢰성 향상이 가능할 것으로 사료된다. CGA의 NO, SO2, GA의 CO, CO2, HCHO는 변화량이 미비하지만 다른 가연물로의 실험을 진행할 경우 화재감지 인자로 적용하여 범위값을 도출할 수 있을 것으로 생각된다. 변화가 감지되지 않은 NO2, HCN, TVOC의 경우 비화재보시험 시 적응성이 없었지만 실화재시험에서 변화량이 감지된다면 화재감지 인자로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.