비화재 조건에서의 연기 및 일산화탄소 반응 특성 분석
Analysis of the Response Characteristics of Smoke and Carbon Monoxide in Non-Fire Conditions
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Abstract
비화재경보 저감을 위해 본 연구에서는 연기감지기와 일산화탄소의 반응 특성을 분석하여 교차 감지의 적용성을 확인하고자 하였다. 선행연구의 결과를 바탕으로 국내 실정을 반영하여 다양한 시나리오를 선정하고, 측정 위치에 따른 일산화탄소 농도 변화 및 연기감지기의 반응을 확인하는 실험을 수행하였다. 각 실험을 통해 도출된 측정 장치의 거리별 반응 특성을 정리한 결과, 가열원과 가까운 위치에서는 일산화탄소가 연기감지기보다 먼저 감지되었으나, 거리가 멀어질수록 연기감지기가 먼저 반응하는 것을 확인하였으며, 측정된 일산화탄소의 농도가 화재 시 발생하는 농도보다 매우 적으므로 교차 감지로의 적용성이 있음을 확인하였다.
Trans Abstract
This study confirms the applicability of cross-detection by analyzing the response characteristics of smoke and carbon monoxide detectors, to reduce non-firm alarms. Based on the results of previous studies, various scenarios reflecting non-fire conditions in Korea were selected, to conduct experiments to confirm the change in carbon monoxide concentration and the response of smoke detectors based on the measurement location. Although carbon monoxide was detected earlier than the smoke near the heating source, the smoke detector reacted earlier than the carbon monoxide meter as the distance from the heating source increased. The measured concentration of carbon monoxide was much lower than the concentration generated in the case of a fire, thus confirming the applicability of carbon monoxide cross-sensing for non-fire detection.
1. 서 론
재난과 화재 상황에서의 신속ㆍ정확한 경보는 중요하며 재실자의 신속한 피난과 초기소화를 위해 소방시설과 연동되어 화재를 자동으로 소화하게 하는 역할을 한다. 하지만 잦은 비화재경보의 발생은 자동화재탐지설비의 신뢰성을 떨어뜨려 더 큰 사고를 야기하기도 한다. 특히 연기감지기는 화재 시 발생하는 연기 외에도 인위적, 관리적, 설비적 요인 등 다양한 요인에 의해서도 반응하며, 주변의 환경 변화에도 영향을 많이 받기 때문에 상대적으로 열감지기보다 비화재경보가 많이 발생한다(1). 따라서 연기감지기의 사용 장소 및 설치 위치에 대한 고려가 필요하다.
2021년 9월 소방청에서는 ‘경보ㆍ속보설비 비화재경보 개선대책’으로 아날로그식 감지기의 보급을 단계적으로 확대할 것이며, 감지기의 성능 개선을 위한 신기술 도입 및 감지기의 기술기준 상향 등을 추진하겠다고 발표한 바 있다. 이렇듯 빈번하게 발생하는 비화재경보를 줄이기 위하여 정책적으로 개선책을 마련하는 한편, 기술적으로도 비화재경보 저감을 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 교차 감지 기술을 도입한 감지기 개발 노력 또한 지속되고 있다(2), 그동안 교차 감지로써 많은 연구가 진행되어 온 일산화탄소(carbon monoxide, CO)는 화재 조기 감지에 유효하여 화재 감지의 적응성을 인정받았으나(3), 제도적으로 인정받기 위해서는 화재 감지 센서로서의 다양한 연구를 통한 신뢰성 확보가 필요하다. 미국에서 제시하고 있는 UL 268의 시험의 경우, 국내에서 발생하는 비화재경보의 변수와는 차이가 있어(4) 국내 실정에 맞는 시나리오를 통한 다양한 연구로 제시할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 실정에 맞는 다양한 비화재경보 발생 상황 조건에 따른 설치 위치별 일산화탄소 농도 변화와 연기감지기의 반응 특성을 분석하여 교차 감지의 적용성을 확인하고자 한다.
2. 이론적 배경
2.1 비화재경보 정의
NFPA 72에 따르면, 비화재경보(unwanted alarm, false alarm)는 화재 등과 같이 잠재적으로 위험한 상황이 아닐 때 경보가 발생하는 것을 의미하며, 악의적 경보(malicious alarm), 우발 경보(unintentional alarm), 비화재 경보(nuisance alarm), 미확인 경보(unknown alarm)의 4가지로 구분할 수 있다(5). 악의적 경보와 우발 경보는 악의를 가지고 행동하는 사람 또는 악의를 갖고 있지 않은 사람이 행동하여 경보가 작동하는 것을 의미하며, 비화재 경보는 잠재적으로 위험한 상황이 아닌 자극이나 조건에 의해 반응하여 경보 장치 또는 신호설비가 의도치 않게 작동하는 것을 뜻한다. 미확인 경보는 경보 장치나 설비의 출력 기능의 작동 원인이 확인되지 않은 경우를 말한다. 비화재경보는 주변 환경이 화재나 기타 위험 상태처럼 가장되어 있을 때 발생하는데, 예를 들면 담배 연기에 의해 연기감지기와 경보설비가 작동할 수 있으며, 이는 연기감지기나 경보설비에 문제가 발생한 것이 아니라 작동 원리에 따른 신호 조건이나 자극에 대해 반응한 것이다(6).
국내에서는 Choi 등(7)에서 비화재경보를 화재와 유사한 환경이 조성될 때 경보가 발하는 것으로 정의하였고, Lee(8)가 화재가 아닌 경우에도 계절적 요인, 환경적 요인, 주변 조건에 따라 발생하는 열ㆍ연기ㆍ불꽃 등에 대해서 자동화재탐지설비가 화재로 인식하고 경보를 발하는 것으로 정의하였다. Choi 등(9)에서는 실무에서 혼용되고 있는 오보 및 오동작 등의 유사 용어들보다 비화재경보가 상위의 개념이라고 설명하면서 기기 자체 문제나 화재와 유사한 생성물질, 사람에 의한 기기 작동 등이 원인이 되어 해당 소방시설의 수신기로 신호를 전달하여 화재경보를 발신하는 경우로 정의하였다.
2.2 비화재경보 발생장소
소방청에서 발표한 「장소별 적응성 감지기 선정ㆍ관리 참고자료」 (2019년 9월)에 따르면 비화재경보가 발생하는 장소는 주거용 30%로 가장 높게 나타났으며, 공장ㆍ창고(17%), 일반점포(15%) 순이었다. 이중 광전식 연기감지기에서 비화재경보가 잦게 나타나는 장소는 음식조리 인근, 샤워실 인근, 에어컨 인근 등으로 나타났으며, 장소별 적응성 있는 감지기 설치를 권장하고 있다. 또한 소방청 「자동화재탐지설비 및 시각경보장치의 화재안전기술기준(NFTC 203)」에 따르면 설치장소별 적응성 있는 감지기를 설치하도록 규정하고 있다. Hwang 등(10)은 특정소방대상물 시설 중 근린생활시설이 29.7%로 비화재경보 발생 건수가 가장 많았고, 공동주택(21.4%), 공장(16.0%), 노유자시설(7.5%) 순으로 비화재경보가 발생하였다고 소방청 자료를 바탕으로 정리하여 나타내었다. 또한 같은 자료를 Choi(11)가 2018년도 특정소방대상물의 현황을 비교한 결과, 근린생활시설이 비화재경보 발생 건수는 높으나 설치시설이 많으므로 시설 현황 대비 비화재경보 발생 비율로 비교하였을 때, 공동주택이 3.62%이 근린생활시설(0.19%)보다 높은 비율로 비화재경보가 많이 발생하였다고 시사하였다. 따라서 비화재경보가 발생 비율이 높은 공동주택을 대상으로 연기감지기의 비화재경보 발생 시나리오를 재현하여 일산화탄소 농도 변화 분석을 통해 교차 감지의 적용성을 모색하고자 한다.
2.3 선행연구 분석 및 실험적 배경
선행연구인 “일산화탄소 센서의 비화재 감지 효과성 분석” 연구(1)에 따르면 표준 UL 268 시험 기준에 따라 수행한 화재 실험에서 측정된 일산화탄소가 240 s 이내에 최고 465 ppm 까지 상승하여 다량의 일산화탄소가 발생하나, 실제 비화재경보 시나리오를 기반으로 실험한 상황에서는 연기감지기가 수증기나 조리 연기를 화재로 인식하더라도 일산화탄소가 생성되지 않거나 측정치가 작아 일산화탄소 센서의 교차 감지 활용 가능성이 있음을 시사하였다. 다만, 조리 연기의 경우, 가열원 종류에 따라 일산화탄소 농도에 차이가 발생함을 보여주었고, 가스를 활용하는 가열원의 경우 탄화수소계 가스가 불완전연소하여 일산화탄소가 일부 생성될 수 있음을 제시하였다. 또한, 일산화탄소를 측정하는 위치에 따라 농도의 차이가 있음을 언급하며 추가 연구의 필요성을 제시하였다. 해당 선행연구에서 수행한 비화재경보 시나리오 기반의 실험 결과를 Table 1과 같이 정리해 보았다. Choi 등(4)의 연구에서는 비화재 상황을 재현하기 위하여 공동주택 공간을 재현한 실험장에 가스버너를 설치하고 고등어와 삼겹살을 가연물로 하여 발생하는 요리 부산물의 연기를 측정하였다. 기존의 선행연구 분석을 통해 일산화탄소의 비화재 영역대를 7 ppm 이하로 두어 실험을 통한 적용성을 확인하였다. Choi(11)의 연구에서는 비화재경보 저감을 위한 여러 가지 인자를 확인하기 위하여 온⋅습도, 일산화탄소, 이산화탄소, 미세먼지 등을 측정하여 응답 특성을 확인하였고, 비화재 조건의 실험으로 가스레인지를 통해 삼겹살을 가열하는 실험을 하였다. 실험 결과 일산화탄소는 화재상황과 비화재상황에서 상승 기울기가 12.5배로 확연한 차이를 보이며, 초기 화재단계에서 비화재를 구분하기 적합한 인자로 도출하였다.
이러한 선행연구의 결과를 바탕으로 본 연구에서는 기존의 선행연구에서 새로운 실험 조건을 추가하여 다양하게 구성하고, 가열원의 종류를 가스버너와 인덕션으로 구분하여 가열원의 조건에 대한 감지 특성에 대해서 분석해 보고자 하였다. 실험 장치 또한 일반 연기감지기 4종 및 아날로그식 연기감지기를 설치하고 일산화탄소 측정 장치를 2종류의 다른 장치로 설치하여 실험 장치에 따른 차이를 같이 검토하고자 하였다. 또한 연기감지기 및 일산화탄소의 측정 위치를 3.0 m 위치에 국한하지 않고, 거리별 특성을 확인하고자 다양한 위치에 실험 장치를 설치하여 연기감지기의 반응 및 일산화탄소 농도 변화의 차이를 확인하고자 하였다.
3. 실험 설계
3.1 실험 준비
Figure 1은 공동주택에서 주로 비화재경보가 발생하는 상황을 모사하기 위하여 선행연구인 Shin 등(1)과 Choi 등(4)의 실험을 참고하여 실험장을 구축한 모습이다. 실험장 규격은 구획된 1개 실 2.5 m (W) × 4.0 m (D) × 2.5 m (H) 크기에 7.0 m (W) × 1.2 m (D) × 2.5 m (H) 크기의 복도가 연결되어 있으며, 구획된 실 내부에는 주방 시설을 구축하여 조리 환경을 모사하였다. 실험이 진행되는 구획된 실 내부에서 가열원에 의해 발생하는 수증기 및 조리 연기가 유동하여 가열원으로부터의 거리별 감지기 반응 및 일산화탄소 농도를 측정하고, 구획된 실을 넘어 복도로 연결된 새로운 구획 구간까지도 영향을 미치는지를 확인해 보고자 하였다.
본 연구에서는 정량적인 실험 결과 도출을 위해 일반 연기감지기, 아날로그식 연기감지기, 일산화탄소 센서 및 가스분석기를 실험 장치로 사용하였다. 출입문의 중심선과 동일선상으로 아날로그식 연기감지기가 위치하도록 하여, 양옆으로 각각 다른 회사의 일반 연기감지기를 2개씩 설치하고, 같은 선상에서 일산화탄소 센서와 가스분석기를 위치하였다. 구획실 내 실험 장치는 주방 시설의 직상부를 기준으로 1.5 m 간격으로 설치하였으며, 복도에는 출입문 중심선과 복도 중앙선이 교차하는 지점에 아날로그식 연기감지기를 설치하고, 구획실과 동일하게 실험 장치를 설치하였다. Figure 2는 실험 장치의 설치 위치 및 장치명을 표시하여 나타낸 모습이다.
본 연구에서 사용된 아날로그식 연기감지기는 광전식스포트형감지기로 국내의 광전식스포트형감지기 작동시험 기준에 의거하여 예비경보 5 %/m, 화재경보 15 %/m으로 감도를 설정하여 수행하였다. 일반 연기감지기는 각각 다른 4개의 제조사의 광전식 감지기를 사용하였으며, 모두 2종 보통형 감지기로 「감지기의 형식승인 및 제품검사의 기술기준」에 따라 15 %/m인 연기농도에서 30 s 이내에 화재경보로 작동한다. 일산화탄소 센서의 검출 방식은 전기화학식(electrochemical)을 채택하였고, 감지 농도 범위는 0~500 ppm으로 4~20 mA로 출력되는 전류값을 계산하여 일산화탄소 농도를 산출한다. 가스분석기는 흡입식(pumped) 복합가스 측정기를 사용하며, 측정 범위는 0~500 ppm으로 10 s마다 1 ppm 단위로 측정하여 일산화탄소 농도를 확인한다.
3.2 실험 방법 및 조건
국내에서 여러 요인으로 비화재경보가 발생하는 상황을 모사하기 위해 Table 2와 같이 다양한 시나리오를 기반으로 실험을 수행하고자 한다. 선행연구에서 수행한 수증기 발생 시나리오와 음식 조리 연기 시나리오는 동일하게 수행하되, 음식 조리 연기를 육류와 생선류로 세분화하여 실험하고, 육류는 국내 실정에 맞추어 햄버거 패티가 아닌 삼겹살을 실험 재료로 사용한다. 또한 일상생활 연기에 의한 비화재경보 발생 상황을 시나리오에 추가하여 실험 조건을 다양하게 구성하고자 한다. Figure 3은 각 시나리오에 따른 실험 준비 모습을 보여준다.
먼저, 비화재경보가 발생하는 사례 중 수증기에 의한 경우는 발생 비율이 높은 편에 속한다. 이를 재현하기 위하여 물의 수증기에 의한 비화재경보 발생 시나리오를 선정하였으며, 전기주전자에 물 3 L를 채운 후 가열하여 발생하는 수증기에 의한 감지기 및 센서의 반응을 확인하고자 한다.
두 번째로 조리 시 발생하는 연기에 의해 비화재경보가 주로 발생하는 것을 재현하기 위한 시나리오를 선정하였고, 실험 재료를 육류와 생선류로 구분하여 실험하고자 한다. 육류의 조리 연기에 의한 비화재경보 발생 시나리오는 연기가 다량으로 발생하는 상황을 재현하기 위하여 팬(pan)을 5 min 동안 예열한 후, 삼겹살 1 kg을 팬에 넣고 20 min 동안 추가 가열한다. 여기서 가열원은 최근 주거시설에서 전기레인지의 사용이 증가하는 추세인 것을 반영하여 가열원의 종류에 따른 상황을 비교하기 위해 인덕션과 휴대용가스버너로 구분하여 각각 실험한다.
세 번째로 생선의 조리 연기에 의한 비화재경보 발생 시나리오는 육류 조리 연기 상황과 동일한 실험 조건으로 팬을 5 min 동안 예열한 후, 무게가 60 g인 고등어 2개를 팬 위에 올려놓고 20 min 동안 추가 가열하며, 가열원 또한 육류 조리 연기 상황과 동일하게 인덕션과 휴대용가스버너 2가지로 구분하여 실험한다.
마지막으로 일상적인 생활 연기에 의한 비화재경보 발생 시나리오로 모기향 4개를 동시에 점화하여 발생하는 연기를 감지하는 실험을 진행한다.
각 실험은 총 25 min (1,500 s) 동안 수행하며, 3회 반복 실험을 통한 평균값으로 결과를 분석한다.
4. 실험 결과
4.1 물의 수증기
물에서 발생하는 수증기로 인한 아날로그식 연기감지기와 일반 연기감지기의 반응 및 일산화탄소 변화를 확인하였으며, 실험 결과를 Figure 4에 나타내었다. 총 3회 실험에서 전기주전자가 위치한 주방 시설의 상부 천장과 복도 천장의 아날로그식 연기감지기가 화재로 인식하여 화재경보를 발신하였다. 주방 시설 직상부에 위치한 아날로그식 연기감지기는 730 s 경에 최초 예비경보를 발신하였으며, 화재경보는 약 800 s 내외에서 발신하였다. 동일선상에 설치된 일반 연기감지기는 약 680 s 이후에 화재경보가 발신되어, 아날로그식 연기감지기보다 빠르게 반응하였다. 전기주전자가 위치한 곳으로부터 1.5 m, 3.0 m 지점에 위치한 연기감지기는 작동하지 않았다. 다만, 복도에 위치한 연기감지기는 약 1,000 s 이후에 화재로 발신하는 것을 확인하였다. 한편, 일산화탄소는 2종류 실험 장치인 일산화탄소 센서와 가스분석기에서 3회 실험 모두 측정되지 않았다.
4.2 육류의 조리 연기
가열원을 구분하여 반복 실험하였으며, 각 가열원에 의한 연기감지기 반응 및 일산화탄소 농도 측정 결과를 Table 3과 같이 나타내었다. 먼저 인덕션을 가열원으로 하여 실험한 결과, 실험 시간 이내에 모든 연기감지기가 화재로 인식하여 경보를 발신하였다. 대부분의 일반 연기감지기가 300 s에서 400 s 사이에 화재로 발신하였고, 아날로그식 연기감지기는 가열원이 위치한 직상부 지점에서 가장 빠르게 반응하였으며, 이때의 일산화탄소 농도는 1 ppm으로 측정되었다. 그 외 지점에 설치된 아날로그식 연기감지기도 화재경보를 발신하였으나, 일산화탄소 농도는 1 ppm 미만으로 거의 발생하지 않았다. 아날로그식 연기감지기의 반응시간은 가열원으로부터 거리별로 약 200 s에서 300 s의 차이를 보였으며, 일산화탄소 농도는 큰 변화가 없었다. 가열원을 가스버너로 실험한 결과에서는 가열원 직상부에 위치한 일반 연기감지기는 1~3차 모두 반응하였으며, 그 외 지점에서는 일부 감지기만 화재로 감지하였다. 아날로그식 연기감지기는 0 m 지점에서 약 330 s 이내에 화재로 반응하였으나, 그 외 지점에서는 연기 농도가 낮아지면서 화재로 인식하지 않았다. 각 지점에서의 일산화탄소 농도는 최대 3 ppm에서 4 ppm으로 측정되었으며, Figure 5는 각 실험 결과를 정리한 그래프다.
4.3 생선의 조리 연기
생선 조리 연기 실험에서도 가열원을 구분하여 반복 실험하였다. 먼저 인덕션을 가열원으로 하여 실험한 결과, 실험 시간 약 400 s 내외에 모든 아날로그식 연기감지기가 화재로 인식하여 경보를 발신하였다. 이때의 일산화탄소 농도는 0 m 지점에서 1 ppm, 1.5 m 지점과 3.0 m 지점에서는 1.5 ppm으로 측정되었다. 한편, 일반 연기감지기는 300 s에서 400 s 사이에 모두 화재로 발신하였다. 가열원을 가스버너로 실험한 결과에서도 실험 시간 약 400 s 내외로 아날로그식 연기감지기가 모두 화재로 인식하였으며, 가열원이 인덕션일 때와 유사한 양상을 보였다. 이때의 일산화탄소 농도는 4 ppm 이하로 측정되었으며, 실험 시간 이내에 1.5 m 지점에서 최대 9.8 ppm까지 상승하였다. 전체 실험 시간 동안 측정된 일산화탄소는 가열원이 가스버너일 때 더 높았으나, 연기감지기가 화재로 반응하였을 시점에서 측정된 일산화탄소의 농도는 유사한 수준으로 발생하였음을 확인하였다. 각 가열원에 의한 연기감지기 반응 및 일산화탄소 농도 측정 결과를 Table 4와 Figure 6과 같이 나타내었다. 각 지점에서 최초 화재로 인식하였을 때 거리에 따른 근소한 반응시간 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있으며, 가열원 종류에 따라 실험 시간 동안에 발생하는 일산화탄소량에 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 이는 가스버너에 사용되는 가스가 탄화수소계에 해당하여 불완전연소를 통해 발생한 것으로 판단되므로, 일산화탄소를 교차 감지 기술로 적용하기 위해서는 공동주택 내에서 활용되는 가열원이 무엇인지에 대한 고려가 필요하다고 판단된다.
4.4 모기향의 연기
비화재경보가 발생하는 조건에서는 수증기와 조리 시 발생하는 연기 외에도 담배 연기, 모기향, 벌레, 스프레이 등 다양한 원인이 존재한다. 본 연구에서는 그 원인 중에 하나로 모기향에서 발생하는 연기를 시나리오로 재현하였다. 최근 사용되고 있는 모기퇴치 제품은 액상화되어 있으나, 시나리오 재현을 위하여 모기향을 적용하였다.
실험 결과, 모기향 직상부에 위치한 아날로그식 연기감지기가 460 s에 5.17 %/m으로 최초 감지되었으나 그 이후로의 반응은 없었으며, 일반 연기감지기 또한 화재 감지 반응이 없었다. 모기향이 연소하면서 발생하는 연기가 가느다란 선 형태로 확산되어 연기감지기에 영향을 크게 주지 않는 것으로 보인다. 다만, 탄화물 성분의 모기향으로 인해 연소하면서 다량의 일산화탄소가 검출되었는데, 모기향이 연소함과 동시에 모기향 직상부에 위치한 일산화탄소 센서가 곧바로 일산화탄소에 반응하였고, 최대 농도 26.4 ppm까지 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 다른 실험 장치인 가스분석기에서 일산화탄소를 최초로 감지한 시간은 80 s가 경과된 후이며, 최대 농도는 32 ppm까지 증가하는 것을 확인하였다. 구획실 외부인 복도에서도 일산화탄소가 측정되었으며, 최대 약 11 ppm까지 증가하는 것으로 나타났다.
각 측정 장치별로 최초⋅최대 농도 반응시간 및 최대 농도를 검토한 결과를 Table 5와 같이 정리하였다. 모기향의 직상부에 위치(0 m)한 일산화탄소 센서의 경우 10 s 이내에 최초 농도가 감지되었으며, 1.5 m 지점에서는 40 s 이내, 3.0 m 지점에서는 약 60 s에 최초 농도가 감지되었다. 가스분석기의 경우 0 m 지점에서 80 s 이내에 최초로 농도를 감지하였고, 1.5 m 지점에서 210 s경에 3.0 m 지점에서 290 s경에 최초로 측정되어 일산화탄소 측정 장치에 따라 최초 농도를 감지한 시간에 차이가 있었으며, 가스분석기가 일산화탄소 센서보다 검출 시간이 다소 늦게 나타난다는 것을 확인하였다. 그러나 최대 농도로 반응하였을 때는 2가지 장치 모두 유사한 시간에 측정된 것을 확인하였다. 실험을 통해 감지된 일산화탄소 농도는 최대 32 ppm까지로 나타났으며 이는 모기향의 직상부에 위치한 가스분석기에서 측정된 결과이다. 1.5 m 거리에서는 최대 21.3 ppm, 3.0 m 거리에서는 최대 23 ppm까지 도달하는 것으로 나타났으며, 구획실 밖인 복도에서는 최대 10.9 ppm까지 측정됨을 확인하였다. 두 측정 장치의 실험 결과를 바탕으로 거리별 시간 흐름에 따른 일산화탄소 농도 변화 그래프를 Figure 7과 같이 나타내었다. 이는 실험 시간인 1,500 s 동안 측정된 결과로 지속적으로 연소하였다면 탄화물 성분의 모기향으로 인해 일산화탄소의 발생량은 계속 증가했을 것으로 판단된다. 결론적으로, 모기향의 연기는 다량의 일산화탄소를 발생하였으나, 연기감지기는 작동하지 않았으므로 비화재경보 조건에는 만족하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
5. 결 론
본 연구에서는 비화재경보 저감을 위해 국내 실정에 맞는 다양한 비화재경보 발생 상황 조건을 주고 연기감지기 및 일산화탄소 센서의 설치 위치별 반응 측정을 통해 감지 특성을 분석하고자 하였다. 실험을 통해 도출된 측정 장치의 거리별 감지 특성을 정리해 보면, 전체 지점에서 아날로그식 연기감지기가 반응하는 시간보다 일반 연기감지기가 반응하는 시간이 다소 빠른 것으로 나타났으며, 아날로그식 연기감지기가 화재로 반응한 시점에서 일산화탄소의 농도는 대부분 평균적으로 3 ppm 내외로 측정되는 것을 확인할 수 있었다. 각 지점별로 분석해 보면 0 m 지점에서는 일산화탄소 농도가 연기감지기의 반응보다 먼저 3 ppm에 도달하였고, 연기감지기의 반응보다 약 100 s 먼저 측정되었다. 실험 시간 내에 일산화탄소는 7 ppm 이내까지 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 1.5 m 지점과 3.0 m 지점에서는 연기감지기가 반응하는 평균 시점 약 400 s에서 900 s 사이에 일산화탄소가 최초 측정되었으며, 최대 약 5.5 ppm까지 상승하는 것을 확인하였다. 복도 지점에서는 연기감지기가 화재로 반응한 이후에 일산화탄소 농도가 측정되는 것을 확인하였다. 또한 각 실험을 종합하여 거리별 일산화탄소 농도 특성을 분석한 결과, 평균적으로 7 ppm 이내로 일산화탄소가 발생하며, 각 지점마다 시간이 경과함에 따라 약 1∼2 ppm 정도 차이가 발생하는 것을 확인하였다. 즉, 가열원과 가까운 지점일수록 단시간에 일산화탄소 농도가 측정되며, 연기감지기보다 빠르게 감지되고, 거리가 멀어질수록 일산화탄소가 측정되기까지의 시간이 소요되어 거리상의 농도 및 시간 차이가 있음을 실험을 통해 확인하였다. 비화재경보가 발생하는 시나리오 재현실험을 통해 측정된 일산화탄소 농도는 화재로 인해 발생하는 농도보다 매우 적은 것으로 도출되어 연기감지기와 교차 감지 기술로써 일산화탄소가 적용성이 있음을 확인할 수 있었다. 추가적으로 교차 감지로서의 일산화탄소 적용성을 판단하기 위해서는 UL 268 등의 시험기준에 따른 실험을 통한 감지 특성을 확인할 필요성이 있으며, 국내 기준을 수립하기 위해서는 본 연구를 포함한 다양한 실험 자료들이 기초 자료로 활용될 필요가 있다고 판단된다.
후 기
본 연구는 소방청 소방현장 활동지원 기술개발사업(1761002660)의 연구비 지원을 받아 수행되었습니다.