실내공기질 가스센서를 이용한 화재감지 유효성에 대한 실험적 연구

Experimental Study on the Availability of Fire Detection Using Gas Sensors for Air Quality Measurement

실내 공기질 측정에 사용되는 가스 센서들을 대상으로, 화재감지 센서로서의 활용 유효성을 확인하기 위한 실험을진행하였다. 이를 위해 구획실(ISO 9705 표준 화재실)내 유류화재 환경을 구현하고, 구획실 내부에 실내공기질 측정기에 사용되는 저정밀 가스 센서류와 상대적으로 고정밀 센서류 각 4종(일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 총휘발성유기화합물)을 설치하여 시험시작부터 화재에 의해 차동식 열감지기가 작동하는 시점까지 센서 출력신호의 경향성을 분석하였다. 그 결과, (1) 고정밀 및 저정밀 4종 센서들 중에서 CO 및 t-VOC 센서가 화재 환경에 대해 측정값의 변화량과응답시간 측면에서 유의미하게 작동하였고, (2) CO2 및 CH4 센서의 경우 앞의 2종 센서에 비해 응답시간이 상대적으로 늦게 나타나, 화재감지 측면에서는 장점을 보이지 못하였다. (3) 특히, 상대적으로 저정밀 및 저가형 CO, t-VOC센서로도 화재감지 시점을 유추할 수 있는 변화량과 응답시간 특성을 뚜렷하게 보였다. 다만, 본 연구에서는 액체 가연물(햅탄)을 화원으로 적용하였기에, 향후 일반 고체 가연물을 적용한 환경에서의 분석이 필요하다고 판단된다.

This study tested gas sensors used to measure indoor air quality to explore the feasibility of using them as detectionsensors in case of fire. A B-class fire environment was implemented in the compartment (ISO 9705 standard fire room),and four types of high- and low- accuracy and priced gas sensors (Carbon monoxide, carbon dioxide, methane, t-VOC) usedfor indoor air quality measurement were installed. From ignition of the fuel to alarming of the heat detector, the responsesfrom the sensors were analyzed. The results revealed the following: 1) Among the four types of sensors, CO and t-VOCsensors were effective as fire detection sensors in terms of their concentration increase and response time. 2) Low-accuracyCO2 and CH4 sensors were not effective in fire detection as they responded late relatively to CO and t-VOC sensors. 3)It was confirmed that low-accuracy gas sensors are feasible for use for fire detection in that they showed valid increasein concentration before the heat detector alarms. However, as only liquid combustible (Heptane) was applied as a firesource, analysis in an environment where different types of combustibles are used will be necessary in the future.