산소소모 열량 측정법 기반의 열발생률을 측정하기 위한 헬스 케어용 산소센서의 적용

Application of Oxygen Sensor for Healthcare to Measure Heat Release Rate Based on Oxygen Consumption Calorimetry

열발생률 측정을 위한 산소소모열량계 시스템에서 샘플링 가스의 화학종 분석을 위한 CO/CO2 및 O2 분석기는 시스템의 구축비용을 증가시키는 주 요인이다. 본 연구에서는 기존의 고가형 장치와 유사한 성능을 가지는 보급형 장치를 개발하기 위한 실험적 연구가 수행되었다. 열발생률 측정에 대한 CO/CO2 분석기의 기여도를 평가하기 위해 다양한 화재성장률의 확산화염을 대상으로 CO/CO2의 측정여부에 따라 비정상 및 정상상태에 대한 측정성능이 검토되었다. 그 결과 O2 농도만을 고려하더라도 열발생률의 적절한 측정이 가능함을 확인하였다. 이를 바탕으로 헬스 케어용 산소센서를 이용해 제작된 보급형 O2 분석기의 측정성능이 검증되었다. 다양한 화재성장률을 갖는 확산화염에 대한 보급형 O2 분석기의 검증 결과, 비정상 및 정상상태 화원에 대해 10% 이내의 상대오차를 가지며, 열발생률 측정에 활용이 가능함을 확인하였다.

In an oxygen consumption calorimeter system for measuring heat release rate, the CO/CO2 analyzer and the O2 analyzer for chemical species analysis of the sampling gas are the main factors that increase the construction cost of the system. In this experimental study, a low-cost device with performance similar to that of the existing high-cost device was developed. To evaluate the contribution of the CO/CO2 analyzer to the measurement of the heat release rate, the performance of unsteady and steady-state conditions depending on whether CO/CO2 was measured for diffusion flames with various fire growth rates was examined. As a result, it was confirmed that when only the O2 concentration was considered, the heat release rate could be measured accurately. Based on these results, the measurement performance of a low-cost O2 analyzer manufactured using an oxygen sensor for healthcare was verified. As a result of the verification of the low-cost O2 analyzer for diffusion flames with various fire growth rates, it was confirmed that the relative error was within 10% for unsteady and steady-state fire sources and can be used to measure the heat release rate.