가연물에 따른 연기감지기 내부의 광학적 특성 차이

Differences in Optical Characteristics inside a Smoke Detector according to Combustibles

최근 본 연구진은 화재에서 발생되는 연기 농도에 따라 연기감지기의 작동을 평가하는 가장 중요한 인자인 Obscuration Per Meter(OPM, %/m)는 연기 색상에 따라 Obscuration threshold의 큰 차이를 갖는다는 것을 선행연구를 통해 확인하였다. 이러한 현상은 연기입자의 색상에 따른 광산란과 광소멸(광산란+광흡수)의 비로 정의되는 Single-Scattering Albedo(SSA)를 통해 정량적으로 설명될 수 있다. 결과적으로, 연기감지기의 Obscuration threshold는 가연물의 종류 및 연기 입자 크기에 의존하게 되며, 본 연구진은 연기감지기 챔버 내부에서 연기 입자에 의한 산란광의 분포에 대한 연구를 수행하고자 한다. 국내에서 생산되는 감지기 챔버의 발광 및 수광부 사이의 각도를 수집한 결과, 발광부(0o)를 기준으로 전방산란(forward scattering)을 고려하는 125o~145o의 범위를 갖는다. 이때 챔버 내부에 연기가 유입되었을 때 산란광의 분포를 분석하기 위하여 1개의 발광부와 다양한 각도(15o~180o, 11개)를 갖는 하이브리드 챔버를 통해 광학적 특성을 분석하였다. 또한 연기 발생을 위하여 종이화원(filter paper, 백색), 유류(kerosene, 흑색) 및 플라스틱(PU, 회색)이 선정되었다. 이에 가연물 및 각도에 따른 산란광의 비, 비대칭성 각도의 비(asymmetry ratio) 및 광산란과 광소멸의 비율을 통해 정량적인 차이에 대한 상세 분석이 이루어졌다. 결론적으로 하이브리드 챔버 내부에서 광산란 및 광소멸 방식을 동시에 적용하여, 가연물에서 발생되는 연기의 색상 및 연기 입자 크기에 따른 산란 각도를 분석함에 따라 광학적 특성이 구분될 수 있는 다양한 방법이 고려되었다. 후속 연구로써, 비화재보(수증기, 냉동육류 조리, 먼지 등)에서 측정되는 광산란 및 광소멸신호를 분석함에 따라 화재에서 발생되는 연기와 구분이 가능한 지표에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.