이중 채널 비분산적외선 측정을 이용한 연기 감지 및 분류 방법

Smoke detection and classification method using dual-channel non-dispersive infrared measurement

비분산적외선(NDIR) 센서는 회절격자와 프리즘 등과 같은 분산 광학 물품 없이 시료의 분광 정보를 분석할 수 있는 간단한 센서이다. 빠른 반응 속도, 높은 정확도, 저렴한 가격으로 화재 감지, 공기 질 모니터링, 호흡분석 등 매우 다양하게 응용되고 있다. 특히, 화재감지에서는 NDIR 센서를 포함하는 복합센서를 구성하거나 고도화된 신호처리 알고리즘을 사용하여 화재의 오경보 및 응답 시간을 줄이고, 화재/비화재를 구별하여 화재 감지 정확도를 높이는 화재감지기의 성능향상을 위한 연구들은 활발히 보고되고 있지만 화재의 유형을 감지하는 연구는 많이 소개된 바가 없다. 화재 유형 감지는 신속한 화재 진압과 화재 확산 방지에 있어서 매우 중요한 의미가 있다. 소화기구 및 자동소화장치의 화재안전기준(NFSC 101)은 화재의 종류를 A급 일반화재, B급 유류화재, C급 전기화재, D 급 금속화재, K급 주방화재로 분류하고 있으며, 각각의 화재 종류에 적합한 구체적인 소화방법을 제시하고 있다. 예를 들어, B급 유류화재와 C급 전기화재의 경우, 화재를 진압하기 위해서는 산소를 차단할 수 있는 포말과 분말 혹은 전기절연성을 갖는 소화제가 각각 필요하다. B와 C급 화재에 적합하지 않는 물과 같은 소화제를 사용하면 화재의 확산을 촉진할 뿐만 아니라 감전으로 인한 2차 부상을 유발할 수 있다. 따라서 화재 유형 감지는 신속한 화재 진압과 화재 피해를 최소화하기 위해 필수적이다. NDIR 기반의 이중 채널 중적외선 측정 기술을 통해 연기를 감지하고 분류하여 화재 유형 감지의 실현 가능성을 확인하고자 한다. 이를 검증하기 위해 연기에 대한 중적외선 발광 다이오드의 투과율을 측정하고, 투과율와 투과율 간의 비율을 분석하여 계층적 클러스터링을 통해 연기를 분류한다. 본 기술을 활용하여 화재에서 발생하는 연기를 감지하여 화재 유형을 신속하게 감지할 수 있는 유용한 기술로 발전할 수 있을 것이라 기대한다.