광센서 선형감지 시스템 살펴보기

현대사회의 복잡한 생활여건으로 인해 공동 생활시설, 플랜트 생산시설, 위험 시설들은 특정지역에 밀집 분포될 수밖에 없는 상황에 있으며, 전력, 통신, 가스, 지역난방, 급ㆍ배수 설비 등의 생활 시설들은 지하공동구에 집합돼 일괄 설치되는 추세에 있다. 또한, 지하공동구와 유사한 건축구조라 할 수 있는 자동차 터널은 우리나라의 지질학적 구조에 따라 물류비용 절감 및 자연보호라는 문제의 해결을 위해 건설이 급증하고 있는 실정이다. 이러한 가운데 이들 건축물은 다양한 종류의 위험물을 저장 취급하고 있어 안전한 운영을 위한 방안이 시급한 상황이다. | 지멘스(www.siemens.co.kr) |

현재의 건축물은 다양한 종류의 위험물을 저장 및 취급하 고 있으며 사회적으로 매우 중요한 시설물인 관계로 일단 의 재해가 발생할 경우에는 엄청난 규모의 피해가 전체 사회로 확산될 수 있다. 특히, 환경적 특징이라고 할 수 있는 습기나 먼지의 과다한 체류, 다양한 기류의 변화, 그 리고 현장의 접근이 용이하지 못해 유지보수업무의 효율 성을 기대하기 어렵다는 이유로 그 중요성에 비해 마땅히 적합한 자동화재탐지설비를 설치하지 못했다. 하지만 최 근 비약적인 발전을 거듭하고 있는 광학분야의 일종으로 서 획기적으로 개발된 난연성 광섬유 케이블을 이용한 광 센서 선형감지 시스템은 상기와 같은 특수 장소에 효과적 으로 사용될 수 있다고 생각되며 국내 설치가 점차적으로 증가하고 있는 추세다.

터널 등 특정장소의 구조적 특성

그 동안 터널에 적용돼 왔던 차동식 분포형 공기관 혹은 반도체식 케이블 등을 사용하는 재래식 온도감지기는 주 로 단일지점 또는 부분구역의 온도를 측정하기 때문에 장 대터널과 같은 넓은 지역의 온도 분포를 측정하기 위해서 는 엄청난 비용이 들며 완벽한 시스템의 설계가 거의 불 가능했다. 이를 보완한 광센서 선형감지 시스템은 광케이 블을 감지센서 매체로 사용한다는 점에서 기존의 피아노 선 케이블을 사용하는 재래식 정온식 선형 감지기와는 현 저히 다른 인텔리전트 열선형 감지 시스템이다.

이 새로운 온도측정 시스템은 한 가닥의 광섬유 케이블을 사용하기 때문에 경량화, 소형화가 가능하며, 또한 전자 파 장애 등에 전혀 영향을 받지 않고 광기술을 활용해 방 호대상물 전체 길이의 온도를 분석, 측정하는 것이 가능 하다. 광센서 선형감지 시스템은 거리 별 온도표시(아날 로그 감지기능), 작동온도(정온식, 차동식 또는 두 가지의 혼용 감지기능)와 경계구역의 임의 설정, 장거리 화재감 시가 가능하다.

광센서 선형감지 시스템의 원리

또한, 종래의 감지 시스템은 화재위치부근의 단일지 점에 설치돼 화재위치에서 전달되는 열을 감지하는 부 정확한 화재정보를 제공했으나, 광센서 선형감지 시 스템은 단일 감지기가 화재위치에 선형으로 연속 설치 돼 수백, 수천 지점에서의 온도를 측정하고 비교 분석 해 정밀한 화재정보를 제공한다. 이를 DTS(Distributed Temperature Sensing)라고 하며, 이 방식은 광센서 기술 중 가장 정확하고 보편화된 OTDR(Optical Time Domain Reflectometry) 원리에 바탕을 두고 있으며 작동구조는 그림 1과 같다.

그림 1을 살펴보면 광센서 중계기 내부의 광원으로부 터 레이저 펄스를 광센서 선형감지기로 송출하면 주위 의 온도, 밀도 영향으로 레이저 펄스가 분산해 산란현 상 발생하고 산란된 레이저 펄스 중 일부가 광원을 향해 복귀한다. 광센서 중계기는 검출부에서 복귀 펄스를 자 체 수신부로 전달해 복귀 펄스를 분석하고 각 위치 별 온 도 값을 추출해 수신기에 송신하고 Computer Graphic Display System에 온도변화 및 화재위치를 표시하는 방 식이 감지원리라고 할 수 있다.

광센서 선형감지 시스템의 적용

국내 한 소방업체의 광센서 선형감지 시스템의 설계 및 적용 메뉴얼을 보면 다음과 같이 안내하고 있다.

터널과 같은 장대 밀폐 공간

자동차, 지하철 및 전철터널, 지하공동구, 지하전력구 등 에서의 화재는 다양한 내장재를 연소시키면서 다량의 독 성가스를 발생한다. 이와 같은 장대 밀폐공간에서의 화 재는 조기에 정확한 발화위치의 파악이 필수적이다. 터 널 화재의 경우는 빠른 기류의 흐름(초속 10m 이상의 경 우가 빈번함)때문에 기존의 차동식 감지기에 의한 화재감 시에서는 최대 100m 이상의 발화위치 오차가 발생된다. 이에 비해 광센서 선형감지 시스템은 화재지점에서의 대 류열은 물론 복사열 감지능력으로 정확한 위치의 조기경 보를 제공한다. 차량터널 내의 풍속이 10m/s를 초과해 도 발화위치를 최소 4m의 오차 범위 내에서 확인할 수 있다.

옥외, 방진, 방폭지역에서의 화재

화재 시 발화위치 및 진화방향을 정확히 파악하기 어렵고 급속히 화염이 확대 전파 되는 벨트 컨베이어와 같은 장 소에서는 재래식 감지기로서는 정확한 조기감지가 어려 우며, 환경적인 문제로 시스템의 유지보수가 어렵다. 광 센서 선형감지 시스템은 다량의 먼지, 습기, 급격한 온도 변화 및 혹한에 내구성을 발휘해 원자력 및 화력발전소, 변전소, 석유화학플랜트, LNG Tank, 위험물 저장탱크 등의 악조건의 환경에서도 최상의 성능을 발휘한다.

광센서 선형감지 시스템의 특징

아날로그 감지기 기능

ㅈ방호구역의 온도분포 및 화재상황을 실시간 감시해 위 치별 또는 지역(Zone)별로 세분화해 미세한 온도변화를 감지한다. 종별은 정온식 감지선형 감지기, 형식은 아날 로그 감지기이며 부가적으로 차동식 감지기능도 갖고 있 어 화재지점의 위치를 세밀하게 판별할 수 있다.

최악의 환경조건에서의 사용

스테인리스 튜브관 내에 광케이블이 내장돼 방폭, 분진, 극저온, 다습지역에서 내구성을 발휘하며, 차량배기가스 에 함유된 SO2, NO2, CO 등 화학물질에도 부식이 되지 않는다. 기존 감지기에 비해 상대적으로 반영구적이라 판 단된다.

장거리 감지 가능

국내에 출시된 제품을 예로 들면 광센서 선형감지기 시스 템은 정온식의 경우 최대 6km, 차동식의 경우 최대 8km 까지 단선으로 설치할 수 있으며, Loop Back 방식으로 설치도 가능하다 이는 기존 감지기 등에 비해 월등히 긴 감지거리를 탐지한다고 볼 수 있다. 또한, 기타 시스템 구 성에 따라 Network 구성, Peer to Peer Network 구성 및 Stand Alone 구성이 가능하다.

현재 광센서 선형감지 시스템의 설치 장소에 따라 도로터 널은 광센서 방식 50%, 공기관방식 45%, 그 외 5%다. 또 한, 지하공동구는 광센서 방식 70%, 정온식 감지선형 방식 이 30%를 점유하고 있다. 이와 함께 화력발전소 석탄 이송 설비는 광센서 방식 95%, 반도체 방식 5%이며 더불어 제철 소 용광로, 케이블 덕트, 초고층 빌딩 케이블 피트 및 Bus 덕트에 광센서 선형감지 시스템 설치가 점차적으로 증가해 새로운 잠재 수요를 창출 해 나갈 것으로 기대된다

[월간 시큐리티월드 통권 제204호(sw@infothe.com)]

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