감지기(Fire detector)의 작동원리 및 구성요소

감지기(Fire detector)의 작동원리 및 구성요소

 

 

 

1. 감지기의 작동원리

1) 감지기의 기능

감지기는 화재시 발생되는 물리·화학적 변화량을 검출하는 센서기능, 화재인지 아닌지를 판단하는 판단기능, 화재신호를 수신기로 송출하는 발신기능이 있어야 한다.

① 센서기능

화재시에는 열, 연기, 불꽃(화염)의 물리화학적 변화가 생긴다. 감지기는 물리화학적 변화 중에서 하나 또는 2개를 감지한다. 감지하는 대상에 따라 열을 감지하는 열감지기, 연기를 감지하는 연기감지기, 불꽃을 감지하는 불꽃감지기, 열과 연기를 동시에 감지하는 열연감지기로 구분된다.

② 판단기능

감지기는 화재로 인한 물리화학적 변화량이 일정량 이상 일정시간 이상 지속되면 이것을 화재라고 판단을 하게 된다. 감지기가 화재라고 판단하는 기준이 되는 물리화학적 변화량은 감지기형식승인및검정기술기준규칙에 정하고 있는데 이를 감도라고 한다. 감도는 특종, 1종, 2종, 3종으로 구분되며 특종으로 갈수록 작은 변화량에 반응한다. 판단기능은 일반적으로 감지기 자체에서 수행하고 있으나, 아날로그식감지기는 감지기 주변의 물리화학적 변화량만을 수신기에 전달하고 화재의 판단은 수신기에서 하도록 구성되어 있다.

③ 발신기능

감지기가 수신기에 보내는 신호방식에는 접점신호방식과 통신신호방식이 있다. 접점신호방식은 수신기로부터 감지기에 연결된 전선에 접점을 구성하여 전류가 흐르면 화재이고, 전류가 흐르지 않으면 화재가 아닌 것으로 신호를 보내는 방식이다.

통신신호방식은 감지기와 수신기에 통신장치를 내장하여 통신신호를 주고받는 방식이다. 그러나 통신장치를 내장한 감지기는 경제적 부담이 되는 단점이 있으므로 수신기는 통신장치를 내장하고, 감지기와 수신기 중간에 접점신호를 통신신호로 변환 시켜주는 신호변환장치를 많이 사용하고 있다. 그리고 통신장치가 내장된 감지기는 화재신호뿐만이 아니라 감지기의 주소까지도 함께 신호를 보낼 수 있는데 이러한 감지기를 주소형 (어드래스형)감지기라고 한다.

 

2) 감지기의 스위치가 자동으로 닫히는 원리

감지기의 스위치를 자동으로 닫히게 하는 원리는 화재시 발생되는 열에 의한 공기의 팽창력을 이용하는 것과 화재시 발생하는 물리·화학적인 변화를 전류의 흐름으로 바꾸어 회로를 닫히게 하는 것이 있다.

① 공기의 팽창력을 이용하는 방법

차동식 스포트형 감지기로 공기의 팽창을 이용한 것은 다음의 그림과 같이 구성되어 있다. 평상시에는 접점이 떨어져 있으나 화재가 발생하여 온도가 올라가면 공기실의 공기가 팽창하여 다이어프램을 밀어 올려 접점이 닫히도록 되어 있다.

 

< Fig01. 차동식스포트형 감지기 구조 >

 

② 전류의 흐름으로 변환하여 이용하는 방법

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화재시 발생되는 열, 연기, 불꽃의 양을 전기의 흐름으로 변환시켜 전자기력을 이용해 접점이 닫히게 하는 방법이다.

 

· 전자석의 원리

다음의 그림(Fig02)처럼 철심에 전선을 감아놓고 전기를 흐르게 하면 전자력이 발생한다.

< Fig02. 전자석의 원리 >

 

· 계전기

전자석의 원리를 이용하여 코일에 전기가 흐르면 전자력이 발생하여 접점이 구성되도록 하는 기기를 계전기 또는 릴레이라고 한다. 감지기 내부에 그림과 같은 릴레이를 구성하여 화재시 발생되는 열, 연기, 불꽃을 전류의 흐름으로 변환하며 릴레이가 작동하여 수신기에서 화재표시 및 지구표시등 점등과 경보장치 등을 작동 시킨다.

㉠ 열전대식 열감지기는 열을 전기로 바꾸어주는 열전대라는 물질을 이용해 화재시 발생하는 열을 전기로 전환하여 계전기가 작동하게 한다.

㉡ 열반도체식 열 감지기는 특정온도나 온도상승률이 되면 부도체에서 도체로 변환하는 열반도체를 이용해 열을 전기량으로 변환한다.

㉢ 광전식 연기 감지기는 연기로 인한 빛의 차단에 의해 광전소자에서 생성되는 전기의 변화량으로 계전기가 작동하게 된다.

㉣ 불꽃 감지기는 화재시 발생하는 특정파장이 감지기내로 들어가 광전소자에 생성되는 전기량에 의해 계전기가 작동하게 된다.

 

< Fig03. 전자석을 이용한 접점구성 방법 >

 

 

2. 감지기의 구성요소

감지기는 대부분 감지부가 있는 본체, 수신기와 감지기 또는 감지기와 감지기를 연결시키는 베이스, 그리고 작동표시장치로 구성된다.

1) 본체

본체는 감지부가 있는 부분으로 뒷면에 있는 단자를 통해 베이스와 연결된다.

< Fig04. 감지기 본체의 앞뒷면 >

 

2) 베이스

베이스는 감지기를 천장에 고정시키며 수신기와 감지기, 감지기와 감지기를 전선으로 연결할 수 있도록 되어 있다.

< Fig05. 감지기 베이스 및 배선방법 >

 

3) 작동표시장치

감지기가 작동했을 때 이를 표시해야 하는 데, 일반적으로 발광다이오드(LED)를 사용하여 감지기가 작동하면 점등되고 수신기에서 복구스위치를 누르면 소등된다.

그러나 방폭구조의 감지기, 감지기가 작동한 경우 수신기에 그 감지기가 작동한 내용이 표시되는 감지기, 차동식분포형감지기 및 정온식감지선형감지기는 작동표시장치를 설치하지 아니할 수 있다.

 

 

3. 감지기의 형식

화재발생시 발생하는 물리·화학적인 변화는 연소물질과 환경에 따라 다르다. 그러므로 이러한 다양한 화재징후에 따라 화재의 초기에 정확하게 화재를 감지하고 비화재보를 줄이기 위해서는 각 사용환경에 적합한 다양한 감지기들이 필요하다. 감지기는 감지대상·감지소자·감지방법 등에 따라 종별로 구분하며 그림(Fig06)은 감지기의 형식으로 다음과 같이 구분한다.

① 방수형의 유무에 따라 방수형과 비방수형

② 내식성의 유무에 따라 내식성이 있는 내산성형 , 내알칼리형과 내식성이 없는 보통형

③ 재사용가능여부에 따라 재용형과 비재용형

④ 연기의 축적에 따라 축적형과 비축적형

⑤ 방폭구조의 유무에 따라 방폭형과 비방폭형

⑥ 화재신호발신에 따라 단신호, 다신호 또는 아날로그식

⑦ 불꽃감지기는 설치장소에 따라 옥내형 , 옥외형 , 도로형감지기 뒷면에는 다음과 같은 표지가 붙어 있어 감지기의 종별 및 감지면적, 형식등을 알 수 있다.

 

< Fig06. 감지기의 표시 >