연기감지기(Fire detector)의 종류 - 이온화식감지기, 광전식감지기

연기감지기(Fire detector)의 종류 - 이온화식감지기, 광전식감지기

 

 

1. 연기감지기

연기감지기는 연기를 감지하는 감지기로서 감지원리에 따라 이온화식과 광전식이있다.

 

 

2. 이온화식감지기

방사능물질에서 방출되는 α선은 공기를 이온화시키며 이온화된 공기는 연기와 결합하는 성질이 있다. 이를 감지기에 이용한 것이 이온화식감지기이다.

< Fig01. 방사능 물질에 의한 공기의 이온화 >

 

이온화식감지기는 충전전극사이에 방사선물질을 삽입시켜 이온화된 공기가 전자를 운반하여 전류가 흐르도록 회로가 구성되어 있다. 화재가 발생하면 연기가 충전전극사이로 들어와 이온화된 공기와 결합하여 평상시에 흐르던 전류보다 적은 전류가 흐르게 되는데 이러한 전류의 변화량에 의해 릴레이가 작동하여 수신기에 신호를 보내도록 구성되어 있다.

 

< Fig02. 이온화식감지기의 회로구성 >

 

 

3. 광전(光電)식감지기

광전식감지기는 연기가 빛을 차단하거나 반사하는 원리를 이용한 것으로서 빛을 발산하는 발광소자와 빛을 전기로 전환시키는 광전소자를 이용한다. 광전식감지기에는 스포트형 , 분리형 , 공기흡입형이 있다.

 

1) 광전식스포트형감지기

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광전식스포트형감지기는 발광소자와 수광소자를 감지기 내에 구성한 것으로 감지기 주위의 공기가 일정한 농도의 연기를 포함하게 되는 경우에 작동하도록 한 감지기이다. 빛의 차단을 이용하는 감광(減光)식과 빛의 산란(散亂)을 이용하는 산란광식이 있다. 광전식스포트형감지기의 감도는 1종, 2종, 3종으로 구분하는 데, 1종은 연기농도 5%에서, 2종은 10%에서, 3종은 15%에서 작동한다.

<표 2-3> 이온화식, 광전식감지기 차이점

구 분	이온화식	광전식
작동원리	이온전류의 변화	광량의 변화
연기입자	작은 연기입자(0.01~0.3㎛)에 유리	큰 연기입자(0.2~1㎛)에 유리
연기의 색상	이온에 연기입자가 흡착되는 것과 관계되므로 색상무관	연기의 색상에 따라 빛이 흡수 또는 반사되는 정도가 다르므로 검은색보다는 엷은 회색의 연기가 감도에 유리
적응성	B급화재 등 불꽃화재	A급화재 등 훈소화재

 

 

< Fig03. 감광식의 감지형태 >

 

< Fig04. 산란광식의 감지원리 >

 

< Fig05. 산란광식의 내부 >

 

2) 광전식분리형감지기

광전식분리형감지기는 광전식스포트형감지기의 발광부와 수광부를 분리해 설치하여 넓은 지역에서 연기의 누적에 의한 수광량의 변화에 의해 작동하는 감지기이다. 화재가 발생하여 연기가 확산하며 적외선의 진로를 방해하면 수광부의 수광량이 감소하므로 이를 검출하여 화재신호를 발하는 것이다.

발광부와 수광부의 거리는 제품에 따라 다르지만 일반적으로 5-100m정도가 되기때문에 큰 공간을 갖는 체육관이나 홀 등에 효과적으로 이용할 수 있다. 또한 감지농도를 스포트형보다 높게 설정해도 화재감지성능이 떨어지지 않으며 국소적 또는 일시적인 연기의 체류에는 작동하지 않는 등의 장점을 가지고 있다. 그리고 물체 등에 의해 전체가 차단되면 오작동으로 판단하여 작동하지 않는다.

 

< Fig06. 광전식분리형감지기 >

 

3) 광전식공기흡입형감지기

일반적인 이온화식 또는 광전식 감지기는 공기의 유속이 빠른 곳이나 연기의 미립자가 극히 작은 경우에는 감지하지 못하거나 작동하더라도 감지가 지연되는 문제를 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 개발된 것이 광전식공기흡입형감지기인데 이는 화재의 극초기단계에서 생성되는 0.005-0.02㎛ 정도 크기의 미립자를 검출하는 장치이다. 광전식공기흡입형감지기는 연기미립자가 습기와 수적(Water Droplet)을 형성하여 부피가 커지는 원리를 이용하여 화재의 극초기단계에서 보다 빠르게 화재를 감지 할수 있도록 한 감지기이다. 주로 박물관, 미술관, 중앙통제실, 반도체 공장 등 화재가 발생하면 피해가 매우 큰 중요한 시설물에 주로 설치한다.

① 감지하고자 하는 공간의 공기를 흡인한다.

② 챔버 내의 압력을 변화시켜 응축시킨다.

③ 광전식 검지장치로 측정한다.

④ 수적의 밀도가 설정치 이상이면 화재신호를 발신한다.

 

< Fig07. 광전식 공기흡입형감지기의 구성 >

 

4) 축적형감지기

축적형감지기는 일정농도 이상의 연기가 일정시간 연속하는 것을 전기적으로 검출함으로서 작동하는 감지기를 말한다. 비축적형은 연기가 일정농도가 되면 바로 작동하나 축적형은 일정농도의 연기가 일정시간 지속되어야 작동하게 된다. 이는 일시적으로 발생하는 연기에 의해 오작동하는 것을 방지하기 위한 것이다. 연기가 지속하는 축적시간은 5초 이상 60초 이하로 하고 공칭축적시간은 10초 이상 60초 이하의 범위에서 10초 간격으로 한다.

※ 축적기능이 없는 감지기를 설치하여야 하는 경우 : 교차회로방식을 사용할 때, 급속한 연소 확대 우려가 예상되는 곳, 축적형수신기에 연결하여 사용할 때

 

 

4. 복합형 감지기

화재가 발생했을 때 열은 많이 발생하나 연기를 발생하지 않는 장소에는 연기감지기의 설치는 의미가 없고, 반대로 연기는 다량 발생되나 열이 많이 발생하지 않는 장소에 열감지기를 설치하는 것도 의미가 없다. 그러므로 장소별 감지기의 적정성을 선정하는 번거로움을 배제하기 위해서 열과 연기의 발생을 모두 감지할 수 있다면 화재의 발생을 쉽게 확인할 수 있을 것이다. 따라서 화재가 발생하면 감지기가 작동할 수 있도록 화재감지원리 중 하나만의 원리에 의해 화재를 감지하는 것이 아니고 하나의 감지기에 두 가지 감지원리를 조합하여 화재를 감지하도록 한 것이 복합형감지기이다.

1) 열복합형감지기

이 감지기는 그림과 같이 차동식 스포트형 감지기와 정온식 스포트형 감지기의 성능을 겸비한 것으로 두가지 모두가 작동될 때 화재신호를 발신하거나 또는 두 개의 화재신호를 각각 발신하는 것을 말한다.

 

< Fig08. 열복합형감지기의 구성 >

 

<표 2-4> 복합형감지기와 보상식감지기의 차이점

구 분	보상식감지기	열복합형감지기
성 능	차동식 + 정온식	차동식 + 정온식
화재신호의 발신	·단신호 : 차동요소와 정온요소중 어느하나가 먼저 동작하면 해당되는 동작신호만 출력 된다.	·단신호 AND회로 : 차동요소와 정온요소가 들다 동작할 경우에 신호가 출력된다. ·다신호 OR회로 : 두 요소 중 어느 하나가 동작하면 해당하는 동작신호(＃1)가 출력되고 이후 또 다른 요소가 동작되면 두 번째 동작신호(＃2)가 출력된다.
목 적	실보방지가 목적	비화재보방지가 목적

 

2) 연복합형감지기

연복합형감지기는 그림과 같이 이온화식과 광전식감지기의 성능이 있는 것으로서 두가지 성능의 함께 작동될 때 화재신호를 발신하거나 또는 두 개의 화재신호를 각각 발신하는 것을 말한다.

 

< Fig09. 연복합형감지기의 구성 >

 

3) 열연복합형감지기

열연복합형에는 그림과 같이 4가지의 조합이 있는데 신호방식은 다른 복합형 감지기와 같다.

 

< Fig10. 열연복합형감지기의 구성 >