국내 장대 지하도로는 선진화 교통망 구현을 위해 대도시를 중심으로 추진되고 있다. 폐합되고 장대화된 지하도로의 화재안전성 확보를 위해 많은 방재시설이 적용되며, 1등급 터널에서는 물분무 설비를 이용하여 초기 화재 진압을 위한 설비로 적용되지만 2~4등급 터널에서는 초기 화재진압을 위한 방재시설 대응 및 화재진압 주체가 불분명하여 화재확산에 따른 추가적인 인적/물적 피해가 불가피하다. 따라서 본 연구에서는 1등급 물분무 설비와 같이 초기화재 진압이 가능하도록 옥내소화전 소화용수를 이용하여 관리실에서 CCTV로 모니터링 하고 자동 제어를 통하여 화재지점에 직접 분사하는 원격 자동소화설비 시스템을 개발하였으며, Test Bed를 통하여 실용화를 위한 통하여 성능개선방안을 연구하였다.
본 과제는 각종 센서를 활용하여 빠르고 정확하게 화재를 감지하고 스프링클러를 활용한 초기진압과 동시에 어플리케이션을 통한 자동신고 기능을 포함하고 있다. 열/연기 감지센서를 통해 빠르게 화재 발생을 감지하고 화재감지기에 부착되는 Zigbee통신으로 스프링클러 시스템과 통신하여 초기진압을 하며, 고유 번호로 정확한 화재진원지를 파악하여 소방원들의 화재진압에 도움이 된다. 또한 연동되어있는 어플리케이션의 자동 신고기능을 통해 소방서에 정보를 제공하여 빠른 출동이 가능하게 되고 스피커를 통해 화재발생시 화재경보로 알려주어 신속한 대피를 할 수 있다.
최근 들어 전국의 곳곳에서 화재가 발생하여 귀중한 인명과 재산을 잃는 대형 참사(慘事)로 이어지고 있다. 화재가 발생했을 때에 초기진화(初期鎭火) 및 인명(人命)의 대피시간(待避時間)인 소위 골든타임은 대략 5분정도이다. 또한 화재사고를 직접체험하게 되면 패닉(panic)현상을 초래하여 우왕좌왕, 혼란의 블랙홀(Black hole)에 함몰(陷沒)되게 마련이다. 의정부 아파트 화재에서처럼 대부분의 골목길은 많은 차량들이 주차되어 소방차 긴급출동에 장애가 되고 있는 실정이다. 보편적으로 화재발생 시 소방대는 5분 내에 출동을 목표로 훈련을 한다. 하지만 화재현장에서 소방대에 화재신고가 신속히 이루지지 못하는 지체시간(遲滯時間)을 감안하면 소방대가 현장에 도착하여 진압작업을 개시하는 시점에는 이미 골든타임을 벗어나 화재가 확산되어 있는 상황인 것이다. 그러므로 골든타임을 감안(勘案)하여 소방대의 출동이전에 자체적으로 초기진압을 할 수 있는 방재시스템을 구축(構築)하여야 하는 것이다. 이에 소방대의 도착이전의 골든타임 이내에 자체적으로 조기진압 및 피난을 할 수 있어야 할 것이며, 다만 출동한 소방대는 인접한 건물이나, 주유소 등으로의 연소 확산(延燒 擴散)을 방지하는 역할로 개념(槪念)을 정리할 필요가 있는 것이다. 소방관련 법령 및 화재안전기준 등은 수시로 개정 발전 되어 오늘날에 이르렀다, 하지만 아직까지도 불합리하고 모순된 규정 등이 곳곳에 산재해 있다. 이에 틀에 박힌 고정관념에서 벗어나 보다 논리적이고 합리적이며 현장여건에 부합하는 선진화된 소방제도를 구축하여 화재참사로부터 국민의 생명과 재산보호는 물론 그 손실을 최소화하기 위한 선진화된 소방관련 제도로 정착시켜야 할 것이다.
스프링클러 소화설비는 화재가 발생하였을 때 자동적으로 감열, 작동하여 초기화재 진압을 목적으로 하는 소화설비로서 소화특성은 화재발생으로부터 소화가 시작되는 화재감지특성과 화재제어 및 진압에 대한 방사특성1) 으로 FRS2) 3)와 FMRC4)에서는 열응답의 민감도를 나타내는 반응시간지수(RTI)의 측정방법과 이론을 제시하였다. 반응시간지수는 스프링클러헤드의 작동에 필요한 충분한 열을 주위로부터 얼마나 빠른 시간내에 흡수 할 수 있는지를 나타내는 특성치로서 가열공기의 온도 및 속도에 의해 결정되며 값이 적을수록 헤드가 조기에 작동하게 된다. (중략)
대부분의 주거환경은 가전제품이나 전등 등을 수동적으로 제어하는 방식이 일반적이다. 본 연구에서는 주거환경을 스마트화함으로써 사용자의 불편함과 번거로움을 줄이고 효율적인 환경관리와 보안을 강화를 할 수 있도록 한다. 본 논문은 아두이노, 여러 센서와 블루투스모듈을 사용하여 집 내부 환경을 자동제어관리하고 사용자가 스마트폰 어플로 집 내부 환경을 파악하고 가전제품을 제어함으로써 편리함을 추구함과 동시에 에너지 절약에 도움이 될 수 있게 한다. 또한 와이파이로 연결된 카메라로 영상을 스트리밍하여 집 내부를 확인하고 대응할 수 있게 하여, 현대인의 집을 스마트하게 관리할 수 있는 "아두이노를 이용한 스마트홈"을 제안한다. 기존의 주거환경과 다르게 집 내부의 환경을 자동제어 및 환경정보를 확인하고 사용자가 직접 가전제품을 제어할 수 있으며, CCTV를 통해 집 내부를 확인 할 수 있도록 한다. 또한 화재가 감지되면 경보와 스프링클러가 작동하여 초기진압을 할 수 있다.
스티로폼 샌드위치패널은 심재의 연소 특성에 의해 화재 사고 발생 시 많은 인명과 재산 피해를 발생시키며, 복합재료로 구성되어 있는 재료의 특성으로 화재 안전에 대한 정확 기준이 정립되어 있지 못한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 (4.8(L) ${\times}$ 7.2(W) ${\times}$ 4.8(H) m) 크기의 Mock-up을 제작하고 내부에 스프링클러를 설치하여 스티로폼 샌드위치패널의 화재 시 스프링클러의 초기 진압 가능성 여부를 판단하고 하였다. 실험 시작 약 2분 후 스프링클러가 작동하였으며, 스프링클러 작동 후 약 4분후에 천장부가 되괴되면서 플래시오버가 발생되었다. 내부의 최대 온도는 버너 근처에서 약 $335.6^{\circ}C$로 측정되었다.
국내 도심지 지상교통의 대규모 혼잡으로 발생되는 경제적인 손실을 해소하기 위해 지하 40 m 이상의 대심도 지하도로가 계획되고 있으며, 안전한 장대 지하도로 구축을 위해 국내 지침에 의거하여 1등급 방재시설이 적용되어야 한다. 이러한 방재시설의 일환으로 화재발생시 터널내의 화재확산 방지 및 구조물 붕괴 방지 역할을 하는 물분무 설비가 있으나, 현실적으로 많은 기능적, 기술적인 측면에서 문제점이 발생되어 개선방안이 필요한 실정이다. 국내외적으로 화재초기진압을 위한 자동모니터 소화설비가 다양한 분야에 적용되고 있으며, 최근에는 도로/철도터널분야에 적용을 위한 이론적/실험적인 연구를 통한 개발 및 상용화가 추진되고 있다. 이러한 자동화 소화설비의 우수한 화재진압성능을 바탕으로 현재 적용되고 있는 물분무 시스템에 대한 기술적/경제적 비교분석을 실시하였으며, 화재진압성능 뿐만 아니라 경제적인 측면에서도 우수하다는 분석이 도출되었다. 하지만 본 시스템의 상용화, 제품화를 위해서는 국내 터널의 특성을 반영한 다양한 연구개발이 필요하며, 본 시스템에 따른 제도적인 개선을 통하여 활성화 된다면 독자적인 원천기술개발을 통한 선진화 방재기술 강국으로 도약하기를 기대한다.
초고층 건물이라는 특수 장소에서 화재가 발생하였을 경우에 야기될 수 있는 제반 문제점을 도출하여 인적, 물적 피해를 최소화하기 위해서 초고층 건물 내에 존재하는 잠재위험요인을 찾아내 위험이 얼마나 큰가를 분석하여 그 해결 방안을 모색하여야 한다. 예방적 측면에서 화재예방활동을 통하여 화재의 발생을 억제하거나, 진압적 측면에서 화재발생과 동시에 초기 진화하는 것이겠지만, 화재의 진행과정을 미리 예측하거나 진행경로를 차단하는 인텔리젠트 또는 파이어 그리드를 이용한 과학소방적 진압방안의 도입이 필요하다.
최근 건축구조물의 복잡화, 다양화로 인하여 화재발생시 유독가스의 심각성과 공간의 특수성으로 인하여 대형 참사가 발생될 위험이 더욱 커짐에 따라 인명피해와 직접적으로 연결되는 피난탈출에 있어서 조속한 대책 마련이 시급한 실정이다. 기존 방식의 고정식 단방향을 표시하는 피난유도등은 효율적인 인명 대피 및 구조가 이루어지지 못하기 때문에 화재 발생 시 빠른 피난이 가능하도록 화재감지기와 연동하여 위험에 처한 피난자들을 탈출시키고 화재의 발생위치를 정확히 파악하여 초기 진압할 수 있는 시스템 구축이 절실히 요구된다. 이러한 점에 착안하여 ID를 가지는 화재 감지기 및 수신반과 연동하여 화재가 발생하면 화재가 발생된 방향의 반대 방향으로 모든 유도등의 방향을 제어하여 안전한 비상출입구로 사람들을 유도시키고 화염 및 연기의 방향과 속도를 계산하여 초기진압 및 최적 대피로로 방향을 표시하는 인공지능형 방향성 유도등 개발에 본 연구의 목적이 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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