오늘날 기술과 산업의 발전으로 특수건물이 늘어남에 따라 특수건물 내 화재 사고가 증가하고 있다. 그러나 정보통신기술의 빠른 발전에도 불구하고 낙후되고 실효성을 갖추지 못한 실내 화재 경보 시스템을 사용함으로 인해 인명 피해가 꾸준히 발생하고 있다. 본 연구에서는 음향경보를 이용하는 기존 실내 화재 경보 시스템이 건물 내 인원들에게 충분한 경보를 전달하지 못하는 '경보의 사각지대 문제'를 개선하고자 에지 컴퓨팅과 비콘을 활용한 화재 경보 시스템을 설계하고 구현하였다. 제안하는 개선된 화재 경보 시스템은 말단 센서 노드와 에지 노드, 사용자 애플리케이션, 서버로 구성된다. 말단 센서 노드는 실내 환경 데이터를 수집하여 에지 노드로 전송하고, 에지 노드는 전송받은 정보를 기반으로 화재 발생 여부를 모니터링 한다. 또한 에지 노드는 비콘 신호를 지속적으로 발생시켜 신호 범위 내의 사용자 애플리케이션이 설치된 스마트기기의 정보를 수집하여 서버 데이터베이스에 저장하고, 화재 발생 시 수집한 기기들의 정보를 바탕으로 모든 재실 인원에게 애플리케이션 푸시 형태로 화재 경보를 전송한다. 구현한 화재 경보 시스템의 적용 가능성을 검증하기 위해 강의실이 밀집한 대학교의 한 건물에서 신호 유효 범위 측정 실험을 진행한 결과, 에지 노드의 비콘 신호 범위 내에서 정상적으로 기기 정보를 수집하고, 수집한 정보를 바탕으로 특정 사용자들에게 신속하게 화재 경보를 전송함을 확인하였다. 이를 통해 수시로 변하는 출입자들의 정보를 유동적으로 수집하고, 이를 바탕으로 사용자와 매우 인접한 스마트기기로 경보를 전송함으로써 '경보의 사각지대 문제'를 해결하는데 적용할 수 있음을 확인하였다. 또한 실험 결과 분석을 통해 제안하는 화재 경보 시스템을 실내 공간의 특징에 따라 효과적으로 적용하는 방안을 제시하였다.
본 논문은 범용 자동 화재 탐지 시스템을 제안한다. 이를 위해 본 시스템을 어떻게 설계와 개발을 할 것인지에 대한 관련 연구 내용을 다룬다. 본 논문에서 제안할 시스템은 화재경보기가 설치된 장소에서 화재가 발생하면 사용자와 인근 소방서로 자동으로 화재 사실을 알려준다. 이렇게 된다면 인근 소방서에서 이 사실을 신속하게 이른 시간에 확인하여 화재 진압을 조기에 할 수 있어 인명 및 재산피해를 감소할 수 있다. 본 시스템의 주요 사용대상은 주택과 소규모 빌딩이다. 여기서 제안된 화재경보기는 기존의 화재경보기 기능을 수행하고, 만약 화재 발생하면 이 사실을 곧바로 인근 수신기로 무선 데이터 통신으로 보내게 된다. 이때 이 수신기는 대한민국의 소방통신 주파수 대역을 사용하여 데이터 통신하며, 화재경보기의 데이터를 언제든지 신속하게 수신하기 위해 곳곳에 설치하여 하나의 자가망을 구축한다.
최근 문화재나 시설물 관리를 위한 화재 감시 응용 시스템에 대한 요구가 증대되고 있다. 이러한 화재 감시 시스템은 화재 상황을 대처할 수 있도록 지원함으로써 피해규모를 축소시킬 수 있다. 그러나 기존 시스템은 일정 주기로 화재 감시를 수행함으로써 화재 판단을 지연시키는 단점이 존재한다. 또한 감시 상황을 확인 할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하지 않는다. 따라서 이러한 두 가지 문제점을 해결하기 위하여 첫째, 조기 위험상황 경보를 위해 새로운 화재 판단 알고리즘(Early Fire Detection Algorithm)을 제안한다. 이는 데이터 분포를 기반으로 하여 화재 판단 시작 주기를 동적으로 설정하기 때문에, 화재 판단 시간 측면에서 기존 알고리즘 보다 우수하다. 둘째, 제안하는 화재 판단 알고리즘을 통하여 사용자 인터페이스를 제공하는 화재 감시 응용 시스템을 개발한다. 마지막으로 성능 실험을 통해, 개발된 시스템이 다양한 화재 상황에서 조기 위험상황 경보를 위해 활용될 수 있음을 보인다.
본 논문은 피난조명 및 음성경보 기능을 내장한 화재경보시스템 개발에 관한 연구이다. 기존 화재감지기에 화재시 피난성능향상을 위해 가장 중요한 화재조기인지 및 피난시야확보가 가능하도록 피난조명 및 음성경보 기능을 자체적으로 내장한 화재감지기 및 시스템을 개발하여 성능을 확인하였다. 개발된 시스템의 경우 평균조도가 1.62 lx, 평균음향 89.7 dB, 평균음성 86.1 dB로 형식승인 및 제품검사 기술기준을 만족하는 것으로 나타났다. 추가적으로 개발된 시스템을 이용한 피난성능실험결과 본 실험조건에서 기존시스템보다 63.08%에서 67.82%까지 피난시간이 단축되는 것으로 나타났다. 개발된 시스템의 경우 자체 음성경보를 통해 화재인지 실패를 방지하고, 비상조명 점등을 통해 최소한의 피난을 위한 가시거리를 제공함으로써 화재피해를 최소화할 수 있고, 화재취약계층인 청각장애인 및 시각장애인까지 고려함으로써 당위성 및 효용성을 갖춘 화재경보시스템으로 활용될 것으로 생각된다.
본 논문에서는 주택 내의 단독 화재경보기들이 무선통신을 통해 상호 화재 정보를 공유함으로서 심야 시간대의 화재 인지력 저하 문제, 방 간 격벽으로 인한 경보 신호 감쇄 문제를 해소할 수 있는 무선 감응식 주택 단독 화재경보기를 개발하였다. 무선 감응식 화재경보기는 온도 센서와 가스 센서를 기반으로 온도와 $CO_2$ 농도를 감시, 주택의 화재를 감지하고 무선 송수신 모듈 등을 이용하여 다른 방의 단독 무선 경보기들에게 화재 경보를 전송함으로서 신속하고 정확한 화재인지가 가능하도록 설계되었다. 아두이노를 주제어장치로 하는 3개의 무선 감응식 단독화재 경보기의 시작품들이 제작되었으며, 온도 및 가스 시험에서 정확하게 동작함으로서 그 유용성을 확인하였다.
화재로 인해 많은 물적 인적 피해가 발생한다. 본 연구에서는 영상처리기법과 고속의 DSP 프로세서 기술 그리고 IT 기술을 활용하여 발화 초기에 화재를 인식하고 경보를 발생하여 화재에 조기 대응하는 화재 검출 알고리즘을 실장한 지능형 화재검출 시스템을 제안한다. 제안하는 지능형 시스템의 화재 검출 알고리즘은 화염검출과 연기검출 알고리즘으로 구성되어진다. 화염 또는 연기만 발생하는 경우에는, 각각의 경보를 관리용 컴퓨터에 전송한다. 화염과 연기가 동시에 발생하면 화재경보를 발생하도록 하였다. 다양한 환경에서의 실제 실험을 통해 오작동 없이 잘 동작하는 것을 확인할 수 있었다.
화재발생시 기존의 비상경보설비는 화재경보라는 단순한 정보만을 제공함으로서 대피자의 입장에서는 건축물의 안전상황 및 피난상황을 식별할 수 없다. 따라서 화재발생시 대피자들이 밀집되는 병목현상이나 화재 영향에 노출되어 있는 피난경로로의 대피 등은 화재 피해를 가중시키고 있다. 본 연구의 목적은 현재 응용 가능한 대표적인 Ubiquitous 기술 중 개인의 위치를 식별하여 이용하는 위치인식기술 RSSI(Received Signal Strength Indication)을 활용한다. RSSI를 기반으로 한 LQI(Link Quality Indication)는 무선통신기간의 거리인식을 통해 대피자 정보 시스템 정보를 획득한다. 이러한 위치정보시스템을 응용하여 개발한 화재 안전 시스템은 화재 위치를 식별하고 화재위험 지역의 상황변화를 예측하여 피난경로 선정을 위한 안전정보를 제공하여 준다.
선박에서 신변이상자를 신속히 발견하는 것은 안전사고로 인한 피해를 최소화하는 데 매우 중요하다. 일반적으로 실내 위치 추적 시스템을 도입하려면 선박에 새로운 인프라를 구축해야 한다. 본 논문에서는 기존의 화재경보망을 활용하여 일반적으로 스마트 기기를 지니고 있는 사람이 위험상황에 처했을 때 즉각 스마트 기기를 인식하고 위치를 파악할 수 있는 실내 위치 파악 시스템을 제안한다. 기존의 화재 감지기 및 화재 경보 시스템 제어기 등의 네트워크를 활용하기 때문에 새로운 네트워크 인프라를 구축하는 부담을 줄였다.
최근 우리나라는 대형 산불 화재, 지진 및 복합 재난등 많은 위험에 노출이 되어 있는 상태이다. 대형 초고층 화재 및 산불 발생시 국민들에게 상황을 전달할 수 있는 시스템이 미비하여 신속하고 효과적으로 상황을 전파하고자, 현재 운영중에 있는 재난경보방송시스템과 화재플랫폼을 연계하여 상황을 신속하게 전파하고자 연구하였다. 본 논문에서는 초고층 빌딩화재와 재래시장화재 그리고 터널화재와 산불화재 가능성이 혼재되어 있는 테스트베드를 선정하여 화재 유형별로 전파되는 장소에 맞춰서 대비요령과 안내방송을 전파하는 것을 중점적으로 연구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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