1. 수행배경

• 현재 건물이나 설비 등에 설치 되어있는 소화 장치는 다음의 문제점들이 있다.

  (1) 고가의 설비나 배전반 등과 같은 작은 공간에서 화재 발생 시 즉각적 소화 대처가 필요하고, 2차 피해를 최소화시키기 위한 소화 장치 필요하다.

   

  (2) 전기화재 중 가장 높은 비중을 차지하는 것은 배전반, 분전반이다.

   

  (3) 사고 원인은 대부분 절연불량과 보호 장치 오동작, 수해, 수분, 과부하, 부식 등이 있다.

   

  (4) 가장 큰 문제점은 소화기가 작동하기 위한 감지기가 기계적 또는 물리적이어서 감지 기능능력이 저하되어 있다는 것.

   

  따라서 고가 장비나 배전반 등과 같은 작은 공간에서 화재 발생 시 즉각적인 소화 기능을 갖춘 소화 장치를 연구 하였다.

   

  기존에 소공간 내에 설치 돼있는 기계식 소화 장치는 다음과 같은 원리로 작동한다.

  → 소공간 내에 불이 나면 소화 약재가 가득 들어있는 호스를 녹여 약재를 분사하는 방식

   

  이는 호스 재료에 따라 조그마한 열에도 반응 할 수도 있고 강한 열에도 반응하지 않을 수 있는 문제점으로 인해 정확하지 못 할 것 같다는 생각을 하였다.

   

  따라서 일정 온도 이상이 되면 감지를 하는 정온식 감지기와 연기를 감지하는 광전식 감지기를 이용하여 기계식보다 정확한 전자식 소화 장치를 연구하였다.

   

  자동 소화 장치의 제에부에 소프트웨어를 입혀 장치의 신뢰도를 향상시키는 것이 목적이었으나 팀원의 의견에 따라 하드웨어부터 차근히 원리를 알아가도록 진행하였다.

   

         

2. 수행기간

• 제작일정

  8월 중 ~ 8월 말 : 과제 방향 결정, 재료 구비

  9월 ~ 10월 : 작품 연구 및 개발 (각 부품의 정격전압에 맞춘 회로 연구)

  10월 ~ 11월 : 센서의 신뢰도를 더 높이기 위한 소프트웨어 연구

   

         

3. 개발작품 설명

•  

  우리 팀은 자동 소화 장치에 있는 감지기의 False Alarm(오탐지) 또는 Misdetection(미탐지)를 최소화 할 수 있게 센서의 신뢰도에 연구 중점을 두었다.

  우선 하드웨어적으론 감지기를 연기를 감지하는 광전식 감지기와 온도를 감지하는 정온식 감지기 두 개를 이용하여 AND GATE를 통해 두 감지기 모두 신호를 받으면 모터에 신호를 출력하여 소화기를 타격할 수 있게 설계하였다.

  또, 둘 중 하나의 감지기만이 신호가 갔을 시(OR GATE 사용) 알람만 울려 관리자가 확인을 할 수 있게 하였다.

   

  특징

  온도/연기 센서, 복수 센서 신호 입력 정보 → 센서 신뢰도 향상

  연산 기반 경보 및 진압 선택적 수행

  온도 센서 경보 문턱 값 도달(A)

  연기 센서 경보 문턱 값 도달(B)

   

  동작 예

  (A+B) = 1 일 때 → 경보

  (A&B) = 1 일 때 → 화재 진압

   

  소프트웨어적으론 실제로 구현하지 못했지만 어느 정도 딥-러닝에 대한 교육을 받으면 개발이 가능하게끔 연구를 하였다.

   

  연구 방향

  화재 감지를 위해 복수의 아날로그 센서를 부착하고 딥-러닝을 통한 인공지능 기반 효과적인 화재 경보 및 진압을 수행

   

  특징

  온도/연기 센서, 복수 센서 신호 입력 정보 및 인공지능 알고리즘 기반 화재 경보 및 진압 선택적 수행

  온도센서정보(A1), 연기센서 정보(A2),

  A 가중치(w1), A 가중치(w2)

  동작 예 : Fj = Sum(wiAi)

   

  인공지능 모듈 정보

  환경, 계절 등..

  가중치, 출력 값 최적 결정

         

4. 활용방안

•  

  각종 설비 내부 또는 배전반 내에서 일어나는 전선 간의 합선으로 화재가 일어나는 것을 빠르게 진압하여 재산 피해를 줄일 수 있다. 또, 이 장치에 통신 모듈을 연결하여 관리자의 스마트 폰과 시리얼 통신을 통해 실시간으로 설비 내의 화재를 감시할 수 있다.

   

  기대 성과로는 사회, 경제적 효과가 있을 것으로 생각된다.

  첫 번째로 사회 안전시설 확충이 되어 사람들이 보다 사고 속에서도 조속하고 안전하게 대피 할 수 있는 방향성을 가질 수 있다.

  두 번째로 화재 감지 및 소방 시스템을 개선하여 본래의 기계식 소화 장치를 전자식으로 개선하는 등 오차를 확연히 줄일 수 있게 한다.

  마지막으로 재산 및 인명 피해 감소 등의 효과를 기대 할 수 있다.