본문 바로가기

KICT 카지노 게임 사이트

연구원소개
연구원소개
카지노 게임 사이트을
소개합니다.
연구분야
연구분야
카지노 게임 사이트
연구분야를 소개합니다.
연구정보
연구정보
카지노 게임 사이트
연구정보를 알려드립니다.
기업지원
기업지원
카지노 게임 사이트
기업지원을 안내합니다.
열린마당
열린마당
카지노 게임 사이트
소식을 전합니다.
정보공개
정보공개
카지노 게임 사이트
정보를 공개합니다.
기타서비스

직원찾기
페이스북
블로그

검색
ENG
전체메뉴

닫기

연구원소개
연구분야
연구정보
기업지원
열린마당
정보공개
기타서비스

연구원소개
연구분야
연구정보
기업지원
열린마당
정보공개
기타서비스

ENG 전체메뉴 닫기

연구분야

도로교통연구본부
구조연구본부
지반연구본부
건축연구본부
수자원하천연구본부
환경연구본부
미래스마트건설연구본부
화재안전연구소
건축에너지연구소
건설시험인증본부
건설산업진흥본부
건설정책연구소
국가건설기준센터
남북한인프라특별위원회
도로관리통합클러스터
- 소개
- 연구진
모듈러클러스터
- 소개
- 연구진
스마트도시클러스터
- 소개
- 연구진
수소인프라클러스터
- 소개
- 연구진
도시재해재난클러스터
- 소개
- 연구진
연천SOC실증클러스터
- 소개
- 연구진
해외협력사업클러스터
- 소개
- 연구진

주요연구성과

홈
연구분야
화재안전연구소
주요연구성과

공유하기

페이스북
트위터
카카오스토리
링크공유

프린트

연구분야
연구진
주요연구성과
논문/특허
수행과제
보고서 원문

검색

전체 22건 현재 페이지 1/3

건설연, 세계 최초 안정화 섬유와 폐섬유를 이용한 건축용 단열재 시제품 개발 성공 건설연, 세계 최초 안정화 섬유와 폐섬유를 이용한 건축용 단열재 시제품 개발 성공 단열성능과 화재안전성능을 동시에 갖는 건축용 단열재 개발 카지노 게임 사이트은 안정화 섬유(내열성이 우수한 특수 섬유)와 의류를 비롯한 원단 자투리 등에서 나오는 폐섬유를 이용한 건축용 단열재 시제품을 세계 최초로 개발했다. 「소방의 화재조사에 관한 법률(약칭: 화재조사법)」과 「화재조사 및 보고규정」에 따르면 ‘대형화재’란 인명피해가 사망 5명 이상 또는 사상자 10명 이상 발생한 화재이거나, 재산 피해가 50억 원 이상 추정되는 화재를 말한다. 최근 5년간 국내 ‘대형화재’ 발생 현황을 보면 2018년 15건, 2019년 18건, 2020년 18건, 2021년 15건, 2022년 24건으로 꾸준한 증가 추세를 확인할 수 있다. 특히, 2020년에는 이천시 물류창고 화재로 사망자 38명, 부상자 12명이 발생했다. 2021년에는 이천시 마장면 물류센터 화재로 사망 1명, 부상 1명 그리고 4,743억 원의 재산 피해가 있었다. 건물에서 전체 에너지 소비량의 상당 부분을 차지하는 단열재는 건물의 에너지 효율을 높이는 데 중요한 역할을 한다. 따라서 기후변화 대응을 위한 탄소중립 정책 등으로 인해 단열성능이 높은 재료에 대한 수요가 커지고 있다. 이에 열전도율이 낮으나 발열량이 높은 유기 단열재 (석유를 기반으로 하는 단열재)의 사용량이 증가하고, 사용되는 단열재의 두께가 두꺼워짐에 따라 화재에 대한 위험성이 점점 커지고 있다. 이에 정부는 화재안전규정 강화를 통해 단열성능과 화재 안전성능을 모두 갖춘 단열재를 시공하도록 유도하고 있고, 시장에서도 이에 대한 요구가 커지고 있다. 단열재는 크게 유기단열재와 무기단열재로 구분할 수 있는데, 유기단열재는 단열성능은 좋지만, 화재안전성이 떨어져 대형화재 시 화재 확대의 주요 원인으로 지목됐다. 반면, 무기단열재의 경우 화재안전성은 좋지만, 시공성과 단열성 및 내구성에 대한 문제가 꾸준히 지적되고 있다. 건설연 화재안전연구소 연구팀은 기존의 단열재 소재와는 차별화된 세계 최초로 안정화 섬유와 폐섬유를 활용한 건축용 단열재 시제품을 개발했다. 안정화 섬유란 일반 섬유보다 뛰어난 내열성, 화학적 안정성을 가진 특수 섬유를 말한다. 이러한 특성으로 인해 자동차, 내열 소재 등으로 다양한 분야에서 활용되고 있다. 안정화 섬유는 PAN(Polyacrylonitrile, 폴리 아크릴로니트릴) 기반 탄소섬유 제조 과정에서 섬유를 200~230℃의 산화 분위기에 노출시키는 안정화과 정을 통해 만들어진다. 이러한 과정을 통해 안정화 섬유의 탄소함량은 약 90%까지 증가하여 강도가 높아지고, 난연성이 향상된다. 또한, 탄소섬유는 생산효율이 약 50%인데 반해 안정화 섬유는 생산효율이 거의 100%에 가까워 가격 경쟁력 측면에서 뛰어나다. 다만, 안정화 섬유는 기존 단열재와 비교하여 아직은 비싸다는 단점이 있다. 연구팀은 폐섬유를 혼합하여 가격 경쟁력을 확보하기 위해 노력했다. 생활폐기물 중 폐의류 및 원단류는 2021년 기준 연간 8만 6천 톤으로, 대부분을 소각하거나 야적장에 쌓아두고 있다. 이러한 폐섬유를 건축자재인 단열재에 혼합하여 안정화 섬유의 가격경쟁력을 확보하고, 탄소중립 실현에도 기여할 수 있다. 김병석 원장은 “개발된 단열재는 세계 최초로 시도된 안정화 섬유와 폐섬유를 활용한 건축용 단열재로, 기후변화와 화재 안전이라는 두가지 시대적 과제에 대한 획기적인 해결책이 될 것”이라고 밝혔다. 본 성과는 과학기술정보통신부의 지원으로 건설연 주요 사업 ‘탄소 기반 고기능성 건설 재료 기술 개발(건축용 단열재 및 부식프리 케이블 중심으로(2021~2025))’ 과제를 통해 개발됐다. 화재안전연구소 게시일2024-08-28 조회수 327
함선 내 유류화재 대응을 위한 자동소화 기술 개발 함선 내 유류화재 대응을 위한 자동소화 기술 개발 ▲ 박진욱 KICT 화재안전연구소 전임연구원 들어가며 자율형 초동진압 소화 체계는 해군 함정의 격납고나 민간 선박의 화물 적재구역 등 넓은 규모의 격실 공간에서 효율적인 화재 대응을 위한 신개념 소화체계이다. 화재 발생 초기에 고성능의 감지기를 통해 신속하게 화재를 감지하고, 자율적으로 화원에 소화수를 조준 분사하여 초기에 화재를 억제함으로써 대형화재를 방지하거나 진압할 수 있다. 이러한 자율형 초동진압 소화 체계는 함정에 대한 화재 안전성 증대 및 운용인력 축소(운용비용 절감)의 필요성 부각에 따라 산업통상자원부와 방위사업청의 지원으로 수행 한 ‘자율형 초동진압용 소화체계 개발(’19년 6월~’22년 5 월)’ 과제를 통해 성공적으로 개발을 완료하였다. 다만, 개발된 자율형 초동진압 소화 체계는 일반 화재에 국한하여 신속한 소화수 분사를 통해 초기 화재에 대응하는 기술이다. 실제로 함정에서 빈번히 발생하여 각종 위험을 초래하고 있는 유류화재에 대한 대응에는 한계가 있다. 따라서, 유류화재 대응을 위한 자율형 소화 체계의 기술 고도화 및 실제 시장 보급을 위한 실용화 연구가 이어서 시작되었다. 이 글에서는 함정 유류화재 초동진압용 자율형 소화 체계와 소화 성능 검증을 위한 절차에 대해 간단히 소개하고자 한다. ‘함정 유류화재 초동진압용 자율형 소화체계 개발’과제는 상기 자율형 초동진압 소화 체계의 기술 고도화와 실용화를 위해 ‘민군기술실용화연계사업’의 일환으로 시작되었다. 연구 기간은 2년(’23년 7월~’25년 6월), 총예산 30억 원이 투입되어 카지노 게임 사이트, 한국기계연구원, ㈜수퍼센츄리, 충남대학교, 육군사관학교 등 총 5개의 기관이 공동으로 연구를 착수하였다. 본 과제의 주요 목적은 자율형 초동진압 소화 기술의 유류화재 감지, 소화, 내환경성 증대, 해상상태에서의 조준 성능 등 기술적 측면을 강화하여 실제 함정 격실 환경 모형에서의 체계 연동 실험을 통한 성능을 일차적으로 검증하고 최종적으로는 실제 해군 함정에 장착하여 실환경 테스트를 수행하는 것이다. 일반 과제에서 말하는 실용화와는 달리 민군사업의 특성상 실용화의 요건을 시장 보급이 아니라 사용 대상이 되는 해군 함정에서의 실 환경 테스트를 최종 목표로 하는 특징을 가진다. 유류 화재 대응을 위한 기술적 고도화를 위해 화재 감지 정확도 향상의 목적으로 기존 3채널(RGB/IR/UV) 방식에 라이다(LiDAR)를 추가하였으며, 유류화재에 대한 다양한 화재 데이터 구축을 통해 화재 및 비화재에 대한 정확도를 향상시킨다. 또한, 유류화재 소화 기술로 원거리에서의 포 분사에 의한 소화 방식을 채택하였다. 기존 기술의 소화 범위 10 m 에서 24 m로 분사 범위를 확대하였으며, 장애물 유무에 따라 개활화재와 차폐화재로 구분하였다. 주요 대상 공간인 격납고의 경우 주요 적재물인 함재기나 헬기가 화재 시 화재 감지 및 소화 활동에 장애물이 될 수 있으므로 소화 성능 시 주요 항목으로 분류하였다. 함정의 특성상 전시에도 문제없이 운영되기 위해 소화 모니터와 분석 및 제어장치에 대한 타당한 내환경성 목표를 수립하였으며, 소화 모니터와 화원의 자유도 운동 기능을 추가하여 해상상태와 동일한 조건에서의 조준 성능을 확보하고자 한다. 포 소화 기술에 대한 유류화재 소화 성능 기준 포 소화 기술은 일반적으로 물에 의한 소화 방법으로 효과가 적거나 또는 화재가 확대될 위험성이 있는 가연성 액체 등의 화재에 대한 소화를 위해 사용되는 기술로 소방청 고시 「포소화설비의 화재안전기술기준(NFTC 105)」와 「포소화 설비의 화재안전성능기준(NFPC 105)」에 의해 설치·유지 및 안전관리에 필요한 사항을 규정하고 있다. 고시에서는 특수 가연물을 저장·취급하는 공장 또는 창고, 차고 또는 주차장, 항공기격납고, 발전기실 및 각종 기전실 등 대상 공간에 따라 적용 형태를 포워터스프링클러설비, 포헤드설비, 고정 포방출설비, 압축공기포소화설비, 호스릴포소화설비, 포소화전설비 등으로 구분한다. 설비 성능과 관련하여 형태별 팽창비 및 바닥면적 또는 방호면적별 방출량을 정의하고 있으나 소화 성능에 대한 부분은 포함하지 않는다. 포 소화 약제에 대한 소화성능은 「ISO 7203-1, Fire extinguishing media-Foam concentrates」와 「KS B ISO 7203-1, 소방-소화약제-포원액-제1분: 비수용성 액체에 적용되는 상부주입식 저팽창 포원액 사양」에서 제시하고 있는 화재 소화 성능 실험을 통해서 검증되고 있다. 해상에서 운영되는 선박 및 함정 관련 기준을 살펴보면, 해양수산부 고시 「선박소방설비기준」에서 고정식저팽창 및 고팽창포말소화장치에 대한 전반적인 사항을 다루고 있으나, 소화 성능에 대한 검증 기준은 부재한다. 이러한 이유는 육상의 사례와 같이 국제해사기구(International Maritime Organization)의 「IMO MSC1/Circ.1312, Revised Guidelines for The Performance and Testing Criteria, and Surveys of Foam Concentrates for Fixed Fire-Extinguishing Systems」에서 소화약제에 대한 소화 성능 시험 기준을 따로 다루기 때문으로 분석된다. IMO 기준에서는 사용연료, 초기조건(온도 및 풍속), 원형 화재 모형 규격, 시험절차, 소화 성능 판단 기준들을 제시하고 있다. 또한, 육상에서 적용되고 있는 「ISO 7203- 1」, 「KS B ISO 7203-1」와 해상에서의 「IMO MSC1/Circ.1312」의 기준이 동일하므로, 본 과제에서는 가장 관련성이 깊은 국제해사기구 「IMO MSC1/Circ.1312」를 참조하여 원거리 포 분사 에 대한 소화 성능 검증 절차를 수립하고자 한다. 함정내 자율형 소화 체계의 유류화재 대응 소화 성능 검증 절차 수립 기존 초동진압용 자율형 소화 시스템의 유류화재 대응을 위하여 포 소화 기능을 접목하였으며, 이에 대한 성능 평가 및 실용화 시 성능 목표에 충족한 설비의 성능이 확보될 수 있는 성능 검증 절차 계획을 수립하였다. 과제 초기인 현재 소화 성능 검증 절차의 전반적인 사항을 수립한 후 함정 격납고 모형에서의 화재 진압 실험을 반복적으로 수행하여 상세 사항을 도출하고, 다음 연도인 2차 연도(2024년)에 상세사항이 반영된 최종안을 확보하고자 한다. 소화 성능을 검증하기 위한 환경 조건은 전술한 바와 같이 「IMO MSC1/Circ.1312」의 화재 성능실험에 대한 내용을 준용하였다. 이외 본 과제에서 개발하고자 하는 소화 체계의 특성상 원거리에서 분사가 되어야 하는 조건 등을 고려하여 환경 조건 적합한 사항들을 추가적으로 정리하였다. 함정의 특수성(대공간, 함재기 및 헬기 운용)을 고려하여 유류화재 시 효과적 대응이 가능한 수준의 명확한 소화 성능 및 시험절차를 제시하였다. 성능 검증 실험 장소 및 초기 조건 -실험 장소: 헬기 등을 탑재할 수 있는 대형 함정 격납고의 절반 규모를 모사한 함정 격납고 모형 (길이 20 m x 폭 5 m x 높이 5 m) -초기 조건: 주위 온도 15±5℃, 연료 온도 17.5±2.5℃, 수온 17.5±2.5℃, 포 수용액온도 수온 17.5±2.5℃, 최대풍속(시험모형 근처에서) 3 m/s --화원 연료: n-heptane 개활화재 -정의: 목표 화원(화재 모형)과 포 소화 모니터 사이에 차폐물이 존재하지 않는조건 -화원 (원형 화재 모형): 테두리로부터의 안지름 2,400±25 ㎜,깊이 200±15 ㎜, 철판의 공칭두께 2.5 ㎜: 면적 4.52 ㎡ -개활화재 성능 검증 실험 절차 ① 소화 모니터의 풍하 방향으로 원형 화재 모형을 목표 거리 20 m에 위치 ② 원형 화재 모형에 약 90 L의 담수를 담고 모형의 바닥이 완전히 물로 덮였는지 확인 ③ 4.5 ㎡ 원형 화재모형에 7분 이상 연소 가능한 n-Heptane 주입 ④ 연료를 넣은 후 5분 이내에 원형 화재 모형에 점화 ⑤ 점화 후 10초 경과 시점에 초동진압용 자율형 소화체계 가동 ⑥ 화재감지 후 모니터 작동에 의해 포 방사 개시로부터 소화시간 측정 차폐화재 -정의: 목표 화원(화재 모형) 상단 또는 포 소화 모니터 사이에 차폐물이 존재하는 조건(화원 상단에 헬기 모형을 차폐물 위치 시킬 예정) -화원(사각형 화재 모형): 면적 3.0 ㎡(면적 외 개활화재 조건과 동일) -차폐화재 성능 검증 실험 절차 ① 소화 모니터의 풍하 방향으로 원형 화재 모형을 목표 거리 20 m에 위치 ② 원형 화재 모형에 약 90 L의 담수를 담고 모형의 바닥이 완전히 물로 덮였는지 확인 ③ 3.0 ㎡ 원형 화재모형에 7분 이상 연소 가능한 n-Heptane 주입 ④ 연료를 넣은 후 5분 이내에 원형 화재 모형에 점화 ⑤ 점화 후 10초 경과 시점에 초동진압용 자율형 소화체계 가동 ⑥ 화재감지 후 모니터 작동에 의해 포 방사 개시로부터 소화시간 측정 소화 성능 판단 기준 소화 시간 5분 이내 완전 소화 시 성공 (소화 시간은 포 방사 시작부터 화원내 모든 화염이 없어졌을 때로 정의하며, 화염 유무는 육안으로 판단) 맺음말 함선 내에서 발생되는 화재에 효율적으로 대응하기 위해 지난 3년간의 연구를 통해 자율형 초동진압용 소화체계를 성공적으로 개발하였으며, 이를 통해 전 세계적으로 자동 소화 기술에 대한 선도와 첨단화의 가능성을 확인하였다. 이어지는 실용화 과제를 통해 유류 화재에 대한 원거리 대응 능력을 확보하고, 실제 해군 함정 또는 선박에 적용하여 효용성을 검증하고자 한다. 더 나아가 함정 외에도 대심도 대공간, 전기차 배터리 화재 등 현대의 산업 변화에 대변되는 핵심 분야와 관련하여 화재 안전을 확보할 수 있는 소방·방재분야의 미래 핵심기술로 도약하기를 기대해 본다. ――――――――――――――――― 참고자료 • 한국기계연구원(2023), 함정 유류화재 초동진압용 자율형 소화체계 개발. 연구개발계획서. • 박진욱, 유용호, 김휘성, 전길송, 유정훈(2023) 함정 유류화재 초동진압 용 자율형 소화 체계에 대한 성능 검증 절차 수립 연구, 2023년도 한국 화재소방학회 추계학술대회 논문집, pp. 148. • KS B ISO 7203-1(2019), 소방-소화약제-포원액-제1부 : 비수용성 액 체에 적용되는 상부주입식 저팽창 포원액 사양 • I S O 7 2 0 3 - 1 ( 2 0 1 9 ) , F i r e e x t i n g u i s h i n g m e d i a - F o a m concentrates-Part 1: Specification for low-expansion foam concentrates for top application to water-immiscible liquids • International Maritime Organization(2009) “Revised Guidelines for The Performance and Testing Criteria, and Surveys o 화재안전연구소 게시일2024-02-22 조회수 546
화재안전관리시스템을 활용한 다중밀집시설 화재 발생 시 조기경보 및 대피체계 구축 화재안전관리시스템을 활용한 다중밀집시설 화재 발생 시 조기경보 및 대피체계 구축 ▲ 강 현 KICT 화재안전연구소 수석연구원 다중밀집시설 화재 다중밀집시설에서는 공간의 고밀화·대형화·복합화로 인하여 불특정 대상의 출입 및 사용빈도가 일반적인 건축물에 비하여 상대적으로 높아질 수 있다. 이러한 특성은 화재발생 시 상대적으로 피해의 파급성과 심각성 또한 커질 수 있음을 의미한다. 실제로 국내에서 발생되는 연도별 화재사고 통계를 살펴보면 연간 4만여 건 이상이 지속적으로 발생되고 있으며, 특히 다중밀집시설로 분류될 수 있는 공동주택 및 주상복합 건축물이 포함된 주거건축물의 화재발생 비율이 가장 높게 나타나고 있다. 또한, 행정안전통계연보 ( 2020)의 사회재난 발생현황에서는 그림 1과 같이 다중밀집시설의 대형화재 발생 건수가 가장 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 다중밀집시설은 용도의 특성에 따라 화재발생 시점의 평면구획이 최초 준공일과 상이할 수 있으며, 시설 이용객의 경우 화재가 발생하였을 때 피난경로를 파악하기 어려울 수 있다. 이와 같은 상황은 재실자의 피난안전성 저하를 비롯하여, 구조대 투입 시 요구조자의 위치 파악이 어려울 수 있어 다른 시설물에 비해 상대적으로 더욱 많은 인명피해가 발생할 수 있음을 시사한다. 다중밀집시설 화재안전관리시스템 - 조기경보 및 대피체계 구축 일반적으로 건축물에는 화재 예방 및 조기 감지를 위한 다양한 감지기가 설치되어 있으며, 만약 설치되어 있지 않은 노후 건축물일지라도 비교적 설치가 간단하며 비용이 저렴한 연기 및 열감지기를 설치함으로써 실시간으로 건축물 내부의 다양한 화재감지 정보를 수집할 수 있다. 광률이 5%일 때 예비경보를 전파하고, 15% 이상일 때 화재경보를 수신기에 전달하게 된다. 이때, 예비경보를 화재 시 조기경보 시점으로 설정하여 재난약자의 우선대피 및 화재대응을 시작할 수 있도록 하였다. 이와 함께 열감지기의 경우 감지기에 50℃ 이상의 온도가 감지될 경우 예비경보를, 70℃ 이상의 온도가 감지될 경우 화재경보를 전파할 수 있도록 하였다. 어떠한 감지기라도 먼저 예비경보 상한선에 도달하게 되면 화재 조기경보를 전파하여 재실자의 안전하고 원활한 대피가 이루어질 수 있도록 하였다. 그림 2는 실물 화재시험을 통하여 화재 초기에 두 가지 감지기에서 감지된 열 및 연기의 측정 데이터를 나타내고 있으며, 모든 시험에서 화재발생 5분 이내에 예비경고가 발생한 것을 확인할 수 있었다. 화재, 지진, 태풍 등의 재난상황에서 설정한 위험단계는 관심, 주의, 경계, 심각의 4가지 단계로 분류할 수 있으며, 이를 일반적인 화재성장단계와 - 일반적으로 화재는 착화 시기부터 화재성장, 플래시오버를 기점으로 최성기 단계를 통하여 화재발생 구획 내 가연물의 전소 또는 산소공급차단 등으로 인한 감쇄기의 4가지 단계로 분류할 수 있다. - 매칭하여 화재위험단계를 설정하고자 하였다. 그 결과, 화재 초기단계를 관심 (화재발생 개연성 증가), 화재 성장단계를 주의 (초기 화재발생으로 인명 및 재산 피해 예측불가), 최성기 단계를 경계 (대형화재로 연소확대 및 요구조자 다수 발생), 감쇄기 단계를 심각 (사상자 발생 및 대규모 인명·재산피해 우려)의 4가지 위험단계로 설정하였으며, 각 위험단계에 따른 대피체계를 그림 3과 같이 제시하였다. - 화재안전관리시스템 그림 4의 화재안전관리시스템은 조기경보 및 대피체계가 탑재된 웹 플랫폼 기반의 유지관리 시스템으로서, 건축물에 설치된 모든 감지기의 신호를 전달받아 실시간 모니터링을 비롯한 재실자에게 상황전파를 수행할 수 있도록 하였다. 화재발생 시 화재위험단계에 따라 모든 재실자에게 그림 3과 같은 각 위험단계에 따른 피난행동요령을 전달하게 되고, 재실자는 전달된 행동요령에 따라 적절한 대피경로를 통하여 건물 밖으로 대피할 수 있도록 하였다. 또한, 재실자가 화재위험단계에 적절한 행동요령을 전달받았으나 자력으로 대피가 불가능하여 구조가 필요한 경우에는 재실자에게 전달되는 피난상황 피드백 메시지를 통하여 특정 재실자의 현재 상황을 파악할 수 있도록 하였다. 이와 같은 조기경보 및 대피체계 구축과 이를 탑재한 화재안전관리시스템은 앞서 소개한 다중밀집시설의 화재 취약성을 보완함으로써 재실자의 안전하고 신속한 대피를 유도할 수 있으며, 급격한 화염확산 등의 이유로 대피하지 못한 요구조자의 위치정보를 파악할 수 있어 구조활동에 대한 지원 또한 가능할 것으로 판단된다. 화재안전연구소 게시일2022-12-27 조회수 772
4차 산업혁명 기술을 이용한 화재 안전 기술 동향 4차 산업혁명 기술을 이용한 화재 안전 기술 동향 ▲ 류은미 KICT 화재안전연구소 수석연구원 들어가며 화재 안전 기술은 우리 사회에 만연한 안전 불감증, 영세한 제조업체의 기술 개발 투자 저조, 각국 화재안전기준의 상이로 인한 해외시장 개척의 어려움 등의 이유로 다른 기술에 비해 발전에 어려움이 있다. 따라서 4차 산업혁명 기술과 화재 안전 기술의 융복합은 소방 설비의 유지·관리를 용이하게 할 뿐 아니라 화재를 좀 더 신속히 진화하여 화재로 인한 인명· 재산 피해를 효과적으로 줄일 수 있다. 또한, 정확한 현장의 상황 파악과 신속한 출동을 도와 소방 활동의 효율성을 높이고 소방대원의 안전까지 확보할 수 있을 것이다. 스마트해진 화재 안전 기술은 해외시장으로 진출할 수 있는 기반이 되어 소방시장의 규모를 확장 시킬 수 있다. 이 글에서는 기존 화재 안전 시스템 및 4차 산업혁명 기술을 이용한 소방 설비 기술에 대한 현황을 간단히 소개하고자 한다. 기존 화재 안전 시스템 기존 화재 안전 시스템은 자동화재탐지설비를 통해 화재의 발생을 재실자, 관리자 및 소방서에 알리게 된다. 그에 따라 관리자는 재실자에게 안전하게 피난을 유도하고, 소방대원은 화재를 진압하게 되는 구조이다. 자동화재탐지설비의 구성 요소는 수신기, 발신기, 감지기, 경보 등이 있다. 수신기는 감지기, 규모 등에 따라 P형, R형, M형으로 구분되고 있다. P형 수신기는 가장 기본이 되는 형태의 수신기로 많은 건축물에 적용되어 있으며, 신호전달을 경계구역으로 개별 신호선에 의한 공통 신호 방식으로 화재의 위치를 정확히 알 수 없다. 그에 반해 R형 수신기는 다종 통신선에 의한 방식으로 대규모 단지나 고층 빌딩에 주로 적용된다. 기존의 화재 안전 시스템은 어떠한 감지기, 중계기, 수신기, 발신기가 설치되느냐에 따라 화재의 감지, 확인, 대응에 있어 정도의 차이가 있다. 최근에는 R형 수신기와 아날로그 감지기를 사용하는 경우 화재 발생 위치를 확인할 수 있는 경우도 있다. 그러나 화재 발생 이후 화재의 성장 및 확대에 대한 정보를 확인하는 것은 불가능하므로 내부 재실자의 효율적인 피난을 위한 화재 정보가 부족한 것이 현실이다. IoT 및 ICT 기술을 이용한 소방 설비 기술의 특허 동향 4차 산업 혁명 기술을 이용한 소방 설비의 특허 동향을 살펴보면, 그림 2와 같이 분석구간 초기인 1999년에서 2014년까지는 완만한 형태의 증가 추세를 나타냈으나, 2015년부터 최근까지 빠른 형태로 증가 추세가 나타나고 있다. 한국의 관련 특허 점유율은 약 57%로 가장 많은 특허 기술을 점유하고 있는 것으로 나타났으며, 한국의 흐름이 전체 동향 흐름을 주도하고 있어 한국 출원의 급격한 증가에 따라 전체 동향 또한 급격하게 증가하는 추세를 나타내고 있다. 다만, 한국 국적 대다수 출원인의 특허 출원 건수가 1~2건에 불과하므로 아직 4차 산업 혁명 기술을 이용한 소방 설비 기술에 대하여 타국에 비해 지속적인 연구개발이 이루어지고 있는 상황이라 보기는 어렵다. 4차 산업혁명 기술을 이용한 화재 안전 시스템 기존의 수신기는 화재 발생 시간과 위치를 판단할 수 있으나 재실 인원, 재실자 위치, 피난 경로 등을 판단할 수는 없다. 하지만 최근에는 센서를 부착해 실시간으로 데이터를 수집하는 IoT 기반 소방 설비 기술, 인공지능(AI) 기반 기술을 활용해 화재를 예측함으로써 안전성과 신뢰성을 향상하는 화재 안전 대응 기술 등이 활발히 연구되고 있다. 또한, 그림 3과 같이 기존 화재 안전 시스템에 gateway를 설치하여 화재 데이터를 수집하고, 이를 분석하여 화재의 성장 및 확대를 예측하는 연구도 최근에 수행되고 있다. 이러한 화재 안전 기술은 재실자에게 최적화된 피난 경로를 제공하고 관리자가 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 소방대원이 효율적인 화재 진압할 수 있도록 하여 인명과 재산 손실을 최소화할 수 있다. 향후 방향 4차 산업혁명 기술을 이용한 화재 안전 시스템은 화재 발생 시 건물 내 정확한 화재 상황을 파악하여 골든타임 안에 건물 내 4차 산업혁명 기술을 이용한 화재 안전 시스템은 화재 발생 시 건물 내 정확한 화재 상황을 파악하여 골든타임 안에 건물 내 재실자를 긴급 대피시키고 재산 피해를 최소화할 수 있는 화재 안전 시스템이 절실히 필요한 점에서 향후 빠른 성장을 보일 것으로 판단된다. 다만 4차 산업혁명 기술을 이용한 화재 안전 시스템은 검증 제도를 통하여 승인받아야 하고, 위치정보법· 개인정보 보호법 등의 기존 법적·제도적 측면의 장애 요인으로 인해 상용화가 어렵다는 한계가 있다. 이에, 관련 산업에 규제 유예 등을 적용하여 이러한 기술도입에 따른 문제점을 최소화하면서 관련 기술이 활발히 연구될 수 있도록 해야 한다. 화재안전연구소 게시일2022-11-25 조회수 1431
수소산업 육성을 위한 국내외 정책동향 수소산업 육성을 위한 국내외 정책동향 ▲ 김양균 KICT 화재안전연구소 수석연구원 수소경제 수소경제(hydrogen economy)는 수소를 주요 에너지원으로 사용하는 경제산업구조를 말한다. 즉 화석연료 중심의 현재 에너지 시스템에서 벗어나 수소를 안정적으로 생산하고 이를 운송 및 저장하여 사회 전반에 에너지원으로 활용하는 데 필요한 모든 분야를 수소산업이라고 하며, 이러한 산업과 시장을 새롭게 만들어내는 경제시스템을 수소경제라고 한다. 수소산업은 ‘2050 탄소중립 추진전략’에서 핵심적인 역할을 맡고 있음에도 불구하고 풍력이나 태양광 등의 다른 신재생에너지 산업에 비해 비관적으로 보는 시각이 많다. 그 이유는 수소의 낮은 생산성 및 경제성, 비효율성, 아직 해결 못한 기술적 난제, 미흡한 수소 생태계, 그리고 주민 수용성 등이 문제로 꼽힌다. 여기서 수소 생산성은 ‘수소경제 활성화 로드맵(’19년)’에서 제시하는 수소의 소비량을 고려할 때 해외 수입 수소의 불확실성, 석유화학 제조과정에서 생산되는 부생수소의 제한적 생산량이 문제로 지적되고 있다. 그리고 경제성은 ’제1차 수소경제 이행 기본계획(’21년)’에서 제시하는 3,500(원/kg)이 블룸버그 NEF(’20)에서 제시하는 경제성 부합단가인 2400(원/kg)보다 1,000원 이상 높고, 어떠한 방법을 활용해도 저장 및 운송비용 그리고 충전소 비용을 포함한 수소충전가격이 10,000원을 넘길 것으로 예측되어 우려를 낳고 있다. 또한, 대량생산을 위한 LNG 등의 가스 개질 시 필요한 막대한 열 공급과 물 전기분해 시 필요한 전기공급이 활용되는 전기와 비슷한 수준이라는 점이 수소 생산에 있어 비효율성으로 지적된다. 그밖에 생산, 저장, 이송, 활용 분야에서 아직 미흡한 기술 수준과 난제들, 수소 폭발과 같은 사고에 대한 일반인들의 두려움으로 인한 낮은 주민 수용성 역시 걸림돌로 인식되고 있다. 하지만 수소는 기후 의존도가 높고 지역적 편차를 가진 재생에너지의 한계를 보완할 수 있는 대안으로 탈탄소화 및 지구 온난화에 대응이 가능하고, 대부분의 에너지를 수입에 의존하고 있는 우리나라의 에너지 자급률을 높여 에너지 안보 확보에 기여할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 따라서 우리 정부의 정책적 지원이 꾸준히 이루어지고 있고, 주요 국가들 역시 수소경제로의 이행을 위한 지원정책을 수립하고 있어 이를 면밀히 살펴볼 필요가 있다. 이 글에서는 주요 국가들의 수소 경제 및 산업 지원 정책의 특징을 살펴보고 우리나라의 정책 방향과 비교를 하고자 한다. 주요국 수소 정책 유럽은 ‘수소 이니셔티브(Hydrogen Initiative, ’18.9.), ‘유럽그린딜(European Green Deal, ’19.12.), EU의 ‘신산업전략(New Industrial Strategy for Europe, ’20.3.)에 기반을 두고 수소 정책을 수립해 왔다. EU가 계획하고 있는 ‘지속가능한 산업 밸류체인’이 재생수소에 대한 산업 수요의 확대 및 이동기술 개발을 전제로 하고 있어, 2020년 7월에 EU 수소전략을 발표하여 투자, 규제, 시장 형성, 연구개발 등을 통한 재생수소의 생산 및 활용의 현실화에 초점을 두고 있다. 중·단기에는 재생수소 생산, 저탄소 수소를 활용한 탄소배출 감축 및 자생력 있는 시장 형성을, 장기적으로는 재생수소가 사용되는 산업범위 확대를 목표로 하고 있으며, 그린수소(Renewable Hydrogen) 활용을 정책의 우선순위로 두고 있다. · 1단계(2020~2024년) : 최소 6GW의 재생에너지 기반 수전해시설 설치 / 최대 1백만 톤의 그린수소 생산 · 2단계(2025~2030년) : 최소 40GW의 재생에너지 기반 수전해시설 설치를 통해 최대 1천만 톤의 그린수소 생산 → 통합된 에너지 시스템의 핵심 요소화 · 3단계(2030~2050년) : 탈탄소화가 어려운 모든 분야에 그린수소를 대규모로 활용 결국 유럽의 수소 정책은 대용량의 수소 생산 및 공급 인프라 구축을 뒷받침하는 데 초점을 두고 있고, 이를 통해 수소의 생산성과 경제성을 확보하고 자생적인 수소 생태계를 조성하는 데 목적을 두고 있음을 알 수 있다. 미국은 에너지부(Department of Energy)와 캘리포니아주 정부 주도로 수소경제사회 구현을 위한 정책이 추진되고 있다. 에너지부는 Hydrogen Posture Plan을 기초로 자국 내 수소생산, 운반, 저장 등 수소 인프라에 대한 구체적인 계획을 수립·수행하고 있으며 미국 수소경제로의 로드맵(Road map to a US Hydrogen Economy, ’20)에 따라 H2USA와 FCHEA(Fuel Cell and Hydrogen Energy Association)가 발족되어 수소산업을 이끌고 있다. 특히 생산부분을 살펴보면 자급률 100%를 달성하기 위해 수전해설비 등 수소 생산기술 혁신에 투자가 이루어지고 있으며 상업적 수소 생산기술의 개발 촉진을 위해 ‘수소생산기술로드맵’을 추진하고 있다. 저장 및 활용 분야를 살펴보면 캘리포니아주를 중심으로 충전 인프라를 구축하고 천연가스 배관을 활용한 수소의 그리드를 구축하는 계획을 갖고 있다. 현재 천연가스의 역할을 수소가스가 대체하고 모빌리티 분야에서 수소전기차가 일반 전기차와 함께 탄소중 실현을 위한 큰 축을 맡아줄 것으로 보고 있으며, 이를 위한 인프라 구축 지원정책이 꾸준히 생산되고 있다. 중국은 ‘제조2025’를 통해 연료전지 기술 개발, 수소전기차 산업 육성, 수소에너지 기술 개발 등과 관련된 정책과 목표를 제시하고 있다. 특히 2050년까지 재생에너지를 활용한 수전 해 방식의 생산 비율을 70%까지 확대할 계획이며 3060 탄소중립목표에 따라 수소산업 투자를 활발히 진행할 계획이다. 또한, 징진시, 상하이, 쑤저우, 난퉁, 자싱 등은 수소차 시범도시군을 지정하여 수소차 산업망 구축을 추진하고, 허베이성 등은 수소산업시범도시 건설을 추진할 계획으로 지방정부 차원에서 적극적인 수소산업 육성계획 및 지원이 이루어지고 있는 특징을 가지고 있다. 일본은 5차 에너지기본계획(’18.7.)에 근거하여 에너지효율 촉진, 재생에너지도입·확대, 천연가스 및 원자력 유지, 이산화탄소 포집·저장(CCS) 실시 등 다양한 정책수단을 겸비하여 이른바 ‘3E+S’ 에너지목표 실현을 도모하고 있다. 이를 근거로 2050년까지 지향할 ‘수소기본전략’을 수립·발표하였으며 (’17년), 이는 향후 2050년까지 일본 사회가 수소사회실현을 위해 민관이 공유해야 할 정책목표, 정책방향, 비전을 제시하고, 이의 실현을 위한 행동계획을 수록하고 있다. 특히, 수소 사회 실현 발전단계를 3단계로 구분하고, 단계별 목표와 중점과제를 별도로 설정하고, ‘수소·연료전지 전략 로드맵(3차 개정)’을 발표하여 목표로 하는 수소가격과 요소별 기반기술 성능·가격, 실행방안을 구체화했다. 일본의 수소 핵심전략은 해외 수소를 적극 활용해 생산성을 높이고, 관련 인프라를 꾸준히 확충해 탄소중립에서 수소의 역할을 확대해 나가는데 있다. 다만 수소 생산 부분에서 자급률이 낮아 해외에 의존하는 부분과 연료전지 및 모빌리티 위주의 정책이 많아 우리나라 상황과 가장 유사한 것을 볼 수 있다. 맺음말 국내는 수소경제 활성화 로드맵(’19년)과 수소경제 이행 기본 계획(’21년)을 기반으로 수소경제 조성을 위한 꾸준한 정책적 지원이 이루어지고 있다. 특히 우리나라의 강점으로 꼽히는 연료전지와 수소전지차의 활용을 위한 인프라 구축에 많은 노력이 기울여지고 있다. 우리나라는 유럽·미국·중국·일본 등 주요국의 정책 방향과 마찬가지로 대용량 수소 공급 및 자생적 생태계 조성을 위한 인프라 보급이 정부의 주도로 이루어지고 있어 수소경제를 준비하는 세계적인 흐름에 맞게 정책적인 지원이 이루어지고 있음을 확인했다. 다만 수소의 생산성을 향상시킬 수 있는 대안이 일본과 마찬가지로 해외 수입수소에 크게 의존하고 있고, 이는 아직 불확실성이 커 보인다. 따라서 로드맵에서 제시하는 2050년 그린수소 생산 및 공급량 목표치를 달성하기 위한 다른 방법의 제시가 필요해 보이고, 중간 단계로 원자력 에너지를 활용해 수소의 생산성 및 경제성을 확보하는 것도 하나의 방법으로 사료된다. 또한, 다양한 수소 관련 인프라들이 구축된 후 경험해 보지 못한 위험성을 마주해야 하는 상황에서 수용성을 향상시킬 수 있는 기술 개발이 함께 이루어져 안전한 수소 생태계의 안착이 될 수 있도록 정부의 추가적인 정책 지원이 필요한 것으로 생각된다. 화재안전연구소 게시일2022-08-23 조회수 1089
화재안전 및 단열성능 확보 건물 외벽시스템 개발 화재안전 및 단열성능 확보 건물 외벽시스템 개발 ▲ 이태원 KICT 화재안전연구소 선임연구위원 머리말 최근 정부는 2030년까지 국가 온실가스를 2018년 대비 40% 감축하는 내용을 담은 2030년 국가온실가스 감축 목표(NDC, Nationally Determined Contribution)를 유엔기후변화협약 사무국에 제출했다. 이는 기존 26.3%보다 대폭 상향 조정된 것으로 국회에서 35% 이상으로 정한 탄소중립기본법에서 정한 수치를 훌쩍 뛰어넘는 수치다. 목표달성을 위한 연도별·부문별 온실가스 감축목표 및 계획은 올해 발표할 예정이라고 한다. 에너지 소비를 줄이기 위해 이미 세계 최고 수준의 단열기준 등이 적용되고 있는 건물분야에 새롭게 할당될 온실가스 감축목표와 그에 따른 국민의 부담에 대한 걱정이 앞선다. 2018년 9월, 정부는 친환경 미래 에너지 발굴·육성과 국가 온실가스 감축 목표 달성을 위해 건축물 에너지절약설계기준을 개정해 건축물 단열성능 기준을 선진국의 패시브 건물 수준으로 강화한 바있다. 즉, 건축 허가 시 충족해야 하는 부위별(외벽, 최상층 지붕, 최하층 바닥, 창 및 문) 단열기준을 선진국1)의 패시브 건축물2) 수준으로 강화하는 한편, 국내 지역별 기후조건에 따라 전국을 3개 권역(중부,남부, 제주)으로 나누던 것을 4개 권역(중부 1, 중부 2, 남부, 제주)으로 세분화함으로써 지역 여건에 맞게 난방 등에 소비되는 에너지를 최소화할 수 있도록 차별화한 게 주요 골격이다. 날로 강화되는 건축물의 단열기준을 만족하기 위해 단열재의 성능과 그에 따른 두께가 고려되어야 한다. 최근 여기에 추가적인 문제가 대두되었는데 단열재 두께를 줄이기 위해 가장 에너지 효율적인외단열 공법3)의 채택이 주류를 이루게 되었다는 점이다. 요즘 흔히 얘기하는 드라이비트 공법4)이 그 한 예다. 여기에 값싸고 시공이 쉽지만 불에 매우 약한 유기 단열재를 사용함으로써, 또 강화되는 단열기준에 맞추기위해 단열재의 두께가 크게 증가할 수밖에 없다는 점에 기인해 유사시 건물의 내외부에서 불이 나면 걷잡을 수 없이 번진다는 화재안전상의 문제가 끊임없이 지적되어 왔다. 이에 카지노 게임 사이트에서는 2018년부터 3년간 주요사업을 통해 기존의 건축자재들을 사용해 경제적이면서 단열성능과 화재안전성능을 동시에 만족하는 건물 외벽시스템을 개발해왔다(이태원 등2021). 즉, 단열과 화재안전분야 연구진이 함께 참여해 융복합 연구를 수행한 결과, 새로운 소재, 구조 및 공법의 적용으로 국내에서 가장 가혹한 단열성능 기준과 세계 최고 수준의 화재안전성능 기준을 만족하는화재확산방지구조 기술을 개발해, 국제공인시험기관의 검증도 받은 바 있다. 이 글에서는 본 연구의 배경과 내용 및 주요 성과를 간략히 소개하고자 한다. 현황 및 문제점 일반적으로 사용되는 단열재로는 EPS(Expanded Poly Styrene, 비드법 보온재), XPS(Extruded PolyStyrene, 아이소핑크), 준불연 EPS5), 우레탄폼과 같은 유기질 성분의 단열재와, 글라스울, 미네랄울, 페놀폼 등의 무기질 성분의 단열재가 있다. 유기 단열재는 가격이 저렴하고 단열효과도 비교적 우수하며 경량이어서 운반이 쉽고 시공성이 좋다는 장점이 있으나, 고온과 자외선에 약하고 화재 시 착화가 매우 쉬우며 유독가스가 발생해 인체에 위험하다는 단점이 있다. 이에 반해 무기 단열재는 고온에서 사용이 가능하며 외부의 압력이나 압축 및 다양한 물리적 충격에 의한 유효두께 감소 현상이 적다는 장점이 있지만, 원료가 고가이고 상대적으로 무거워서 운반이 어렵고 시공성이 떨어지며 높은 수분 흡수력으로 인해 우천 시 또는 높은 습도의 날씨에 취약하며 단열성능이 떨어질 수 있다는 단점이 있다. 한편, 지금까지 사용되어 온 건축물 외단열 공법으로는 크게 이른 바 드라이비트로 대표되는 습식 공법과 알루미늄복합패널 등 금속패널로 마감하는 건식 공법을 들 수 있다. 먼저, 습식 공법 중 드라이비트 공법은 건물의 외벽에 단열재를 설치한 후 유리섬유 등의 소재로 만들어진 메시(그물망)와 모르타르(시멘트 회반죽)를 덮고 도료로 마감하는 방식으로, 오래 전부터 건설현장에서 많이 사용되어 온 전통적인 방식이다. 접합부의 강성이 비교적 우수하고 다양한 외관의 표현이 가능하다는 장점이 있으나, 현장작업이 복잡해 숙련된 인력이 필요하고 건축물의 자중이 크며 공사기간이 상대적으로 길고 장마철과 빙점 이하의 동절기에는 작업이 어렵다는 단점이 있다. 또한 일단 외벽에 불이 옮겨 붙으면 급격히 상부로 확산된다는 화재안전 측면의 문제점이 지적되고 있다. 의정부 도시생활형 주택 화재(2015년)와 제천 스포츠센터 화재(2017년) 등이 대표적인 사고사례다. 한편, 건식공법은 콘크리트나 미장 재료 등 경화를 필요로 하는 재료를 사용하지 않고 바로 조립하는 공법을 통칭한다. 즉 습식공법의 문제점을 개선할 수 있는 공법으로, 공장 생산과 기계화 시공을 통해 현장 작업의 단순화가 가능하다는 특성을 지니고 있다. 따라서, 대량생산과 이로 인한 원가절감이 가능하고 건축물의 자중을 줄일 수 있는 장점이 있지만, 구조적으로 접합부의 강성이 습식공법에 비해 상대적으로 작고 건축물 외관이 획일적일 수 있다는 단점도 지니고 있다. 또한 일단 개구부 등을 통해 화염이 전파되어 알루미늄 소재 등 패널 외피가 용융되고 가연성 심재가 화염에 노출되면 삽시간에 화염이 안쪽으로 침투해 중공층을 따라 인접패널로 급격한 확산이 진행될 수 있다. 대표적 사고사례로는 영국 그렌펠타워 화재(2017년)와 최근 울산에서 발생한 주상복합 건물 화재 등을 들 수 있다. 화재안전 제도 강화 추이 지난해 말, 정부는 건축물 화재안전을 향상시키기 위해 ‘건축물 마감재료의 난연성능 및 화재 확산 방지구조 기준’을 개정한 바 있다. 여기에는 강판과 심재 등으로 만들어지는 복합자재의 심재는 무기질 재료를 사용하거나 준불연 재료 이상의 성능을 확보해야 하고, 두 가지 이상의 재료로 제작되는 외벽 마감재는 사용되는 모든 재료가 난연성능을 확보하도록 시험 기준과 평가기준을 정하는 등 강화된 규정이 포함되었다. 또 강판과 심재로 구성되는 복합자재와 두 가지 이상의 재료로 제작되는 외벽 마감재료는 재료 전체를 하나로 보아 화재확산방지 성능을 확인하기 위한 실대형 성능시험의 도입도 매우 주목할 만한 변화다. 실대형 성능시험은 영국 규격인 BS 8414와 BR 135를 참고해 제정한 KS F 8414(건축물 외부마감시스템의 화재안전 성능시험방법, 2021)에서 정하는 바에 따르며, 너비 2.6m, 깊이 1.5m, 높이 8m의 벽체를 ‘ㄱ’자 형태로 세우고 중앙 하단에 설치된 화구에 주어진 상태 및 규격의 목재더미를 정해진 방법으로 쌓은 후 실험을 수행한다. 이때 설치된 시스템의 화재확산 정도를 파악하기 위해 화구 상부 2.5m와 5m 위치의 외벽 표면과 내부 및 내벽에 정해진 간격으로 온도센서 7개씩을 설치하며, 이들 측정결과로부터 실험의 개시와 합격여부를 판단한다. BS 규격에 따르면, 2.5m 부위의 온도가 200℃에 이르면 시험이 시작되고, 600℃를 넘어서면 시험이 종료되는데, 개시 후 지속시간이 15분 이상이면 합격으로 판정된다. 소재, 구조 및 공법 적용 화재확산방지구조(KICT-FB 모델) 제안 지금까지 건물 외벽의 구성 요소들은 상호 긴밀한 관계가 있음에도 불구하고 함께 고려되지 못하고 개별적으로 공급, 설치되어왔다. 즉, 단열재와 금속패널 자재의 생산업체가 다르고 시공사는 이들을 주문해 나름대로의 공법을 이용해 시공하는 형태다. 결국 단열성능과 화재안전성능을 동시에 또 종합적으로 검토하는 것이 사실상 불가능함은 물론, 결과적으로 저렴하면서도 열손실에 따른 에너지 소비를 막아주고 불에도 강한 건물 외벽시스템에 대한 국민적 요구는 수용되기 쉽지 않았다. 그림 2의 ⒜와 ⒝는 금속복합패널을 이용한 기존 일체형 및 모듈형 공법6)의 개념을 각각 보인 것이다. 먼저 사용된 단열재의 종류에 관계없이 금속패널 내부에 수직방향으로 중공층이 존재하는 것을 볼 수 있는데, 이 공간은 유사시 외벽의 표면에 불이 났을 때 산소를 공급하는 통로로 작용해 인접모듈 특히 상부로 화염을 급격히 확산시키는 이른바 연돌효과(Chimney effect)를 일으켜 안전에 매우 취약해지는 결과가 초래된다. 만약 여기에 유기 단열재가 사용된다면 그 결과는 상상을 초월할 것이다. 일체형 공법에 무기 단열재를 설치한다 해도 중공층의 영향으로 금속패널만으로 화재안전을 확보하기엔 부족함이 있으며, 울산 주상복합 건물 화재사고가 이를 증명한 바 있다. 여기에 더해 모듈형 공법에서는 모듈과 모듈 사이의 중공층을 통해 따뜻한 벽체로부터 차가운 대기로 열이 새어 나가는 열교현상(Heat bridge)이 발생해 단열성능이 떨어지고 에너지의 손실이 초래될 수 있어 보완이 필요하다. 이와 같은 문제점을 해결하고 단열성능과 화재안전성능을 동시에 만족하면서 경제적인 건물 외벽시스템을 개발하기 위해 ① 매우 가혹한 조건과 경제성을 고려해 불에 취약지만 가격이 저렴한 유기 단열재 기본 채택, ② 국내에서 가장 가혹한 중부 1 지역 주거용 건물 단열기준 만족, ③ 세계 최고 수준의 건물 외벽에 대한 화재안전성능기준(BS 8414) 만족, ④ 개발 기술의 국제 공인시험기관에 의한 성능 검증 등의 전제조건을 상정하였다. 그림 2⒞에 본 연구에서 개발한 KICT-FB(Fire spread prevention Barrier) 공법(이태원 등, 2021)의 개념도를 도시하였다. 먼저 선행연구로써 개발된 난연성 플라스틱 소재를 이용해 복합패널의 충진재 즉, 심재를 준불연 성능으로 개선한 국외 A2 등급의 알루미늄 복합패널을 채택하였다. 또한 우레탄 소재의 기능성 발포패드를 사용해 패널 모듈 사이의 중공층 공간을 채움으로써 열교현상을 구조적으로 차단하는 한편, 만약 건물 외벽에 불이 붙을지라도 가연성 단열재 및 중공층을 통한 수직 화재확산을 근본적으로 차단하기 위해 패널 내부와 단열재 및 패드 등을 기능성 열발포성 시트로 보호하는 화재확산방지구조를 채택하였다. 이후 다양한 실험을 통해 취약부위를 확인함으로써 보완책을 추가로 반영하였다. 단열 및 화재안전 성능 그림 3은 개발 기술의 적용에 따른 단열성능 확인을 위해 전산 프로그램을 사용한 예측값과 열관류율 실험을 통해 얻은 실험값을 비교, 도시한 것으로, 계산은 기후조건에 따른 단열 기준을 만족하기 위해 적용해야 할 단열재 두께를 미리 예측하기 위해 수행하였고, 동일한 공법에는 같은 종류의 단열재를 같은 두께로 적용하는 것으로 하였다. 채택하는 공법에 따라 일정 성능기준을 만족하기 위해 필요한 단열재 두께가 달라지는 게 일반적인데, 일체형 공법은 건물의 외벽에 단열재를 고르게 설치하므로 비교적 수월하게 목표로 하는 단열수준을 얻을 수 있는 반면, 모듈형 공법에서는 앞에서 기술한 바와 같이 벽체와 패널 사이의 중공층의 영향으로 원하는 단열수준을 얻기가 쉽지 않다. 본 연구에서 개발한 구조와 공법을 적용한 결과 국내에서 가장 가혹한 수준인 중부 1 지역 주거용 건물에 대한 단열기준을 만족하는 한편, 실험결과를 기준으로 단열성능이 3.8배 향상됨으로써 결국 단열재 두께와 시공비를 그만큼 줄일 수 있을 것으로 예상되었다. 한편, 개발 기술의 화재안전 성능의 확인을 위해 기존의 공법을 포함해 다양한 모델의 시제품에 대한 실규모 화재실험을 수행하였고, 이를 위해 국제적으로 널리 인정받고 있을 뿐만 아니라 한국산업규격으로 제정된 바 있는 BS 8414 규격을 적용하였다. 자체적으로 다양한 화재실험을 수행하는 것과는 별도로, 보다 체계적인 검증을 위해 BS 8414 인증시험을 수행하는 국제공인시험기관인 영국건축연구소7)와 교차시험을 수행해 개발 기술의 성능을 확인하였다. 이와 같은 과정은 현재 시행 중인 KS 기반의 국내 실규모 화재시험 제도 도입에 기여를 한 것으로 자부한다. 그림 4는 건물 외벽시스템에 대한 실규모 화재실험 모습이다. 그림 5는 적용한 기술과 공법에 따른 건물 외벽시스템의 화재안전 성능을 비교, 도시한 것으로, 모듈형 구조에 EPS와 준불연 EPS 등 유기 단열재를 사용한 경우다. 연구수행 당시와 달리 지금은 준불연 성능 이상의 소재만을 사용해야 하는것으로 제도가 강화되었다는 점을 미리 알려둔다. 단열재로 EPS를 사용한 기존 모듈형 공법은 실험이 시작된 후 채 5분이 되지 않아 기준을 초과해 성능기준인 15분에 훨씬 미치지 못한 반면, 제안공법을 적용한 경우에는 23분 22초 동안 화재 확산을 지연시켜 기존 공법 대비 4.7배, 성능기준 대비 1.6배의 성능을 확보한 것으로 나타났다. 국내와 BRE에서 수행한 실험결과 사이에 12.6%의 차이를 보였는데, 이는 실험 환경과 조건이 상이한 결과로 판단되며, 이후 이에 관한 연구도 병행해 진행해왔다. 한편 국내 제도 강화에 따라 그에 부합한 소재인 준불연 EPS를 단열재로 사용한 결과, 시험의 최대 시한인 30분까지 화재확산을 방지해 더욱 우수한 성능을 확보 할 수 있었다. 연구를 수행하는 동안 울산의 33층 주상복합 건물의 12층에서 불이 나 외벽을 타고 순식간에 꼭대기까지 번지는 화재사고가 발생했다. 이 건물은 무기 단열재인 글라스울과 금속패널로 시공되었음에도 화재확산을 방지하지 못했음을 인지해 이 구조에 대한 성능개선 연구를 추가로 수행하였다. 그림 6은 일체형 구조에 무기 단열재인 글라스울을 사용한 기술과 공법에 따른 건물 외벽시스템의 화재안전 성능을 앞의 유기단열재를 사용한 모듈형 기존공법과 비교, 도시한 것이다. 글라스울을 사용한 기존 일체형 공법은 울산 복합건물에 적용된 것과 동일한 공법으로, 14분 18초의 결과를 보여 성능기준에 미치지 못한 결과를 보였다. 반면, 동일한 단열재를 사용한 제안기술은 최대 시한인 30분 동안 화재확산을 방지함으로써 매우 안정된 성능을 확보했음을 볼 수 있다. 이외에도 개발 기술의 실용화를 위한 복합패널 생산모듈 결정과 개구부 등 연결부위 공법 개발, 경제성 검토 등을 위한 표준 모델 제작 및 현장적용에 관한 연구도 추가로 수행하였다. 맺음말 2009년 준공 당시 30층 이상 건물에 대한 정부의 의무화 규정을 초과해 유기성 소재가 아닌 무기 단열재 사용한 울산 복합건물 화재사고는 우리에게 많은 점을 시사해준다. 12층에서 발생한 불이 순식간에 33층 꼭대기까지 확산됨으로써, 지금까지 단열재의 가연성이나 불연성 여부 등 주로 소재의 안전성에만 국한된 논란을 무색하게 했기 때문이다. 소재만으로 안전을 확보하는 게 쉽지 않다는 것이 증명된 결과이며, 설사 그렇다 하더라도 비용 문제가 뒤따르는 게 다반사다. 국민은 최소한의 비용으로 지어진 건물에서 에너지 소비를 줄이면서 안전하게 살기를 원한다. 시공비를 크게 늘리지 않으면서 단열 및 화재안전 성능을 갖춘 건물 외벽 건설기술이 제공되어야 하는 이유다. 기후변화와 지구온난화 대응 차원에서 정부는 온실가스 감축을 위한 건물의 단열성능을 지속적으로 강화해왔고, 이에 따라 에너지 소비절약에 매우 효율적인 외단열 공법을 채택하는 비율도 크게 증가해왔다. 하지만 단열성 및 경제성과 안전성의 편익이 상충하는 현실에서 설마 하는 확률적 판단이나 경제적인 관점이 앞선다면 안전성의 포기로 이어져 결국 걷잡을 수 없는 인명과 재산 피해를 피할 수 없음을 우리는 경험하고 있다. 정부의 화재안전 기준은 최소한의 규정이어야 한다. 안전을 담보한다는 명분으로 정부의 규제가 단편적이고 일방적이어선 곤란하다. 국민의 부담으로 직결될 수 있어서다. 국민도 정부의 규정이나 기준에만 기대는 안이한 생각을 버리고 소중한 생명과 직결되는 안전설비에 투자를 게을리해서는 안될 것이다. 하지만 더욱 중요한 것은 소비자가 원하는 기술과 제품이 활발히 개발, 공급되어야 한다는 것이다. 폐쇄된 규제시 장을 넘어 다양한 소비자 요구를 충족하는 합리적인 신기술 개발이 활성화되었으면 하는 마음이 절실한 요즘이다. 화재안전연구소 게시일2022-06-20 조회수 2633
자율형 초동진압용 소화체계 개발 현황 자율형 초동진압용소화체계 개발 현황 ▲ 박진욱 화재안전연구소 전임연구원 들어가며 4차 산업혁명이라는 흐름에 따라 인간 대신 컴퓨터가 인식하고 판단하는(AI), 그리고 가상 세계에 인프라를 형성하여 일하고 사람을 만나게 되는(메타버스·디지털트윈) 그런 스마트한 시대가 도래함과 동시에 불행하게도 COVID19이라는 무서운 전염병이 창궐하며 생존이라는 큰 목표 하에 산업에서의 기술 발전이 가속화되고 있다. 이러한 시대성에 맞춰 안전과 신뢰성이라는 키워드 아래 새로운 기술의 적용 및 변화에 비교적 소극적이던 소방·방재분야에서도 첨단 기술을 접목하여 효율성과 안전성을 확보하려는 시도가 활발히 일어나고 있다. 이러한 활동의 일환으로 군용 함정 및 다양한 민수 분야에 적용가능한 차대세 소화체계인 「자율형 초동진압용 소화체계」를 개발하고 있다. 자율형 초동진압용 소화체계는 화재감지기술/분석제어기술/자동분사기술 등이 접목되어 자율적으로 적정량의 소화수를 화원에 집중 분사하여 화재를 초기에 진압하는 신개념 소화체계이다. 함정을 포함한 대부분의 군사용 플랫폼들이 무인화 개념으로 발전하고 있다. 인구 감소와 국방비 감축 추세에 따라 각종 군사용 플랫폼을 운용하는 군 인력의 축소가 예상되는 미래의 국방환경을 고려하면 자율형 초동진압용 소화체계의 연구개발은 필수적이라고 할 수 있다. 함정의 경우, 향후 지속적으로 승조원이 감소할것으로 예상되는 상황이므로 함정에서 화재를 감시하고 초동대응 하기 위한 인력도 현격하게 줄어들 것이므로 자율형 소화체계 구축을 통한 효과적인 대응이 필요하다. 또한, 전투상황에 노출될 수있는 함정의 특성상 피격으로 발생할 수 있는 화재를 신속히 진압함으로써 함정의 전투력 및 생존성도 향상시킬 수 있을 것이다. 또한, 민간선박 및 터널을 포함한 지하공간, 물류창고 등 대형 화재사고로 이어져 큰 피해를 초래할 수 있는 다양한 민간 분야에도 적용이 가능하다. 다양한 민수 분야에서 일반적으로 사용되고 있는 스프링클러의 경우에는 화재발생 시 화재를 진압하더라도 구역 전체에 소화수를 분사하여 장비 및 물류의 피해가 상당하고, 구역이 넓을 경우 스프링클러의 효과를 기대하기 어렵다. 자율형 초동진압용 소화체계는 화재 초기에 발생 지점에 소화수를 집중분사하여 소화함으로써 이러한 단점을 보완할 수 있다. 이 글에서는 민간 및 국방 분야에서 도입이 필요한 차세대 자동소화체계인 자율형 초동진압용 소화체계 기술개발 현황에 대해 소개하고자 한다. 자율형 초동진압용 소화체계 개념 및 적용범위 자율형 초동진압용 소화체계는 화재발생 초기에 화재가 소규모인 상태에서, 자율적으로 화원에 소화수를 조준 분사하여 진압함으로써 골든타임 내에 화재 확산을 근본적으로 차단하고 주변장비의 피해를 최소화할 수 있어 기존 소화설비의 부족한 점을 보완할 수 있는 최신 기술을 적용한 신개념 소화체계이다. 운용개념도 및 체계 작동 시퀀스 다이어그램을 그림 1에 나타냈으며, 크게 화재탐지센서, 분석 및 제어 장치, 소화 모니터로 구성된다. 기술의 적용범위는 크게 군수와 민수 분야로 예측된다. 군수 분야에서는 각종 함정, 탄약고, 군수품 창고, 항공기 격납고 등에 적용할 수 있다. 함정에 적용 시 전투상황에서 피격에 의해 여러 구획에서 동시 다발적으로 화재가 발생하게 되는 경우에 자율기능으로 여러 구획에서 발생한 화재를 초기에 진압함으로써 전투력 유지 및 생존성 향상에 크게 도움이 될 수 있다. 또한, 최근 함정 승조원수 감소 추세에 따라 부족한 손상통제 인력을 대체할 수 있어 함정 운용인력 축소 요구에 대처할 수 있는 최적의 대안이 될 수 있으며, 육상의 탄약고, 군수품 창고, 항공기 격납고 등에 적용함으로써 대한민국 국군의 화재 안전성을 향상시킬 수 있다. 민수 분야에서도 다양하게 적용할 수 있다. 화재를 유발할 수 있는 차량이 많고 구역이 넓은 차량운반선 및 로로선(RO/RO ship), 선원수의 감소에 대응할 필요가 있는 화물선, 화재에 의한 인명피해가 큰 크루즈선 및 여객선, 초기 진압 시 대규모 화재를 예방할 수 있는 해양플랜트 등에 적용할 수 있으며, 전역 소화설비 및 이동식 소화장치만 설치되어 골든타임 내에 화재 진압이 어려운 물류창고, 대형공장, 민간 항공기 격납고, 터널 등에도 적용이 가능하다. 자율형 초동진압용 소화체계 적용 기술 현황 자율형 초동진압용 소화체계 구축을 위해 그림 3과 같이 화재탐지센서, 분석 및 제어 장치, 소화 모니터 등의 기술을 개발하였으며, 민수/군수 분야 실용화 적용을 위해 합리적 평가 기준안을 마련하였다. 우선, 화재를 효과적으로 감지하기 위해 온도 및 열, 연기, 화염, 가스 등을 복합적으로 이용하여 탐지할 수 있는 복합센서를 개발하였으며, 오감지율을 최소화하기 위해 여러 대의 카메라로 여러 각도에서 중첩 점검이 가능한 멀티뷰 기술을 적용하였다. 화재탐지센서를 통해 전달된 화재 신호를 토대로 분석 및 판단, 제어가 가능하도록 AI기반 제어기술을 개발하였으며, 개활지 및 차폐지 특성이 고려된 화재 DB를 구축하여 화재 신호 시 화재 여부 및 화원 거리, 위치 추정을 위한 반복 학습용 데이터로 활용하였다. 이렇게 인식된 화재 신호 및 화원 추정 정보를 기반으로 거리별 소화모니터 제어가 이뤄지도록 하였으며, 화재분석 알고리즘에서 도출된 화원 위치 좌표를 이용하여 소화 모니터를 설계 요구목표에 맞게 조준/제어 할 수 있는 제어 소프트웨어를 개발 적용하였다. 소화 모니터는 상하좌우 방향 제어를 위해 2개의 모터가 장착된 다관절 형태이며, 관의 내부 손실을 최소화하기 위해 S자 형태(90˚ Elbow 2개, 180˚ return bends 1개로 구성)의 곡선 모양으로 제작하였다. 소화 모니터에 적용되는 분사노즐은 유로에 연결되는 노즐 본체, 유로 단면적 제어를 위한 Baffle, 분사 형태 조절을 위한 Stream shaper, 기타 부속요소로 구성되며, 서보모터로 제어되는 Stream shaper의 전후 방향 위치 조정을 통해 소화수 분사 패턴을 변화할 수 있도록 설계 적용하여 화재 대응성을 극대화하였다. 자율형 초동진압용 소화체계 기술은 그림 4와 같이 개발이 완료되었으며, 최대 분사거리 65m, 화재감지 정확도, 위치오차 등의 성능 평가 기준을 수립하고 성능검증을 위한 평가 시험을 진행 중인 단계이다. 맺음말 자율형 초동진압용 소화체계의 성공적인 기술 개발을 통해 대규모 인명사고 예방, 다양한 장비 및 설비/구조물 보호 등 근 미래에 민수 및 군수 분야의 실용화를 통한 위험 환경을 개선하고 화재사고에 대한 안전성을 획기적으로 높이는 Next Level의 소방·방재 기술로 미래 핵심기술이 되기를 기대해 본다. 화재안전연구소 게시일2022-02-18 조회수 1666
재난상황 대응을 위한 유해가스 측정기 개발연구 재난상황 대응을 위한 유해가스 측정기 개발연구 ▲ 심재웅 화재안전연구소 수석연구원 들어가며 전 세계적으로 사용되고 있는 상업용 화학물질은 1,500만 종 이상으로 알려져 있다. 이들 중 약 7만여 종 이상의 화학물질이 우리 생활에 밀접하게 사용되고 있으며, 매년 1t 이상 생산되고 있는 화학물질은 1,000여 종에 달한다. 우리나라에서 산업공정에 사용 및 유통되는 화학물질의 수가 약 4만여 종에 달하는 등 현대사회 산업발전에서 차지하는 화학물질의 중요도와 범위는 상당하다고 볼 수 있다. 하지만 화학물질 생산과 사용이 증가함에 따라 경제적 손실을 초래하는 화학사고의 발생빈도와 피해규모 또한 지속적으로 증가하고 있다. 특히 우리나라에서 발생한 2012년 구미 불산사고로 인하여 화학사고가 지니는 위험성에 대해 각인되었으며 화학사고에 대한 안전대책을 다시 돌아보는 계기가 되었다. 이후에도 각종 화학사고가 발생하면서 화학물질을 철저하게 등록 및 관리 하여 피해를 방지하기 위하여 2015년부터 화평법(화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률)과 화관법(화학물질관리법)이 시행됨으로써 유해화학물질에 대한 안전을 근본적으로 관리하고자 하였다. 유해화학물질 안전관리에 대한 대응 체계에 맞춰서 우리나라의 화학물질 사고를 저감하기 위해 2014년부터 출연(연)간 공동 융합시범 과제가 시행되었으며 14개 기관이 참여, 245억 원의 연구지원으로 ‘화학물질사고 예방, 감시 대응기술 개발’ 연구를 수행한 바 있다. 당시 산업공정에서 발생 가능한 유해가스 및 휘발성 유기화합물에 대하여 원거리에서 실시간으로 모니터링이 가능한 기술을 통해 화학적 사고발생을 예방하고자 하는 연구가 시작되었다. 이후 다부처 연구 과제를 통해 소형·경량화 유해화학 측정 센서를 무인기에 장착하여 원거리 가스 모니터링 기술 개발연구가 수행되었다. 해당 연구에 대한 주요 내용은 화학적 가스누출 등 재난이 발생한 곳에 신속하게 도착하여 실시간으로 누출 가스를 측정 및 분석하여 재난상황에 대응하고 안전지역을 확보하는 것이다. 국내외 정책 및 기술 동향 국내외 현황 및 정책 화학물질 사고는 유형별로 화재, 폭발, 질식 등 단일유형으로 나타나기도 하지만, 각 유형들의 복합적 사고발생이 많이 나타난다. 특히 화재가 전체의 43%, 누출 23%, 폭발 19%로 전체 유형의 상위 3가지로 85%를 차지하고 있다. 화재나 누출과 같은 사고의 경우 울산, 여수, 경기 지역 등 석유화학단지나 공단 등 대규모 산업단지가 위치한 지역에서 다수 발생한 보고가 있다. 화학물질을 취급하는 사업장, 보유자들의 취급 부주의, 안전의식 부재 등으로 인한 사고가 일반적으로 보고되고 있으며, 현재 화학물질로 인한 사고예방과 대응체계와 관련된 내용은 화학물질관리법에 구체적으로 명시되어 있다. 국외의 경우 유해가스 배출 관리 정책을 통해 대부분의 산업공정은 다양한 설비로 구성되어 부분적 손상으로 인한 기체/액체 형태의 화학물질 외부 누출 가능성을 방지하여 화학적 재난을 최소화 하고자 각국에서는 산업공정에서 정기적 누출검사와, 즉각적 수리를 규정하고 있다. Leak Detection and Repair(LDAR : 배출탐지기술)는 산업공정 중 발생하는 위험성 배출을 방지하기 위한 프로그램으로 이를 통해 산업체의 화재 및 폭발 방지, 근로자 보호 등의 효과를 보고 있다. 미국의 경우 EPA를 중심으로, FDA, DOE, USDA,NIH, NIEHS 등의 국가기관들이 연계하여 신종 유해화학물질 모니터링 및 노출관리 관련 정책을 마련하고 있다. 유럽의 경우 환경기술관련 연구 대부분이 Framework Programme에서 수행하고 있고, 오염자부담원칙과 사전오염예방원칙에 근간한 신화학물질 정책인 REACH(Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals)를 마련하여 2007년 6월부터 법안을 시행하고 있다. 국내외 기술동향 국내외 가스 형태의 화학(대기)물질(환경규제물질)을 진단 및 측정하는 기술은 지속적으로 발전하고 있다. 앞서 언급된 LDAR은 적외선(IR) 탐지와 같은 광학 이미지 시스템을 적용하며, 광범위한 지역의 배출상태를 신속히 확인하는 데 유용하다. 광학 영상화 기술이 도입되어 화학물질 누출을 관리하는 데 활용하며 무선전송기술, Taglee LDAR, 상대위치정보시스템(RPS) 등과 같은 기술이 접목된 새로운 측정기술이 지속적으로 개발 및 활용되고 있다. 광학 기술 중 대중적으로 보급화 된 적외선영역 기술은 누출, 배출되는 가스의 적외선 흡수를 통해 특정 파장을 분석함에 따라 IR 모니터에 표시하거나, 카메라처럼 영상으로 확인할 수 있도록 개발된 바 있다. 현재까지 대기 중 가스 측정에서 일반적으로 사용되는 대기오염 측정기들은 대부분 기계 내부의 소형 펌프를 이용하여 공기샘플을 측정기 내부로 흡입한 후 설치지점의 오염농도를 측정하는 지점 모니터링(point monitoring) 방식을 사용하며, 최근 몇 년 사이 광투과 방식을 이용한 원격측정장치인DOAS(Differential Optical Absorption Spectrometer), FTIR(Fourier Transform Infrared Spectrometer) 등의 첨단 환경계측기들이 개발되어 보급되고 있는 추세이다. 적외선 분광분석 적외선 분광분석이란 적외선 영역의 스펙트럼인 약 12,800㎝-1 내지 10㎝-1 범위의 주파수 또는 0.78㎛ 내지 1,000㎛ 파장을 갖는 복사선을 이용하여 정성 및 정량 분석에 널리 응용되고 있다. 적외선에 노출된 분자는 분자의 진동이나 회전운동으로 인한 에너지의 변화를 일으킨다. O2, N2 또는 Cl2와 같은 동핵 화학종의 진동이나 회전에서는 쌍극자모멘트의 알짜변화(net change)가 일어나지 않는다. 이러한 몇 가지 종류의 화합물을 제외하고는 모든 분자화학종은 독특한 적외선 흡수스펙트럼(그림 1)의 특징을 나타내기 때문에 특정 화합물의 정성 및 정량에 효과적으로 활용되며, 대기오염물질의 분석에 많이 활용된다. 액체와 고체에서는 분자의 회전이 크게 제한되어 불연속적인 진동선 및 회전선들은 안 보이고, 분자 간의 충돌과 상호작용 때문에 넓게 펴진 봉우리들이 나타난다. 그러나 기체상태에서는 몇 개의 회전에너지 상태가 존재하므로 적외선 스펙트럼은 일련의 밀집된 선들로 구성되며 명확하고 sharp한 peak을 가지게 된다. 그림 1은 표준가스를 사용하여 적외선 분광분석기로 분석한 화학종의 고유 흡수스펙트럼을 나타낸다. 유해화학물질 선정 및 DB 구축 유해화학물질로 선정할 수 있는 다양한 가스 중 산업에서 많이 사용되고 있는 가스 10종과 CO, CO2를 포함한 총 12종(질산, 암모니아, 염화수소, 황산, 톨루엔, 불화수소, 아크릴로나이트릴, 황화수소, 벤젠, 메틸에틸케톤)을 선정하였다. 대기 중에서 가스를 측정하기 위해서는 기존에 보유한 데이터를 바탕으로 정량 및 정성분석을 수행하게 된다. 따라서 선정된 가스의 표준 가스들을 이용하여 연구 중 개발한 챔버(ZnSe window chamber)에 표준가스를 주입하여 농도에 따른 검량선을 작성하였다(그림 2). 해당 검량선을 바탕으로 가스의 정량·정성 분석을 할 수 있는 DB를 구축하였다. 유해가스 측정기 개발연구 유해가스 측정기 개발을 위하여 NDIR 방식을 적용하여 개발 연구를 진행하였다. NDIR 측정방식은 광학식 센서(Pyroelectric sensor)를 이용하여 가스분자의 광 흡수도를 측정하여 농도로 환산하는 방식인 비분산적외선 방식(NDIR : Non-Dispersive Infrared)이며, 이는 선택적 가스 검출이 가능하여 측정 정확도가 높고, 센서 수명이 길어서 경제성 또한 확보할 수 있다. 연구를 통해 개발한 시작품의 경우 1㎏ 미만의 센서 개발이 연구목표이기 때문에 최소한의 광원과 검출기를 이용해야 하여 측정 거리는 10m로 제한하였으나, 고정식 측정 방식으로 바꾸게 되면 측정거리는 충분히 늘릴수 있다(그림 3). 시작품으로 화학종별 가스분석을 수행한 결과 분석대상이 다중으로 존재할 경우 화학 종간 중적외선 영역에서 간섭현상이 발생하기 때문에 이를 화학종별 고유 스펙트럼으로 분리하여 확인하고자 파장별 보정인 PCA(주성분분석법) 통계법을 활용하여 보정에 따른 화학종의 정량분석 정확성을 상승시켰다. 유해가스 측정기는 다양한 디자인 변경 및 거리별 측정 연구 등 챔버를 이용하여 실내에서 연구를 수행하였고, 외부 태양 빛 간섭, 온습도 보정, 실내 비행시험 등을 통해 지속적으로 시작품의 성능을 향상시켰다. 특히 개발된 유해가스 측정기는 항온·항습시험, 방수·방진시험, 전자파 규격시험등 기본적인 환경시험을 통과하였다(그림 4). 이후 과제 내 타 기관에서 개발한 무인비행체와 유해가스 측정기의 짐벌을 통해 개발 시작품을 장착하여 한국항공우주연구원 고흥비행센터에서 비행실험을 수행하였다. 실내 챔버를 이용하여 12종의 가스를 측정 및 농도확인은 하였으나, 대기 중에 고 위험군 유해가스를 누출하기가 어려워 소형 화염에서 발생되는 CO와 CO2 를 비행을 통해 가스 측정을 확인하였다(그림 5). 맺음말 본 연구는 사람이 들어갈 수 없는 재난상황 중 유해가스를 파악하고 신속하게 안전지역을 확보하기 위한 목적으로 진행되었다. 특히 드론이라는 장비를 이용하여 사람이 파악하기 어려운 대규모 충전시설이나 사업장 등에 본 기술이 적극 활용 가능할 것으로 사료된다. 능동적 감시 및 관리를 통해 재난상황이 발생하지 않으면 좋겠지만, 발생하더라도 신속하게 확인 및 안전지대 확보를 통해 국민 모두에게 안전한 삶을 누릴 수 있기를 기대하는 바이다 화재안전연구소 게시일2022-02-18 조회수 1595
건축물 종합 화재안전 진단 평가 모델 개발 건축물 종합 화재안전 진단 평가 모델 개발 ▲ 권오상 화재안전연구소 수석연구원 들어가며 화재 사고는 인류가 불을 사용하면서부터 지속되어 왔으며, 이에 따른 인적 및 물적 피해도 동반되어 왔다. 화재사고는 수많은 원인으로 인해 발생되고 이후에 다양한 특성에 따라 대형화재로 확산되기도 하고 자연 소멸하기도 한다. 이처럼 화재는 발생에서 부터 확산되기까지 다양한 이유와 원인이 있기 때문에 이를 통해 화재위험을 예측하는 것은 기술적인 한계를 가지고 있다. 현재 IT 기술의 발전으로 CCTV 등을 활용한 영상정보, 교통 상황 및 지역 특성을 고려한 공간정보와 건축물 내의 센서 등을 활용한 데이터를 활용해 다양한 화재위험을 예측하는 기법들이 지속적으로 연구 개발되고 있지만 건축물에서 화재 특성을 반영하지 못하거나 일부 부분만 적용하고 있어 다양한 화재위험을 판단하기에는 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 기존 건축물에서의 화재 특성을 반영한 통합 화재안전 진단 평가 모델을 제시하고 이를 향후에 앞서 제시한 IT 기술과의 융·복합을 통해 현재의 기술적 한계를 극복하고 나아가 화재에 대한 국민의 생명과 재산을 보호하는 데 도움이 되고자 한다. 국내 화재위험도 평가 기술 국내에서는 대형 인명피해를 발생시킨 화재사고로 인해 정부에서 ‘국가안전대진단’을 통해 중앙부처와 지자체, 공공기관 및 민간기관 등이 참여하여 사회 전반의 안전관리 실태를 점검하고 개선해오고 있다. 이때 사용되는 화재안전성능 평가는 표 1에 관련 예시를 나타내었다. Risk Matrix(한국산업보건공단, 2012) 건축물에서 화재위험을 정성적으로 평가하는 방법으로 가능성 등급과 사고강도 등급으로 대표되는 2차원의 위험 축으로 표현되고 이 방법은 Risk Matrix 상에서 화재발생 확률과 사고 강도에 따라 위험등급이 결정된다. 본 방법을 활용하여 결과를 도출할 때, 평가되는 위험 요소들은 개별적 빈도 수(확률)와 강도(결과)를 가지고 있으며, 평가 결과가 관련 전문가의 분석 및 판단에 의해 도출된다. 일반적으로 Risk Matrix는 정성적 평가방법으로 알려져 있으나 분석 그래프축과 설정 값을 구체적으로 수치화하여 정량적 또는 준정량적 평가 방법으로 활용할 수도 있다. 정성적 Risk Matrix에서는 평가 결과의 구체적 수치와 발생 가능성 및 평가하고자 하는 상관관계에 대한 충분한 이해가 없더라도 대략적 결과를 파악할 수 있다. 체크리스트 평가 방법 화재위험 평가에서 가장 많이 사용되는 체크리스트 평가 방법은 다양한 분야에서 평가 대상의 진행 현황 파악 및 개선점 도출에 활용되고 있다. 평가자가 평가항목에 전문성만 보유하고 있으면 평가 방법 자체의 사용성에는 어려움이 없어 가장 쉽게 접할 수 있는 형태의 위험 평가 방법이고 평가 목표를 달성할 때 발생하는 최소한의 위험을 인지하는 데 효과적이다. 또한 전문성을 갖추지 않은 건축물의 화재안전 담당자가 해당 평가항목과 적용기준을 참고하여 대상 건축물의 화재안전 확보 차원에서 무엇을 개선해야하는지 파악할 수 있는 가이드라인 역할을 할 수도 있다. 체크리스트 평가 방법은 여러 분야에서 위험 판단뿐만 아니라 일반 행정업무 및 프로젝트를 평가하거나 공정률을 확인할 때 이용될 수 있으며, 일반적으로 체크리스트는 위험요소를 확인하여 기준 절차가 지켜지는지를 확인하고 추가적으로 상세한 평가가 필요한지를 판단할 수 있다. 체크리스트를 사용하여 얻은 정성적인 결과는 상황에 따라 변하지만 일반적으로 기준 절차에 대한 ‘yes or no’의 결정으로 나타낸다. 화재위험도지수(FRI: Fire Risk Index) 화재성장 과정은 화재위험 예측에 가장 영향을 주는 요소이기 때문에 이를 Event Tree Analysis 개념을 적용하여 나타낸 방법이 화재위험도 지수이다. 이 지수는 화재통계의 분석결과를 기본 위험도로 산정하고 화재의 발생이나 그 위험을 증가시킬 수 있는 요소와 피해를 경감시킬 수 있는 요소를 고려하여 화재위험도 지수를 도출한다. 화재위험도 지수는 특수 건물의 과거 5년간 업종별 화재통계 자료에서 기본 지수를 구하고 화재위험 증가요인과 관리체계를 고려하여 잠재 화재위험 지수를 결정한 후 화재피해 경감요인을 반영한 지수이다. 화재위험도 지수 모델은 특수건물이 업종별 화재통계와 화재발생 가능성 증가요소 및 화재피해 경감에 기여할 수 있는 요소에 바탕을 두고 있어 화재로 인한 물적 손실 가능성과 피해범주를 이들 개념만으로 분석해야 하는 한계가 있다. 또한, 본 평가방법은 사실적인 현장조사나 점검을 통해 객관적 평가결과를 얻을 수 있기 때문에 화재위험도 지수 모델을 이해하지 못한 경우에는 신뢰도에 문제가 생길 수 있다. 국외 화재위험 평가 기술 B-Risk는 2013년도에 뉴질랜드 건축 및 건설연구기관인 BRANZ의 Colleen Wade가 뉴질랜드 건축법 NZBC(New Zealand Building Code)를 바탕으로 하여 모델설계 및 개발을 진행하였다. 이전 Tool로 BRANZ-Fire가 존재하지만 이는 2012년도까지 활용되었으며 이후는 업데이트되고 있지 않다. Zone Model(정성적방법론이 기반이 되는 구획공간 모델)을 활용한 이전 버전의 BRANZ-Fire와의 가장 큰 차이점은 Latin-Hypercube Monte-Carlo Simulation(정량적으로 샘플링할 수 있는 시뮬레이션)을 활용하여 확률적으로 화재위험성을 평가할 수 있다. CESARE-Risk는 2000년도에 호주의 건축법위원회 ABCB(Austalian Building Code Board)와 관련 기관들이 개발한 정량적 화재위험평가 도구로 A.M. Hasofer, J. Qu, V.R Beck이 함께 개발하였고, Beck의 방법론을 토대로 모델을 설계하였다. 건물 및 화재 조건에 대해서 설정하는데 건물에 대한 기본 전제 등은 정적 이벤트 트리로 구성하고, 화재성장 및 화재확산의 불확실성은 동적 이벤트 트리로 구성되어 있다. 이를 통해 비용-효율적인 측면을 고려하여 정량적으로 화재위험도를 평가할 수 있다. CESARE-Risk는 2001년도에 FIRE-RISK라는 이름으로 변경되었고 이는 컴퓨터 프로그램으로 활용되기도 하지만 방법론 및 모델의 알고리즘에 집중하여 이를 전반적으로 활용할 수 있도록 업데이트가 되었다. FiRECAM은 1999년도에 캐나다 건축법(National Building Code for Canada)을 근거로 David Yung 등 5명의 연구진이 모델 설계 및 개발을 진행하였으며, 15개의 서브모델로 구성되어 화재가 발생하였을 때의 단계별로 화재성장, 연기확산, 재실자 응답, 소방대 개입의 동적상호작용을 적용하여 화재위험도를 평가하는 프로그램이다. 통계 데이터를 활용하여 비용-효율적인 측면을 고려하는 정량적 방법이고, 시나리오의 개수는 설계화재의 유형, 스프링클러의 설치유무, 개구부 등으로 나누어서 설정하도록 되어 있다. F.R.A.M.E은 2008년도에 벨기에의 Erik De Smet에 의해 개발된 준-정량적 평가방법을 활용한 도구이며, 그리테너의 방법론을 활용하여 잠재위험, 수용수준, 보호수준에 해당하는 각각의 계수를 계산하여 건물 내의 화재위험도를 도출하는 방식이다. BS9999, NFPA 551, EU Guideline등 해외 기준들에 활용되고 있고, 비용-효율 측면과 내부 활동, 요구자의 성능에 따라 대체설계를 고려할 수 있다. 건축물 종합 화재안전 진단 평가 모델(K-FRA) 개발 건축물에서 화재사고에 따른 인명과 재산 피해를 저감시키고 사전에 화재사고에 대한 예방 차원의 대응을 위해 카지노 게임 사이트에서는 건축물에 대한 통합 화재안전 평가기술을 바탕으로 K-FRA(KICT Fire Risk Assessment)를 개발하였다. K-FRA는 화재가 발생되는 화재실에서의 화재확산 위험을 바탕으로 건축물 내의 재실자 피난 위험과 내화구조의 위험을 분석하고 이를 통해 건축물에서의 통합 화재안전도를 평가하는 데 목적을 가진다. 화재확산 위험 평가는 건축물에서 화재가 발생될 경우에 화재의 확산 위험을 평가하는 방법으로 건축물의 화재심각도와 건축물의 화재대응도로 총 5등급으로 제시된다. 화재 심각도는 건축물의 용도, 구성재료의 가연성 여부와 화재성장률을 통해 결정되고 화재 대응도는 건축물의 층수, 인접도로, 내화시간과 방화관리자 특성과 같은 소방력을 통해 결정된다. 피난위험 평가는 총 3단계를 거쳐 5등급으로 제시된다. 1단계에서는 화재실의 면적평가, 피난용량평가 및 피난위험평가로 구성되고 층에 존재하는 화재실을 평가하게 된다. 2단계에서는 상정되는 화재실을 기반으로 화재조건에 따른 재실자의 안전성을 ‘안전’ 또는 ‘불안전’으로 평가하고 이를 통해 최종 3단계에서 사상자 발생확률과 재난약자 상주여부에 따라 총 5등급으로 나타낸다. 내화구조 위험평가는 건축물의 준공 이후 실사용 중인 기존 건축물을 대상으로 내화구조의 화재위험도를 예측 및 평가하는 데 목적을 가지며, 실사용 기존 건축물 주요 구조부재의 내화성능 취약요인 모니터링과 더불어 화재 시 건축물의 구조적인 붕괴 가능성을 미연에 예방 및 대비하는 데 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 앞서 평가된 건축물에서의 화재확산, 피난 및 내화구조 위험의 결과를 바탕으로 통합적인 화재안전을 A~E의 총 5등급으로 나타내게 된다. 통합 화재안전 평가는 다양한 분야에서 과거부터 널리 사용되고 있는 퍼지추론 이론을 활용하여 3개의 위험분석 파트 결과에 따라 발생할 수 있는 모든 가능성을 고려하여 결과를 도출한다. 예를 들어 모든 위험요인의 평가 등급이 2등급으로 나타낼 경우, 사전에 계산된 확률 라이브러리를 바탕으로 Min-Max 연산을 통해 B등급에 속할 가능성을 분석하고 최종적인 등급을 제시하게 된다. 맺음말 건축물에서의 화재사고는 지속적으로 발생되고 있으며, 대형화재가 지속적으로 발생되어 다수의 인명 및 재산 피해도 나타나고 있다. 반복적인 화재사고를 저감하기 위해서는 사전에 화재위험에 대한 요인을 분석하고 차단하는 것이 가장 효율적이지만 복잡하고 다양한 화재 발생 및 확산 원인으로 인해 한계가 있다. 본 연구에서는 국내외에서 제시 및 사용되고 있는 화재위험 평가 방법 및 기술에 대하여 소개하였고 이러한 방법 및 기술들에 한계와 제약 등을 극복하기 위해 카지노 게임 사이트에서 국내 실정을 고려하고 화재 공학적 분야들을 통합하여 개발한 건축물의 통합 화재안전 평가 기술을 제시하였다. 또한 이를 통해 국내에서 발생되는 화재사고의 피해를 저감하고자 다양한 현장적용 및 기술의 신뢰성 확보가 향후에 이뤄질수 있을 것으로 판단된다. 화재안전연구소 게시일2022-01-25 조회수 1266
라이다(LiDAR) 기술을 활용한 수소 누출 감지 기술 라이다(LiDAR) 기술을 활용한 수소 누출 감지 기술 ▲ 박병직 KICT 화재안전연구소 전임연구원 들어가며 수소 가스 누출사고가 발생한 경우에 누출용 감지 센서를 이용하여 확인할 수 있다. 하지만 수소 가스는 무취, 무색이고, 화학적으로 안정화되어 공기 중에 섞여 있기 때문에 다른 가스에 의해 수소 가스의 선택적 인식이 어려워 수소 가스의 측정 오차율이 증가할 수 있다. 기존의 수소 가스 측정 방식은 주로 접촉 방식 센서를 사용하여 측정하였다. 접촉 방식 센서로는 전기 화학식 방법과 전열 접촉식 방법 등이 있으며, 접촉식 센서는 가스가 직접 접촉하여 측정이 가능하지만, 수소 가스는 확산 속도가 너무 빠르기 때문에 접촉되어 감지될 확률이 매우 낮다. 따라서 접촉식 가스 센서로는 밀폐공간 내의 수소 가스 누출 근처에서는 측정이 가능하지만 거리가 떨어지거나 개방공간에서의 수소 가스감지는 어렵다. 이에 따라 비접촉식 개방형으로 수소를 감지하는 방법이 필요하다. 이 글에서는 수소 가스가 누출되었을 때 소방관과 관리자가 중거리 ( 30 m 이상 ) 에서 라이다 기술을 활용하여 수소 가스를 감지하는 기술을 소개하고자 한다. (이미지 출처: https://velodynelidar.com/blog/velodyne-lidars-alpha-prime-ready-for-prime-time/) (C)Velodyne LiDAR 라이다 (LiDAR) 개념 및 현황 라이다(LiDAR, Light Detection and Ranging) 는 빛(Light)과 레이더(Radar, RAdio Detecting And Ranging) 의 합성어로서 레이저를 목표물에 비춰 사물과의 거리와 다양한 물성을 감지할 수 있는 기술이다. 라이다 센서는 자율주행차량, 로봇청소기, 드론, 대기환경 측정장비, 아이폰 및 아이패드(12세대 이후) 등에 설치되어 주변 사물, 지형지물 등을 감지하고 이를 3D 영상으로 모델링할 수 있다. 라이다 관련 연구는 자율주행차량, 원거리 가스 감지, 산림 지형 모델링, 대기환경 계측 등을 중심으로 활발하게 진행되고 있다. 특히 3D 카메라, 레이더 센서, 초음파 장비 그리고 라이다 센서는 자율주행차량의 필수 설비이다. 라이다와 레이더는 물체와의 거리와 형상을 감지하는 역할을 하는데, 원거리(수백 km) 에서 사물 측정이 가능한 레이더 기술에 비해, 라이다 기술은 단거리·중거리(100 m)미만의 물체를 레이더보다 더 정확하게 형상과 위치를 파악할 수 있다. 이에 따라 라이다 센서와 레이더 센서를 혼용하여 자율주행차량에서 사용되고 있다. 라만(Raman)라이다를 이용한 비접촉식 수소 가스 측정 개방된 환경에서 수소 가스를 원거리/중거리에서 측정하는 방법으로서, 거리에 대한 정보 및 수소 가스의 양을 동시에 분석할 수 있도록 라이다 기반 라만 시스템으로 광학적 설계를 하고 수소 가스에 대한 감지 및 정량 분석을 통해서 비접촉식 측정 장비로 성능 평가를 위한 기초 연구를 실시하였으며, 라만 수소 스펙트럼을 확인하기 위하여 라이다 기반 라만 광학 장치에 분광기를 적용하였다. 분광기 전단에는 수소 신호만 필터링하기 위하여 광학적인 필터로 425 nm로 조정하여 수소 스펙트럼을 확인하였다. 425 nm에서 스펙트럼을 측정한 결과, 이 필터 대역에서 두 가지 높은 세기를 가진 스펙트럼이 확인되었으며, 이 두 가지 스펙트럼은 Q branch와 S branch로 확인할 수 있었다. 그리고 라만 수소 스펙트럼을 사용하여 농도별 정량 분석을 실시하였고, 이 결과 Q branch와 S branch 모두를 사용하는 다변량 분석 방법 중 다중 회귀 곡선으로 정량 분석을 하였으며, 그 결과 선형성은 0.99와 다중 회귀 곡선 모델의 정확도인 RMSEC는 20 ppm으로 충분히 표준농도별에 대한 측정값으로 감지할 수 있는 능력을 가지는 것으로 확인되어 비접촉식 방법으로 충분한 가능성을 보여주었다. 수소 방호기술 개발 방향 수소에너지를 이용하면서 증가하는 수소 가스 제트화염 및 폭발 사고에 대한 대책 마련이 시급하다. 특히 수소사고 현장에서 소방관 및 방제작업자가 사용할 수 있는 방호장비 개발이 필요하다. 수소 누출 복합 ( 라이다+열화상 ) 감지기와 방호제품 ( 방호헬멧, 방호조끼, 방호방패, 방호스프레이 ) 을 제작하고 다양한 수소 사고 시나리오를 반영하여 피해를 최소화할 수 있는 기술을 개발하여 더욱 안전한 수소에너지 사용에 기여하고자 한다. 화재안전연구소 게시일2023-04-24 조회수 973

첫페이지 이전페이지 1 2 3 다음페이지 마지막페이지

TOP

QUICK

QUICK SERVICE

KICT 안내
기업지원
HOT LINK

닫기

개인정보처리방침
이메일 무단수집거부
고객헌장
임직원행동기준
가족친화경영
인권경영선언문
주요 문의처
찾아오시는길

10223 경기도 고양시 일산서구 고양대로 283 Tel. 031-910-0114 E-mail. webmaster@kict.re.kr

Copyright (C) 2019, KOREA INSTITUTE of CIVIL ENGINEERING and BUILDING TECHNOLOGY. All Rights Reserved.