[R&D르네상스] 3cm의 극초기 화재 단계에서 불꽃 인식, 0초 안에 화재 발생 알려주는 지능형 화재감지기
[R&D르네상스] 3cm의 극초기 화재 단계에서 불꽃 인식, 0초 안에 화재 발생 알려주는 지능형 화재감지기
  • 박소연 기자
  • 승인 2021.07.08 15:42
  • 댓글 0
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KRISS 연구소기업 한선에스티(주)와 공동 개발
박소연 기자 psy@monthlypeople.com
박소연 기자 psy@monthlypeople.com

지난 10년간 국내 화재 발생 건 통계에 따르면 화재감지기 설치 의무화로 설치율은 늘어났지만, 여전히 화재 발생 건수는 줄어 들지 않고 높은 발생률로 유지되고 있다.

2020년 소방청 통계에 따르면 우리나라 화재발생 건의 가장 많은 비율(35% 이상)이 생활공간에서 발생했으며, 그중 부주의와 전기적 요인이 74%에 달했다. 생활공간에 대한 미국표준기술연구소(NIST) ISO-Room/Living Room Flashover 화재시험과 영국 dangerpoint사의 전기적 화재시험자료에 의하면, 화재는 불꽃 발생에서 최성기까지 걸리는 시간이 3분 정도로, 확산 속도가 매우 빠르다. 이에 비해 현재의 화재감지기들(, 연기 감지기)은 최초 발화 1분 이후에 감지하므로 연기, 화염으로 인해 대피/진압이 어렵다. 스프링클러는 실내 온도 72도가 넘어야 작동되므로 실내에 있는 사람의 안전을 확보할 수 없다. 최근에 일어난 주상복합아파트 화재 사건을 통해 화재 예방의 대안이 될 수 없음을 알 수 있다.

 

또한 기존 화재감지기는 사람이 사용하는 불과 이로 인한 연기, 주변환경(수증기, 전열기 등)에 따른 오경보율이 높다. 지난 3년간 오작동으로 인한 소방관 출동 건수는 전국적으로 5 9942건에 달해 소방관들의 현장 출동 공백 우려가 발생하고 있으며, 감지기의 전원을 꺼놓는 상황이 많이 발생하여 화재 위험에 노출되어 있다.

 

따라서 사람이 사용하는 불과 실제 화재 불을 구분할 수 있고, 오경보 없이 정확하게 초기 화재를 감지해서 알려줄 수 있는 지능형 화재감시대응기술이 필요하다

 

이에 한국표준과학연구원(KRISS) 안전측정연구소 비파괴평가팀과 KRISS 연구소기업 한선에스티가 사람이 사용하는 불과 실제 화재 불을 구분, 실제 화재로 발생하는 불만 인식해 발화 10초 이내에 알려주는 지능형 화재감지기를 개발했다.

화재 극 초기 단계에서 발생하는 3 cm의 작은 불꽃을 정확하게 인식할 수 있어, 초기 진압과 대피에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.

 

지능형 화재감지기 기본 사양 Ⓒ한국표준과학연구원 

화재 사망자의 70%~80%는 연기와 유독가스로 인한 질식으로 발생한다. 화재를 예방하고 인명피해를 방지하기 위해서는 초기에 화재를 인식해 알려주는 것이 매우 중요하다

대부분의 기존 화재감지기들은 최초 발화 1분 이후인 화재 2단계에 화재를 감지하므로, 연기와 화염으로 인해 진압과 대피가 어려웠다. 또한 스프링클러는 실내 온도 72도가 넘어야 작동되므로, 실내에 있는 사람의 안전을 확보할 수 없었다.

 

KRISS와 한선에스티가 공동 개발한 지능형 화재감지기는 화재 극 초기에 해당하는 1단계에서 화재를 인식해 자체경보와 스마트폰앱을 통해 알려준다. 불꽃의 위치 좌표를 확인할 수 있어 소화장치를 연동할 경우 국소 공간의 자동소화도 가능하다.

 

각 화재감지기 종류별 화재 인식이 가능한 시간 비교 Ⓒ한국표준과학연구원 
지능형 화재감지기 시스템 구축 예 Ⓒ한국표준과학연구원 

지능형 화재감지기는 오경보율 3% 이내로 기존 화재감지기인 연기감지기나 열감지기의 오경보율인 34%~50%에 비해 신뢰성이 매우 높다.

지능형 화재감지기의 이러한 성능이 가능한 이유는 적외선센서와 적외선 열화상센서를 결합한 융합센싱기술을 도입, 불꽃 인식률을 높였기 때문이다. 적외선센서가 불꽃의 특정 CO2 파장대를 이용하여 빠르게 불꽃을 인식할 수 있는 장점을 활용했다.

이에 더해, 화재감지기가 설치된 공간 내의 사람을 추적하여 요리 및 작업에 사용하는 불은 화재가 아님을 인식할 수 있는 인공지능 기법을 개발하여 적용했다.

기존의 화재감지기는 사람이 사용하는 불도 화재로 인식했다. 이런 문제점을 극복하고자 한선에스티KRISS로부터 2021년에 이전받은 열화상 좌표를 이용한 보안용 카메라 추적 감시 시스템 및 방법특허를 활용했다.

적외선 열화상 카메라로 사람과 불꽃을 동시에 인식, 센싱 공간 내에 사람과 불꽃이 동시에 존재하는지 여부에 따라 사람이 사용하는 불인지, 화재인지 구분하여 인식하는 알고리즘을 사용한다.

 

KRISS 안전측정연구소 최만용 책임연구원은 본 기술은 기존 화재감지기의 문제점을 개선해 실제 화재 불만 빠르게 인식할 수 있는 화재감시기술이라며, “화재경보기의 신뢰도를 높여 국민들의 불안감을 해소하고, 화재 조기 진압에 도움을 줄 수 있을 것이라고 말했다.

한편, 한선에스티KRISS가 출자해 201512월 설립한 연구소기업이며, 2021년에 시제품 개발을 완료해 상용화를 진행하고 있다. 한선에스티김수언 대표이사는 제품화 준비는 현재 실증과 소방인증을 진행하고 있는 단계라며, “지자체 및 보안 회사, 건설사와 협력해 공장, 물류창고, 음식점, 사무실 뿐만 아니라 일반 가정에서도 빠르게 사용될 수 있도록 노력하겠다라고 포부를 밝혔다.

KRISS 연구팀은 이번 기술개발 성과를 바탕으로, 다양한 공간에서 스스로 학습하고 판정할 수 있는 인공지능 화재감지기 개발에 주력할 계획이다.

 

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