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스마트 화재경보 LED조명등 현장적용 연구
연구지원 2019-63
이기홍 / 김진만 / 정원목 / 안영성
연구지원2019-63호
스마트 화재경보 LED조명등 현장적용 연구
지은이 이기홍 ․ 김진만 ․ 정원목 ․ 안영성 발행인 손경환
발행처 한국토지주택공사 토지주택연구원 편 집 이기홍 ․ 안영성
주 소 (우)34047 대전광역시 유성구 엑스포로 539번길 99 전화/전송 042) 866-8449 / 866-8431
전자우편 lkh21@lh.or.kr 홈페이지 http://lhi.lh.or.kr
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스마트 화재경보 LED조명등 현장 적용 연구 A study on field application of LED lighting
fixtures with fire alarm function
참여연구진
연구총괄
이기홍 LH 토지주택연구원 연구위원
공동연구진
김진만 주거복지사업처 부장 정원목 대구경북사업본부 차장대우 안영성 LH 토지주택연구원 사원
연 구 요 약
□ 스마트 화재경보 LED조명등 성능 개선
◦ 매입임대주택은 아파트에 비해 소방시설이 미흡하고, 세대에 설치하는 단독경보형 감지기는 경보 연동기능이 없이 이웃에 화재 정보 전파 불가
◦ 단독경보형감지기의 단점을 보완하기 위하여 기 개발한(2018.7) 스마트 화재경보 LED조명등을 현장에 적용하기 위한 성능 개선
- 비화재보의 발생을 최소화하기 위해 감지기의 경보 연기농도를 조정 (연기농도 경보기준 10%→15%, 단독경보형 감지기와 동일 수준) - 화재 경보음 발생 특성 현실화
· 화재경보 시간을 1분으로 제한(계속되는 경보 발생으로 인한 스트레스 방지) · 화재 경보 발생 후 일정 시간(1시간)동안 감지 및 경보 발생 차단
(생활 연기나 수증기 등에 의한 비화재보 발생 차단으로 시스템 신뢰도 제고) · 연동기능에 의해 비화재보를 차단한 세대에서 재차 경보음이 발생하는 현상 방지 - 전원 공급회로 변경 : 2등용 조명회로에서 1등용 조명과 상시전원공급회로로 변경
□ 스마트 화재경보 LED조명등 현장 적용 및 실용성 분석
◦ 스마트 화재경보 LED조명등 현장 설치
- 대구경북본부 공공리모델링지구(8세대)에 스마트 화재경보 LED조명등 설치
◦ 연기나 수증기 등에 의한 동작 실험
- 수증기에 의한 동작 실험 시행 : 적합하게 동작함을 확인 - 화재 연기에 의한 동작 실험 : 적합하게 동작함을 확인
◦ 화재 경보 연동 및 비화재보 차단 기능 등 정상 동작함을 확인
주제어 화재감지, LED조명등, 화재경보, 비화재보
차 례∙1
차 례
제1장 연구의 개요··· 3
1.1 연구의 배경 및 목적··· 3
1.2 연구 수행 방법··· 3
1.3 선행연구와의 차별성 ··· 4
1.4 기대성과 및 활용계획··· 5
제2장 스마트 화재경보 LED조명등 제작 및 설치··· 9
2.1 스마트 화재경보 LED조명등 제작··· 9
2.2 스마트 화재경보 LED조명등 현장 설치··· 15
제3장 스마트 화재경보 LED조명등 간이 동작 실험··· 19
3.1 수증기 및 연기에 대한 간이 동작 실험··· 19
3.2 실험 결과··· 20
3.3 제품 안내서 표준안 작성 ··· 22
제4장 결 론··· 31
2∙스마트 화재경보 LED조명등 현장적용 연구
표차례
<표 2-1> 제품의 항목별 요구 성능 ··· 10
<표 3-1> 제품 규격 및 사양 ··· 25
<표 3-2> LED PCB-Board 특성 ··· 25
그림차례
[그림 2-1] 제품의 블록다이어그램 ··· 11[그림 2-2] 전원부 외관 ··· 12
[그림 2-3] 통신 안테나부 ··· 12
[그림 2-4] 전체 내부 제어모듈 외관 ··· 13
[그림 2-5] 건물번지 및 세대호수 설정부 외관 ··· 13
[그림 2-6] 조명등기구 외형 ··· 14
[그림 2-7] 현장 실험 주택 ··· 15
[그림 2-8] 설치한 스마트 화재경보 LED조명등 ··· 15
[그림 2-9] 스위치 변경 모습 ··· 15
[그림 2-10] 변경된 전원 공급 회로 ··· 16
[그림 3-1] 수증기에 의한 동작 실험(1) ··· 19
[그림 3-2] 수증기에 의한 동작 실험(2) ··· 20
[그림 3-3] 연기에 의한 동작 실험 ··· 20
[그림 3-4] 건물번지 및 세대 호수 설정 ··· 23
[그림 3-5] 스마트 화재경보 LED 전체 구성도 ··· 26
[그림 3-6] 설치방법 및 순서 ··· 27
제 1 장 연구의 개요
제1장 연구의 개요∙3
제1장 연구의 개요
1.1 연구의 배경 및 목적
매입임대 주택은 단독경보형 감지기 및 소화기가 설치될 뿐 아파트에 비해 소방설비가 미비함.
단독경보형 감지기는 화재 경보 연동기능이 없어 화재 시 이웃에 화재 정보 전파 불가.
단독경보형 감지기의 단점을 보완하고자 토지주택연구원에서 스마트화재경보 LED조명등을 개발 완료(2018.7) 하였음.
개발된 스마트화재경보 LED조명등을 보급하기 위해서는 현장에 적용을 통하 여 상용성에 대한 가능성을 확인할 필요가 있음.
이에 따라 본 연구에서는 스마트화재경보 LED조명등을 현장에 시범설치하고 제반 사항을 점검하여 상용화를 추진하고자 함.
1.2 연구 수행 방법
1.2.1 스마트 화재경보 LED 조명등 제작 및 설치
1) 실증 실험 현장 확보
- 주거복지사업처와 대구경북지역본부와 협의 - 대구의 공공리모델링지구(8세대) 현장 확보
4∙스마트 화재경보 LED조명등 현장적용 연구
2) 상용 스마트화재경보 LED조명등 제작 및 설치
- 제품 제작(20대(현장설치용 8대, 인증취득용 10대, 시험용 2대), 전문업체 용역 시행)
- 전기용품 안전인증서 및 방송통신기자재등의 적합 등록 필증 획득 3) 제품 사용안내서 작성
- 표준 제품 사용 안내서 작성
1.2.2 스마트 화재경보 LED조명등 현장 적용 및 실용성 분석
1) 스마트 화재경보 LED조명등 현장 설치
- 대구 공공리모델링 지구(8세대)에 스마트 화재경보 LED조명등 설치 2) 연기나 수증기 등에 의한 실제 동작 실험
- 수증기에 의한 동작 실험 시행 : 적합하게 동작함을 확인.
- 화재 연기에 의한 동작 실험 : 적합하게 동작함을 확인 3) 화재 경보 연동 및 비화재보 차단 기능 등 정상 동작 확인
- 이웃간의 화재 경보 동작 및 비화재보 차단 기능 양호
1.3 선행연구와의 차별성
o IoT기반 LH 스마트홈 기술 개발(1)(스마트 화재경보 LED조명등 개발 및 ESS 적용 방안)(2018.07, 토지주택연구원) 연구과제에서는 스마트 화재경보 LED조명 등을 개발하였음.
o 본 연구에서는 기 개발 완료한 스마트 화재경보 LED조명등을 다가구 현장에 설 치하고 현장 적용성을 확인하기 위한 과제로 타과제와의 연구 목적 등에서 분 명한 차별성이 있음.
제1장 연구의 개요∙5
1.4 기대성과 및 활용계획
[기대성과]
ㅇ 화재경보 LED등의 신속한 화재감지 및 피난을 도모하여 화재안전 제고.
[활용계획]
ㅇ 매입임대주택 등 일반주택에 적용 추진
제 2 장 스마트 화재경보 LED조명등
제작 및 설치
제2장 스마트 화재경보 LED조명등 제작 및 설치∙9
제2장 스마트 화재경보 LED조명등 제작 및 설치
2.1 스마트 화재경보 LED조명등 제작
2.1.1 제작 개요
◦ 제작 대수 : 20대 - 최종 현장 적용 : 8대
- 성능인증용(전기용품 안전인증, 방송통신기자재등의 적합 등록 필증) : 10대 - 시험용 : 2대
◦ 제작 방법 : 전문업체에 제작 용역 2.1.2 제품의 주요 기능 및 항목별 성능 (1) 제품의 주요 기능
◦ LED조명등과 화재 감지기와 연동
- 화재 감지기와 각방(거실포함)의 LED 조명등과 연동(통신)
- 화재 발생시 LED조명등의 비상 점멸(깜박거림) 기능(청각장애인 고려) - 화재 발생시 음성에 의한 화재 경보 기능(시각장애인고려)
◦ 이웃세대와의 연동 경보 기술
- 이웃 세대에 화재를 알리는 경보연동기술 - 화재 발생 위치(세대) 알림(표시) 기술
- 비화재보 방지를 위하여 화재 신호 감지시 1분후에 이웃세대에 경보 (비화재이면 조명등 전원 ON/OFF후 1시간동안 미감지 처리)
10∙스마트 화재경보 LED조명등 현장적용 연구
(2) 항목별 요구 성능
개발항목(성능지표) 단위 개발목표 객관적 측정방법 비고
01. 사용광원 LED 인증기관 서류
02. 정격전압 V 220 ″
03. 정격주파수 Hz 60 ″
04. 정격전류 A < 0.3 ″
05. 소비전력 W 60 ″
06. 역율 % > 90 ″
07. 정격광속 lm >5900 ″ 08. 색온도 K > 5700 ″
09. 연색지수 > 80 ″
10. 광효율 lm/W 90 ″
11. 무선통신거리 m 50 자체측정
12. 제품크기 mm2 600*600 ″
13. 재질 철, 아크릴 ″
14. 감지거리 m > 2.5(직경) ″
15. 밝기 조절 10~100% ″
16. 화재 경고음 부저 ″ 청각인식용
17. 조명 점멸 점멸 ″ 시각인식용
18.화재발생세대표시 디스플레이 ″ 화재 세대 파악
<표 2-1> 제품의 항목별 요구 성능
제2장 스마트 화재경보 LED조명등 제작 및 설치∙11 2.1.3 제품의 구성1)
(1) 제품의 전체 구성도
[그림 2-1] 제품의 블록다이어그램 (2) 전원부
- KS인증제품
- 정격입력전압 : 220V/ 60Hz - 정격입력전류 : 0.266A - 정격입력전력 : 60W
- 정격출력전압 : DC36V(부하시) - 정격출력전류 : DC 1.41A
1) 용역보고서를 발췌하여 정리
12∙스마트 화재경보 LED조명등 현장적용 연구
[그림 2-2] 전원부 외관
(3) 각 부분별 제작 외관 ◦ 제어 메인 모듈 외관
[그림 2-3] 통신 안테나부
제2장 스마트 화재경보 LED조명등 제작 및 설치∙13 [그림 2-4] 전체 내부 제어모듈 외관
◦ 건물번지 및 세대호수 설정부
[그림 2-5] 건물번지 및 세대호수 설정부 외관
14∙스마트 화재경보 LED조명등 현장적용 연구
◦ 조명등기구 외형
(a) 정면 (b) 측면 [그림 2-6] 조명등기구 외형
제2장 스마트 화재경보 LED조명등 제작 및 설치∙15
2.2 스마트 화재경보 LED조명등 현장 설치
◦ 현장 위치 : 대구경북본부 공공리모델링 준공지구(8세대) [그림 2-7].
(대구시 달성구 화원읍 천내리 000번지)
◦ 설치 내용 : 각 세대(8세대)의 거실 조명등을 일반 형광등에서 스마트화재경보 LED조명등으로 교체 [그림 2-8].
◦ 스위치 변경 : 기존 2등용 거실조명 스위치를 1등용 스마트화재경보 LED조명등 스위치로 변경 [그림 2-9].
◦ 전원 공급 : 상시 전원공급과 조명 스위치 전원공급용 배선으로 변경 [그림 2-10].
[그림 2-7] 현장 실험 주택
[그림 2-8] 설치한 스마트 화재경보 LED조명등
(a) 개선 전 (b)개선 후
[그림 2-9] 스위치 변경 모습
16∙스마트 화재경보 LED조명등 현장적용 연구
[그림 2-10] 변경된 전원 공급 회로
제3장 스마트 화재경보 LED조명등
간이 동작 실험
제3장 스마트 화재경보 LED조명등 간이 동작 실험∙19
제3장 스마트 화재경보 LED조명등 간이 동작 실험
3.1 수증기 및 연기에 대한 간이 동작 실험
◦ 실험 목적 : 실험 대상 매입임대주택이 계속 미입주 상태로 유지됨에 따라 실제 생활에 의한 스마트 화재경보 LED조명등 성능확인이 불가함에 따라 인위적으로 수증기 및 연기 등을 발생시켜 스마트 화재경보 LED조 명등의 화재 감지 및 경보 기능을 확인하고자 함.
◦ 실험 일자 : 2019.1.30 ◦ 실험 방법 :
(1) 수증기에 의한 동작 실험
- 주방에서 커피포트로 물을 끓여 수증기 발생시켜 감지기 동작 확인[그림 3-1]
- 형광등 바로 밑에서 커피포트로 수증기 발생시켜 감지기 동작 확인[그림 3-2]
(2) 연기에 의한 화재 감지
- 형광등 바로 밑에서 종이를 연소시켜 연기에 의한 감지기 동작 확인[그림 3-3]
[그림 3-1] 수증기에 의한 동작 실험(1)
20∙스마트 화재경보 LED조명등 현장적용 연구
[그림 3-2] 수증기에 의한 동작 실험(2)
[그림 3-3] 연기에 의한 동작 실험
3.2 실험 결과
◦ 수증기에 의한 동작 실험
- 주방에서 커피포트에 의해 발생한 수증기에서는 감지기가 동작하지 않음.
- 강제로 계속 수증기를 발생시켜 수증기가 실내의 상부에 50% 이상 분포할 때 감지기 동작(수증기 발생 후 10분 이상 소요, 보통의 일상적 상태가 아님) - 조명등 바로 밑에서 커피포트로 수증기 발생시키면 약 5분정도 후에 감지기
동작(일상적인 생활 형태로 볼 수 없음)
- 스마트 화재경보 LED조명등의 감지기 동작 후 약 1분 정도 후에 단독 경보형 감지기가 동작함.
제3장 스마트 화재경보 LED조명등 간이 동작 실험∙21 - 따라서 요리 등 일상적인 생활에서 수증기에 의한 비화재보 발생은 없는 것으
로 확인됨.
◦ 연기에 의한 동작 실험
- 형광등 바로 밑에서 발생된 연기에 의해 연소 후 3분정도 후에 감지기 동작 - 스마트 화재경보 LED조명등 감지기가 동작한 후 약 30초 정도 후에 단독경
보형 감지기가 동작함.
- 스마트 화재경보 LED조명등의 화재 감지기가 정상적으로 동작되고 있음이 확인됨.
◦ 화재경보 연동기능 및 비화재보 차단 기능
- 실험 세대에서 발생한 화재경보는 화재감지기 동작 후 1분 후에 이웃세대에게 자동으로 화재 경보가 양호하게 전파됨.
- 실험 세대에서 화재경보가 발생한 후 1분 안에 조명등을 소등한 후 다시 점등 함으로서 이웃 세대에 화재 경보가 전파되지 않는 기능이 양호하게 동작함.
- 비화재보 일 경우 거실 조명등을 껏다 켬으로서 화재 감지기가 1시간 동안 비 감지동작모드로 전환되는 기능이 양호하게 이루어짐(전세대 동일).
22∙스마트 화재경보 LED조명등 현장적용 연구
3.3 제품 안내서 표준안 작성 [제품 안내서 표준안]
1. 제품안내
1.1. 제품소개
(1) 화재경보기와 조명등을 일체화하고 전등 간 통신 네트워크를 형성하여 화 재 발생시 근접한 이웃 세대에 자동으로 화재가 발생한 세대를 표시하고 경보를 발생하는 LED 조명등
(2) 소방시설 설치법 제8조 소방 시설 의무설치를 만족하는 연기감지기형 화재 감지기 채용
(3) 세대간 통신네트워크 주파수는 Sub 1GHz의 ISM 밴드 사용
1.2. 제품특성 (1) 적용분야
- 아파트, 다세대주택, 다가구주택, 연립주택, 원룸형주택 등 도시형 생활 주택의 거실 조명등
- 고시원, 모텔, 여관 등 거실 밀집구조형 건축물의 거실 조명등 (2) 제품구성
① LED PCB-Board : 60W
② Main Control Board : IR + 제어장치 ③ 화재감지기
④ 화재발생 감지 세대표시기 (3) 제품특징
① 연기감지에 의한 화재감지
② 화재 세대 표시 및 빛과 소리에 의한 경보
제3장 스마트 화재경보 LED조명등 간이 동작 실험∙23 [그림 3-4] 건물번지 및 세대 호수 설정
1.3. 제품사용 방법
(1) 비화재경보(화재가 아닌데 울리는 경보)가 발생하였을 때는 벽스위치로 재 빨리 조명등을 껐다 켜주십시오 (이웃에 화재 경보가 전파되는 것을 차단) (2) 비화재경보시에 조명등을 껐다 켜면 1시간 동안은 화재경보가 울리지 않
습니다.
(3) 화재경보 연동기능이 필요하지 않을 때에는 일반모드로 스위치를 전환해 주십시오.
(4) 제품을 사용하시기 전에 주소 설정을 반드시 해주십시오. (건물 번지 및 세대 호수 설정)
- 예) 주소가 대전시 유성구 반석동 123번지 201호 : 건물 번지는 123, 세대 호수는 201으로 설정.
※주의 : 건물 번지와 세대 호수가 3자리를 초과하는 숫자일 경우 는 뒷부분 3자리만 설정.
(5) 화재감지기에는 화재 발생을 알려주는 음성멘트 서비스 기능이 있습니다.
화재가 발생하면 화재세대는“화재가 발생하였습니다. 화재가 아니면 거실
24∙스마트 화재경보 LED조명등 현장적용 연구
등을 껐다 켜주시고 화재이면 소화하거나 피난하여 주십시오.”라는 음성 멘트가 작동합니다. 화재세대를 제외한 타세대에는 “화재신호가 발생하였 습니다. 거실등에 표시된 세대에서 화재가 발생하였으니 신속히 대피하여 주십시오.”라는 음성멘트가 작동합니다.
2. 고객 불평 및 불만처리 안내 (A/S)
제조사의 하자처리 정책에 대한 안내
3. 제품 구성 및 성능 안내
3.1. 제품구성
(1) 스마트 화재경보 LED조명등 (2) IR 리모컨 : 1개(필요 시) (3) 제품사용안내(가이드북) 1권
3.2. 스마트화재경보 화재감지기 탑재 스마트 LED조명등 (1) (완제품) AutoOn LED-60LS-F : 제품규격 및 사양
제3장 스마트 화재경보 LED조명등 간이 동작 실험∙25
항 목 규 격 비 고
제품크기 620 × 620 × 105 mm
입력전원 AC220V / 60Hz
소비전력 60W (최소)10W / 60W
초기광속(lm) (40W) 3,857lm (50W) 4,902lm 광효율(lm/W) (40W) 99.7lm/W (50W) 99.0lm/W
연 색 성(Ra) (40W) 84.8Ra (50W) 85.3Ra 감지범위 높이 2.5m 기준 : (최대) 6m / (최소) 2m
제품수명(LED등기구) 50,000시간 ㈜텔트론
제품수명(AC/DC컨버터) 3년
감지각도 67도
무게(Kg) 4.8kg
동작온도 -20℃~50℃
제어 인터페이스 IR리모컨, 스마트폰 앱
부가기능 디밍제어(밝기조절)
보유인증 방송통신기자재, KC
<표 3-1> 제품 규격 및 사양
(2) LED PCB-Board 특성
항 목 규 격 비 고
정격입력전압 DC36V
소비전류 1.6A이하
LED DC1.5A 서울반도체
디밍제어 입력신호형태 PWM
최대밝기 PWM Duty 100%
완전소등 PWM Duty 0%
<표 3-2> LED PCB-Board 특성
26∙스마트 화재경보 LED조명등 현장적용 연구
(3) 구성블록도
[그림 3-5] 스마트 화재경보 LED 전체 구성도
제3장 스마트 화재경보 LED조명등 간이 동작 실험∙27
4. 제품 설치방법 및 순서
[제품 설치 방법 및 순서 설명 예]
[그림 3-6] 설치방법 및 순서
5. 품질보증
재정경제부 고시 『소비자피해보상 규정』에 따른 보상 및 제조사의 품질보증 정 책을 명기
제 4장 결론
제4장 결론∙31
제 4 장 결 론
스마트 화재경보 LED조명등의 화재감지 및 경보 전파 기능, 비화재보 차단 기능 등 제반 기능이 상용 제품으로 적합함을 실증하였음.
적극적인 보급 확산 필요
