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이 현대사회는 무선통신에 대한 첨단기술로 발전해와있다. 계속된 기술의 발전으로 더욱 이런 조짐은 보여질 것이다. 소방시설에도 이런 무선통신기술이 접목되어있다. 그중의 하나가 무선통신 보조설비이다.

무선통신 보조설비는 쉽게 말해서 지하층이나 지하역사등 지하부분에서 화재 등이 발생하였을 경우 직접 소화활동을 하는 소방대원이 있고 화재발생구역 외의 지상에서 소화활동을 지원해주는 대원들간의 상호연결할 수 있는 설비를 말한다.

그럼 이러한 무선통신 보조설비에 대해서 모든 항목들을 다 설명해보겠다.

 

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무선통신 보조설비의 개요 및 구성

 

 

1. 무선통신 보조설비의 개요

⑴ 지하층이나 지하상가의 화재현장에서 활동하는 소방대와 지상의 소방대원 사이의 연락은 무선교신이 가장 효과적이다. 그러나 지하층이나 지하상가는 그 구조상 전파의 반송특성이 나빠서 무선교신이 용이하지 않다.

⑵ 이와 같이 지하층 또는 지하상가에 무선전파가 도착하기 어려운 것을 보충하기 위해서 누설 동축케이블이나 안테나를 설치하여 원활하게 무선교신을 할 수 있 도록 하는 것이 무선통신 보조설비이다.

 

2. 무선통신 보조설비의 구성

⑴ 구성개요

무선통신 보조설비는 그림과 같이 누설 동축케이블과 이에 접속하는 공중선, 분배기등(분배기, 혼합기, 분파기), 무선기기 접속단자, 증폭기, 무반사 종단저항 등으로 구성되며, 지상에 설치하는 접속단자에 무선기를 접속하여 교신하는 설비 이다.

무선통신보조설비 개념도

⑵ 누설 동축케이블

LCX(Leakage Co-Axial Cable)는 동축케이블의 외부도체에 슬롯(Slot)을 만들 어서 전파가 외부로 새어 나갈 수 있도록 한 케이블로, 내열성을 가지게 한 것은 내열 누설 동축케이블이라고 부른다.

※ 전파를 누설시켜서 널리 퍼지도록 만든 것이 누설 동축케이블이며, 유동장애를 방지 하기 위해 전파가 누설되지 않도록 만든 케이블이 동축케이블이다.

누설동축케이블 구성도

⑶ 공중선(Antenna)

동축케이블의 말단에 설치하며, 전파를 효율적으로 송신하거나 수신하기 위하여 사용하는 공중도체를 말한다.

⑷ 분배기 등

누설 동축케이블을 분기하는 장소에 설치하며 입력신호를 2개소 이상 분배하는 장치이다.

㈎ 분배기 : 분배기는 신호의 전송로가 분기되는 개소에 설치하는 것으로 Impedance Matching과 신호의 균등분배를 위해서 사용하는 것이다.

㈏ 혼합기 : 혼합기란 두개이상의 입력신호를 원하는 비율로 비례적으로 조합한 출력이 생기도록 하는 회로이다.

㈐ 분파기 : 분파기는 혼합기와 반대의 기능을 가지는 회로로서, 서로 다른 주 파수의 합성된 신호를 주파수에 따라서 분리하기 위해서 사용하는 장치이다.

⑸ 무선기기 접속단자 및 접속함

접속단자 및 접속함은 지상 또는 방재센터에 설치하여 소화활동을 지휘하는 소방 대원의 휴대용 무전기를 접속하기 위한 것으로 외함과 접속단자로 구성된다.

⑹ 무반사 종단저항

누설 동축케이블의 말단에 설치하며 누설 동축케이블로 전송된 전자파는 케이블 끝에서 반사되어 교신을 방해하게 된다. 따라서 송신부로 되돌아 오는 전자파의 반사를 방지하기 위하여 케이블 끝부분에 설치한다.

⑺ 증폭기

신호전송시 전송거리에 따라 신호가 약해져서 말단에서는 수신이 불가능해 질 수가 있으며 이 경우 이를 증폭하여 사용하는 장비로서 일반적으로 증폭기는 설치하지 않아도 되도록 설계하여야 한다.

⑻ 케이블 커넥터

동축케이블과 분배기, 누설 동축케이블과 분배기 등은 서로 규격이 다르므로 이 들을 서로 결합시키기 위해서 사용하는 접속 기구이다.

 

3. 무선통신 보조설비의 종류

⑴ 누설 동축케이블 방식

동축케이블과 누설 동축케이블을 조합한 것으로 그림과 같이 사용한다.

 

특징	1. 터널, 지하철역 등 폭이 좁고 긴 지하가나 건축물 내부에 적합 2. 전파를 균일하고 광범위하게 방사할 수 있다. 3. 케이블이 외부에 노출되므로 유지보수가 용이하다.

누설동축케이블방식

⑵ 공중선(Antenna) 방식

동축케이블과 공중선을 조합한 것으로 그림과 같이 사용한다.

 

특징	1. 장애물이 적은 대강당, 극장 등에 적합 2. 말단에서는 전파의 강도가 떨어져서 통화의 어려움이 있다. 3. 누설 동축케이블 방식보다 경제적이다. 4. 케이블을 반자내 은폐할 수 있으므로 화재시 영향이 적고 미관을 해치지 않는다.

공중선(안테나)방식

⑶ 누설 동축케이블 및 공중선(Antenna) 방식

누설 동축케이블의 장점과 공중선(안테나)의 장점을 이용한 것으로 그림과 같다.

누설동축케이블 및 공중선 방식

3. 무선통신보조설비의 설치기준

⑴ 누설동축케이블 -> 암기법 :  전안불무사이판임0.5

① 소방전용주파수대에서 전파의 전송 또는 복사에 적합한 것으로서 소방전용의 것으로 할 것. 다만, 소방대 상호간의 무선연락에 지장이 없는 경우에는 다른 용도와 겸용할 수 있다.

② 누설동축케이블과 이에 접속하는 공중선 또는 동축케이블과 이에 접속하는 공중선에 따른 것으로 할 것

③ 누설동축케이블은 불연 또는 난연성의 것으로서 습기에 따라 전기의 특성이 변질되지 아니하는 것으로 하고, 노출하여 설치한 경우에는 피난 및 통행에 장애가 없도록 할 것

④ 누설동축케이블은 화재에 따라 당해 케이블의 피복이 소실된 경우에 케이블 본체가 떨어지지 아니하도록 4m이내마다 금속제 또는 자기제등의 지지금구로 벽․천장․기둥등에 견고하게 고정시킬 것. 다만, 불연재료로 구획된 반자안에 설치하는 경우에는 그러하지 아니하다.

⑤ 누설동축케이블 및 공중선은 금속판 등에 따라 전파의 복사 또는 특성이 현 저하게 저하되지 아니하는 위치에 설치할 것

⑥ 누설동축케이블 및 공중선은 고압의 전로로부터 1.5m 이상 떨어진 위치에 설치할 것. 다만, 당해 전로에 정전기 차폐장치를 유효하게 설치한 경우에는 그러하지 아니하다.

⑦ 누설동축케이블의 끝부분에는 무반사 종단저항을 견고하게 설치할 것

⑧ 누설동축케이블 또는 동축케이블의 임피던스는 50Ω으로 하고, 이에 접속하는 공중선․분배기 기타의 장치는 당해 임피던스에 적합한 것으로 하여야 한다.

⑵ 무선기기 접속단자 ->암기법 : 지표보보바

① 지상에서 유효하게 소방활동을 할 수 있는 장소 또는 수위실 등 상시 사람이 근무하고 있는 장소에 설치할 것

② 단자는 한국산업규격에 적합한 것으로 하고, 바닥으로부터 높이 0.8m 이상 1.5m 이하의 위치에 설치할 것

③ 지상에 설치하는 접속단자는 보행거리 300m 이내마다 설치하고, 다른 용도로 사용되는 접속단자에서 5m 이상의 거리를 둘 것

④ 지상에 설치하는 단자를 보호하기 위하여 견고하고 함부로 개폐할 수 없는 구조의 보호함을 설치하고, 먼지․습기 및 부식등에 따라 영향을 받지 아니 하도록 조치할 것

⑤ 단자의 보호함의 표면에 "무선기 접속단자"라고 표시한 표지를 할 것

⑶ 분배기․분파기 및 혼합기 ->암기법 : 점재임기

① 먼지․습기 및 부식 등에 따라 기능에 이상을 가져오지 아니하도록 할 것

② 임피던스는 50Ω의 것으로 할 것

③ 점검에 편리하고 화재 등의 재해로 인한 피해의 우려가 없는 장소에 설치할 것

⑷ 증폭기 및 무선이동중계기 ->암기법 : 전표비3형

① 전원은 전기가 정상적으로 공급되는 축전지 또는 교류전압 옥내간선으로 하고, 전원까지의 배선은 전용으로 할 것

② 증폭기의 전면에는 주 회로의 전원이 정상인지의 여부를 표시할 수 있는 표 시등 및 전압계를 설치할 것

③ 증폭기에는 비상전원이 부착된 것으로 하고 당해 비상전원 용량은 무선통신 보조설비를 유효하게 30분 이상 작동시킬 수 있는 것으로 할 것

④ 무선이동중계기를 설치하는 경우에는 전파법의 규정에 따른 형식검정을 받 거나 형식등록한 제품으로 설치할 것

 

 

그레이딩(Grading)과 임피던스 매칭(Impedance Matching)

 

 

1. 동축 케이블의 그레이딩(Grading)

신호레벨은 케이블을 따라 전파되어 가면서 점점 감쇄되어 약해지게 된다. 이를 어느 정도 평준화시키기 위해서 신호레벨이 높은 곳에는 결합손실이 큰 케이블을 사용 하고 신호레벨이 낮은 곳에는 결합손실이 작은 케이블을 사용하여 그림과 같이 계 단처럼 평준화시켜 주는 것을 그레이딩(Grading)이라고 한다. 그림에서 ,,는 각각 케이블 , , 의 결합손실이다.

그레이딩 그래프

2. Impedance Matching(정합)

⑴ 무선통신의 수신회로에서는 수신안테나의 유기된 신호전력이 매우 미약하여 그 상태로는 음성송출이 안되기 때문에 안테나에서 수신된 신호를 증폭하여야 하며 이때 안테나에 유기된 신호전력을 최대한 수신부쪽으로 보내주어야 한다.

⑵ 그림과 같이 내부 임피던스(Impedance) 인 전원과 임피던스 인 부하가 있는 회로에서 전력이 최대로 부하에 전달되기 위해서는 이 되어야 하며 이 러한 상태로 조정하는 것은 Impedance Matching(정합)이라고 한다.

임피던스 매칭

 

 

무반사 종단저항

 

 

1. 개요

⑴ 누설동축케이블의 종단부에 전송된 전파는 케이블종단에서 반사되어 교신을 방해 하게 되고 송신효율이 떨어진다. 따라서 송신부로 되돌아 오는 전자파나 반사를 방지하기 위하여 무반사 종단저항기를 누설동축케이블의 끝부분에 설치한다.

⑵ 전송로로 전송되는 전자파는 전송로의 종단에서 반사되어 교신을 방해한다. 따 라서 전송로의 종단에 무반사 종단저항기을 설치하여 전자파의 반사를 방지하 여야 한다.

 

2. 무반사 종단저항의 원리

⑴ 전압 또는 전류가 케이블을 따라서 전파되어 가다가 임피던스가 다른 지점에 도달 하면 일부가 그 점에서 반사한다. 이는 광선이 공기중을 통과하다가 공기와 밀 도가 다른 유리에 도달하면 일부는 유리를 투과하고 일부는 반사하는 것과 동일한 이치이다.

⑵ 전송되는 전파가 동축케이블의 종단부에 도달하면 갑자기 임피던스가 무한대로 되므로 그 점에서 반사하여 오던 길로 되돌아 가게 된다.

⑶ 반사가 일어나면 동축케이블에는 정방향 진행파와 반사파의 합성파가 형성되어 신호가 뒤범벅이 되어 통신이 어렵게 되는데, 이는 마치 방음장치가 안된 실내 에서 말을 하면 입에서 나가는 음파와 사방의 벽과 바닥 및 천장에서 반사된 음파가 혼합되어 왕왕거려서 말을 알아 듣기 어려운 것과 같은 이치이다.

⑷ 그림과 같이 특성임피던스가 인 케이블에 전압의 입사파

가 진행하다가 임 피던스가 인 점에 도달하면 반사파 Vr는 다음 식으로 계산된다.

이 식에서 이면 반사파의 크기는 0이 되는데, 이와 같이 반사파를 0으로 하기 위해서 케이블의 끝에 연결하는 저항을 무반사 종단저항이라고 한다.

 

3. 특성

⑴ 임피던스(Impedance) : 50Ω

⑵ 전압정재파비 : 1.5이하

⑶ 허용전력 : 1W(연속)

 

※ 임피던스(Impedance)란 교류회로에서 (단위 : Ω)

Resistance(R), Inductance(L), Capacitance(C)를 고려한 총 저항 값이다.

 

 

전압정재파비

 

 

1. 정재파(Standing Wave)

⑴ 소리는 공기속에서 파동(wave)에 의해 우리의 귀로 전달된다.

⑵ 그러나 위상(phase)이 같은 2개의 파동이 서로 마주보고 있는 벽면과 벽면 또는 바닥과 천장사이에서 마주치게 되면 원래의 파동보다 큰 진폭으로 바뀐다.

이와 같이 움직이지 않는 것처럼 보이는 파동이 큰 공기의 진동이 정재파이다.

⑶ 이와 같이 정재파는 2개의 파동의 겹친 것이므로 원래의 파동보다 파장이 크게 된다. 이는 2개의 파동이 서로 충돌하여, 거리에 따른 시간차에 의해 서로 결합 되어 진폭이 커지기 때문이다. 이러한 정재파에 의해서, 마주보고 있는 양벽면 사이의 공기는 공진(resonance)을 하게 된다.

 

2. 전압정재파비(VSWR : Voltage Standing Wave Ratio)

⑴ 무선통신보조설비에 이용되는 누설동축케이블의 송신단에서 신호를 보내면 수 신단에서 반사가 일어나고 되돌아온 파가 간섭하여 전압파에 산의 부분과 골의 부분이 생긴다. 이 전압의 최대치와 최소치와의 진폭비를 말하며 누설동축케이 블의 전압정재파비는 1.5이하 이어야 한다.

⑵ 전송 선로상에서 발생하는 정재파 전압에 대해 최대치와 최소치의 비를 말한다.

즉, 정상파 진폭의 최대치와 최소치와의 비이다.

 

※ 자동화재탐지설비의 종단저항이 50Ω이상 되었을 때의 현상

회로의 합성저항치가 50Ω이상이 되면 작동시에 전압강하가 발생하여 수신기가 유효하게 작동하지 않을 우려가 있다.

※ 패턴의 모양 : 수전단에서의 반사 개수의 크기에 따라 정해진다.

 

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저는 아래와 같은 일을 하는 사람입니다.

소방 비전공자이고 완전 생초보였습니다. 독학으로 공부중입니다. 학원다녀본 적이 없습니다. 그래도 직접 교재만들어서 성적을 30점정도(29점에서 57점) 올렸습니다.  생초보도 이렇게 성적 올리는데 이젠 함께 합격을 이루시지요~(바로 위 링크 클릭~!)

도시, 주택개발, 건축, 인테리어 설계, 시공 문의 b-studio@hanmail.net 이나 010-9162-6135로 문자요망
(주)여울 종합건축사사무소와 컨소시엄 작업수행중
건축 & 문화 프로젝트팀 STORY ONE에서 활동중, 26년차 건축가 주원태
홍익대학원 도시계획과 석사과정 
저서로는 [수인의 건축]  [집과 연필, 비례이거나 반비례거나]등이 있다
스토리원 홈페이지  http://www.story-one.co.kr