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문제 정의
- 본 연구는 국내와 외국의 건물 내장재의 화재성능평가에 대하여 고찰해보고, 국내에는 도입되지 않은실대 화재 실험인 Room Comer Tbst를 국내 내장재중 석고보드와 합판을 대상으로 그 적용성을 알아보기 위한 실험을 진행한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 미국과 유럽은 공간 내 열 방출 비율과 플래시 오버 도달시간을 기준으로 내장재의 화재위험성을 평가하는 Room Corner Ifest를 적용한 내장재의 화재 위험성 평가 및 분류 기준을 도입하여 미국은 NFPA 265, 유럽은 ISO 9705 Room Comer Tbst를 규정하고 있다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 국내와 외국의 건물 내장재의 화재성능평가에 대하여 분석하고 국내 내장 재중 석고보드와 합판을 대상으로 국내에는 도입되지 않은 실대 화재 실험인 Room Comer Ibst의 적용성과 실험방법의 필요성을 제시하고자 한다.
제안 방법
- 방화재료의 시험방법에는 Cone Calorimeter를 이용한 발열성 시험과 연기유독성 시험을 추가하였다.1)
- 실험기구는 원칙적으로 열량을 재는 봄베, 열량계(재킷, 용기 및 교반기), 발화원과 온도측정도구로 구성되어있다. 재킷은 열적으로 단열되어 있고 또한 물로 채워져 있어야 한다.
- Room Corner Ibst를 실시하였다. 실험에서는 공간의 화재성장 과정과 열방출율, 플래시오버의 유무와 발생 시간, 화염이 개구부로 유줄되는 시간 등을 즉정하였다. 화재실은 NFPA.
- Room Corner Iest< 실시하였다. 실험을 통하여화재성장 과정과 실험실 내에서의 열방출율, 플래시오버의 유무와 발생시간, 화염이 개구부로 유출되는 시간 등의 자료를 측정하였다.
- 복사패널시험은 NIST에서 개발되었다. 아주 작은 6인치 8인치 시료를 사용하고 발화 후에 화염확산과 열 방출 율을 측정한다. 시료는 다공성이고 수직인 패널 전면에 수직에 대하여 30도 각도로 위치시킨다.
- 또한 개 구 부 좌측 모퉁이에 ISO 9705의 시험기준에 따라 설치된 7, 8, 9, 10번 열전대는 완만한 온도분포를 나타냈다. 약 210초 이후 플래시오버로 인한 화재의 실험실 확산을 막기 위해 진화작업을 실시하였다. 실험진행과정에 일어난 모든 연기의 평균 온도는 139.
- 이는 Al과 A2로 나누어진 A등급을 비롯하여 F등급까지 분류되고 불연성 시험, 발화성 시험 및 총열량시험과 단일 연소 시험 (single burning item test) 등의4가지 시험을 통하여 등급화 하였다(표 2).
대상 데이터
- 화재실은 NFPA. 265를 적용하여, 2.4mX3.6 mX2.4m(H)의 공간이며, 내화벽돌과 케스타블로 되어있는 벽 위에 시료를 부착하였다. 실험에 사용하는 화원은 0.
- 3개의 벽체와 천정에 설치한 내장재는 구석에 위치한화재에 노출되어 있다. 구획은 2.4 mX2.4 mX3.6 m 높이이고 개구부는 0.8 m 폭에 2 m 높이이다. 천장, 바닥과 벽체는 불연 재료이다.
- 본 실험에서는 난연성 석고보드(두께 8 mm)를 이용하여 Room Corner Ibst를 실시하였다. 실험에서는 공간의 화재성장 과정과 열방출율, 플래시오버의 유무와 발생 시간, 화염이 개구부로 유줄되는 시간 등을 즉정하였다.
- 본 실험에서는 합판(두께 4mm)를 이용하여 ISO 9705 Room Corner Iest< 실시하였다. 실험을 통하여화재성장 과정과 실험실 내에서의 열방출율, 플래시오버의 유무와 발생시간, 화염이 개구부로 유출되는 시간 등의 자료를 측정하였다.
- 후드의 바닥은 실 상부 표면과 수평이다. 실험 재료는 국내 K사 석고보드(8 mm, 난연1 급)이며, 계측장비로는 Data logger, CC-TV VIDEO CAMERA, 열전대 K-TVpe등이 동원되었다.
- 실행할 수 없다. 실험기구는 노, 콘 모양의 공기 흐름 조정기, 방풍 판, 시료 고정기, 삽입도구와 노내에 설치하는 열전대 온도계로 구성되어 있다. 노는 가열 코일로 둘러싸인 내화성튜브와 단열재로 구성된다.
- 실험기구는 단일 문을 가진 작은 구획실과 화재 가스 성분을 측정하기 위한 가스 수집 장치로 구성된다. 3개의 벽체와 천정에 설치한 내장재는 구석에 위치한화재에 노출되어 있다.
- 4 m(H)의 공간이며, 내화벽돌과 케스타블로 되어있는 벽 위에 시료를 부착하였다. 실험에 사용하는 화원은 0.3 m X 0.3 m의 정사각형 가스버너가 사용하였고, ISO 9705 에 준하여 설계되었다. 열전대의 부착위치 또한 ISO 9705에 준하여 설치되었으며, 설치위치와 설치 모습은 아래와 같다.
- 4m(H)의 공간이며, 내화벽돌과 케스타블로 되어있는 벽 위에 시료를 부착하였다. 실험에 사용하는 화원은 0.3mX0.3m의 정사각형 가스버너가 사용하였고, 사용되는 가스는 일반적으로 사용하는 LPG이고 NFR4 265에 준하여 설계되었다. 화재실 문 바로 위에 후드를 설치하였다.
- 실험은 대기온도 19℃, 습도 60%인 조건에서 수행되었으며, 실험에 사용되는 재료는 석고보드(난연1급) 와 합판을 사용하였다. NFEA 265의 조건에 따라 점화 후 처음 5분간동안 40kW의 열량을 버너에서 유지하고 이후 15분까지 150 kW의 열량을 유지시켰다.
- 화재실은 NFPA 265와 같은, 2.4 mX3.6 mX2.4 m(H)의 공간이며, 내화벽돌과 케스타블로 되어있는 벽 위에 시료를 부착하였다. 실험에 사용하는 화원은 0.
이론/모형
- 2. 바닥 내장재에 대하여는 NFPA 253의 시험 방법에 의한 결과에 따라 복사 열 플럭스 비율(Radiant Flux Rating)에 따라 다음 등급으로 나눈다.
성능/효과
- 1~6번 열전대의 평균 온도는 약 295"C이지만 온도가 급격히 올라간 2분이후의 평균은 513P를 나타내어 시간이 얼마 지나지 않은 시간에도 약 500℃ 높은 온도분포를 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 또한 개 구 부 좌측 모퉁이에 ISO 9705의 시험기준에 따라 설치된 7, 8, 9, 10번 열전대는 완만한 온도분포를 나타냈다.
- (2) NFPA 265를 적용한 석고보드(8 mm) 실험에서 평균 유지온도가 약 23CTC를 나타내고 있다. 실험 결과 플래시오버라고 판단되는 기준인 500℃의 실내온도나 기타 징후가 보이지 않았다.
- 온도는 약 90(TC를 가리키고 있다. 3, 4, 5번 열전대에서도 마찬가지로 약 150초대에서 온도의 급격한 상승과 더불어 플래시오버를 관찰할 수 있었다.
- 천장에 대한 직접적인 화염 노출은 가연성 마감재의 성능을 적합하게 평가하는데 필요하다.그러므로 Room Comer Tfest의 결과는 NFPA 255와같은 표준화된 실험보다도 실제 화재성능에 보다 직접적인 결과를 예측한다고 볼 수 있다. NFPA 265의 플래시오버판정은 다음과 같다.
- 또한 개 구 부 좌측 모퉁이에 ISO 9705의 시험기준에 따라 설치된 7, 8, 9, 10번 열전대는 완만한 온도분포를 나타냈다. 약 210초 이후 플래시오버로 인한 화재의 실험실 확산을 막기 위해 진화작업을 실시하였다.
- 유지온도가 약 23CTC를 나타내고 있다. 실험 결과 플래시오버라고 판단되는 기준인 500℃의 실내온도나 기타 징후가 보이지 않았다. 한편 ISO 9705를 적용한 합판(4 mm)의 실제 실험에서는 160초경에 약 535℃가 되었고 약 120초부터 온도가 급격히 상승하는 것으로 보아 이후 이 시간부터 플래시오버가 발생했다고 판단된다.
- 실험지속기간은 보통 10분이나 고정된 것은 아니며 재료에 따라서 변경할 수 있다. 실험 결과는 발화시간, 질량 손실율, 열방출율 등이며, 가스 분석기가 부착된 경우 연기생성량을 통한 유독가스를 측정할 수 있다.
- 노는 가열 코일로 둘러싸인 내화성튜브와 단열재로 구성된다. 실험결과는 실험시료의 질량손실]%), 테스트 기간동안에 노 온도의 증가(℃)(최대온도-최종온도), 지속된화염시간(초)등이 있으며 동일한 재료로부터 5개의 실험을 평균하여 결과를 낸다.
- 약 210초 이후 플래시오버로 인한 화재의 실험실 확산을 막기 위해 진화작업을 실시하였다. 실험진행과정에 일어난 모든 연기의 평균 온도는 139.9℃ 를 나타내었지만, 이번에도 약 2분 이후의 온도는 약 227K를 나타내어 비교적 높은 온도의 곡선을 보여주었다.
- 약 315초경에 온도분포가 갑자기 상승한 이유는 화원이 40kW에서 150kW로 상승되었기 때문이다. 이후 약간의 증가를 보이지만 거의 선형적인 온도분포를 이루었다는 것을 알 수 있었다. 화재실의 열전대에서 측정된(1번~6번 천정에만 설치된 열전대의 평균) 온도 값의 평균을 나타낸 것이다.
후속연구
- 재료의 화재시 성능을 평가하는데 한계가있다. 따라서 Room Comer Tbst와 같은 실대 화재성능 평가방법의 다양화와 더불어 Bench-Scale Test결과를 토대로 화재성능을 예측하는 화재 모델링 평가 방법의 도입이 필요하다고 본다.
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