본 연구는 플라스틱재료 중 비드발포폴리스티렌폼, 압출발포폴리스티렌폼, 연질폴리우레탄폼, 경질폴리우레탄폼, 경질PVC파이프, 비닐장판, 폴리에틸렌폰(비난연), 폴리에틸렌폼(난연)를 대상으로 연소가스 독성평가를 위하여 NES 713 방법에 따라 발생되는 연소가스를 가스텍(GASTEC) 가스검지관을 이용하여 조사하였다. 연구결과 플라스틱재료의 연소시 발생되는 연소가스에 인간이 30분 동안 노출될 경우 사망에 이르는 독성지수 1 이상을 갖고 있었으며, 각 실험체의 독성지수 결과는 4.3∼179.2로 나타났으며 경질 PVC파이프가 179.2로 가장 높았다.
본 연구는 플라스틱재료 중 비드발포폴리스티렌폼, 압출발포폴리스티렌폼, 연질폴리우레탄폼, 경질폴리우레탄폼, 경질PVC파이프, 비닐장판, 폴리에틸렌폰(비난연), 폴리에틸렌폼(난연)를 대상으로 연소가스 독성평가를 위하여 NES 713 방법에 따라 발생되는 연소가스를 가스텍(GASTEC) 가스검지관을 이용하여 조사하였다. 연구결과 플라스틱재료의 연소시 발생되는 연소가스에 인간이 30분 동안 노출될 경우 사망에 이르는 독성지수 1 이상을 갖고 있었으며, 각 실험체의 독성지수 결과는 4.3∼179.2로 나타났으며 경질 PVC파이프가 179.2로 가장 높았다.
In this paper, we had analyzed comsbustion gases using a GASTEC colorimetric gas detector tube according to the method of NES 713 in order to combustion gases toxicity evaluation for beads polystyrene foam, extruded polystyrene foam, rigid polyurethane foam, flexible polyurethane foam, flexible poly...
In this paper, we had analyzed comsbustion gases using a GASTEC colorimetric gas detector tube according to the method of NES 713 in order to combustion gases toxicity evaluation for beads polystyrene foam, extruded polystyrene foam, rigid polyurethane foam, flexible polyurethane foam, flexible polyvinyl chloride pipe, vinyl floor cover, polyethyelene foam(flame retardant untreated) and polyethyelene foam (flame retardant treated) of plastics material. As results of gas analyses by using this method, comsbustion gases producted from small specimens of plastics material had reached fatal to man at 30 minutes exposure time that had possesed toxicity index of more than 1. Toxicity indexes of each specimen were estimated range of 4.3∼179.2, flexible polyvinyl chloride showed the hightest toxicity index at 179.2, and beads polystyrene foams showed the lowest toxicity index at 4.3.
In this paper, we had analyzed comsbustion gases using a GASTEC colorimetric gas detector tube according to the method of NES 713 in order to combustion gases toxicity evaluation for beads polystyrene foam, extruded polystyrene foam, rigid polyurethane foam, flexible polyurethane foam, flexible polyvinyl chloride pipe, vinyl floor cover, polyethyelene foam(flame retardant untreated) and polyethyelene foam (flame retardant treated) of plastics material. As results of gas analyses by using this method, comsbustion gases producted from small specimens of plastics material had reached fatal to man at 30 minutes exposure time that had possesed toxicity index of more than 1. Toxicity indexes of each specimen were estimated range of 4.3∼179.2, flexible polyvinyl chloride showed the hightest toxicity index at 179.2, and beads polystyrene foams showed the lowest toxicity index at 4.3.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
제안 방법
단, CO, CO2, N0x 가스농도는 실험전 연소챔버내에서 버너의 불꽃을 l, 150-5(FC로 조정한 다음 점화한다. 1 분동안 자유 연소시킨후 연료를 차단하고 30초 동안혼합팬을 작동시킨후 CO, CO% NOx가스 농도를 분석 (보정값)하고, 최종결과의 값은 Ce에서 CO, CO2, NOx 보정값을 제외한 값으로 하였다.
불꽃온도 l, 150-50CS. I m3인 연소챔버 내에서완전연소시켜 발생된 각각의 연소가스를 가스검지관(Colorimetric gas detector tubes)을 사용하여 분석한연소가스농도를 재료 100 g이 연소시 발생된 각각의 연소가스 및 체적 In?중의 공기중에 확산된 각 연소가스를 식 (1)을 이용하여 계산한 연소가스농도(Ce) 결과는 Table 5에 나타내었다. 또한 식 (1)에 의해 계산된 연소가스농도(CQ와 Table 4의 각 독성가스농도에 30분 노출시의 치사농도(G)를 이용하여 식 (2)에 의해계산된 독성지수(Ibxicity Index, TI)를 Table 6에 나타내었다.
본 연구에서는 재료의 위험성을 결정하는 요소중 화재 시 인명피해의 주된 요인인 연소가스독성에 관하여 경질 폴리우레탄폼 등 8종의 플라스틱재료에 대하여 화재 시 발생되는 연소가스 중 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO ?), 염화수소(HC1), 시안화수소(HCN), 이산화황 (SO2), 질소산화물(NOx), 브롬화수소(HBr), 불화수소 (HF)가스를 NES(Naval Engineering Standard) 713$ 의 가스텍 (GASTEC) 가스검지관(Colorimetric gas detector tubes)을 이용하여 평가하였다.
가스분석이 끝나면 즉시 문을 열고 강제배기장치를 통하여 연소챔버내의 잔류 연소생성물들을 배기시키고 강제 배기는 3분이상 계속하였다. 시편 모두 연소되었는지 확인하기 위해 시편의 잔량을 확인한 다음, 만약 타지 않은 부분이 있는 것은 새로운 시편을 사용하여 전체 실험을 다시 실시하였다. 식 (1)을 사용하여 재료 100 g 이 연소하여 발생된 각각의 가스의 농도와 체적 I m3 중의 공기중에 확산된 각각의 가스농도를 계산하였다.
3.3 실험준비
실험체로부터 1~3 g 크기의 시편 3개씩을 절취하여 23-2C, 상대습도 50-5%의 조건에서 24시간 보존하였으며, 연소챔버 바닥의 중앙에 버너를 설치하고 메탄가스를 10 //min, 공기를 15 umin로 조정하여 불꽃 높이를 약 100 mm로 유지 가장 뜨거운 지점에서의 온도가 1, 150-50.(3가 되도록 하였다.
압출발포폴리 스티 렌폼, 경 질폴리 우레 탄폼 및 비 닐 장판 등 8종의 플라스틱재료에 대한 연소가스독성을 평가하기 위하여 NES 713의 실험방법에 의한 가스검지관을 이용하여 실시한 실험결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
연소챔버의 밀폐를 확인하고 제 배기장치가 꺼져 있는지 확인한 다음, 연소챔버 벽면에 가스 검지 관 삽입구를 통하여 가스검지관을 삽입하고 연소챔버의 문을 닫고 버너에 연료를 공급과 동시에 점화시킨 다음 시간을 측정하였다. 연소시간은 시편이 완전연소될 수 있는 충분한 시간 동안하며, 이 시간을 기록하고 버너를 끈 후 30초 동안 혼합팬을 작동시킨 후 즉시 연소챔버로부터 각각의 가스검지관을 통하여 차례로 가스를 뽑아내는 가스샘플링을 개시하였다. 가스분석이 끝나면 즉시 문을 열고 강제배기장치를 통하여 연소챔버내의 잔류 연소생성물들을 배기시키고 강제 배기는 3분이상 계속하였다.
1)를 이용하였다. 연소챔버 바닥 중앙에 위치한 시편 지지대에 시편을올려놓고 버너의 불꽃을 1, 150-5CTC로 하여 시편에노출시켰으며, 녹거나 용융되기 쉬운 재료에 대해서는 시편을 와이어메쉬 시편 지지대위에 놓은 글라스울판에 올려 놓고 연소로 인하여 시편이 손실뇌는 것을 방지하였다. 연소챔버의 밀폐를 확인하고 제 배기장치가 꺼져 있는지 확인한 다음, 연소챔버 벽면에 가스 검지 관 삽입구를 통하여 가스검지관을 삽입하고 연소챔버의 문을 닫고 버너에 연료를 공급과 동시에 점화시킨 다음 시간을 측정하였다.
연소챔버 바닥 중앙에 위치한 시편 지지대에 시편을올려놓고 버너의 불꽃을 1, 150-5CTC로 하여 시편에노출시켰으며, 녹거나 용융되기 쉬운 재료에 대해서는 시편을 와이어메쉬 시편 지지대위에 놓은 글라스울판에 올려 놓고 연소로 인하여 시편이 손실뇌는 것을 방지하였다. 연소챔버의 밀폐를 확인하고 제 배기장치가 꺼져 있는지 확인한 다음, 연소챔버 벽면에 가스 검지 관 삽입구를 통하여 가스검지관을 삽입하고 연소챔버의 문을 닫고 버너에 연료를 공급과 동시에 점화시킨 다음 시간을 측정하였다. 연소시간은 시편이 완전연소될 수 있는 충분한 시간 동안하며, 이 시간을 기록하고 버너를 끈 후 30초 동안 혼합팬을 작동시킨 후 즉시 연소챔버로부터 각각의 가스검지관을 통하여 차례로 가스를 뽑아내는 가스샘플링을 개시하였다.
대상 데이터
3.4 실험절차
실험장치는 체적 0.96m3인 연소챔버, 분젠버너(높이 125 mm, 구경 11 mm), 연소챔버벽면에 가스검지관삽입구, 강제배기장치, 메탄가스 및 공기를 조절하는유량조정 장치, 시편지지대 , 시간측정 장치 , 가스검지관등으로 구성된 연소가스분석장치(Fig. 1)를 이용하였다. 연소챔버 바닥 중앙에 위치한 시편 지지대에 시편을올려놓고 버너의 불꽃을 1, 150-5CTC로 하여 시편에노출시켰으며, 녹거나 용융되기 쉬운 재료에 대해서는 시편을 와이어메쉬 시편 지지대위에 놓은 글라스울판에 올려 놓고 연소로 인하여 시편이 손실뇌는 것을 방지하였다.
실험장치는 체적 0.96n?인 연소챔버, 분젠버너(높이 125 mm, 구경 11 mm), 연소챔버 벽면에 가스검지관삽입구, 강제배기장치, 메탄가스 및 공기를 조절하는 유량 조정 장치 , 시 편지지 대 , 시 간측정 장치 , 가스검지 관등으로 구성된 연소가스분석장치를 사용하였다. 이 장치의 구조는 Fig.
이론/모형
그러나 기본적인 독성자료가 없다는 것, 화학분석으로 검출 불가능한 미량의 독성이 있는 가스의 경우에는 평가가 불가능하다는 것 등의 단점이 있다.(2) 본 실험에서는 재료의 연소시 발생되는 연소가스를 정량적인 수치 값으로 얻기 위한 가스검지관(Colorimetric gas detector tubes)을 이용한실험방법인 NES 713을 적용하였다.
거의 같은 시기에 일본에서 JGBR(JapaneseGovernment Building Regulation Toxicity Test) 및 독일에서 DIN 53436(Deutsches Institut fuer Normung)의 연소가스독성 실험방법이 개발되었다. 재료의 연소가스독성 평가을 위한 대부분의 실험방법은 동물 노출을 이용한 방법이었으나 몇몇 정부기관 및 생산회사가 재료의 선택을 위하여 독성가스를 정량적으로 분석하기 위하여 개발된 실험방법 중 하나인 가스검지관을이용한 NES 713(British-Naval Engineering Standard)을 채택하였다J, 이후 재료의 연소가스독성 실험방법으로 86년에 프랑스에서 NF X 70-100, 국제표준화기구(ISO)에서 89년에 ISO TR 9122, 9) 영국에서 BSI(영국표준협회)DD 180, 10) 국제해사기구(IM0)에서 96년에 IMO MSC 61.Part2n) 등이 제정되었다.
성능/효과
이산화황(S02), 질소산화물(NO., 브롬화수소(HBr), 불화수소(HF)의 가스가 비슷하게 분석되었으며, 그 증 일산화탄소(CO), 염화수소(HCl) 및 시안화수소(HCN)가스는 경질 PVC 파이프에서 더 많은 양이 분석되었다.
- 경질폴리우레탄, 경질PVC파이프 및 비닐장판의 경우 시안화수소(HCN)가 420 ppm, 432 ppm, 449ppm이 발생하여 Table 4(독성가스의 위험성기준) 를 이용하여 분석하면 인체 흡입시 2분 이내에 사망할 수 있으며, 연질폴리우레탄폼, 폴리에틸렌폼 (난연)의 경우 연소가스에 노출시 2분 이내에 의식장해를 일으킬 수 있으며, 경질폴리우레탄폼 등 8 종 모든 실험체는 연소시 발생되는 일산화탄소(CO) 가스 등에 인간이 5분 동안 가벼운 활동에 노출될 때 의식장해 또는 사망에 이를 수 있는 위험성에 있는 것으로 나타났다.
- 이산화황(SO, 가스는 경질PVC파이프에서 가장 많은 양이 분석되었으며, 연질폴리우레탄폼에서는 분석되지 않았다.
-연질폴리우레탄폼에서 분석되지 않은 이산화황(S02), 브롬화수소(HBr), 불화수소(HF)가스는 경질폴리우레탄폼에서 분석되었으며 , 질소산화물(NOx), 이산화탄소(CO2)가스는 경질폴리우레탄폼에 비하여 연질폴리우레탄폼에서 더 많은 양기 분석되었다.
-일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 및 질소산화물 (NOx)가스는 경질폴리우레탄 등 8종의 모든 실험체에서 분석되었으며, 일산화탄소(CO)는 폴리에틸렌폼(난연)에서 이산화탄소(CO,는 경질PVC파이프에서 질소산화물(NOx)은 연질폴리우레탄폼에서 가장 많은 양이 분석되었다.
1. 경질폴리우레탄폼 등 8종의 모든 플라스틱 재료에서 연소시 발생되는 연소가스에 인간이 30분 동안 노출될 경우 사망에 이르는 1 이상의 독성지수(TI)를 갖고 있었으며, 연질 폴리우레탄폼, 경질폴리우레탄폼, 경질 PVC 파이프, 비닐장판의 연소시 발생되는 독성지 수 (TI)는 10 이상이었고, 특히 경질PVC파이프 및 비닐장판의 독성지수(T.I)는 179.2, 121.7로 나타났다.
2. 경질폴리우레탄, 경질PVC파이프 및 비닐장판의경우 시안화수소(HCN) 가 420 ppm, 432 ppm, 449ppm이 발생하여 인체 흡입시 2분 이내에 사망할 수 있으며, 연질폴리우 레탄폼, 폴리에틸렌폼(난연)의 경우 연소가스독성에 노출시 2분 이내에 의식장해를 일으킬 수 있으며, 경질폴리우레탄폼 등 8종 모든 플라스틱재료에서 연소시 발생되는 연소가스독성에 인간이 5분 동안 가벼운 활동에 노출될 때 의식장해 또는 사망에 이를 수 있는 위험성에 있는 것으로 나타났다.
Table 5, 6 및 Fig. 2에서와 같이 비드발포폴리스티렌폼 등 8종의 실험체중 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 염화수소(HC1), 시안화수소(HCN), 이산화황 (SO2), 질소산화물(NOx), 브롬화수소(HBr), 불화수소 (HF)가스가 분석된 재료는 경질폴리우레탄폼, 경질 PVC 파이프 및 비닐장판이었으며 비드발포폴리스티렌폼 등 8종 모두 독성지수(T.I)는 1 이상이었으며 그 중 가장 낮은 독성지수를 갖는 실험체는 비드발포폴리스티렌폼이 4.3인데 비해 가장 높은 독성지수를 갖는 실험체는 경질 PVC 파이프로 179.2로 나타났다.
참고문헌 (13)
'95화재통계년보', 내무부소방국, p37(1996)
'소방백서', 소방청편, pp46-50(1998)
'NFPA analysis of data from U.S. death certificates coded', NFPA, E890-E899(1995)
NES 713, 'Determination of the toxicity index of the products of combustion from small speciments of materials', Issue 03(1985)
DIN 53436, 'Generation of thermal products materials in air and their toxicological evaluation', DIN(1981)
Gordon E. HartzeIl, 'Advances in Combustion Toxicology', Vol. 3, Technomic Publishing Co., Inc., PA, pp.8-18(1989)
NF X 70-100, 'Fire tests- Analysis of combustion and pyrolysis gases-Tube furnace method', AFNOR (1986)
ISO TR 9122, 'Toxicity testing of fire effluents', ISO(1989)
BSI DD 180, 'Draft for Development Guide for the assessment of toxic hazards in fire buildings and transport', BSI(1989)
IMO MSC 61.(67), 'Adoption of the international code for application of fire test procedures, Part 2. Somke and toxicity test', IMO(l996)
Ejji Yanai, '고분자재료의 연소생성가스 및 그 독성', 火災, Vol. 47, No.6, p6(1997)
IEC 811-1-3, 'Insulation and sheathing materials of electric cables - Common test methods - Part 1: General application - Section 3: Methods for determining the density - Water absorption tests - Shrinkage test', IEC(1993)
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.