[국내논문]샌드위치패널 단열재의 연기농도 및 연소독성가스에 대한 실험적 연구(연소챔버법) The Experimental Study for the Smoke Optical Density and Toxic Gases of Sandwich Panel Insulations(Single Chamber Method)원문보기
국내에서는 현재 샌드위치패널의 화재성능 평가를 위하여 KS F 2271(건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법)을 사용하고 있다. 그 중 연기 및 연소독성가스에 대한 시험인 가스유해성 시험은, 건축 재료 및 내장재의 연소시 발생하는 가스의 유해성을 마우스의 평균 행동정지시간으로 측정하는 방법으로, 정량적인 방법이 아니므로 마우스의 상태나 시험조건에 따라 시험결과가 달라질 수 있다. ISO 5659-2 연소챔버 시험방법은 광학밀도를 정량적으로 측정할 수 있으며, FTIR을 이용한 유독가스 분석이 가능하다. 본 연구에서는 ISO 5659-2 연소챔버 시험방법을 사용하여, 국내에서 일반적으로 사용되는 4종의 샌드위치패널 단열재의 광학밀도를 측정하여 각 시험체와 비교하였다. 또한, 시험체마다 3번의 시험 중 두 번째 시험시 FTIR 분석을 수행하여 HCl, $NO_2$ 등의 정량적 결과를 비교하였다.
국내에서는 현재 샌드위치패널의 화재성능 평가를 위하여 KS F 2271(건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법)을 사용하고 있다. 그 중 연기 및 연소독성가스에 대한 시험인 가스유해성 시험은, 건축 재료 및 내장재의 연소시 발생하는 가스의 유해성을 마우스의 평균 행동정지시간으로 측정하는 방법으로, 정량적인 방법이 아니므로 마우스의 상태나 시험조건에 따라 시험결과가 달라질 수 있다. ISO 5659-2 연소챔버 시험방법은 광학밀도를 정량적으로 측정할 수 있으며, FTIR을 이용한 유독가스 분석이 가능하다. 본 연구에서는 ISO 5659-2 연소챔버 시험방법을 사용하여, 국내에서 일반적으로 사용되는 4종의 샌드위치패널 단열재의 광학밀도를 측정하여 각 시험체와 비교하였다. 또한, 시험체마다 3번의 시험 중 두 번째 시험시 FTIR 분석을 수행하여 HCl, $NO_2$ 등의 정량적 결과를 비교하였다.
Nowadays in Korea, KS F 2271 has been using for the test of fire safety performance of sandwich panels. Smoke toxicity test is the test for the toxicity evaluation of smoke and hazardous gas, caused by combustion of building materials and finishing materials. Smoke toxicity can be evaluated by the m...
Nowadays in Korea, KS F 2271 has been using for the test of fire safety performance of sandwich panels. Smoke toxicity test is the test for the toxicity evaluation of smoke and hazardous gas, caused by combustion of building materials and finishing materials. Smoke toxicity can be evaluated by the mean incapacitation time of mice; however this method is not a quantitative way. This test result can be influenced by the health status of mice and test condition. Specific optical density can be quantitatively measured by ISO 5659-2 single chamber method and toxic gases can be quantitatively measured by FTIR analysis. In this study, specific optical density of sandwich panel insulations, which are widely used in Korea, were tested using the ISO 5659-2 single chamber test method and compared with each test. Also, in the second test of three tests for each specimen, FTIR analysis was performed and quantitative test results(HCl, $NO_2$, etc) were compared with each test result.
Nowadays in Korea, KS F 2271 has been using for the test of fire safety performance of sandwich panels. Smoke toxicity test is the test for the toxicity evaluation of smoke and hazardous gas, caused by combustion of building materials and finishing materials. Smoke toxicity can be evaluated by the mean incapacitation time of mice; however this method is not a quantitative way. This test result can be influenced by the health status of mice and test condition. Specific optical density can be quantitatively measured by ISO 5659-2 single chamber method and toxic gases can be quantitatively measured by FTIR analysis. In this study, specific optical density of sandwich panel insulations, which are widely used in Korea, were tested using the ISO 5659-2 single chamber test method and compared with each test. Also, in the second test of three tests for each specimen, FTIR analysis was performed and quantitative test results(HCl, $NO_2$, etc) were compared with each test result.
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문제 정의
시험체는 국내 샌드위치패널 단열재 4종이다. 각각의 시험에서 얻은 결과를 바탕으로 샌드위치패널 단열재의 연기농도 및 연소독성가스를 확인하고자 하였다.
본 논문에서는 국내 샌드위치패널 단열재의 연기농도 및 연소독성가스를 확인하기 위하여 4종의 시험체를 대상으로 시험하였으며, 화재 초기 단계에서의 가열조건으로 25 kW/n?의 방사열에서 광학밀도 및 유독성 가스를 분석하였다.
본 연구에서는 ISO 5659-2스 연소챔버 시험방법을 사용하여 샌드위치패널 단열재의 연기농도 및 연소 독성가스를 검토하기 위하여 시험을 수행하였다. 시험체는 국내 샌드위치패널 단열재 4종이다.
본 연구에서는 시중에서 일반적으로 유통되고 있는 샌드위치 패널 단열재의 연기농도 및 연소 독성 가스를 알아보기 위하여 . ISO 5659-2 연소챔버 시험빙버을 사용하여 시험을 수행한 후 광학밀도 및 유독성 가스에 대한 분석을 하였다.
제안 방법
위하여 . ISO 5659-2 연소챔버 시험빙버을 사용하여 시험을 수행한 후 광학밀도 및 유독성 가스에 대한 분석을 하였다. 그 결과는 다음과 같다.
광도계를 정렬하고, 연소챔버의 누출율을 확인한 후, 연소기 및 콘 방열기를 교정한다.
따라서, 본 연구에서는 연기농도 및 연소독성가스 기준이 적용되는 선박용 화재기준 FIT Code(Inemational Code for Application of Fire Test Procedures)기준을 참고적으로 제시하였으나, 시험결과와의 비교평가는 하지 않았다.
본 연구를 진행한 결과 ISO 5659-2 연소챔버 시험 방법으로 국내의 샌드위치패널 단열재의 연기농도 및 연소 독성가스를 정량적으로 측정하였다. 그 결과를 사용하여 시험체별 상호 비교가 가능하였으며, 각 시험체별 유해성을 일목요연하게 판단할 수 있었다.
연소독성가스는 연소챔버에 연결된 가스수집시스템에서 샘플링하여 FHR 분석을 통하여 확인하였다. FHR의 분석조건은 Table 5와 같다.
25 kW/n?의 방사열에서 광학밀도 및 유독성 가스를 분석하였다.
대상 데이터
시험 장치는 공기의 누설이 없는 챔버에 시험편 지지대, 콘 방열기, 광투과율 측정기, 작동조건 보조장치 및 데이터수집 및 분석 시스템들로 구성되어 있다.
시험체는 국내 샌드위치패널 단열재 4종이다. 각각의 시험에서 얻은 결과를 바탕으로 샌드위치패널 단열재의 연기농도 및 연소독성가스를 확인하고자 하였다.
시험체는 샌드위치패널 단열재 4종으로써, 스티로폼 1종(EPS), 우레탄폼 2종(PIR, PUR), 유리면 1종(Glass wool)에 대해 시험하였다. Table 6에 시험체 종류를 나타내었다.
3.2 시험장치
시험체의 광학밀도 및 유독성가스를 측정하기 위하여 ISO 5659 연소챔버(영국, FTT사)를 사용하였다. 시험 장치는 공기의 누설이 없는 챔버에 시험편 지지대, 콘 방열기, 광투과율 측정기, 작동조건 보조장치 및 데이터수집 및 분석 시스템들로 구성되어 있다.
성능/효과
2) 최대 광학밀도는 시험체 C, D, B, A의 순서로 높았으며, 이는 연기 발생이 많은 순서를 나타내고 있다.
3) 시험체 A, B, D에서는 점화불꽃 유무에 따른 시험에서 비슷한 경향을 나타내었으나, 시험체 C에서는 점화 불꽃이 있을 경우 465.71, 없을 경우 217.60을 기록하여 점화불꽃이 있을 때 연기가 많이 발생하는 것으로 나타났다.
5) 시험체 C(PUR)는 다량의 연기가 발생하였으며, 또한 가장 많은 독성가스(CO, HCN, NO, SO2)를 발생하였다. 시험체 D(PIR)은 시험체 C(PUR)에 비하여 적은 양의 연기가 발생하였으나, 독성가스의 검출량은 비슷하였다.
정량적으로 측정하였다. 그 결과를 사용하여 시험체별 상호 비교가 가능하였으며, 각 시험체별 유해성을 일목요연하게 판단할 수 있었다. 다만, 시험체의 밀도차이 등으로 인한 가연물의 기준화가 필요한 것으로 판단되며, FUR을 통한 독성가스의 인체 유해성에 대한 연구가 다각적으로 필요한 것으로 판단된다.
C(PUR)에서는 CO와 NO가 최대 광학밀도(Ds) 값과 비례관계를 보였다. 따라서, CO 와 NO는 연기발생랑께 따라 증가함을 확인할 수 있었다.
따라서, CO와 NO는 연기발생량에 따라 증가함을 확인할 수 있었다.
따라서, 이러한 결과로 미루어 판단하여, ISO 56592 연소챔버 시험방법은 연기농도 및 연소 독성 가스가 정량적으로 측정될 수 있는 시험방법으로 적용이 가능하지만, 시험체의 크기, 연소물의 양, 가열조건 등에 따라 시험결과가 달라질 수 있는 여지를 가지고 있는 것으로 판단된다.
시험체 A, B, D에서는 점화불꽃 유무에 따른 시험에서 비슷한 경향을 나타내었으나, 시험체 C에서는 점화널-꽃이 있을 경우 465.71. 없을 경우 217.
시험체 A. B. C. D의 독성가스와 동물에 대한 치 사량값을 비교하면 네 종류 모두 치사량에 영향을 미치는 않는 극소량의 값을 보였다. 그러나 HCN의 경우 시험체 C의 불꽃 조건(완전연소 조건)에서 14.
시험체의 단열재 재료별로 결과를 확인하면, 시험체 C(PUR)는 다량의 연기가 발생하였으며, 또한 가장 많은 독성가스(CO. HCN. NO. SO2)를 반생하였다. 시험체 D(PIR)은 시험체 C(PUR)에 비하여 적은 양의 연기가 발생하였으나, 독성가스의 검출량은 비슷하였다.
연소독성가스 종류별로 결과를 확인하면, co의 경우는 점화불꽃이 없는 경우 시험체 D, C, A, B의 순서로 검출이 많이 되었으며, 점화불꽃이 있는 경우 시험체 C, D, B, A의 순서로 검출이 많이 되었다.
전체적으로 연기발생은 시험체 C(PUR)에서 가장 많이 발생하였으며, 시험체 D, 시험체 B, 시험체 A의 순서를 나타내었다.
최대 광학밀도 결과를 살펴보면 시험체 C, D, B, A 의 순서로 광학밀도가 높았으며, 이는 연기 발생이 많은 순서를 나타내고 있다.
후속연구
그 결과를 사용하여 시험체별 상호 비교가 가능하였으며, 각 시험체별 유해성을 일목요연하게 판단할 수 있었다. 다만, 시험체의 밀도차이 등으로 인한 가연물의 기준화가 필요한 것으로 판단되며, FUR을 통한 독성가스의 인체 유해성에 대한 연구가 다각적으로 필요한 것으로 판단된다.
참고문헌 (7)
KS F 2271, 건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법, 한국표준협회(1998)
ISO 5659-2, Plastics - Smoke Generation - Part 2 : Determination of Optical Density by a Single Chamber Test, ISO(2002)
FTP Code, International Code for Appoication of Fire Test Procedures, Res.MSC.61(67)
KS M ISO 5659-2, 플라스틱-연기발생-제2부 : 단일 전소 체임버 시험에 의한 광학밀도의 측정, 한국표준협회(2002)
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