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문제 정의
- 본 연구에서는 일반적으로 많이 사용되는 벽지 2종류와, 자연친화적인 기능성을 갖도록 개발된 벽지 3종류 및 방염 성능을 갖는 벽지 2종류 등 7종류의 시료를 선정하여 연소실험을 실시하고 열 발생 특성, 연기 및 연소가스의 유독성을 분석하여 화재위험성 평가의 기초 자료를 도출하고자 하였다.
제안 방법
- 확인한다.(2) 측정은 공기분위기에서 승온 속도 eC/min로 하였으며, 시료의 특성상 최대 가열 온도는 50CPC까지 가열하여 분석하였다.
- 각 시료의 연소가스 독성평가는 LC50과 각 연소 가스의 분석 농도 (ppm)인 Cco, Cc°2, Css Cnox Gkn, Gki 로 독성지수를 나타내는 미국 NIST에서 제시한 방법을 적용하였으며 다음 식과 같다.
- 3)국내에서주택 건축 문화 환경에서 실내 마감재로 벽지를 많이 사용하는 특성상, 벽지의 연소 특성에 따른 화재의 위험성 평가가 절실하게 요구된다고 하겠다. 내장재로서의 벽지에 대한 화재 위험성은 대체로 벽지의 연소 특성과 연소 시 발생되는 연기 특성의 고찰로서 위험성을 조사하여 평가한다.4)최근에는 건물 화재의 위험성 평가 연구에 많은 노력을 하고 있는데 비하여, 내장 벽지나 바닥재 등에 대한 일부 연소가스의 유독성의 연구만이 간헐적으로 연구되어 지고 있는 실정이다.
- 또한 각각의 경우에 점화워으로 전기 스파크를 주었을 때와 없을 때의 착화거동을 살펴보았으며 실험 결과들은 다음과 같았다.
- 실크 벽지, 숯벽지, 질석 벽지, 황토 . 숯 벽지, 실크방염 벽지, 녹차 벽지의 열중량 분석, 연기밀도시험 및 연소실험 등을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- kW/ n?일 때와 20kW/m2일 경우에 대하여 착화현상을 실험하였다. 또한 각각의 경우에 점화워으로 전기 스파크를 주었을 때와 없을 때의 착화거동을 살펴보았으며 실험 결과들은 다음과 같았다.
- 1은 연소특성 실험을 위한 실험장치로서 콘 형태의 복사전기히터, 시편을 고정하기 위한 시편 홀더, 연소가스분석 장치, 유량측정장치를 부착한 배출시스템, 스파크점화회로, 열류계, 데이터수집 및 분석시스템으로 구성된다. 직경 11.3 cm의 시편 홀더에 건조된 시료를 고정시키고 콘히터(cone heater)를 이용하여 15 kW/m2 및 20 kW/m2^ 복사열을 가하여 착화시 간과착화현상을 측정하고, 연소가스 분석계를 이용하여 가열 및 착화시 발생되는 HCN, HC1, CO2, CO, NOX, SO2등의 농도를 측정하였다. 연기밀도 실험장치는 일정한 두께의 시편이 챔버 내에서 복사열원(2.
- 회분양을 측정하기 위해 130CPC까지 가열이 가능한 전기로를 사용하였으며 석탄의 회분 즉정 방법을 적용하여 7종류의 시료를 10CPC에서 24시간 건조한 후 시료들을 1g씩을 취하여 실리카 도가니에 담고 전기로에 넣어서 60CPC로 4시간 가열하여 남는 재의 무게를 측정하여 원 시료에 대한 비율로 나타내었다.
대상 데이터
- Fig. 1은 연소특성 실험을 위한 실험장치로서 콘 형태의 복사전기히터, 시편을 고정하기 위한 시편 홀더, 연소가스분석 장치, 유량측정장치를 부착한 배출시스템, 스파크점화회로, 열류계, 데이터수집 및 분석시스템으로 구성된다. 직경 11.
- 본 논문에서는 실내마감재로 많이 사용하는 합지벽지, 실크 벽지, 숯벽지, 질석 벽지, 황토 . 숯 벽지, 실크방염 벽지, 녹차 벽지의 열중량 분석, 연기밀도시험 및 연소실험 등을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 벽지, 숯 벽지, 황토.숯 벽지 및 화재 위험성 감소를 위한 기능성 벽지로 실크 방염 벽지와 질석 벽지 등 시료를 4개회사 7개의 제품을 선정하였다. 시료의 성분을 알아보기 위해 노력했으나 각 회사의 기밀 사항으로 알 수 없었다.
- 현재 사용되는 벽지는 매우 종류가 다양하나, 본 연구에 사용한 시료는 일반적으로 많이 사용되는 벽지로 실크 벽지와 합지의 선택과 새 아파트 증후군 등 환경적 유해 요인으로 인해 자연친화적인 기능성 벽지로 녹차 벽지, 숯 벽지, 황토.숯 벽지 및 화재 위험성 감소를 위한 기능성 벽지로 실크 방염 벽지와 질석 벽지 등 시료를 4개회사 7개의 제품을 선정하였다.
이론/모형
- 3 cm의 시편 홀더에 건조된 시료를 고정시키고 콘히터(cone heater)를 이용하여 15 kW/m2 및 20 kW/m2^ 복사열을 가하여 착화시 간과착화현상을 측정하고, 연소가스 분석계를 이용하여 가열 및 착화시 발생되는 HCN, HC1, CO2, CO, NOX, SO2등의 농도를 측정하였다. 연기밀도 실험장치는 일정한 두께의 시편이 챔버 내에서 복사열원(2.5 kW/cm% 25 kW/m2) 또는 화염의 조건에 노출되었을 때 시편에서발생된 연기의 광학적 밀도 및 유독성 가스를 측정 하는 장비로 ASTM E 662에 따른 것을 사용하였다. 화재 발생 시 연소가스 독성(급성)의 위험성 평가는 NIST 의 N-gas model에 의한 식을 이용하여 평가하였다.
- 5 kW/cm% 25 kW/m2) 또는 화염의 조건에 노출되었을 때 시편에서발생된 연기의 광학적 밀도 및 유독성 가스를 측정 하는 장비로 ASTM E 662에 따른 것을 사용하였다. 화재 발생 시 연소가스 독성(급성)의 위험성 평가는 NIST 의 N-gas model에 의한 식을 이용하여 평가하였다.为
성능/효과
- 1) 열중량 분석결과 실크벽지는 다른 벽지보다 상대적으로 낮은 온도에서 열분해가 시작되었으며 낮은 복사열 유속에서도 착화 가능성이 있으며, 이는 화재 시 위험성이 높음을 알게 되었다.
- 2) 콘 히터를 이용한 연소 실험 결과 실크벽지와 방염실크 벽지는 다른 벽지에 비해 낮은 복사열 유속에서 빠른 착화시간을 나타내었다. 따라서 다른 벽지에 비해 화재 시 보다 빠른 피난시간이 요구됨을 알게 되었다.
- 3) 연소가스농도 분석결과 비닐 코팅된 실크 벽지는 다른 벽지에 비해, CO의 발생량이 많아 화재 시 연기에 의한 질식위험 높은 것으로 판명되었다.
- 4) ASTM E 662에 의한 시료의 연기 농도 측정 결과 미관이 좋고 장식성이 우수한 비닐 코팅된 실크 벽지와 방염실크 벽지에서 유해한 연기가 많이 발생하고 있어 재실자의 피난에 어려움이 클 것으로 판정되었다. 본 연구의 결과는 실험장치의 제한성으로 실험 결과가 절대적인 의미보다는 시료들 간의 상대적인 값으로 평가되어야 할 것으로 판단된다.
- 된다.7) 국내에서 최근 발생한 화재 참사의 대부분은 연소 가스에 의한 질식사로 밝혀져 연기발생농도와 연소가스 유해성은 중요한 평가요소임을 알 수 있다.邓) 이러한 연유로 실내마감재인 벽지에 대한 화재의 정량적 위험성 평가 자료가 요구되지만, 아직도 부족한 실정 이다.
- 4%의 중량이 감소하였고 330℃ 부근에서 연소가 시작되어 발열피크가 나타난 것으로 보인다. 다른 시료들에 대한 분석 결과도 같은 방법으로 분석하여 종합해보면 각 시료들의 열분해 개시온도는 Fig. 3에서 보는 바와 같으며 시료별 열분해 개시온도가 가장 낮은 실크 방염 벽지가 다른 벽지보다 연소속도가 빠를 것으로 예상되나, 방염 벽지의 경우 방염처리에 의한 난연제의 분해로 열분해 온도가 낮아진 경우에는 연소속도의 예측이 달라질 수도 있다. 종이표면에 비닐 코팅된 실크 벽지 (S2) 및 방염실크 벽지 (S6)의 경우 열분해 속도가 빠르고 녹차 벽지 (S7), 황토 .
- Fig. 9는 전기 스파크 점화원을 주면서 복사열유속을 15kW/n?으로 가했을 때 발생되는 CO 가스 측정 결과로 CO는 열분해된 가스의 불완전 연소에 의해 모든 시료에서 다량 발생되었으며, 각 시료별 CO2 역시 모든 시료에서 발생되었다. SO는 비닐 코팅된 실크 벽지 및 방염 실크 벽지에서 다량 발생하였다.
- 숯 벽지(S5) > 실크방염 벽지 (S6) > 실크 벽지 (S2) > 질석 벽지 (S4) 순으로 질량손실이 크다. 이는 질량손실이 클수록 열분해 생성물이 많아지고 연소가 용이하게 될 것을 예측하고 실험을 하였으나 실험결과 회분 양과 연소성 및 생성물의 상관관계는 잘 나타나지 않았으며 벽지 재료의 구성에 따라 회분 양이 영향을 받는 것을 알 수 있었다.
- 2는 합지 벽지의 열중량분석 그래프의 예를 보여주고 있다. 합지 벽지의 TGA 그래프를 분석한 결과 열분해 개시온도는 260℃ 정도였고 260~350℃ 사이의 온도에서 급격한 열분해에 따른 중량감소를 보였다. 약 75.
후속연구
- 판정되었다. 본 연구의 결과는 실험장치의 제한성으로 실험 결과가 절대적인 의미보다는 시료들 간의 상대적인 값으로 평가되어야 할 것으로 판단된다.
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