[논문]내화도료의 내구성에 관한 실험적 연구 (II)

최동호

제안 방법

도막 두께.부착강도측정, 내화실험 결과 중 실험체 제작 초기 및 제작 후 6개월 경과 시의 내화도료 성능실험결과를 비교분석한 것이다.
. 외 폭로를 실시하고 표 2의 경년에 도달시 폭로시킨 실험체에 대한 도막두께, 부착강도 측정과 내화실험을 실시하는 것으로 하였다.
폭로 실험은 실험체를 옥내 및 옥외 폭로실험장에서 6개월 1년, 1.5년 및 2년간 폭로시키도록 하였다.
각 경년 도달시 실험체의 도막두께 및 부착 강도를 표 2의 방법에 따라 측정하였다.
각 경년 도달시 표 3의 방법에 따른 내화실험을 실시하였다.
옥외 폭로의 경우 도막두께 및 부착강도 측정 시와 마찬가지로 상도 미시공 및 알키드계 상도가 시공된 실험체는 시공된 도료의 대부분이 탈락하여 실험이 불가능하여 측정 가능한 염화고무계 및 아크릴계 상도 시공 실험체를 대상으로 내화실험을 실시하였다.

대상 데이터

실험대상인 내화도료는 국내에서 내화구조로 인정된 내화도료 3개 제품과 일반적으로 적용되는 상도도료 4개의 조합으로 하였으며, 상도 시공에 따른 성능 비교를 위하여 상도를 시공하지 않은 경우도 실험대상에 포함하였다.

이론/모형

폭로 조건은 KS M 3241(도료의 옥외 폭로 내후성 시험 방법, 2003)에 따른 옥외 폭로 조건 및 직사광선 및 우수가 차단되는 실온의 실내 조건으로 정하였다.

성능/효과

실험결과 유기도료의 경우는 옥외 폭로시킨 상도 미시공 실험체에서만 표면에 전체적으로 도막의 주름 현상이 발생하였으며, 기타 실험체에서는 무기 도료에서와는 달리상도 시공 여부 및 폭로 조건에 관계없이 제작 초기와 비교하여 실험체에 별다른 현상이 발생하지 않았다.
제작 초기 실험체의 도막두께는 각 내화도료의 시공기준에 따라 무기도료는 4.0-4.1 nun, 유기도료는 0.8-0.95 mm 정도를 예상하였으나 도료의 시공 특성상 일정 두께의 확보가 곤란하여 무기도료는 4.3-4.8 nun, 유기도료는 0.8~ 1.0 mm의 범위로 나타났으며, 제작후 6개월 경과시 실험체의 도막 두께는 무기 도료는 4.8~5.2 mm, 유기도료는 0.7~ 1.0 mm의 범위로 나타났다.
실험체 제작 후 6개월 경년까지의 도막두께 측정 결과 무기도료의 경우 옥외 폭로시킨 상도 미시공과 알키드계 상도 시공 실험체에서는 시공도료의 대부분이 탈락하여 두께 측정이 불가하였으며, 그 외 실험체에서도 시험체 표면의 균열 등에 의하여 일관적인 두께 측정이 곤란하였다. 옥내 폭로의 경우에는 초기 실험체에 비하여 도막두께가 2~L0%정도 증가한 측정값이 나타났는데, 이는 시간경과에 따른 도막의 팽창 혹은 강판과의 들뜸현상 때문으로 판단된다.
유기도료의 경우에는 무기도료와는 달리 초기 실험체와 6개월 경과시 실험체의 도막두께가 거의 차이가 없는 것으로 나타났다.
제작 초기 실험체의 부착강도 측정결과 무기도료 A는 1.6~2.5 N/mrf, 유기도료 B는 3.1-4.2 N/mrf, 유기 도료 C는 1.5~2.4 N僦의 범위로 나타났으며, 유기도료 B의 부착강도가 기타 실험체에 비하여 약 80% 크게 나타났다.
제작후 6개월 경과시 실험체의 부착강도는 무기 도료 A는 0.8-1.2 N/mrf, 유기도료 B는 2.1 ~4.4 N/nrf, 유기도료 C는 1.5~2.1 N/顽의 범위로 나타났다.
실험체 제작 후 6개월 경년까지의 부착강도 측정 결과 무기도료의 경우 옥내 폭로시 54%, 옥외 폭로 시 62%의 부착강도 저하율을 나타냈으며, 옥외 폭로의 경우가 옥내 폭로에 비하여 8% 정도 큰 저하율을 나타냈다. 특히 옥외 폭로시킨 상도 미시공과 알키드계 상도 실험체의 경우 6개월 경과시 측정이 불가능한 정도로 도료가 탈락된 것으로 나타났다.
특히 옥외 폭로시킨 상도 미시공과 알키드계 상도 실험체의 경우 6개월 경과시 측정이 불가능한 정도로 도료가 탈락된 것으로 나타났다.
유기도료의 경우는 도료 및 상도 종류, 폭로 조건에 관계없이 상도 미시공 실험체에서 부착강도가 50% 저하한 것을 제외하면, 7~15% 범위의 부착 강도 저하율을 나타냈으며, 그 중 유기도료 B가 C에 비하여 8% 정도 큰 부착강도 저하율을 나타냈다.
실험체 제작 초기와 제작후 6개월 경년까지의 부착 강도 측정결과를 비교할 때 모든 실험체에서 제작 초기에 비하여 부착강도의 저하가 발생한 것으로 나타났으며, 이러한 부착강도의 저하는 도막두께의 증가와 연관되어 실험체의 내구성에 영향을 미칠 수 있다고 판단된다. 향후 시간경과에 따른 추가적인 도막 두께와 부착강도 변화에 대한 실험을 진행하여 추가분석을 실시할 예정이다.
제작 초기 실험체에 대한 내화실험 결과 알키드계상도 시공 실험체의 이면상승온도가 기타 실험체에 비하여 30~60℃ 높게 나타났으며, 상도 미시공의 경우가 상도 시공시에 비하여 이면상승온도가 40℃ 정도 낮은 것으로 나타났다.
6개월 폭로후 내화실험결과는 옥내 폭로시 초기 실험체에 비하여 125~180℃의 이면상승온도증가가 나타났으며, 특히 염화고무계 상도를 시공한 시험체의 이면상승온도가 180℃ 증가한 것으로 나타나 기타 실험체에 비하여 큰 온도증가가 큰 것으로 나타냈다.
실험체 제작 초기와 제작후 6개월 경년까지의 무기 도료에 대한 내화실험결과를 비교할 때 전체적으로 상도 시공 여부에 관계없이 이면상승온도가 초기에 비하여 최소 125℃이상, 옥외 폭로의 경우 최대 430℃가 증가하여 실험체의 내화성능이 제작 초기에 비하여 저하한 것으로 판단된다.
제작 초기의 내화실험 결과 유기도료 B의 이면 상승온도가 유기도료 C에 비하여 약 50~80℃ 정도 높게 나타났으며, 유기도료 B에서는 알키드계 상도를 시공한 실험체가 기타 실험체에 비하여 20~90℃ 정도 높은 이면상승온도를 나타냈다. 유기도료 C의 경우는 상도 종류에 따른 이면상승온도의 차이가 10℃ 이하로 나타났다.
유기도료 C의 경우는 상도 종류에 따른 이면상승온도의 차이가 10℃ 이하로 나타났다. 또한 상도 미시공 실험체의 이면 상승온도가 상도 시공의 경우보다 20℃ 낮은 것으로 나타났다.
실험체 제작후 6개월 폭로후의 내화실험결과는 옥내 폭로의 경우는 도료의 종류 및 상도 시공 여부에 관계없이 제작 초기에 비하여 10~90℃의 이면 상승온도 증가가 나타났다. 특히 유기도료 B에 염화고무계 상도를 시공한 경우는 제작 초기보다 90℃의 이면 상승온도 증가를 나타냈으며, 유기도료 C의 경우는 상도를 미시공한 실험체에서 다른 실험체보다 30℃ 높은 이 면상승온도를 나타냈다.
옥외 폭로의 경우에는 상도를 시공하지 않은 경우를 제외하고는 상도 종류에 관계없이 평균 5℃ 정도이면 상승온도가 변화한 것으로 나타나 옥내 폭로의 경우와 비교하여 이면온도 변화에 차이가 없는 것으로 나타났다. 단 염화도료 B에 상도를 미시공한 경우는 이면상승온도가 20013 증가한 것으로 나타나 기타 실험체에 비하여 옥외 폭로시 이면온도의 상승이 큰 것으로 나타났다.
실험체 제작 초기와 제작후 6개월 경년까지의 유기 도료에 대한 내화실험결과를 비교할 때 유기도료 B에 염화고무계 상도를 시공한 경우와 옥외 폭로 시상 도를 미시공한 경우를 제외하고는 전체적으로 도료 종류, 상도 시공 여부 및 폭로 조건에 관계없이 제작 초기와 6개월 경년시의 이면상승온도가 큰 차이가 없는 것으로 나타나 무기도료와는 달리 내화성능에 큰 변화는 없는 것으로 판단된다.
(1) 실험체 제작 초기와 제작후 6개월 경년까지의 옥내 , 외 폭로 실험결과를 비교할 때 무기도료의 경우 옥외 폭로시 모든 실험체에서 표면의 균열 및 도료의 탈락 현상이 심하게 발생하였으며, 알키드계 상도 시공 실험체에서는 옥내 폭로에서도 박리현상이 나타났다.
(2) 실험체 제작 초기와 제작후 6개월 경년까지의 도막 두께 측정 결과를 비교할 때 무기도료를 옥외폭로시킨 경우 대부분 두께 측정이 불가할 정도로 실험체에서 표면의 균열 및 도료의 탈락현상이 나타났으며, 옥내 노출의 경우에는 제작 초기에 비하여 도료의 팽창 및 강판과의 들뜸현상에 의하여 도막 두께가 2~10%정도 증가한 것으로 나타났다. 유기도료는 초기 실험체와 비교시 도막두께의 변화가 미미한것으로 나타났다.
(3) 실험체 제작 초기와 제작후 6개월 경년까지의 부착 강도 측정 결과를 비교할 때 무기도료의 경우 전반적으로 58~100%의 부착강도 저하율을 나타내 상도 시공 및 폭로 조건에 관계없이 내구성이 크게 저하한 것으로 나타났다.
(4) 실험체 제작 초기와 제작후 6개월 경년까지의 내화실험 결과를 비교할 때 무기도료의 경우 상도 시공 여부에 관계없이 최소 125℃, 옥외 폭로의 경우는 최대 430P까지 이면상승온도가 증가하여 제작 초기에 비하여 내화성능이 저하하는 것으로 나타났다.
실험결과 제작 초기와 비교하여 염화고무계 상도 시공 실험체에서 430X3, 아크릴계 상도 시공 실험체에서 130℃의 이면상승온도 증가가 나타났다.

후속연구

판단된다. 향후 시간경과에 따른 추가적인 도막 두께와 부착강도 변화에 대한 실험을 진행하여 추가분석을 실시할 예정이다.
무기도료에 비하여 유기도료는 유기도료 日게 염화고무계 상도를 시공한 경우를 제외하고는 도료 종류, 상도 시공 여부 및 폭로조건에 관계없이 제작 초기와 비교하여 내화성능에 큰 변화가 없는 것으로 판단되며, 무기도료와 함께 향후 시간경과에 따른 내화실험을 진행하여 내화성능 변화에 대한 추가 분석을 실시할 예정이다.
외 폭로 후실 시한 내화실험결과 무기도료의 경우 상도 시공 및 종류에 관계없이 이면상승온도가 옥내 폭로시에는 125~ 1&TC, 옥외 폭로시에는 130~430℃ 증가한 것으로 나타났다. 특히 옥외 폭로의 경우 실험이 가능한 실험체를 대상으로 실시한 결과임을 감안할 때 무기 도료의 경우 제작 후 6개월 경과시 내화성능이 제작 초기에 비하여 저하되는 것으로 판단되며, 향후 시간 경과에 따른 도막 두께 및 부착강도 실험 결과와 연관된 내구성 변화에 대한 분석을 실시할 예정이다.

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