[논문]건축용 바닥재의 연소성능 시험

이봉우; 이장원; 사공성호; 김희수; 이병호; 김현중

건축용 바닥재의 연소성능 시험
Burning Tests for Interior Flooring Materials 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.22 no.2, 2008년, pp.30 - 37

이봉우 (한국소방검정공사, 위험물사업본부 성상분석팀) , 이장원 (한국소방검정공사, 위험물사업본부 성상분석팀) , 사공성호 (한국소방검정공사, 위험물사업본부 성상분석팀) , 김희수 (서울대학교 농업생명과학대학 산림과학부 환경재료과학전공 바이오복합재료 및 접착과학연구실) , 이병호 (서울대학교 농업생명과학대학 산림과학부 환경재료과학전공 바이오복합재료 및 접착과학연구실) , 김현중 (서울대학교 농업생명과학대학 산림과학부 환경재료과학전공 바이오복합재료 및 접착과학연구실)

초록
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건축용 바닥재의 화재예방을 위하여 국제규격으로 정해져 있는 바닥재 시험평가 방법인 KSISO 9239-1을 이용하여 각종 바닥재에 대한 연소성 시험을 복사열 판넬 시험기를 사용하여 실시하였다. 복사열 판넬 시험기를 이용하여 각종 바닥재에 대한 화염 전파거리, 임계 열류량 그리고 연기 발생농도 측정하였다. 측정결과 바닥재의 구성 물질 별로 서로 다른 연소특성을 나타내었으며, 바닥재의 표면 재질 및 구성성분이 열 방출과 연기 발생량에 있어 중요한 영향을 미치게 된다는 것을 확인할 수 있었다. 위의 평가방법은 화재위험성을 연구하는데 중요한 인자인 임계 열류량, 연기 발생량 및 화염 전파거리를 정량적으로 평가하는 중요한 시험방법임을 알 수 있었고 국내 건축용 바닥재 화재평가 방법을 국내실정에 맞게 제정 및 적용하는 것이 적합할 것으로 판단되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

We have performed the inflammability test for various flooring materials through a radiant heat panel tester by using the specification KSISO 9239-1 (an examination method of flooring materials) that has been set as an international standard for the fire prevention means of interior flooring materials. We have measured the flame spread distance, critical heat flux and smoke density generated by the fire of various flooring materials while using the radiant heat panel tester. The measurement result has shown the burning characteristics different from each other by the respective flooring materials and we could see that the surface materials and construction elements influence greatly on the heat release and smoke generation. We could see that the evaluation method above is an important test method in evaluating the critical heat flux, smoke generation and flame spread distance that are Important factors in studying for fire risks and it is judged that setting and applying a fire evaluation method of flooring materials suitable for the domestic construction use would be relevant.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 국제규격으로 정해져 있는 바닥재 시험평가 방법인 ISO 9239-1을 이용하여 각종 바닥재에 대한 연소성 시험을 실시하여 화염전파거리, 임계 열류량 및 연기 발생량을 측정하여 바닥재의 화재 안정성을 제시하는 데 목적이 있다.

제안 방법

시험 편의 크기는 KSISO₉₂39-1에 의거하여 1050± 5mmX230±5mm의 크기로 측정하였다. 바닥재의 선정 기준은 각사의 대표적인 제품으로서 종류별, 재질별로 배분하고 이들의 성능을 비교하였다. 또한, Figure 2에서는 목질계 바닥재 종류에 따른 내부 구조에 대하여 나타내었다.

대상 데이터

바닥재의 종류는 PVC계 바닥재를 두께별로 5종을 선정하였고 합성수지 카페트계 바닥재 및 목질계 바닥재로 구분하였으며 세 부적인 내용은 Table 1에서 나타내었다. 시험 편의 크기는 KSISO₉₂39-1에 의거하여 1050± 5mmX230±5mm의 크기로 측정하였다.
본 연구에서는 건축용 바닥재의 연소시험 및 임계열 류량을 측정하기 위하여 복사열 판넬 시험기 (Toyoseiki Co., PHP-1)를 사용하였다. 임계열 류량 측정은 KSISO 9239-1에 의거하여 측정하였다.
실험용 바닥재로는 국내에서 가장 범용으로 사용되고 있는 대표적인 바닥 재료 11종을 선정하였다. 바닥재의 종류는 PVC계 바닥재를 두께별로 5종을 선정하였고 합성수지 카페트계 바닥재 및 목질계 바닥재로 구분하였으며 세 부적인 내용은 Table 1에서 나타내었다.

이론/모형

건축물의 화재예방을 위해서 실내에 설치되는 건축용 바닥재 11여종에 대하여 화재안전성에 대하여 국제적인 바닥재 시험 방법인 ISO 9239-1평가 방법으로 시험을 실시하여 아래와 같은 결과를 얻었다.
, PHP-1)를 사용하였다. 임계열 류량 측정은 KSISO 9239-1에 의거하여 측정하였다. Figure 3에서는 복사열 판넬 시험기 및 구조에 대하여 나타내었다.

성능/효과

1. PVC계 바닥재 는 PVC-B > PVC-A > PVC-C) >PVC-D > PVC-E순으로, 카페트계 바닥재는 CA-B(PP) > CA-C(wool+nylon) > CA-A(nylon) 순으로 임계열류량이 크게 나타났으며, 목질계 바닥재는 WD-C(laminateflooring) > WD-B(solid-wood flooring) > WD-A(engineeredflooring) 순서대로 열적으로 화재에 안정하다고 할 수 있었다.
2.연기발생량은 PVC계 바닥재의 경우 PVC-E가 가장 많이 발생하였으며, 가장 적은 바닥재는 PVC-B 제품임을 알 수 있었다. 목질계 바닥재의 경우 WD-B(solid-wood flooring) > WD-A(engineered flooring) > WD-C(laminate flooring) 순으로 나타났다.
3.화염 전파거리는 임계열 류량과 거의 비례하여PVC-E > PVC-D > PVC-C > PV-A > PV-B 순으^ 크게 나타났고 목재의 경우 WD-A(engineered flooring) >WD-B(solid-wood flooring) > WD-C(laminate flooring)및 카페트계 바닥재의 경우 CA-A(nyk)n) > CA-C(wool+ nylon) > CA-B(PP) 순으로 크게 나타났다.
4.현재 국내에서 건축용 바닥재는 법적으로 특정 대상 위치에만 난연성을 규정하고 있으나 화재의 중요한 위험 품목인 일반적인 바닥재는 규정 대상이 빠져 있어 난 연 등급 및 평가방법을 유럽 및 미국의 화재 안전기준에 준하여 국내 설정에 맞게 적용하는 것이 적합할것으 로 판단되었다.
목재 구성 성분의 주분해온도를 알아보면 hemicellulose는 15O~35O℃, cellulose는 275~350℃ 그리고 lignine 250~500℃의 온도 범위에서 분해가 발생한다.7) 이와 같이 목재 구성성분의 열분해온도는 화재 시 열 방출과 연기 발생에 있어 영향을 미치게 되며 목질계 바닥재의 경우 표면충을 구성하고 있는 재질이 중요한 영향을 미치게 된다.%
이는 PP가 nylon에 비하여 높은 열 안정성을 나타냈기 때문이며 PP의 주열분해 온도는 450℃ 이상의 높은 온도에서 분해되기 때문이다.7) 또한, 나 이론-울의 복합바닥재는 일반 나 이론 바닥재보다 임계 열류량이 크게 증가하는 것으로 보아 나이론 자체보다는 천연 울을 혼방하여 제조하는 바닥재가 화염 전파성을 줄일 수 있다는 것을 간접적으로 알 수 있었다. 목질 바닥재의 경우 engineered flooring과 solidwood flooring는 대략 5.
PVC-E의 화염전파거리가 PVC-B보다 더 크게 나타난 것은 PVC-E의 재질이 주로 불에 연소되기 쉬운 고분자 물질로 이루어져 있기 때문이다. PVC-E의 경우 PVC-B보다 화염전파거리가 크게 증가하여 임계 열류량이 매우 낮았으며 연기 발생량은 매우 높게 나타났다. 위의 결과로부터 화염전파거리는 임계열류량과 연기발생량에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.
Figure 5에서 PVC계 바닥 재 종류에 따른 연기 발생량을 비교하여 보면 각각의 바닥재마다 큰 차이를 나타내는 것을 확인할 수 있다. PVC계 바닥재 중 PVC- B가 가장 낮은 연기 발생량을 나타내었고 PVC-E가 가장 높은 연기 발생율을 나타내었다. 이는 PVC 바닥재를 구성하는 표면 재질에 따라 연기 발생율이 다르게 나타나기 때문이라 예상해 볼 수 있었으며, PVC-E의 경우 쿠션 재로 사용되기 때문에 연소되기 쉬운 고분자 재질로 주로 구성되었기 때문이라 생각된다.
연기 발생량에 대하여 나타내었다. PVC계 바닥재가 카페트계 및 목질계 바닥재와 비교하여 높은 연기발생량을 나타내었다. 위의 결과는 Figure 8에서 바닥재 종류에 따른 총연기 발생량에서도 확인할 수 있다.
복사열 판넬 시험기를 이용한 각각의 바닥재별로 불꽃에 의한 최대 화염전파거리는 Figure 9에서 볼 수 있다. PVC계 바닥재중 PVC-E가 45.2 cm로 가장 전파성이 크게 나타났으며, PVC-B가 13.4 cm로 가장 낮은 전파성을 보여 화재발생 시 안정한 바닥재임을 알 수 있었다. 또한, 위의 결과는 Figure 10(a)와 10(b)에서 보인 화염전파거리 사진에서 확인할 수 있었다.
PVC-E의 경우 PVC-B보다 화염전파거리가 크게 증가하여 임계 열류량이 매우 낮았으며 연기 발생량은 매우 높게 나타났다. 위의 결과로부터 화염전파거리는 임계열류량과 연기발생량에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 카페트계 바닥재의 경우 나일론 재질의 카페트가 가장 전파성이 큰 62.
이는 laminate flooring 표면에 열적으로 안정한 멜라민함침시트를 부착하였기 때문이다. 위의 결과를 종합해보면 건축용 내장재로 사용되는 바닥재의 경우 화재 시 연소하기 쉬운 고분자 물질로 이루어져 있어 연소가 원활이 진행되지 못하도록 난연 처리가 이루어져 화재로부터 인명과 재산피해를 줄이는 것이 무엇보다 중요하다고 생각된다.9, 10, 13, 14) 또한, 건축용 바닥재 화재시험 방법인 ISO 9239-1는 화재 위험성을 연구하는 데 중요한 인자인 임계열류량, 연기 발생량 및 화염 전파거리를 평가하는 데 있어 중요한 시험 방법임을 알 수 있었고 화재의 중요한 위험품목인 바닥재에 대한 규정이 빠져 있어 난연 등급 및 평가방법을 유럽, 미국의 화재안전 기준에 준하여 국내 설정에 맞게 적용하는 것이 적합할 것으로 판단되었다.

후속연구

선진국에서는 내장재에 대한 방화 관련 시험 규격을 화재의 위험도를 가장 정확히 평가할 수 있는 발열성, 발연성 및 화염전파성 등을 고려한 국제규격인 ISO 규격과 유사한 국가규격을 확보하여 적용하고 있다. 따라서, 우리나라도 바닥재에 대한 화재안전시험방법을ISO 9239-1, 2나 EN ISO 9239-1 방화 관련 시험방법을 국내 실정에 맞게 제정하여 건축 바닥재 제품의 방화품질을 객관적, 합리적으로 평가하고 품질 수준을 향상시켜 국제적으로도 인정받을 수 있는 기술기준을 확보해 나아가야 할 것이다.W
Figure 10(f)에서 보면 나일론 재질로 이루어진 카페트의 경우 불꽃에 의해 심하게 연소된 것을 볼 수 있다. 위의 결과로부터 나일론 재질로 이루어진 카페트의 경우 화재에 매우 취약하다는 것을 알수 있었으며 바닥재 적용 시 난연제를 이용한 난연처리가 필요하다고 생각된다. 목재의 경우 engineered flooring과 solid-wood flooring이 거의 유사한 37.

참고문헌 (14)

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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