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문제 정의
- 실내장식물 방염처리의 목적은 초기착화방지 및 지연효과를 얻어 재실자의 피난시간 확보 및 소방대의 출동시간을 확보하여 초기 연소 확대를 지연시키고자 함이다.1)
제안 방법
- 는 종종 이루어 져 왔으나 방염도료의 어떠한 특성이 방염성능이 우수하고 발연량이 적은지에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 시중에서 판매 되고 있는 방염도료 중 17가지의 방염도료를 주성분 및 특성으로 분류하여 방염성능 및 발연성능을 측정하였다.
- 방염도료가 칠해진 시료의 표면을 연소시켜 발생된 연기의 밀도를 측정함으로서 방염도료의 주성분 및 특성에 따른 연기 발생량의 차이를 비교·분석할 수 있었다.
- 방염도료의 주성분 및 특성에 따른 방염성능과 발연 특성을 알아보기 위해 총 17가지 방염도료를 MDF에 처리하여 45도 연소실험과 연기밀도 실험을 실시한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 방염성능 및 발연특성 실험을 하기 위하여 최근 사용량이 많은 17가지의 방염도료를 MDF(3.6mm, 5mm, 9mm, 12mm)에 도포 횟수 및 건조시간을 각 도료의 시방서에 나온 규격대로 방염처리 하였으며 각 시료의 주성분 및 특성은 다음 Table 2에 나타내었다.
- 방염성능을 확인하기 위한 연소실험은 Figure 1의 45도 연소시험기를 사용하여 각 시료 당 3회씩 반복실험하였다.
- 도료의 또 하나의 특성은 광택의 유무에 따라 유광 및 무광도료로 구분되어진다. 실험에 사용한 방염도료 중 주성분 및 위의 다른 특성은 모두 같으나 방염처리 후 광택이 나는지의 여부에 따라 유광, 무광으로 구분되어지는 세 쌍의 시료의 탄화면적을 시료의 두께별로 평균을 내어 비교하였다.
- 연소시험기의 화원은 시험기준에 따라 LPG를 연료로 하여 멕켈버너를 이용하여 불꽃길이 65mm 조절하였으며 시료에 2분간 접염하여 잔염, 잔신 시간을 측정하였다.
- 탄화된 시료는 프라니메타를 사용하여 시료의 탄화면적을 측정하고 자를 이용하여 연소길이를 측정하였다.8)
대상 데이터
- 실험에 사용한 17가지 방염도료의 주성분은 수용성 수지, 무기염류 및 인계화합물, 아크릴, 알키드, 염화고무 수지로서 다섯 가지로 나누어진다.
- 총 17가지의 방염제를 도포한 시료의 연기발생량을 측정하기위해 Figure 2의 ASTM E 662 연기밀도챔버를 사용하였다.
이론/모형
- 발연특성을 알아보기 위한 연기밀도실험은 ASTM E 662-Smoke density chamber의 사용법에 따라9) 시료는 크기 가로·세로 75mm ± 1로 자른 후 60 ± 3℃의 항온건조기에서 24시간 건조시킨 후 실험에 사용하였다.
성능/효과
- 1. 시료의 45도 연소실험결과 도료의 주성분별로는 현재 시중에서 가장 많이 사용되어지는 도료들 중 아크릴 수지를 주성분으로 한 방염도료의 방염성능이 가장 우수한 것으로 평가되어지며 도료의 특성별 결과분석에 따르면 유성 보다는 수성방염도료의 방염성능이 우수하며 무광 보다는 유광방염도료의 방염성능이 더 우수한 것으로 평가되었다.
- 2. ASTM E 662에 따른 시료의 연기밀도실험 결과 아크릴 수지를 주성분으로 한 시료에서 연기밀도가 상대적으로 낮게 측정되었으며 반대로 염화고무 수지를 주성분으로 하는 시료에서 연기밀도가 높게 측정되었다. 또한 도료의 특성에 따라 분석한 결과 수성방염도료를 처리한 시료들에서 유성방염도료를 칠한 시료보다 연기밀도가 낮게 측정되었다.
- 도료의 특성 중 수지의 용해방법에 따라 수성과 유성도료의 연기밀도를 비교하여 분석한 결과 그래프에서 보이는 바와 같이 유성도료의 연기밀도가 상대적으로 수성도료보다 높게 나타났다. 특히 유성도료의 경우 그래프의 곡선 기울기가 급격히 증가하며 수성도료보다 빠른 시간에 최대 연기밀도를 보이고 있어 화재초기에 많은 양의 연기를 발생시킬 것으로 판단된다.
- 마찬가지로 아크릴 수지를 주성분으로 하는 시료의 연기밀도가 상대적으로 낮게 측정되었다. 따라서 도료의 주성분에 따른 연기밀도에 대한 분석은 상대적으로 아크릴 수지를 주성분으로 하는 시료에서 시간당 연기밀도가 낮게 측정되는 것으로 나타났다.
- 그러나 무기염류 및 인계화합물, 수용성 수지를 주성분으로 한 도료의 경우 시중에 유통되고 있는 도료의 종류가 극소수에 불과하기 때문에 사용량이 많지 않다. 따라서 시중에 다수 유통되어 지며 사용량이 많은 도료 중에는 아크릴 수지를 주성분으로 한 방염도료의 방염성능이 우수한 것으로 나타났다.
- ASTM E 662에 따른 시료의 연기밀도실험 결과 아크릴 수지를 주성분으로 한 시료에서 연기밀도가 상대적으로 낮게 측정되었으며 반대로 염화고무 수지를 주성분으로 하는 시료에서 연기밀도가 높게 측정되었다. 또한 도료의 특성에 따라 분석한 결과 수성방염도료를 처리한 시료들에서 유성방염도료를 칠한 시료보다 연기밀도가 낮게 측정되었다.
- 방염도료의 주성분에 따른 시간당 연기밀도를 비교 분석한 결과 다섯 가지 도료의 주성분 중 염화고무수지를 주성분으로 한 시료에서 연기밀도가 가장 높게 측정되었다. 상대적으로 낮은 연기밀도를 보이는 시료는 아크릴 수지를 주성분으로 한 시료들이였다.
- 실험 전 방염처리를 하지 않은 일반 MDF의 최대연기밀도가 가장 낮을 것으로 예상하였으나 실험 결과 시료E의 최대연기밀도 가 가장 낮게 측정되었다. 그 이유는 Figure 7에서와 같이 MDF에 칠해진 방염도료의 도막이 다른 시료들과는 다르게 박리되지 않고 계속 붙어 있기 때문에 도막아래의 MDF 모재의 연소를 방지했기 때문으로 판단된다.
- 연소실험결과 방염처리를 하지 않은 일반 MDF의 경우 탄화면적에서 기준치 50cm2를 초과하였으며 방염처리를 한 MDF의 경우는 모두가 방염성능기준을 만족하였다.
후속연구
- 방염도료의 방염효과가 일정열량 이하로 제한되어진다면 보다 발연량이 적은 도료를 사용하는 것이 적합할 것이다.
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