선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 소나무와 잣나무에 대한 연소특성을 비교 연구하였다. 난연 처리에 의하여 방염성능 및 난연성능이 개선되는 공통적인 결과를 얻었다.
제안 방법
- 건조된 시험체들은 목재용 수용성 난연제에 72 h 동안 함침시켰으며, 함침 후에는 모두 55℃의 건조기에서 168 h 동안 건조하여 시험에 사용하였으며, 난연처리한 시험체와의 비교를 위해 난연 미처리 시험체에 대하여는 난연 약제 대신 증류수를 이용하여 동일한 방법으로 처리하였다.
- 본 연구에서는 이들 시험방법 중, 45° 방염성능 시험방법과 열방출률 시험방법을 이용하여 소나무와 잣나무의 연소특성을 비교 분석하였다.
- 본 연구에서는 한옥 부재로 널리 쓰이고 있는 소나무(Pinus Densiflora)와, 그 연한 붉은 색의 아름다움으로 창호의 재료로 종종 쓰이는 잣나무(Pinus Koraiensis)에 대하여 여러 처리방법 중 목재용 수용성 난연제를 함침시켜 처리한 후, 각 시험체의 연소특성을 평가하였다.
- 불꽃의 선단이 시험체 중앙 하단에 접하도록 버어너를 설치하고 2 min간 접염을 유지한 후 종료하였다.
- 시험체와 시험체 홀더를 질량측정 장치 위에 놓고 복사열 차단 장치를 제거하여 시험을 시작, 10분간 가열하여 최대열방출률과 총방출열량 및 착화시간 등을 데이터 수집장치로 자동측정 하였다.
- 불꽃의 선단이 시험체 중앙 하단에 접하도록 버어너를 설치하고 2 min간 접염을 유지한 후 종료하였다. 시험체의 잔염시간, 잔신시간, 탄화길이, 탄화면적을 측정하였다. 시험장치의 개략도를 Fig.
- 열방출률은 선정된 실험체를 콘칼로리미터 시험기를 이용하여 콘히터의 복사열을 (50 + 0.5) kW/m2, 배출유량을 (0.024 + 0.002) m3/s로 설정하고 유지시켰으며, 복사열에 수평 방향으로 노출된 시험체가 착화되어 연소될 때의 열방출률은 연소 생성물 가스가 덕트를 통과하면서 측정된 산소의 농도와 유속으로부터 유도된 산소 소비량을 측정하여 계산되었다.
- 적용할 방염성능 시험방법과 콘칼로리미터 시험방법에 적합한 크기의 소나무와 잣나무를 준비한 후 항 온조 내에서 45℃의 조건으로 건조하였으며, 함수율 측정을 통해 약 8.0% 이하의 함수율이 얻어질 때까지 지속하였다. 건조된 시험체들은 목재용 수용성 난연제에 72 h 동안 함침시켰으며, 함침 후에는 모두 55℃의 건조기에서 168 h 동안 건조하여 시험에 사용하였으며, 난연처리한 시험체와의 비교를 위해 난연 미처리 시험체에 대하여는 난연 약제 대신 증류수를 이용하여 동일한 방법으로 처리하였다.
이론/모형
- 목재의 방염성능시험은 소방기본법 제12조 시행령 제20조, “방염대상물품 및 방염성능기준”(2005)에서 정한 합판의 방염성능시험 방법을 적용하였다[4].
- 콘칼로리미터 시험의 시험조건은 KS F ISO 5660-1에 의하여 실시하였다[5]. 대부분의 유기재료가 연소 중에 산소 1 kg이 소비되면 약 13.
성능/효과
- 10분간 총방출열량(Total heat release, THR) 및 평균 열방출률(Mean heat release rate, MHRR)도 평균 17%가 감소하는 경향을 보였다.
- 난연 처리하지 않은 소나무와 잣나무의 방염성능은 뚜렷한 차이를 알기 어려웠으며, 열방출률 시험으로부터 얻어진 착화시간, 총 방출열량, 평균 질량손실률 및 총 산소 소요량의 지수에서 체적밀도의 차이에서 기인한 소나무와 잣나무의 연소 특성의 차이를 확인하였다. CO/CO2의 비로부터 얻은 연기 유해성은 소나무와 잣나무 모두 난연처리에 의해 유해성이 증가하였다.
- 4에 각각 소나무와 잣나무의 시간에 따른 열방출률을 나타내었다. 가열 초기에 목재 표면에서 착화가 일어난 후 최대열방출률을 나타내는 시간에 이르기까지 열방출률이 가파르게 증가하다가 이후 점진적으로 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한 소나무와 잣나무 모두 난연처리에 의해 열방출률의 크기가 감소하였다.
- 소나무의 경우 시험 결과, 증류수로 처리한 시험체에 비하여 난연처리 시험체의 성능이 양호하고, 소방법에서 정한 방염성능의 기준도 만족한 것으로 나왔으나, 성능기준 중 탄화면적 항목에 대해서는 기준값인 50 cm2에 근접한 결과가 나와 선택한 약제가 우수한 성능을 갖고 있지는 않다고 생각된다. 난연 미처리와 난연처리 시험체 모두 잔염시간, 잔신시간 및 탄화면적에서 소나무와 잣나무 중 잣나무가 우수한 것으로 나왔다. 이는 동일한 방법으로 난연처리 하였으므로 약제에 의한 차이라기 보다는 잣나무와 소나무 두 수종의 목질의 상이함에서 기인한 것이라 판단된다.
- 난연 처리에 의하여 방염성능 및 난연성능이 개선되는 공통적인 결과를 얻었다. 난연 처리하지 않은 소나무와 잣나무의 방염성능은 뚜렷한 차이를 알기 어려웠으며, 열방출률 시험으로부터 얻어진 착화시간, 총 방출열량, 평균 질량손실률 및 총 산소 소요량의 지수에서 체적밀도의 차이에서 기인한 소나무와 잣나무의 연소 특성의 차이를 확인하였다. CO/CO2의 비로부터 얻은 연기 유해성은 소나무와 잣나무 모두 난연처리에 의해 유해성이 증가하였다.
- 6에서 난연 미처리 잣나무의 CO/CO2 ratio가 초반에 급격히 증가한 것에서 기인한다. 난연처리 시험체의 경우 소나무로부터의 CO 수율(0.0186 kg/kg)은 잣나무의 그것(0.0147 kg/kg)보다 높았으며 각 CO2 수율과 비교해 보아도 소나무의 연기 유해성이 더 높게 나타났다.
- 가열 초기에 목재 표면에서 착화가 일어난 후 최대열방출률을 나타내는 시간에 이르기까지 열방출률이 가파르게 증가하다가 이후 점진적으로 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한 소나무와 잣나무 모두 난연처리에 의해 열방출률의 크기가 감소하였다. Fig.
- 복사열에 노출되는 총 10분의 시간 동안 발생한 평균 CO 수율(Mean CO yield, kg/kg)은 난연 미처리 시험체의 경우에는 잣나무가 더 높지만, 난연처리 시험체의 경우에는 소나무가 더 높게 나타나, 난연처리에 의해 CO 가스의 발생 양상이 변화하였다.
- 서로 다른 연소 속도를 보이는 소나무와 잣나무에 대하여 상대적인 유해성을 비교하기 위해 동일한 양의 CO2가 발생할 때 함께 생성되는 CO의 양을 비교한 인자가 CO/CO2 비이다. 소나무와 잣나무 모두 난연처리에 의해 CO/CO2 비가 미처리 시험체의 그것에 비해 높은 값을 나타내었으며, 복사열 노출 초기에 급격히 증가하는 동일한 경향을 보였다. CO2의 발생은 자연스러운 연소 생성물에 해당하며, CO의 생성은 목재 표면 탄화층에 의해 산소의 접촉이 제한되기 때문에 발생한다고 보여지는데, 소나무의 CO/CO2 비는 약 200 s 이후 점진 증가하면서 상대적인 독성이 증가하지만, 잣나무의 경우 연소 초기 증가 이후에는 일정한 수준을 유지한다.
- 소나무와 잣나무 모두 난연 처리에 의해 총 산소 소요량과 평균 질량 손실률이 감소하는 것을 확인할 수 있으며, 난연 처리에 의한 효과로 보인다. 증류수로 처리한 소나무와 난연처리한 소나무 모두 총 산소 소요량과 평균 질량손실률이 증류수로 처리 및 난연처리한 잣나무의 그것보다 크게 나타났다. 실온에서 건조된 리기다 소나무와 밤나무에 대하여 체적 밀도의 차이에서 오는 연소특성의 차이가 실험적으로 연구된바 있는데[9], 상대적으로 체적밀도가 큰 밤나무의 연소시 총 산소 소요량이 리기다 소나무의 그것보다 크게 나타났다.
- 콘칼로리미터에 의한 열방출률시험의 주요 시험결과를 Table 3에 나타내었다. 평균 열방출률(Mean heat release rate, MHRR)은 소나무와 잣나무 각각 난연처리를 통해서 30%, 25%가 감소하는 효과를 나타냈다. 10분간 총방출열량(Total heat release, THR) 및 평균 열방출률(Mean heat release rate, MHRR)도 평균 17%가 감소하는 경향을 보였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.