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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 용접·절단 작업시 비산되는 불티의 위험성을 평가하기 위하여 열화상카메라를 이용하여 용접 모재 및 비산되는 불티의 온도를 측정하였다.
- 본 연구에서는 건설현장 등에서 사용되는 대표적인 산업장비인 용접기 및 절단기에 대하여 재현실험 등을 통하여 용접·절단 작업시 비산되는 불티의 특성을 평가하고, 주변 가연물에 따른 용접·절단기 화재 위험성을 평가하고자 한다.
- 본 연구에서는 산업현장 등에서 접합 및 절단용으로 사용되는 용접·절단기에 대하여 다양한 조건 하에서 발화위험성을 평가하였다.
- 용접·절단 작업시 비산되는 불티에 의한 주변 가연물에 착화 유무를 평가하기 위하여 실험을 실시하였다.
- 용접·절단 작업시 비산된 불티에 의하여 주위 가연물에 착화 여부를 평가하기 위하여 실험을 실시하였다.
제안 방법
- 5 m 높이에서 절단작업을 실시하여 절단불티의 비산거리를 측정하였다. 각 높이에서 60 cm 길이만큼 길이 방향으로 절단작업을 실시하였다.
- 건초를 가연물로 사용한 경우, 총 9회(용접 4회, 절단 5회) 실험을 실시하였다. 4회의 용접실험 모두 건초에 착화되지 않았으나 절단작업의 경우 5회 모두 건초에 착화되었다.
- 전류를 50~125 A로 변화시켜가면서 실험을 실시하였다. 또한 작업 높이 변화에 따른 영향을 평가하기 위하여 바닥, 1.0 m, 1.9 m, 2.7 m 높이에서 실험을 실시하여 불티분포 및 비산거리를 측정하였다. 전기 용접시 용접봉(CR-13)을 1~4개를 사용하여 30 cm 길이만큼 용접·절단 작업을 실시하였다.
- 불티의 분포밀도가 입력전류의 크기 증가에 따라 증가하였다. 또한, 반복작업에 따른 영향을 평가하기 위하여 용접봉 4개를 사용하여 동일 위치에서 실험을 수행하였다. 입력전류가 125 A일 때 절단 불티의 분포를 Figure 7에 나타내었다.
- 7 m로 변화시켜가면서 작업 높이에 따른 영향을 평가하였다. 또한, 입력전류의 크기를 50 A, 75 A, 100 A, 125 A로 변화시켜가면서 입력전류의 변화에 따른 영향을 평가하였다.
- 방진막의 경우, 총 5회(용접 3회, 절단 2회) 실험을 실시하였다. 3회의 용접실험 모두 방진막에 착화되지 않았으나 절단작업의 경우 2회 모두 방진막에 착화되었다.
- 용접 작업시 용접봉의 각도 및 위치에 따라서 비산된 불티의 분포가 실험시마다 차이를 보였다. 본 결과에서는 유사한 경향을 보이는 결과중 하나를 선택하여 특성을 평가하였다.
- 부직포의 경우, 총 4회(용접 2회, 절단 2회) 실험을 실시하였다. 2회의 용접실험 모두 부직포에 착화되었다.
- 비닐의 경우, 총 6회(용접 3회, 절단 3회) 실험을 실시하였다. 3회의 용접실험중 1회 비닐에 착화되었다.
- 용접 작업시 비산되는 불티의 분포를 측정하기 위하여 입력전류(50~125 A) 및 높이(0 m, 1 m)를 변화시켜가면서 실험을 실시하였다. 30 cm 길이의 강재에 대하여 용접을 실시하였으며 용접봉 1개가 사용되었다.
- 30 cm 길이의 강재에 대하여 용접을 실시하였으며 용접봉 1개가 사용되었다. 용접 작업시 비산된 불티 중에서 직경 1.5 mm 이상인 불티를 수거하여 위치 및 크기를 측정하였다. 용접 작업시 용접봉의 각도 및 위치에 따라서 비산된 불티의 분포가 실험시마다 차이를 보였다.
- 용접 작업중 전체 불티의 분포를 확인하기 위하여 바닥에 스티로폼(1,800×900 mm)을 깔고 용접을 실시하여 용접불티의 분포를 확인하였다.
- 용접·절단 작업시 모재 및 불티의 온도분포 측정을 위하여 열화상 카메라(FLIR i5, USA)를 사용하여 온도를 측정하였다.
- 용접·절단 작업시 불티의 최대 비산범위를 측정하기 위하여 바닥에 스티로폼을 깔고 용접·절단 작업을 수행하였다.
- 용접·절단 작업시 비산된 불티의 분포 및 비산거리를 측정하였다.
- 유류의 경우, 총 3회(용접 3회) 실험을 실시하였다. 용접작업시에 착화되지 않은 건초에 휘발유, 경유, 등유를 뿌린 후 용접작업을 수행하였다. 3회의 용접 실험 모두 용접작업 즉시 착화되었다.
- 우레탄폼의 경우, 총 6회(용접 4회, 절단 2회) 실험을 실시하였다. 4회의 용접실험 중 1회 우레탄폼에 착화되었다.
- 따라서 본 연구에서는 용접·절단 작업시 비산되는 불티의 위험성을 평가하기 위하여 열화상카메라를 이용하여 용접 모재 및 비산되는 불티의 온도를 측정하였다. 입력 전류를 50 A, 75 A, 100 A, 125 A로 변화시켜 가면서 용접작업을 수행하였다. 실험시 주위 온도는 30.
- 용접 작업중 전체 불티의 분포를 확인하기 위하여 바닥에 스티로폼(1,800×900 mm)을 깔고 용접을 실시하여 용접불티의 분포를 확인하였다. 작업 높이를 1 m, 1.9 m, 2.7 m로 변화시켜가면서 작업 높이에 따른 영향을 평가하였다. 또한, 입력전류의 크기를 50 A, 75 A, 100 A, 125 A로 변화시켜가면서 입력전류의 변화에 따른 영향을 평가하였다.
- 5 mm 이상인 용접·절단 불티의 위치 및 크기를 측정하였다. 작업시 입력전류의 변화에 따른 불티분포 특성을 평가하였다. 전류를 50~125 A로 변화시켜가면서 실험을 실시하였다.
- 전기 용접시 용접봉(CR-13)을 1~4개를 사용하여 30 cm 길이만큼 용접·절단 작업을 실시하였다.
- 작업시 입력전류의 변화에 따른 불티분포 특성을 평가하였다. 전류를 50~125 A로 변화시켜가면서 실험을 실시하였다. 또한 작업 높이 변화에 따른 영향을 평가하기 위하여 바닥, 1.
- 절단불티의 분포 특성을 파악하기 위하여 입력전류 125 A, 작업높이 1m에서 절단 작업을 수행하였다. 직경 1.
- 종이의 경우, 총 8회(용접 4회, 절단 4회) 실험을 실시하였다. A4 용지의 경우 4회의 용접실험 중 2회 종이에 착화되었다.
- 크기가 1.5 mm 이상인 용접·절단 불티의 위치 및 크기를 측정하였다.
대상 데이터
- 용접 작업시 비산되는 불티의 분포를 측정하기 위하여 입력전류(50~125 A) 및 높이(0 m, 1 m)를 변화시켜가면서 실험을 실시하였다. 30 cm 길이의 강재에 대하여 용접을 실시하였으며 용접봉 1개가 사용되었다. 용접 작업시 비산된 불티 중에서 직경 1.
- 작업 높이 1 m, 입력전류 125 A를 가하여 작업을 실시하였다. 가연물로는 건초, 방진막, 부직포, 우레탄폼, 비닐, 종이, 골판지, 유류(휘발유, 경유, 등유)를 사용하였다. 실험시 매회 착화되는 경우 실험회수를 단축하여 실시하였다.
- 용접·절단 작업시 비산된 불티에 의하여 주위 가연물에 착화 여부를 평가하기 위하여 실험을 실시하였다. 가연물로는 건초, 방진막, 종이류, 우레탄폼, 비닐, 부직포, 유류(휘발유, 경유, 등유)가 사용되었다.
- 입력전류 75 A 이상에서는 모재의 온도가 모두 1300 ℃ 이상 도달하였다. 본 실험에는 1300 ℃까지 측정 가능한 열화상 카메라를 사용하였으며 실제 모재의 온도는 이 이상 도달할 것으로 사료된다. 비산 불티의 온도는 입력 전류 75 A 이상에서 약 450℃까지 도달하였다.
- 본 연구에서는 인버터 AC/DC TIG(Tungsten inert gas) 용접기와 인버터 에어 프라즈마 절단기를 사용하여 실험을 실시하였다.
- 실험에 사용된 용접기는 인버터 AC/DC TIG(Tungsten inert gas) 용접기(Perfect-500WT)로 TIG 용접 및 수용접이 가능하다. 용접기의 제원을 Table 1에, 사진을 Figure 4의 (a)에 나타내었다.
- 용접·절단 작업시 불티의 최대 비산범위를 측정하기 위하여 바닥에 스티로폼을 깔고 용접·절단 작업을 수행하였다. 용접 작업시 125 A의 입력전류를 가하고 1 m, 1.9 m, 2.7 m 높이에서 각각 실험을 실시하였다. 절단 작업의 경우 두께가 2 mm인 철판을 1.
- 용접·절단 작업시 비산되는 불티에 의한 주변 가연물에 착화 유무를 평가하기 위하여 실험을 실시하였다. 작업 높이 1 m, 입력전류 125 A를 가하여 작업을 실시하였다. 가연물로는 건초, 방진막, 부직포, 우레탄폼, 비닐, 종이, 골판지, 유류(휘발유, 경유, 등유)를 사용하였다.
성능/효과
- (1) 용접 작업시 입력전류가 증가함에 따라 비산된 불티 중 직경 1.5 mm 이상인 불티의 개수가 증가하였다.
- (3) 1 m 높이에서 절단 작업시 직경 1.5 mm 이상인 불티가 작업 위치로부터 1.7 m 이내에 분포하였다.
- (4) 용접 작업시 비산된 불티가 최대 2.8 m, 절단 작업시 최대 4.7 m까지 비산되었으며 절단 작업시 보다 많은 불티가 비산되었다.
- 15 mm를 차지하였다. 용접실험 결과와 비교하면 직경 1.5 mm 이상인 불티의 개수가 6배 많이 분포하고 있으며, 비산거리가 약 90 cm 증가하였다.
- 용접 작업시 불티의 비산범위 측정 결과를 Figure 10에 나타내었다. 작업 높이가 증가할수록 불티의 비산거리가 증가하였으며, 작업 높이 2.7 m일 때 불티가 길이 방향으로 최대 2.8 m까지 비산되었으며 폭 방향으로 약 2 m 비산되었다.
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