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가구소재의 화재전파해석을 위한 열해리 물성 평가
Estimation of Pyrolysis Properties for Fire Propagation Analysis of Furniture Materials 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.27 no.4, 2013년, pp.41 - 46  

김성찬 (경일대학교 소방방재학과)

초록
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본 연구는 가구류를 구성하는 주요 재료의 열적조건에 따른 반응특성과 화염전파해석에 필요한 열해리 물성을 제공하기 위해 열중량분석을 수행하였다. 실험대상 시편은 가구류에 널리 적용되는 MDF 판재와 코팅재, 합성피혁과 쿠션재 등이며 가열율 $10^{\circ}C/min$, 최대 온도 $600^{\circ}C$까지 실험을 수행하였다. 실험결과 MDF 소재의 경우 $324^{\circ}C$에서 피크 반응을 나타냈었으며 MDF 코팅재의 경우 초기 피크반응온도가 $270{\sim}280^{\circ}C$로 감소하였다. 합성피혁과 폼 소재의 경우 재료를 구성하는 폴리머의 종류에 따라 기준온도와 기준 반응율이 차이를 보였으나 기준온도는 $270^{\circ}C$$420^{\circ}C$ 정도로 비교적 유사한 경향을 나타냈다. Lyon 등이 제시한 방법에 의해 반응상수와 활성화 에너지를 산정하기 위해 시편의 기준 온도와 기준 반응율을 제시하였으며 이러한 기초 물성연구를 통해 화염전파특성을 이해함과 동시에 화재해석의 신뢰성을 향상시키는데 기여하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The present study has been conducted to investigate the reaction kinetics and pyrolysis parameters for flame propagation analysis of furniture material components. TGA measurement for component materials such as MDF (medium density fiberboad) panel including coating material, synthetic leather and f...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • MDF 소재의 경우 디자인과 방수 및 내구성강화등의 기능을 보강하기 위해 MDF 원판에 시트지가 부착된 MDF와 시트지에 고광택처리를 한 하이그로시 MDF 등이 가구 및 내장재로 널리 적용되고 있다. 본 실험에서는 MDF 원판소재와 시트지, 하이그로시 코팅된 MDF에 대한 열중량분석을 실시하였다. 가죽 외피류는 주로 인조가죽이며 사무용 의자, 사무용 소파, 가정용 소파등에 널리 이용되는 제품을 무작위로 선정하였다.
  • 본 연구는 가구류 소재로 널리 이용되는 MDF 계열 판재와 합성피혁, 쿠션재등의 열적조건에 따른 반응특성을 파악 하기 위한 기초연구로서 열중량분석을 통해 고체가연물의 화염전파를 해석하기 위한 열해리 모델에 적용되는 물성을 정량화함과 동시에 가연물의 열적조건에 따른 반응특성을 파악하였다. 본 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다.
  • 주어진 샘플크기에 대해 다양한 가열율 조건하에서 다수의 반복실험을 수행하여 실험결과를 얻는 것이 이상적인 방법이지만 화재 열해리 물성 측정에서는 10 K/min 정도의 가열율이 널리 적용되고 있다(9). 본 연구에서는 가열율이나 샘플크기등의 실험조건의 타당성을 확인하기 위하여 기본적인 시편의 재료가 동일한 목재팰렛의 이전 TGA 분석 결과(10)를 비교하였다.
  • 본 연구에서는 열중량분석(TGA, Thermo-Gravimetric Analysis)을 통해 열적 조건변화에 따른 가연물의 열분해 반응특성을 파악한다.
  • 본 연구에서는 주거 공간 내 주요 가연물인 가구류 소재의 열적조건에 따른 반응특성을 파악하기 위해 열중량분석을 수행하고 이를 정량화하여 가구류의 화염전파해석을 위한 열해리 물성을 제공하고자 한다. 이러한 기초 물성연구를 통해 화염전파특성을 이해함과 동시에 화재해석의 신뢰성을 향상시키는데 기여하고자 한다.
  • 본 연구에서는 주거 공간 내 주요 가연물인 가구류 소재의 열적조건에 따른 반응특성을 파악하기 위해 열중량분석을 수행하고 이를 정량화하여 가구류의 화염전파해석을 위한 열해리 물성을 제공하고자 한다. 이러한 기초 물성연구를 통해 화염전파특성을 이해함과 동시에 화재해석의 신뢰성을 향상시키는데 기여하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 연구에 실험대상 시편으로 사용된 가구류를 구성하는 주요 재료는 무엇인가? 본 연구는 가구류를 구성하는 주요 재료의 열적조건에 따른 반응특성과 화염전파해석에 필요한 열해리 물성을 제공하기 위해 열중량분석을 수행하였다. 실험대상 시편은 가구류에 널리 적용되는 MDF 판재와 코팅재, 합성피혁과 쿠션재 등이며 가열율 $10^{\circ}C/min$, 최대 온도 $600^{\circ}C$까지 실험을 수행하였다. 실험결과 MDF 소재의 경우 $324^{\circ}C$에서 피크 반응을 나타냈었으며 MDF 코팅재의 경우 초기 피크반응온도가 $270{\sim}280^{\circ}C$로 감소하였다.
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참고문헌 (10)

  1. C. H. Hwang, "Effects of Change in Heat Release Rate on Unsteady Fire Characteristics in a Semi-Closed Compartment", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 26, No. 2, pp. 75-83 (2012). 

  2. S. C. Kim, G. H. Ko and S. H. Lee, "On the Reliability of the Computational Fire Model Based on the Yield Rate Concept of Combustion Gases", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 23, No. 4, pp. 130-136 (2009). 

  3. C. S. Ahn, H. Y. Kim, Y. H. Yoo and H. J. Kim, "A Numerical Analysis for Fire Spread Mechanism of Residuential Building Fire", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 26, No. 1, pp. 31-37 (2012). 

  4. S. C. Kim and S. H. Lee, "Assessment of Grid Sensitivity in the FDS Field Model to Simulate the Flame Propagation of an Electric Cable Fire", Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 23, No. 4, pp. 30-35 (2008). 

  5. K. McGrattan, R. McDermott, S. Hostikka and J. Floyd, "Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide", NIST Special Publication 1018-5, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD (2010). 

  6. R. E. Lyon, "An Integral Method of Nonisothermal Kinetic Analysis", Thermochimica Acta, Vol. 297, No. 1, pp. 117-124 (1997). 

  7. R. E. Lyon, "Heat Release Kinetics", Fire and Materials, Vol. 24, No. 4, pp. 179-186 (2000). 

  8. S. Hostikka and K. B. McGrattan, "Large Eddy Simulation of Wood Combustion", Proceedings of 9th International Interflam Conference, pp. 755-762 (2001). 

  9. T. Fateh, T. Rogaume, J. Luche, F. Richard and F. Jabouille, "Kinetic and Mechanism of the Thermal Degradation of a Plywood by Using Thermogravimetry and Fourier-transformed Infrared Spectroscopy Analysis in Nitrogen and Air Atmosphere", Fire Safety Journal, Vol. 58, pp. 25-37 (2013). 

  10. D. W. Kim, J. M. Lee, J. S. Kim and P. K. Seon, "Study on the Combustion Characteristics of Wood-pellet and Korean Anthracite Using TGA", Korean Chemical Engineering Research, Vol. 48, No. 1, pp. 58-67 (2010). 

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