[논문]유성페인트의 화재 위험성평가에 관한 연구

이봉우; 권성필

doi:10.7731/kifse.2017.31.6.001

초록
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현재 국내에서 유통되고 있는 위험물질 가운데 인화성액체가 차지하는 비중은 87 wt% 이상이며 그 중 사용량이, 가장 많은 혼합위험물은 페인트 제품인 것으로 나타났다. 따라서 페인트 제품의 제조, 저장 및 운송에 대한 안전성 확보는 가장 시급하고 중요한 문제라고 할 수 있다. 본 연구에서는 국내 위험물안전관리법과 국제 GHS 시험방법 등을 조사 분석하였고 다양한 유성페인트에 대한 위험성 시험을 실시하여, 그 결과들 간의 연관성을 찾아냈으며, 더 나아가 국내 실정에 맞는 위험성 시험방법 및 판정기준을 제시하였다. 페인트는 인화점 시험, 가연성 액체량과 UN-연소지속성 시험 결과의 판정에 따라 위험물 또는 비위험물로 판정한다. 각각의 다른 수지가 사용되는 6종 유성페인트에 대하여 시험결과 그들은 고위험성을 갖는 제 류 위험물 및 제 류 위험물인 것으로 밝혀졌다.

Abstract ▼ AI-Helper

Currently, flammable liquids account for more than 87 wt% of the hazardous materials in circulation in Korea, and paint products are the most commonly used mixed hazardous materials. Therefore, one of the most urgent and important issues is that we have to secure the safety for manufacturing, storag...

Currently, flammable liquids account for more than 87 wt% of the hazardous materials in circulation in Korea, and paint products are the most commonly used mixed hazardous materials. Therefore, one of the most urgent and important issues is that we have to secure the safety for manufacturing, storage and transport of paint products. In this study we investigated and analyzed the domestic hazardous materials safety management method, the international GHS test method and so forth. We tested risks for a variety of oil paints and found a relation between the results. Furthermore, the risk test method and criteria adapted for domestic situation was presented. Paints were classified as hazardous or non-hazardous according to the results of the flash point test, the amount of flammable liquid or the UN-combustion persistence test. It was revealed from the test results of 6 kind of oil-based paints using different resins that they were hazardous materials with very high risks and belonged to the Category 1 or the Category 2.

주제어

표/그림 (15)

그림 Figure 1. Percentage of sales of paint by industry sector.
표 Table 1. Classification Criteria for Flammable Liquids in the Domestic Standard
표 Table 2. Classification Criteria for Flammable Liquids in GHS
표 Table 3. Diagram for Paint Components
표 Table 4. Properties of Solvent Paints in Relation to the Resin Type
그림 Figure 2. Seta closed flash point tester.
그림 Figure 4. Gas Chromatography.
그림 Figure 3. Combustion point tester.
그림 Figure 5. Combustion Persistence Tester.
표 Table 5. Tests of Hazardous Materials in the Domestic Standard and GHS
표 Table 6. Risk Test Results of Some Korean Organic Paints (Domestic Standard)
표 Table 7. Risk Test Results of Some Korean Organic Paints (GHS)
표 Table 8. Flash Points at the Concentration of Water-soluble Flammable Liquid
그림 Figure 6. Relationship between Combustion Points and Flash Points in Relation to Ethanol Contents
표 Table 9. Flash Points and Combustion Points in Relation to Ethanol Content

AI 본문요약
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문제 정의

국내 페인트 제품의 시장 점유율을 살펴보면, 판매량을 기준으로 Figure 1과 같은 구성 분포를 보이고 있다.⁽³⁾ 따라서 본 연구에서는 화학물질 중 가장 사용량이 많은 인화성액체 혼합물 중 유성페인트의 화재 위험성을 인화점, 가연성액체량 시험을 통하여 위험성을 확인하고, 페인트에 사용되는 다양한 용매를 농도별로 시험하여 위험성 및 비위험성 범위를 구별하며, 알코올의 위험성 및 비위험성 범위를 인화점 또는 연소점을 측정하여 확인하고자 한다. 유성 페인트의 위험성 인자는 위험물 시설인 제조소, 저장소, 취급소의 안전한 설치 및 운송의 기초자료로 활용되고 있다.
더욱이 환기장치가 있다하더라도 증기의 한계농도에 도달하면 폭발이 일어날 수 있으므로 각별한 주의가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 인화성액체 혼합물인 페인트 제품 6종에 대한 실험을 하였다.

제안 방법

Table 6과 같이 유성페인트의 경우 시료 J는 인화점 40℃ 이상으로 가연성 액체량과 연소점에 따라 위험도가 달라질 수 있었으나, 시료 B, D, E, H의 경우 가연성 액체의 양이 40 wt%를 초과하기 때문에 위험물로 판정하였고, 시료 O은 가연성액체량이 40 wt% 미만이기 때문에 연소점에 따라 비위험물로 판정하였다. 이는 대부분의 유성페인트들은 위험물이지만 인화점이 40 ℃를 초과하면 비위험물로 판정될 수 있고, 페인트류의 용제 함량에 따라서도 위험도가 구분될 수 있음을 의미한다.
따라서 본 연구에서는 Table 4에서 보는바와 같이 인화성액체 혼합물 중 가장 사용량이 많고, 위험성이 큰 유성페인트 중 아크릴수지, 폴리우레탄수지, 에폭시수지 등 수지의 종류에 따라 6종을 선택하여, 이들의 위험성인자 인화점. 가연성액체량, 연소지속성 등을 시험하여 국내 인화성액체 위험물의 특성을 판정하였다.⁽⁸⁾
또한 위험물의 지정수량 결정은 수용성액체와 비수용성 액체에 따라 2배 정도 차이가 있기 때문에, 수용성 인화성 액체 용제류와 물을 2.5, 5, 10, 20, 40, 60, 80, 99 wt% 혼합하여 이들 함량에 따라 위험물과 비위험물로 분류될 수 있는 한계농도를 발견하였다. 현재 국내 위험물안전관리법 시행령 [별표 1]의 비고 1에는 페인트인 경우 가연성액체량이 40 wt% 이하면서 인화점이 40 ℃ 이상인 동시에 연소점이 60 ℃ 이상이면 비위험물로 분류하고 있다.
본 연구에서는 인화성액체혼합물인 페인트를 각 수지 타입별로 시험하여 위험도를 측정하였으며, 대부분의 시중에 유통되는 유성페인트들의 인화점을 측정한 결과 낮은 인화점을 가지는 위험성물질 임을 알 수 있었으며, 다양한 국내 유통 유성페인트 제품을 구매하여 화재 위험성을 평가 하여 아래 Table 6에 나타내었다. 대부분의 결과를 보면 유성페인트는 각각의 페인트의 주성분에 관계없이 희석되는 용매의 영향을 많이 받아 위험물로 판정됨을 알 수 있었으며 이중에서 플라스틱도료가 가장 위험성이 높은 위험물임을 알 수 있었다.
이런 기술정보를 활용하여, 다양한 유성페인트를 국내·외 시험방법으로 위험성을 평가하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

이론/모형

Figure 2의 신속평형 인화점시험기(ASTM-D3278) 시험방법 또는 KS M ISO 3679 ｢페인트, 바니스, 석유 및 관련 제품-인화점시험방법｣, 모델명 STANDHOPE-SETA 71300-0을 사용하였다.
Figure 3의 태그개방식 연소점측정기(ASTM D1310) 시험 방법, 모델명 STANDHOPE–SETA 13230-2P를 사용하였다.

성능/효과

현재 세계적으로 유통되고 있는 화학물질은 약 12만종에 이르며, 매년 2천종 이상의 신규 화학물질이 추가적으로 개발되어 상품화되고 있는 실정이다.⁽¹⁾ 한 2020년까지 화학물질 생산량은 80 wt% 이상 증가할 것으로 예상되며, 성장률은 2.5-3.5 wt%로 전망된다. 국내에서 사용되고 위험물질 정보는 국가위험물정보관리시스템, 화학물질정보관리시스템 등에 의하여 관리되고 있는데 산업용 단일물질은 4만 5천종에 이르며 혼합위험물은 약 10만종이 사용되고 있는데, 이에 대한 위험물의 분류 및 구분이 임의적으로 이루어지고 있어서 많은 문제점이 나타나고 있다.
1,4-디옥산은 60 wt%까지는 제 1석유류이고 10∼40 wt%인 경우 제 2석유류이며, 10 wt%미만은 비위험물로 나타났다.
1. 국내에 사용되는 유성페인트는 대부분 고위험성을 갖는 인화성액체 제1 석유류, 제2 석유류로 구분 되었다.
3. 인화성액체 중 가연성액체량 함량으로 위험물로 분류되는 물질은, 대부분 연소지속성시험에서도 위험물로 분류되었다.
5. 에틸알코올에 물을 첨가하여 혼합물을 만들 경우 인화점이 13∼53 ℃로 점점 높아져 위험도가 낮아지는 경향성이 나타났고, “알코올의 판정기준에 관한 지침”에서 알코올 함량 60 wt% 이상으로 되어 있는 위험물의 조건이 위험물과 비위험물로 분류될 수 있는 한계농도가 약 50 wt% 결과를 얻어, 판정기준에 관한지침을 개선할 필요성이 있다.
본 연구에서는 인화성액체혼합물인 페인트를 각 수지 타입별로 시험하여 위험도를 측정하였으며, 대부분의 시중에 유통되는 유성페인트들의 인화점을 측정한 결과 낮은 인화점을 가지는 위험성물질 임을 알 수 있었으며, 다양한 국내 유통 유성페인트 제품을 구매하여 화재 위험성을 평가 하여 아래 Table 6에 나타내었다. 대부분의 결과를 보면 유성페인트는 각각의 페인트의 주성분에 관계없이 희석되는 용매의 영향을 많이 받아 위험물로 판정됨을 알 수 있었으며 이중에서 플라스틱도료가 가장 위험성이 높은 위험물임을 알 수 있었다.
이러한 결과로 보아 “알코올류의 판정기준에 대한 업무지침”을 개선할 필요성이 대두되었고, 수용성 석유류의 화재가 발생할 경우 다량의 물로 희석소화하면 자기소화성이 가능하게 된다고 볼 수 있다.

후속연구

2. 국내 인화성액체의 분류에 채택하고 있는 가연성액체량 시험은 재현성이 낮아 연소지속성 시험으로 개정한다면, 물질의 위험도를 신속하고 정확하게 확인할 수 있을 것이다.
그리고 위험성물질에 비위험성물질을 첨가한 혼합물질의 위험도 측정은 많이 연구되지 않은 분야로 이들의 시험 결과는 위험물 제조소 등의 설치 등 중요한 정보자료로 활용 될 것이며, 소방산업체의 위험물 저장소 설치 시 지정수량을 결정하는 법적인 중요한 근거자료로 활용될 것이다.
Table 7과 같이 유성페인트는 UN-GHS 시험방법에 의한 위험물 또는 비위험물 판정 값은 국내의 판정값과 비슷하게 나타났으며, 국내에서 위험물로 판정 결과가 나온 유성페인트는 대부분 위험물로 판정되었다. 이와 같이 유성페인트는 가연성액체량 시험을 가열전분법을 사용하는데 재연성이 떨어져 차후 연소지속성시험으로 개선할 필요성이 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	페인트는 무엇인가?	페인트는 물체의 표면에 도포 · 건조되어 피막을 형성함으로써 그 물체에 소기의 기능을 부여하는 유동상태의 화학제품으로서, 물체, 외관 및 형상의 보호, 특수기능성의 부여등 그 이상의 성능을 말한다. 이렇게 형성된 도막은 기계적 강도가 크고, 화학적으로 안정하며, 물체의 보호와 미장의 보호를 충분히 발휘할 수 있다.
	우리나라에서 위험물안전관리법에 의해 위험물의 물질군을 어떻게 분류하는가?	국내에서 사용되고 위험물질 정보는 국가위험물정보관리시스템, 화학물질정보관리시스템 등에 의하여 관리되고 있는데 산업용 단일물질은 4만 5천종에 이르며 혼합위험물은 약 10만종이 사용되고 있는데, 이에 대한 위험물의 분류 및구분이 임의적으로 이루어지고 있어서 많은 문제점이 나타나고 있다. 우리나라의 경우 위험물안전관리법에서 위험물을 6가지 종류의 물질군으로, 제 1류(산화성고체), 제 2류(가연성 고체), 제 3류(자연발화성물질 및 금수성물질), 제 4류(인화성액체), 제 5류(자기반응성물질), 제 6류(산화성액체), 분류하고 있으며, 일반적으로 페인트는 제 4류 인화성액체로 분류 · 구분하여 관리되고 있다.
	페인트의 주요소, 부요소, 조요소는 무엇을 말하는가?	페인트는 그 상태나 용도에 따라 다양한 종류가 있지만, 그 성분에 따라 3가지 요소(주요소, 부요소, 조요소)로 분류한다.(4) 주요소는 도막이 고착하여 파도물의 보호와 미관에 직접적인 관계를 갖는 수지, 안료 등의 주성분을 말하며, 부요소는 도료를 만들기 쉽게하거나 원활한 작업성을 돕는 안료, 분산제, 안정제, 건조제 등의 성분을 말한다. 조요소는 안료, 수지를 분산 및 안정화할 때 사용되는 용제가 도장하기 쉽도록 하는 희석제등을 말한다.

참고문헌 (10)

Korea Fire Institute, "A Study on the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals" (2006).
Korea Institute of Industrial Safety & Health, "Classification of Chemicals and Supply of Labelling Information According to GHS(II)" (2007).
Korea Apparel Testing Institute, "A Study on the Management Plan of Paint Sales Business" (2015).
M. H. Lee, "Paint Engineering" (2007).
Korea Institute of Industrial Safety & Health, "A Study on the Physicochemical Properties of Damage and Hazards of Chemicals" (2007).
National Fire Agency 119, "Act of Safety Control of Hazardous Materials" (2016).
National Fire Agency 119, "Criteria of Classification and Labelling of Hazardous Materials" (2016).
United Nations, Recommendation of the Transport of Dangerous Goods, "Manual of Tests and Criteria", Fourth Revised Edition (2016).
Korea Fire Institute, "A Study on the Adaptability of Fire Extinguishing Agent to Hazardous Materials of GHS" (2016).
United Nations, "Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals", Second Revised Edition (2017).

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