[논문]졸-겔법으로 제조된 방염제졸의 연기밀도 특성에 관한 연구

조경래; 이춘하; 김시국

doi:10.7731/kifse.2017.31.3.011

졸-겔법으로 제조된 방염제졸의 연기밀도 특성에 관한 연구
Study on the Smoke Density Characteristics of Flame Retardant Sol Manufactured by a Sol-gel Method 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.31 no.3, 2017년, pp.11 - 18

조경래 (호서대학교 소방방재학과) , 이춘하 (호서대학교 소방방재학과) , 김시국 (호서대학교 소방방재학과)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 건축물 내에 사용되는 실내장식물의 가연성으로 인해 화재 시 발생하는 연기로 인한 인명피해를 사전에 예방하기 위해 무기물의 실리케이트와 유기물의 실란커플링제를 졸-겔법으로 합성하여 방염성을 부여할 수 있는 비할로겐 방식의 유-무기 하이브리드 방염제졸을 새롭게 제조하였다. 제조된 방염제졸의 성능확인을 위해 방염성능기준에 의거한 연기밀도 측정기준인 ASTM E 662의 시험장치 및 절차에 따라 훈소모드 실험 및 불꽃모드 실험을 진행하여 성능을 확인하였다. 결과적으로 제조된 방염제졸은 기존의 방염제의 물성과 내열성능을 높여 화재 시 연기발생량을 감소시킬 수 있기 때문에 향후 다양한 실내장식물에서도 확대적용 함으로써 연기에 의한 피해에 있어 긍정적인 효과를 발휘할 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, a non-halogen type organic-inorganic hybrid flame retardant sol, which can impart flame resistance to synthesize silicate of inorganic material and silane coupling agent of organic material by a sol-gel method, were newly manufactured. The addition of flame retardant will prevent loss of life in a fire because smoke from the flammability of interior finishing materials used as the construction materials poses a major danger. The smoke density measurement standard based on flame retardant performance standards, experiments were conducted according to the test equipment and procedures of ASTM E 662. The non-flaming mode experiment and the flaming mode experiment were conducted to confirm the performance of the manufactured flame retardant sol. As a result, the manufactured flame retardant sol improved the physical properties and heat resistance of existing flame retardants, and decreased the smoke production of the fire. Therefore, it may be possible to reduce the damage caused by smoke and expand the applications to various interior finishing materials.

주제어

표/그림 (12)

표 Table 1. Application Field
그림 Figure 1. The chemical structure of SCA.
그림 Figure 2. Manufacturing process of flame retardant coating sol.
표 Table 2. General Properties of SCA (KBE-903 APTES)
그림 Figure 3. Results of FT-IR spectrum.
그림 Figure 4. Experimental samples.
그림 Figure 5. Smoke density chamber (ASTM E 662).
그림 Figure 6. Result graph of non-flaming mode.
그림 Figure 7. Result graph of flaming mode.
표 Table 3. Measurement Results of Smoke Density (D_s) by Non-Flaming Mode
표 Table 4. Measurement Results of Smoke Density (Ds) by Flaming Mode
표 Table 5. Smoke Density (D_s) Increment by Non-Flaming and Flaming Mode (Standard MDF-1)

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

의 시험장치 및 절차에 따라 진행하였다. Figure 5는 연기밀도 측정실험에 사용한 연기밀도시험기(NBS Smoke Density Chamber, Fire Testing Technology Ltd, UK)를 나타낸 것으로 밀폐된 챔버 내부에 실험시료를 복사가열기 전면에 수직으로 세워 장착한 후 훈소(nonflaming)모드와 불꽃(flaming)모드로 실험을 진행하였다. 훈소모드 실험의 경우 복사가열기를 이용하여 25 kW/m²의복사열만 인가하였고, 불꽃모드 실험의 경우 25 kW/m²의 복사열 인가와 함께 설치된 버너를 이용하여 가스(50cm3/min)와 공기(500 cm3/min)의 유량조절을 통해 길이 6.
MDF-1G 시료의 경우 MDF-1 시료에 일반적으로 사용되는 일반 비방염 PVC필름을 아크릴계 접착제로 프라이머(primer) 처리하여 붙였고, MDF-1F 시료의 경우 MDF-1 시료에 일반적으로 사용되는 할로겐계 방염 PVC필름을 아크릴계 접착제로 프라이머 처리하여 붙였다. MDF-2 시료의 경우 제조된 방염제졸을 도포 횟수에 따른 성능 차이를 추가적으로 관찰하기 위해 MDF 표면에 2회 도포하여 제작하였다.
Table 5는 연기밀도 성능이 가장 우수한 MDF-1 시료를 기준으로 소재별 연기밀도 증가량을 추정한 것으로 방염제졸의 도포 횟수에 따른 성능비교를 위해 사용한 MDF-2 시료는 분석에서 제외하였고, 추가적으로 본 실험에서 제외된 표준시료인 MDF-0 시료에 비방염 PVC필름을 붙인 MDF-0G 시료 및 MDF-0 시료에 방염 PVC필름을 붙인 MDF-0F 시료의 훈소모드 및 불꽃모드 실험의 연기밀도를 추정하였다. 훈소모드 실험의 경우 표준시료인 MDF-0 시료로 인해 발생되는 연기밀도는 +510.
4mm의 불꽃을 실험시료 하단에 인가하였다. 각 모드별 실험은 20분 동안 진행하였고, 연소시 발생되는 연기를 챔버내부에 수직으로 설치된 광학장치를 이용하여 통과된 연기로 인한 빛의 강도(투과율)변화를 측정하고, 연속적으로 연기밀도를 ASTM E 662에서 규정하고 있는 식 (1)을 이용하여 산출하였다.
의 성능을 개선시켜, 무기물질의 장점인 우수한 내열성을 가진 실리케이트용액(silicate solution;SS)과 내구성 및 부착성의 우수한 특성을 가지고 있는 실란화합물 중 하나인 아미노기(amino group; AG)의 실란커플링제(silane coupling agent; SCA)인 KBE-903을 이용하여,방염제의 중요 성능인 내열성 및 내구성 등을 향상시킨 유무기 하이브드(hybrid) 방식의 방염코팅제졸을 새롭게 제조하였다. 그 후 화재시 인간의 생명에 가장 중요한 영향을 미치는 연기발생량의 저감을 확인하기 위해 건축물의 실내장식물로 많이 사용되고 있는 중밀도섬유판인 medium density fiberboard (MDF) 대상으로 실험시료를 제작한 후, 방염코팅제졸의 방염성능 측정을 위해 방염성능기준에 의거하여 방염물품의 연기밀도(density of smoke; D_s) 측정 기준인 ASTM E 662의 시험장치 및 절차에 따라 실험을 진행하여 성능을 확인하였다.
따라서 본 논문에서는 졸-겔법(sol-gel method)을 이용하여 기 연구된 방염제졸⁽³⁾의 성능을 개선시켜, 무기물질의 장점인 우수한 내열성을 가진 실리케이트용액(silicate solution;SS)과 내구성 및 부착성의 우수한 특성을 가지고 있는 실란화합물 중 하나인 아미노기(amino group; AG)의 실란커플링제(silane coupling agent; SCA)인 KBE-903을 이용하여,방염제의 중요 성능인 내열성 및 내구성 등을 향상시킨 유무기 하이브드(hybrid) 방식의 방염코팅제졸을 새롭게 제조하였다. 그 후 화재시 인간의 생명에 가장 중요한 영향을 미치는 연기발생량의 저감을 확인하기 위해 건축물의 실내장식물로 많이 사용되고 있는 중밀도섬유판인 medium density fiberboard (MDF) 대상으로 실험시료를 제작한 후, 방염코팅제졸의 방염성능 측정을 위해 방염성능기준에 의거하여 방염물품의 연기밀도(density of smoke; D_s) 측정 기준인 ASTM E 662의 시험장치 및 절차에 따라 실험을 진행하여 성능을 확인하였다.
본 논문은 비할론겐 방식의 내열성 및 내구성이 향상된 유-무기 하이브리드 방염제졸을 졸-겔법을 이용하여 새롭게 제조하고, 건축물의 실내장식물로 많이 사용되고 있는 중밀도섬유판인 MDF를 이용하여 실험시료를 제작하여,방염성능기준에 의거한 연기밀도 측정기준인 ASTM E 662의 시험장치 및 절차에 따라 훈소모드 실험 및 불꽃모드실험을 진행하여 성능을 확인해 본 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다.
실험은 실험시작 후 90 s, 240 s, 600 s의 정적인 연기밀도(D_s) 값과 실험동안 발생된 연기의 최대연기밀도(D_sm) 값을 측정하였고, 각 모드별 실험시료를 대상으로 총 5회 실시한 후 평균값으로 결과를 나타내었다.
예를 들어 실란화합물을 기준으로 하였을 때 3개의 관능기가 있으므로 물이 3이 된다. 용매는 점도조절이나 안정성을 위해 적당한 양을 사용하고, 촉매는 너무 많은 양을 사용하면 안정성이 떨어지므로 최적화 비율을 찾아 진행하였다. 방염제의 합성방법은 물 34.

대상 데이터

Figure 1은 실험에 사용한 실란커플링제(SCA)로써 아미노기(AG)를 가지는 친수성 물질인 KBE-903을 사용하였고, 유기물인 중밀도섬유판(MDF)과 무기물인 실리케이트 (silicate)를 연결해주는 중간 매개체 역할을 한다. Table 2는 실란커플링제(SCA) KBM-903의 일반적인 속성을 나타낸 것이다⁽¹⁴⁾.
Figure 4는 실험시료를 나타낸 것으로 연기밀도 측정실험을 위하여 ASTM E 662 규격에 의해 가로 75 mm×세로 75mm×두께 10 mm 크기로 각 시료별 10개씩 제작한 후 실험에 사용하였다.
본 연구에서 방염성능이 우수한 비할로겐 방식의 방염제를 제조하기 위하여, 실란화합물과 반응할 수 있고 공업용으로 판매되고 있으며, 무기물질의 장점인 우수한 내열성을 가진 실리케이트용액(SS)을 사용하였다.
졸-겔법에 의해 제조된 방염제졸의 성능실험을 위하여 건축물의 실내장식물로 많이 사용되고 있는 중밀도섬유판인 MDF를 이용하여 다음과 같이 실험시료를 제작하였다. Figure 4는 실험시료를 나타낸 것으로 연기밀도 측정실험을 위하여 ASTM E 662 규격에 의해 가로 75 mm×세로 75mm×두께 10 mm 크기로 각 시료별 10개씩 제작한 후 실험에 사용하였다.

이론/모형

졸-겔법에 의해 제조된 방염제졸의 성능실험은 방염성능기준⁽¹⁵⁾에 의거하여 방염물품의 연기밀도(D_s) 측정 기준인 ASTM E 662(고체물질에서 발생하는 연기의 비광학밀도를 위한 표준시험방법)⁽¹⁶⁾의 시험장치 및 절차에 따라 진행하였다. Figure 5는 연기밀도 측정실험에 사용한 연기밀도시험기(NBS Smoke Density Chamber, Fire Testing Technology Ltd, UK)를 나타낸 것으로 밀폐된 챔버 내부에 실험시료를 복사가열기 전면에 수직으로 세워 장착한 후 훈소(nonflaming)모드와 불꽃(flaming)모드로 실험을 진행하였다.

성능/효과

40% 순으로 나타났다. 결과적으로 제조된 방염제졸을 1회 도포한 MDF-1 시료가 최대연기밀도가 가장 적게 나타나 방염성능이 가장 우수한 것으로 나타났고, 2회 도포 했을 때 보다 1회 도포했을 때 난연성이 더 크게 향상되는 것으로 측정되었다. 또한, 기존의 할로겐계 방염 PVC필름보다 성능이 크게 개선된 것을 확인할 수 있었으며, 방염제졸을 단독으로 사용했을 때 연기발생량이 크게 감소되면서 방염성능이 더욱 우수한 것으로 나타났다.
11 순으로 측정되었다. 결과적으로 제조된 방염제졸을 단독으로 사용한 MDF-1 및 MDF-2가 실험시료 중 유일하게 방염성능기준인 최대연기밀도 400 이하로 성능을 만족하는 것을 확인할 수 있었다.
둘째, 불꽃모드 실험의 경우 최대연기밀도는 MDF-1 시료가 159.72로 가장 낮게 측정되었고, MDF-2 시료가 194.13, MDF-0 시료 249.34, MDF-1F 시료 334.36, MDF-1G시료 422.30 순으로 측정되었으며, 전체적인 연기발생량이 불완전연소시의 훈소모드 실험보다 적게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 실험결과 MDF-1 시료 및 MDF-2 시료,MDF-1F 시료가 최대연기밀도 400 이하로 성능을 만족하였지만, 방염 PVC필름을 붙인 MDF-1F 시료의 경우 표준시료인 MDF-0보다 방염필름에 의해 연기발생량이 증가되는 문제점이 나타났다.
결과적으로 제조된 방염제졸을 1회 도포한 MDF-1 시료가 최대연기밀도가 가장 적게 나타나 방염성능이 가장 우수한 것으로 나타났고, 2회 도포 했을 때 보다 1회 도포했을 때 난연성이 더 크게 향상되는 것으로 측정되었다. 또한, 기존의 할로겐계 방염 PVC필름보다 성능이 크게 개선된 것을 확인할 수 있었으며, 방염제졸을 단독으로 사용했을 때 연기발생량이 크게 감소되면서 방염성능이 더욱 우수한 것으로 나타났다. 특히, 훈소모드 실험의 경우 제조된 방염제졸을 단독으로 사용한 MDF-1 및 MDF-2가 실험시료 중 유일하게 방염성능기준인 최대연기밀도 400 이하로 성능을 만족하는 것을 확인하였다.
이상과 같은 결과 제조된 방염제졸의 경우 기존 할로겐계 방염 PVC필름보다 난연성이 매우 우수하며, 특히 최대연기발생량이 방염 PVC필름에 의해 발생되는 연기량보다 1/2로 감소되어 전체적인 방염성능이 크게 개선된 것을 볼 수 있었다. 또한, 방염제졸을 단독으로 사용했을 때 그 효과가 극대화 되는 것으로 나타났다. 화재 시 발생되는 연기는 인명피해에 있어 가장 큰 위험 요소이기 때문에 연기발생을 최소화 할 수 있는 비할로겐 방식의 방염제졸의 필요성이 크게 증가 할 것으로 생각된다.
본 연구에서 방염성능이 우수한 비할로겐 방식의 방염제를 제조하기 위하여, 실란화합물과 반응할 수 있고 공업용으로 판매되고 있으며, 무기물질의 장점인 우수한 내열성을 가진 실리케이트용액(SS)을 사용하였다. 또한, 코팅용액의 관능기(functional group; FG)가 다양한 소재와의 강력한 접착력과 바인더로서의 방염성능을 나타내기 위한 실험을 진행하면서 코팅용액 합성 시에 나타나는 물성변화와 도포 후 도포면의 방염상태 변화가 실리케이트(silicate)의량에 따라서 다르다는 것을 볼 수 있었다.
실험결과 복사열과 함께 불꽃을 인가한 불꽃모드 실험의 경우 전체적인 연기발생량이 훈소모드 실험보다 적게 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 MDF 목재의 경우 불꽃에 의한 완전연소시가 훈소에 의한 불완전연소시 보다 발생되는 연기량이 상대적으로 적기 때문으로 판단된다. 또한, 훈소모드 실험의 경우 표면에 어떠한 처리도 하지 않은 MDF-0 시료의 연기발생량이 가장 많았지만, 불꽃모드 실험의 경우는 표준시료인 MDF-0 시료보다 최대연기밀도가 일반 비방염 PVC필름을 붙인 MDF-1G 시료의 경우 169.37%까지 증가되었고, 특히 할로겐계 방염 PVC필름을 붙인 MDF-1F 시료의 경우도 134.10% 증가되어, 오히려 할로겐계 방염 PVC필름이 연기발생량을 가중시키는 결과를 초래하였다. 즉, 불꽃모드 실험의 경우 할로겐계 방염 PVC필름을 붙인 MDF-1F 시료도 방염성능기준에 의거하여 최대연기밀도 400 이하로 성능은 만족하지만, 방염 PVC필름에 의해 연기발생량이 증가되는 문제점이 나타났다.
즉, 불꽃모드 실험의 경우 할로겐계 방염 PVC필름을 붙인 MDF-1F 시료도 방염성능기준에 의거하여 최대연기밀도 400 이하로 성능은 만족하지만, 방염 PVC필름에 의해 연기발생량이 증가되는 문제점이 나타났다. 반면, 제조된 방염제졸을 1회 도포한 MDF-1 시료의 경우 표준시료인 MDF-0 시료보다 최대연기밀도가 35.94% 감소되어 가장 우수한 성능이 나타났으며, 제조된 방염제졸을 2회 도포한 MDF-2 시료의 경우도 MDF-0 시료보다 최대연기밀도가 22.14% 감소되면서방염성능이 우수해 지는 것을 확인할 수 있었고 훈소모드와 마찬가지로 제조된 방염제졸을 1회 도포하는 것이 2회도포했을 때보다 방염성능이 더 크게 향상되는 것으로 측정되었다.
방염성능에서 가장 중요한 최대연기밀도(D_sm)는 MDF-1시료 159.72로 가장 낮게 측정되었고, MDF-2 시료 194.13,MDF-0 시료 249.34, MDF-1F 시료 334.36, MDF-1G 시료 422.30 순으로 측정되었다. 실험결과 복사열과 함께 불꽃을 인가한 불꽃모드 실험의 경우 전체적인 연기발생량이 훈소모드 실험보다 적게 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 MDF 목재의 경우 불꽃에 의한 완전연소시가 훈소에 의한 불완전연소시 보다 발생되는 연기량이 상대적으로 적기 때문으로 판단된다.
방염성능에서 가장 중요한 최대연기밀도(Dsm)는 MDF-1시료 330.85로 가장 낮게 측정되었고, MDF-2 시료 396.13,MDF-1F 시료 424.22, MDF-1G 시료 472.34, MDF-0 시료 510.11 순으로 측정되었다. 실험결과 복사열만 인가한 훈소모드 실험의 경우 방염제졸을 바르거나 일반필름과 방염필름을 붙인 표면보다 순수한 MDF 목재 자체표면이 상대적으로 열분해가 힘들기 때문에 초기 연기밀도가 낮게 측정되지만, 지속적인 복사열 축적과 함께 열분해가 활발히 진행되면서 연기발생량이 급격히 증가되어 600 s에서의 정적연기밀도 및 최대연기밀도는 MDF-0 시료가 가장 높게 나타났다.
셋째, 훈소모드 및 불꽃모드 실험에서 제조된 방염제졸을 1회 도포한 MDF-1 시료가 최대연기밀도가 가장 적게나타나 방염성능이 가장 우수한 것으로 나타났고, 2회 도포 했을 때 보다 1회 도포 했을 때 난연성이 더 크게 향상되는 것은 MDF 자체의 방염제졸의 수분으로 인하여 내수성이 약하여, MDF자체의 결집력이 약해진 결과로 발생한 것이라고 판단된다.
30 순으로 측정되었으며, 전체적인 연기발생량이 불완전연소시의 훈소모드 실험보다 적게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 실험결과 MDF-1 시료 및 MDF-2 시료,MDF-1F 시료가 최대연기밀도 400 이하로 성능을 만족하였지만, 방염 PVC필름을 붙인 MDF-1F 시료의 경우 표준시료인 MDF-0보다 방염필름에 의해 연기발생량이 증가되는 문제점이 나타났다.
30 순으로 측정되었다. 실험결과 복사열과 함께 불꽃을 인가한 불꽃모드 실험의 경우 전체적인 연기발생량이 훈소모드 실험보다 적게 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 MDF 목재의 경우 불꽃에 의한 완전연소시가 훈소에 의한 불완전연소시 보다 발생되는 연기량이 상대적으로 적기 때문으로 판단된다. 또한, 훈소모드 실험의 경우 표면에 어떠한 처리도 하지 않은 MDF-0 시료의 연기발생량이 가장 많았지만, 불꽃모드 실험의 경우는 표준시료인 MDF-0 시료보다 최대연기밀도가 일반 비방염 PVC필름을 붙인 MDF-1G 시료의 경우 169.
11 순으로 측정되었다. 실험결과 복사열만 인가한 훈소모드 실험의 경우 방염제졸을 바르거나 일반필름과 방염필름을 붙인 표면보다 순수한 MDF 목재 자체표면이 상대적으로 열분해가 힘들기 때문에 초기 연기밀도가 낮게 측정되지만, 지속적인 복사열 축적과 함께 열분해가 활발히 진행되면서 연기발생량이 급격히 증가되어 600 s에서의 정적연기밀도 및 최대연기밀도는 MDF-0 시료가 가장 높게 나타났다. 표준시료인 MDF-0 시료의 최대연기밀도를 기준으로 최대연기밀도(Dsm) 감소율을 분석해 보면, MDF-1 시료감소율 35.
61 순으로 측정되었다. 실험시작 600 s의 정적연기밀도는 MDF-1 시료 101.93, MDF-2 시료 130.50, MDF-0 시료 213.23, MDF-1F 시료 262.62, MDF-1G시료 303.41 순으로 측정되었다.
25 순으로 나타났다. 실험시작 90 s부터 열분해가 활발히 진행되면서 모든 시료의 연기 발생량이 크게 증가되기 시작했고, 실험시작 240 s의 정적연기밀도는 MDF-0 시료 170.53, MDF-1 시료 177.12, MDF-1F 시료 181.24, MDF-1G 시료 250.00, MDF-2 시료 252.72 순으로 측정되었다. 실험시작 600 s의 정적연기밀도는 MDF-1 시료 309.
Table 4와 Figure 7은 불꽃모드 실험 시 발생된 연기밀도(Ds)의 정적인 측정값과 유동적인 변화량을 그래프로 나타낸 것이다. 실험시작 90 s의 정적연기밀도는 제조된 방염제졸을 MDF 표면에 1회와 2회 도포한 MDF-1 및 MDF-2 시료가 0.33으로 초기 연기발생량이 가장 적었고, MDF-0 시료 1.17, MDF-1F 시료 82.17, MDF-1G 시료 85.82 순으로 나타났다. 실험시작 240 s의 정적연기밀도는 MDF-1 시료 6.
Table 3과 Figure 6은 훈소모드 실험 시 발생된 연기밀도(Ds)의 정적인 측정값과 유동적인 변화량을 그래프로 나타낸 것이다. 실험시작 90 s의 정적연기밀도는 표면에 아무처리도 하지 않은 MDF-0 시료가 5.82로 초기 연기발생량이 가장 적었고, MDF-1 시료 7.27, MDF-2 시료 7.47, MDF-1G 시료 16.19, MDF-1F 시료 16.25 순으로 나타났다. 실험시작 90 s부터 열분해가 활발히 진행되면서 모든 시료의 연기 발생량이 크게 증가되기 시작했고, 실험시작 240 s의 정적연기밀도는 MDF-0 시료 170.
이상과 같은 결과 개발된 방염제졸은 단독으로 사용 시 가장 우수하나, 기존 비방염 PVC필름 및 방염 PVC필름과같이 사용하여도 연기발생량을 줄일 수 있기 때문에 화재안전상 우수한 방염효과를 나타낼 수 있을 것으로 판단된다.
이상과 같은 결과 연기는 화재발생시 인명피해에 있어서 제일 큰 비중을 차지하므로 비할로겐 방식으로 내열성 및 내구성을 강화시킨, 유-무기 하이브리드 방염제졸을 사용할 경우 훈소모드 실험방식이나, 불꽃모드 실험방식에서 본 실험에 사용한 시료 중 연기발생량이 가장 적게 나타나,연기밀도에서 우수한 방염성능을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 개발된 방염제졸은 단독으로 사용 시 발연성에서 가장 우수하나, 기존 비방염 PVC필름 및 방염 PVC필름과 같이 사용하여도 연기발생량을 줄일 수 있기 때문에 향후 다양한 실내장식물에도 방염제의 확대적용으로 연기에 의한 피해감소에 있어 긍정적인 효과를 발휘 할 것으로 보인다.
이상과 같은 결과 제조된 방염제졸의 경우 기존 할로겐계 방염 PVC필름보다 난연성이 매우 우수하며, 특히 최대연기발생량이 방염 PVC필름에 의해 발생되는 연기량보다 1/2로 감소되어 전체적인 방염성능이 크게 개선된 것을 볼 수 있었다. 또한, 방염제졸을 단독으로 사용했을 때 그 효과가 극대화 되는 것으로 나타났다.
10% 증가되어, 오히려 할로겐계 방염 PVC필름이 연기발생량을 가중시키는 결과를 초래하였다. 즉, 불꽃모드 실험의 경우 할로겐계 방염 PVC필름을 붙인 MDF-1F 시료도 방염성능기준에 의거하여 최대연기밀도 400 이하로 성능은 만족하지만, 방염 PVC필름에 의해 연기발생량이 증가되는 문제점이 나타났다. 반면, 제조된 방염제졸을 1회 도포한 MDF-1 시료의 경우 표준시료인 MDF-0 시료보다 최대연기밀도가 35.
첫째, 훈소모드 실험의 경우 최대연기밀도는 제조된 방염제졸만 1회 도포한 MDF-1 시료가 330.85로 가장 낮게 측정되었고, 제조된 방염제졸만 2회 도포한 MDF-2 시료가 396.13, MDF-1 시료에 할론겐계 방염 PVC 필름을 붙인 MDF-1F 시료가 424.22, MDF-1 시료에 비방염 PVC필름을 붙인 MDF-1G 시료가 472.34, MDF 표면에 아무런 처리를 하지 않은 MDF-0 시료 510.11 순으로 측정되었다. 결과적으로 제조된 방염제졸을 단독으로 사용한 MDF-1 및 MDF-2가 실험시료 중 유일하게 방염성능기준인 최대연기밀도 400 이하로 성능을 만족하는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 기존의 할로겐계 방염 PVC필름보다 성능이 크게 개선된 것을 확인할 수 있었으며, 방염제졸을 단독으로 사용했을 때 연기발생량이 크게 감소되면서 방염성능이 더욱 우수한 것으로 나타났다. 특히, 훈소모드 실험의 경우 제조된 방염제졸을 단독으로 사용한 MDF-1 및 MDF-2가 실험시료 중 유일하게 방염성능기준인 최대연기밀도 400 이하로 성능을 만족하는 것을 확인하였다.
실험결과 복사열만 인가한 훈소모드 실험의 경우 방염제졸을 바르거나 일반필름과 방염필름을 붙인 표면보다 순수한 MDF 목재 자체표면이 상대적으로 열분해가 힘들기 때문에 초기 연기밀도가 낮게 측정되지만, 지속적인 복사열 축적과 함께 열분해가 활발히 진행되면서 연기발생량이 급격히 증가되어 600 s에서의 정적연기밀도 및 최대연기밀도는 MDF-0 시료가 가장 높게 나타났다. 표준시료인 MDF-0 시료의 최대연기밀도를 기준으로 최대연기밀도(Dsm) 감소율을 분석해 보면, MDF-1 시료감소율 35.14%, MDF-2 시료 감소율 22.34%, MDF-1F 시료감소율 16.84%, MDF-1G 시료 감소율 7.40% 순으로 나타났다. 결과적으로 제조된 방염제졸을 1회 도포한 MDF-1 시료가 최대연기밀도가 가장 적게 나타나 방염성능이 가장 우수한 것으로 나타났고, 2회 도포 했을 때 보다 1회 도포했을 때 난연성이 더 크게 향상되는 것으로 측정되었다.
87%(807명)로 나타났다. 하지만 사망자만 단독으로 분석해보면 연기 및 유독가스 흡입(흡입으로 인한 화상포함)으로 인한 사망자가 61.11%(187명)로 가장 높은 비중을 차지하면서, 화재 시 발생되는 연기 및 연기에 포함된 유독가스 등이 인간의 생명에 있어서 가장 위협적인 화재위험 요소임을 확인할 수 있다. 2003년 대구지하철화재, 2012년 부산서면노래방화재, 2014년 장성요양병원화재 및 고양종합버스터미널화재, 2015년 의정부아파트화재, 2017년 동탄메타폴리스 화재 등은 화재 시 발생된 연기 및 유독가스로 인해 사상자가 많이 발생된 것을 간접적으로 보여주는 사례이다.

후속연구

이상과 같은 결과 연기는 화재발생시 인명피해에 있어서 제일 큰 비중을 차지하므로 비할로겐 방식으로 내열성 및 내구성을 강화시킨, 유-무기 하이브리드 방염제졸을 사용할 경우 훈소모드 실험방식이나, 불꽃모드 실험방식에서 본 실험에 사용한 시료 중 연기발생량이 가장 적게 나타나,연기밀도에서 우수한 방염성능을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 개발된 방염제졸은 단독으로 사용 시 발연성에서 가장 우수하나, 기존 비방염 PVC필름 및 방염 PVC필름과 같이 사용하여도 연기발생량을 줄일 수 있기 때문에 향후 다양한 실내장식물에도 방염제의 확대적용으로 연기에 의한 피해감소에 있어 긍정적인 효과를 발휘 할 것으로 보인다.
특히, 기능성 나노분말 분산액을 바인더와 혼합 및 결합시킬 때 여러 가지의 화학공정들이 가능하게 되고, 이로 인해 다양한 기능 및 물리적 성질이 나타지만, 형성된 도포면이 건조과정 중 수축되어 크랙(crack)이 나타나는 등 개선의 소지가 많이 발생한다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서는 실란커플링제(SCA)를 일정크기의 나노입자를 가지고 있는 실리케이트(silicate)와 반응을 시켜 표면 부착성을 높여, 방염성능이 우수한 방염제로도 사용 가능할 것으로 판단된다. 즉, 기존 하이브리드형 바인더 제조공정에서 발생되었던 수축과 크랙 등의 결함은 졸-겔법을 통하여 환경친화적으로 개선가능하며, 방염성과 부착성을 향상시켜 내열성과 내구성이 우수한 방염제로 사용 가능할 것으로 생각된다⁽¹²⁾.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국내 화재로 인한 인명피해 현황은?	국민안전처 국가화재정보센터의 화재통계자료(1)에 따르면 2016년도 화재로 인한 인명피해는 총 2,024명(사망자306명, 부상자 1,718명)으로 사상원인별로 분석해보면, 화상으로 인한 사상자가 43.33%(877명)로 가장 높았고, 그 다음으로 연기 및 유독가스 흡입(흡입으로 인한 화상포함)으로 인한 사상자가 39.87%(807명)로 나타났다. 하지만 사망자만 단독으로 분석해보면 연기 및 유독가스 흡입(흡입으로 인한 화상포함)으로 인한 사망자가 61.
	방염 후처리란 무엇인가?	현재 이와 같은 문제점을 극복하기 위해 난연성 및 자기소화성을 부여한 방염처리 대상을 화재예방, 소방시설 설치유지 및 안전관리에 관한 법률 제12조(소방대상물의 방염 등)에 의거하여 규정하고 있으며, 방염처리 대상에 따라 방염 선처리 물품과 후처리 물품으로 대상물품을 분류하고 있다. 방염 선처리 물품은 제작 시 방염성능을 첨가하는 것으로 커튼, 침구류, 카펫, 벽지, 암막, 소파, 의자 등의 실내장식물이 해당되며, 방염 후처리 물품은 가공 후 현장에서 방염처리를 하는 것으로 합판 및 목재 등의 실내장식물이 해당된다. 하지만, 현재 방염처리용으로 사용하고 있는 방염제의 대부분은 가격이 저렴하고, 방염효과가 우수한 할로겐 화합물계의 방염제가 사용되고 있으나, 유독가스 및 독성가스를 발생시켜 환경오염 및 인명피해의 원인이 되는 문제점이 나타나고 있다(4,5).
	연소가 쉬운 유기물질로 구성된 실내장식물로 발생하는 문제점을 극복하기 위해 무엇을 하고 있는가?	이러한 건축물에 사용되는 대부분의 실내장식물은 탄소(C), 수소(H), 산소(O)로 구성된 유기물질로 연소가 쉬운 문제점이 있으며, 다량의 연기 및 유독가스가 발생하여 화재로 인한 인명피해를 가중시키며, 피난 시 다량의 연기로 인한 시야확보의 저하로 피난실패가 나타날 가능성이 매우 높다(2). 현재 이와 같은 문제점을 극복하기 위해 난연성 및 자기소화성을 부여한 방염처리 대상을 화재예방, 소방시설 설치유지 및 안전관리에 관한 법률 제12조(소방대상물의 방염 등)에 의거하여 규정하고 있으며, 방염처리 대상에 따라 방염 선처리 물품과 후처리 물품으로 대상물품을 분류하고 있다. 방염 선처리 물품은 제작 시 방염성능을 첨가하는 것으로 커튼, 침구류, 카펫, 벽지, 암막, 소파, 의자 등의 실내장식물이 해당되며, 방염 후처리 물품은 가공 후 현장에서 방염처리를 하는 것으로 합판 및 목재 등의 실내장식물이 해당된다.

참고문헌 (16)

Ministry of Public Safety and Security, "National Fire Information Center E-Fire Statistics" (2016).
Y. G. Park, "Toxicity Evaluation of Combustion Gases from the Interior Materials by NES 713", Korea Fire Service Association, Fire Protection Technogy, No. 28, pp. 41-47 (2000).
K. R. Cho, S. E. Lee, C. H. Lee and S. K. Kim, "Study on the Excellent Heat Resistance Organic-Inorganic Hybrid Flame Retardant", Fire Science and Engineering, Vol. 30, No. 3, pp. 67-72 (2016).
J. Chae and S. C. Woo, "The Study on the Effectiveness Improvement of Fire Safety in Multiplex Available Premises", Korean Review of Crisis & Emergency Management, Vol. 6, No. 3, pp. 30-44 (2010).
J. M. Cha, S. H. Hyun, I. B. Kim and M. O. Yoon, "A Study on the Flame Retardant Performance of MDF Wood According to Flame Retardant Treatment Method", Fire Science and Engineering, Vol. 25, No. 6, pp. 146-155 (2011).
Y. J. Park, H. P. Lee, H. R. Kim, W. S. Lee, Y. S. Yang and M. L. Lee, "A Study on Combustion Gas Toxicity of Architecture Surface Material", Proceedings of 2011 Spring Annual Conference, Korean Institute of Fire Science & Engineering, pp. 441-446 (2011).
H. J. Kim and S. E. Lee, "An Experimental Study on the Effect of Flame Resistant Treated in Gosiwon Fires", Journal of The Korean Society of Hazard Mitigation, Vol. 14, No. 6, pp. 259-265 (2014).

원문보기 상세보기
B. E. Yoldas, "Hydrolysis of Aluminium Alkoxides and Bayerite Conversion", Journal of Applied Chemistry and Biotechnology, Vol. 23, Issue 11, pp. 803-809 (1973).

상세보기
B. E. Yoldas, "Alumina Sol Preparation from Alkoxides", Ceram. Bull, Vol. 54, No. 3, pp. 289-290 (1975).
C. J. Brinker, G. W. Scherer, "SOL-GEL SCIENCE; The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing", ACADEMIC PRESS, INC., San Diego, USA (1950).
K. C. Song, J. K. Park, H. U. Kang and S. H. Kim, "Synthesis of Hydrophilic Coating Solution for Polymer Substrate Using Glycidoxypropyltrimethoxysilane", Journal of Sol-Gel Science and Technology, Vol. 27, Issue 1, pp. 53-59 (2003).

상세보기
J. K. Park, K. C. Song, H. U. Kang and S. H. Kim, "Preparation of Hydrophilic Coating Film Using GPS (Glycidoxypropyl Trimethoxysilane)", Korean Chemical Engineering Research (HWAHAK KONGHAK), Vol. 40, No. 6, pp. 735-740 (2002).
D. P. Kang, H. Y. Park, M. S. Ahn, I. H. Myung, T. J. Lee, J. H. Choi and H. J. Kim, "Properties of Sol-Gel Materials Synthesized from Colloidal Silica and Alkoxy Silanes", Polymer Korea, Vol. 29, Issue 3, pp. 242-247 (2005).
Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd., "Shin-Etsu Silicone; Silane Coupling Agents", Tyokyo, Japan (2010).
Ministry of Public Safety and Security (No. 2016-138), "Flame Retardant Performance Standard" (2016).
ASTM E 662, "Standard Test method for Specific Optical Density of Smoke Generated by Solid Materials" (2009).

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증