난연특성을 가지는 EVA/Intumescent/나노클레이 복합재료 제조 및 교호집성재(Cross Laminated Timber) 적용 기술 Preparation of EVA/Intumescent/Nano-Clay Composite with Flame Retardant Properties and Cross Laminated Timber (CLT) Application Technology원문보기
최근 들어 늘어나고 있는 도시형 화재 사고와 건축 외장재에 따른 화재 피해 사례의 증가에 따라 난연처리기술의 중요성이 부각되고 있다. 특히, 목재를 기반으로 한 건축재료의 활용에 있어서 난연처리기술은 더욱 중요하게 평가되고 있다. Intumescent 시스템은 비할로겐계 난연처리기술의 하나로, 발포와 탄화층 형성을 통하여 난연성을 구현하는 시스템이다. 본 연구에서는 Intumescent 시스템을 적용하기 위해 Ethylene vinyl acetate (EVA)를 매트릭스로 채용하여 복합재료를 제조하였다. Intumescent 시스템의 난연특성을 강화하기 위해 나노클레이를 함께 적용하였다. Intumescent 시스템과 나노클레이 기술을 함께 적용한 복합재료를 시트상의 시험편으로 가공한 후, 이를 활용하여 표면의 난연특성이 강화된 새로운 구조의 교호집성재를 제작하였다. Intumescent 시스템을 적용한 복합재료의 연소특성 평가에서 최대 열방출량이 효과적으로 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 표면에 부착된 구조에 따라 CLT는 두 단계에 걸친 연소 현상이 발생했다. 또한, 심부 연소 과정에서 최대 열방출률이 크게 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 이러한 특성은 목재의 연소과정에 있어 연소 확산지연효과가 있을 것으로 판단된다. 표면단판에 대한 난연처리기술 및 복합재료 적용 최적화 기술을 통해 보다 화재특성이 개선된 CLT 구조체 개발이 가능할 것으로 기대된다.
최근 들어 늘어나고 있는 도시형 화재 사고와 건축 외장재에 따른 화재 피해 사례의 증가에 따라 난연처리기술의 중요성이 부각되고 있다. 특히, 목재를 기반으로 한 건축재료의 활용에 있어서 난연처리기술은 더욱 중요하게 평가되고 있다. Intumescent 시스템은 비할로겐계 난연처리기술의 하나로, 발포와 탄화층 형성을 통하여 난연성을 구현하는 시스템이다. 본 연구에서는 Intumescent 시스템을 적용하기 위해 Ethylene vinyl acetate (EVA)를 매트릭스로 채용하여 복합재료를 제조하였다. Intumescent 시스템의 난연특성을 강화하기 위해 나노클레이를 함께 적용하였다. Intumescent 시스템과 나노클레이 기술을 함께 적용한 복합재료를 시트상의 시험편으로 가공한 후, 이를 활용하여 표면의 난연특성이 강화된 새로운 구조의 교호집성재를 제작하였다. Intumescent 시스템을 적용한 복합재료의 연소특성 평가에서 최대 열방출량이 효과적으로 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 표면에 부착된 구조에 따라 CLT는 두 단계에 걸친 연소 현상이 발생했다. 또한, 심부 연소 과정에서 최대 열방출률이 크게 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 이러한 특성은 목재의 연소과정에 있어 연소 확산지연효과가 있을 것으로 판단된다. 표면단판에 대한 난연처리기술 및 복합재료 적용 최적화 기술을 통해 보다 화재특성이 개선된 CLT 구조체 개발이 가능할 것으로 기대된다.
Recently, the importance of flame retardation treatment technology has been emphasized due to the increase in urban fire accidents and fire damage incidents caused by building exterior materials. Particularly, in the utilization of wood-based building materials, the flame retarding treatment technol...
Recently, the importance of flame retardation treatment technology has been emphasized due to the increase in urban fire accidents and fire damage incidents caused by building exterior materials. Particularly, in the utilization of wood-based building materials, the flame retarding treatment technology is more importantly evaluated. An Intumescent system is one of the non-halogen flame retardant treatment technologies and is a system that realizes flame retardancy through foaming and carbonization layer formation. To apply the Intumescent system, composite material was prepared by using Ethylene vinyl acetate (EVA) as a matrix. To enhance the flame retardant properties of the Intumescent system, a nano-clay was applied together. Composite materials with Intumescent system and nano - clay technology were processed into sheet - like test specimens, and then a new structure of cross laminated timber with improved flame retardant properties was fabricated. In the evaluation of combustion characteristics of composite materials using Intumescent system, it was confirmed that the maximum heat emission was reduced efficiently. Depending on the structure attached to the surface, the CLT had two stages of combustion. Also, it was confirmed that the maximum calorific value decreased significantly during the deep burning process. These characteristics are expected to have a delayed combustion diffusion effect in the combustion process of CLT. In order to improve the performance, the flame retardation treatment technique for the surface veneer and the optimization technique of the application of the composite material are required. It is expected that it will be possible to develop a CLT structure with improved fire characteristics.
Recently, the importance of flame retardation treatment technology has been emphasized due to the increase in urban fire accidents and fire damage incidents caused by building exterior materials. Particularly, in the utilization of wood-based building materials, the flame retarding treatment technology is more importantly evaluated. An Intumescent system is one of the non-halogen flame retardant treatment technologies and is a system that realizes flame retardancy through foaming and carbonization layer formation. To apply the Intumescent system, composite material was prepared by using Ethylene vinyl acetate (EVA) as a matrix. To enhance the flame retardant properties of the Intumescent system, a nano-clay was applied together. Composite materials with Intumescent system and nano - clay technology were processed into sheet - like test specimens, and then a new structure of cross laminated timber with improved flame retardant properties was fabricated. In the evaluation of combustion characteristics of composite materials using Intumescent system, it was confirmed that the maximum heat emission was reduced efficiently. Depending on the structure attached to the surface, the CLT had two stages of combustion. Also, it was confirmed that the maximum calorific value decreased significantly during the deep burning process. These characteristics are expected to have a delayed combustion diffusion effect in the combustion process of CLT. In order to improve the performance, the flame retardation treatment technique for the surface veneer and the optimization technique of the application of the composite material are required. It is expected that it will be possible to develop a CLT structure with improved fire characteristics.
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문제 정의
우선 열 중량 분석(Thermogravimetric Analysis, TGA)을 통해 Intumescent 시스템이 적용된 EVA 수지의 주요 열분해 특성을 확인했다. Intumescent 시스템만 적용된 복합재료를 평가함으로써, E/I 복합재료의 독자적인 열분해 특성을 확인해보고자 하였다. E/I 복합재료는 온도 200℃에서부터 초기 열분해가 진행되는 것을 확인 할 수 있다(Fig.
선분산체와 neat EVA 간의 결합력을 높여주기 위해 maleic anhydride-grafted EVA(MA-g-EVA)를 활용하였다. 나노클레이가 적용된 복합재료에서는 Intumescent agent의 함량을 40 phr로 고정하여 나노클레이의 영향을 분석해보고자 하였다. 전체적인 소재의 혼합 비율은 Table 2에 나타내었다.
따라서, 집성재/CLT가 건축재료로 활용되기 위해 화재안전성을 개선하기 위한 기술이 요구되며, 특히 표면에서의 탄화를 지연시키고 방지할 수 있는 난연 처리 기술이 필요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는, Intumescent 시스템 및 나노클레이를 활용한 나노복합재료를 제조하고, 이를 이용한 새로운 구조의 CLT를 제조하여 표면에서의 난연특성을 평가하였다.
제안 방법
나노클레이는 S1ME (Synthetic MMT, CO-OP Chemicals, Japan)를 사용하였으며, 그 특성은 Table 1에 표기하였다. EVA고분자와의 혼용성을 향상시키기 위해 Cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB, Aldrich, USA)을 이용하여 나노클레이의 표면처리를 진행하였다. 준비된 나노클레이의 분산성을 극대화하여 균일한 특성을 가진 복합재료를 제조하기 위해 용매 혼용 기법을 활용하여 EVA/나노클레이 선분산체(Clay dispersion EVA)를 제조하였다.
발포층 형성제, 탄화층 형성제, 촉매의 배합을 통해 Intumescent 시스템을 구현하고 나노클레이의 분산을 통해 INC 복합재료를 제조할 수 있었다. INC 복합재료를 시트상의 소재로 가공을 진행하고 EVA의 접착특성을 활용하여 새로운 구조의 CLT를 제조하였다. Intumescent 시스템과 나노클레이를 활용한 나노 복합재료 시스템은 탄화층의 형성과 이를 통한 연소 지연효과가 뛰어남을 확인할 수 있었다.
INC 복합재료를 제조하기 위해 앞선 방법과 동일하게 압출 공정을 활용하였으며, 전체 구간의 온도 편차(최소 70℃ 최대 100℃)를 두어 EVA의 열 변형을 최소화하고 물질 간의 혼용성을 최대화할 수 있도록 하였다. 선분산체와 neat EVA 간의 결합력을 높여주기 위해 maleic anhydride-grafted EVA(MA-g-EVA)를 활용하였다.
Intumescent 시스템을 통해 난연성을 부여한 EVA 수지의 열분해 특성과 연소특성을 분석하였다. 우선 열 중량 분석(Thermogravimetric Analysis, TGA)을 통해 Intumescent 시스템이 적용된 EVA 수지의 주요 열분해 특성을 확인했다.
발포층 형성제, 탄화층 형성제, 촉매의 배합을 통해 Intumescent 시스템을 구현하고 나노클레이의 분산을 통해 INC 복합재료를 제조할 수 있었다. INC 복합재료를 시트상의 소재로 가공을 진행하고 EVA의 접착특성을 활용하여 새로운 구조의 CLT를 제조하였다.
따라서 혼용성을 확보할 수 있는 최저온도에서 복합재료 제조를 진행해야 한다. 본 연구에서는 가장 높은 혼합 구간의 온도를 100℃로 한정하여 압출 공정을 진행하였다.
주요 연구 결과를 살펴보면 APP : PER : MEL의 비율을 각각 8 : 3 : 5, 6 : 1 : 4, 3 : 1 : 1 등 각기 다른 비율로 설정하고 있으나, 일반적으로 촉매의 함량이 가장 많아야 하며, 발포층 형성제와 탄화층 형성제의 총량을 촉매 함량 이하로 설정하는 것이 효율적이라는 연구 결과들이 소개되고 있다(Gu, 2007). 본 연구에서는 발포층 형성제, 탄화층 형성제, 촉매의 각각의 비율을 1:1:3으로 결정하였다. 압출 공정을 통해 분산 및 복합재료 제조를 진행하였는데, 복합재료 제조공정 온도가 높아지면 크게 두 가지 문제가 발생할 수 있다.
INC 복합재료를 제조하기 위해 앞선 방법과 동일하게 압출 공정을 활용하였으며, 전체 구간의 온도 편차(최소 70℃ 최대 100℃)를 두어 EVA의 열 변형을 최소화하고 물질 간의 혼용성을 최대화할 수 있도록 하였다. 선분산체와 neat EVA 간의 결합력을 높여주기 위해 maleic anhydride-grafted EVA(MA-g-EVA)를 활용하였다. 나노클레이가 적용된 복합재료에서는 Intumescent agent의 함량을 40 phr로 고정하여 나노클레이의 영향을 분석해보고자 하였다.
EVA 시트는 대표적인 열융착 시트로 열가소성 특성을 활용하여 접착제와 같이 사용할 수 있다. 앞서 제조된 복합재료를 사출성형과 열압축 방식을 통해 시트 형상의 시험편으로 제조하였다. 필름의 가공과 적용을 위해 요구되는 인장 강도 특성을 비교한 결과는 Fig.
) Gordon)을 30 mm 두께의 단판 형태으로(경민산업, 대한민국) 준비하였다. 연소 평가를 진행하기 위해 기존의 CLT와 같은 다층 구조의 시험편을 대체하여 제조되었다. 폴리우레탄 접착제를 활용하여 2층 직교 구조를 하단부에 제작하고 상단에 미송(Douglas-fir)을 활용한 2 mm 표면 단판(경민산업, 대한민국)을 1 mm의 두께로 성형된 INC복합재료를 활용하여 체결하였다.
Intumescent 시스템을 통해 난연성을 부여한 EVA 수지의 열분해 특성과 연소특성을 분석하였다. 우선 열 중량 분석(Thermogravimetric Analysis, TGA)을 통해 Intumescent 시스템이 적용된 EVA 수지의 주요 열분해 특성을 확인했다. Intumescent 시스템만 적용된 복합재료를 평가함으로써, E/I 복합재료의 독자적인 열분해 특성을 확인해보고자 하였다.
이는 사출성형 과정에서 일부 소재의 열화 및 Intumescent agent의 변화 등에 따라 복합재료의 특성이 크게 변화하였음을 의미한다. 이러한 특성은 시트화를 하는데 부적합한 특성으로 평가되며, 따라서 열압축 방식을 적용하여 최종 시험편을 제조하였다.
EVA고분자와의 혼용성을 향상시키기 위해 Cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB, Aldrich, USA)을 이용하여 나노클레이의 표면처리를 진행하였다. 준비된 나노클레이의 분산성을 극대화하여 균일한 특성을 가진 복합재료를 제조하기 위해 용매 혼용 기법을 활용하여 EVA/나노클레이 선분산체(Clay dispersion EVA)를 제조하였다. 선분산체의 제조를 위해 표면 처리된 나노클레이를 톨루엔에 90℃ 조건에서 6시간 동안 분산시켰다.
콘칼로리미터 시험을 통해 E/I 복합재료의 연소특성을 분석했다. Fig.
연소 평가를 진행하기 위해 기존의 CLT와 같은 다층 구조의 시험편을 대체하여 제조되었다. 폴리우레탄 접착제를 활용하여 2층 직교 구조를 하단부에 제작하고 상단에 미송(Douglas-fir)을 활용한 2 mm 표면 단판(경민산업, 대한민국)을 1 mm의 두께로 성형된 INC복합재료를 활용하여 체결하였다. 단판 및 층간 체결을 위하여 120℃에서 10분간 열압 하였다.
표면의 난연성을 개선하고 탄화층을 강화시키기 위해 나노클레이를 활용하고자 하였다. 나노클레이와 같은 판상의 소재를 적용할 경우 표면 탄화층 형성과정에서 추가적인 레이어 형성을 기대할 수 있다(Lecouvet, 2013).
대상 데이터
2와 같은 2층 구조의 목재 시험편의 표면에 사용되었다. CLT 모사체를 제조하기 위하여 낙엽송(Larix leptolepis (S. et Z.) Gordon)을 30 mm 두께의 단판 형태으로(경민산업, 대한민국) 준비하였다. 연소 평가를 진행하기 위해 기존의 CLT와 같은 다층 구조의 시험편을 대체하여 제조되었다.
EVA는 VS420 (Lotte Chemical, Korea)을 사용하였으며, VA의 함량은 21.5%이고 용융지수가 2.0 g/10 min으로 폼형상을 형성시키기에 적합한 특성을 가지고 있다. Intumescent 시스템을 구현하기 위해서는 발포층 형성제, 탄화물 형성제, 촉매가 필요하다.
나노클레이와 같은 판상의 소재를 적용할 경우 표면 탄화층 형성과정에서 추가적인 레이어 형성을 기대할 수 있다(Lecouvet, 2013). Intumescent 시스템과 나노클레이를 복합적으로 적용한 소재(EVA/Intumescent/Nano-clay 복합재료, INC 복합재료)의 난연 특성 발현 메커니즘을 Fig. 1에 나타내었다. 각각의 단계에서 구현되는 효과를 다음과 같이 정리할 수 있다(Bourbigot, 2000; Li, 2006).
Intumescent 시스템의 난연특성을 분석하기 위해 EVA와 Intumescent agent를 활용한 복합재료(EVA/Intumescent composites, E/I 복합재료)를 제조하였다. Intumescent 시스템에서 발포층 형성제, 탄화층 형성제, 촉매의 비율 제어는 발포 및 탄화층 형성에 크게 영향을 주게 된다.
나노클레이는 S1ME (Synthetic MMT, CO-OP Chemicals, Japan)를 사용하였으며, 그 특성은 Table 1에 표기하였다. EVA고분자와의 혼용성을 향상시키기 위해 Cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB, Aldrich, USA)을 이용하여 나노클레이의 표면처리를 진행하였다.
각각의 소재는 발포와 탄화층 형성을 연속적으로 형성시켜, 표면의 탄화층/발포층 시너지 효과에 따른 난연성을 극대화 시키는 구조를 가지고 있다. 발포층 형성제로는 Pentaerythritol (PER, Sigma-Aldrich, USA)을 사용하였고, 탄화층 형성제로는 Melamine(MEL, Sigma-Aldrich, USA)을 촉매로는 Ammonium phosphate monobasic (APP, Sigma-Aldrich, USA)를 사용하였다.
또한 약 60∼80초 정도의 연소 시간이 지연되는 것을 확인 할 수 있는데 이는 화재 환경에서 인명의 대피 시간의 확보와 화재 초기진압의 가능성을 높여주는 효과라 할 수 있다. 본 연구에서 사용된 콘칼로리미터의 연소조건은 완전 연소가 가능한 50 kW 조건으로 일반적인 고분자는 최대 연소조건 도달 후 급격하게 연소를 진행하고 빠르게 연소가 종결된다. 하지만 E/I 복합재료에서는 최대 발열과정으로 성장하는 곡선이 완만하게 형성되며, 연소가 지연되는 현상을 확인할 수 있다(Schartel, 2007).
제조된 INC 난연복합재료는 Fig. 2와 같은 2층 구조의 목재 시험편의 표면에 사용되었다. CLT 모사체를 제조하기 위하여 낙엽송(Larix leptolepis (S.
성능/효과
이러한 표면 단판의 부착은 core CLT 구조의 보호를 목적으로 설계된 시스템이기 때문에 이에 대한 효과를 2차 peak 분석을 통해 확인할 수 있다. 2차 peak 평가에서는 Intumescent 시스템을 활용한 경우에 peak 높이가 크게 감소하는 것을 확인할 수 있다. PHRR을 비교한 Fig.
열분해가 진행된 이후 500℃ 이상에서 잔류물이 남는 것을 확인 할 수 있다. EVA만 분해시켰을 경우에는 초기 중량 대비 1% 내외의 잔류물이 확인되었으며, Intumescent 사용량이 증가함에 따라 각각 5%, 6.5%, 8%, 8.5% 내외의 잔류물이 확인되었다. APP, PER, MEL이 활용됨에 따라 탄화물이 형성하는 과정에서 발생하는 잔류물로 평가된다.
INC 복합재료를 시트상의 소재로 가공을 진행하고 EVA의 접착특성을 활용하여 새로운 구조의 CLT를 제조하였다. Intumescent 시스템과 나노클레이를 활용한 나노 복합재료 시스템은 탄화층의 형성과 이를 통한 연소 지연효과가 뛰어남을 확인할 수 있었다. 초기 발화에서는 복합재료 시스템이 불리한 경향을 보였으나, 심부 연소가 시작되면서 최대 발열량이 크게 감소하는 경향을 확인할 수 있었다.
2차 peak 평가에서는 Intumescent 시스템을 활용한 경우에 peak 높이가 크게 감소하는 것을 확인할 수 있다. PHRR을 비교한 Fig. 10에 따르면 Intumescent 시스템만 활용한 경우에 10% 수준의 최대 열방출량 감소효과가 있는 것으로 확인되었으며, 동시에 나노클레이를 적용한 경우 감소량이 지속적으로 증가해 최종적으로 36% 수준의 최대열방출량 감소가 있음을 확인할 수 있었다. 난연 소재로 활용되기 위해서는 건축법 시행령에 따라 5분간 총 방출열량이 8 MJ/m2 이하여야 하며 5분간 최대 열방출률이 10초 이상 연속으로 200 kW/m2를 초과하지 않아야 한다.
또한 약 60∼80초 정도의 연소 시간이 지연되는 것을 확인 할 수 있는데 이는 화재 환경에서 인명의 대피 시간의 확보와 화재 초기진압의 가능성을 높여주는 효과라 할 수 있다.
반면 탄화층을 형성하는 시스템은 연소가 지속적으로 지연되며, peak 형성 이후 발열량이 느리게 감소하는 경향을 가진다. 본 시스템에서는 CLT의 표면에 표면단판이 EVA 기반 시트로 부착한 형태로 제조되어 있으며, 50 kW의 완전 연소조건에서 표면층의 초기 발화 및 2차 심부 발화 2단계의 발화가 일어나는 특성을 보이고 있다. 일반적인 시험편들의 연소특성과는 차이가 나는데 이는 초기 연소 이후 불규칙한 구조체의 형상에 의해 발생한다고 알려져 있다(Schartel, 2007).
일반적인 시험편들의 연소특성과는 차이가 나는데 이는 초기 연소 이후 불규칙한 구조체의 형상에 의해 발생한다고 알려져 있다(Schartel, 2007). 시험편의 초기 발화 특성을 확인하여 연소 진행이 두 번 발생하는 것을 확인하여 표면과 심부가 연소하면서 각 peak를 형성하는 것으로 판단하였다. 초기 발화 과정에서는 순수한 EVA를 활용한 것보다 복합재료로 제조한 경우에 연소가 상대적으로 가속화되는 것을 확인할 수 있다.
앞선 복합재료의 연소와는 다른 경향을 보임을 확인할 수 있다. 앞선 E/I 복합재료의 연소특성 평가에서는 초기 연소 시작이후 최대점 도달과 연소열 감소가 연속적으로 진행되는 것을 확인할 수 있었다. 얇은 시험편의 경우 단일 peak의 형상을 가지는 경우가 많다.
시험편의 초기 발화 특성을 확인하여 연소 진행이 두 번 발생하는 것을 확인하여 표면과 심부가 연소하면서 각 peak를 형성하는 것으로 판단하였다. 초기 발화 과정에서는 순수한 EVA를 활용한 것보다 복합재료로 제조한 경우에 연소가 상대적으로 가속화되는 것을 확인할 수 있다. 이는 크게 두 가지 이유로 해석될 수 있는데, 우선 EVA 분자크기의 감소에 따른 연소 가속화 현상에 의한 것과 Intumescent 시스템의 작동에 의한 표면 발포와 이에 따른 연소면적 증가에 따른 결과로 해석할 수 있다.
Intumescent 시스템과 나노클레이를 활용한 나노 복합재료 시스템은 탄화층의 형성과 이를 통한 연소 지연효과가 뛰어남을 확인할 수 있었다. 초기 발화에서는 복합재료 시스템이 불리한 경향을 보였으나, 심부 연소가 시작되면서 최대 발열량이 크게 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 이러한 특성을 활용하여 연소 확산을 감소시킬 수 있을 것으로 평가하였다.
이러한 결과는 최대 열방출률의 감소를 통해 화재 확산을 감소시킬 수 있는 가능성을 확인한 실험 결과로 분석된다. 총 열방출량을 비교한 결과에서는 총 열방출량의 감소가 크게 나타나지 않았다(Fig. 11). 우선 표면 단판 구조체의 연소가 크게 발생하였기 때문에 초기 발열 곡선 그래프 성장은 비슷한 경향을 보이고 있으며 (70초 구간까지) 이후에 순수한 EVA를 활용한 경우보다 완만한 곡선을 그리고 있으나 최종적으로는 10% 수준의 감소만 보이고 있다.
후속연구
따라서 표면단판의 난연성 부여를 통하여 표면 난연 특성을 강화할 필요가 있다. 또한 이렇게 강화된 표면 단판의 난연특성을 통해 현재 연구된 심부의 INC 복합재료와의 시너지 효과를 기대할 수 있을 것이다. 이를 통해 보다 화재 안전을 위하여 개선된 CLT 개발이 가능할 것으로 기대된다.
난연 소재로 활용되기 위해서는 건축법 시행령에 따라 5분간 총 방출열량이 8 MJ/m2 이하여야 하며 5분간 최대 열방출률이 10초 이상 연속으로 200 kW/m2를 초과하지 않아야 한다. 본 시스템에서는 표면단판의 연소에 따라 총 방출열량 및 연속 방출량에서 난연 기준에는 미치지 못하지만, 연속 방출량 시간을 EVA를 적용 시스템의 84초에서 INC 복합재료 시스템의 36초까지 감소시킬 수 있었으며 다른 난연 시스템 등과의 복합적인 적용을 통해 보다 효율성을 강화할 수 있을 것으로 기대된다.
이러한 특성을 활용하여 연소 확산을 감소시킬 수 있을 것으로 평가하였다. 성능의 개선을 위해 가장 우선적으로 표면 단판의 난연성 확보가 진행되어야 할 것으로 판단된다. 초기 연소과정에서 표면 단판의 연소가 화염성장으로 이어질 수 있기 때문에, 이는 INC 복합재료를 활용한 난연성 부여 기술의 목적에 위배될 수 있다.
또한 이렇게 강화된 표면 단판의 난연특성을 통해 현재 연구된 심부의 INC 복합재료와의 시너지 효과를 기대할 수 있을 것이다. 이를 통해 보다 화재 안전을 위하여 개선된 CLT 개발이 가능할 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Intumescent 시스템이란?
특히, 목재를 기반으로 한 건축재료의 활용에 있어서 난연처리기술은 더욱 중요하게 평가되고 있다. Intumescent 시스템은 비할로겐계 난연처리기술의 하나로, 발포와 탄화층 형성을 통하여 난연성을 구현하는 시스템이다. 본 연구에서는 Intumescent 시스템을 적용하기 위해 Ethylene vinyl acetate (EVA)를 매트릭스로 채용하여 복합재료를 제조하였다.
도시형 화재 해결책의 중요성이 크게 부각되고 있는 이유는?
밀집된 건물 구조에 따라 화재의 성장이 빠르고 쉽게 전이될 뿐 아니라 부족한 도로상황에 의해 요구조자들의 생명을 보장할 수 있는 시간 또한 부족한 실정이다(Kim, 2003). 이러한 도시형 화재는 큰 사회적 비용을 수반할 뿐 아니라 생명에 큰 위협이 되기 때문에, 그 해결책의 중요성이 크게 부각되고 있다. 화재의 성장과 구조 시간의 확보를 결정짓는 요소는 화원의 flashover 지점이라고 할 수 있다.
할로겐 치환체를 활용하는 방식의 단점을 극복하기 위해 소개된 기술은?
연소가 진행되면, 할로겐 물질에 의한 연소물은 인체에 치명적인 영향을 미치게 되므로, 화재에 의한 2차 피해의 주된 원인으로 작용하게 된다. 이러한 단점을 극복하기 위해 비할로겐 계열의 재료를 적용하는 난연처리 기술이 소개되기 시작하였으며, 대표적으로 인(Phosphate)계 물질을 활용한 난연 소재가 다양하게 제안되었다(Lu, 2002). 기존의 할로겐 계열의 소재는 난연 성능 구현을 위해 10% 내외의 활용으로도 성능을 구현하는데 충분한 반면, 방향족 포스페이트와 같은 인계 난연소재는 30% 이상이 활용되어야 난연성능을 확보할 수 있다.
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