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ISSN : 1225-0112(Print)
ISSN : 2288-4505(Online)

Applied Chemistry for Engineering Vol.32 No.4 pp.417-422
DOI : https://doi.org/10.14478/ace.2021.1047

Fire Risk Rating Evaluation of Organic Insulation Materials

Ji Sun You, Nam Jeon^*, Yeong-jin Chung^**†

Fire & Disaster Prevention Research Center, Kangwon National University, Samcheok 25913, Korea
^*Real-scale Fire Testing & Research Center, Samcheok 25913, Korea
^**Department of Fire Protection Engineering, Kangwon National University, Samcheok 25949, Korea

^† Corresponding Author: Kangwon National University, Department of Fire Protection Engineering, Samcheok 25949, Korea Tel: +82-33-540-3121 e-mail: yjchung@kangwon.ac.kr

Received May 15, 2021 ; Review June 16, 2021 ; Accepted June 17, 2021

Abstract

In this study, poly isocyanurate foam (PIR), poly urethane foam (PUR), and phenol foam (PF) of organic insulation materials were selected, and investigated using a cone calorimeter, as per ISO 5660-1. Standard materials (PMMA) were used to standardize the fire hazard assessment, and the fire risk was classified and evaluated by Chung’s equations-III and IV. The fire performance index-II value of Chung’s equations-II was the highest value with PF of 14.77 s²/kW. And the PUR was 0.08 s²/kW, the lowest value of fire performance index-II value. The fire growth index-II value was the lowest value with PF of 0.01 kW/s². And the PUR was 1.14 kW/s², the highest value of fire growth index-II value. The fire performance index-III (FPI-III) of Chung’s equations-III had the lowest value for PUR (0.11) and the highest for PF (20.23). The PUR showed the highest value of the fire growth index-III (FGI-III) as 14.25, while the PF exhibited 0.13 regarded as the safest materials. The fire risk index-IV (FRI-IV) value of Chung’s equation-IV was in the following order: PUR (130.03) >> PIR (19.13) > PMMA (1.00) > PF (0.01). Therefore, it was concluded that the fire risk associated with PF is the lowest, whereas that associated with PUR is the highest.

Key Words : Cone calorimeter , Insulation , Fire performance index-III , Fire growth index-III , Fire risk index-IV

유기 단열재의 화재위험성 등급 평가

유 지선, 전 남^*, 정 영진^**†

강원대학교 소방방재연구센터
^*한국건설생활환경시험연구원
^**강원대학교 소방방재공학과

초록

본 연구에서는 유기 단열재인 poly isocyanurate foam (PIR), poly urethane foam (PUR), phenol foam (PF)을 선정하여 ISO 5660-1의 기준에 따라 콘칼로리미터(cone calorimeter)를 이용하여 측정하였다. 화재위험성 평가를 표준화하기 위 하여 기준물질(PMMA)을 사용하여 Chung’s equations-III와 Chung's equation-IV에 의한 화재위험성을 등급화하여 평가 하였다. Chung’s equations-II의 화재성능지수-II 값은 PF가 14.77 s²/kW로 화재성능지수-II가 가장 높았고, PUR이 0.08 s²/kW로 화재성능지수-II가 가장 낮았다. 화재성장지수-II 값은 PF가 0.01 kW/s²로 화재성장지수-II가 가장 낮았고, PUR 이 1.14 kW/s²로 화재성장지수-II가 가장 높았다. Chung’s equations-III의 화재성능지수-III에서 PUR이 0.11로 화재성능 지수-III가 가장 낮게 나타났고, PF가 20.23으로 화재성능지수-III가 가장 높았다. FGI-III에서는 PUR이 14.25로 화재성 장지수-III가 가장 높게 나타났고, PF가 0.13으로 가장 안전한 물질로 판단하였다. 그리고 Chung’s equation-IV의 화재위 험성지수-IV는 PUR (130.03) >> PIR (19.13) > PMMA (1.00) > PF (0.01)의 순서로 나타났다. 따라서 PF가 화재위험성이 가장 낮고, PUR이 가장 높은 것으로 판단하였다.

키워드 :

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1. 서 론

오늘날 외벽 시스템은 건물 외벽의 에너지 성능 향상을 위해 고성 능 단열재를 확보하는 데 중점을 두고 있다. 에너지 효율에 대한 엄격 한 요구 사항으로 인해 건축 환경에서 단열재를 보다 광범위하게 사 용하고 있는 추세이다[1,2].

벽의 단열재는 유리섬유 또는 글라스 울과 같은 불연성 재료로 구 성되어 있거나, 광범위한 단열성 폼 플라스틱 재료로 구성되어 있다. 가장 일반적으로 사용되는 단열재는 난연제를 포함하거나 포함하지 않은 압출 가공된 폴리스티렌, 팽창된 폴리스티렌, 폴리우레탄폼(poly urethane foam, PUR) 그리고 폴리이소시아누레이트폼(poly isocyanurate foam, PIR)과 같은 중합체이다[1].

단열재는 글라스울, 미네랄울 등을 사용하는 무기단열재와 스티로 폼, 우레탄, 페놀폼 등을 사용하는 유기단열재가 있으며, 유기단열재 의 사용량이 무기단열재의 사용량에 비하여 약 80% 이상을 차지하고 있다. 유기단열재가 무기단열재에 비하여 단열성능이 좋고 성형성이 뛰어나며 공사비용이 저렴한 경제적인 장점이 있지만 무기단열재에 비하여 화재에 취약한 단점을 가지고 있다[3]. 하지만 열악한 난연 성 능으로 인해 가연성 단열재가 화염에 점화되면 표면이 매우 빠르게 확산되어 다량의 독성 물질을 생성한다. 따라서 외부 전면 단열재의 화재 안전 문제는 고층건물의 주요 문제가 된다[4].

특히 경질 폴리우레탄 폼은 열전도율이 낮기 때문에 단열 응용 분 야에 사용된다. 그러나 열원에 노출되면 쉽게 발화하고 타 버릴 수 있 다. 따라서 발포체의 열분해 및 내화성 향상이 필요하다. 이러한 목적 에 사용되는 방법 중 하나는 폼에 다양한 필러와 난연성 재료를 추가 하는 것이다. 발포체에는 다양한 종류의 난연성 재료가 추가되는데, 난연제의 효과는 화학적 구성에 따라 달라질 수 있다[5].

단열재 및 화재위험성의 연소 특성에 대한 다양한 연구를 수행해 왔다. Patel 등은 표준 콘 열량계 설정을 따르고 열 손실 효과를 최소 화하기 위해 폴리머 샘플의 바닥 표면을 단열하기 위해 1.5 cm 두께 의 유리솜 층을 사용하였다[6]. 단열재 표면에 화염이 확산되는 특성 을 연구했다. 단열재의 연소 성능이 자체 특성, 두께, 표면적, 화재 크 기, 화재 위치 등에 의해 영향을 받는 것을 보여 주었다[7]. 그리고 단 열재의 유형, 용융 점성도, 풀화재의 위치와 재료 밑면에 풀화재의 열 전도도가 단열재의 용융 흐름과 연소 성능에 영향을 미친다는 것을 보고하였다[8]. 또한 열가소성 단열재의 연소 거동, 용융 유속 그리고 재료의 두께가 각각 화재 확산에 어떤 영향을 미치는지에 대한 기초 연구를 하였다[9].

화재 시 높은 온도와 열방출률(heat release rate, HRR) 그리고 빠른 화재 성장을 수반하는 유기 고분자 물질의 연소는 다량의 연기와 독 성 가스를 생성한다[10]. 연소 과정 동안 고분자 사슬과 첨가제 사이 의 물리적 및 화학적 상호 작용의 복잡성은 복합재의 화재 거동에 대 한 예측을 어렵게 만든다[11].

연소하는 동안 물질의 거동은 많은 화학적 및 물리적 현상을 포함 하기 때문에 다소 복잡함을 보고하였다. 게다가 물질은 대부분 여러 구성 요소로 구성되며 각 구성 요소(폴리머, 유기나 무기물, 불활성이 나 반응하는 내연제)는 자체 속도에 따라 열분해 되며, 구성 요소의 열분해 속도는 주로 자체의 열 안정성에 달려 있다고 하였다[12].

따라서 가연물의 화재위험성은 화재 조건에 노출되었을 때 연소 성 능을 효과적으로 평가할 수 있는 핵심요소로 착화성, HRR, 화재의 전 파 및 연소가스의 유해성 등으로 평가할 수 있다. 이들 중 건자재의 중 요한 화재성질은 연소하는 동안에 발생되는 HRR을 측정하는 것이다. HRR은 화재 시에 가연물의 잠재 위험성을 나타내기 때문에 중요하다.

HRR을 측정하는 방법들이 많이 발전되어 왔지만 그 중 하나인 콘 칼로리미터가 있다[13]. 이 시험 방법은 일반적으로 “순연소열은 연 소하는 데 필요로 하는 산소의 양에 비례한다”는 점에 기초를 두고 있다. 즉, 산소 1 kg이 소비되면 약 13.1 × 10³ kJ의 열이 방출된다는 관계가 성립한다[14]. 연기측정은 Beer-Bouguer-Lambert 법칙을 원리 로 하는 콘칼로리미터를 이용하여 측정하고자 한다. 이것은 일반적으 로 투과하는 빛의 세기가 거리에 따라 지수 함수적으로 감소한다는 법칙이다[15].

따라서 본 연구에서는 건물 외벽의 단열재로서 보편적으로 사용되 고 있는 유기 단열재인 폴리이소시아누레이트(polyisocyanurate)인 poly isocyanurate foam (PIR), 폴리우레탄(polyurethane)인 poly urethane foam (PUR), phenol foam (PF)을 선정하여 ISO 5660-1의 기준에[15] 따라 콘칼로리미터(cone calorimeter)를 이용하여 외부 복사열원에 의한 연 소특성으로 열 및 연기 관련 값 등을 측정하였다.

측정된 값으로 Chung’s equations-II에 의한 화재위험성을 종합적으 로 예측하고자 하였다[16]. 이를 확장하여 화재 시 화재위험성 평가를 표준화하기 위하여 기준물질인 polymethylmethacrylate (PMMA)을 사 용하여 새로운 Chung’s equations-III와 Chung’s equation-IV에 의한 화재위험성을 등급 평가하고자 한다[16]. 이것은 시간, 열, 연기의 세 가지 변수를 토대로 지수간의 상관관계를 확장시켜 등급화하여 더욱 정량적이고 정밀한 화재위험성을 판단하기 위함이다.

2. 실 험

2.1. 재료

본 연구에 사용된 시편들은 유기 단열재로 PUR과 PIR의 구성요소 는 Table 1에 나타내었다. 그리고 PF는 페놀과 포름알데히드 60%, 첨 가제 40%로 제작하였다. 특별한 가공 없이 이물질을 제거하고 25 ℃ 오븐에서 건조하여 사용하였다.

2.2. 콘칼로리미터 시험

연소특성 시험은 ISO 5660-1의 방법[15]에 의해 dual cone calorimeter (fire testing technology)를 이용하여 열유속(heat flux) 50 kW/m² 조건에서 수행하였다. 사용한 시험편의 두께는 50 mm로서 100 mm × 100 mm $(\pm_{2}^{0})$ 크기의 규격으로 제작하였으며, 이들의 연소특성을 비교 하기 위하여 기준물질로 PMMA (T_g = 114 ℃, D = 1.22 g/cm³)의 시 편을 18 mm로 사용하였다. 시험조건은 온도 23 ± 2 ℃, 상대습도 50 ± 5%에서 함량이 될 때까지 유지한 다음 알루미늄 호일로 비노출면 을 감싼다. 시험에 앞서 콘히터의 열량이 설정값 ± 2% 이내, 산소분석 기의 산소농도가 20.95 ± 0.01%가 되도록 교정하고 배출유량을 0.024 ± 0.002 m³/s로 설정하였다.

시편은 단열재인 저밀도 유리섬유를 이용하여 높이를 조절하였으 며, 시편 홀더로의 열손실을 감소시키기 위하여 전도도가 낮은 고밀 도 세라믹판으로 절연시켰다. 시편 홀더는 수평방향으로 위치시켰다. 장비 내의 콘히터 부분은 외부 열유속을 유지시키며, 스파크 점화기로 시편을 점화시켰다. 복사열에 노출된 시편의 열방출률을 측정하는 방 법으로 규정한다.

시편의 체적밀도는 시험하기 전에 부피와 무게를 측정하여 계산하 였고, 장비 내 저울을 이용하여 연소되는 시편의 무게를 측정하였다. 연소시험은 지속적인 불꽃 연소가 시작된 때부터 30 min 후에 종료하 였으며, 추가적으로 2 min 간의 데이터 수집시간을 부여하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1. 열 특성

Table 3에 착화시간(time to ignition, TTI)에 대하여 나타내었다. 시 험편 중 PMMA를 제외하고 PIR은 2 s, PUR은 3 s, PF는 2 s로 매우 빠르게 나타났다. 이는 낮은 밀도와 높은 가연성으로 인해 열유속 (heat flux)에 노출된 후 거의 즉시 점화된다는 점에 주목할 필요가 있 다. 50 kW/m²의 외부 열원에서 시험한 시험편의 최대열방출률(peak heat release rate, HRR_peak)을 Figure 1과 Table 3에 나타내었다. 모든 단열재 폼은 착화시간이 매우 빨랐고, 초기에 HRR_peak 값이 나타났다.

우레탄은 일반적으로 다기능의 알코올과 같은 분자를 운반하는 활 성 수소 그룹에 다관능의 이소시아네이트를 첨가하여 형성된다. 이소 시아누레이트는 카르복실 산 염과 같은 촉매의 도움으로 이소시아네 이트를 삼량체화하거나 알코올과 과량의 이소시아네이트 사이의 단 계적인 반응에 의해 형성될 수 있다[18].

PUR의 HRR_peak 값이 242.21 kW/m²으로 가장 높게 나타난 것으로 보아 화재위험성이 가장 높은 것으로 판단된다. 이것은 두 번째로 높 게 나타난 PIR의 HRR_peak 값보다 약 2배 높게 나타났는데, PUR의 열 전도도는 PF와 동일한 0.029~0.041 W/m⋅K로 PIR의 열전도도 (0.023~ 0.041 W/m⋅K)보다 약간 더 높기 때문이다. 그리고 PIR은 트리아진-트리온 고리 구조인 이소시아누레이트 고리를 형성하기 위 해 디이소시아네이트 또는 이소시아네이트 종단 전고분자의 폴리사 이클로트리머리제이션 반응을 기반으로 하며[19], 열역학적 관점에서 볼 때 폴리이소시아누레이트의 350 ℃와 대조적으로 대략 200 ℃로 분 리하는 PUR 내의 우레탄 결합보다 열적으로 더 안정적이다[20]. 그리 고 PIR은 상부층 표면의 분리와 박락물과 함께 실험 종료 후 최종 숯 잔여물에서 균열이 관찰되었다. 숯은 부서지기 쉽고, 균일하지 않게 분포되어 있었다.

반면 페놀 폼은 67.69 kW/m²으로 낮게 나타났는데, 이것은 페놀 폼 의 열적 특성은 단열 발포제로 채워진 높은 비율의 밀폐 기포를 포함 하는 구조와 관련이 있고[21], 화재 시에도 페놀 폼은 물방울이 떨어 지지 않고 기름이 적으며, 표면에 형성된 숯 층이 내부 구조를 보호할 수 있다고 보고한 바 있다[2]. 또한 PIR과 PUR에 비해 밀도가 36.9 kg/m³으로 비교적 높기 때문인 것으로 이해된다.

3.2. 연기 특성

PU의 반복 단위는 이소시아네이트(-NH＝C＝O)와 폴리올(-OH)의 반응에서 얻은 우레탄의 결합(-NH-COO-)으로[22], PU는 가연성이 높 고 화재가 시작된 후 몇 분 동안 많은 연기를 빠르게 방출한다[23]. 이 러한 특성으로 인해 PUR의 최대 연기발생속도(peak smoke production rate, SPR_peak)는 0.165 m²/s로 가장 높게 나타났다. 그리고 PUR은 PIR 보다 분자량이 적어 열확산이 유리하므로 연소가 용이하여, PUR의 SPR_peak 값이 PIR보다 더 높게 나타난 것으로 보인다.

페놀 수지는 연소 시 물(H₂O)과 이산화탄소(CO₂)가 주로 발생하며, 연기와 독성가스의 발생량이 적다고 보고된 바 있다[24]. 본 연구에서 도 Figure 2와 Table 3에 나타낸 바와 같이 SPR_peak 값이 0.002 m²/s로 낮게 나타났다. PIR과 PF의 경우 Figure 1에 나타낸 바와 같이 HRR 의 그래프에 비해 SPR의 그래프가 120 s부터 연기 발생이 거의 없는 데, 이것은 연소가 용이하여 초기 연소 후 질량의 급격한 감소에 따라 소멸되어 가는 상태로 보인다.

3.3. 화재위험성 등급 평가

화재위험성을 더욱 정량적이고 정밀하게 평가하기 위하여 콘칼로 리미터로 측정한 세 개의 인자를 이용하여 Chung’s equations-II로 계산 하였다[16]. 화재성능지수-II (fire performance index-II, FPI-II)는 시간, 연기, 열을 나타내는 세 가지 변수를 고려하여 종합적으로 나타낼 수 있는 화재 평가 지수이다.

FPI-II를 구하는 식은 다음 Equation (1)과 같다[16].

FPI-II = \frac{TTI (s)}{{SPR}_{peak} (m^{2} /s) \cdot PHRR ({kW/m}^{2})}

(1)

여기서, TTI는 연기와 가연성 가스의 발생을 의미하며, SPR_peak는 실시간 연기로 인한 최대로 위험한 정도를 의미하며, PHRR은 HRR_peak와 동일한 의미로 순간적인 최대 열량의 크기를 나타낸다. TTI 및 HRR의 초기 피크의 최대값은 물질의 화재위험성을 특성화한 다[25]. FPI-II값이 높아질수록 화재 안전성 또한 높아지고, FPI-II값이 낮아질수록 화재위험성은 높아진다. 이것은 연기 유해성도 같은 맥락 으로 파악할 수 있다.

Table 4에 나타낸 바와 같이 PUR의 FPI-II 값은 0.08 s²/kW로 가장 낮게 나타났다. 이것은 시험편 중 화재위험성이 가장 높은 것으로 평 가되었다. PIR과 PUR의 화재위험성은 PMMA의 FPI-II 값은 0.73 s²/kW과 비교하여 약 2.35~9.13배 높았다. 이것은 PHRR 값이 낮게 나 타나고 SPR_peak 값의 차이가 크지 않음에도 불구하고, 거의 즉시 점화 되는 특성이 있어 TTI가 상당한 영향을 미친 것으로 판단된다. 이처 럼 FPI-II에서 세 가지 변수를 고려하였기 때문에 화재위험성을 더욱 정량적이고 정밀하게 평가할 수 있었다.

그리고 PF의 FPI-II는 14.77 s²/kW로 가장 높게 나타난 것으로 보아 화재위험성이 제일 낮은 것으로 이해된다. 이것은 PF 자체가 가지고 있는 열적 특성과 기름이 적고, 숯으로 인해 탄화된 단열층을 생성하 여 열을 차단한 이유들 때문으로 판단된다.

FGI-II를 구하는 식은 다음 Equation (2)와 같다[16].

FPI-II = \frac{{SPR}_{peak} (m^{2} /s) \cdot PHRR ({kW/m}^{2})}{Time to {SPR}_{peak}}

(2)

여기서, 화재성장지수-II (fire growth index-II, FGI-II)에서 Time to SPR_peak는 최대 연기발생속도에 도달하는 시간이며, SPR_peak는 최대연 기발생속도이다. 그리고 PHRR은 최대 열방출률이다. 이 세 가지 변 수로 열과 연기의 상관관계를 나타냈다.

이는 순간적인 최대의 열량의 크기가 클수록 최대 발생하는 연기의 속도가 빠를수록 그리고 최대 연기발생속도에 도달하는 시간이 빠를 수록 FGI-II가 높아지므로 그 재료의 연기 유해성이 높다고 판단할 수 있다.

Table 5에 나타낸 바와 같이 PUR이 1.14 kW/s²로 화재 위험성이 가장 높게 나타났고, PF가 0.01 kW/s²로 화재 안전성이 가장 낮은 것으로 판단된다. 이것은 PUR이 초기에 다량의 PHRR과 SPR_peak가 발생하였 고, PF는 PHRR과 SPR_peak 값이 비교적 우수하기 때문으로 보인다.

화재 시 화재위험성 평가를 표준화하기 위하여 기준물질을 사용하 여 새로운 Chung’s equations-III을 사용하여 계산하였다[16]. 기준물 질은 PMMA로 선정하였는데, 이것은 콘칼로리미터 시험에서 PMMA 의 우수한 반복성 및 재현성이 우수하기 때문이다. 본 연구에서 PMMA는 두께가 18 mm로 이에 대한 영향을 받을 수도 있음을 감안 하였다. 각 식은 무차원 지수로 나타낸다.

화재성능지수-III (fire performance index-III, FPI-III)는 FPI-II를 FPI-II_[PMMA]의 기준값(PMMA 기준)으로 나눈 값으로 정의되며, 이것은 다음 Equation (3)과 같다[16].

FPI-III = \frac{\frac{TTI (s)}{{SPR}_{peak} (m^{2} /s) \cdot PHRR ({kW/m}^{2})}}{{[\frac{TTI (s)}{{SPR}_{peak} (m^{2} /s) \cdot PHRR ({kW/m}^{2})}]}_{PMMA}}

(3)

PMMA를 기준으로 한 화재 등급 지수인 FPI-III는 PIR (0.42)과 PUR (0.11)이 PMMA (기준값 1)보다 2.4~9.1배 위험한 것으로 나타났고, PF는 20.23으로 화재위험성이 매우 낮은 것으로 판단된다.

화재성장지수-III (fire growth index-III, FGI-III)는 FPI-III와 같은 맥락으로 FGI-II를 FGI-II_[PMMA]의 기준값(PMMA 기준)으로 나눈 값으 로 정의되며, 이것은 다음 Equation (4)와 같다[16].

FGI-III = \frac{\frac{{SPR}_{peak} (m^{2} /s) \cdot PHRR ({kW/m}^{2})}{Time to {SPR}_{peak} (s)}}{{[\frac{{SPR}_{peak} (m^{2} /s) \cdot PHRR ({kW/m}^{2})}{Time to {SPR}_{peak} (s)}]}_{PMMA}}

(4)

Table 6에 나타낸 바와 같이 PF는 0.13으로 화재위험성이 가장 낮 았고, PUR은 14.25로 가장 위험한 물질로 보인다. 종합적인 화재위험 성 평가를 위하여 FPI-III와 FGI-III와의 상관관계에 근거한 Chung’s equation-IV를 이용하여 계산하였다. Chung’s equation-IV는 화재위험성 지수-IV (fire risk index-IV, FRI-IV)로 다음 Equation (5)와 같다[16].

FRI-IV= \frac{FGI-III}{FPI-III}

(5)

Equation (3)~(5)을 계산하여 Table 6에 정리하였다. FRI-IV는 FGI-III을 FPI-III으로 나눈 값으로 정의되며, FRI-IV 값이 클수록 화 재위험성이 커지고 FRI-IV 값이 작을수록 화재위험성이 작아진다. 이것은 화재 위험성 및 화재 등급을 종합적으로 예측할 수 있는 것으 로 판단된다.

PMMA를 기준물질로 하여 기준값 1로 잡고, FRI-IV는 PUR (130.03) >> PIR (19.13) > PMMA (1.00) > PF (0.01)의 순서로 나타났다. 따라 서 PF가 화재위험성이 가장 낮고, PUR이 가장 높은 것으로 판단하였다.

4. 결 론

본 연구에서는 유기 단열재인 poly isocyanurate foam (PIR), poly urethane foam (PUR), phenol foam (PF)를 선정하여 ISO 5660-1의 기 준에 따라 콘칼로리미터(cone calorimeter)로 측정하여 Chung’s equations- II를 계산하고, 이를 확장하여 Chung’s equations-III와 Chung’s equation-IV에 의한 화재위험성을 등급 평가하고자 하였다.

1) 열적 특성을 측정한 결과, PMMA를 제외한 유기 단열재의 착화 시간(TTI)은 2~3 s로 거의 즉시 점화되었으며, 초기에 최대열방출률 (HRR_peak) 값이 나타났다. PU는 연소성 물질이 많으므로 PUR의 HRR_peak 값이 242.21 kW/m²으로 가장 높게 나타났다. PF는 단열 발포 제로 채워진 밀폐 기포 구조와 우수한 난연성으로 인해 67.69 kW/m² 으로 가장 낮게 나타났다.

2) Chung’s equations-II의 FPI-II 값은 PUR이 0.08 s²/kW로 FPI-II 가 가장 낮았고, PF가 14.77 s²/kW로 FPI-II가 가장 높았다. FGI-II 값 은 PF가 0.01 kW/s²로 FGI-II가 가장 낮았고, PUR이 1.14 kW/s²로 FGI-II가 가장 높았다.

3) Chung’s equations-III의 FPI-III에서 PUR이 0.11로 FPI-III가 매 우 낮았고, PF가 20.23으로 FPI-III가 가장 높았다. FGI-III에서도 동일 한 양상을 보였으며, PUR이 14.25로 FGI-III가 가장 높게 나타났고, PF가 0.13으로 가장 안전한 물질로 판단하였다.

4) Chung’s equation-IV의 FRI-IV는 PUR (130.03) >> PIR (19.13) > PMMA (1.00) > PF (0.01)의 순서로 나타났다. 따라서 PF가 화재위험 성이 가장 낮고, PUR이 화재위험성이 가장 높은 것으로 판단하였다.

감 사

이 논문은 2018년도 강원대학교 대학회계 학술연구조성비로 연구 하였습니다(No. 620180015).

Figures

Figure 1.The heat release rate curves of insulation materials at 50 kW/m² external heat flux.

Figure 2.The smoke production rate curves of insulation materials at 50 kW/m² external heat flux.

Tables

Table 1.Formulation of Poly Isocyanurate Foam and Poly Urethane Foam

Table 2.The Range of Density and Thermal Conductivity for Each Insulation Material[17]

Table 3.The Overall Heat Characteristic for Each Insulation Material at 50 kW/m² External Heat Flux

Table 4.Calculated Fire Performance Index-II at 50 kW/m² External Heat Flux

Table 5.Calculated Fire Growth Index-II at 50 kW/m² External Heat Flux

Table 6.Fire Risk Index-IV of Plastics at 50 kW/m² External Heat Flux

References

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