주로 탄화수소화합물로 구성된 EPS(Expended poly styrene)는 뛰어난 단열성능, 경제성, 건식공법의 시공편리성으로 단열재로 많이 사용되지만 화재에 취약한 단점이 있다. 최근 EPS패널의 다양한 난연화를 통해 난연EPS패널제품이 개발되고 있고 시장에서의 사용이 증가되고 있다. 그러나 가짜 난연EPS제품의 사용이 사회적 문제가 되고 있는 것도 현실이다. 본 연구에서는 난연EPS와 일반EPS가 성분이 다른점을 이용하여, 현장에서 시공되고 있는 시료의 진위여부 판단을 위해 X-선형광분석기(XRF)를 사용한 원소분석을 시도하였다. 분석결과 매우 간단한 방법으로 시료의 진위여부를 확인할 수 있었으며, 따라서 현장에서 사용될 수 있는 분석법으로 적용가능성에 대하여 고찰하였다.
EPS패널의 열방출율과 가스유해성에 대한 연구는 꾸준히 진행되어왔다. 그러나 그 동안의 시험 결과는 KSF ISO 5660-1(콘칼로리미터) 시험규정에 의한 소형시편을 이용한 것으로 난연제의 과다투입 또는 심재의 변형이 쉬워 결과를 신뢰하기 힘들고 실제 생산되는 크기의 샌드위치패널의 난연성능을 판단하기 힘들다. 따라서, 보다 정확한 실물화재시험의 필요성이 요구되고 있다. 난연 EPS샌드위치패널과 일반EPS샌드위치패널의 실물화재 실험결과 난연EPS샌드위치패널은 기타재료의 샌드위치패널과 열방출율, 연기발생율, 부분별 온도분포, 플래시오버등과 같은 난연성능이 EPS샌드위치패널과 우레탄폼패널보다 우수하며, 글라스울과 비슷한 성능을 나태내는 것을 확인 할 수 있다. 그래서 시공성, 경제성 등의 EPS샌드위치패널의 장점을 그대로 유지하며 난연제의 코팅법을 통해 우수한 난연성능을 확보하였다.
EPS 샌드위치 패널은 난연제의 첨가로 화재 시 발화를 늦춰주며 발열을 적게 발생시켜 연소의 확대를 막는다. 하지만 난연성능 기준에 미달하는 샌드위치 패널을 사용할 경우, 재산 및 인명 피해가 확대되는 사례가 발생할 수 있다. 마감재료의 난연성능은 육안으로는 확인이 어려워 간편하면서도 빠른 평가방법의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 X-선 분석법(XRF, XRD)을 이용하여 EPS 샌드위치 패널의 화재안전평가 방법에 대해 분석하였다. X-선 분석법을 적용한 결과 화재시험을 통한 난연 성능에 따라 특정 성분이 검출되는 것을 확인하였다. X-선 형광분석(XRF)을 통해 알루미늄성분이 부적합제품에 비해 적합제품에 훨씬 많이 함유되어있는 것을 알 수 있었다. X-선 회절분석(XRD)을 통해 난연 EPS의 주된 결정성 물질로 확인된 깁사이트(gibbsite)는 적합제품과 부적합제품에 공통으로 함유되어 있었지만 결정성에 있어 차이가 나는 것을 확인하였다. 이러한 X-선 분석을 통한 원소분석과 결정분석으로 난연성능 평가 가능성을 확인하였다.
EPS 샌드위치 패널은 화재 시 치명적인 단점을 가지고 있다. 하지만 여전히 EPS 샌드위치 패널이 국내에 많이 사용되는 이유는 가격이나 시공성, 생산성에서 EPS를 대체할만한 물질이 아직 개발되지 않는 실정이다. 글라스 울 패널과 우레탄 폼 패널이 시장에 조금씩 유통되고 있지만 여전히 EPS 패널이 시장에서 70%이상을 차지하고 있다. 그래서 EPS를 코팅, 함침, 주입 등의 여러 가지 방법도 개발되고 있으나 그 중 가장 간단하고 가격이 낮고, 샌드위치패널에 적용이 가능한 코팅법에 의한 난연제의 배합설계와 비드와 난연제의 난연 등급에 따른 최적의 배합비를 제안하고자 한다.
Based on the Fire Service Act of mandatory provision, new buildings are strictly forced to use fire protection materials. Flame resistant EPS is one of those materials. Unlike conventional EPS that can be fused to make EPS ingot and be recycled for various purposes, flame resistant EPS waste cannot be recycled due to the presence of protective coating that is applied to increase the fire protection properties of EPS. A suitable alternative that can process large amount of flame resistant EPS wastes needs to be developed, and one of the possible alternative is to use them as construction materials. In this research, experiments were designed to observe whether the flame resistant EPS wastes can be utilized as partial replacements of fine aggregates in cement mortar. The replacement ratio of waste EPS was varied, and its effect on compressive strength and absorption capacity was investigated. According to the experimental results, both compressive strength and absorption capacity met the Korean Standard specification for cement bricks and blocks, indicating that flame resistant EPS wastes can be used for construction purposes.
본 논문에서는 경량기포 콘크리트에 EPS 폐기물과 난연성 EPS 폐기물 보강재를 각각 혼입해 물성 특성을 연구하였다. 물시멘트비는 50%로 고정시켰으며 단위시멘트량은 300, $400kgf/m^3$으로 설정하였다. 독립기포용 기포제를 사용하였고, 희석농도는 10%로 설정하여 혼합하였다. 혼입률은 0, 10, 20, 30, 40%로 혼입하였으며, 선 기포 방식으로 제조하였다. 상기 배합조건 별로 제작된 경량기포 콘크리트 시험체의 겉보기 밀도, 휨강도, 열전도율 및 흡수율을 측정하고 분석하였다. 실험결과, 겉보기 밀도는 단위시멘트량에 관계없이 2~3% 내외의 차이를 보였고 각각 KS F 4039 겉보기 밀도의 0.5품, 0.6품을 만족시켰다. 휨강도는 압축강도를 통해 치환하여 압축강도 기준 0.4품, 0.5품, 0.6품을 만족 시켰으며, 열전도율은 난연성 EPS 폐기물 보다 EPS 폐기물이 보강재일 경우가 3~5% 정도 높게 나왔지만 두 보강재 모두 KS F 4039 0.4품 기준을 만족하였다. 흡수율 측면에서는 EPS 폐기물과 난연성 EPS 폐기물 보강재를 혼입한 경우 1~3%정도의 차이를 보였지만 모두 20%가 넘는 높은 수치를 보여 추가적인 보강재나 배합비가 필요할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 샌드위치패널의 종합적인 화재특성을 파악하기 위하여 스티로폼, 난연 스티로폼, 우레탄폼, 난연 우레탄폼, 그라스울 샌드위치패널에 대해 국제 화재 시험 규격인 ISO 9705 시험(Full-scale room test)을 실시하였다. 이를 바탕으로 EN 13501-1 및 Eurefic Research Program에서 제시하고 있는 분류기준에 적용하여 샌드위치패널의 종합적인 화재특성을 분석하였다. 그 결과 그라스울 샌드위치 패널은 A class, 난연 우레탄폼과 난연 스티로폼 샌드위치 패널은 B class로 나타났다. 플래시오버가 발생한 스티로폼, 우레탄폼 샌드위치 패널은 E class 로 나타났다.
1999년 씨랜드 청소년 수련원 화재로 19명이 사망하여 샌드위치 패널의 위험성이 대두되었으며, 2008년도 이천 냉동창고 화재 그리고 최근 2009년 11월 19일에도 샌드위치 패널로 건축된 물류창고에서 화재가 발생하였다. 이러한 샌드위치 패널로 시공된 물류창고 등의 화재는 확대가 빠르므로 난연재 소재의 샌드위치 패널의 필요성에 대한 관심이 높아져 가고 있다. 따라서 본 연구에서는 폴리스티렌 폼을 심재로 한 샌드위치 패널의 장점에 난연성을 부과하여 화재 안전성을 도출하는 하고자 한다. 샌드위치 패널의 심재로 주로 사용되어지는 EPS 비드에 저가의 물유리를 코팅하여 난연성을 도출하고자 한다. 2차 발포 성형시에 물유리가 고온의 스팀에 씻겨 내려가지 않고 남아서 난연성을 나타내도록 하는 것이 목표이다.
Research has been conducted in many fields for the zero energy of domestic buildings. Among them, the development of insulation has become an essential element. Accordingly, researches are being made to improve the performance of organic insulating materials, and PF boards having the lowest thermal conductivity among organic insulating materials have been in the spotlight. However, problems have arisen due to the problems of durability of insulation materials such as PF boards and past acidification, and the durability of insulation materials is deteriorated when moisture or water enters due to crack gaps during the insulation of the basement layer or the external insulation method. In regard to the durability of the insulation, when the organic insulators of different kinds were placed in water, the pH was weakly basic in all organic insulation materials except PF, and the PF was about 4 pH. As a result, the PF should be continuously reviewed, and further analysis should be carried out to determine what causes acidification.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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