본 연구는 주택이나 창고 등의 내부 마감재로 사용하는 합성 목재의 연소 독성평가에 관한 것으로 SEM, 콘 칼로리미터, FTIR를 활용해 집성판, MDF, 미송합판, 코어합판, 나왕 방부목 5종의 재료별 연소가스 독성을 실험 및 분석하였다. 각 재료별 독성특성 중 나왕 방부목에서 이산화탄소($CO_2$)의 치사농도인 100,000 ppm을 2.5배 초과하는 256,965 ppm, 이산화황($SO_2$)의 치사농도인 400 ppm의 3.6배를 초과하는 1,475 ppm이 검출되었다. 집성판은 이산화질소($NO_2$)가 1,569 ppm으로 치사농도인 250 ppm의 6배가 측정되었고, 암모니아($NH_3$)는 MDF에서 치사농도 값인 750 ppm 대비 795 ppm이 측정되었다. 따라서 대부분의 건축 재료에서 인체에 치명적인 가스가 발생되는 것을 확인하였고, 향후 건축 재료의 위해성을 평가하기 위한 기초데이터로 활용하고자 한다.
The space of leisure boats & yachts is formed by interior design elements and shapes are formed by combination of those elements. By means of configuration of the design elements, space is made in a ship and patterns in an inside space are made through production. These space can be categorized as (1) cabin(common cabin, staterooms, one-cabin), (2) salon, (3) galleys & dinette, (4) heads(showers, toilets, bidets, sinks), (5) cockpit, (6) wheelhouses, navigation stations, (7) fore peaks, (8) engine room, (9) deck etc. Interior materials are classified into (1) walls(bulkheads & lining wall), (2) floors(sole), (3) ceilings(overheads), (4) doors & windows, (5) furniture, (6) lightings and (7) Hardware & decoration in large, medium and small sizes, which constitute interior design elements of a leisure boat & yacht. The materials used in leisure boats & yachts have properties of lightweight, noise and vibration resistance, fire & flame retardant, stability, strengths, lifespan, appearance and special operation in construction.
본 연구에서는 보온재의 설치 상태를 고려한 ISO 20632와 NFPA 274 시험 기준에 따른 발열량 산출 결과를 분석하였다. 이를 위해서 보온재 총 6종(은박 발포폴리에틸렌(PE(S)), 무은박 발포폴리에틸렌폼(PE(N)), 고무발포(Rubber), 일본-폴리에틸렌폼(PE(J)), 일본-폴리우레탄폼(PU(J)) 그리고 일본-스티로폼(ST(J)))에 대해서 EN 13501-1과 화재성장곡선에 따른 난연 등급을 구분하였다. 그 결과 PU(J), PE(J) 그리고 PE(N)는 Class E 및 Ultra-fast, NFPA 274 시험기준에 의한 PE(S)는 Class D 및 Fast, ISO 20632에 의한 PE(S)는 Class C 및 Slow, 그리고 Rubber와 ST(J)는 Class B 및 Slow로 나타났다. 하지만, 난연 등급 평가 기준인 최대 발열량에 대한 시간평균 기울기는 시험 방법에 따라서 동일 보온재에 대하여 다르게 나타났으며, 보다 정확한 원인을 분석하기 위한 기초 연구가 필요한 것으로 판단된다.
본 연구에서는, 건축 외장재로 많이 사용되고 있는 외단열시스템에 대해 방염 효과를 확인하기 위하여 콘칼로리미터 실험을 적용하였다. 실험 결과, 방염제의 도포 형태나 농도에 따라 초기 착화 시점을 지연하는데 효과가 있었으나, 외벽 수직화재 발생 시 외단열시스템의 방염처리는 화재에 영향을 미치지 못할 것이라는 것을 확인하였다. 또한, 외단열시스템에 사용하는 고밀도와 저밀도 스티로폼의 밀도차에 의한 화재에 미치는 영향은 차이가 없음을 확인하였다. 실험 시 외장재의 착화는 40초 전후로 발생하였으며, 방출열량도 100초 이내에 약 90 %가 발생하는 것으로 나타나 다른 외벽재료와 비교하여 초기 화재 확산이 매우 빠름을 알 수 있었다. 외단열시스템 외장재 화재로 인한 화재 확산을 방지하기 위해서는 법적으로 외단열시스템의 적용 시 건물의 용도별로 사용을 제한하거나 화염전파를 차단할 수 있는 수직외벽 구획 등의 대책이 시급히 요구된다.
In this study, we have performed the Cone Calorimeter test in accordance with ISO 5660-1 to check the combustion characteristics of building flooring materials. The fire risk of these materials were evaluated by construction code, KFI criteria and standards of flame retardant performance. When samples exposed to external heat flux, all samples consumed a lot of Oxygen for a long time. So heat release from sample burning continued so long. And also all samples produced so much smoke. Even though a few samples were satisfied with only peak heat release rate criteria, all 8 samples were not satisfied with criteria of peak heat release rate and total heat released together. The results of 5 min total heat released were $15.9MJ/m^2{\sim}5.9MJ/m^2$. It menas the results are more than 2~6 times higher than the criteria. The results of 10 min total heat released were $30.1MJ/m^2{\sim}100.8MJ/m^2$. It means the results are more than 3~12 times higher than the criteria. 6 of 8 samples were not satisfied with Dm.corr.(corrected maximum smoke density) criteria. The building flooring materials which we used for this test ignited very fast and the burning continued so long. It means these samples are susceptible to fire.
Herein, three polymer compounds were manufactured using three polymer combination methods, ethylene-vinyl acetate/ethylene-propylene-diene-copolymer (EPDM), ethylene-vinyl acetate (EVA)/polyethylene-A (PE-A; density: 0.870), and ethylene-vinyl acetate (EVA)/polyethylene-B (PE-B; density: 0.885), for making cable sheath for use in the shipping industry. In this study, EVA, EPDM, PE-A, and PE-B were used as matrix polymers, and EVA-grafted maleic anhydride was used as a coupling agent for compounding with various compounds such as a fire retardant, cross-linking agent, filler, and other additives, besides the plasticizer. ${\Delta}T$, Mooney viscosity, and tensile strength increased in order of EPDM < PE-A < PE-B, the probable reason is due to the different crosslinking effect. The three compounds showed similar results for fire resistance and aging resistance after compounding process, but they showed excellent cold resistance owing to the non-polarity of the polymers and sufficient plasticizer content.
MDF목재에 처리제 즉, 방화락카, 수용성방염코트, 수용성우드커버 등을 MDF표면에 처리하여 연소시 열분해특성과 대기 유해가스 발생 특성을 대용량열분석기를 활용하여 실험한 결과 순수 MDF목재에 방화락카를 질량비로 0.11/11.55g을 처리한 후 열분해 및 연소가스 발생 특성을 살펴본 결과 방화락카를 처리한 경우 순수 MDF보다 연소시작시간이 다소 길어지고 연소온도가 약$340^{\circ}C$에서 $450^{\circ}C$로 올라가는 현상을 알 수 있었다. 그리고 수성방염코트를 처리한 MDF목재(PA2)의 열분해 및 연소가스발생 특성은 시료의 질량 비 0.13/11g에서 연소시작 시간과 온도가 약 26분 $260^{\circ}C$에서 약54분 $612^{\circ}C$로 변화를 보였다. 또한 상업적으로 판매되고 있는 수용성우드커버를 MDF에 0.13/11.55g을 처리하여 연소하였을 경우 급격한 중량변화는 $300^{\circ}C$에서 $370^{\circ}C$로 높아지는 경향을 보였고 약$500^{\circ}C$에서 2차 변화가 나타났다.
최근 ESS(전기저장장치)의 보급이 늘어나면서 ESS에 의한 지속적인 화재발생으로 인명 및 재산의 피해 또한 급증하고 있다. ESS에 활용되는 우레탄 샌드위치 패널에 제조에 있어 난연 성능의 향상이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 연질 폴리우레탄 폼의 난연 특성을 구현하고자 제품의 물성을 변화시키는 이소시아네이트 관능기 파라미터의 변화로 인한 제품의 조직 치밀도가 화재성능에 미치는 영향을 연구하였다. 우레탄 조직의 치밀도를 변화시켜가며 제품을 제작하여 연소성능 시험, 가스유해성 시험, 연기밀도 시험을 진행하였다. 그 결과 총 방출열량은 이소시아네이트 관능기 그룹이 높은 경우 성능이 우수하고, 최대 열 방출율과는 상관이 없는 것을 확인하였다. 이소시아네이트 관능기 그룹의 값이 2.7이상에서 형상의 붕괴를 방지할 수 있었다. 가스유해성 시험에서는 이소시아네이트 관능기 그룹이 상대적으로 높아 조직이 치밀하면서 탄화 막 형성이 용이한 Char시스템용 난연제가 추가적으로 투입되어야 성능이 상승하였고, 연기밀도 시험에서는 이소시아네이트 관능기 그룹의 값이 2.75이상에서 성능이 증가되는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구의 결과로 기존에 사용되던 저렴한 우레탄 샌드위치 패널을 대체할 난연제 개발에 기반을 마련할 수 있을 것으로 생각된다.
고분자는 고유의 경량성 및 강성으로 인해 건축 자재에 두루 적용되는 소재이다. 그러나 건축 산업에서 빈번히 발생하는 화재 사고에서 대형 화재로의 확산을 일으키는 가장 큰 원인 중 하나가 가연 특성을 지니는 고분자라고 할 수 있다. 따라서 이를 해결하기 위한 방안으로 고분자 소재에 난연제를 첨가하여 난연 특성을 부여하는 연구가 활발히 진행되고 있는 추세이다. 이 중에서도 유기 인계 난연제는 고분자와의 혼화성이 우수하며, 독성이 낮은 장점을 가지고 있어 많은 주목을 받고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 건축자재용으로 사용되는 친환경 고분자인 폴리락타이드의 난연성능을 확보하기 위하여 알콕시아민 기반의 유기 인계 난연제 구조를 설계 및 합성하여 이의 효과를 확인하는 것을 목적으로 둔다.
Wood-plastic composites represents a growing class of materials used by the residential construction industry and furniture industry. In this study, the effect of flame retardants on the flammability and mechanical properties of wood flour-high density polyethylene(HDPE) composites were studied. we were manufactured wood flour-HDPE composites by modular intermeshing co-rotating twin screw extruder with L/D ratio of 42. The flame retardant properties were used limiting oxygen index(LOI) and mechanical properties were measured by universal testing machine(UTM). The Morphological analysis of composites were analyzed by Scanning electron microscope(SEM). It was found that Ammonium polyphosphate can effectively reduce the flammability of the wood flour-HDPE composites. Marginal reduction in the mechanical properties of the composites was found with addition of flame retardants. SEM images showed that the coupling agent improved wood flour-HDPE interfacial bonding.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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