EPS 샌드위치패널의 화재성능 개선(3)
출처: http://ot4.aimplas.es/ficheros/noticias/branz-improving-the-fire-performance-of-polyst.pdf
(2) 건강 및 환경 문제
EPS 샌드위치패널과 관련된 건강 및 환경 문제는 EPS 샌드위치패널의 가연성 발포폴리스티렌(EPS) 단열재를 연소시 연기의 인체 건강에 미치는 직접적인 영향과 EPS 샌드위치패널 건물 화재와 관련된 화재 진압으로 발생되는 연기와 소화수의 유출로 인한 일반적인 오염 위험이 있습니다.
구조 및 재해 의학 인터넷 저널(Heikki Savdainen, 1998)은 폴리스티렌과 폴리우레탄의 연소가 인간에게 미치는 영향을 다음과 같이 보고하고 있습니다. 폴리스티렌의 화재와 연기 독성은 재료로부터 나온 일산 화탄소(CO) 때문이며, 폴리우레탄의 연기 입자의 건강 영향은 목재, 코르크, 가죽 또는 고무의 연기보다 덜 유해한 것으로 평가됩니다.
폴리우레탄 접착제의 독성은 CO 및 시안화물(HCN) 방출보다 심각하며, 각 면의 접착제 두께에 의해 제한되지만 장기간 호흡기 질환을 유발할 수 있는 잠재력을 여전히 가지고 있습니다. 오래 지속되는 기관지 과반응이 화재 연기에 노출되어 생길 수 있기에 특별한 치료 시설과 계획이 필요합니다.
원래 EPS 원료를 개발한 BASF(1995)의 기술 정보에는 화재시 형성된 EPS 연소생성물은 다른 유기 물질에 의해 주어지는 연기와 크게 다르지 않다고 분명히 말하고 있습니다. 주로 CO2와 H2O로 구성됩니다. 또한 연소 조건에 따라 CO와 매연이 포함되어 있습니다. 브롬화수소(HBr)는 난연 EPS 연소시 연기에서 발생합니다.
BASF 문헌은 화재 발생시 유독 가스에 의한 환경에 대한 위험 또는 위험이 없으며, 오염된 물의 위험이 예상된다고 명시하고 있습니다. 연소가스 생성물은 목재를 소재로 하는 재료에서 방출되는 것과 유사합니다. 소화에 사용된 물에 침전된 미량의 브롬화수소는 자연에 무해하다고 생각할 수 있습니다. 브롬화 다이옥신은 다양한 실험에서 기상이나 화재 잔류물에서 검출되지 않았습니다. 검출된 모든 것은금지 화학 물질 법령에 속하지 않는 소량의 브롬화 퓨란이었습니다.
2) 뉴질랜드 경험
역사적으로 뉴질랜드에서는 비난연 EPS 단열재가 있는 샌드위치패널은 거의 사용하지 않습니다. 정기적으로 EPS 샌드위치패널 건물에서 주요 화재가 발생하며 영국과 비슷한 패턴입니다. 2002년 2월에 Ernest and Adams Ltd 화재에 관한 포괄적인 뉴질랜드 소방서(NZFS, 2000) 보고서는 국제적 관심사가 확인되었습니다.
참고(Ernest and Adams Ltd 화재)
: http://www.conference.co.nz/files/docs/1310%20robin%20mcrae.pdf
Ernest and Adams Ltd 화재 보고서의 초기 결론은 다음과 같습니다.
① 화재 초기에 이용 가능한 연료의 대부분을 차지하는 강판으로 덮인 발포폴리스티렌 샌드위치패널의 참여
② 광범위한 화재 참여와 천장과 지붕 사이의 숨겨진 공간을 통한 화재 확산
③ 화재 확산을 늦추거나 제한하기 위한 자동 소화 장비 및 방화 구획 분리가 없음
④ EPS 샌드위치패널 건물의 소방 위험 및 위험 요소에 대한 소방관의 특수 교육이 필요
④ 많은 내부 칸막이가 있는 높은 등급의 방화 구획과 넓은 구역에 방화 구획이 되지 않은 천장 공간이 화재 진압에 어려움을 좌우하는 요인이었음
⑤ 천장 EPS 샌드위치패널은 비교적 초기 단계에 박리되어 떨어졌으며, 단열 목적으로 사용된 나일론 볼트의 파손이 주요 원인이었음
⑥ EPS 샌드위치패널 내에 포함된 폴리스티렌이 연소되고 가열되면 압력이 증가하여, 모든 조인트 및 관통부를 통해 매우 가연성이 높은 가스를 만들어 샌드위치패널 내부 또는 외부로 확산되는 화재에 기여할 수 있습니다.
Ernest and Adams Ltd 화재에 관한 NZFS 보고서의 구체적인 권고 사항은 다음과 같이 요약됩니다.
① EPS 샌드위치패널은 주요 건축 자재 중 하나로 모든 건물의 위험 평가를 위해 소화 실행 규범을 작성해야 합니다.
② 샌드위치패널을 함께 결합하거나 구조물을 지지하기 위한 부속품은, 특히 화재 조건 아래에서 재검사 되어야합니다. 나일론 볼트의 주된 사용은 의문의 여지가 있습니다.
③ 이러한 유형의 건물은 특히 은폐된 공간으로 들어간 경우, 지상에서 동적인 화재 평가는 응급 상황에 대처할 때 필요합니다.
④ 샌드위치패널의 단열재를 통과하는 보호되지 않은 침투를 제거하기 위한 좋은 습관이 필요합니다.
⑤ 이러한 유형의 재료로 제작된 건물의 모든 화재를 빠르고 안정적으로 탐지하기 위해서 정확한 아날로그식 열 및 연기 탐지기가 필요합니다.
⑥ 석고보드와 같은 내화성 내장재로 샌드위치패널을 화재의 열로 보호하는 것이 바람직합니다.
⑦ 열화상카메라는 열원과 열점을 찾는 데 매우 중요한 도구입니다.
3) 뉴질랜드 건축법 요구사항 분석
EPS 샌드위치패널과 관련된 뉴질랜드 건축법에서 화재 안전 조항에 대한 승인된 문서는 현재 요구 사항에 몇 가지 단점이 있습니다. 규정된 시험 방법은 화염 장벽(시편) 조립체가 표준 내화성 로 시험(Fire Resist -ance Test Furnaces, 1997)과 동일한 조건으로 10동안 수행되어야합니다. 시험이 완료되면, 화염 장벽에 노출된 면을 검사합니다. 균열, 관통 또는 다른 균열이 발생하지 않으면 화염 장벽(시편)이 합격한 것으로 간주되며, 화염 장벽이나 조인트를 통해 관찰합니다.
10분간 지속된 시험편의 가열된 면에 대해 적절한 평가가 이루어질 수 있다면, 장기간 시험 과정에서 조립 검사가 이루어질 수 있습니다. EPS를 보호하는 방화 장벽의 경우, 방출된 고밀도 연기 때문에 시험 중에 노를 들여다 볼 수 없습니다. 10분간 시험이 끝나면 화재가 발생한 표면을 검사하기 전에 압축된 공기로 연기를 제거합니다.
참조(Fire Resistance Test Furnaces)
:http://www.fire-testing.com/whitedragon/documents/file/Product%20Brochures/FRTF.pdf
시험 방법의 단점은 가연성 EPS 단열재를 보호하는 화염 장벽입니다. 이러한 화염 장벽의 목적은 점화에서 발포폴리스티렌을 보호하는 것입니다. EPS 샌드위치패널의 금속 표면은 화염 장벽으로 작용합니다. 그러나 EPS가 불타는 것이 문제가 아닙니다. 위험을 발생하는 가스가 발달하여 장벽에서 벗어나는 것입니다. 이 가스는 연소하여 고밀도 연기를 생성합니다.
이 시험 방법에서 BRANZ의 경험은 합격 또는 불합격 결정에 어려움과 결함이 있다는 것을 강조합니다. 예를 들어, 특정 조인트 디자인은 시험편의 반대편 끝에 있는 두 위치에 포함될 수 있으며, 하나는 통과한 것으로 간주되고 다른 하나는 형성되는 틈을 근거로 실패한 것으로 판정합니다.
이 문제는 노출 조건이 노의 위치에 따라 달라질 수 있으며, 특히 조건이 불안정할 때 처음 10분 동안의 규정된 화재 노출 조건과 정확히 일치하는 실제적인 어려움이 있는 경우, 발포플라스틱의 열분해로 발생되는 가스의 연소는 국부적인 온도 변화를 발생할 수 있습니다.
또 다른 실용적인 문제는 표본 검사를 할 수 있도록 연기가 제고되는 동안 표본 조인트의 추가 이동이 발생 할 수 있습니다. 그런 다음 NZBC 승인 방법 C/AS1에 지정된 합격/불합격 기준을 명확하게 평가하기 어렵 습니다.
(1) 새로운 시험방법
시험편이 현재의 화염 장벽 시험 절차를 통과했는지 또는 실패했는지를 결정하는 것과 관련된 실제적인 문제뿐만 아니라, AS 1530.4 시험 방법이 EPS 샌드위치패널에 대한 현실적인 화재 노출을 대표하지 않는다는 우려가 있습니다. EPS 샌드위치패널과 관련된 화재의 중요한 특징은 다음과 같습니다.
① 특히 천장에서 샌드위치패널의 표면재가 박리되면 떨어지는 위험이 발생하며, 화재의 심각성을 증가시키는 추가 연료인 단열재가 노출됩니다.
② 고밀도 연기는 화재 공간에서 시야를 어렵게 만들고 소방 및 구조에 영향을 미칩니다.
④ 샌드위치패널의 매우 효과적인 단열성을 가지고 있으나 환기구의 부족은 화재에서 단점이며, 이는 열이 건물 외부 표면재 안에 있기 때문에 더 높은 기온과 더 빠른 화재 성장을 초래합니다.
⑤ 소방을 위해 사용한 고밀도 연기와 물은 환경오염입니다.
규제 당국이 참조하거나 대체 방법의 사양으로 사용할 수 있는 효과적인 시험 방법의 채택은 장기적인 목표입니다. 시험 방법은 화재 확산 및 연기 발달의 문제가 주요 기준인 발포 플라스틱의 화염 장벽의 성능을 평가할 필요가 있습니다.
샌드위치패널 표면재의 박리는 떨어지는 위험과 화재에 대한 추가적인 연료의 노출로 인해 위험 요소로 확인되었습니다. 샌드위치패널의 긴 하부 면을 고정하는 보완 방법을 평가하는 시험 방법이 우선입니다.
플래시오버 조건을 모의 시험할 때, ISO 9705의 룸 코너시험(room corner fire test) 방법은 충분히 엄격한 시험을 제공한다는 장점도 통합되어야합니다.
4) 문헌 조사 요약 및 결론
뉴질랜드와 국제적 경험에 공통적인 몇 가지 주요 특징과 경향이 문헌 조사에서 분명해졌습니다. 그러나 일부 모순된 발견은 예를 들어, 화재 정지를 위한 조인트 설계가 샌드위치패널 내에서 화재 확산을 제한한다는 입증되지 않은 증거는 의문을 제기되었습니다. 표면재 사이의 공간에서 화재가 실제로 확산될 지 여부에 관해서는 전문가들 사이에 의견의 차이가 있었습니다.
그러나 EPS 샌드위치패널로 건축된 건물의 전형적인 배치 때문에, 화재가 눈에 보이지 않고 예기치 않은 위치에 나타날 수 있기 때문에 감춰진 공간에서 화재가 확산되어 화재 진압이 어려워집니다. 샌드위치패널에서 샌드위치패널로 불꽃 확산을 평가하는 시험 방법을 제안하는 것은 명확한 이점을 실제적으로 달성하지 못할 수 있습니다. 또한 발포폴리스티렌 단열재 샌드위치패널의 단열성이 높다는 특성이 건물 외장 내에서 열을 유지한다는 가정은 일부 연구에서 반박되며, 샌드위치패널 표면재가 분리될 때 추가 연료가 노출되는 것과 함께 급격한 열 축적의 원인으로 환기 부족을 제공합니다.
EPS 샌드위치패널 건물을 위해 특별히 개발된 위험 평가 방법의 실현은 기존 건물에 대해서도 제공됩니다. 이러한 기술을 더 발전시키려면 EPS 샌드위치패널에 대한 더 많은 지식이 필요하고, 특히 덜 중요한 기능과 대비되는 중요한 높은 위험이 무엇인지 알아야합니다. 이것은 또한 화재 현장에서 동적인 위험 평가의 개념에서 가능한 개발 상황을 기초로 결정을 내릴 수 있습니다.
그러한 결정은 불태우는 현재의 인식 개념에서 필요하다면 더 적극적인 봉쇄, 소화 및 구조 작업의 안전한 수단을 제공해야합니다. 지역별로 각 건물의 위험 및 일반적인 특성을 평가하여 EPS 샌드위치패널 건물을 대상으로 소방 훈련은 필요에 따라 동적인 위험 평가를 위한 중요한 자원이 될 것입니다.
이 프로젝트의 범위와 관련된 문헌 조사의 주요 경향은 다음과 같이 요약됩니다.
① 뉴질랜드에서 신축 건물이 EPS 샌드위치패널을 포함하고 기존 건물과 결합될 수 있는 가능성이 있다고 가정하면 단열재 샌드위치패널 구조를 위한 대체 핵신 단열재를 도입하는 것과는 대조적으로 EPS로부터 위험을 관리할 수 있는 방법을 조사하는 것은 이 프로젝트의 일부로 가치가 있을 것입니다.
② 샌드위치패널 조인트의 화재 성능을 향상시키는 방법을 조사하는 것이 가치가 있지만, 이 단계에서의 중요성은 계량화되지 않았습니다.
③ 샌드위치패널 단열재가 화재에 노출되어 떨어지는 위험을 유발하는 표면재의 박리를 방지하기 위해 하부 샌드위치패널을 고정시키는 것이 중요합니다.
④ 가연성 단열재 샌드위치패널의 화재 행동은 외장재, 조인트 및 단열재의 행동에 달려있습니다. ISO 9705 룸 코너 테스트(room corner fire test)는 샌드위치패널의 행동을 평가하는 데 도움이 되는 현실적인 화재 상황입니다.
⑤ 표면재 사이의 단열재를 기밀하게 밀봉할 수 있고, 화재시에도 단열재를 밀봉할 수 있다면, 결과는 가연성 단열재가 열분해에 의해 분해된다면 화재에 거의 위험을 초래하지 않을 것입니다.
⑥ 일반적인 냉장 상점 및 EPS 샌드위치패널 건물의 화재는 환기가 관리되며, 따라서 소방을 더욱 어렵게 만들고, 빠져나가는 가스에 의해 열 손실이 제한되기 때문에 화재가 더 길고 더 높은 온도에서 연소하는 경향이 있습니다.
⑦ EPS 샌드위치패널의 단열 효과는 열을 담는 데 중요하지 않으며, 특히 단열재가 녹으면 열이 표면재 사이의 공간을 통하여 전달될 수 있습니다.
⑧ 화재 현장의 역동적인 위험 평가를 기반으로 한 소방 계획은 마지막 방어선을 제공하며 소방관의 안전을 강화합니다.
⑨ EPS 샌드위치패널에 대한 10분 화재 장벽을 평가하는데 사용되는 현재 시험 방법이 현실적이지 않다는 우려가 있습니다.
[외국 EPS 샌드위치패널의 화재]