(3) 연기 발생
연소 과정에서 연기와 독성 가스가 발생합니다. 연기는 고체의 연소 및 액체 입자 생성물의 조합이지만, 생성된 가스와 혼동되어서는 안 됩니다. 화재로 발생하는 연기의 영향은 양과 특성에 따라 다릅니다. 연기는 가시성에 영향을 주기 때문에 화재 상황에서는 위험합니다. 예를 들어 건물의 출구 통로에서 연기의 밀도가 높고 더 높은 방사열이 방출되면, 이것은 주변 환경에 익숙한 사람들은 상쇄될 수 있지만, 소수의 사람만이 연기를 통해 이동할 수 있습니다.
화재시 많은 연기가 발생하면 건물 거주자는 방향 감각을 잃게 될 수 있으며, 공포와 불합리한 행동을 초래할 수 있습니다. 화재로 인한 사망이 연기의 주요 결과로 발생하는 것은 드뭅니다. 독성 가스, 산소 부족 또는 열 자체가 화재 상황에서 죽음을 초래할 가능성이 훨씬 높습니다.
완전 연소에서 발생하는 연기는 0.002에서 0.5μm 직경으로 다양하게 변하는 액체와 고체 입자의 응집체로 구성됩니다. 액체 입자는 열분해 액체 제품의 입경이며, 부분적으로 산화된 파생물 및 물의 입자입니다.고체 입자는 즉 탄소 조각, 그을음 및 분진, 타버린 열분해 산물 및 무기 화합물의 산화물을 포함하는 탄소질입니다.
산소의 가용성은 화재로 발생하는 연기의 수준에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 화재의 초기 단계에는 일반적으로 효율적인 또는 완전한 연소가 발생하기에 충분한 산소가 존재합니다. 이러한 조건에서는 가장 적은 양의 연기가 발생합니다. 화재는 이 단계에서 통풍이 잘되는 것으로 설명됩니다. 화재가 발달하고 성장함에 따라 가연성 증기의 완전 연소에 사용할 수 있는 산소가 부족해지는 경우가 있습니다. 이 단계에서는 화재는 환기 관리에 있는 것으로 설명되며, 그에 따라 발생하는 연기 양이 증가합니다.
EPS와 같은 열가소성 물질은 주로 가스 단계에서 방향족 탄화수소로 분해되어 다량의 그을음을 발생시킵니다. 이것은 Ernest Adams 화재와 같은 EPS 판넬과 관련된 특정 화재 사건에 대한 보고서에 의해 입증됩니다.
건축 자재의 연기 발생량을 정량화하기 위해 뉴질랜드에서 가장 일반적으로 사용되는 시험 방법은 호주와 뉴질랜드 공동 표준 AS/NZS 1530.3입니다. 방사열이 시험편에 가해집니다. 이 절차의 한 부분은 배기 후드에 수집되는 연기의 광학 밀도(optical density)를 측정합니다. 광학 밀도가 클수록 연기의 밀도가 높아지고 발생하는 연기의 양이 커집니다. 0.0082m‐¹ 미만의 평균 광학 밀도는 0의 연기발달지수(Smoke Developed Index, SDI)에 해당하며, 4.20m‐¹ 이상의 값은 연기 발달지수(SDI)가 10입니다. EPS에 대한 일반적인 결과는 연기발달지수(SDI)는 1~10등급에서 5에 해당하는 결과를 제공합니다. 비교를 위해 라이아타 소나무(radiata pine)는 3에 해당하는 연기발달지수(SDI)를 가집니다.
◈ 참고: https://www.saiglobal.com/PDFTemp/Previews/OSH/As/as1000/1500/N15303.PDF
https://www.auralex.com/wp-content/uploads/2014/09/SoniCell-ASTM-E85-Fire-Test.pdf
http://www.boeingconsult.com/tafe/fire/SmokeControl.pdf
(4) 유독성
화재로 인해 발생하는 두 가지 주요 마취 가스는 일산화탄소(CO)와 시안화수소(HCN)입니다. CO는 연료, 화재 단계 또는 화재 유형에 관계없이 항상 어느 정도는 화재 발생시 존재합니다. 따라서 CO에 의한 마취는 화재시 항상 위험이 있습니다. 반면에 HCN은 질소(N)가 화재에 관련된 물질의 화학 성분일 때만 생성될 수 있습니다. EPS는 그 화학 구조에 질소가 포함되어 있지 않다는 것을 주목해 야합니다. 또한, 매우 높은 농도의 이산화탄소, 즉 5% 이상 및 15% 미만의 저 산소 수준은 마취 효과를 가질 수 있습니다.
연소하는 EPS의 독성 문제는 많은 논평을 불러 일으킨 주제입니다. 독일 표준기구 또는 Deutsches Ins-titut für Normung(DIN) 시험방법 DIN 53 436에 따라 시험했을 때, EPS의 연소는 CO, 스티렌 모노머 (styrene monomer), 기타 방향족 화합물 및 HBr이 측정 가능한 양으로 생성됩니다. 이 물질 중에서 CO 만이 유독성 측면에서 중요한 양입니다.
그러나 EPS를 연소시켜 생성되는 연기는 목재, 코르크 또는 양모와 같은 천연 물질의 연기보다 더 큰 독성 위험을 나타내지 않습니다. 또한 EPS의 난연성 첨가제는 유독한 PBDE(polybrominated dibenzod-ioxins)와 PBDF(dibenzofurans)를 생성합니다. 독일에서 실시된 연구에 따르면 이러한 독성 물질은 매우 소량으로만 생성된다고 합니다.