1. PIMA(Polyisocyanurate Insulation Manufacturers Association) 및 제품관리
1) PIMA 관점
PIMA와 그 구성원은 우리가 일하고 사는 건축 환경에 긍정적이고 지속적인 기여를 하는 에너지효율적인 단열 제품 개발에 전념하고 있습니다. 이러한 전념은 에너지절약의 기본 경제를 뛰어 넘어 중요한 환경, 건강 및 안전 속성도 해결합니다. 실제로 PIMA와 그 구성원은 에너지, 환경, 건강 및 안전을 제품관리의 중요하고 동등한 측면으로 보고있습니다. 지속적인 개선 및 모범 사례에 대한 헌신과 결합할 때, 이러한 관점은 오늘날 사용 가능한 가장 지속 가능한 건물 단열재 중 폴리이소를 확립한 제품 개선의 선순환을 가져왔습니다.
[지속적인 개선과 모범 사례의 선순환]
2) 실제적인 성과
지속적인 개선과 모범 사례에 대한 PIMA 관점에서 구성원은 지속적인 폴리이소와 그것이 제공하는 가치 제안을 재창조했습니다. 이러한 제품 개선의 선순환에서 가장 주목할 만한 성과는 다음과 같습니다.
① 에너지: 다른 상업용 건물 단열재에 비해 inch당 높은 R-값을 제공하여, 폴리 이소(PIR, 준불연 우레탄보드)의 에너지효율은 15년의 시간 가중 평균 R-값을 나타내는 장기 열 저항(LTTR, long term thermal resistance) 측정의 개발을 통해 최적화되었습니다. 또한 LTTR의 신뢰성은 특정 폴리이소 지붕 단열제품에 LTTR 값을 제공하는 QualityMark라는 업계 최고의 제품 품질인증 프로그램으로 강화되었습니다.
② 환경: 세계 오존층에 대한 일부 발포제의 영향에 대한 전 세계저그 우려에 부응하여, PIMA와 그 구성은은 폴리 이소(PIR, 준불연 우레탄보드)의 오존층 파괴 잠재력(ODP)의 단계별 감소를 성공적으로 구현하여 업계 전반에서 제로 ODP 제품으로 전환할 수 있었습니다. 지속적인 제품 개발의 이 성과는 미국 환경보호국(EPA)에 의해 1992년 성층권 오존 보호상을 수상했습니다. 또한 EPA는 1998년 기후 보호상을 통해 지구온난화에 대한 폴리 이소(PIR, 준불연 우레탄보드) 에너지효율의 장기적인 긍정적 효과를 인정했습니다.
③ 안전: PIMA 회원은 특히 건물 화재안전 분야에서 폴리 이소(PIR, 준불연 우레탄보드)에 대한 광범위한 안전 인증을 개발했습니다. 화재성장 속도와 심각성을 줄이기 위해 기본적인 화염 확산 및 연기발생 등급을 시작으로, PIMA 회원들은 복잡한 지붕, 천장 및 벽 조립을 포함한 화재 테스트 등급의 광범위한 범위를 개발했습니다. 이 광범위한 화재 등급은 건물 전문가들에게 내화 구조물을 설계할 때, 유연성과 확실성을 모두 제공합니다.
④ 건강: 특히 LEED 및 유사한 녹색건물 등급시스템 내에서 실내공기 품질의 관심이 높아지면서, PIMA 회원은 낮은 화학물질 배출 및 곰팡이 저항성을 포함하여 건강한 실내 건축 자재에 대한 새로운 표준을 충족하는 제품 인증을 받았습니다.
2. 폼 플라스틱과 화재저항
발포 플라스틱을 포함한 모든 건축 자재는 건축 중 및 건축 시작 전뿐만 아니라, 건물 건설 및 점유 이후에도 적절한 화재안전 한계를 제공해야합니다. 즉 작업현장에 저장된 재료와 시공 과정에서 일시적으로 노출되는 재료는 완성된 건물에 완전히 통합될 때, 최종 화재성능과 별개로 상당한 수준의 고유한 내화성을 제공해야합니다. 시공 전과 시공 중에 화재안전을 보장할 필요가 있기 때문에, 현대의 건축법은 소규모 인증시험으로 측정한대로 발포 플라스틱의 최소한 화재 성능 수준을 요구합니다.
이 인증시험은 주로 화염 확산 및 연기 발생에 중점을 두며, 이는 건물 화재가 건물 거주자와 소방관을 방해하거나 위험에 빠뜨릴 수 있는 가능성을 최소화 하는데 중요합니다. 시공 전후에 합리적인 수준의 내화성을 보장하는 것 이외에도, 이러한 최소 인증시험은 중요한 지붕, 벽 및 천장 장벽이 손상되거나 잘못 설치된 경우 완성된 건물의 화재 위험을 줄이는데 도움이 될 수 있습니다.
이 소규모 인증시험 중 가장 널리 알려진 것은 건축 자재의 표면 연소 특성에 대한 표준시험 방법인 ASTM E 84로, 스테이너 터널(Steiner Tunnel)이라는 밀폐된 연소실 내에서 건축 자재의 화염확산 및 연기 발생을 측정합니다. 현재 미국 전역의 건축법에 따라 모든 발포 플라스틱은 최대 화염확산 등급 25, 최대 연기발생 등급은 450을 제공해야합니다.
[스테이너 터널(Steiner Tunnel)시험은 길이 7.3m, 폭 0.56m의 통풍 터널로 구성되어 있으며 내화벽돌로 마감되어
있습니다. 시험 재료는 챔버의 상단에 설치됩니다.
챔버의 한쪽 끝에서, 샘플은 10분 동안 높은 에너지 화염에 노출됩니다. 화염 확산은 터널에 내장된 창문을 통해 시각적으로 결정됩니다. 터널 배기구에 장착된 광학 셀은 연기 밀도를 측정합니다.]
참고: ① https://en.wikipedia.org/wiki/Steiner_tunnel_test
② https://www.youtube.com/watch?v=QklTq__Y12w
ASTM E 84 시험은 폼 플라스틱에 대한 최소 기준을 제공하지만, 이것은 전체 건물 화재안전을 보장하기 위해 함께 적용해야하는 광범위한 화재시험 중 하나일 뿐입니다. 화재 성능의 기본 수준을 확립하기 위한 소규모 E 84 시험 외에도 폼 플라스틱은 복잡한 지붕, 벽 및 천장 조립에 대해 여러 가지 대규모 화재시험을 받아야합니다. 건물 화재안전을 평가하기 위한 가장 잘 알려진 시험은 다음과 같습니다.
① UL 790/ASTM E 108, Standard Test Methods for Fire Tests of Roof Coverings.
② NFPA 285, Standard Fire Test Methods for Evaluation of Fire Propagation Characteristics of Exterior Non-Load-Bearing Wall Assemblies Containing Combustible Components.
③ FM/ANSI 4880, National Standard for Evaluation Insulated Wall and Roof/Ceiling Assemblies.
④ ASTM E 119/UL 263/NEPA 251, Standard Test Methods for Fire Tests of Building Construction and Materials.
모든 시험은 E 84 스테이너 터널보다 훨씬 긴 시간동안 상당히 높은 온도를 사용한다는 점에 유의해야합니다. 또한 이 시험은 다양한 벽, 천장 또는 지붕 조립에 결합된 다양한 건물 요소가 포함됩니다. 이러한 시험의 엄격성과 복잡성 때문에, 노출된 폼 플라스틱에 적용되는 화염의 간단한 스테이너 터널시험과 비교하여 조립에서 각 재료의 기본적인 내화 특성은 이러한 시험에서 훨씬 더 중요한 역할을 할 수 있습니다.
현대 건축법에서 요구하는 광범위한 화재시험을 충족시키기 위해, 폴리 이소(PIR, 준불연 우레탄보드)를 포함한 모든 발포 플라스틱은 현재 소량의 난연제를 추가해야합니다. 이러한 난연제는 폼 플라스틱과 호환되어야하므로, 폼 플라스틱 건물 단열재에 현재 사용되는 모든 난연제는 유기 인산염 화합물을 기반으로 합니다. 이 화합물은 높은 수준의 화재 억제와 동등하게 높은 화학적 호환성과 다양한 플라스틱 폴리머를 결합합니다. 현재 이러한 유기인산염 화합물은 다음을 포함합니다.
① HBCD: 발포 및 압출 폴리스티렌(EPS 및 XPS)에 사용
② TCEP: 스프레이 폴리우레탄폼 및 폴리우레탄폼(SPF 및 PUR)에 사용
③ TCPP: 폴리 이소(PIR, 준불연 우레탄보드)(PIR)에 사용
3. 폴리 이소(PIR, 준불연 우레탄보드) 및 난연제
모든 폼 플라스틱 중에서, 폴리 이소(PIR, 준불연 우레탄보드)는 강한 이소시아누레이트 화학 결합의 독특한 구조로 인해 고유한 화재 저항성을 가지고 있습니다. 이러한 결합은 고온 저항을 개선하여 화재 저항성(최대 약 200℃, 다른 건물 단열 폼의 온도 저항의 두 배 이상)을 높입니다. 또한 폴리 이소(PIR, 준불연 우레탄보드)는 화염에 노출될 때 용융되거나 방울이 되어 떨어지지 않고 오히려 표면 보호를 위해 숯을 형성하기 때문에, 특히 화염확산 및 플레시오버(flashover) 측면에서 화재 저항성이 더 향상됩니다.
폴리이소시아네이트 구조에 내재된 높은 수준의 화재 저항성 때문에, 폴리 이소(PIR, 준불연 우레탄보드)는 현대 소방법의 요구를 충족시키는 데 필요한 추가 난연제의 선택 및 양에 유연성을 제공합니다. 결과적으로 폴리 이소(PIR, 준불연 우레탄보드) 산업은 다양하고 적절한 플라스틱 난연제를 평가하고 제품 성능의 화재 및 비 화재 측면을 모두 최적화하는 제품을 선택할 수 있었습니다. 화재안전, 건강, 환경 영향에 관한 권위있는 글로벌 연구를 철저히 검토한 후, TCPP를 폴리 이소(PIR, 준불연 우레탄보드) 산업에 의해 선정하여 건축법에 필요한 추가 수준의 화재 저항성을 제공하였습니다.
1) 우려되는 화학 물질이 아닙니다.
TCPP 또는 Tris(2-chloro-1-methlyethyl, 2-클로로-1-메틸에틸) 인산염은 일반적으로 사용 가능한 발포 플라스틱 난연제 중에 독특하며, 유럽화학기구(ECHA), 미국 환경보호기구(EPA) 등 권위있는 글로벌, 국가 등에 의해 우려되는 화학 물질로 분류되지 않습니다. 2008년 ECHA가 완료한 포괄적인 위험 평가를 포함하여 가장 잘 이용 가능한 과학 연구에 근거하여 TCPP는 독성 또는 생체 축적성으로 간주되지 않으며, 환경 지속성은 다른 일반적인 발포 플라스틱 난연제보다 낮습니다.
2) 환경 위험이 없습니다.
화학 물질의 등록, 평가, 승인 및 제한에 대한 세계 최고의 REACH 프로그램의 일환으로 수행된 2008 ECHA 위험 평가는 TCPP의 환경성과에 관한 완벽한 문서를 제공합니다. TCPP와 관련된 환경 위험에 관하여, 이 연구는 다음과 같은 것을 발견했습니다.
① 모든 생명 주기 단계와 관련된 지역 공급원으로부터 민물에서 자라는 생물 및 퇴적물 또는 하수 미생물에 대해 확인된 위험이 없습니다.
② 모든 생명 주기 단계와 관련된 지역 공급원으로부터 토양 구획에 대해 확인된 위험이 없습니다.
③ 대기에 대한 생물학적 또는 비 생물학적 영향에 확인된 위험이 없습니다.
④ 모든 생명 주기 단계와 관련된 지역 공급원으로부터 포식자(해양 포식자 포함)의 2차 중독 위험이 확인되지 않았습니다.
⑤ 모든 생명 주기 단계와 관련된 지역 공급원의 민물에서 자라는 생물 및 퇴적물에 대한 위험은 확인되지 않았습니다.
참고: https://echa.europa.eu/documents/10162/8a6e5c7c-15d6-4e80-b083-0cca700c32d3
3) 소비자 건강 위험이 없습니다.
TCPP에 대한 환경평가 외에도, ECHA 위험 평가는 다양한 폼 플라스틱 소비자 응용 분야에 사용되는 TCPP에 대한 인체건강 위험도 다루었습니다. 모든 경우에서, ECHA 연구는 예상 노출 수준의 최저 667에서 최고 395,000배에 이르는 측정된 안전 한계를 기반으로 하여, 소비자 건강 위험과 관련하여 “상관없음”이라고 결론지었습니다. 건물 단열재로 사용되는 폼 플라스틱의 경우, ECHA 연구는 실내 단열 위험이 연구의 최종 위험 특성화 단계에 포함되지 않을 정도로 무시할 수 있는 것으로 가정했다고 결론지었습니다.
2008년 ECHA 위험평가 외에도, Battelle Memorial Institute에서 실시한 최근 상관연구는 TCPP의 고유한 안전성에 대한 추가 지원을 제공한다고 생각합니다. Battelle이 수집한 TCPP와 관련된 가장 관련있는 실험실 및 현장 연구 30개를 검토한 후 ECHA 위험평가와 유사한 결론에 도달했습니다. 노출 수준과 안전 한계와 관련하여 Battelle은 일반적으로 “TCPP에 대한 실내 노출 추정은 적용 가능한 선량(RfD), 임계 일일 섭취량(TDI), 또는 기타 적용 가능한 건강 위험 기반 값보다 낮습니다.”고 말했습니다. 그리고 건물 내의 잠재적인 TCPP 또는 다른 난연제의 가능성에 대해, 검토의 일부 문서는 TCPP 또는 기타 유기 인산염 난연제의 실내 농도가 “물질 배출량(예: 벽 단열재)의 결과로서가 아니라 오히려 가구 및 소비자 제품의 방출로 인해” 존재한다는 것을 보여주었습니다.
4) 현재 추가 시험/위험 감소가 필요하지 않습니다.
이러한 자세한 결과를 바탕으로 2008 ECHA 위험 평가의 전반적인 결론은 다음과 같습니다.
“현재 추가 정보 및 시험(TCPP의 경우)이 필요 없으며, 이미 적용되고 있는 것 이상의 위험 감소 조치가 필요하지 않습니다.”