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작은 어선에서 얼음 사용과 단열재의 기술적 특성 및 선택 기준(2)

출처: http://www.fao.org/tempref/docrep/fao/006/y5013e/Y5013E03.pdf

 

3. 단열재

 

    광범위한 단열재를 사용할 수 있지만, 현대 어선 건설 요건을 충족하는 단열재는 거의 없습니다. 단열재의 선택은 초기 비용, 효과성, 내구성, 양식/형태의 어류 양식에 대한 적응 및 각 특정 영역에서 사용 가능한 설치 방법을 기반으로해야합니다. 경제적인 관점에서 고정 벽의 두께를 증가시키기 보다는 열전도율이 낮은 단열재를 선택하는 것이 더 나을 수 있습니다. 열전도율을 줄임으로써, 일정량의 냉장고에 필요한 단열재를 줄이고 어류 보관에 더 많은 공간을 사용할 수 있습니다. 어선에서 단열재가 차지하는 공간은 많은 경우 어류 보유량의 약 10~15%를 나타낼 수 있습니다.

 

 1) 경질우레탄폼 단열재

 

     어선용으로 시중에서 판매되는 최고의 단열재 중 하나는 경질우레탄폼 단열재입니다. 그것은 우수한 단열 특성, 낮은 수증기 투과성, 수분 흡수에 대한 높은 저항력, 상대적으로 높은 기계적 강도 및 낮은 밀도를 가지고 있습니다. 또한 설치가 비교적 쉽고 경제적입니다. 경질우레탄폼의 주요 특징은 아래 표와 같습니다.

[경질우레탄폼 단열재의 20~25에서 밀도 값 및 열전도율]

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     경질우레탄폼 단열재는 불활성 가스로 채워진 폐쇄 셀(cell)의 비율이 높기 때문에(최소 90%) 단열이 효과적입니다. 최근까지 경질우레탄폼 단열재에 가장 일반적으로 사용되는 불활성 가스는 HCFC-141b였습니다. 그러나 오존층을 고갈시키는 물질에 대한 몬트리올 의정서는 HCFC-141b와 같은 발포제 사용을 단계적으로 폐지할 것을 요구했습니다. 현재 대체 발포제는 씨클로펜탄, 물 등을 사용하고 있습니다.

 

     경질우레탄폼을 적용하고 사용할 수 있는 주요 방법은 다양한 모양과 크기로 제조할 수 있는 경질 보드/슬래브 및 사전에 성형된 파이프로 사용할 수 있습니다. 이러한 유형의 폼의 주요 적용은 냉장식, 얼음 저장실 및 냉장실이 있습니다. 폼 슬래브를 통합한 구조 샌드위치패널은 조립식 냉장 상점을 위해 생산될 수 있습니다. 폼은 또한 다음과 같이 다양한 방법으로 현장에서 생산될 수 있습니다.

 

   ① 주입하여 넣을 수 있습니다. 여기에는 수동 또는 기계적 수단으로 화학 물질을 혼합하고 단열이 필요한 개방형 주입 또는 공간에 주입하는 것이 포함됩니다. 혼합물은 폼을 형성하고 경화됩니다. 필요한 경우, 경화된 폼을 필요한 크기나 모양으로 절단할 수 있습니다.

 

   ② 폼을 적용할 때 혼합하고 분무하는 건(gun)을 사용하여 고체 표면에 직접 분사할 수 있습니다. 예를 들어, 어류 창고나 탱크는 외부 표면에 직접 뿌려질 수 있으며 접근 불가능한 영역은 틀 없이 분무할 수 있습니다. 폼은 자체 및 대부분의 금속, 목재 및 기타 재료에 접착할 수 있습니다. 공간에 주입할 수도 있습니다. 스프레이 및 주입 기술은 선박 및 어선에 경질우레탄폼을 설치하는 데 가장 널리 사용됩니다.

 

   ③ 발포되면서, 화학 물질의 혼합물은 에어로졸 크림처럼 부분적으로 미리 발포되어 있습니다. 즉각적인 사전 발포를 위해서는 추가 발포제를 포함한 적절한 장비가 필요합니다. 화학반응이 완성에 이르면서 팽창의 마지막 단계가 일어납니다. 이 기술은 강도와 중량비가 높은 경질 폼/패널이 필요할 때 사용됩니다.

 

     화재 규정에 따라 난연제에 경질우레탄폼을 포함시켜야합니다. 또한 보호 라이닝은 작은 화염원으로부터 폼이 점화되기 어렵게하기 위해 결합되어야합니다. 실험실 테스트에 따르면 난연제를 함유한 보호되지 않은 경질우레탄폼은 성냥과 같은 작은 불꽃에서 발화되지 않지만, 큰 불꽃과 열에 노출되면 빠르게 연소됩니다. 그러나 경질우레탄폼이 화염과 직접 접촉으로 보호되고 공기가 없다면 폼은 연소가 제거됩니다.

 

     또한 폼 생산에 사용되는 수지 및 이소시아네이트의 유형은 화재에 대한 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 톨루엔 디이소시사네이트로 제조된 폼은 메탄 디이소시아네이트로 제조된 폼보다 열의 영향으로 연화 및 용융되는 경향이 더 큽니다.

 

     선박에 경질우레탄폼을 적용하는 경우 화재에 대한 예방 조치는 아래와 같습니다. 이 내용은 난연성 첨가제를 포함하고 메탄 디 이소시아네이트로 제조된 경질우레탄폼에만 해당됩니다.

 

   ① 현장 보관

 

       우레탄 화학물질은 화재의 위험이 없습니다. 높은 복사 열원과 직접적인 화염은 보드 또는 슬래브스톡 폼(salbstock foam)이 보관되는 장소에서는 피해야합니다. 가연성 용매 및 접착제는 이러한 물질에 적용 가능한 일반적인 예방 조치가 준수되는 조건에서 보관해야합니다.

 

   ② 현장 적용

 

       일반: 폼 작업을 하기 이전에 작업할 단열 영역 또는 외부 표면에 직접적인 화염이나 고온과 관련된 모든 용접과 기타 작업을 완료해야합니다. 노출된 폼, 용매 또는 접착제의 발화를 방지하기 위해 폼 적용이 진행되는 동안 이러한 모든 작업과 흡연은 금지되어야합니다.

 

       현장 예외: 폼 발포는 외장에 의해 보호되는 공간에서 일어납니다. 장비 청소에 사용되는 인화성 솔벤트의 위험 이외에 이 작업 또는 이러한 종류의 단열과 관련된 추가 화재 위험은 없습니다. 외장의 종류는 관련 기관에 승인을 받아야합니다.

 

       스프레이: 스프레이 바로 직후, 폼은 노출된 상태입니다. 이 조건에서 열 또는 점화원에 노출되면 위험합니다. 폼이 적절하게 보호될 때까지 이 영역 안에서 불꽃이나 고온과 관련된 모든 용접 및 기타 작업은 금지되어야합니다. 또한 폼을 보호하기 전에 단열재 뒤에 있는 플레이트를 용접하거나 절단하여 외부로부터 발포 부위에 불꽃이나 고온이 침투해서는 안됩니다. 평평한 폼 표면을 만들기 위해 수행되는 샌딩 또는 버핑 작업에서 발생할 수 있는 먼지는 다른 먼지와 마찬가지로 화재에 위험할 수 있습니다. 적절한 예방 조치는 가능한 먼지를 빨리 제거하여 취합니다. 스프레이 폼 표면은 관할 기관이 승인한 외장으로 가능한 빨리 덮어야합니다.

 

       보드 또는 슬래브스톡 폼(salbstock foam): 가연성 접착제 사용으로 인한 화재 위험에 특히 주의해야합니다. 적용 직후에는 단열재가 노출되므로, 보호되지 않은 분무 폼과 유사한 화재 위험이 있습니다.

 

   ③ 수리 작업

 

       폼에서 외장재를 제거하기 위해 필요할 수 있습니다. 화염 또는 고온과 관련된 용접 또는 기타 작업을 수행하는 경우, 폼은 작업 현장에서 최소 0.33m 제거되어야합니다. 노출된 모든 폼은 화염이나 고온으로부터 보호해야합니다.(: 석면 블랭킷)

 

   ④ 폼을 태울 때 발생하는 독성 위험

 

       목재, 양모, 깃털 등과 공통적으로 우레탄 폼 및 다른 플라스틱의 연소 생성물은 위험합니다. 화재의 경우 산소 부족, 짙은 연기 및 뜨거운 가스와 같은 일반적인 위험이 존재하며 정상적인 소방 훈련을 준수해야합니다.

 

       난연 등급을 포함하여 여러 등급의 폴리우레탄 폼을 사용할 수 있습니다. 이소시아누레이트를 함유한 폼은 1,200(동일한 테스트 조건에서 표준 폴리우레탄폼은 약 10초 안에 침투) 프로판 토치서 불꽃에 노출될 경우 연소되기 전에 10~25분 동안 견딜 수 있으므로, 화재에 의한 실제 침투에 대해 높은 저항력을 제공합니다. 이소시아누레이트 폼의 평균 밀도는 35kg/m³, 열전도율 0.022W/mK이며, 수증기 투과율은 16.7gcm/m²/day/mmHg입니다. 아래 도표는 상업적 이소시아누레이트 폼의 R-값과 두께 사이의 관계를 보여줍니다.

[이소시아누레이트 폼의 열 저항(R-)과 두께의 관계]

     폴리우레탄의 다른 등급은 특히 강하고, 상당히 높은 밀도를 갖습니다. 예를 들어, 냉장실에서 단열재로 사용되는 표준 경질우레탄폼은 밀도가 100~300kg/m³까지인 보트에서 구조용 단열재로 사용되는 다른 등급의 폼과 비교하여 약 30~40kg/m³의 밀도를 가질 수 있습니다. 압축에 대한 저항은 폼 밀도에 따라 달라지며, 밀도가 35~40kg/m³인 폼의 경우 압축 강도는 2~3kg/cm²이고 밀도가 높을 경우 저항이 높습니다. 아래 표는 일부 상용 등급 우레탄폼의 주요 물리적 특성을 나타냅니다.

 


[일부 등급 폴리우레탄폼의 물리적 특성]

     이 폼은 유리섬유 강화 플라스틱(스티렌 배합 폴리에스테르 또는 아세톤 설치에 사용되는 용매와 반응하지 않습니다. 따라서 발포폴리스티렌 폼은 발포된 폴리스티렌보다 훨씬 비싸지만, 유리섬유 강화 플라스틱의 라이닝과 함께 어류 보관/어류 용기의 단열재로 널리 사용됩니다. 이것의 주요 기술적 한계는 발포 폴리스티렌보다 물을 흡수할 가능성이 높고 점화 중에 독성 물질을 태우고 생산할 수 있다는 사실입니다.

 

     아래 그림은 물과 수증기에 대한 다양한 단열재의 투과성을 보여줍니다.

 

 

[20및 상대습도 65%에서 물과 수증기에 대한 다양한 단열재의 투과성 비교]