1.범위
지난 수십 년 동안 단열 샌드위치판넬 사용과 관련하여 심각한 화재 손실이 있었습니다. 손실 빈도와 심각성이 증가함에 따라, 거주자 및 소방관 위험을 줄이고 단열 샌드위치판넬 사용과 관련된 재산 손실을 줄이는 것이 필요하게 되었습니다.
2. 샌드위치판넬의 종류와 용도
샌드위치판넬은 금속 또는 플라스틱 외장재 사이에 다양한 두께의 단열재로 이루어지며 접착되어 있습니다. 이는 에너지손실을 최소화하기 위해 온도를 조절할 수 있는 냉장 보관, 창고 보관, 식품 산업, 호텔, 전시장 및 크린룸 환경을 포함한 다양한 범위에서 사용됩니다. 단열재의 일반적인 유형은 미네랄울단열재(MW), 폴리이소시아누레이트폼(PIR), 폴리우레탄 폼(PUR) 및 압출/발포 폴리에틸렌(EPS/XPS)입니다. 위의 모든 것은 미네랄울단열재(MW)를 제외하고 가연성 유형(발포제에 의해 발포된 밀도가 320kg/m³ 이하인 열가소성 플라스틱, 열량 8141kJ/kg 이상 및 화염 확산지수 25-50)이며, 일반적으로 폼 단열 샌드위치패널(FISP)로 알려져 있습니다.
이들이 널리 사용되는 이유는 주로 다음과 같습니다.
① 열 및 냉기 전달을 감소시키는 우수한 단열 특성(50mm PUR=1720mm 두께의 벽돌) ② 소리 전달을 감소시키는 음향 특성 ③ 경량(PUR 35~48kg/m³ : 미네랄울 80~160kg/m³) ④ 시공이 빠르고 쉬움 ⑤ 세척 용이성: 특정 산업에서 필수적 ⑥ 일부 다른 형태의 건축에 비해 상대적으로 저렴한 비용(30~50% 적음)
3. 샌드위치판넬의 화재 특성
1) 단열재의 화학 성분
(1) 유기 단열재(PUR/PIR/EPS/PF): 석유화학 공정에서 파생된 유기 물질로, 분자에 탄소가 포함되어 있음
① PUR/PIR/EPS는 플라스틱의 유기 합성 또는 반합성 화합물입니다.
② (플라스틱) 페놀폼 또는 페놀 포름알데히드수지(PF)는 페놀 또는 치환된 페놀과 포름알데히드 사이에 화학반응을 통해 얻어진 합성폴리머입니다. 페놀수지의 분해는 220°C 이상의 온도입니다.
(2) 무기물 단열재(GF/MW): 자연에서 발생하는 무기 물질로 구성된 광물물질
① 그라스울은 최소의 새로운 첨가제를 사용하여 폐기물 유리로 완전히 제조할 수 있습니다. 이 공정은 미세화된 활성탄과 함께 일정량의 삼산화황을 포함한 가열된 유리 분말로 구성되어 있습니다. 삼산화황과 활성탄이 반응하여 가스가 발생하기 때문에 유리에 셀구조를 생성하고 가열 과정에서 점성을 띄게됩니다. 발포 유리 셀에는 황화수소도 있습니다. 그라스울화이버는 화재와 관련하여 소량의 황화수소 및 일산화탄소 가스를 방출하며, 화재시 크게 기여할 것으로 예상되지 않습니다.
② 미네랄울(MW)은 미네랄섬유, 미네랄면, 광물 섬유, 인공 광물 섬유(MMMCO)및 인조 유리 섬유(MMEF)로 알려져 있으며, 용해된 광물을 방사 또는 인발하여 형성된 섬유 재료의 일반적인 이름입니다. 특정 미네랄울 제품은 돌/암벽 및 슬래그울입니다. 유럽에서는 세라믹섬유와 같이 완전히 인공적인 유리 섬유도 있습니다.
③ Stone/rockwool은 용해된 암석이 공기나 증기의 흐름이 분출되는 약 1600°C의 온도에서 용해된 후 생성 되는 용광로 제품입니다.
④ 유리섬유는 1,450°C에서 가열된 천연 모래와 재생 유리의 혼합물로 구성된 용해제품입니다. 생산된 유리는 섬유로 변환됩니다. 생성물의 응집력과 기계적강도는 섬유를 서로 “시멘트 (cement)” 결합시키는 바인 더에 의해 얻어집니다. 이상적으로, 각 섬유 교차점에 접착제를 한 방울씩 놓습니다. 이 섬유 매트는 수지를 중합하기 위해 약 200°C로 가열되고 광택 처리되어 강도와 안정성을 제공합니다.
4. 샌드위치판넬의 화재 위험
1) 샌드위치판넬 내부에서 급격한 화재 확산
① 은폐된 단열재가 화재에 관련되었을 때 화재진압의 어려움
② 발포폴리스티렌 단열재를 용해하여 발생한 용융된 액체 화재
③ 샌드위치패널 박리로 인해 가연성 단열재가 노출될 수 있고, 직접적으로 화염에 단열재가 노출되어 화재 확산 속도가 증가
④ 고밀도, 부식성 및 독성 연기
샌드위치판넬 화재 확산을 방지하기 위해 불연성(양면 및 단열재: 암면 선호) 샌드위치판넬을 사용하는 것이 좋습니다. Factory Mutual(FM)에서 승인한 가연성 단열재 또는 스프링클러 및 열차단으로 해당 지역을 적절히 보호하는 경우 제품 사용 제한을 할 수 있습니다.
“모든 경우, 적절한 예방 조치는 위험을 관리하기 위해 강력히 시행되어야 합니다.”
5. 샌드위치판넬의 권장되는 위험평가 흐름도
① 샌드위치판넬이 가연성에 직면하는가? ② 샌드위치판넬은 가연성 단열재인가? ③ 샌드위치판넬 FM 유형은?
④ FM/NFPA에 따른 스프링클러 보호장치가 있는가? ⑤ 열 차단이 제공되는가?
⑥ 샌드위치판넬 설치 및 사용과 관련된 손실 방지의 수립 및 엄격한 시행
6. 흐름도와 관련된 요소 논의
1) 외장 및 단열재
(1) 건축 자재 분류
여러 나라의 화재시험에서 샌드위치판넬에 대한 등급 분류는 “가연성이 아님”에서 “높은 가연성”으로 순위를 정합니다. “등급외의 샌드위치패널”보다 난연 등급 샌드위치판넬을 점화하는 것이 더 어렵더라도, 실제 조건에서 모두 동일한 방법으로 연소될 것입니다. 난연제는 소규모의 시험에서 잘 수행되지만, 더 강한 열원에 노출될 때는 더 큰 면적에서 열을 방출하거나 또는 장시간 지속되는 열원에 노출될 경우, 심한 연소가 발생할 수 있습니다. 또한 물질에 처음 존재하는 난연제는 때로 침출 또는 휘발성으로 인해 일정 기간 동안 손실될 수 있습니다.
건물 화재 사례에 따르면 사용 가능한 소규모 시험은 설치된 플라스틱 빌딩 제품의 적절한 행동을 현실적으로 평가하지 못하는 것으로 나타나, 코너 시험이 개발되었습니다. 이 시험은 화재 전파만 평가하는 방법입니다.
생성되는 연기의 양에는 제한이 없습니다. 이 시험은 높이 7.6m, 폭 11.5m, 길이 15.2m의 구조물로 실시 됩니다. 불연성인 경우 약 340kg 목재 더미와 화재 높이는 1.52m로 시험됩니다.
이는 각 벽에서 34cm 떨어진 구조물의 한쪽 모서리에 위치합니다. 이 노출은 화염 온도가 538℃를 초과 하여 천장 구석에 불이 붙어 밑면에 충돌합니다. 미국 Factory Mutual Research corporation(FMRC) 코너시험은 가연성 건물 샌드위치판넬이 점유 면적보다 더 큰 스프링클러 보호가 필요한지 여부를 결정 하기 위해 다양한 가연성 물질을 점화원으로 사용합니다.
(2) 목록 및 승인된 재료의 유형
불연성 소재를 함유한 샌드위치판넬은 모든 경우에 선호됩니다. 다른 소재가 필요한 경우, FM과 같이 승인된 기관의 샌드위치패널을 모든 신축 및 보수 건물에 사용하는 것이 좋습니다. 또한 일부 샌드위치판넬은 건물 높이에 대해 승인이 되어있습니다. 이것은 인증서에 명확히 표시되어야 합니다.
(3) 샌드위치판넬을 통한 개구부와 관통부 처리
승인된 샌드위치판넬은 이러한 개구부가 없는 상태에서 시험되었습니다. 모든 가연성 샌드위치판넬을 통한 침투(케이블 및 덕트 같은)는 제한되어야 하며, FM 승인 및 UL 등록 화재방지 재료로 적절하게 화재를 방지해야 합니다. 제대로 화재가 진압되지 않는 개구부를 포함한 비보호 개구부는 승인 목록이 취소될 수 있습니다. 이 자료를 방문하는 동안, 이 사실을 심각하게 살펴보아야 합니다.
(4) 단열재의 난연성 첨가제
난연제는 점화 한계 값을 높일 수 있지만, 불연성 기준을 충족시킬 수는 없습니다.
“실물크기 시험은 실제 화재 조건에서 플라스틱 폼의 성능이 난연제의 사용으로 인해 크게 영향을 받지
않는다는 것을 보여줍니다.”
화재 또는 열에 노출되면 폴리우레탄은 약 230°C에서 분해되고, 점화는 315~370°C에서 발생합니다. 점화는 고밀도 매운 연기가 발생하며, 화염은 물질의 표면을 빠르게 비춥니다. 특정 ‘승인된’ 폴리우레탄 단열 샌드위치판넬은 점화원에 노출되었을 때, 적절하게 공식화된 탄화된 폼 단열재가 차지합니다. 이 탄화는 남아있는 폼을 보호하고 화재 확산을 제한합니다.
2) 열차단 지연 점화
(1) 자동 스프링클러 보호
자동 스프링클러 시스템은 플라스틱 폼(PUR 및 EPS)이 포함된 샌드위치패널 화재에 충분한 효과를 기대할 수 있습니다. 가연성 물질이 포함된 화재는 샌드위치판넬 내에서 빠르고, 쉽게 확산될 수 있습니다. 자동 스프링클러 장치는 지붕, 천장, 랙에서 고려해야하며 건물 벽과 건물 구조를 보호할 수 있습니다.
폴리스티렌(EPS)은 폴리우레탄과 비교할 때, 용융시 형성된 가연성 액체의 연소성은 1.5배입니다. EPS는 화염에 의해 점화 될 수 있으며, 다른 연료에 의해 생성된 화염이 있는 상태에서 연소됩니다. 그것은 발화되기 전에 열원에서 멀어지는 경향이 있습니다. 연소를 지속적으로 유지하려면 열원이 수축 물질을 따라 갈만큼 충분히 커야합니다. 이 현상은 소규모 시험에서 EPS가 비교적 낮은 화염 확산 값을 얻을 수 있게합니다. 그러나 소량의 건축 자재를 포함한 큰 화재의 경우, 열원은 강력한 연소를 지속적으로 유지하기에 충분합니다.
EPS 샌드위치판넬을 천장 높이에 설치되었을 경우, 자동 스프링클러가 화재를 차단하지 못할 수 있습니다. 일부 경우, 방의 구조에 따라 개조 또는 추가 스프링클러를 설치해야 합니다. 결과적으로 자동 스프링클러만으로 천장에 설치된 EPS는 열 차단벽 대신 사용할 수 없습니다.
(2) 열 차단
스프링클러가 화재를 제어할 수 있도록 플라스틱의 점화를 10~15분 정도 지연시키는 것이 스프링클러의 사용을 위한 목적입니다. 화재가 발생한 페인트 코팅 또는 금속 샌드위치판넬은 급속한 화재 확산에 대해 적절한 보호 기능을 제공하지 못하며, 열 장벽과 동일하지 않다는 것을 유의해야 합니다.
열 차단은 발포단열재의 노출된 표면을 10~15분 동안 단열재 발화를 지연시킬 수 있는 시멘트계 피복재입니다. 13mm 두께의 포틀랜드시멘트는 폴리우레탄(PUR) 및 특히 EPS용으로 적절한 열 장벽을 제공합니다. 이것은 건물이 스프링클러 장치를 갖추고 있는지 여부에 관계없이 대부분의 가연성 샌드위치판넬 구조물에 대해 수행되어야 합니다. 이러한 열 장벽은 적절한 시험을 수행한 인증된 회사에 등록되거나 승인되어야 합니다. 15분 내에 스프링클러로 제어가 가능해야 하며, 건물에 스프링클러가 없거나, 부분적으로 스프링클러가 고장난 경우에는 건물 비상구 또는 소방서에서 적절히 대응할 수 있습니다.
7. 샌드위치판넬의 설치 및 사용과 관련된 손실 방지 대책
1) 샌드위치판넬의 완전성
① 노출된 가연성 단열재는 없어야 합니다.
② 샌드위치판넬 벽은 금속 표면재로 덮여 있어야합니다. 표면재로 알루미늄 호일은 화재로부터 적절한 보호 장치로 간주되지 않습니다.
③ 각 샌드위치판넬은 다른 샌드위치판넬과 적절하게 결합되어야하며, 하단 및 상단의 건물 바닥과 지붕에 적절하게 부착되어야 합니다.
④ 단열재 이외에 다른 가연성 구성요소(수증기 장벽, 접착제, 내부 및 외부 코팅)가 없어야 합니다.
2) 전기 장치 및 장비 설치시 주의사항
① 샌드위치판넬을 통한 모든 케이블 침투에는 케이블이 금속 샌드위치판넬의 날카로운 모서리에 의해 손상 되지 않도록 비가연성 금속관을 제공해야 합니다. 케이블 및 덕트 개구부는 승인 된 비가연성 실란트로 채워야 합니다.
② 열 추적기(Heat Tracers): 동결 이하의 저온 실내에 설치하는 경우, 정기적으로 점검해야 합니다. 새로운 비전도성 시스템을 새롭게 설치하기 위해 조사해야 합니다.
③ 샌드위치판넬에 전기 장치를 설치해서는 안됩니다. 최소 10cm 간격을 두어야 합니다. 조명기구는 샌드위치판넬에 설치해서는 안되며, 불가피한 경우에는 불 연소성이어야 합니다.
④ 냉동시스템/실내 공간 히터와 나머지 설비들 사이에 적절한 간격, 분리 및 방화를 고려해야 합니다.
3) 샌드위치판넬 근처에서 절단 및 용접 작업을 수행 할 때의 예방 조치
① 가연성 유형의 샌드위치판넬 근처에서 고온작업을 해서는 안 됩니다.
② 적절한 고온작업 절차가 계획되어야 합니다.
③ 주어진 건축 자재에 적합한 도구만 사용해야 합니다.
④ 작업이 완료되기 전, 작업 중 및 작업 완료 후 적절한 위험 평가가 보장되어야 합니다.
“단열 샌드위치패널은 구성요소가 아닌 시스템으로 사용해야 합니다. 위험 요소는 설치 전에 적절하고 충분하게 평가되어야 하며, 사용을 통해 지속적으로 관리되어야 합니다.”