단열 샌드위치패널 규제개혁(화재안전)(3)
출처: https://www.epic.uk.com/wp-content/uploads/2016/10/epic_rrfso_guide.pdf
3) 단열 샌드위치패널의 화재성능
이 장에서는 외장 및 내부 적용을 위한 단열 샌드위치패널(조립식판넬)의 화재 성능에 관한 최신 연구 및 정보를 요약했습니다.
(1) 소개
규제 개혁(화재 안전) 명령에 따른 화재 안전성 평가는 주로 생명 안전 및 화재 예방에 관련됩니다. 이는 재산 보호의 관점에서 건물을 평가하는 것과 다릅니다. 이것은 재산 보호의 관점 또는 화재가 발생 하기보다는 화재가 완전히 발달된 소방의 관점에서 평가하는 것과는 다릅니다. 생명 안전을 위해 가장 중요한 초점은 거주자의 피난과 화재 구조 서비스의 안전에 있으며, 이는 대부분 화재 초기 단계와 관련이 있습니다.
둘째로, 화재 안전성 평가에서 샌드위치패널(조립식판넬)의 성능은 특정 건축물 구역의 성능과 관련하여 보아야하며, 건물 내용물의 화재 하중 및 기타 모든 연료원의 규모를 고려해야합니다.
따라서 PUR, PIR 및 미네랄울 샌드위치패널(조립식판넬) 외장 건물의 경우, 화재로 인원 대피 단계에서 열, 연기 및 유독성 위험의 주요 원인은 초기 화재와 관련된 다른 재료에 의해 생성된다는 사실을 충분히 고려해야합니다. 생명 안전 측면에서 가장 중요하고 화재 안전성 평가의 주요 요소는 이러한 위험 요소입니다.
(2) 단열 샌드위치패널(조립식판넬)이 화재 성능에 영향을 미치는 요인
단열 샌드위치패널(조립식판넬)은 설명한 것처럼 두 개의 금속 외장에 접합된 단열재로 구성됩니다. 단열재는 제한된 가연성 및 높은 가연성 재료까지 다양한 단열재로 만들 수 있습니다. 단열 샌드위치패널 (조립식판넬)은 규제 개혁 화재안전 명령에 따라 잠재적인 연료 공급원 중 하나로 간주하며, 따라서 화재 안전성 평가의 일부로 평가되어야 합니다. 화재 안전성 평가를 완료하려면, 단열 샌드위치패널(조립식판넬)이 특정 적용에서 화재시 성능을 이해하는 것이 필수적입니다.
다음 사항을 고려해야합니다.
① 샌드위치패널(조립식판넬) 및 단열재의 유형
② 샌드위치패널(조립식판넬)이 단단히 고정되어 있거나 독립형인지 여부
③ 화재 규모에 직접적인 영향을 미치는 요소, 즉 건물 내용물의 화재 하중의 유형 및 크기
④ 단열재의 노출로 화재 안전성 평가에 영향을 미칠 수 있는 가연성 단열재의 기여에 영향을 미칠 수 있는 개방된 코너나 절단 구멍과 같은 기타 요인
(3) 샌드위치패널 시스템 유형의 영향
단열 샌드위치패널의 금속 표면은 단열재를 효과적으로 보호합니다.
화재 행동에 가장 큰 영향을 주는것은 온도로, 온도의 상승에 따라 영향의 심각성이 증가하며, 특히 화염이 샌드위치패널에 직접 충돌하는 경우 그렇습니다. 화재 위험의 차이는 단열 샌드위치패널에 사용되는 일반적인 단열재 유형(PIR, PUR, MW, PF)과 관련이 있습니다.
LPCB가 LPS 1181에 의해 승인된 미네랄울(MW) 및 PIR(LPCB 인증시스템)을 갖춘 외장재는 영국 보험 회사협회가 원래 등급 2 건설 규칙을 충족하거나 비연소성 건물로 분류됩니다. (참고: 이는 소재가 불연성이라는 의미가 아닙니다)
화재로 다음과 같은 일이 발생할 수 있습니다.
① 미네랄울(MW), 폴리이소시아누레이트(PIR) 및 페놀폼(PF)과 같이 보다 적은 연기 발생
② 외장의 좌굴 및 박리. 외장이 철골에 고정되어 있는 경우에는 반드시 붕괴되지 않습니다.
③ 비 용해성 가연성 재료(PIR 및 PUR)는 탄화 및 연소할 수 있으나, 화재 확산에 크게 기여할 수 있는 양은 아닙니다.
④ 표면재로부터 수축과 화염 및 연기가 발생하는 초기 단계에서 폴리스티렌(PS)과 같은 가연성 물질의 용융은 화염이 샌드위치패널에 닿는 곳에서 화재 성장을 잠재적으로 기여할 수 있습니다.
성장하는 화재에서는 일반적으로 화재가 국부적으로 발생하며 기온이 낮아집니다. 이 단계에서, 단열 샌드위치패널의 코어는 온도가 표면 또는 샌드위치패널을 붕괴시키지 않는 한, 금속 페이싱에 의해 보호됩니다. 일부 독립형 PS 코어 샌드위치패널은 180°C 이하의 온도에서 코어가 심각하게 영향을 받습니다.
이 단계에서, 샌드위치패널의 단열재는 온도가 표면 또는 샌드위치패널을 붕괴시키지 않는 한, 금속 표면 재에 의해 보호되며, 예를 들어, 일부 독립형 폴리스티렌(EPS) 샌드위치패널은 180℃ 이하의 온도에서 단열재가 심각하게 영향을 받습니다.
이러한 이유로 외장에 사용되는 샌드위치패널을 건물 철골에 단단히 고정시키고 단열재, 및 다른 샌드위치패널에서 독립형 또는 지지하는 내부 샌드위치패널을 보호하기 위해 사용되는 샌드위치패널을 구별하 는 것이 중요합니다. 내부 샌드위치패널의 경우 화재 안전성 평가에서 붕괴 가능성을 고려해야합니다.
화재 예방과 관련하여, 주요 고려 사항은 가연성 단열재를 보호하고 붕괴를 방지하기 위해 샌드위치패널을 안전하게 고정하는 것입니다.
(4) 화재시험 정보
다양한 샌드위치패널에 대한 광범위한 실제 화재시험이 주요 시험연구소와 함께 EPIC는 수행했습니다.
이 시험은 화재위험 평가 및 생명 안전과 관련된 가장 중요한 시점에 화재가 발전하는 동안 단열 샌드위치 패널 및 단열 외장시스템이 수행하는 방식을 명확하게 이해할 수 있도록 합니다.
[이 시험은 평균 열 출력 510KW와 최대 출력 1MW를 발생시켜
개발의 후반 단계에서 화재를 나타냄]
[내장의 좌굴은 모든 샌드위치패널에서 발생되지만,
조인트는 본질적으로 그대로 유지됨]
결과는 다음과 같습니다.
① 건물 구조에 고정된 단열 샌드위치패널(조립식판넬), 특히 건물의 지붕과 외벽은 화재가 개발 단계에서 발전 단계로 바뀌더라도 붕괴되지 않고 안전하게 유지됩니다.
② 화재에 대한 가연성 단열재의 기여, 즉 연료 공급원은 화재의 발전 단계에서 제한적이고 점진적입니다.
③ 연기와 가스 측면에서 기여는 미네랄울(MW), 폴리이소시아누레이트(PIR) 및 페놀폼(PF)의 경우는 최소한이지만, 폴리우레탄(PUR)의 경우는 약간 더 큽니다.
④ 발포폴리스티렌(EPS) 단열재의 기여도는 낮은 용융점(120°C)으로 인해 초기 단계에서 더 크며, 검은 연기가 발생할 수 있습니다. 외장의 결속력은 붕괴의 가능성을 높이는 초기 단계에 결정됩니다.
(5) 화재 사례
EPIC와 화재 전문 자문위원들은 내부 및 외부 화재를 분석하여 단열 샌드위치패널(조립식판넬)이 화재의 영향을 받았는지 확인했습니다. 이 연구는 가장 일반적인 샌드위치패널 유형인 폴리우레탄폼(PUR) 단열 재 샌드위치패널 및 LPCB 인증 폴리이소시아누레이트(PIR) 샌드위치패널 시스템에 집중적으로 연구되어 왔으며, 화재위험 평가와 더 관련이 있는 발전 중인 화재와 구별되는 샌드위치패널과 관련이 있습니다. 이 화재 사례 기록은 샌드위치패널이 건물의 지붕과 벽으로 사용되고 건물 구조물에 단단히 고정되었을 때, 실제 화재 에서 샌드위치패널이 어떻게 작용하는지를 명확하게 보여줍니다.
다양한 사례 연구의 결과가 아래에 요약되어 있습니다. 이러한 사례 연구 결과는 소방서나 화재 자문 보고서에서 취합한 것입니다.
[참고]: www.epic.uk.com/fire_case_studies.jsp
① 산업 제조업체
ⓐ 다량의 플라스틱 부품으로 인한 심각한 화재 발생
ⓑ 폴리우레탄폼(PUR) 샌드위치패널을 통해 인접한 제조 장치로 불이 퍼지지 않음
ⓒ 폴리우레탄폼(PUR) 샌드위치패널 칸막이 벽으로 화재 확산 방지
ⓓ 생산 손실을 최소화하면서 인접한 장치에 대한 최소한의 연기 피해
② 레저
ⓐ 내부 화재가 완전히 발달 된 단계에 도달
ⓑ 폴리우레탄폼(PUR) 샌드위치패널은 화재 발전이나 화재 확산에 기여하지 않았음
ⓒ 샌드위치패널(조립식판넬)은 붕괴되지 않고 건물에 부착된 상태로 남아있었음
ⓓ 소방관이 건물에 들어가 화재를 안전하게 진화했음
③ 병원
ⓐ 발포성 방화도료를 손상시키고 강철 빔을 휘기에 충분한 화재임
ⓑ 폴리이소시아누레이트(PIR, LPCB 인증) 샌드위치패널이 붕괴되거나 점화되지 않았음
ⓒ 폴리이소시아누레이트(PIR, LPCB 인증) 샌드위치패널이 화재 확산에 기여하지 않았음
④ 학교
ⓐ 퍼린(purlins)을 손상시키기에 충분한 화재 주변의 강렬한 열
ⓑ 심각한 좌굴 및 박리, 단열재의 노출에도 불구하고 샌드위치패널 표면재는 제자리에 남아 있음
ⓒ PIR 샌드위치패널은 격실 벽의 상부에서 화재 확산을 방지하는데 도움을 주었음
단열 샌드위치패널(조립식판넬)은 건물의 외부 지붕과 벽으로 사용합니다.
모든 사례 연구에서 전문가의 견해는 폴리우레탄(PUR) 샌드위치패널 또는 폴리이소시아누레이트(PIR)
이 화재 발생 및 화재 부하에 크게 기여하지 않았다는 것입니다.
(6) 내부 적용
이 자료의 범위를 벗어난 냉동 창고를 제외하고, 건물 내에서 샌드위치패널(조립식판넬)로 주로 사용하는 용도는 식품가공 산업에서 관리되는 내부 환경을 만드는 것이었습니다. 샌드위치패널 시스템은 청결한 라인을 갖춘 위생적 방법을 제공하도록 설계되었으며, 주로 눈에 띄지 않는 고정 장치로 고정되어 있습니다. 천장은 벽면 샌드위치패널에 지지되는 경향이 있었습니다.
유사한 관리 환경은 전자, 제약 및 제어 공정 산업에서 찾아 볼 수 있습니다. 1995년까지는 대부분 폴리스티렌(EPS) 샌드위치패널(조립식판넬)을 사용했으며, 가끔은 요리기구, 오븐 등 고온 공정과 관련되어 있습니다. 여러 번의 대규모 화재가 발생한 후, 가연성이 높은 폴리스티렌 단열재가 있는 샌드위치패널시스템의 사용이 검토되었습니다. 1990년대 중반부터 폴리스티렌 샌드위치패널의 사용은 폴리우레탄(PUR), 폴리이소시아누레이트(PIR) 및 미네랄울(MW) 샌드위치패널로 대체되어 감소하였으며, 고온 공정이 진행되는 곳에서는 미네랄울 샌드위치패널(MW)이 폴리스티렌(PS)을 대체하게 되었습니다.
폴리이소시아누레이트(PIR) 및 일부 IACSC 시스템 설계는 화재 초기 붕괴를 방지하기 위해 철골에 안전하게 고정되어 있어야 합니다.
소량의 페놀폼(phenolic, PF) 샌드위치패널도 내부 용도로 사용되었습니다.
(7) 잠재적 화재 영향
환경적으로 통제된 공간은 개방된 건물 구역과 비교하여 매우 다른 화재 시나리오를 나타낼 수 있습니다.
① 천장이 낮아 온도가 더 빨리 올라가는 경우가 많습니다.
② EPS 샌드위치패널의 경우 온도가 급격히 상승하면 외장재가 박리되고 단열재가 노출됩니다.
③ 단열재 노출은 짙은 연기를 유발하고 플래시오버가 조기에 발생시킵니다. 그러나 사람들은 그 공간에서 대피할 시간이 있어야 합니다.
④ 일부 통제된 환경은 미로의 형태로 되어있습니다. 샌드위치패널 시스템은 견고해 보입니다.
발포폴리스티렌(EPS) 샌드위치패널을 사용하면 화재가 단열재 내부에서 발생할 수 있지만, 그러나 층간 박리가 없거나 수축 또는 용융 때문에 큰 공간이 형성되지 않으면 화재는 비교적 느리게 진행됩니다.
⑤ 때로는 EPS 샌드위치패널을 사용하여 출구를 일렬로 표시했습니다. 이는 화재위험 평가의 일환으로 점검되어야 합니다.
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