4. 조인트 내 온도의 결과 분석
1) 서론
이 단원에서는 샌드위치패널 조인트의 지정된 영역 내 온도 분석을 제공합니다. 지정된 영역은 샌드위치패널의 노출된 면에서 특정 거리의 평균 온도를 나타내며 아래 [그림99]에 나와있습니다.
이전 단원에서 설명한 바와 같이 접근이 제한된 구획으로 화재 상태를 결정하는 것은 어려울 수 있습니다. 이 단원은 조인트 내의 온도를 고려하고 노출되지 않은 표면에서 샌드위치패널의 조인트를 노출시키는 것이 소방구조대에 도움이 될 것인지 여부를 결정합니다. 조인트를 노출시킴으로써, 열화상 장비로 온도 판독을 수행할 수 있으며, 이 단원에서는 구획내의 화재 상태를 결정하기 위해 이 접근법의 가치를 고려합니다.
명확하게 조인트가 완전히 개방될 수 있다면, 여유가 있으면 화재 구획에 접근하고 실제 구획 온도가 결정됩니다. 그러나 오늘날 사용되는 조인트 설계의 무결성으로 인해 결합이 완전히 개방될 가능성은 낮습니다. 조인트에 대한 접근이 제한되고 소방구조대가 기본 수공구를 사용하여 조인트를 노출할 것으로 가정합니다. 이것은 현실적인 상황입니다.
그림99 [조인트 전체에 걸쳐 slice 형상 지정]
앞 단원에서 설명한 바와 같이, 분석의 두 번째 부분은 소방구조대가 사건에 참석하고 어떤 형태의 활동을 하는 데 걸리는 시간을 고려합니다. 10분 출석 시간을 가정하고, 작업 응답이 이루어지기 전에 추가로 5분의 조사 및 계획 시간이 필요합니다. 이 분석은 또한 15분이 경과한 후 slice1의 온도를 조사하여 운영 단계 시작시 소방구조대가 직면한 상태 및 온도에 대한 보다 현실적인 평가를 제공합니다.
2) 테스트1- 95mm 두께 수직 조인트 방향[그림44]
화재 구획의 온도와 샌드위치패널의 내부 표면에서 취한 측정과 가장 강한 상관관계는 slice1로 지정된 열전대에 의해 표시됩니다. 테스트 slice1이 2분에 들어가면 주변 온도보다 온도가 상승하기 시작합니다. slice2와 slice3은 각각 테스트 시작 후 7분과 14분까지 주변 온도 이상으로 약간의 징후를 보여줍니다.
이 테스트 기간 동안 샌드위치패널의 노출되지 않은 측면의 온도는 28분 후에 최대 232℃에 도달했습니다. 15분 후, slice3과 비노출면의 조인트는 303℃의 온도를 나타냈으며, 구획내 온도는 795℃로 기록되었습니다.
그림44 [테스트1- 95mm 샌드위치패널(판넬) 수직 조인트 방향]
3) 테스트2- 95mm 두께 수직 조인트 방향[그림45]
테스트 1에서와 같이, slice1은 화재 구획의 온도와 가장 강한 상관관계를 보여줍니다. 다시 slice2는 화재 구획에 도달한 것보다 더 높은 최고 온도에 도달합니다. slice3은 테스트 10분 전까지 주변 온도가 증가하지 않는 것을 보여주며, 이때 최고 구획 온도는 이미 도달했습니다. slice3은 화재 구획인 최대 온도에 도달한 지 약 28분 후에 테스트 40분에 최고 온도인 700℃에 도달했습니다.
이 테스트 기간 동안 샌드위치패널의 노출되지 않은 면의 온도는 40분 후 최대 321℃에 도달했습니다. 15분 후 slice3과 노출되지 않은 표면의 조인트는 모두 325℃의 온도를 보였으며, 구획 온도는 795℃로 기록되었습니다.
그림45 [테스트2- 95mm 샌드위치패널(판넬) 수직 조인트 방향]
4) 테스트3- 95mm 두께 수평 조인트 방향[그림46]
slice1은 구획 온도와 가장 강한 상관관계를 보였습니다. 주변 온도 이상의 증가는 테스트 시작 5분 후에 시작되었지만 테스트 1과 테스트 2에서는 증가가 훨씬 더 빨랐습니다. slice2의 최고 온도는 화재 구획이 최대 온도에 도달한지 약 7분 후인 테스트 시작 28분까지 발생하지 않았습니다. slice3은 테스트 시작 25분까지 주변 온도보다 약간 높았으며, 이는 테스트 1 및 테스트 2에 표신된 것보다 훨씬 더 큽니다.
이 테스트 기간 동안 샌드위치패널의 노출되지 않은 면의 온도는 43분 후 최대 155℃에 도달했습니다. 15분 후 slice3과 노출되지 않은 표면의 조인트는 모두 41℃의 온도를 보였으며 구획의 온도는 483℃로 기록되었습니다.
그림46 [테스트3- 95mm 샌드위치패널(판넬) 수평 조인트 방향]
5) 테스트4- 95mm 두께 수평 조인트 방향[그림47]
slice1은 비록 대부분의 테스트에서 온도가 화재 구획보다 낮지만, 화재 구획 온도와 밀접한 상관관계를 보여줍니다. slice1은테스트 5분 후 주변 온도 이상으로 상승하기 시작하고 7분 후 slice2를 나타냅니다. slice1은 화재 구획에 도달한 최대 온도와 동일한 36분에서 750℃의 최고 온도를 보여줍니다. 그러나 36분에는 화재 구획 온도는 450℃로 떨어졌습니다.
slice2의 온도는 화재 구획의 온도와 대체로 유사했지만 테스트 기간 동안 훨씬 더 낮은 온도가 기록되었습니다. slice3은 테스트 시작 14분 후 주변 온도보다 높은 온도 상승을 보였으며, 이때 화재 구획 온도는 철 번째 최고에 도달하여 450℃로 감소했습니다. slice3의 온도는 보통 43분 동안 최대 480℃까지 계속 상승했으며, 이때 구획 온도는 400℃로 낮아졌습니다. 노출되지 않은 면의 온도는 테스트 43분 후, 최대 화재 구호가 온도 23분 후 최대 180℃에 도달했습니다.
이 테스트 기간 동안 샌드위치패널의 노출되지 않은 면의 온도는 43분 후 최대 150℃에 도달했습니다. 15분 후 slice3과 노출되지 않은 표면의 조인트 모두 34℃의 온도를 보였으며 구획의 온도는 483℃로 기록되었습니다.
그림47 [테스트4- 95mm 샌드위치패널(판넬) 수평 조인트 방향]
6) 테스트5- 120mm 두께 수직 조인트 방향[그림48]
slice1은 주변 온도보다 6분, slice2는 9분, slice3은 21분 후 온도 상승을 나타냈습니다. slice2는는 최대 온도인 1000℃까지 17분에서 19분 동안 빠른 온도 상승을 보였습니다. 이때 화재 구획의 온도는 최고 온도인 780℃를 조금 넘었습니다. 이 시점부터 slice2의 온도는 40분이 경과할 때까지 화재 구획 온도보다 높게 유지되었습니다.
이 테스트 기간 동안 샌드위치패널의 노출되지 않은 면의 온도는 33분 후 최대 65℃에 도달했습니다. 15분 후 slice3과 노출되지 않은 표면의 조인트는 모두 43℃의 온도를 보였으며, 구획의 온도는 352℃로 기록되었습니다.
그림48 [테스트5- 120mm 샌드위치패널(판넬) 수직 조인트 방향]
7) 테스트6- 120mm 두께 수직 조인트 방향[그림49]
slice1은 7분에 주변 온도보다 높은 증가를 나타냈습니다. 화재 구획은 21분에 최대 온도 780℃에 도달한 반면 slice1은 28분에 최대 온도 810℃에 도달했습니다. slice2는 테스트 시작 10분에 주변 온도보다 높은 온도 상승을 보였으며, 이때 화재 구획 온도는 200℃를 나타냈습니다. slice2는 28분에 최고 온도 1000℃에 도달했습니다. 이때 화재는 600℃의 온도를 기록하면서 붕괴 단계에 들어갔습니다.
slice3은 테스트 25분 후 주변 온도보다 높은 상승을 보였으며, 이때 화재 구획 온도는 최대에서 450℃로 감소했습니다. 노출되지 않은 표면의 온도는 43분 후 230℃의 최고 온도에 도달했으며, 이때 구획 온도는 430℃로 낮아졌습니다.
이 테스트 기간 동안 샌드위치패널의 노출되지 않은 면의 온도는 42분 후 최대 251℃에 도달했습니다. 15분 후 slice3과 노출되지 않은 표면의 조인트는 모두 43℃의 온도를 보였으며 구획의 온도는 352℃로 기록되었습니다.
그림49 [테스트6- 120mm 샌드위치패널(판넬) 수직 조인트 방향]
8) 테스트7- 120mm 두께 수평 조인트 방향[그림50]
slice1은 테스트 시작 4분에 주변 온도보다 높은 온도를 나타냈습니다. 이 slice의 온도는 첫 번째 최고 온도에 도달할 때까지 화재 구획의 온도와 일치했습니다. slice2는 테스트 시작 7분 후 주변보다 증가하는 것으로 나타났습니다.
slice1과 2는 화재 구획 온도가 450℃로 낮아졌을 때 테스트 시작 43분에 최대 800℃에 도달했습니다. slice3은 24분 후 주변 온도보다 높은 상승을 보였으며, 이는 화재 구획 내에서 최고 온도에 도달한 시간에 해당합니다.
이 테스트 기간 동안 샌드위치패널의 노출되지 않은 면의 온도는 48분 후 최대 202℃에 도달했습니다. 15분 후 slice3과 노출되지 않은 표면의 조인트는 모두 30℃의 온도를 보였으며 구획의 온도는 556℃로 기록되었습니다.
그림50 [테스트7- 120mm 샌드위치패널(판넬) 수평 조인트 방향]
9) 테스트8- 120mm 두께 수평 조인트 방향[그림51]
slice1은 4분에 주변 온도보다 높은 상승을 보였으며, 첫 번째 최고 온도까지 화재 구획의 온도를 반영했습니다. 그 후 붕괴 단계가 시작될 때까지 화재 구획보다 낮은 온도를 보여주는 slice1과 유사합니다. 그 시간 후에 slice1은 구획보다 더 높은 온도를 계속보였습니다.
slice2는 시험 50분 후 870℃의 최고 온도에 도달한 후 7분 후 주변 온도보다 높은 온도 상승을 보여주었습니다. 이때 화재는 370℃로 기록된 화재 구획 온도와 함께 25분 동안 붕괴 단계에 들어갔습니다.
slice3은 기록된 최대 구획 온도에 해당하는 26분에 주변 온도보다 높은 증가를 보여주었습니다. slice3은 테스트 시작 55분만에 최고 온도인 600℃에 도달했으며, 이때 해당하는 화재 구획은 온도는 400℃였습니다.
이 테스트 기간 동안 샌드위치패널의 노출되지 않은 면의 온도는 54분 후 최대 152℃에 도달했습니다. 15분 후 slice3과 노출되지 않은 표면의 조인트는 모두 28℃의 온도를 보였으며, 구획의 온도는 556℃로 기록되었습니다.
그림51 [테스트8- 120mm 샌드위치패널(판넬) 수평 조인트 방향]
10) 요약
표14 [15분 동안 지속된 후 조인트 전체에서 얻은 온도]
모든 테스트에서 예상할 수 있듯이 화재 구획에 가장 가까은 slice1은 실제 화재 온도를 가장 잘 나타냅니다. 95mm 샌드위치패널 샘플은 구획 온도의 유사한 형상을 따르지만, slice1에 기록된 온도는 일반적으로 구획 온도보다 현저하게 낮으므로 구획내 온도 지표로 신뢰할 수 없습니다.
120mm 샌드위치패널 샘플 중 slice1의 온도 형상은 최소 600℃까지 거의 정확하게 화재 구획의 온도 형상을 따르며, 이 시간 이후에는 slice1의 온도가 일반적으로 최고 구획 온도보다 낮으므로 화재 구획 온도를 잘 나타내지 못합니다. 일단 최고 구획 온도에 도달하고 퐈재가 붕괴되면, slice1의 온도 형상은 붕괴 기간 전체에 대해 화재 구획의 온도 형상보다 더 높게 유지됩니다. 최고 구획 온도에 도달한 후 slice1의 온도는 화재 구획의 온도보다 계속 높습니다.
테스트 15분 후, 노출되지 않은 표면의 조인트의 온도는 28℃에서 325℃의 범위에 있습니다. 이때 구획 온도는 352℃에서 795℃까지 다양합니다. 따라서 외부 온도 측정은 이 시점에서 구획 온도에 대한 신뢰할 수 있는 정보를 제공하지 못할 것입니다.
테스트 15분 후, slice1의 온도는 272℃에서 662℃까지의 범위인 반면, 구획 온도는 352℃에서 795℃까지의 범위입니다. 이것은 조인트에 대한 접근이 달성될 수 있다면 구획 내의 고온을 잘 나타내는 지표를 제공할 것입니다. 이때 구획 화재는 접근 중이거나 최고 온도에 도달했습니다.
그러나 더 실용적인 접근 방식은 노출되지 않은 표면에서 조인트 온도를 관찰하는 것입니다. 15분에서 이러한 온도는 28℃에서 325℃까지의 범위인 반면, 구획 온도는 352℃에서 795℃ 사이의 범위입니다.
조인트의 내부 온도를 측정하는 것은 어렵고 입증된 바와 같이 내부 조인트 온도는 화재 온도와 직접 비교할 수 없습니다. 구획 온도를 결정하기 위해서는 조인트를 완전히 개방하거나 직접 관찰을 위해 샌드위치패널을 뚫어야합니다
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