외장재의 화재성능(8): 샌드위치패널 구조
출처: http://www.abcb.gov.au/Resources/Publications/Research/FCRC-Fire-Performance-of-Exterior-Claddings
2) 단열된 샌드위치패널(조립식판넬)구조
본 연구는 외벽 구조의 일부로 사용되는 샌드위치패널(조립식판넬)에 대한 내용입니다. 이러한 샌드위치패널은 내벽 및 천장으로도 사용되지만 여기에서는 이러한 용도를 고려하지 않습니다. 샌드위치패널 외벽 구조에 적용되는 세 가지 주요 화재 상황은 다음과 같습니다.
① 내부 화재가 샌드위치패널 조인트에 영향을 줄 때
② 벽 근처에 저장된 가연성 물질로 인한 외부화재(예: 쓰레기, 차량)
③ 인접한 건물에서 화재 발생
이러한 첫 번째 상황은 일반적으로 밀폐된 화재로 인해 더욱 강렬한 가열 때문에 가장 심각한 상황입니다.
Babrauskas(1997)는 샌드위치패널을 다음과 같이 정의합니다.
① 주로 자체지지(즉, 기판 위에 도포하기 위한 표면재료가 아님)
② 하나 이상의 재료로 구성됨
③ 표면에 가연성이 낮은 재료를 가짐
ISO(1999a)는 일반적인 재료를 설명합니다.
“샌드위치패널(조립식판넬)은 접착제 또는 화학적으로 서로 결합된 3개 이상의 층으로 구성된 다층 제품에 사용된 용어입니다. 하나의 층은 단열료, 즉 미네랄울, 셀룰라폼 또는 천연재료입니다. 예를 들어, 양쪽의 표면재(facing)에 의해 보호되는 판을 말합니다. 외장은 다양한 재질 중에서 선택할 수 있으며 평면 또는 성형이 될 수 있습니다.”
ISO(1999a)는 또한 두 가지 건설 유형을 설명합니다.
① A 타입으로 지지형 구조물
샌드위치패널(조립식판넬)은 구조용 골조(일반적으로 스틸)의 외부 또는 내부에 기계적으로 고정됩니다. 천장/지붕은 전통적으로 또는 샌드위치패널로 설치할 수 있습니다. 대부분의 경우 이러한 종류의 샌드위치패널(조립식판넬)은 산업 빌딩의 외벽 또는 지붕입니다.
② B 타입으로 독립 구조물
샌드위치패널(조립식판넬)은 다른 구조 골조의 안정성에 의존하지 않는 공간이나 밀폐를 제공합니다. 예를들어 냉장창고, 냉동고 또는 일반적으로 비바람에 견질 수 있도록 만든 클린룸 구조입니다.이러한 구조의 천정은 때때로 위에 지지될 수 있습니다. 이 룸(room)들은 대개 다른 건물 내부에 있습니다.
단열 샌드위치패널(조립식판넬)을 포함한 영국 식품 산업의 대규모 화재 손실은 이러한 화재 시스템에 주의를 집중시키고 있습니다. PVC코팅 강판으로 제작된 EPS 샌드위치패널이 특히 관련이 있습니다. 이러한 문제는 다음과 같이 관련되어 있습니다.
① 완전히 캡슐화 되지 않은 EPS 단열재는 각 면에 접착된 금속 시트가 가장자리(또는 맞대기 접합부)에 매우 짧게 접혀있으며, 열악한 조인트는 EPS 단열재의 화염 침투 및 발화를 허용합니다.
② 소방관이 직면한 어려움: 내벽에서 떨어져 나가고, 탈출 경로를 차단하며 더 많은 양의 연기가 발생하고 구조물이 붕괴될 위험이 높습니다.
영국의 소방연구소(Fire Research Station, FRS)는 샌드위치패널(조립식판넬)을 포함한 건물에서 소방관 들의 안전이 주요 사항임을 확인했습니다. 다른 요인은 막대한 재산 손실과 환경오염이었습니다. 대형 콘칼로리미터를 사용하여 실시한 시험은 샌드위치패널과 관련된 위험이 주로 소방에 있다는 사실을 뒷받침했습니다. 샌드위치패널이 연소되면서 거주자가 위험에 처할 수 있는 상황이 있을 수 있지만, 샌드위치패널에 처음 점화된 경우, 화재 개발은 상당히 느려지고 샌드위치패널은 크고 위험한 대형 화재에 기여할 것입니다.
또한 샌드위치패널(조립식판넬)은 위생 목적으로 기밀한 방수 표면을 제공하도록 설계되었기 때문에, 소방관이 이러한 종류의 화재를 통제하는 것도 매우 어렵습니다. 내화성이 요구되지 않을 경우 샌드위치패널(조립식판넬)은 화재로 인해 갑자기 붕괴되거나 박리될 수 있습니다. 가연성 단열재는 화재 발전에 원인이 될 수 있으며, 일부 경우에는 샌드위치패널 내부에서 눈에 띄지 않게 확산될 수 있습니다.
소방연구소(FRS) 연구에 따르면 샌드위치패널(조립식판넬)과 관련된 화재 위험은 여러 가지 방법으로 감소 될 수 있습니다. 예를 들어 샌드위치패널(조립식판넬) 끝을 발포 폼보다는 미네랄울과 같은 불연성 또는 팽창성 자재로 밀봉하거나 스프링클러 장치를 설치하는 것입니다. FRS는 또한 샌드위치패널에서 단열재가 가연성이 아닐지라도 박리가 일어나는 것을 발견했습니다. 샌드위치패널은 또한 단열재에 점화가 발생하기 전에 300℃ 이하의 온도에서 박리되는 것을 확인했습니다.
국제 냉장협회(Association of Cold Storage Contractors)는 온도관리 단열구조물의 설계, 시공, 설치, 시운전 및 유지보수에 관한 지침서(IASC, 1999)를 발행했습니다. 이 지침서는 다양한 샌드위치패널 단열 재를 사용하여 화재 성능을 고려하고 화재안전법규 및 시험 요건을 검토했습니다. 이 지침서는 위험평가 기술의 사용을 장려하고, 특히 다음과 같은 위험 요인을 고려해야합니다.
① 화재하중
② 점화의 용이성
③ 화재 확산 속도
④ 연기 및 유독가스의 발생
⑤ 기계적 손상에 대한 민감성
⑥ 샌드위치패널(조립식판넬) 조립의 내화성
독성 측면은 최근 Babrauskas(1997)가 ISO 9705를 사용하여 서로 다른 발포 플라스틱 단열재가 있는 3개의 철강 외장 샌드위치패널을 시험실 벽에서 5cm 떨어진 곳에 설치하여 시험하였습니다. 테스트 룸 벽에서 5cm 떨어진 곳에 패널을 장착 한 바에 의해 조사되었습니다. 이 모든 연소 생성물(샌드위치패널의 후면에서)은 후드에 의해 수집할 수 있습니다. 전체 규모 시험은 샌드위치패널의 유독한 화재 위험을 평가 하는 가장 좋은 방법이라고 결론지었습니다.
참고(ISO 9705): https://www.saiglobal.com/PDFTemp/Previews/OSH/as/as9000/9700/9705.pdf
[ISO 9705 시험장치]
미국에서 FMRC가 승인한 단열 샌드위치패널은 두 장의 시트 또는 외장재 사이에 단열재로 구성됩니다. 단열재는 폴리우레탄(PUR), 폴리이소시아누레이트(PIR), 유리섬유, 미네랄울, 허니컴 크라프트지 또는 알루미늄일 수 있습니다. 외부 표면재는 강철 또는 알루미늄일 수 있습니다. 승인은 일반적으로 대규모 코너 연소시험을 기초로 합니다.
Briggs와 Murrell(1994)은 최종 사용 조건(조인트, 공기 틈)을 평가할 수 있도록 단열 샌드위치패널에 대한 소규모, 중간 규모 및 전체 규모 시험에 대해 설명합니다. 또한 화재위험 분석을 위한 절차를 설명합니다.
Sommerfeld et al(1996)은 경질폴리우레탄폼으로 단열된 외부와 지붕에 대한 전체 규모 시험을 실시하여 기존의 지붕 및 표면이 화재 위험을 야기하지 않는다고 결론을 내렸습니다.
Cooke(1999)는 화재가 발생한 금속 샌드위치패널(조립식판넬)의 안정성을 평가하는 절차를 제시했습니다.