화재 현장 연소잔류물에서 현장처리용 방염제 처리 유무 판별을 위한 지표물질 분석 연구

국문 초록 (Abstract)

목재는 실내 건축 분야에서 심미성과 기능성을 동시에 갖춘 대표적인 건축 재료로, 자연스러운 질감과 따뜻한 색감을 통해 공간의 안정감과 편안함을 제공하며, 다양한 수종과 가공 방식으로 디자인적 다양성을 실 현할 수 있다. 또한 열전도율이 낮고 구조적 강도가 높아 단열성과 안정 성을 확보할 수 있으며, 가공성과 시공성이 뛰어나 복잡한 형태의 구현 과 시공 효율성 향상에 이바지한다. 더불어 목재는 재생 가능한 친환경 자원으로서 실내 공기질 개선과 습도 조절 기능을 통해 건강한 실내 환 경 조성에도 효과적이다. 그러나 목재는 연소 특성이 강하고 화재 시 유독가스를 발생시킬 수 있 어, 실내 건축에서의 안전성을 확보하기 위해 방염 처리가 필수적이다. 그럼에도 불구하고 현장 방염 처리 방식은 방염 시공자의 책임하에서만 이루어져 일부 사례에서는 검사 대응용 시료만 방염 처리하고 실제 시 공에는 동일한 품질을 적용하지 않는 부실시공 문제가 발생하고 있다. 이는 화재 발생 시 피난시간 확보 실패로 이어져 인명 및 재산 피해를 초래할 수 있다. 이를 개선하기 위한 기존 연구들은 현장 처리용 방염제의 처리 과정 및 방염성능검사에 집중되어 있으며, 관할 소방서 또는 전문 인력이 직 접 현장을 방문하여 확인하는 방식을 제안하고 있어 인력 또는 장비 측 면에서 많은 재원을 필요로 하며, 한국소방산업기술원(KFI)에서 형식승 인 시 확인된 방염제 성능을 재검증하는 수준이었다. 본 연구에서는 화 재 발생 후 현장 처리용 제품의 실제 시공 여부를 과학적으로 판단할 수 있는 근거를 마련하고자 현장 처리용 방염제에 포함된 난연제 성분인 인(P)과 염소(Cl) 원소를 지표 물질로 선정하고, 이를 분석하기 위한 SEM/EDS, MICRO-XRF 및 FT-IR 기기의 분석 기법을 정립하였다. 미처리 합판 1종, 일반 수성도료 1종, 일반 유성도료 1종, 현장처리용 수 성 방염도료 4종 및 현장 처리용 유성 방염도료 3종에 대해서 연소시험을 시행한 뒤 미연소, 부분연소, 완전연소 부위 시료를 분석한 결과, SEM 분 석에서는 폴리인산 암모늄 입자의 크기 및 연소 시 특유의 형태를 통해 현장처리용 수성 방염도료 처리 여부를 구분할 수 있었으며, EDS 및 MICRO-XRF 분석에서는 인(P)과 염소(Cl) 원소의 함량 차이를 바탕으로 일반 도료와 현장처리용 방염도료를 명확히 식별할 수 있었다. FT-IR 스 펙트럼 분석에서는 폴리 인산암모늄의 특정 영역에서의 스펙트럼으로 미 처리 합판과 방염도료 처리 합판과에 대한 구분 및 미연소 부위, 부분연 소 부위에서 수성일반도료와 수성방염도료의 구분이 가능하다. 결과적으로 본 연구는 화재 현장의 연소잔류물에 지표 물질을 분석하는 기법을 확립함으로써, 현장처리용 방염 제품의 실제 시공 여부에 대한 과 학적 판단이 가능한 것을 확인하였다. 이를 통해 부실 및 위법 시공을 효 과적으로 적발하고, 방염처리업자의 성능 기준 준수를 유도하여 재실자의 피난 가능성을 높이며 화재 현장의 피해를 최소화하는 데 이바지할 것으 로 기대된다. 주요어 : 폴리 인산암모늄, 염화고무수지, 인(P), 염소(Cl), 현장처리용 방 염제, 화재 현장 연소잔류물 학 번: 20241405

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 제 1 절 연구배경 1
• 제 2 절 연구 필요성 및 목표 2
• 1. 연구 필요성 2
• 2. 연구 목표 4
• 제 2 장 이론적 배경 5
• 제 1 절 난연제 종류 및 특징 5
• 제 2 절 현장처리용 방염제 7
• 1. 현장처리용 방염제 선정 7
• 2. 물질안전보건자료 및 기술자료 확인 8
• 3. 현장처리용 방염제 성분분석 13
• 제 3 절 지표물질 선정 14
• 1. 인계 난연제, 폴리인산 암모늄 14
• 2. 할로젠계 난연제, 염화고무 수지 14
• 제 3 장 선행연구 검토 16
• 제 1 절 현장처리용 방염제 개선 방안 16
• 제 2 절 선행 연구 정리 17
• 제 4 장 실험 방법 18
• 제 1절 화재 현장 재현 18
• 1. 합판 18
• 2. 45도 연소 시험기 18
• 3. 실험 도료 18
• 4. 화재 현장 연소잔류물 시료 채취 19
• 제 2 절 분석기기 및 분석 조건 20
• 1. SEM/EDS 시험기기 20
• 2. MICRO-XRF 시험기기 20
• 3. FT-IR 시험기기 21
• 제 5 장 실험 결과 22
• 제 1절 연소잔류물 SEM 분석결과 22
• 1. 수성 현장처리용 방염제 SEM 분석결과 22
• 2. 유성 현장처리용 방염제 SEM 분석결과 29
• 제 2절 연소잔류물 EDS 분석결과 33
• 1. 수성 현장처리용 방염제 EDS 분석결과 34
• 2. 유성 현장처리용 방염제 EDS 분석결과 42
• 제 3절 연소잔류물 MICRO-XRF 분석결과 48
• 1. 수성 현장처리용 방염제 MICRO-XRF 분석결과 48
• 2. 유성 현장처리용 방염제 MICRO-XRF 분석결과 54
• 제 4절 연소잔류물 FT-IR 스펙트럼 59
• 1. 수성 현장처리용 방염제 FT-IR 스펙트럼 59
• 2. 유성 현장처리용 방염제 FT-IR 스펙트럼 65
• 제 6 장 결 론 71
• 제 1절 연구의 요약 및 의의 71
• 제 2절 연구의 한계 및 향후 과제 72