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화재로부터 연소성 물질에 대한 연기위험성 및 연기위험성 등급 평가
정영진 ( Yeong-jin Chung ),진의 ( Eui Jin ),유지선 ( Ji Sun You ) 한국공업화학회 2021 공업화학 Vol.32 No.2
본 연구는 건축용 자재인 목재 및 플라스틱의 연기 위험성 평가에 대하여 새로 고안된 연기성능지수-V (smoke performance index-V, SPI-V), 연기성장지수-V (smoke growth index-V, SGI-V), 연기위험성지수-VI (smoke risk index-VI, SRI-VI)를 중심으로 조사하였다. 시험편은 가문비나무, 나왕, polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC)를 사용하였다. 연기 특성은 콘칼로리미터(ISO 5660-1) 장비를 사용하여 시험편에 대하여 측정하였다. 연소반응 후 측정된 연기성능지수-V는 PMMA를 기준으로 1.0~3.4로 나타났다. 연기성능지수-V에 의한 연기위험성은 PC, 가문비나무, 나왕과 PMMA 순서로 증가하였다. 나왕과 PMMA는 유사한 값으로 나타났다. 연기성장지수-V는 PMMA를 기준으로 1.0~9.2로 나타났다. 연기성장지수-V에 의한 연기위험성은 PMMA, PC, 가문비나무, 나왕의 순서로 증가하였다. 모든 시편의 CO 피크 발생속도는 0.0021~0.0067 g/s로 측정되었다. 결론적으로 연소가 용이한 물질은 연기성능지수-V가 낮고, 연기성장지수-V가 높기 때문에 화재로 인한 연기위험성이 높은 것으로 이해된다. 이는 총괄적으로 연기위험성지수-VI로 정리된다. This study investigated the smoke risk assessment of woods and plastics for construction materials, focusing on the smoke performance index-V (SPI-V), smoke growth index-V (SGI-V), and smoke risk index-VI (SRI-VI) according to a newly designed methodology. Spruce, Lauan, polymethylmethacrylate (PMMA), and polycarbonate (PC) were used for test pieces. Smoke characteristics of the materials were measured using a cone calorimeter (ISO 5660-1) equipment. The smoke performance index-V calculated after the combustion reaction was found to be 1.0 to 3.4 based on PMMA. Smoke risk by smoke performance index-V was increased in the order of PC, Spruce, Lauan and PMMA. Lauan and PMMA showed similar values. The smoke growth index-V was found to be 1.0 to 9.2 based on PMMA. Smoke risk by smoke growth index-V increased in the order of PMMA, PC, Spruce, and Lauan. COpeak production rates of all specimens were measured between 0.0021 to 0.0067 g/s. In conclusion, materials with a low smoke performance index-V and a high smoke growth index-V cause a high smoke risk from fire. Therefore, it is understood that the smoke risk from fire is high. It is collectively summarized by the smoke risk index-VI.
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일부 목재와 플라스틱류의 연소 시 연기 위험성 등급 예측
유지선(JiSun You),정영진(Yeong-Jin Chung) 한국화재소방학회 2021 한국화재소방학회논문지 Vol.35 No.4
연구에서는 잣나무(pinus koraiensis, nut pine)와 갈참나무(quercus aliena, white oak) 그리고 폴리에틸렌(polyethylene,PE)과 폴리메타크릴산메틸(polymethyl methacrylate, PMMA)를 선정하여 ISO 5660-1의 기준에 따라 콘칼로리미터(conecalorimeter)를 이용하여 측정하였다. 측정된 값으로 Chung’s equations 1 (연기성능지수, SPI), Chung’s equations 2 (연기성장지수, SGI)에 의한 연기 위험성을 예측하고자 하였고, 이를 확장하여 화재 시 연기 위험성 평가를 표준화하기 위하여 기준물질(PMMA)을 사용하여 Chung s equations-V (연기성능지수-V, SPI-V와 연기성장지수-V, SGI-V)와 Chung sequation-VI (연기위험성지수-VI, SRI-VI)에 의한 연기 위험성을 등급화하여 평가하였다. SPI-V는 nut pine 0.73으로 가장낮았고, PE가 37.22로 가장 높았다. SGI-V에서도 PE가 0.03으로 가장 적게 나타나 연기가 가장 적게 발생하는 물질이고,nut pine이 10.00으로 가장 높게 나타나 다량의 연기가 발생하는 것으로 예측된다. SRI-VI는 PE (0.00) < PMMA (1.00)< white oak (1.44) << nut pine (13.70)의 순서로 나타났다. 따라서 PE의 연기 위험성이 가장 낮고, nut pine의 연기 위험성이 가장 높은 것으로 판단하였다. 또한 목재의 연소가 플라스틱류보다 불완전한 형태로 이루어짐을 알 수 있었다. In this study, pinus koraiensis (nut pine) and quercus aliena (white oak) and polyethylene (PE) and polymethylmethacrylate (PMMA) were selected. And it was measured with a cone calorimeter in accordance with ISO 5660-1. Withthe measured values, it was intended to comprehensively predict the risk of smoke by Chung’s equations 1 (smokeperformance index, SPI) and Chung’s equations 2 (smoke growth index, SGI). To standardize fire hazard assessment in caseof fire by extending this, standard materials (PMMA) were used to classify the smoke risk by the Chung s equations-V(smoke performance index-V, SPI-V and smoke growth index-V, SGI-V) and Chung s equation-VI (smoke risk index-VI,SRI-VI) to evaluate it. The SPI-V was the lowest with nut pine of 0.73 and the highest PE was the highest with 37.22. In the SGI-V, PE was the material that produced the least smoke with the least amount of 0.03. Nut pine is expected togenerate a large amount of smoke with the highest at 10.00. SRI-VI, it appeared in the order of PE (0.00) < PMMA (1.00)< white oak (1.44) << nut pine (13.70). Therefore, it was judged that PE had the lowest smoke risk and nut pine had thehighest. In addition, it was found that the combustion of wood was done in an incomplete form than that of plastics.
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정영진,진의 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회논문지 Vol.36 No.2
본 연구에서는 Chung’s equations 1, 2와 3을 확장하고 화재 시 연기위험성 등급 평가를 표준화하기 위해 연기성능지수-V와 연기성장지수-V를 계산하였다. 이를 위하여 6 종류의 목재를 선별하여 ISO 5660-1의 규격에 의한 콘칼로리미터(cone calorimeter)법으로 시험하였다. 또한 총괄적으로 Chung’s equation-VI에 따라 연기위험성지수-VI에 의한 연기위험성을 등급화 하였다. 그 결과, 연기위험성지수-VI는 굴참나무(0.03) ≈ 밤나무(0.04) ≈ 느티나무(0.08) <PMMA (1.00) < 리기다소나무(3.13) < 가문비나무(10.08) < 나왕(11.65)의 순서로 나타났다. 그러므로 굴참나무, 밤나무, 느티나무의 연기위험성이 가장 낮고, 나왕이 가장 높은 것으로 예측되었다. 그러나 시험편의 일산화탄소 평균농도는 53∼142 ppm으로 OSHA의 허용기준(PEL)보다 높으므로 인체에 나쁜 영향을 미칠 것으로 판단된다. In this study, smoke performance index-V and smoke growth index-V were calculated to expand Chung's equations 1,2, and 3 and to standardize smoke hazard rating evaluation in case of fire. For this purpose, six types of wood were selectedand measured by the cone calorimeter method according to ISO 5660-1. Also, overall, smoke risk was graded by smokerisk index-VI according to Chung's equation-VI. As a results, smoke hazard index-VI was found in the order of oyster oak(0.03) ≈ chestnut (0.04) ≈ zelkova (0.08) < PMMA (1.00) < pitch pine (3.13) < spruce (10.08) < lauan (11.65). Therefore,it was predicted that oyster oak, chestnut, and zelkova had the lowest smoke risk, and lauan had the highest. However,the average concentration of carbon monoxide in the specimen is 53-142 ppm, which is higher than the OSHA limit (PEL),it is concerned that it will harm health.
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Chung’s equations-V와 –VI을 이용한 난연처리 목재의 연기위험성 등급 평가
진의(Eui Jin),정영진(Yeong-Jin Chung) 한국화재소방학회 2021 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.추계
목재는 우수한 종합 성능 재료, 재생 가능한 자원, 가연성 및 비교적 환경 친화적인 재료이다. 주거용 건물에서 상업용 건물에 이르기까지 다양한 용도의 건축 내외장재로 널리 사용되지만 화재 안전성 측면에서 목재의 가연성은 항상 높은 위험성을 내포하고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 목재를 난연제로 처리할 필요가 있다. 화재 희생자의 약 75~80%는 직접적인 화염노출에 의한 것이 아니라 연기, 유독가스 등의 흡입과, 산소고갈에 의한 것으로 밝혀졌다. 연기위험성을 평가할 필요성이 있으며 연기위험성 등급을 평가하기 위하여 Chung’s equation-V 및 VI를 사용하여 연기성능지수-V, 연기성장지수-V 및 연기위험성지수-VI을 분석하였다. 연기위험성지수-VI은 연기성능지수-V와 연기성장지수-V와의 상관관계를 이용한 연기위험성 등급지수이다. 값이 클수록 연기위험성이 높아진다. 화재시 연기위험성을 평가하기 위하여 콘칼로리미터를 사용하였으며 ISO-5660-1 규격에 따라 연소 특성을 분석하였다. 열 유속(heat flux)은 50 kW/m2 조건에서 수행 하였다. 시험에 앞서 콘히터의 열량이 설정값 ± 2%이내, 산소분석기의 산소농도가 20.95 ± 0.01%가 되도록 교정하고 배출유량을 0.024 ± 0.002 m3/s로 설정하였다. 실험 재료로 마이카, 탈크, 카오린 혼합물을 사용하였다. Chung’s 방정식-V에 의하면 연기성능지수-V는 PMMA를 기준으로 편백나무 < PMMA < 탈크 < 카오린 < 마이카 순으로 증가하였으며 목재와 비교하여 실리케이트 혼합물은 5~30배 향상되었다. 연기성장지수-V는 PMMA를 기준으로 마이카 < 탈크 < PMMA < 카오린 < 편백나무 순으로 증가되었으며 목재와 비교하여 실리케이트 혼합물은 6~30배 감소되었다. Chung’s 방정식-VI에 의하면 연기위험성지수-VI은 마이카(0.0175) < 탈크(0.1695) < 카오린(0.2735) < PMMA(1.000) < 편백나무(15.4273) 순으로 증가하였다. 도포된 모든 시편의 종합적인 연기위험성은 편백나무보다 56~882배 감소되었다.
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