광고
광고
광고

단열 벽지(폼블럭)는 화재에 안전할까?

국립소방연구원 박정우 | 기사입력 2021/03/22 [09:50]

단열 벽지(폼블럭)는 화재에 안전할까?

국립소방연구원 박정우 | 입력 : 2021/03/22 [09:50]

최근 경제적이며 맞춤형으로 인테리어를 연출할 수 있는 실내장식물인 ‘단열 벽지(폼블럭)’가 많이 사용되고 있다. 단열 벽지(폼블럭)는 가연성이 높은 폴리에틸렌 합성수지로 구성된다. 난연ㆍ방염처리가 돼 있지 않아 화재 시 화재 확산의 원인이 될 수 있다.

 

다중이용업소의 경우 ‘다중이용업소의 안전관리에 관한 특별법’ 제10조에 따라 방염성능이 없는 단열 벽지(폼블럭)를 사용할 수 없다. 하지만 일반 가정집은 해당 법령이 적용되지 않는다. 따라서 누구나 대형마트나 온라인 등에서 저렴하고 손쉽게 구매할 수 있어 무분별하게 사용되고 있다.

 

▲ [그림 1] 콘 칼로리미터 장비를 이용한 열 방출률 비교 실험 진행 과정


국립소방연구원에서는 단열 벽지(폼블럭)의 화재 위험성을 확인하기 위해 방염 벽지와 일반 벽지를 비교군으로 정하고 방염성능과 연소 시 발생하는 열량, 화염전파 특성을 비교ㆍ분석했다. 

 

단열 벽지(폼블럭) 화재 확대 위험성 분석

1. 방염성능 비교 실험

45° 연소시험은 방염성능을 평가하는 시험 방법 중 하나다. 가로 250, 세로 350㎜ 크기의 시편 중앙 하단에 불꽃을 이용해 접염 연소에 의한 가열 시간과 잔염ㆍ잔진 시간 등을 측정하고 방염성능을 판단했다. 실험은 각각 3회씩 진행했다.

 

단열 벽지와 일반 벽지는 가연성이 높아 전소돼 성능 기준인 잔염ㆍ잔진 시간이나 탄화면적 등의 측정이 불가능했다. 반면 방염 벽지는 잔염이 발생하지 않았다. 탄화면적은 각각 27.8, 28.5, 28.1㎝로 성능 기준이 30㎝ 이내, 탄화길이는 각각 6.9, 7.2, 7.0㎝로 성능 기준인 20㎝ 이내여서 기준을 만족했다.

 

▲ [표 1] 단열 벽지(폼블럭), 방염 벽지, 일반 벽지의 방염성능 비교


2. 연소 열량 비교 실험

▲ [그림 2] 콘 칼로리미터 장비를 이용한 열 방출률 비교 실험 진행 과정

 

연소 열량은 난연성능을 평가하는 시험 기준인 KS F ISO 5660-1 콘 칼로리미터 시험법으로 측정했다. KS F ISO 5660-1 시험법은 콘 칼로리미터 장비를 이용해 연소 시 발생하는 열 방출률을 측정하는 방법이다.

 

실험 방법은 코니칼 히터로 가로 100, 세로 100㎜ 크기의 시험체 표면을 50㎾/㎡로 가열해 연소 시 발생하는 열량을 측정했다. 이때 발생하는 열량이 8MJ/㎡를 초과하면 난연성능이 없는 것으로 판단했다. 실험은 결과의 신뢰성을 위해 종류별로 3회씩 진행했다.

 

단열 벽지(폼블럭)와 방염 벽지, 일반 벽지 모두 시험 시작과 동시에 화염이 착화됐다. 단열 벽지는 착화 후 25초간 화염이 커지고 이후 서서히 줄어들며 평균 170초에 화염이 소멸했다. 반면 방염 벽지는 착화 후 화염이 커지다가 줄어드는 현상이 반복되며 평균 25초에 화염이 소멸했다. 일반 벽지는 착화 후 평균 15초에 화염이 사라졌다.

 

▲ [표 2] 단열 벽지(폼블럭), 방염 벽지, 일반 벽지의 열 방출률 비교


열 방출률 측정 결과 단열 벽지(폼블럭)는 3회 모두 5분간 총 발생 열량이 10.4~11.9MJ/㎡로 난연성능 기준인 8MJ/㎡를 초과했다. 반면 방염 벽지의 시험 결과는 3.2~3.4MJ/㎡고 일반 벽지는 1.9~2.2MJ/㎡로 두 벽지 모두 난연성능 기준인 8MJ/㎡를 초과하지 않았다.

 

▲ [그림 3] 순간 열 방출률 그래프


순간 발생한 열량을 살펴보면 단열 벽지(폼블럭)는 시험 시작 후 약 25초에 174㎾/㎡로 3종의 시험체 중 가장 높게 측정됐다. 일반 벽지는 약 20초에 순간 열 방출률이 최고 65㎾/㎡로 두 번째로 높았다. 방염 벽지의 순간 열 방출률은 약 25초에 최고 54㎾/㎡로 가장 낮은 걸 확인할 수 있었다.

 

▲ [그림 4] 총 열 방출률 그래프

 

총 발생한 열량은 단열 벽지(폼블럭)가 시험 시작 후 약 70초에 난연성능 기준인 8MJ/㎡를 초과했다. 5분 동안 총 12MJ/㎡의 열량이 발생해 3종의 시험체 중 가장 높은 걸 확인할 수 있었다. 일반 벽지는 5분 동안 평균 2.0MJ/㎡, 방염 벽지는 평균 3.3MJ/㎡로 난연성능 기준인 8MJ/㎡를 초과하지 않았다.

 

일반 벽지는 화염 지연성능이 없어 초반에 빠르게 열량이 상승하고 전소 후 일정한 값을 유지했지만 방염 벽지는 화염이 지연됨에 따라 열량이 서서히 상승하는 모습을 보였다.

 

3. 화염 전파성 비교 실험

화염 전파성 시험은 국제표준 시험 기준인 ISO 5658 시험 방법으로 화재 시 연소 열량과 연소 지속성을 확인할 수 있다. 시험 방법은 가로 800, 세로 155㎜ 크기의 시험체에 경사지게 위치한 연소식 복사패널로 55~1.5㎾/㎡의 복사열을 가열해 불꽃의 착화와 소화 시간, 화염전파 속도 등을 측정한다.

 

▲ [그림 5] 화염 전파성 실험


단열 벽지(폼블럭)는 시작 4초 만에 화염이 착화했고 약 300초 만에 시험체가 전소했다. 반면 방염 벽지는 72초에 착화해 면적의 1/5만 연소했다. 일반 벽지는 50초에 착화해 면적의 1/2이 연소했다.

 

▲ [표 3] 단열 벽지(폼블럭), 방염 벽지, 일반 벽지의 화염전파 성능 비교

 

실험 결과 단열 벽지(폼블럭)의 소화점 임계 열 유량이 평균 0.8㎾/㎡로 가장 낮았다. 평균 연소 지속 열 또한 0.28~0.35MJ/㎡로 가장 낮았다. 반면 방염 벽지는 소화점 임계 열 유량이 42.81~49.59MJ/㎡로 가장 높았다. 평균 연소 지속 열은 측정한계치를 초과했다. 

 

소화점 임계 열 유량은 화염전파가 종료되는 시점에 단위면적이 시간당 받는 열에너지 값으로 낮을수록 착화 가능성이 높다는 의미다. 평균 연소 지속 열은 거리에 화염이 전파되는 시간을 곱한 값으로 낮을수록 화염 전파되는 시간이 짧다는 뜻이다. 즉 연소가 잘된다고 할 수 있다.

 

단열 벽지(폼블럭)… 화재 위험성 농후

국립소방연구원 화재안전연구실에서는 단열 벽지(폼블럭)의 화재 위험성을 확인하기 위해 단열 벽지(폼블럭)와 방염 벽지, 일반 벽지의 화재 안전성능을 비교ㆍ분석했다.

 

연구 결과 45° 연소시험으로 방염 벽지는 방염성능을 확인할 수 있었으나 단열 벽지(폼블럭)는 방염성능이 없어 화염이 쉽게 착화된다는 걸 알 수 있었다. 

 

콘 칼로리미터를 이용해 단열 벽지(폼블럭) 연소 시 발생하는 열 방출률의 비교ㆍ분석 결과 5분간 발생한 열량이 평균 11.2MJ/㎡로 방염 벽지의 평균인 3.3MJ/㎡와 일반 벽지의 평균인 2.0MJ/㎡의 3~6배 높은 걸 확인할 수 있었다. 이는 화재 시 불의 크기가 크며 연소속도가 빠르다는 걸 의미한다.

 

마지막으로 화염 전파성 시험 결과 단열 벽지(폼블럭)는 화염 전파성이 높고 작은 열량으로 착화가 가능하며 연소가 잘된다는 걸 확인할 수 있었다.

 

종합적인 결과 단열 벽지(폼블럭)의 화재 위험성을 확인할 수 있었다. 화재 시 화재 확대의 주된 원인으로 작용할 수 있으므로 일반 가정에서 사용할 땐 현관문과 같이 출입 통로와 가스레인지, 전열기와 같은 화기 주위엔 자제해야 한다.

 

앞으로 우리의 과제

국립소방연구원에서는 일반 가정에서의 화재 예방과 안전을 위해 실내장식물 등 미 방염 가연물의 화재 위험성을 분석해 사용 시 주의사항과 피해 저감을 위한 방안을 연구하고 있다.

 

더 나아가 방염처리에 따른 화재 지연효과를 검증해 정책반영을 통한 방염제품 사용 의무화로 국민이 화재로부터 안전한 생활을 할 수 있도록 노력할 계획이다.

 

국립소방연구원_박정우

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2021년 3월 호에서도 만나볼 수 있습니다.> 

특별대담
[특별대담] 안전 대한민국 실현하는 한국안전인증원 박승민 이사장
1/4
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고