KR101264246B1 - 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로 및 그 가열 방법 - Google Patents

수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로 및 그 가열 방법 Download PDF

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Abstract

벽구조부재, 기둥구조부재, 기타 금고 등 다양한 형태의 수직구조부재에 균일한 가열시험을 위하여 플랫형 버너를 일렬 배치 대신에 엇배치로 배열함으로써 수직구조부재의 가열 면을 보다 균등하게 가열하여, 정확한 내화성능 평가가 가능한 실험장비를 구축할 수 있고, 또한, 다목적의 내화성능 평가를 위한 수직구조부재에 균일한 가열시험을 위하여 중앙부 배치가 아닌 측면 배치를 함으로써 수직가열로 내부 온도를 균일하게 분포시키고, 열대류의 원활한 순환 효과를 발생시킬 수 있는, 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로 및 그 가열 방법이 제공된다.

Description

수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로 및 그 가열 방법 {MULTIPURPOSE VERTICAL TEST FURNACE HAVING FLAT-TYPE BURNER FOR EVALUATING FIRE RESISTANCE CAPACITY OF VERTICAL STRUCTURE MEMBER, AND HEATING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 다목적 수직가열로에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 기둥이나 벽구조 부재와 같은 수직구조부재의 내화 성능을 평가하기 위해서 화염순환 및 화염노출을 조절하는 플랫(Flat)형 버너를 구비한 다목적 수직가열로 및 그 가열 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건축물은 안전한 보호 장소를 제공하는 기능을 갖지만, 어떤 경우에는 건물 자체가 큰 위험이 되기도 한다. 그 중에서 화재로 인한 위험은 매우 빈번하고 보편적으로 발생한다. 특히, 산업발달과 인구 집중 및 도시화 현상으로 인하여 건축물의 고층화 및 대형화가 요즘 추세이고, 그에 따라서 화재가 발생하면 대형 화재로 유도되어 그에 따른 물질적 피해와 인명피해가 급증하게 된다. 예를 들면, 통상적으로 건축물 화재에 대한 연구는 건물 자체의 내화성을 확보하기 위하여 내화 재료의 연구와 방화 성능에 대한 공간 기능적인 연구가 주로 수행되어 왔으나, 화재로 인하여 고열을 받는 건축물의 구조부재에 대한 구조 성능을 평가하여 최적의 구조설계를 하기 위한 연구는 활발하지 못한 실정이다.
이와 같이 건축구조물에서 화재시 고열을 받는 구조부재는 이를 구성하고 있는 재료의 물리적 및 열적특성 뿐만 아니라, 지지조건, 하중상태, 화재노출면에 따라서 사용성능의 한계 또는 구조적 파괴를 판단하게 되므로, 위의 영향을 고려하여 구조물의 내화설계를 하는 것이 중요하다.
종래의 기술에 따른 시험체의 폭열시험과 같은 시험용 가열로의 가열방법은 간접 가열방법 및 직접 가열방법으로 구분되며, 간접 가열방법으로는 가열로 내부에 히터(Heater)를 설치하여 복사열을 이용하여 가열하며, 또한, 직접 가열방법으로는 화염을 가열로 내부에 직접 분사하게 된다.
한편, 선행기술로서, 본 발명의 출원인에 의해 특허출원되어 등록된 대한민국 등록특허번호 제10-1018010호에는 "화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로 및 그 가열 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 화염 순환용 가열장치를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로(10)는, 재하지그(20) 상에 설치된 시험체(40)를 가열하기 위한 가열로 본체(11)를 포함하며, 상기 가열로 본체(11) 내에 회전개폐 장치(12), 버너(13), 로드 셀(Load Cell: 14), 유압 실린더(15) 및 워터 잭(16) 등이 설치될 수 있다.
가열로 본체(11)는 시험체(40)의 가열 및 가압 시험을 위해 시험체(40)가 안착된다.
재하지그(20)는 상기 가열로 본체(11)의 내부 하부에 상기 시험체(40)를 지지할 수 있도록 설치된다.
가력장치는 상기 시험체(40)를 수직 방향으로 가력하며, 이때, 상기 가력장치는 유압 실린더(15)로 구동되는 액츄에이터일 수 있다.
이때, 화염 순환용 가열장치는 적어도 하나 이상 설치되며, 상기 시험체(40)를 직접 가열하는 화염의 분사각이 각각 일정하게 형성된다. 이때, 상기 가열장치는 버너(13)일 수 있고, 상기 화염 순환용 가열장치에서 분사된 화염은 상기 시험체(40)가 일정 온도로 가열되도록 상기 가열로 본체(11) 내부에서 순환된다.
상기 가열로(10)는, 예를 들면, 실린더 형상의 대형 가열로일 수 있고, 상기 가열로(10)의 회전개폐 장치(12)는 상기 가열로 본체(11)의 전면을 원주 방향을 따라 회전 개폐시키게 된다.
또한, 상기 가열로(10)는 기존의 직접 가열방식을 채택하여 상기 시험체(40)를 직접 가열하고, 이때, 가열로(10)가 5m 이상의 대형이므로, 화염을 발생시키는 버너(13)에 의한 화염이 가열로(10) 내부에서 순환시키는 것이 바람직하며, 상기 버너(13)로부터 분사되는 화염의 순환을 통해 상기 시험체(40)를 일정한 온도로 가열할 수 있다.
도 2를 참조하면, 이러한 화염의 순환을 위하여 평면도 상에서 각 버너(13)는 서로 상하로 나선 형태로 다수가 설치되고, 가열로(10) 내부에 화염 분사각을 일정하게 형성시킴으로써 가열로(10) 내부에서 화염이 순환된다.
종래의 기술에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 가열로는, 종래 직접 가열방식을 채택하되, 가열로(10)의 크기가 5m 이상 되는 대형 가열로이므로, 가열로 본체(11)를 원주 방향을 따라 전면에서 개폐할 수 있는 회전개폐장치(12)를 장착하고 있다. 즉, 종래의 기술에 따른 가열로(10)는 상하로 높이가 매우 크고, 그 내부로 반입되는 시험체(40)가 5m 이상의 매우 큰 구조물이기 때문에, 상기 가열로(10)는 이러한 시험체(40)를 반입할 수 있도록 전면에 회전에 의한 개폐되는 개폐문이 설치된다.
이때, 회전개폐 장치(12)에도 버너(13)가 용이하게 설치될 수 있도록 각 버너(13)는, 예를 들면, 5개의 버너가 서로 일정한 각도로 배치되도록 하고, 상하로도 서로 지그재그로 설치된다.
또한, 상기 가열로(10)는 상기 버너(13)에 의해 발생되어 순환되는 화염이 상기 가력장치인 유압 실린더(15)에 전달되지 않도록 차폐하는 워터 잭(160)을 추가로 포함할 수 있다.
따라서 이러한 화염의 순환되도록 할 경우, 화염이 가열로(10)의 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있기 때문에 열효율이 매우 높아지게 되고, 폭열 등에 의한 시험체(40)의 센싱값 측정에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 버너(13)는 가열로(10) 외부에 장착되어 LNG 등의 연료가 공급될 수 있고, 이러한 연료 공급은 가열로 제어반 내의 컨트롤러에 의하여 자동 조절되므로 운영 및 유지관리가 매우 용이해진다.
그러나 종래의 기술에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로(10)는, 실린더 형상의 가열로서, 직선 형태의 화염이 분출되는 버너이다.
한편, 통상적으로 수직가열로는 건축물 벽체 등 수직구획부재를 시험하는 용도로 사용되며, 일반적인 직선 형태의 화염이 분출되는 버너를 사용할 경우, 화염 길이에 따라 시험체의 일부분에 국부가열이 될 우려가 있고, 경우에 따라서는 시험체에 화염이 직접 닿아 시험체에 균일한 가열상태를 저해할 수 있다는 문제점이 있다.
다시 말하면, 일반적인 수직가열로의 경우, 버너는 일렬 배치로 구성되어 있어서, 화염노출 길이에 의해 구조부재에 직접적인 직화로 인한 국부가열 및 내부의 균등한 온도조절에 문제가 발생하게 된다. 또한, 일반적인 다목적 가열로의 경우, 버너가 중앙부에 배치됨으로써 버너의 화염이 시험체에 직화되어 있고, 배출된 화염에 의한 가열로 내부의 불균형한 온도상승으로 인해 정확한 구조부재의 내화성능 평가가 불리하다는 문제점이 있다.
1) 대한민국 등록특허번호 제10-1018010호(출원일: 2010년 11월 18일), 발명의 명칭: "화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로 및 그 가열 방법" 2) 대한민국 공개특허번호 제2007-50628호(공개일: 2007년 5월 16일), 발명의 명칭: "가변 버너를 갖춘 가열로" 3) 대한민국 공개특허번호 제2010-49868호(공개일: 2010년 5월 13일), 발명의 명칭: "가열연동 구조실험 장치" 4) 대한민국 등록특허번호 제10-432335호(출원일: 2002년 5월 28일), 발명의 명칭: "콘크리트 고온특성 실험용 이동식 가열로" 5) 대한민국 등록특허번호 제10-972785호(출원일: 2008년 1월 11일), 발명의 명칭: "콘크리트 고온특성 시험장치 및 콘크리트 고온특성 평가방법" 6) 일본 공개특허번호 제2009-168528호(공개일: 2009년 7월 30일), 발명의 명칭: "콘크리트 시험체 재하 가열 장치" 7) 대한민국 등록특허번호 제10-704937호(출원일: 2005년 06월 16일), 발명의 명칭: "콘크리트 구조물의 화재 실험용 수평 가열로" 8) 대한민국 등록특허번호 제10-941442호(출원일: 2008년 4월 29일), 발명의 명칭: "재하조건 콘크리트 폭렬실험장비"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 수직구조부재에 균일한 가열시험을 위하여 플랫형 버너를 일렬 배치 대신에 엇배치로 배열함으로써 수직구조부재(시험체)의 가열 면을 보다 균등하게 가열하고, 다목적 수직가열로 내부 온도를 균일하게 조정할 수 있는, 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로 및 그 가열 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 다목적의 내화성능 평가를 위한 수직구조부재(기둥 및 금고 등)에 균일한 가열시험을 위하여 중앙부 배치가 아닌 측면 배치를 함으로써 수직가열로 내부 온도를 균일하게 분포시키고, 열대류의 원활한 순환 효과를 발생시킬 수 있는, 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로 및 그 가열 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로는, 수직구조부재의 다목적 내화성능 평가를 위한 수직가열로(Vertical Heat Furnace)에 있어서, 수직구조부재(시험체)의 가열 및 가압 시험을 위해 상기 수직구조부재(시험체)가 안착되는 가열로 본체; 상기 가열로 본체의 내부 하부에 상기 수직구조부재(시험체)를 지지할 수 있도록 설치된 재하지그; 상기 수직구조부재(시험체)를 수직 방향으로 가력하는 가력장치; 및 상기 수직구조부재(시험체)를 가열하도록 상기 가열로 본체의 내부의 다수 설치되며, 화염이 퍼져서 나오도록 화염 분출 형태가 유선형으로 되어 있는 적어도 하나 이상의 플랫형 버너를 포함하되, 상기 적어도 하나 이상의 플랫형 버너에서 분사된 유선형 화염은 상기 수직구조부재(시험체)가 일정 온도로 가열되도록 상기 가열로 본체 내부에서 순환되고, 상기 화염의 노출이 노즐에 의해 조절되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 플랫형 버너는 상기 수직구조부재의 가열 면을 보다 균등하게 가열하도록 엇배치로 배열되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 플랫형 버너는 상기 수직구조부재에 균일한 가열시험을 위해 상기 가열로 본체 내부에 수직 방형으로 측면 배치되어 상기 다목적 수직가열로 내부 온도를 균일하게 분포시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 수직구조부재는 벽구조부재, 기둥구조부재 또는 금고일 수 있다.
여기서, 상기 플랫형 버너에 공급되는 연료는 컨트롤러에 의하여 자동 조절되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 가열로 본체는 육면체 형상의 대형 수직가열로인 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 가열 방법은, 수직구조부재의 다목적 내화성능 평가를 위한 다목적 수직가열로의 가열 방법에 있어서, a) 다수의 플랫형 버너가 측면에 엇배치된 다목적 수직 가열로의 개폐장치를 개방하는 단계; b) 상기 다목적 수직가열로 본체 내부로 수직구조부재(시험체)를 반입하는 단계; c) 상기 다목적 수직가열로 본체 내부에서 재하지그 상에 상기 수직구조부재(시험체)를 설치하고, 상기 다목적 수직가열로의 개폐장치를 폐쇄하는 단계; d) 상기 수직구조부재(시험체)를 가력하고 시험조건들을 설정하는 단계; 및 e) 상기 플랫형 버너의 화염순환 및 화염노출을 조절하면서 상기 수직구조부재(시험체)를 가열하는 단계를 포함하되, 상기 플랫형 버너는 상기 수직구조부재(시험체)를 가열하도록 상기 가열로 본체의 내부의 다수 설치되며, 화염이 퍼져서 나오도록 화염 분출 형태가 유선형으로 되어 있고, 상기 플랫형 버너에서 분사된 유선형 화염은 상기 수직구조부재(시험체)가 일정 온도로 가열되도록 상기 가열로 본체 내부에서 순환되고, 상기 화염의 노출이 노즐에 의해 조절되며, 상기 a) 단계의 플랫형 버너는 상기 수직구조부재(시험체)에 균일한 가열시험을 위해 상기 가열로 본체 내부에 수직 방형으로 측면 배치되어 상기 다목적 수직가열로 내부 온도를 균일하게 분포시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 수직구조부재에 균일한 가열시험을 위하여 플랫형 버너를 일렬 배치 대신에 엇배치로 배열함으로써 수직구조부재(시험체)의 가열 면을 보다 균등하게 가열하고, 다목적 수직가열로 내부 온도를 균일하게 조정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다목적의 내화성능 평가를 위한 수직구조부재(기둥 및 금고 등)에 균일한 가열시험을 위하여 중앙부 배치가 아닌 측면 배치를 함으로써 수직가열로 내부 온도를 균일하게 분포시키고, 열대류의 원활한 순환 효과를 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 벽구조부재, 기둥구조부재, 기타 금고 등 다양한 형태의 수직구조부재에 대한 정확한 내화성능 평가가 가능한 실험장비를 구축할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 화염 순환용 가열장치를 구비한 시험체 가열로를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화염 순환용 가열장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로에서 플랫형 버너의 화염 분출 형상을 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로에서 플랫형 버너의 설치위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 플랫형 버너의 배열 형태를 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다목적 수직가열로를 운전실 및 가열로 제어반을 통해 제어하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다목적 수직가열로를 운전실에서 제어하는 화면을 예시하는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 외부 및 내부를 나타내는 사진이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 가열 방법의 동작흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 다목적 수직가열로의 사용은 의뢰자 요구와 다양한 시료종류에 맞추어 여러 종류의 규격에 의한 시험과 연구를 위한 여러 가지 조건의 비규격 시험 등으로 구분할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로(100)는 수직구조부재의 다목적 내화성능 평가를 위한 수직가열로(Vertical Heat Furnace)로서, 가열로 본체(110), 재하지그(도시되지 않음), 가력장치(도시되지 않음) 및 플랫형 버너(120)를 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 다목적 수직가열로 내부 유효치수는, 예를 들면, 3,050mm(길이) x 1,000(너비) x 3,050(높이)일 수 있고, 또한, 다목적 수직가열로 내부 유효치수 : 1,500mm(길이) x 1,500(너비) x 3,000(높이)일 수 있다.
가열로 본체(110)는 수직구조부재(시험체)의 가열 및 가압 시험을 위해 상기 수직구조부재(시험체)가 안착된다. 여기서, 상기 가열로 본체(100)는 육면체 형상의 대형 수직가열로일 수 있고, 상기 수직구조부재는 벽구조부재, 기둥구조부재 또는 금고일 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 예를 들면, 가열로 본체(110)의 Casing 재질은 두께가 6t 이상인 강재 플레이트(Steel Plate 6t)로 하고, 적절한 보강재를 설치하여 재하시험 및 기타의 외력에 충분히 견딜 수 있는 내구성을 지녀야 한다. 또한, 예를 들면, 가열로 내부 시험체의 가열면 규격은 3.5m x 3.5m x 1m 이상일 수 있다.
이때, 재하지그(도시되지 않음)는 상기 가열로 본체(110)의 내부 하부에 상기 수직구조부재(시험체)를 지지할 수 있도록 설치되고, 가력장치(도시되지 않음)는 상기 수직구조부재(시험체)를 수직 방향으로 가력한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 다목적 수직가열로(100)에 다양한 높이와 너비(폭)의 수직구조부재(시험체) 크기에 따라 수직구조부재(시험체)를 자유로이 설치할 수 있도록 분해 조립이 용이한 다양한 크기의 하부 지지용 재하지그를 구비할 수 있다.
플랫형 버너(120)는 적어도 하나 이상 설치되고, 상기 수직구조부재(시험체)를 가열하도록 상기 가열로 본체(100)의 내부의 다수 설치되며, 화염이 퍼져서 나오도록 화염 분출 형태가 유선형으로 되어 있다. 이때, 상기 적어도 하나 이상의 플랫형 버너(120)에서 분사된 유선형 화염은 상기 수직구조부재(시험체)가 일정 온도로 가열되도록 상기 가열로 본체(100) 내부에서 순환되고, 상기 화염의 노출이 노즐에 의해 조절될 수 있다.
구체적으로, 상기 플랫형 버너(120)는 상기 수직구조부재의 가열 면을 보다 균등하게 가열하도록 엇배치(지그재그 배치)로 배열되고, 또한, 상기 플랫형 버너(120)는 상기 수직구조부재에 균일한 가열시험을 위해 상기 가열로 본체(110) 내부에 수직 방형으로 측면 배치되어 상기 다목적 수직가열로(100) 내부 온도를 균일하게 분포시키게 된다.
또한, 상기 플랫형 버너(120)에 공급되는 연료는 컨트롤러(도시되지 않음)에 의하여 자동 조절될 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로에서 플랫형 버너의 화염 분출 형상을 나타내는 도면이고, 도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로에서 플랫형 버너의 설치위치를 설명하기 위한 도면이다.
일반적인 가열로 버너는 가열 시험시 화염이 버너에서 직선방향으로 일직선으로 분출되도록 구성되는데 반해서, 본 발명의 실시예에 따른 플랫(Flat)형 버너(120)는 도 4에 도시된 바와 같이, 유선형으로 되어 있는 버너 화염 배출부위 형상으로 인해 플랫형 버너(120)에서 화염이 퍼져서 나오는 형태이다. 즉, 일반형 버너를 가열로에 적용할 경우, 구조부재가 국부적인 화염노출 및 불균형한 내부온도 제어 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에 본 발명의 실시예에 따른 다목적 수직가열로(100) 내부의 버너는 플랫형 버너(120)를 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 플랫형 버너(120)는 상기 수직구조부재의 가열 면을 보다 균등하게 가열하도록 엇배치(지그재그 배치)로 배열되고, 또한, 상기 플랫형 버너(120)는 상기 수직구조부재에 균일한 가열시험을 위해 상기 가열로 본체(110) 내부에 수직 방형으로 측면 배치되어 상기 다목적 수직가열로(100) 내부 온도를 균일하게 분포시키게 된다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 수직 단면도로서, 플랫형 버너(120)가 가열로 본체(100) 내부에 측면에 수직 방향으로 설치되는 것을 나타내고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 평면도로서, 플랫형 버너(120)가 가열로 본체(100) 내부에 엇배치(지그재그배치)되는 것을 나타낸다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 측면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 정면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로는, 도 6에 도시된 바와 같이, 연소가스 배출구(130)가 설치될 수 있고, 이때, 연소가스 배출구(130)의 유속은 5m/sec 이하로 하고 일측면에 집중적으로 배출되지 않고, 골고루 분산 배출될 수 있도록 배열한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로는, 도 7에 도시된 바와 같이, 가열로 본체(110) 측면에는 가열로 내부 시험체의 변화를 확인할 수 있는 투시장치(시창구: 140)를 설치할 수 있다. 이러한 시창구(140)는 다목적 수직가열로 내부 어느 한곳도 사각지대가 없도록 배치하고, 고온에 견딜 수 있는 투명유리로 시공한다. 또한, 다목적 수직가열로(100) 상부 4면에는 시험체 장착 및 탈착을 용이하게 할 수 있도록 작업다이를 설치하고 추락방지용 Hand Rail를 설치할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 플랫형 버너의 배열 형태를 예시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로(100)는 수직 구조부재(벽체 등)에 균일한 가열시험을 위하여 일렬 배치 대신 엇배치로 배열함으로써 시험체 가열 면에 대하여 보다 균등하게 가열하고, 다목적 수직가열로(100) 내부 온도를 균일하게 조정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로(100)는 다목적 내화성능 평가부재(기둥 및 금고 등)에 균일한 가열시험을 위하여 중앙부 배치가 아닌 측면 배치를 함으로써 다목적 수직가열로 내부 온도를 균일하게 분포시킬 수 있고, 열대류의 원활한 순환효과를 발생시킬 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다목적 수직가열로를 운전실 및 가열로 제어반을 통해 제어하는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다목적 수직가열로를 운전실에서 제어하는 화면을 예시하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다목적 수직가열로(100)는 운전실(400) 및 가열로 제어반(300)을 통해 제어될 수 있으며, 예를 들면, TCP/IP 통신을 통해 시험체 가열로가 제어될 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다목적 수직가열로(100)를 운전실(400)에서 운영프로그램에 의해 간단한 작동으로 현재 시스템의 완전한 상태가 모니터링될 수 있고, 모든 데이터가 운전실(400) 내 PC의 기억장치에 저장되어 데이터베이스로 분석될 수 있다.
예를 들면, 작동자가, 도 10에 도시된 바와 같이, CRT 스크린 상에 그래프 혹은 테이블로 테스트 스케줄을 계획할 수도 있고, 이때, 시험의 FULL 상태, 알람 기능, 데이터획득 간격, 그래프 색상, 데이터저장 방식, 데이터 모니터링 방식을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다목적 수직가열로(100)는, 예를 들면, 다목적 수직가열로(100) 내부의 온도를 실시간 측정할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 다목적 수직가열로(100)는, 가열로 내부 온도 제어 및 가열로 내부 압력 제어를 제어대상으로 하며, 이때, 가열로 내부 온도 데이터 및 그래프, 가열로 내부 압력 데이터 및 그래프, 시험체 온도 데이터 및 그래프, 변형량 데이터 및 그래프, 복사열 데이터 및 그래프, 시험체 내부 습도 데이터 및 그래프, 각 가열로별 공급 Gas 및 공기 압력 데이터 및 그래프, 및 배기온도 등에 대한 데이터를 수집할 수 있다.
한편, 도 11a 및 도 11b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 외부 및 내부를 나타내는 사진이다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다목적 수직가열로(100)는 LPG와 연소용 Air를 혼합하여 열원으로 사용하는 Gas Burner인 플랫형 버너(120)를 가열로 본체(110)의 내부에 예를 들면, 16 set씩 장착하고, 또한, 버너와 버너사이에 규격에서 요구하는 열전대를 각 9개 이상을 설치하여 일정한 화재시험 조건하에서의 내화 성능시험을 원활하게 수행할 수 있으며 재하시험 장치를 이용하여 부재에 대한 재하시험도 수행할 수 있다.
한편, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 가열 방법의 동작흐름도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 가열 방법은, 먼저, 다수의 플랫형 버너(120)가 측면에 엇배치된 다목적 수직 가열로(100)의 개폐장치를 오픈하고(S110), 다목적 수직가열로 본체(110) 내부로 시험체, 수직구조부재(200)를 반입한다(S120). 여기서, 상기 플랫형 버너는 상기 수직구조부재(시험체)를 가열하도록 상기 가열로 본체의 내부의 다수 설치되며, 화염이 퍼져서 나오도록 화염 분출 형태가 유선형으로 되어 있다. 또한, 상기 플랫형 버너는 상기 수직구조부재(시험체)의 가열 면을 보다 균등하게 가열하도록 엇배치로 배열되고, 상기 플랫형 버너는 상기 수직구조부재(시험체)에 균일한 가열시험을 위해 상기 가열로 본체 내부에 수직 방형으로 측면 배치되어 상기 다목적 수직가열로 내부 온도를 균일하게 분포시킬 수 있다.
다음으로, 다목적 수직가열로 본체(110) 내부에서 재하지그 상에 수직구조부재(200)를 설치하고(S130), 이후, 다목적 수직가열로의 개폐장치를 Close한다(S140). 이때, 상기 수직구조부재(시험체)는 벽구조부재, 기둥구조부재 또는 금고일 수 있다.
다음으로, 상기 수직구조부재(200)를 가력하고 시험조건들을 설정한다(S150). 즉, 다목적 수직가열로(100)의 가력장치, 예를 들면, 유압실린더로 구동되는 액츄에이터에 의해 상기 수직구조부재(200)를 가압한다.
다음으로, 플랫형 버너(120)의 화염순환 및 화염노출을 조절하면서 수직구조부재(200)를 가열한다(S160). 이때, 상기 화염은 상기 다목적 수직가열로 본체(110) 내부에서 순환되고 화염노출이 조절된다. 즉, 상기 플랫형 버너에서 분사된 유선형 화염은 상기 수직구조부재(시험체)가 일정 온도로 가열되도록 상기 가열로 본체 내부에서 순환되고, 상기 화염의 노출이 노즐에 의해 조절된다.
후속적으로, 다목적 수직가열로(100)는 가열로 제어반(300)에 의해 제어되며, 다목적 수직가열로(100)의 시험 상태는 운전실(400)에서 모니터링될 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 벽구조부재, 기둥구조부재, 기타 금고 등 다양한 형태의 수직구조부재에 균일한 가열시험을 위하여 플랫형 버너를 일렬 배치 대신에 엇배치로 배열함으로써 수직구조부재의 가열 면을 보다 균등하게 가열하여, 정확한 내화성능 평가가 가능한 실험장비를 구축할 수 있고, 또한, 다목적의 내화성능 평가를 위한 수직구조부재에 균일한 가열시험을 위하여 중앙부 배치가 아닌 측면 배치를 함으로써 수직가열로 내부 온도를 균일하게 분포시키고, 열대류의 원활한 순환 효과를 발생시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 다목적 수직가열로
200: 수직구조부재
300: 가열로 제어반
400: 운전실
110: 다목적 수직가열로 본체
120: 플랫형 버너
130: 연소가스 배출부
140: 시창구

Claims (10)

  1. 수직구조부재의 다목적 내화성능 평가를 위한 수직가열로(Vertical Heat Furnace)에 있어서,
    수직구조부재(시험체)의 가열 및 가압 시험을 위해 상기 수직구조부재(시험체)가 안착되는 가열로 본체;
    상기 가열로 본체의 내부 하부에 상기 수직구조부재(시험체)를 지지할 수 있도록 설치된 재하지그;
    상기 수직구조부재(시험체)를 수직 방향으로 가력하는 가력장치; 및
    상기 수직구조부재(시험체)를 가열하도록 상기 가열로 본체의 내부의 다수 설치되며, 화염이 퍼져서 나오도록 화염 분출 형태가 유선형으로 되어 있는 적어도 하나 이상의 플랫형 버너
    를 포함하되,
    상기 적어도 하나 이상의 플랫형 버너에서 분사된 유선형 화염은 상기 수직구조부재(시험체)가 일정 온도로 가열되도록 상기 가열로 본체 내부에서 순환되고, 상기 화염의 노출이 노즐에 의해 조절되며,
    상기 가열로 본체는 육면체 형상의 대형 수직가열로인 것을 특징으로 하는 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플랫형 버너는 상기 수직구조부재의 가열 면을 균등하게 가열하도록 엇배치로 배열되는 것을 특징으로 하는 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플랫형 버너는 상기 수직구조부재에 균일한 가열시험을 위해 상기 가열로 본체 내부에 수직 방형으로 측면 배치되어 상기 다목적 수직가열로 내부 온도를 균일하게 분포시키는 것을 특징으로 하는 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수직구조부재는 벽구조부재, 기둥구조부재 또는 금고인 것을 특징으로 하는 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플랫형 버너에 공급되는 연료는 컨트롤러에 의하여 자동 조절되는 것을 특징으로 하는 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로.
  6. 삭제
  7. 수직구조부재의 다목적 내화성능 평가를 위한 다목적 수직가열로의 가열 방법에 있어서,
    a) 다수의 플랫형 버너가 측면에 엇배치된 다목적 수직 가열로의 개폐장치를 개방하는 단계;
    b) 상기 다목적 수직가열로 본체 내부로 수직구조부재(시험체)를 반입하는 단계;
    c) 상기 다목적 수직가열로 본체 내부에서 재하지그 상에 상기 수직구조부재(시험체)를 설치하고, 상기 다목적 수직가열로의 개폐장치를 폐쇄하는 단계;
    d) 상기 수직구조부재(시험체)를 가력하고 시험조건들을 설정하는 단계; 및
    e) 상기 플랫형 버너의 화염순환 및 화염노출을 조절하면서 상기 수직구조부재(시험체)를 가열하는 단계
    를 포함하되,
    상기 플랫형 버너는 상기 수직구조부재(시험체)를 가열하도록 상기 가열로 본체의 내부의 다수 설치되며, 화염이 퍼져서 나오도록 화염 분출 형태가 유선형으로 되어 있고, 상기 플랫형 버너에서 분사된 유선형 화염은 상기 수직구조부재(시험체)가 일정 온도로 가열되도록 상기 가열로 본체 내부에서 순환되고, 상기 화염의 노출이 노즐에 의해 조절되며,
    상기 a) 단계의 플랫형 버너는 상기 수직구조부재(시험체)에 균일한 가열시험을 위해 상기 가열로 본체 내부에 수직 방형으로 측면 배치되어 상기 다목적 수직가열로 내부 온도를 균일하게 분포시키는 것을 특징으로 하는 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 가열 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 수직구조부재(시험체)는 벽구조부재, 기둥구조부재 또는 금고인 것을 수직구조부재의 내화성능 평가를 위해 플랫형 버너를 구비한 다목적 수직가열로의 가열 방법.
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