KR101628297B1 - 돌기형 내화구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물의 외면을 둘러싸도록 설치되어 화재 발생시 고온의 열에 의해 팽창하면서 구조물을 보호할 수 있으며, 통기성 확보가 용이하여 열에 민감한 구조물의 성능 저하를 방지할 수 있는 돌기형 내화구조체에 관한 것으로, 본 발명의 돌기형 내화구조체는, 화재시 열에 의해 팽창하는 열팽창성 수지로 이루어져 구조물의 외면을 둘러싸도록 설치되는 튜브 형태 또는 평판 형태의 내화커버와; 상기 내화커버의 외면에 돌출되게 형성되어 있는 복수개의 팽창리브; 상기 내화커버의 내면에 돌출되게 형성되어 구조물의 면과 접촉하면서 내화커버를 구조물의 외면으로부터 이격시키는 복수개의 이격돌기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

돌기형 내화구조체{Fireproof Structure Having Projections}

본 발명은 돌기형 내화구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 케이블이나 배관 등의 구조물의 외면을 둘러싸도록 설치되며, 화재 발생시 고온의 열에 의해 팽창하면서 구조물을 보호할 수 있도록 된 돌기형 내화구조체에 관한 것이다.

현재 대부분의 건물과 각종 시설물에는 여러 가지 배관과 전기 구조물이 필수적으로 필요하다. 이러한 구조물 들은 플라스틱 및 고무 등의 가연성 소재로 만들어지는 경우가 많고, 종류에 따라 매우 다양한 형상을 가지고 있다.

이러한 플라스틱 및 고무 등의 가연성 소재로 된 구조물은 대부분 물리적 성질 때문에 화재시 내열온도가 100℃ ~ 150℃정도 되면 형태가 붕괴되고, 250℃ ~ 350℃에 이르면 착화되어 유독가스와 극심한 화염을 초래하고 이를 통해 연접된 시설물의 화재로 확산된다.

따라서 종래에는 구조물의 소재를 불연성 또는 난연성 소재로 제작하는 방안이 강구되고 있으나, 모든 구조물을 불연성 또는 난연성 소재로 대체하는 것은 매우 많은 비용을 필요로 하므로 한정적으로 적용되고 있는 실정이다.

이에 구조물의 외면을 난연성 또는 불연성 소재의 내화구조체로 감싸는 방안이 제시되고 있지만 종래의 내화구조체는 통기성 확보가 어려워 발열 현상을 최소화해야 하는 전기 케이블 등에 적용하기 어렵고, 화재에 견디는 정도도 한계가 있다.

특히 전기 케이블이나 방열관과 같이 온도 변화에 민감한 구조물은 열을 외부로 발산하는 것이 중요한데, 내화구조체로 구조물을 감싸게 되면 열을 외부로 발산하는 능력이 현저히 저하되어 구조물의 성능을 저하시키는 문제가 있다.

등록실용신안 제20-0396696호(2005.09.16. 등록) 등록실용신안 제20-0285171호(2002.07.30. 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 구조물의 외면을 둘러싸도록 설치되어 화재 발생시 고온의 열에 의해 팽창하면서 구조물을 보호할 수 있으며, 통기성 확보가 용이하여 열에 민감한 구조물의 성능 저하를 방지할 수 있는 돌기형 내화구조체를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 돌기형 내화구조체는, 화재시 열에 의해 팽창하는 열팽창성 수지로 이루어져 구조물의 외면을 둘러싸도록 설치되는 튜브 형태 또는 평판 형태의 내화커버와; 상기 내화커버의 외면에 돌출되게 형성되어 있는 복수개의 팽창리브; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 형태에 따르면, 상기 내화커버에는 복수개의 통기공이 관통되게 형성되어 통기성을 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 한 형태에 따르면, 본 발명의 돌기형 내화구조체는 상기 내화커버의 내면에 돌출되게 형성되어 구조물의 면과 접촉하면서 내화커버를 구조물의 외면으로부터 이격시키는 복수개의 이격돌기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 내화구조체는 구조물의 외면을 덮도록 설치되어 평상시에는 구조물을 외부의 충격으로부터 보호하고 외부 물체와의 접촉에 의한 손상을 방지하는 기능을 수행하며, 화재시에는 열에 의해 팽창하여 구조물을 화재로부터 보호하되, 통기성을 확보할 수 있는 구조로 이루어지므로 열 방출이 중요한 구조물이 평상시에 열로 인해 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

아울러 팽창리브를 갖는 본 발명의 내화구조체와 돌출된 부분 없이 전체가 평면으로 이루어진 종래의 평판형 내화구조체를 동일한 두께를 설치하였을 때, 본 발명의 내화구조체는 외측으로 돌출된 팽창리브에 화재에 의한 열이 먼저 도달하여 팽창하게 되므로 화재를 피보호물로부터 먼 거리에서부터 차단시키고, 또한 동일한 두께의 내화구조체와 비교하여 팽창리브가 내화커버의 외면에서 먼저 열 팽창하게 되므로 돌출된 부분 없이 전체가 평면으로 이루어진 종래의 평판형 내화구조체 보다 수배 ~ 수십배의 차열 두께를 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 돌기형 내화구조체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 돌기형 내화구조체가 튜브 형태로 된 것을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 돌기형 내화구조체가 구조물에 장착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 수직트레이에 케이블을 설치하고 케이블의 외면에 본 발명에 따른 내화구조체를 장착하여 수직 화재 시험을 수행한 과정을 순차적으로 나타낸 사진이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 돌기형 내화구조체의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 돌기형 내화구조체는, 화재시 열에 의해 팽창하는 열팽창성 수지로 이루어져 구조물의 외면을 둘러싸도록 설치되는 내화커버(10)와, 상기 내화커버(10)의 외면에 돌출되게 형성되어 있는 복수개의 팽창리브(20)와, 상기 내화커버(10)의 내면에 돌출되게 형성되어 구조물의 면과 접촉하면서 내화커버(10)를 구조물의 외면으로부터 이격시키는 복수개의 이격돌기(30)를 포함한 구성으로 이루어진다.

이 실시예에서 본 발명의 돌기형 내화구조체는 전기 케이블과 같은 튜브 형태의 구조물(1)의 외면을 둘러싸면서 화재로부터 보호하는 작용을 수행하는 것을 예시하지만, 이외에도 다각면체나 구형태 등 임의의 형태를 갖는 구조물의 외면에 설치되어 구조물을 화재로부터 보호하는 작용을 수행하도록 구성될 수 있음은 물론이다.

상기 내화커버(10)는 튜브 형태 또는 평판 형태를 가지며, 공기가 자유롭게 통과할 수 있도록 복수개의 통기공(11)이 관통되게 형성되어 있다. 상기 통기공(11)은 내화커버(10)에 격자 형태로 일정한 간격을 두고 배열되는 것이 바람직하다. 이 실시예에서 상기 통기공(11)의 형태는 장공형이지만, 이외에도 원형이나 타원형, 사각형 등의 다각형 형태 등 임의의 다양한 형태를 가질 수 있다. 상기 통기공(11)의 폭은 2~10㎜, 길이는 3~30㎜, 간격은 3~10㎜ 정도가 적당하지만 이에 한정하지는 않는다.

상기 내화커버(10)는 플렉시블(flexible)한 열팽창성 수지 재질로 이루어지므로 평판 형태로 만들어진 것을 둥글게 말고, 서로 만나는 양 끝단을 서로 연결하여 튜브 형태로 만들 수 있는데, 이 때 상기 내화커버(10)의 서로 만나는 양 끝단에 각각 형성되어 있는 복수의 팽창리브(20)에 'U'형의 클립(40)을 끼워서 내화커버(10)의 양 끝단을 서로 고정할 수 있다.

상기 팽창리브(20)는 상기 내화커버(10)와 동일한 열팽창성 수지 재질로서 내화커버(10)의 외면에 일체로 형성되어, 화재 발생시 내화커버(10) 보다 먼저 열팽창하면서 통기공(11)을 막아 구조물(1)을 화재로부터 보호하는 작용을 한다. 상기 팽창리브(20)는 복수의 돌기 형태로 된 것이 일정 간격으로 배열되어 구성될 수 있지만, 이 실시예에서와 같이 통기공(11)의 사이사이에 일방향으로 연장된 기다란 띠 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 팽창리브(20)가 격자 형태로 배열된 통기공(11) 사이사이에 일방향으로 연장된 띠 형태를 가지면서 서로 일정 간격으로 배열될 경우, 도 2 및 도 3에 도시한 것처럼 내화커버(10)를 튜브 형태로 만들게 되면 팽창리브(20)가 내화커버(10)의 원주방향을 따라 일정 간격으로 배열되면서 방사상으로 돌출된 배열 구조를 갖게 된다.

상기 팽창리브(20)의 높이는 상기 통기공(11)의 길이의 약 0.5배 ~ 3배 정도가 적당하고, 폭은 통기공(11)의 0.5배 ~ 3배 정도가 적당하지만 이에 한정하지는 않는다.

상기 내화커버(10)의 내면에 형성된 이격돌기(30)는 내화커버(10)와 동일한 열팽창성 수지 재질로서 내화커버(10)의 내면에 일체로 형성된다. 상기 이격돌기(30)는 내화커버(10)가 구조물(1)의 외면을 둘러싸거나 외면에 덮히면서 설치될 때 내화커버(10)의 내면을 구조물(1)의 외면과 일정 거리 이격시킴으로써 상기 통기공(11)에 의한 통기성을 더욱 향상시킬 수 있는 기능을 하게 된다. 즉, 상기 이격돌기(30)로 인해 구조물(1)의 외면과 내화커버(10)의 내면 사이에 공간이 형성되어 통기공(11)을 통해 공기가 자유롭게 유동하여 열을 외부로 발산하고 냉각하는 성능을 더욱 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 본 발명의 내화구조체는 구조물의 외면을 덮도록 설치되어 평상시에는 구조물을 외부의 충격으로부터 보호하고 외부 물체와의 접촉에 의한 손상을 방지하는 기능을 수행하며, 화재시에는 열에 의해 팽창하여 구조물을 화재로부터 보호하되, 통기성을 확보할 수 있는 구조로 이루어지므로 열 방출이 중요한 구조물이 평상시에 열로 인해 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 내화구조체를 구성하는 내화커버(10)와 팽창리브(20)와 이격돌기(30)는 열팽창성 수지를 사출 성형하여 만들어질 수 있는데, 상기 열팽창성 수지는 우레탄, 이소시아네이트, 실리콘, 폴리올, 고무 등의 합성수지 또는 천연수지에, 무기 팽창계 난연제와, 인계 난연제와, 폴리인산암모늄(APP) 또는 폴리인산멜라민(MPP)와, 무기 수산화계 난연제와, 붕산계 난연제와, 규산계 또는 탄산계 난연제로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 만들어진다.

더욱 바람직하기로 상기 열팽창성 수지는, 합성수지 또는 천연수지 100 중량부를 기준으로, 무기 팽창계 난연제 5~30 중량부와, 인계 난연제 10~30 중량부와, 폴리인산암모늄(APP) 또는 폴리인산멜라민(MPP) 10~30 중량부와, 무기 수산화계 난연제10~30 중량부와, 붕산계 난연제 10~20 중량부와, 규산계 또는 탄산계 난연제 10~30 중량부로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 합성수지 또는 천연수지에 혼합하여 만들어진다.

상기 열팽창성 수지의 성분 중, 무기 팽창계 난연제는 팽창흑연, 팽창진주암, 펄라이트 등을 적용할 수 있으며, 150℃에서 발포하여 초기 화재에 대한 내화성을 부여한다. 그리고, 인계 난연제는 비팽창성 난연제로서, 적인, phosphates, phosphine oxide, phosphine oxide diols, phosphites, phosphonates 등을 사용할 수 있으며, 300℃ 이하에서 화재를 극대화시키는 탄화수소(OH)와 수소(H)를 인산(H₃PO₄)이 탄화수소와 수소를 흡수하여 화재 확산을 억제하고, 열기류에 의해 약해진 차열층을 비팽창성 인계 난연제가 공극을 메워 형붕괴를 방지한다.

상기 폴리인산암모늄(APP) 또는 폴리인산멜라민(MPP)은 앞서 팽창한 무기 팽창계 난연제의 비산을 방지하는 작용을 하며, 무기 팽창계 난연제가 한꺼번에 발포하지 않고 마치 시루떡처럼 층을 이루어 발포하여 견고한 차화 차열 층을 형성하는 작용을 한다.

상기 무기 수산화계 난연제는 예를 들어 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등을 사용할 수 있으며, 팽창500℃ 이하에서 열에 의해 물분자를 방출하여 냉각 작용을 함으로써 단단한 차열층의 붕괴를 방지하는 작용을 한다.

붕산계 난연제는 750℃ 이하의 온도에서 작용하는데, 이후의 지속적인 화재로부터 장기간동안 단단한 차열층을 유지할 수 있도록 하는 작용을 한다. 상기 붕산계 난연제로는 붕산염, 붕산암모늄 등을 사용할 수 있다.

상기 규산계 또는 탄산계 난연제는 1000℃ 이하에서 팽창하여 차열 기능을 수행하는데, 규산계 난연제로는 규산칼륨, 규산마그네슘 등을 사용할 수 있고, 탄산계 난연제로는 탄산칼륨, 탄산칼슘 등을 사용할 수 있다.

도 4는 한국전력의 난연시험 방법인 수직트레이에 케이블을 설치하고 케이블의 외면에 본 발명에 따른 내화구조체를 장착하여 수직 화재 시험을 수행(한국전기연구원에서 시험)한 결과를 나타낸 사진들로, 화재에 가장 취약한 굴뚝 구조에서도 안전하게 케이블을 보호할 수 있음이 입증되었다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

1 : 구조물 10 : 내화커버
11 : 통기공 20 : 팽창리브
30 : 이격돌기 40 : 클립

Claims (8)

1. 화재시 열에 의해 팽창하는 열팽창성 수지로 이루어지며, 복수개의 통기공(11)이 관통되게 형성되어 있는 튜브 형태 또는 평판 형태로 되어 구조물의 외면을 둘러싸도록 설치되는 내화커버(10)와;
   상기 내화커버(10)와 동일한 열팽창성 수지로 되어 내화커버(10)의 외면에 돌출되게 형성되어 있는 복수개의 팽창리브(20);
   를 포함하고,
   상기 내화커버(10)의 통기공(11)은 내화커버(10)에 격자 형태로 배열되고, 상기 팽창리브(20)는 상기 통기공(11)의 사이사이에 일방향으로 연장되게 형성된 띠 형태로 되어, 화재시 열에 의해 상기 팽창리브가 1차적으로 팽창하고 내화커버(10)가 2차적으로 팽창하도록 된 것을 특징으로 하는 돌기형 내화구조체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 내화커버(10)의 내면에 돌출되게 형성되어 구조물의 면과 접촉하면서 내화커버(10)를 구조물의 외면으로부터 이격시키는 복수개의 이격돌기(30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 돌기형 내화구조체.
5. 제1항에 있어서, 평판형으로 된 내화커버(10)를 튜브 형태로 말고, 내화커버(10)의 서로 만나는 양 끝단을 서로 연결하여 튜브 형태로 된 것을 특징으로 하는 돌기형 내화구조체.
6. 제5항에 있어서, 상기 내화커버(10)의 서로 만나는 양 끝단에 각각 형성되어 있는 복수의 팽창리브(20)에 'U'형의 클립(40)을 끼워서 내화커버(10)의 양 끝단을 서로 고정하는 것을 특징으로 하는 돌기형 내화구조체.
7. 제1항에 있어서, 상기 열팽창성 수지는, 합성수지 또는 천연수지에, 무기 팽창계 난연제와, 인계 난연제와, 폴리인산암모늄(APP) 또는 폴리인산멜라민(MPP)와, 무기 수산화계 난연제와, 붕산계 난연제와, 규산계 또는 탄산계 난연제로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여서 이루어진 것을 특징으로 하는 돌기형 내화구조체.
8. 제1항에 있어서, 상기 열팽창성 수지는, 합성수지 또는 천연수지 100 중량부를 기준으로, 무기 팽창계 난연제 5~30 중량부와, 인계 난연제 10~30 중량부와, 폴리인산암모늄(APP) 또는 폴리인산멜라민(MPP) 10~30 중량부와, 무기 수산화계 난연제10~30 중량부와, 붕산계 난연제 10~20 중량부와, 규산계 또는 탄산계 난연제 10~30 중량부로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 합성수지 또는 천연수지에 혼합하여서 이루어진 것을 특징으로 하는 돌기형 내화구조체.

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