KR102496572B1 - Method for assessing smoke risk of combustible materials in fire - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가연성 물질의 화재시 연소가스 발생에 의한 연기 위험성을 평가하는 방법으로서, 건자재 및 내구재로 사용되는 4종의 목재 시험편의 연소가스 발생에 관한 시험을 통하여, 시험편에서 발생되는 연소가스의 연기 위험성을 연기성능지수-II(smoke performance index-II, SPI-II) 및 연기성장지수-II(smoke growth index-II, SGI-II)의 평가지수에 의하여 평가하는 방법에 관한 것이다.The present invention is a method for evaluating the smoke risk due to combustion gas generation in the event of a fire of combustible materials. Through a test on the combustion gas generation of four types of wood test specimens used as construction materials and durable materials, the smoke of combustion gases generated from the test specimens It relates to a method for evaluating risk by evaluation indices of smoke performance index-II (SPI-II) and smoke growth index-II (SGI-II).

Description

화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가방법{Method for assessing smoke risk of combustible materials in fire}Method for assessing smoke risk of combustible materials in fire}

본 발명은 목재 및 가연성 물질의 화재시 연기 위험성을 평가하는 방법으로서, 삼나무, 가문비나무, 나왕, 적송 목재의 연소가스 발생에 관한 시험을 통하여, 시험편에서 발생되는 연소가스의 연기 위험성을 연기성능지수-II(smoke performance index-II; SPI-II) 및 연기성장지수-II(smoke growth index-II; SGI-II)의 평가지수에 의하여 평가하는 방법에 관한 것이다.The present invention is a method for evaluating the smoke hazard in the event of a fire of wood and combustible materials. Through a test on the combustion gas generation of cedar, spruce, lawang, and red pine wood, the smoke risk of combustion gas generated from a test piece is measured by the smoke performance index -II (smoke performance index-II; SPI-II) and smoke growth index-II (smoke growth index-II; SGI-II).

목재는 미적인 외관과 우수한 물리·화학적 성질로 인하여 일반 가정주택에서부터 주거용 중형 건축물의 건축 재료로서 주로 널리 사용되고 있다. 그러나 다른 건축 재료들에 비하여 화재에 취약성을 가지고 있다.Due to its aesthetic appearance and excellent physical and chemical properties, wood is widely used as a building material for general homes and medium-sized residential buildings. However, it has a vulnerability to fire compared to other building materials.

목재와 같은 가연물은 연소시 발생되는 연소 가스와 연기에 의한 피해도 많이 발생한다. 특히, 연기는 화재 발생시 인명 피해에 있어서 제일 큰 비중을 차지한다.Combustible materials such as wood also cause a lot of damage due to combustion gases and smoke generated during combustion. In particular, smoke accounts for the largest proportion of human casualties in the event of a fire.

따라서, 이들 목재의 가연성에 대한 문제점을 보완하기 위해 국내*?*외적으로 화재성능을 기반으로 한 법규 등을 제정 및 시행하고 있으며, 목재의 연소속도를 예측하기 위한 연구들이 활발히 진행되고 있다.Therefore, in order to compensate for the problem of the combustibility of these woods, laws and regulations based on fire performance are enacted and implemented domestically and abroad, and studies to predict the burning rate of wood are being actively conducted.

이에 대한 종래기술을 살펴보면, 비특허문헌 1은 일인산 암모늄과 붕산으로 난연처리한 목재에 열과 연기의 특성 중 일부를 선정하여 평가한 바 있으나, 열 특성 중 열방출률로만 평가하는 것은 한계가 있다.Looking at the prior art for this, Non-Patent Document 1 has selected and evaluated some of the heat and smoke characteristics of wood treated with flame retardant with ammonium monophosphate and boric acid, but there is a limit to evaluating only the heat release rate among thermal characteristics.

또한, 비특허문헌 2는 목재를 선정하여 높은 열유속(heat flux)과 낮은 열유속을 비교하여 콘칼로리미터 실험을 진행하였고, 적분 모델을 이용하여 임계 열유속을 계산하여 나타내었다.In addition, in Non-Patent Document 2, a cone calorimeter experiment was performed by comparing high heat flux and low heat flux by selecting wood, and the critical heat flux was calculated and displayed using an integral model.

비특허문헌 3은 콘칼로리미터를 이용하여 나무결 방향 또는 그의 수직방향으로 하여 복사 열속에 노출될 때 수직방향으로 목재의 백열 및 염열착화를 연구하였다.Non-Patent Document 3 studied incandescence and thermal ignition of wood in the vertical direction when exposed to radiant heat in the wood grain direction or in the vertical direction using a cone calorimeter.

비특허문헌 4는 콘칼로리미터(cone calorimeter)법은 실 화재 현상에 대한 가장 근접하게 모사한 방법으로써 대부분의 유기재료가 연소 중에 산소 1kg이 소비되면 약 13.1 MJ의 열이 방출되는 산소 소비 원리를 바탕으로 하고 있다.In Non-Patent Document 4, the cone calorimeter method most closely simulates the actual fire phenomenon, and most organic materials use the principle of oxygen consumption in which about 13.1 MJ of heat is released when 1 kg of oxygen is consumed during combustion. is based on

한편, 종래에 연기측정 및 표현 방법으로서는 연기발생속도(smoke production rate, SPR), 총연기방출률(total smoke rate, TSR), 비감쇠면적(smoke extinction area, SEA)(비특허문헌 5), 연기인자(smoke facor, SF)(비특허문헌 6) 등이 연기발생을 나타내는 척도로서 사용되고 있다.On the other hand, as conventional smoke measurement and expression methods, smoke production rate (SPR), total smoke emission rate (TSR), smoke extinction area (SEA) (Non-Patent Document 5), smoke A factor (smoke factor, SF) (Non-Patent Document 6) and the like are used as a measure of smoke generation.

그러나, 상기 비특허문헌 5, 비특허문헌 6 등과 같은 종래의 연기발생 척도 및 표현은 제한된 방법으로서, 충분히 연기발생에 대한 위해성과 정량적인 평가를 구현하기에는 아직 미흡한 점이 있어 개선의 여지가 많았다.However, conventional smoke generation scales and expressions such as those in Non-Patent Document 5 and Non-Patent Document 6 are limited methods, and are still insufficient to fully implement risk and quantitative evaluation of smoke generation, leaving much room for improvement.

현재 이를 개선하기 위하여, 연기성능지수(SPI)와 연기성장지수(SGI)를 사용하고 있으나(특허문헌 1), 이는 열에 대한 위험성을 포함하고 있지 않아, 화재 시 연기 위험성의 종합적인 평가를 위해 수식을 확장할 필요가 있다.Currently, to improve this, smoke performance index (SPI) and smoke growth index (SGI) are used (Patent Document 1), but they do not include the risk of heat, so formulas for comprehensive evaluation of smoke risk in case of fire need to expand.

최근 목재를 사용한 건축물의 증가와 자동차, 선박, 전기제품 등 첨단 산업에 고분자 재료의 사용이 확대됨에 따라 화재 발생시 안전을 고려해야 하는 상황이 표출되고 있는 바, 연기발생 위험성을 평가하기 위한 새로운 평가측정 지수 및 정량적 평가지표의 제공이 절실히 요구되고 있는 실정이다.With the recent increase in buildings using wood and the expansion of the use of polymer materials in high-tech industries such as automobiles, ships, and electrical appliances, a situation in which safety must be considered in the event of a fire is being expressed. A new evaluation measurement index to evaluate the risk of smoke generation And the provision of quantitative evaluation indicators is urgently required.

등록특허공보 제10-2059475호Registered Patent Publication No. 10-2059475

The proceedings of Wood & Fire Safety (part one), 101-110 (2000) The proceedings of Wood & Fire Safety (part one), 101-110 (2000) Fire Saf. J. 36, 391-415 (2001) Fire Saf. J. 36, 391-415 (2001) Proceedings Combust. Inst. 30, 2303-2310 (2005) Proceedings Combust. Inst. 30, 2303-2310 (2005) Elsevier Applied Science Publisher, London, UK. (1986) Elsevier Applied Science Publisher, London, UK. (1986) ISO 5660-1, Reaction-to-fire tests-heat release, smoke production and mass loss rate-Part 1: heat release rate(cone calorimeter method) and smoke production rate(dynamic measurement), Genever, Switzerland 2015 ISO 5660-1, Reaction-to-fire tests-heat release, smoke production and mass loss rate-Part 1: heat release rate(cone calorimeter method) and smoke production rate(dynamic measurement), Genever, Switzerland 2015 A. W. Coaker, M. M. Hirschler, S. Shakir, C. L. Shoemaker, Flammability testing of new vinyl compounds with low flammability and low smoke release in cables, US Army Commu- nications-Electronics Command, Cherry Hill, USA 643-654 (2006) A. W. Coaker, M. M. Hirschler, S. Shakir, C. L. Shoemaker, Flammability testing of new vinyl compounds with low flammability and low smoke release in cables, US Army Communications-Electronics Command, Cherry Hill, USA 643-654 (2006)

본 발명자들은 상기와 같은 종래 기술의 연기 위해성 평가에 대한 단점을 해소하고, 표현의 단점을 보완할 수 있는 방법을 연구한 결과, 종래기술에 열에 대한 위험성을 포함시킴으로써, 연기에 대한 수식을 확장하여 더욱 정량적이고 정밀도를 높이기 위한 하나의 방법으로 완성하였다.As a result of studying a method for solving the disadvantages of smoke risk evaluation of the prior art and supplementing the disadvantages of expression, the present inventors have expanded the formula for smoke by including the risk of heat in the prior art, It was completed as a method to increase more quantitative and precision.

따라서, 본 발명의 목적은 연기발생 위험성을 평가하기 위하여 신규한 평가측정 지수 및 정량적 평가지표를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel evaluation measurement index and quantitative evaluation index to evaluate the risk of smoke generation.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 컴퓨터 시스템에 의해 수행되는 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법에 있어서, 하기 수학식 1의 연기성능지수-II(SPI-II) 및 하기 수학식 2의 연기성장지수-II(SGI-II)에서 선택되는 하나 이상의 평가지표에 의해 화재시 가연성 물질의 연기 위험성을 판단하는 단계를 포함하는, 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for evaluating the smoke risk of combustible materials in case of fire performed by a computer system, the smoke performance index-II (SPI-II) of Equation 1 and the following Equation 2 Provided is a method for evaluating the smoke risk of combustible materials in case of fire, including determining the smoke risk of combustible materials in case of fire by one or more evaluation indexes selected from the smoke growth index-II (SGI-II) of.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020028429124-pat00001
Figure 112020028429124-pat00001

(상기 수학식 1에서, TTI는 가연성 물질의 착화시간, SPRpeak는 연기발생속도의 2차 피크값, 그리고 PHRR은 최대열방출률을 나타낸다.)(In Equation 1, TTI represents the ignition time of the combustible material, SPR peak represents the secondary peak value of the smoke generation rate, and PHRR represents the maximum heat release rate.)

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112020028429124-pat00002
Figure 112020028429124-pat00002

(상기 수학식 2에서, SPRpeak는 연기발생속도의 피크값, PHRR은 최대열방출률, Time to SPRpeak는 SPRpeak에 도달하는 시간을 나타낸다.)(In Equation 2, SPR peak is the peak value of the smoke generation rate, PHRR is the maximum heat release rate, and Time to SPR peak represents the time to reach the SPR peak .)

본 발명에서는 건자재 및 내장재로 주로 사용되고 있는 목재를 콘칼로미터(Cone calorimeter)를 이용하여 외부 복사열원에 의한 연소특성으로 연기관련 지수 및 유해가스 등을 측정하고, 연기성능지수-II(SPI-II) 및 연기성장지수-II(SGI-II) 등의 새로운 평가지표를 개발하여 목재의 화재시 화재 위험성을 예측하고자 하였다.In the present invention, smoke-related indexes and harmful gases are measured as combustion characteristics by an external radiant heat source using a cone calorimeter for wood, which is mainly used as a building material and interior material, and smoke performance index-II (SPI-II ) and smoke growth index-II (SGI-II) were developed to predict the fire risk in case of wood fire.

따라서, 본 발명은 화재시에 목조, 플라스틱, 섬유 등의 연기발생 위험성의 평가 방법으로 상용화가 가능한 장점이 있다.Therefore, the present invention has the advantage that it can be commercialized as a method for evaluating the smoke generation risk of wood, plastic, fiber, etc. in case of fire.

도 1은 50 kW/m2 외부 열 유속에서 목재 시편의 열방출률 곡선을 나타낸 것이다.
도 2는 50 kW/m2 외부 열 유속에서 목재 시편의 연기발생속도 곡선을 나타낸 것이다.
도 3은 50 kW/m2 외부 열 유속에서 목재 시편의 CO 농도(ppm) 곡선을 나타낸 것이다.
도 4는 50 kW/m2 외부 열 유속에서 목재 시편의 CO2 농도(ppm) 곡선을 나타낸 것이다.
1 shows a heat release rate curve of a wood specimen at an external heat flux of 50 kW/m 2 .
2 shows a smoke generation rate curve of a wood specimen at an external heat flux of 50 kW/m 2 .
3 shows a CO concentration (ppm) curve of a wood specimen at an external heat flux of 50 kW/m 2 .
4 shows a CO 2 concentration (ppm) curve of a wood specimen at an external heat flux of 50 kW/m 2 .

본 발명은 컴퓨터 시스템에 의해 수행되는 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법에 있어서, 하기 수학식 1의 연기성능지수-II(SPI-II) 및 하기 수학식 2의 연기성장지수-II(SGI-II)에서 선택되는 하나 이상의 평가지표에 의해 화재시 가연성 물질의 연기 위험성을 판단하는 단계를 포함하는, 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법에 관한 것이다.The present invention is a method for evaluating the smoke risk of combustible materials in case of fire performed by a computer system, the smoke performance index-II (SPI-II) of Equation 1 below and the smoke growth index-II (SGI-II) of Equation 2 below II) relates to a method for evaluating the smoke risk of combustible materials in case of fire, including the step of determining the smoke risk of combustible materials in case of fire by one or more evaluation indicators selected.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020028429124-pat00003
Figure 112020028429124-pat00003

(상기 수학식 1에서, TTI는 가연성 물질의 착화시간, SPRpeak는 연기발생속도의 피크값, 그리고 PHRR은 최대열방출률을 나타낸다.)(In Equation 1, TTI represents the ignition time of the combustible material, SPR peak represents the peak value of the smoke generation rate, and PHRR represents the maximum heat release rate.)

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112020028429124-pat00004
Figure 112020028429124-pat00004

(상기 수학식 2에서, SPRpeak는 연기발생속도의 피크값, PHRR은 최대열방출률, Time to SPRpeak는 SPRpeak에 도달하는 시간을 나타낸다.)(In Equation 2, SPR peak is the peak value of the smoke generation rate, PHRR is the maximum heat release rate, and Time to SPR peak represents the time to reach the SPR peak .)

화재시 가연성 재료의 비 열적 유해 요소는 연기, 냄새, 부식, 독성 등에 의한 것이다. 이러한 비 열적 유해 요인으로 인한 화재 피해는 화염에 직접 노출되는 것 보다 피해자들의 약 75∼80%가 산소 결핍과 연기 및 독성가스 등의 흡입에 의한 것으로 알려져 있다.In case of fire, the non-thermal hazards of combustible materials are smoke, odor, corrosion, and toxicity. It is known that about 75-80% of the fire damage caused by these non-thermal hazards is due to oxygen deficiency and inhalation of smoke and toxic gases, etc., rather than direct exposure to flame.

목재의 연소는 일산화탄소(carbon monoxide, CO), 휘발성 유기 화합물(volatile organic compounds, VOC) 및 다환성 방향족 탄화수소(polycyclic aromatics hydrocarbons, PAH)와 같은 일부 독성 물질이 중요한 독성 배출원으로 알려져 있는데, 이들은 모두 불완전 연소로 인한 생성물이고, 다환성 방향족 탄화수소는 발암성 화합물로 밝혀진 이후 널리 연구되고 있다.Combustion of wood is known to be an important source of toxic emissions of some toxic substances, such as carbon monoxide (CO), volatile organic compounds (VOCs) and polycyclic aromatics hydrocarbons (PAHs), all of which are incomplete. A product of combustion, polycyclic aromatic hydrocarbons have been widely studied since they were found to be carcinogenic compounds.

상기 수학식 1의 연기성능지수-II는 더욱 정량적이고 정밀도를 높이기 위하여 최대 연기발생속도, 착화시간 그리고 최대열방출률인 3개의 변수를 고려하여 연기 유해성 평가를 구현한 결과이다.The smoke performance index-II of Equation 1 is a result of implementing smoke hazard evaluation in consideration of three variables, the maximum smoke generation rate, ignition time, and maximum heat release rate, in order to be more quantitative and precise.

상기 특허문헌 1의 연기성능지수(smoke performance index, SPI)는 TTI를 SPRpeak로 나눈 값으로 정의되는데, 상기 연기성능지수-II는 이러한 연기성능지수를 최대열방출률로 나누어 준 값과 같다. 즉, SPI-II는 TTI를 SPRpeak과 PHRR로 곱하여 나눈 값으로 정의된다.The smoke performance index (SPI) of Patent Document 1 is defined as a value obtained by dividing TTI by SPR peak , and the smoke performance index-II is equal to the value obtained by dividing this smoke performance index by the maximum heat release rate. That is, SPI-II is defined as a value divided by multiplying TTI by SPR peak and PHRR.

본 발명의 상기 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법에서, 상기 수학식 1의 연기성능지수-II(SPI-II) 값이 클수록 연기 안전성이 증가하고, 상기 연기성능지수-II(SPI-II) 값이 작을수록 연기 안전성이 감소하는 것으로 판단할 수 있다.In the smoke hazard evaluation method of combustible materials in case of fire of the present invention, the larger the smoke performance index-II (SPI-II) value in Equation 1, the higher the smoke safety, and the smoke performance index-II (SPI-II) It can be judged that smoke safety decreases as the value decreases.

이는 목재의 화재성능지수(fire performance index, FPI)와 플래시오버의 시간과 상관성이 있으므로, FPI 값이 증가할수록 화재 안정성이 증가하는 것과 같이, 연기 안전성 또한 증가하는 것으로 이해된다.Since this correlates with the fire performance index (FPI) of wood and the time of flashover, it is understood that as the FPI value increases, fire safety also increases, as does fire safety.

상기 수학식 2의 연기성장지수-II(smoke growth index-II, SGI-II)는 더욱 정량적이고 정밀도를 높이기 위하여 최대 연기발생속도, 최대 연기발생속도에 도달하는 시간 그리고 최대열방출률인 3개의 변수를 고려하여 연기 유해성 평가를 구현한 결과이다.The smoke growth index-II (SGI-II) of Equation 2 is more quantitative and more accurate by using three variables, the maximum smoke generation rate, the time to reach the maximum smoke generation rate, and the maximum heat release rate. This is the result of implementing the smoke hazard assessment in consideration of

상기 특허문헌 1의 상기 연기성장지수(SGI)는 SPRpeak을 SPRpeak에 도달하는 시간으로 나눈 값으로 정의되는데, 연기성장지수-II(SGI-II)는 이러한 연기성장지수를 최대열방출률로 곱한 값과 같다. 즉, SGI-II는 SPRpeak와 PHRR로 곱한 것을 Time to SPRpeak(SPRpeak에 도달하는 시간)으로 나눈 값으로 정의된다.The smoke growth index (SGI) of Patent Document 1 is defined as a value obtained by dividing the SPR peak by the time to reach the SPR peak , and the smoke growth index-II (SGI-II) is obtained by multiplying the smoke growth index by the maximum heat release rate. equal to the value That is, SGI-II is defined as a value obtained by dividing the product of SPR peak and PHRR by Time to SPR peak (time to reach SPR peak ).

본 발명의 상기 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법에서, 상기 수학식 2의 연기성장지수-II(SGI-II) 값이 클수록 연기 위험성이 높아지고, 상기 연기성장지수-II(SGI-II) 값이 작을수록 연기 위험성이 낮아지는 것으로 판단할 수 있다.In the smoke risk evaluation method of combustible materials in case of fire of the present invention, the larger the smoke growth index-II (SGI-II) value in Equation 2, the higher the smoke risk, and the smoke growth index-II (SGI-II) value It can be judged that the smaller this is, the lower the risk of smoke.

이는 상기 SGI-II 값이 클수록 SPRpeak에 도달하는 시간이 짧아지며, 그 재료의 연기 위험성이 커지는 것으로 예측된다. 이는 화재 위험성이 커지는 것과 맥을 같이 한다.It is predicted that the higher the SGI-II value, the shorter the time to reach the SPR peak , and the higher the smoke hazard of the material. This goes hand in hand with the increased risk of fire.

본 발명의 상기 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법에서, 상기 PHRR은 제1차적으로 가혹한 조건인 2차 피크값을 선택하고, 제2차적으로 상기 가연성 물질의 화재 패턴에 따라 1차 피크값을 선택할 수 있다.In the smoke risk evaluation method of the combustible material in case of fire of the present invention, the PHRR firstly selects the secondary peak value, which is a severe condition, and secondarily, the primary peak value is selected according to the fire pattern of the combustible material You can choose.

한편, 본 발명의 상기 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법에서, 상기 PHRR은 가연성 물질의 화재 패턴에 따라 1차 피크 값을 선택할 수 있다.Meanwhile, in the smoke hazard evaluation method of combustible materials in case of fire of the present invention, the PHRR may select a primary peak value according to a fire pattern of combustible materials.

본 발명의 상기 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법에서, 상기 Time to SPRpeak는 제1차적으로 가혹한 조건인 2차 피크값에 도달하는 시간을 선택하고, 제2차적으로 상기 가연성 물질의 화재 패턴에 따라 1차 피크 값에 도달하는 시간을 선택할 수 있다.In the smoke hazard evaluation method of the combustible material in case of fire of the present invention, the Time to SPR peak firstly selects the time to reach the second peak value, which is a severe condition, and secondarily the fire pattern of the combustible material Depending on , the time to reach the first peak value can be selected.

한편, 본 발명의 상기 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법에서, 상기 Time to SPRpeak는 상기 가연성 물질의 화재 패턴에 따라 1차 피크 값에 도달하는 시간을 선택할 수 있다.Meanwhile, in the smoke hazard evaluation method of the combustible material in case of fire of the present invention, the time to reach the first peak value may be selected as the Time to SPR peak according to the fire pattern of the combustible material.

본 발명의 상기 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법에서, 상기 가연성 물질은 목재, 플라스틱 및 섬유 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the method for evaluating smoke risk of combustible materials in case of fire of the present invention, the combustible material may be at least one selected from wood, plastic, and fiber, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법에서, 상기 가연성 물질은 난연성을 포함하거나, 난연성 물질로 처리된 것일 수 있다.In the smoke risk evaluation method of the combustible material in case of fire of the present invention, the combustible material may include flame retardancy or be treated with a flame retardant material.

본 발명의 상기 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법에서, 상기 난연성 물질은 붕소화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the fire hazard evaluation method of the combustible material of the present invention, the flame retardant material may include a boron compound, but is not limited thereto.

상기 붕소화합물로는 붕산 및 5붕산암모늄(ammonium pentaborate으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The boron compound may be at least one selected from the group consisting of boric acid and ammonium pentaborate, but is not limited thereto.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, these examples are only for explaining the present invention in detail, and the scope of the present invention is not limited by these examples.

<실시예><Example>

종래의 건자재 및 내구재는 화재시 인체에 유해한 독성가스의 발생 및 연기에 대한 피해로 인하여 인명사고에 대한 피해가 컸다. 따라서, 다양한 목재 및 가연성 물질의 연소특성과 화재위험 특성 규명에 관한 지속적인 연구가 필요하다고 판단되어 일부 목재 재료를 대상으로 목재의 화재위험 특성을 평가하고자 하였다.Conventional building materials and durable materials have suffered great damage to human life due to the generation of toxic gases harmful to the human body and damage to smoke during a fire. Therefore, it was judged that continuous research on the combustion characteristics and fire risk characteristics of various wood and combustible materials was necessary, and the fire risk characteristics of wood were evaluated for some wood materials.

본 실시예에서는 건자재 및 내장재로 주로 사용되고 있는 삼나무(Japanese ceda), 가문비나무(Spruce), 나왕(Lauan), 적송(Red pine) 목재를 콘칼로리미터(Cone calorimeter)를 이용하여 외부 복사열원에 의한 연소특성으로 연기관련지수 및 유해가스 등을 측정하고, 연기성능지수-II (smoke performance index-II, SPI-II)와 연기성장지수-II (smoke growth index-II, SGI-II) 등의 새로운 평가지표를 개발하여 목재의 화재시 화재 위험성을 예측하고자 하였다.In this embodiment, Japanese ceda, spruce, Lauan, and red pine wood, which are mainly used as building and interior materials, are measured by an external radiant heat source using a cone calorimeter. Smoke related index and harmful gases are measured as combustion characteristics, and new factors such as smoke performance index-II (SPI-II) and smoke growth index-II (SGI-II) are developed. An evaluation index was developed to predict the fire risk in case of wood fire.

<실시예 1> 열방출률(heat release rate, HRR)<Example 1> Heat release rate (HRR)

열방출률은 화재의 특성을 제어하고 화재의 발생에 대한 기여도를 나타내며, 연소 모델링을 하기 위한 중요한 측정값이다. 상기 열방출률은 시료 표면적당 발생한 순간적인 열량의 크기이며, 재료의 연소 위험성을 가장 잘 나타내는 요소이다. The heat release rate controls the characteristics of fire, represents the contribution to the occurrence of fire, and is an important measurement for combustion modeling. The heat release rate is the size of an instantaneous amount of heat generated per sample surface area, and is a factor that best represents the risk of burning of a material.

시험하는 동안에 측정되는 주 연소특성은 열방출률이다. 건축 재료를 열방출률이 낮은 것으로 사용할 경우 화재 발생시 연소억제 효과를 기대할 수 있다. 열방출 속도가 높은 불꽃 연소는 화재 영역을 성장시키고 발전시키므로, 이것은 화재의 세기를 좌우한다.The main combustion characteristic measured during the test is the heat release rate. If a building material with a low heat release rate is used, a combustion suppression effect can be expected in the event of a fire. Flame combustion with a high rate of heat release causes the fire area to grow and develop, which determines the intensity of the fire.

하기 표 1에 목재 시편의 연소 성질을 제시하였다.Table 1 below shows the combustion properties of wood specimens.

Figure 112020028429124-pat00005
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도 1은 50 kW/m2 외부 열 유속에서 목재 시편의 열방출률 곡선을 나타낸 것으로서, 열방출률은 모든 시편이 착화시 갑자기 증가하는 현상을 보인 다음 감소하는 경향성을 보인다. 연소되는 기간 동안 2개의 피크가 공통적으로 나타나는데, 연소의 첫 단계에서 첫째 피크가 나타나고, 불이 꺼지기 전에 두 번째 피크가 나타난다.1 shows a heat release rate curve of a wood specimen at an external heat flux of 50 kW/m 2 , and the heat release rate shows a tendency to suddenly increase and then decrease when all specimens are ignited. During the combustion period, two peaks appear in common: the first peak appears in the first stage of combustion, and the second peak appears before the fire is extinguished.

첫 번째 피크는 연소 표면 가까운 곳에서 숯이 형성되기 전에 발생한다. 첫 번째 피크 후 중간 부분은 처음 생성된 숯 층이 두께를 통하여 단열층 역할을 하고, 단열효과로 인하여 시료가 점차적으로 연소하기 때문에 감소되는 경향성이 관찰되었다.The first peak occurs before char formation close to the combustion surface. After the first peak, a tendency to decrease was observed in the middle part because the charcoal layer initially formed served as an insulating layer through the thickness and the sample gradually burned due to the insulating effect.

두 번째 피크는 열적 파동이 뒷면 절연층에 도달할 때 일어나고, 이런 후면효과(back effect)로 인하여 열이 축적되어 동시에 많은 열이 방출되기 때문에 나타난다.The second peak occurs when the thermal wave reaches the back insulating layer, and due to this back effect, heat is accumulated and a lot of heat is released at the same time.

최대열방출률(peak heat release rate, HRRpeak)은 시료 표면적당 발생한 순간적인 열량의 크기로 물질의 연소 위험성을 가장 잘 나타낼 수 있는 요소이다. 4 종류 목재의 두 번째 최대열방출 특성은 삼나무 150.49 kW/m2, 가문비나무 201.19 kW/m2, 적송 248.96 kW/m2, 나왕 277.45 kW/m2 순으로, 삼나무를 기준으로 33.7∼86.3%가 높았다.The peak heat release rate (HRR peak ) is the size of the instantaneous amount of heat generated per sample surface area, and is the factor that can best represent the combustion hazard of a material. The second maximum heat release characteristics of the four types of wood were 150.49 kW/m 2 for cedar, 201.19 kW/m 2 for spruce, 248.96 kW/m 2 for red pine, and 277.45 kW/m 2 for Nawang, respectively. was high.

나왕은 HRR2nd - peak값이 가장 큰 것으로 나타나, 어느 순간 질량감소 속도가 높아 매우 빠르게 타버리고, 순간적인 연소 위험성 또한 높다는 것을 알 수 있었다. HRR2nd-peak값은 평균밀도에 비례하여 증가하는 경향성이 있었다.Nawang showed the highest HRR 2nd - peak value, and it was found that the mass loss rate was high at some point, so it burned very quickly, and the momentary combustion risk was also high. The HRR 2nd-peak value tended to increase in proportion to the average density.

화재 초기의 위험성을 평가하면 HRR1st -peak 영역에도 나왕이 가장 큰 위험성을 보였으며, 삼나무가 가장 위험성이 작은 목재로 나타났다. 화염에 휩싸일수록 HRR2nd -peak 영역에서는 평균밀도가 클수록 열축적이 커지므로, 화재 위험성이 큰 것으로 나타났다. In the evaluation of the risk in the early stage of fire, Nawang showed the greatest risk even in the HRR 1st -peak area, and cedar appeared to be the least dangerous wood. The higher the average density in the HRR 2nd -peak region, the higher the heat accumulation, so the fire risk was higher.

<실시예 2> 연기발생(smoke production)<Example 2> Smoke production

시간의 변화에 따른 연기발생속도(SPR)는 배기 덕트에서 연기의 체적 유량과 감쇠 계수와의 곱으로 계산된다.The smoke generation rate over time (SPR) is calculated as the product of the volumetric flow rate of smoke in the exhaust duct and the damping coefficient.

도 2는 50 kW/m2 외부 열 유속에서 목재 시편의 연기발생속도 곡선을 나타낸 것으로서, 삼나무의 연기발생 속도는 15초와 275초에서 두 개의 피크가 나타났다.Figure 2 shows the smoke generation rate curve of the wood specimen at an external heat flux of 50 kW/m 2 , and the smoke generation rate of cedar showed two peaks at 15 seconds and 275 seconds.

이는 대부분의 목재의 열분해 부분과 잘 일치한다. 이것은 화재에 더 많은 표면이 노출됨으로써 나타나는 목재의 균열과 연소가스의 갑작스런 방출의 결과이다.This agrees well with the pyrolysis fraction of most woods. This is a result of the cracking of the wood and the sudden release of combustion gases as more of the surface is exposed to the fire.

적송의 제2의 연기발생속도(SPR2nd -peak)는 0.0372 m2/s로 가장 높게 나타났는데, 이것은 적송 자체에 휘발성 유기물을 다량 함유하고 있기 때문으로 이해된다. 삼나무의 제2의 연기발생속도(SPR2nd -peak)인 0.0210 m2/s에 비하여 77.1% 높게 나타났는데, 이것은 화재초기 시험편의 순간 연기생성속도가 시험편의 체적밀도와 일부 연관이 있는 것으로 이해된다.The second smoke generation rate (SPR 2nd -peak ) of red pine was the highest at 0.0372 m 2 /s, which is understood because red pine itself contains a large amount of volatile organic matter. It was 77.1% higher than the second smoke generation rate (SPR 2nd -peak ) of cedar, 0.0210 m 2 /s, which is understood to be partially related to the volume density of the test piece and the instantaneous smoke production rate of the test piece in the early stage of the fire. .

이와 관련하여 1차 연기발생속도 도달시간은 15∼25초로 측정되었다. 이어 2차 연기발생속도 도달시간은 275∼325초로서, 연기발생속도 도달시간이 지연되었다. 이는 연소시 숯이 생성됨에 따라 연소억제 효과가 증가되었기 때문이라 판단된다.In this regard, the time to reach the first smoke generation rate was measured as 15 to 25 seconds. Subsequently, the time to reach the secondary smoke generation speed was 275 to 325 seconds, and the time to reach the smoke generation speed was delayed. It is believed that this is because the combustion suppression effect increased as charcoal was generated during combustion.

시험편의 연소에 의해 형성된 숯은 목재보다 열전도율이 낮기 때문에, 목재의 아래쪽 부분에 열침투를 방해한다. 이는 숯이 증가함에 따라 열분해 전단과 열 유속에 노출된 목재 표면 사이에서 열적 저항이 증가되므로, 연소시간을 지연시키는 결과를 초래한 것으로 판단된다.Since the charcoal formed by burning the test piece has a lower thermal conductivity than wood, it hinders heat penetration into the lower part of the wood. This is considered to have resulted in delaying the burning time because the thermal resistance between the pyrolysis shear and the wood surface exposed to the heat flux increases as the amount of charcoal increases.

사용된 데이터인 착화시간 및 열방출률의 초기 피크의 최대값은 물질의 화재 위험성을 특성화한다. 또한 연기 위험성도 맥을 같이 하는 것으로 예상된다. 따라서 발명자들은 가연물의 연기 안전성을 예측하기 위하여, 연기성능지수(smoke performance index, SPI)를 고안하여 하기의 수학식 3으로 기 발표하였다(특허문헌 1 및 Appl . Chem . Eng . 29, 670-676 (2018)).The data used, the ignition time and the maximum value of the initial peak of the heat release rate, characterize the fire hazard of the material. In addition, the risk of smoke is expected to be the same. Therefore, in order to predict the smoke safety of combustibles, the inventors devised a smoke performance index (SPI) and previously announced it as Equation 3 below (Patent Document 1 and Appl . Chem . Eng . 29, 670-676). (2018)).

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112020028429124-pat00006
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상기 식은 연기성능지수를 평가하기 위하여 최대연기발생속도와 착화시간의 2개의 변수를 고려하였다. 그러나, 본 발명에서는 더욱 정량적이고 정밀도를 높이기 위하여 최대연기발생속도, 착화시간 그리고 최대열방출률인 3개의 변수를 고려하여 연기 유해성 평가를 구현하였다.The above formula considers two variables, the maximum smoke generation rate and ignition time, in order to evaluate the smoke performance index. However, in the present invention, in order to be more quantitative and precise, the smoke hazard evaluation was implemented by considering the three variables of maximum smoke generation rate, ignition time, and maximum heat release rate.

그러므로, 새로운 연기성능지수-II(smoke performance index-II; SPI-II)를 고안하여 적용하고자 한다. 상기 SPI-II를 구하는 식은 하기 수학식 4와 같다.Therefore, a new smoke performance index-II (SPI-II) is devised and applied. The equation for obtaining the SPI-II is shown in Equation 4 below.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112020028429124-pat00007
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즉, SPI-II는 SPI를 PHRR로 나눈 값으로 정의된다. 목재의 화재성능지수(fire performance index; FPI)와 플래시오버의 시간과 상관성이 있으므로, FPI 값이 증가할수록 화재 안정성이 증가하는 것과 같이, 연기 안전성 또한 증가하는 것으로 이해된다.That is, SPI-II is defined as a value obtained by dividing SPI by PHRR. Since the fire performance index (FPI) of wood is correlated with the flashover time, just as fire stability increases as the FPI value increases, Smoke safety is also understood to increase.

상기 수학식 4는 기 발표된 상기 수학식 3 보다 더욱 정량적이고 정밀한 표현으로 이해된다. 본 발명에서 연기발생속도의 값은 가장 가혹한 조건으로 제 2의 최대연기발생속도(SPR2nd -peak) 값을 적용하였으며 최대열방출률(PHRR, kW/m2)도 제2의 피크값(HRR2nd-peak)을 적용하였다.Equation 4 is understood as a more quantitative and precise expression than previously announced Equation 3. In the present invention, the value of the smoke generation rate is the most severe condition, and the second maximum smoke generation rate (SPR 2nd -peak ) value is applied, and the maximum heat release rate (PHRR, kW/m 2 ) is also the second peak value (HRR 2nd -peak) was applied.

단, 액체성 플라스틱을 포함한 가연물은 연소과정 중 제1의 최대연기발생속도(SPR1st -peak)를 적용한다. 또한 최대열방출률(PHRR, kW/m2)의 경우도 이와 유사하게 액체성 플라스틱을 포함한 가연물은 연소과정 중 제1의 최대열방출률(HRR1st -peak) 값을 적용한다.However, for combustible materials including liquid plastics, the first maximum smoke generation rate (SPR 1st -peak ) during the combustion process is applied. In the case of the maximum heat release rate (PHRR, kW/m 2 ), similarly, the first maximum heat release rate (HRR 1st -peak ) value during the combustion process is applied to combustible materials including liquid plastics.

하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 적송의 SPI-II는 가장 낮은 0.97 s2/kW 이었고, 반면에 삼나무, 가문비나무, 나왕의 SPI-II는 1.27∼2.09 s2/kW으로서, 적송보다 1.31∼2.15배 높았다.As shown in Table 2 below, the SPI-II of red pine was the lowest at 0.97 s 2 /kW, whereas the SPI-II of cedar, spruce, and Nawang was 1.27 to 2.09 s 2 /kW, which was 1.31 to 2.15 higher than that of red pine. twice as high

SPI-II에 의한 화재 위험성은 가문비나무. 삼나무, 나왕, 적송의 순서로 증가하였다. 이것은 적송과 같이 휘발성 유기물질을 함유한 목재는 SPI-II가 낮아지므로, 화재 위험성이 높다는 것을 의미한다. 또한, 열방출에 대해서도 위와 유사한 의미로 제2의 열방출률(HRR2nd_peak)을 적용하였다.The fire hazard by SPI-II is spruce. Cedar, Nawang, and red pine increased in order. This means that wood containing volatile organic substances, such as red pine, has a low SPI-II, and thus has a high fire risk. In addition, the second heat release rate (HRR 2nd_peak ) was applied in the same sense as above for heat release.

Figure 112020028429124-pat00008
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또한, 본 발명자들은 하기 수학식 5와 같이, 가연물의 연기 위험성을 예측할 수 있는 연기성장지수(smoke growth index; SGI)를 기 보고한 바 있다(특허문헌 1 및 Appl . Chem . Eng . 29, 670-676 (2018)).In addition, the present inventors have previously reported a smoke growth index (SGI) capable of predicting the smoke hazard of combustible materials as shown in Equation 5 below (Patent Document 1 and Appl . Chem . Eng . 29, 670). -676 (2018)).

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112020028429124-pat00009
Figure 112020028429124-pat00009

상기 수학식 5는 연기성장지수를 평가하기 위하여 최대연기발생속도와 최대연기발생속도에 도달하는 시간의 2개의 변수를 고려하였다. 그러나, 본 발명에서는 더욱 정량적이고 정밀도를 높이기 위하여, 최대연기발생속도, 최대연기발생속도에 도달하는 시간 그리고 최대열방출률인 3개의 변수를 고려하여 연기 유해성 평가를 구현하였다.Equation 5 considers two variables, the maximum smoke generation rate and the time required to reach the maximum smoke generation rate, in order to evaluate the smoke growth index. However, in the present invention, in order to be more quantitative and precise, the smoke hazard evaluation was implemented in consideration of three variables: the maximum smoke generation rate, the time to reach the maximum smoke generation rate, and the maximum heat release rate.

그러므로, 하기 수학식 6과 같이, 새로운 연기성장지수-II(smoke growth index; SG-II) 식을 고안하여 적용하고자 한다.Therefore, as shown in Equation 6 below, a new smoke growth index (SG-II) equation is devised and applied.

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112020028429124-pat00010
Figure 112020028429124-pat00010

즉, SGI-II는 SGI에 PHRR을 곱한 값으로 정의된다. SGI 값이 클수록 SPRpeak에 도달하는 시간이 짧아지며, 그 재료의 연기 위험성이 커지는 것으로 예측되는데, 이는 화재 위험성이 커지는 것과 맥을 같이한다.That is, SGI-II is defined as a value obtained by multiplying SGI by PHRR. The higher the SGI value, the shorter the time to reach the SPR peak , and it is predicted that the smoke hazard of the material increases, which coincides with the increase of the fire hazard.

여기에서도 SPI-II의 계산과 같은 방법으로 제2의 최대연기발생속도에 도달하는 시간(TSPR2nd_peak)을 적용하였다. 단, SPI-II의 경우와 같이 액체성 플라스틱을 포함한 가연물은 연소과정 중 제1의 최대연기발생속도(SPR1st-peak) 및 이에 도달되는 시간(Time to SPR1st _peak)을 적용한다.Here, the time to reach the second maximum smoke generation speed (TSPR 2nd _ peak ) was applied in the same way as the calculation of SPI-II. However, as in the case of SPI-II, for combustibles including liquid plastics, the first maximum smoke generation rate (SPR 1st-peak ) and the time to reach it (Time to SPR 1st _peak ) are applied during the combustion process.

또한, 최대열방출률(PHRR, kW/m2)의 경우도 이와 유사하게 액체성 플라스틱을 포함한 가연물은 연소과정 중 제1의 최대열방출률(1st-HRRpeak)을 적용한다.In addition, in the case of the maximum heat release rate (PHRR, kW/m 2 ), similarly, the first maximum heat release rate (1st - HRR peak ) is applied to combustible materials including liquid plastic during the combustion process.

50 kW/m2의 열 유속에서는 도 2와 하기 표 3에 나타낸 바와 같이, 삼나무의 SGI-II는 0.011 m2/s2으로 가장 낮게 나타났다. 그러나, 가문비나무, 나왕, 적송은 삼나무에 비해 1.18∼2.27배 높았다.At a heat flux of 50 kW/m 2 , as shown in FIG. 2 and Table 3 below, SGI-II of cedar was the lowest at 0.011 m 2 /s 2 . However, spruce, lawang, and red pine had 1.18 to 2.27 times higher than cedar.

SGI-II에 의한 화재 위험성은 삼나무, 가문비나무, 나왕, 적송의 순서로 높아졌다. 특히, 적송은 SGI-II가 가장 높은 것으로 나타났으며, SPI-II에서 얻은 결과와 유사한 경향성을 보였다. The fire risk caused by SGI-II increased in the order of cedar, spruce, lawang, and red pine. In particular, red pine showed the highest SGI-II, and showed a similar tendency to the results obtained from SPI-II.

Figure 112020028429124-pat00011
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따라서, 본 발명에서 시험된 목재 및 가연물은 SGI-II의 값이 클수록 화재 위험성은 높아지고, 화재 안정성은 낮아지는 것을 알 수 있었다.Therefore, it was found that the higher the value of SGI-II, the higher the fire risk and the lower the fire stability of the wood and combustibles tested in the present invention.

SPI-II와 SGI-II는 측정된 데이터를 이용해 계산하여 얻어지는 값으로, 콘칼로리미터 실험에서 재료의 연기 안전성을 파악하는데 종합적인 평가로 볼 수 있다. SPI-II and SGI-II are values obtained by calculating using measured data, and can be seen as comprehensive evaluations to determine the smoke safety of materials in cone calorimeter experiments.

<실시예 3> 일산화탄소 및 이산화탄소 농도<Example 3> Carbon monoxide and carbon dioxide concentration

일산화탄소(CO)는 목재와 화염 사이에서 발생되는 휘발성 물질의 불완전연소 생성물이다. 휘발성 물질의 열분해 속도를 측정하는 하나의 방법인 열방출속도가 높아지는 것은 동반된 CO 가스의 생성이 증가하는 것으로 설명 가능하다.Carbon monoxide (CO) is a product of incomplete combustion of volatile substances between the wood and the flame. An increase in the heat release rate, which is one measure of the rate of thermal decomposition of volatiles, can be explained by an accompanying increase in the production of CO gas.

도 3에 나타낸 시험편 중 나왕의 COmean 농도는 133 ppm으로 가문비나무의 COmean 농도인 57 ppm과 비교하여 2.3배 높게 나타났다. 이와 같이 모든 시험편은 미국 직업안전위생관리국(occupational safety and health administration, OSHA)의 허용기준 (permissible exposure limits, PEL)인 50 ppm과 비교하면 1.14~2.66배의 치명적인 독성을 생성하는 것으로 나타났다.CO mean of Nawang among the test pieces shown in Figure 3 The concentration was 133 ppm, which was 2.3 times higher than the mean CO concentration of 57 ppm of spruce. As such, all test specimens were found to produce 1.14 to 2.66 times fatal toxicity compared to 50 ppm, which is the permissible exposure limits (PEL) of the US occupational safety and health administration (OSHA).

CO2mean 농도는 도 4에 나타낸 바와 같이, 모든 시험편에 대하여 993~1626 ppm 이었다. 이것은 불완전 연소보다 완전 연소가 더 많이 일어나는 것으로 판단된다. CO 2 mean As shown in FIG. 4, the concentration was 993 to 1626 ppm for all test pieces. It is judged that complete combustion occurs more than incomplete combustion.

이러한 결과는 OSHA의 허용기준(PEL)인 5000 ppm 보다 낮게 나타났다. 이것은 인체의 호흡을 자극하여 생기는 과호흡을 발생시킬 소지가 적은 것으로 예측된다. 광산안전보건청(Mine safety and health administration, MSHA)에 의하면, 이산화탄소는 단순한 질식을 일으키고 잠재적 흡입 독성 물질이다.These results were lower than the OSHA acceptance criteria (PEL) of 5000 ppm. This is expected to be less likely to cause hyperventilation caused by stimulating the human body's respiration. According to the Mine safety and health administration (MSHA), carbon dioxide causes simple suffocation and is a potential inhalation toxicant.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 통상의 기술자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the preferred embodiments of the present invention as described above, those skilled in the art with ordinary knowledge in the technical field of the present invention can find this within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be appreciated that various modifications and variations may be made to the invention.

Claims (10)

컴퓨터 시스템에 의해 수행되는 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법에 있어서,
하기 수학식 1의 연기성능지수-II(SPI-II) 및 하기 수학식 2의 연기성장지수-II(SGI-II)에서 선택되는 하나 이상의 평가지표에 의해 화재시 가연성 물질의 연기 위험성을 판단하는 단계를 포함하는, 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법.
[수학식 1]
Figure 112022080922133-pat00012

(상기 수학식 1에서, TTI는 가연성 물질의 착화시간, SPRpeak는 연기발생속도의 피크값, 그리고 PHRR은 최대열방출률을 나타낸다.)
[수학식 2]
Figure 112022080922133-pat00013

(상기 수학식 2에서, SPRpeak는 연기발생속도의 피크값, PHRR은 최대열방출률, Time to SPRpeak는 SPRpeak에 도달하는 시간을 나타낸다.)
In the smoke hazard evaluation method of combustible materials in case of fire performed by a computer system,
Determining the smoke risk of combustible materials in case of fire by one or more evaluation indexes selected from the smoke performance index-II (SPI-II) of Equation 1 below and the smoke growth index-II (SGI-II) of Equation 2 below A method for evaluating the smoke hazard of combustible materials in case of fire, comprising the steps of:
[Equation 1]
Figure 112022080922133-pat00012

(In Equation 1, TTI represents the ignition time of the combustible material, SPR peak represents the peak value of the smoke generation rate, and PHRR represents the maximum heat release rate.)
[Equation 2]
Figure 112022080922133-pat00013

(In Equation 2, SPR peak is the peak value of the smoke generation rate, PHRR is the maximum heat release rate, and Time to SPR peak represents the time to reach the SPR peak .)
제1항에 있어서, 상기 수학식 1의 연기성능지수-II(SPI-II) 값이 클수록 연기 안전성이 증가하고, 상기 연기성능지수-II(SPI-II) 값이 작을수록 연기 안전성이 감소하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법.The method of claim 1, wherein the smoke safety increases as the smoke performance index-II (SPI-II) value of Equation 1 increases, and the smoke safety decreases as the smoke performance index-II (SPI-II) value decreases. A method for evaluating the smoke risk of combustible materials in case of fire, characterized in that it is determined as 제1항에 있어서, 상기 수학식 2의 연기성장지수-II(SGI-II) 값이 클수록 연기 위험성이 높아지고, 상기 연기성장지수-II(SGI-II) 값이 작을수록 연기 위험성이 낮아지는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법.The method of claim 1, wherein the larger the smoke growth index-II (SGI-II) value of Equation 2, the higher the smoke risk, and the smaller the smoke growth index-II (SGI-II) value is, the lower the smoke risk. A method for evaluating the smoke risk of combustible materials in case of fire, characterized in that for determining. 제1항에 있어서, 상기 PHRR은 가혹한 조건인 최대열방출률의 2차 피크값을 우선적으로 선택하되, 상기 가연성 물질이 액체성 플라스틱인 경우 최대열방출률의 1차 피크값을 선택하며,
상기 1차 피크값은 연소시 시간에 따른 열방출률의 피크값이 화재 초기인 첫 번째 단계에서 나타나는 값이고, 상기 2차 피크값은 연소시 시간에 따른 열방출률의 피크값이 불이 꺼지기 전인 두 번째 단계에서 나타나는 값인 것을 특징으로 하는 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법.
The method of claim 1, wherein the PHRR preferentially selects the second peak value of the maximum heat release rate, which is a severe condition, and selects the first peak value of the maximum heat release rate when the combustible material is liquid plastic,
The first peak value is a value that appears at the first stage, when the peak value of the heat release rate over time during combustion is at the beginning of the fire, and the second peak value is the second peak value when the peak value of the heat release rate over time during combustion is before the fire is extinguished. A method for evaluating smoke risk of combustible materials in case of fire, characterized in that the value appears in the second step.
제1항에 있어서, 상기 PHRR은 상기 가연성 물질이 액체성 플라스틱인 경우 최대열방출률의 1차 피크값을 선택하되, 상기 1차 피크값은 연소시 시간에 따른 열방출률의 피크값이 화재 초기인 첫 번째 단계에서 나타나는 값인 것을 특징으로 하는 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법.The method of claim 1, wherein the PHRR selects the first peak value of the maximum heat release rate when the inflammable material is liquid plastic, and the first peak value is the peak value of the heat release rate over time during combustion is the initial fire A method for evaluating smoke risk of combustible materials in case of fire, characterized in that the value appears in the first step. 제1항에 있어서, 상기 Time to SPRpeak는 가혹한 조건인 연기발생속도의 2차 피크값에 도달하는 시간을 우선적으로 선택하되, 상기 가연성 물질이 액체성 플라스틱인 경우 연기발생속도의 1차 피크값에 도달하는 시간을 선택하며,
상기 1차 피크값은 연소시 시간에 따른 연기발생속도의 피크값이 화재 초기인 첫 번째 단계에서 나타나는 값이고, 상기 2차 피크값은 연소시 시간에 따른 연기발생속도의 피크 값이 불이 꺼지기 전인 두 번째 단계에서 나타나는 값인 것을 특징으로 하는 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법.
The method of claim 1, wherein the time to SPR peak is to preferentially select the time to reach the second peak value of the smoke generation rate, which is a severe condition, but when the combustible material is liquid plastic, the first peak value of the smoke generation rate Choose the time to reach
The primary peak value is a value that appears at the first stage, when the peak value of the smoke generation rate over time during combustion is the initial stage of the fire, and the secondary peak value is the peak value of the smoke generation rate over time during combustion before the fire is extinguished. A method for evaluating smoke risk of combustible materials in case of fire, characterized in that the value appears in the second step before.
제1항에 있어서, 상기 Time to SPRpeak는 상기 가연성 물질이 액체성 플라스틱인 경우 연기발생속도의 1차 피크값에 도달하는 시간을 선택하되, 상기 1차 피크값은 연소시 시간에 따른 연기발생속도의 피크값이 화재 초기인 첫 번째 단계에서 나타나는 값인 것을 특징으로 하는 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법. The method of claim 1, wherein the Time to SPR peak selects a time to reach a first peak value of a smoke generation rate when the inflammable material is a liquid plastic, and the first peak value is smoke generation according to time during combustion A method for evaluating smoke risk of combustible materials in case of fire, characterized in that the peak value of the speed is the value that appears in the first stage, which is the initial stage of fire. 제1항에 있어서, 상기 가연성 물질은 목재, 플라스틱 및 섬유 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법. The method of claim 1, wherein the combustible material is at least one selected from wood, plastic and fiber. 제1항에 있어서, 상기 가연성 물질은 난연성을 포함하거나, 난연성 물질로 처리된 것을 특징으로 하는 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법. The method of claim 1, wherein the combustible material includes flame retardancy or is treated with a flame retardant material. 제9항에 있어서, 상기 난연성 물질은 붕소화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 화재시 가연성 물질의 연기 위험성 평가 방법.10. The method of claim 9, wherein the flame retardant material comprises a boron compound.
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