KR20060131397A - 콘크리트 구조물의 화재 실험용 수평 가열로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 화재 실험용 수평 가열로에 관한 것이다. 본 발명에 따른 콘크리트 화재 실험용 수평 가열로는, 베이스와, 베이스 상에 설치되어, 내부에 공간이 형성되며 상부가 개방된 육면체 형상을 가지고, 상기 개방된 상부를 콘크리트 시험체에 의해 차폐함으로써 그 내부 공간이 밀폐되는 가열로 본체와, 가열로 본체의 내주면을 따라 설치되어, 가열로 본체의 내부를 가열하는 가열유닛과, 가열로 본체의 내부의 온도를 측정하는 온도측정장치와, 온도측정장치의 신호를 인가받아 가열유닛을 제어함으로써, 가열로 본체의 내부 온도가 미리 입력된 온도곡선을 추종하도록 조절하는 제어부을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 수평 가열로를 사용하면, 실제 화재현장에서 발생하는 온도변화를 그대로 모사하여 콘크리트 구조물의 손상도를 정확하게 측정하는 것이 가능해진다.
가열로, 지하 화재, 콘크리트, 폭열

Description

콘크리트 구조물의 화재 실험용 수평 가열로{Horizontal Furnace for Fire Experiment of Concrete Structure}
도 1은 독일의 RABT, 네덜란드의 RWS 화재온도곡선 및 ISO 834 화재온도곡선을 나타내는 그래프이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 가열로의 측면도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 가열로의 정면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 가열로 본체의 내부를 보여주는 사시도이고,
도 5는 본 발명의 수평 가열로에 의해 RABT 온도곡선을 추종한 결과를 나타내는 그래프이고,
도 6은 본 발명의 수평 가열로에 의한 콘크리트 구조물의 높이별 온도곡선을 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10...베이스 20...가열로 본체
22, 24...관찰창 30...가열유닛
32...메인 버너 34...보조 버너
36...송풍기 50...제어부
60...온도측정장치 70...배기후드
100...수평 가열로
본 발명은 콘크리트 구조물의 화재 실험용 수평 가열로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지하 공간에서의 화재온도곡선을 모사하여 콘크리트 구조물의 손상도를 측정할 수 있도록 하는 콘크리트 구조물의 화재 실험용 수평 가열로에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물의 지하 공간에서 발생하는 화재는 인명, 차량 및 콘크리트 구조물에 커다란 피해를 입힐 수 있다. 특히 지하 공간에서 발생하는 화재는 지하 공간의 밀폐성으로 인해 화재 발생 후 수 분 이내에 온도가 1,000℃이상으로 상승하여 장시간 이러한 고온이 지속되는 특성을 가진다. 따라서 콘크리트 구조물의 시공재료인 콘크리트의 손상과 함께 폭렬(spalling) 현상이 발생한다.
이러한 콘크리트의 폭렬 현상을 규명하고, 지하 공간에서 발생하는 화재에 대한 콘크리트 구조물의 내화성을 평가하기 위하여 유럽에서는 각국의 실정에 맞는 다양한 지하 공간 화재온도곡선을 구비하고 있다.
도 1은 독일의 RABT(Richtlinien fur die Ausstattung und den Betrieb von sTrabentunneln) 화재온도곡선과 네덜란드 RWS(Rijkswaterstraat) 화재온도곡선 및 종래의 기준온도곡선(Standard Temperature Curve)을 나타낸 그래프이다.
도 1을 살펴보면, 종래의 기준온도곡선(곡선 번호 ③)은 ISO 834 화재곡선에 의한 것으로서, 서서히 온도가 상승하여 가열 개시 후 두 시간 정도가 되면 약 1,030℃까지 온도가 상승하게 된다. 그러나 이러한 종래의 기준온도곡선은 온도상승비율이 완만하여서, 전술한 바와 같이 급격한 온도상승과 장시간의 고온유지 상태를 동반하는 지하 공간 내부의 화재를 모사하는데 적절하지 않다. 따라서 ISO 834 화재곡선에 의한 종래의 기준온도곡선에 따라 실험을 하는 경우 정확한 콘크리트 구조물의 손상도를 측정할 수 없는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 독일의 RABT(Richtlinien fur die Ausstattung und den Betrieb von sTrabentunneln) 온도곡선과 네덜란드의 RWS(Rijkswaterstraat) 온도곡선이 널리 사용되고 있다. RABT 온도곡선은 독일 교통성 도로건설부가 규정하는 화재온도곡선이고, RWS 곡선은 네덜란드 운수공공사업성 치수본국이 규정하는 화재온도곡선이다.
도면에 도시된 바와 같이, RABT 온도곡선(곡선 번호 ①)은 가열 개시 후 5분 이내에 1,200℃까지 온도가 급격히 상승하여 소정시간 동안 온도를 일정하게 유지하다가 냉각되며, 최고 온도는 1,200℃이다. RWS 온도곡선(곡선 번호 ②)은 RABT 온도곡선과 마찬가지로 가열 개시 후, 5분 이내에 1,200℃까지 온도가 급격히 상승하여 소정시간 동안 온도를 유지하다가 냉각되며, 최고 온도는 1,350℃에 이르게 된다. 따라서 두 온도곡선은 모두 가열 개시 후, 5분 이내에 1,200℃까지 온도가 급격히 상승하여 일정시간 동안 상기 온도를 유지하는 실제 지하 화재온도곡선과 유사한 특징을 가지고 있다.
그러나 종래에는 축소된 모형터널이나 폐갱 등을 이용하여 콘크리트 구조물의 화재 실험을 하였으므로, 이러한 독일의 RABT 온도곡선과 네덜란드의 RWS 온도곡선을 정확하게 모사하기가 어려운 문제점이 있다. 또한, 이러한 종래의 실험에 의하면 많은 비용과 시간이 소요되며 다양한 조건 하에서 콘크리트 구조물의 화재 손상 및 폭렬 현상을 파악하기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, RABT 또는 RWS 화재온도곡선을 정확하게 모사할 수 있는 화재 실험용 수평 가열로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 다양한 온도 조건 하에서의 콘크리트 구조물의 화재에 의한 손상도를 측정할 수 있는 화재 실험용 수평 가열로를 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 화재에 의한 콘크리트 구조물의 손상을 실험하는 콘크리트 화재 실험용 수평 가열로로서, 베이스와, 상기 베이스 상에 설치되어, 내부에 공간이 형성되며 상부가 개방된 육면체 형상을 가지고, 상기 개방된 상부를 콘크리트 시험체에 의해 폐쇄함으로써 그 내부 공간이 밀폐되는 가열로 본체와, 상기 가열로 본체의 일측면에 상기 본체를 관통하도록 설치되어, 상기 가열로 본체의 내부를 가열하는 가열유닛과, 상기 가열로 본체의 내부의 온도를 측정하는 온도측정장치와, 상기 온도측정장치의 신호를 인가받아 상기 가열유닛을 제어함으로써, 상기 가열로 본체의 내부 온도가 미리 입력된 온도곡선을 추종하도록 조절하는 제어부를 포함하는 콘크리트 화재 실험용 수평 가열로에 의해 달성된다.
여기서, 상기 가열유닛은 상기 가열로 본체의 일측면을 관통하도록 설치되어, 상기 가열로 본체의 내부를 가열하는 하나 이상의 메인 버너와, 상기 메인 버너를 관통하도록 배치되어 상기 메인버너를 점화시키며, 상기 가열로 본체의 내부 온도를 조절하도록 선택적으로 점화되는 하나 이상의 보조 버너와, 상기 가열로 본체의 내부에 공기를 공급하는 송풍기를 포함한다.
한편, 상기 보조 버너에는 보조 버너의 점화 여부를 검지하는 화염검지기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수평 가열로는, 상기 가열로 본체의 측면을 따라 설치되어, 상기 가열로 본체의 내부를 살펴볼 수 있도록 하는 하나 이상의 관찰창과, 상기 가열로 본체의 내부의 연소가스가 배출되는 배기후드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 가열로에서, 상기 제어부에 미리 입력된 온도곡선은, (a) 가열 시작시간부터 5분 이내에 상기 가열로 본체의 내부 온도를 1100℃ 내지 1300℃로 가열하는 단계와, (b) 상기 (a) 단계 이후부터 20분 내지 30분 동안 상기 (a) 단계에서 도달한 온도를 유지하는 단계와, (c) 상기 (b) 단계 이후부터 105분 내지 115분 까지 상기 (b) 단계에서 유지한 온도를 일정한 비율로 0℃ 까지 냉각하는 단계로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제어부에 미리 입력된 온도곡선은, (a) 가열 시작시간부터 5분 이내에 상기 가열로 본체의 내부 온도를 1100℃ 내지 1300℃로 가열하는 단계와, (b) 상기 (a) 단계 이후부터 80분 내지 90분 동안 상기 (a) 단계에서 도달한 온도를 유지하는 단계와, (c) 상기 (b) 단계 이후부터 105분 내지 115분 까지 상기 (b) 단계에서 유지한 온도를 일정한 비율로 0℃ 까지 냉각하는 단계로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제어부에 미리 입력된 온도곡선은, (a) 가열 시작시간부터 5분 이내에 상기 가열로 본체의 내부 온도를 1100℃ 내지 1300℃로 가열하는 단계와, (b) 상기 (a) 단계 이후부터 15분 동안에 1260℃의 온도로 가열하는 단계와, (c) 상기 (b) 단계 이후부터 10분 동안에 1300℃의 온도로 가열하는 단계와, (d) 상기 (c) 단계 이후부터 30분 동안에 1350℃의 온도로 가열하는 단계와, (e) 상기 (d) 단계 이후부터 30분 동안에 1300℃의 온도로 냉각하는 단계와, (f) 상기 (e) 단계 이후부터 30분 동안에 1200℃의 온도로 냉각하는 단계로 이루어질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되는 것은 아니며, 본 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절하게 정의되었다. 따라서 이들의 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 그러므로 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 수평 가열로(100)의 측면 및 정면을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 수평 가열로(100)는 베이스(10)를 구비한다. 베이스(10)에는 후술하는 각종 구성요소들이 설치되며, 바닥에 견고하게 고정되어 본 발명에 따른 수평 가열로(100)가 구동을 하는 경우에 움직이지 않도록 한다.
베이스(10)의 상부에는 본 발명에 따른 수평 가열로(100)의 외부 골격을 형성하는 프레임(28) 및 지지다리(26)가 설치된다. 프레임(28)과 지지다리(26)의 선단부는 용접에 의해 연결될 수도 있으나, 조립 및 분해가 용이하도록 볼트에 의해 연결되는 것이 바람직하다. 지지다리(26)의 단부는 베이스(10)에 견고하게 고정된다.
프레임(28)에는 가열로 본체(20)가 설치된다. 가열로 본체(20)는 프레임(28)의 내부 공간에 고정되어 베이스(10)와 소정 간격 이격되도록 설치되다. 가열로 본체(20) 내부는 고온의 온도로 가열되므로, 베이스(10)와 소정 간격 떨어지도록 위치하는 것이 바람직하다. 가열로 본체(20)는 도 4에 자세히 나타난다.
도 4를 참조하면, 가열로 본체(20)는 상부(28)가 개방된 육면체의 형상을 가지며 내부에 실험 공간이 형성되어 있다. 가열로 본체(20)의 내부 표면에는 내화 재(27)가 설치되어 있어, 가열로 본체(20)의 내부를 1,200℃ 내지 1,500℃ 의 고온으로 가열하더라도 견딜 수 있다. 또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 가열로 본체(20)의 외부에는 단열처리를 하여 가열로 본체(20)의 내부가 고온으로 가열이 되더라도 작업자가 가열로 본체(20)에 인접하여 작업을 할 수 있도록 한다.
한편, 가열로 본체(20)의 일측벽에는 가열 관통공(32a)이 형성된다. 후술하는 메인 버너(32)가 가열 관통공(32a)을 관통하여 위치하여, 가열로 본체(20)의 내부 공간을 가열하게 된다. 또한, 가열로 본체(20)의 타측벽에는 내부를 살펴볼 수 있는 관찰창(도 2참조)(22, 24)과 연결되는 하나 이상의 관찰 관통공(22a, 24a)이 형성된다. 관찰 관통공(22a, 24a)은 가열로 본체(20)의 외부로 돌출 형성된 하나 이상의 관찰창(22, 24)과 연결되어, 작업자가 관찰창(22, 24) 및 관찰 관통공(22a, 24a)을 통하여 가열로 본체(20)의 내부를 관찰할 수 있도록 한다.
도 4를 살펴보면, 제1 관찰 관통공(22a)은 가열 관통공(32a)을 향해서 형성되어 있으며, 제2 관찰 관통공(24a)은 개방된 상부를 향해서 형성되어 있다. 따라서 작업자는 제1 관찰 관통공(22a)을 통해 가열 관통공(32a)에 위치하는 메인 버너(32)를 살펴볼 수 있으며, 제2 관찰 관통공(24a)을 통해서는 개방된 상부에 위치하는 콘크리트 시험체(도 2 참조)(1)의 하부를 살펴볼 수 있게 된다. 비록 도면에는 세 개의 관찰 관통공이 형성되었지만, 이에 한정되지 않으며 관찰창에 대응하여 적절한 개수의 관찰 관통공이 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 가열로 본체(20)의 개방된 상부(28)에는 콘크리트 시험체(1)가 위치한다. 본 발명에서, 콘크리트 시험체(1)는 가열로 본체 (20)에 비해 폭과 길이에서 10 내지 20 ㎝ 정도 더 크도록 제작된다. 따라서 이러한 콘크리트 시험체(1)가 가열로 본체(20)의 개방된 상부(28)에 놓이게 되면, 콘크리트 시험체(1)에 의해 본체(20)의 상부(28)가 폐쇄되어, 가열로 본체(20)의 내부 공간이 밀폐된다. 가열로 본체의 상부(28)와 콘크리트 시험체(1) 사이는 초고온 내화단열재를 이용하여 밀봉함으로써 가열로 본체(20)의 내부 공간이 가열되는 경우에 열에너지가 누설되지 않도록 한다. 이와 같이, 콘크리트 시험체(1)에 의해 가열로 본체(20) 내부 공간을 밀폐하고, 가열로 본체(20)의 내부 공간을 가열함으로써 열에 의한 콘크리트 시험체(1)의 손상정도를 측정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 가열로 본체(20)의 일측벽에는 하나 이상의 관찰창(22, 24)이 돌출 형성된다. 관찰창(22, 24)은 강화유리로 이루어져, 가열로 본체(20)의 내부가 고온으로 가열되더라도 파손되지 않도록 한다. 또한, 각 관찰창(22, 24)은 공기 공급라인(23, 25) 및 공기 공급파이프(27)에 의해 후술하는 송풍기(36)와 연결되어, 외부의 공기를 공급받는다. 즉, 송풍기(36)는 외부의 공기를 공기 공급파이프(27) 및 공기 공급라인(23, 25)을 통해 관찰창(22, 24)에 공급하며, 이러한 외부 공기에 의해 관찰창(22, 24)이 냉각되어 가열에 의해 파손되지 않도록 한다.
한편, 제1 관찰창(22)은 후술하는 메인 버너(32)를 향해서 형성되며, 제2 관찰창(24)은 본체(20)의 상부(28)를 향하도록 형성된다. 따라서 작업자는 실험을 하는 도중에 제1 관찰창(22)을 통해서 메인 버너(32) 및 보조 버너(34)의 이상 유무를 살펴볼 수 있으며, 제2 관찰창(24)을 통해서는 본체(20)의 내부온도변화에 따른 콘크리트 시험체(1)의 변화를 살펴볼 수 있게 된다. 실험이 장시간에 걸쳐 진 행되는 경우에는, 작업자가 직접 관찰하는 대신에 캠코더(camcorder)와 같은 영상촬영장치를 관찰창(22, 24)에 인접하여 설치하여 가열로 본체(20)의 내부를 촬영할 수도 있다.
가열로 본체(20)의 타측벽에는 가열유닛(30)이 설치된다. 가열유닛(30)은 하나 이상의 메인 버너(32), 보조 버너(34) 및 송풍기(36)를 포함한다.
메인 버너(32)는 가열로 본체(20)의 가열 관통공(32a)을 관통하여 위치하며, 제어부(50)에 의해 구동하여 가열로 본체(20)의 내부 공간의 온도를 급격하게 올리는데 사용된다. 보조 버너(34)는 메인 버너(32)를 관통하도록 각 메인 버너(32)에 하나씩 설치된다. 보조 버너(34)는 메인 버너(32)를 점화시키는 역할과 함께, 가열로 본체(20)의 내부온도를 미세하게 조정하고자 하는 경우에, 제어부(50)에 의해 선택적으로 점화되어 가열로 본체(20)의 내부온도를 조절하게 된다. 메인 버너(32)와 보조 버너(34)는 가열로 본체(20)의 내부온도에 따라 적절한 개수가 설치될 수 있다.
본 발명에 의한 수평 가열로(100)에서 메인 버너(32)와 보조 버너(34)는 통상적으로 LPG를 연료로 사용한다. 메인 버너(32)와 보조 버너(34)는 연료 공급라인(40)에 의해 연료 공급탱크(미도시)와 연결되어 연료를 공급받아서 가열로 본체(20)의 내부를 가열하게 된다. 한편, 메인 버너(32)의 측부에는 화염검지기(54)가 설치된다. 본 발명에서 화염검지기(54)는 자외선을 검지하여, 메인 버너(32) 및 보조 버너(34)의 점화여부를 검출하게 된다.
송풍기(36)는 베이스(10)의 상부에 가열로 본체(20)와 인접하도록 위치하게 된다. 송풍기(36)는 모터(36)와 공기 파이프(38)를 포함하여, 가열로 본체(20)의 내부공간으로 공기를 공급하는 역할을 한다. 공기 파이프(38)는 가열로 본체(20)의 외주를 따라 설치되며, 그 일단부를 통해 외부 공기가 공기 파이프(38)의 내부로 들어오며, 타단부는 가열로 본체(20)의 내부공간과 연결된다. 공기 파이프(38)의 일측부에 설치된 모터(37)의 구동에 의해 공기 파이프(38)의 내부로 들어온 공기가 가열로 본체(20)의 내부공간으로 공급된다. 전술한 바와 같이, 가열로 본체(20)의 내부는 콘크리트 시험체(1)에 의해 밀폐되므로, 송풍기(36)에 의해 가열유닛(30)의 가열에 필요한 공기를 공급하게 된다.
가열로 본체(20)에는 배기후드(70)가 더 설치된다. 배기후드(70)는 가열로 본체(20)의 내부공간과 연결되어, 가열유닛(30)에 의해 발생한 연소가스를 외부로 배출하는 역할을 한다. 따라서 배기후드(70)는 메인 버너(32) 및 보조 버너(34)와 마주보도록 설치되는 것이 바람직하다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 배기후드(70)에는 팬이 설치되어 연소가스가 더욱 용이하게 배출되도록 할 수 있다.
한편, 배기후드(70)와 가열로 본체(20)의 연결부에는 온도측정장치(60)가 설치된다. 온도측정장치(60)는 가열로 본체(20)의 내부온도를 측정하여, 제어부(50)에 온도 측정치를 전송한다. 본 발명의 수평 가열로(100)에서 온도측정장치(60)는 1,200℃ 내지 1,500℃ 의 고온에서도 견딜 수 있는 R-타입의 열전대를 채용하였다.
베이스(10)의 일측부에는 제어부(50)가 설치되어, 가열유닛(30)의 구동을 제어하게 된다. 제어부(50)는 온도측정장치(60)에서 보내온 가열로 본체(20) 내부의 온도와 미리 입력된 온도곡선을 비교하여, 가열로 본체(20)의 내부온도가 온도곡선 을 추종하도록 가열유닛(30)을 제어한다. 이하, 제어부(50)의 제어동작을 자세히 살펴본다.
가열로 본체(20)의 내부를 급격하게 가열하거나 냉각하는 경우에, 제어부(50)는 메인 버너(32)의 화염을 조절하여 온도를 조절한다. 또한, 제어부(50)는 메인 버너(32)에 의해 조절이 곤란한 미세한 온도조절은 보조 버너(34)를 선택적으로 점화함으로써 온도조절을 한다. 즉, 가열로 본체(20)의 내부온도를 일정하게 유지하는 경우나 일정하게 냉각하는 경우처럼 메인 버너(32)로 온도 조절이 곤란한 경우에 보조 버너(34)를 점화하여 조절하게 된다. 구체적으로, 가열로 본체(20)의 내부온도가 온도곡선보다 낮아지는 경우에는 보조 버너(34)를 점화하여 본체(20)의 내부온도를 상승시키고, 보조 버너(34)의 가열에 의해 본체(20)의 내부온도가 온도곡선보다 올라가게 되면 보조 버너(34)를 소등하여 본체(20)의 내부온도를 다시 하강시켜서 조절하게 된다. 제어부(50)는 이와 같은 과정을 반복하면서 가열유닛(30)을 제어함으로써, 가열로 본체(20)의 내부온도가 미리 입력된 온도곡선을 추종하도록 한다.
본 발명의 제어부(50)에는 다양한 온도곡선이 입력될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 제어부(50)에 독일의 RABT 온도곡선과 네덜란드의 RWS 온도곡선을 미리 입력하여 가열유닛(30)을 제어함으로써, 가열로 본체(20)의 내부온도가 독일의 RABT 온도곡선과 네덜란드의 RWS 온도곡선을 모사하도록 하였다.
도 1에 도시된 바와 같이, 독일의 RABT 온도곡선은, (a) 가열 시작시간부터 5분 이내에 가열로 본체(20)의 내부 온도를 1100℃ 내지 1300℃로 가열하는 단계 와, (b) 상기 (a) 단계 이후부터 20분 내지 30분 동안 1100℃ 내지 1300℃의 온도를 유지하는 단계와, (c) 상기 (b) 단계 이후부터 105분 내지 115분 동안 일정하게 0℃ 까지 냉각하는 단계로 이루어진다. 여기서, 상기 (b) 단계는 실험을 하는 상황에 따라 온도를 유지하는 시간을 달리 할 수 있다. 즉, 상기 (a) 단계 이후부터 80분 내지 90분 동안 온도를 유지하도록 온도곡선을 변경할 수 있으며, 이러한 조작은 제어부(50)에 의해 이루어진다.
한편, 네덜란드의 RWS 온도곡선은, (a) 가열 시작시간부터 5분 이내에 가열로 본체(20)의 내부 온도를 1100℃ 내지 1300℃로 가열하는 단계와, (b) 상기 (a) 단계 이후부터 15분 동안에 1260℃의 온도로 가열하는 단계와, (c) 상기 (b) 단계 이후부터 10분 동안에 1300℃의 온도로 가열하는 단계와, (d) 상기 (c) 단계 이후부터 30분 동안에 1350℃의 온도로 가열하는 단계와, (e) 상기 (d) 단계 이후부터 30분 동안에 1300℃의 온도로 냉각하는 단계와, (f) 상기 (e) 단계 이후부터 30분 동안에 1200℃의 온도로 냉각하는 단계로 이루어진다.
제어부(50)는 전술한 바와 같이, 가열유닛(30)을 제어함으로써 가열로 본체(20)의 내부온도가 미리 입력된 RABT 또는 RWS 온도곡선을 추종하도록 한다.
도 5는 제어부(50)에 의해 가열유닛(30)을 제어하여 가열로 본체(20)의 내부온도가 RABT 온도곡선을 추종하도록 한 다음, RABT 온도곡선과 가열로 본체(20)의 내부온도를 비교한 그래프이다.
도 5를 살펴보면, 가열 시작부터 5분까지는 약 1200℃까지 급격하게 가열을 해야 하므로, 제어부(50)는 메인 버너(32)를 점화하여 가열로 본체(20)의 내부를 가열하게 된다. 가열로 본체(20)의 내부온도가 1200℃에 접근하게 되면, 제어부(50)는 메인 버너(32)의 화염을 약하게 하여 온도가 더 이상 급격하게 상승되지 않으면서 서서히 1200℃에 이르게 한다. 이어서, 가열로 본체(20)의 내부를 1200℃의 온도로 일정하게 유지하는 경우에는, 메인 버너(32)의 화염을 적절하게 고정한 다음 보조 버너(34)를 선택적으로 점화하여 온도를 조절한다. 즉, 본체(20) 내부의 온도가 온도곡선보다 낮아지는 경우에는 보조 버너(34)를 점화하여 본체(20)의 내부온도를 상승시키고, 보조 버너(34)의 가열에 의해 본체(20)의 내부온도가 온도곡선보다 올라가게 되면 보조 버너(34)를 소등하여 본체(20)의 내부온도를 다시 하강시켜서 조절하게 된다. 가열 시작부터 60분을 경과하여 가열로 본체(20)의 내부를 일정한 비율로 냉각하는 경우에는, 메인 버너(32)의 화염을 일정한 비율로 줄이면서, 전술한 바와 같이 보조 버너(34)에 의해서 미세한 온도조절을 하게 된다.
도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명의 수평 가열로(100)에 의하면, 제어부(50)에 의해 가열유닛(30)을 제어함으로써, 가열로 본체(20)의 내부온도가 미리 입력한 온도곡선을 추종하도록 제어할 수 있게 된다.
도 6은 도 5와 같이 RABT 온도곡선을 추종하도록 실험을 하는 도중에, 콘크리트 시험체(1)의 높이(d)별 온도변화를 나타낸다.
콘크리트 시험체(1)의 높이가 낮을수록 가열로 본체(20)의 내부온도와 유사한 변화를 나타내지만, 높이(d)가 어느 정도 이상 높아지면 가열로 본체(20)의 내부온도와 관계없이 일정한 것을 알 수 있다. 따라서 작업자는 콘크리트 시험체(1)의 높이에 따른 온도변화와 그에 따른 손상도를 측정함으로써 더욱 정확한 실험 데 이터를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수평 가열로에 의하면 미리 입력된 온도곡선을 정확하게 추종하도록 하여, 콘크리트 시험체의 손상도를 더욱 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 본 고안에 의하면, 제어부에 입력하는 온도곡선을 변화시킴으로써, 다양한 화재상황에서의 콘크리트 시험체의 손상도를 측정할 수 있다.

Claims (7)

  1. 화재에 의한 콘크리트 구조물의 손상을 실험하는 콘크리트 화재 실험용 수평 가열로로서,
    베이스와,
    상기 베이스 상에 설치되어, 내부에 공간이 형성되며 상부가 개방된 육면체 형상을 가지고, 상기 개방된 상부를 콘크리트 시험체에 의해 폐쇄함으로써 그 내부 공간이 밀폐되는 가열로 본체와,
    상기 가열로 본체의 일측면에 상기 본체를 관통하도록 설치되어, 상기 가열로 본체의 내부를 가열하는 가열유닛과,
    상기 가열로 본체의 내부의 온도를 측정하는 온도측정장치와,
    상기 온도측정장치의 신호를 인가받아 상기 가열유닛을 제어함으로써, 상기 가열로 본체의 내부 온도가 미리 입력된 온도곡선을 추종하도록 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 화재 실험용 수평 가열로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열유닛은,
    상기 가열로 본체의 일측면을 관통하도록 설치되어, 상기 가열로 본체의 내부를 가열하는 하나 이상의 메인 버너와,
    상기 메인 버너를 관통하도록 배치되어 상기 메인버너를 점화시키며, 상기 가열로 본체의 내부 온도를 조절하도록 선택적으로 점화되는 하나 이상의 보조 버너와,
    상기 가열로 본체의 내부에 공기를 공급하는 송풍기를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 화재 실험용 수평 가열로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보조 버너의 점화 여부를 검지하는 화염검지기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 화재 실험용 수평 가열로.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열로 본체의 측면을 따라 설치되어, 상기 가열로 본체의 내부를 살펴볼 수 있도록 하는 하나 이상의 관찰창과,
    상기 가열로 본체의 내부의 연소가스가 배출되는 배기후드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 화재 실험용 수평 가열로.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부에 미리 입력된 온도곡선은,
    (a) 가열 시작시간부터 5분 이내에 상기 가열로 본체의 내부 온도를 1100℃ 내지 1300℃로 가열하는 단계와,
    (b) 상기 (a) 단계 이후부터 20분 내지 30분 동안 상기 (a) 단계에서 도달한 온도를 유지하는 단계와,
    (c) 상기 (b) 단계 이후부터 105분 내지 115분 까지 상기 (b) 단계에서 유지한 온도를 일정한 비율로 0℃ 까지 냉각하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 화재 실험용 수평 가열로.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부에 미리 입력된 온도곡선은,
    (a) 가열 시작시간부터 5분 이내에 상기 가열로 본체의 내부 온도를 1100℃ 내지 1300℃로 가열하는 단계와,
    (b) 상기 (a) 단계 이후부터 80분 내지 90분 동안 상기 (a) 단계에서 도달한 온도를 유지하는 단계와,
    (c) 상기 (b) 단계 이후부터 105분 내지 115분 까지 상기 (b) 단계에서 유지한 온도를 일정한 비율로 0℃ 까지 냉각하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 화재 실험용 수평 가열로.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부에 미리 입력된 온도곡선은,
    (a) 가열 시작시간부터 5분 이내에 상기 가열로 본체의 내부 온도를 1100℃ 내지 1300℃로 가열하는 단계와,
    (b) 상기 (a) 단계 이후부터 15분 동안에 1260℃의 온도로 가열하는 단계와,
    (c) 상기 (b) 단계 이후부터 10분 동안에 1300℃의 온도로 가열하는 단계와,
    (d) 상기 (c) 단계 이후부터 30분 동안에 1350℃의 온도로 가열하는 단계와,
    (e) 상기 (d) 단계 이후부터 30분 동안에 1300℃의 온도로 냉각하는 단계와,
    (f) 상기 (e) 단계 이후부터 30분 동안에 1200℃의 온도로 냉각하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 화재 실험용 수평 가열로.
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