KR20150050478A - 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터 - Google Patents

시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터 Download PDF

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권민재
최정윤
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한국건설생활환경시험연구원
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Abstract

본 발명은 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터에 관한 것으로, 콘칼로리미터에서 시험을 위한 시편이 거치되는 연소부의 시편거치부에 투명성이 확보되는 특정 구조를 적용시킴에 따라, 시험시간에 따른 재료의 변화를 영상측정장치를 통해 관찰할 수 있도록 함과 아울러, 연소에 따른 시편의 온도변화 측정이 가능한 기록장치를 이용하여 해당 시편의 이면온도와 시편의 연소에 따른 동적인 부피 및 내부구조 변화 등의 데이터도 획득할 수 있도록 한 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터를 제공함에 그 목적이 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터는, 시편거치부에 설치되는 시험을 위한 소정 시편에 대한 착화 및 가열을 행하는 연소부와, 상기 시편의 연소 시 열과 가스를 배기하는 배기부 및, 상기 연소부 및 배기부를 제어하고 상기 시편의 시험에 따른 각종 데이터를 측정하여 저장하는 제어부를 포함하여 구성된 콘칼로리미터에 있어서, 상기 연소부에 구비되어 시험을 위한 소정 시편이 설치되는 시편거치부는, 상면이 개방된 직육면체 형상으로 이루어진 시편홀더와, 직육면체 형상으로 이루어져 상기 시편홀더의 바닥면에 안착 설치되는 받침부재와, 상면 및 전면이 개방된 직육면체 형상으로 이루어져 그 내부에 시험을 위한 시편이 내장된 상태로 상기 받침부재 상면에 안착되는 알루미늄 호일과; 그 평면이 "┏┓" 형상을 갖는 내화섬유로 이루어져 상기 알루미늄 호일의 양측 외면 및 후면에 밀착 설치되는 단열부재 및; 직사각판 형상의 투명창으로 이루어져 상기 단열부재의 개방된 전면에 설치되어 상기 알루미늄 호일에 내장된 시편의 관찰이 가능하도록 하는 투명부재;를 포함하여 구성된다.

Description

시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터{SAMPLE STAND FOR CONE-CALORIMETER}
본 발명은 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축 및 차량에 적용되는 유무기 내외장재 시료의 연소상황에서 연소가 진행됨과 동시에 팽창 및 수축, 내부기공의 발생으로 인한 시료의 변동상황을 특정 구조의 시편거치부를 매개로 정량적으로 측정할 수 있도록 한 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터에 관한 것이다.
일반적으로, 건축 및 차량에 적용되는 소재는 화학 및 관련산업의 발전 및 융합 기술의 산업적 적용에 의하여 급진적으로 증가하고 있으며, 또한 개발 소재를 적용한 관련 부품의 형태 및 복합재료화에 따른 다양성은 화재안전성의 평가 및 검토에 대한 기술적 향상이 요구되고 있는 실정이다.
특히, 건축물의 경우 대형화와 고층화 추세에 따른 기존 재료에서의 다양한 변화가 적용되고 있으며, 차량의 경우 에너지 저감을 위한 경량화 추세는 두드러지고 있다.
이에 부합하기 위한 다양한 난연재료의 적용은 기존의 평가방식으로 인한 평가결과와 상반된 결과가 도출되는 경우가 발생 가능하며, 건축구조물의 경우 기존의 사양적인 화재안전 평가방식의 적용 시 과다한 난연성능의 부가를 통한 기술적 경제적 낭비가 초래되나 기존 평가방식의 한계로 인하여 성능기반의 평가를 통한 화재안전성능의 입증에 어려움이 따르게 된다.
또한, 기존 난연재의 유독성으로 인하여 인계의 발포제를 적용한 복합 또는 단독으로 적용하는 소재 및 다양한 나노형태의 입자를 적용한 복합재료의 경우, 그 연소 메커니즘의 차이로 인하여 기존 평가방식으로의 안전성 해석 및 입증에 제한적인 요소들이 존재하며, 이종의 재료가 적층된 형태의 샌드위치 패널의 경우 또한 외장재로 적용되는 금속재질의 우선적 가열에 의한 심재로 적용된 내부재료의 연소특성 분석에 한계가 존재하고 있다.
한편, 콘칼로리미터를 이용한 화재안전성능 평가방식은 국제적으로 가장 유용한 방식으로 인지되어 오고 있으나, 기존의 표준화된 방식 및 절차를 통한 시험 대상재료의 발열량 및 유해가스에 관한 정보를 통한 판단에는 한계가 존재하는 실정으로, 이를 보완하기 위하여 연기독성, 표면연소성 및 룸코너 테스트(room corner test), SBI(single burning item) 테스트 및 대형실험 등을 통하여 안정성에 대한 추가적인 검증을 하고 있다.
상기 콘칼로리미터는 화재상황과 유사한 조건에서 건축 및 차량 내외장재가 연소되면서 발생하는 열량 및 가스와 시편의 무게감소를 측정하는 것으로, 시편이 연소될 때 소모된 산소의 양을 역산하여 정확한 재료의 열 발출량을 측정하게 된다.
즉, 물질의 연소열은 그 물질이 연소하는데 필요한 산소량에 비례한다는 원리를 이용한 것으로, 산소 1[g]이 소비되면 약 13.1 X 103[kJ]의 열이 방출한다는 관계가 성립된다.
따라서, 대기상태에서 콘히터로부터 KS, ISO, ASTM에서 규정한 세기의 복사열(0~100[kJ/m2])에 노출된 시편이 연소되면서 소비한 산소의 양과 배출가스의 유량을 측정하게 된다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 콘칼로리미터를 이용한 소정 시편에 대한 화재시험에 있어서는 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 콘칼로리미터에 구비되는 연소부(1)의 시편거치부(7)가 소정 형태를 갖는 시편홀더(2)와 받침대(3)와 알루미늄 호일(4)과 시편고정틀(5) 등을 포함하는 구조로 구성되며, 상기 시편거치부(7)에 시편(6)이 내장된 상태에서 해당 시편(6)에 대한 시험이 실시되게 되는데, 상기 시편거치부(7)를 매개로 한 시험의 경우, 시편(6)의 방출열, 연소가스 및 무게변화 등은 측정이 가능하나, 화재시험을 통하여 시료의 온도가 변화함에 따른 동적인 부피변화와 이에 따른 경계면의 변화와 내부의 기공구조의 변화에 대한 정확한 측정은 불가능한 문제점이 발생하게 된다.
상술한 KS, ISO, ASTM에서 규정한 시험방법은 콘히터와 시편의 거리는 25±1[mm]로 시험 시 시편의 관찰이 용이하지 않아 화재상황에서의 재료의 연소상태, 경계면의 변화의 관찰이 불가능한 문제점이 발생하게 된다.
또한, 재료가 노출되는 화재강도의 시간에 따른 변화와 내부성상의 변화에 의한 기공층의 생성, 이로 인한 열전달 성능의 변화 등을 비롯한 다양한 특성의 분성이 불가능한 문제점도 발생하게 된다.
국내 공개특허공보 제10-2009-0010551호
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 콘칼로리미터에서 시험을 위한 시편이 거치되는 연소부의 시편거치부에 투명성이 확보되는 특정 구조를 적용시킴에 따라, 시험시간에 따른 재료의 변화를 영상측정장치를 통해 관찰할 수 있도록 함과 아울러, 연소에 따른 시편의 온도변화 측정이 가능한 기록장치를 이용하여 해당 시편의 이면온도와 시편의 연소에 따른 동적인 부피 및 내부구조 변화 등의 데이터도 획득할 수 있도록 한 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터를 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터는, 시편거치부에 설치되는 시험을 위한 소정 시편에 대한 착화 및 가열을 행하는 연소부와, 상기 시편의 연소 시 열과 가스를 배기하는 배기부 및, 상기 연소부 및 배기부를 제어하고 상기 시편의 시험에 따른 각종 데이터를 측정하여 저장하는 제어부를 포함하여 구성된 콘칼로리미터에 있어서, 상기 연소부에 구비되어 시험을 위한 소정 시편이 설치되는 시편거치부는, 상면이 개방된 직육면체 형상으로 이루어진 시편홀더와, 직육면체 형상으로 이루어져 상기 시편홀더의 바닥면에 안착 설치되는 받침부재와, 상면 및 전면이 개방된 직육면체 형상으로 이루어져 그 내부에 시험을 위한 시편이 내장된 상태로 상기 받침부재 상면에 안착되는 알루미늄 호일과; 그 평면이 "┏┓" 형상을 갖는 내화섬유로 이루어져 상기 알루미늄 호일의 양측 외면 및 후면에 밀착 설치되는 단열부재 및; 직사각판 형상의 투명창으로 이루어져 상기 단열부재의 개방된 전면에 설치되어 상기 알루미늄 호일에 내장된 시편의 관찰이 가능하도록 하는 투명부재를 포함하여 구성된 것;을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 투명부재의 전면 양단에는 내화섬유로 이루어진 보호부재가 각각 구비되고, 상기 한 쌍의 보호부재 상면은 동일재질의 상판으로 상호 연결되어 구성되며, 상기 투명부재의 상단과 상판 사이에는 수 내지 수십 밀리미터[mm]의 간격이 형성되어 구성된 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게, 상기 알루미늄 포일의 하면 면적은 상기 받침부재의 상면 면적보다 작은 치수를 갖도록 이루어지며, 상기 알루미늄 포일의 양측 외면 및 전.후면에 걸쳐 상기 단열부재 및 투명부재가 설치된 상태에서, 상기 알루미늄 포일과 단열부재 및 투명부재를 포함하는 하면의 면적이 상기 받침부재의 상면 면적과 동일한 치수를 갖도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 받침부재의 상면에는 상기 알루미늄 포일에 내장된 시편의 하부 온도를 측정하기 위한 시편하부열전대가 연결되고, 상기 단열부재의 일측에는 시편의 표면 온도를 측정하기 위한 시편표면열전대가 연결되어 구성되며; 상기 시편하부열전대 및 시편표면열전대는 데이터 로거 및 데이터 기록용 컴퓨터와 연계되어 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명부재가 포함된 시편거치대의 일측에는 투명부재를 통해 해당 시편의 시간에 따른 구조변화를 촬영하는 영상측정장치가 설치되어 구성됨이 바람직하다.
상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 콘칼로리미터에서 시험을 위한 시편이 거치되는 시편거치부를 투명성이 확보되는 특정 구조로 형성함에 따라, 시험시간에 따른 재료의 변화를 영상측정장치를 통해 관찰할 수 있는 효과가 있게 되며, 또한 연소에 따른 온도변화를 데이터 기록장치 및 데이터 저장장치를 통해 기록 및 저장하므로서, 종래의 콘칼로리미터를 이용한 시험을 통해 확보가 불가능하였던 시편의 이면온도 및 연소에 따른 동적인 부피변화 및 내부구조 변화 등에 대한 정보를 획득할 수는 효과가 있게 되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터의 전체적인 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터에 적용되는 연소부 구성을 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터에 적용되는 연소부의 시편거치부 구성을 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터에 적용되는 연소부의 시편거치부 구성을 나타내는 분리사시도,
도 5a는 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터에 적용되는 연소부의 시편거치부 구성을 나타내는 정면도 및 정단면도,
도 5b는 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터에 적용되는 연소부의 시편거치부 구성을 나타내는 측면도 및 측단면도,
도 6a는 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터를 통해 소정 시편에 대한 화재 시험 시 시편표면열전대 및 시편하부열전대를 통해 측정된 후 데이터기록용 컴퓨터에 저장된 시간에 따른 시편의 온도변화 그래프를 나타내는 도면,
도 6b는 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터를 통해 소정 시편에 대한 화재 시험 시 영상측정장치를 통해 측정된 시편의 연소에 따른 동적인 부피변화 및 내부구조의 변화에 따른 시료의 경계면 변화 관찰 영상을 나타내는 도면,
도 7a는 종래의 콘칼로리미터에 구비되는 연소부 구성을 나타내는 사시도,
도 7b는 종래의 콘칼로리미터에 구비되는 연소부의 시편거치부의 구성을 나타내는 사시도,
도 7c는 종래의 콘칼로리미터에 구비되는 연소부의 시편거치부의 구성을 나타내는 분리사시도이다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터의 전체적인 구성을 나타내는 도면, 도 2는 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터에 적용되는 연소부 구성을 나타내는 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터에 적용되는 연소부의 시편거치부 구성을 나타내는 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터에 적용되는 연소부의 시편거치부 구성을 나타내는 분리사시도, 도 5a는 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터에 적용되는 연소부의 시편거치부 구성을 나타내는 정면도 및 정단면도, 도 5b는 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터에 적용되는 연소부의 시편거치부 구성을 나타내는 측면도 및 측단면도이다.
먼저, 본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터는, 콘칼로리미터에서 시험을 위한 시편(80)이 거치되는 연소부(50)의 시편거치부(60)에 투명성이 확보되는 특정 구조를 적용시킴에 따라, 시험시간에 따른 재료의 변화를 영상측정장치(90)를 통해 관찰할 수 있도록 함과 아울러, 연소에 따른 시편(80)의 온도변화 측정이 가능한 기록장치를 이용하여 해당 시편(80)의 이면온도와 시편(80)의 연소에 따른 동적인 부피 및 내부구조 변화 등의 데이터도 획득할 수 있도록 구현된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 콘칼로리미터는 시편거치부(60)에 설치되는 시험을 위한 소정 시편(80)에 대한 착화 및 가열을 행하는 연소부(50)와, 상기 시편(80)의 연소 시 열과 가스를 배기하는 배기부(30) 및, 상기 연소부(50) 및 배기부(30)를 제어하고 상기 시편(80)의 시험에 따른 각종 데이터를 측정 및 저장하는 제어부(10) 등을 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 연소부(50)는 시험을 위한 소정 시편(80)이 설치되는 시편거치부(60)가 구비되고, 그 하측으로 해당 시편(80)의 연소 시 무게의 변화를 측정하여 제공하는 질량측정부(56)가 형성되며, 상기 시편거치부(60)의 상측으로는 시편(80)의 착화를 위한 점화장치(54) 및 시편의 가열을 위한 콘히터(52) 등이 형성되어 구성된다.
또, 상기 연소부(50)의 외부에는 상기 콘히터(52)의 가열 시 시편(80)이 폭발하거나 고온의 열에 의해 용융된 시편의 일부가 임의로 방출되는 것을 방지할 수 있도록 스크린(58)이 설치되어 구성된다.
여기에서, 본 발명에 따라, 상기 연소부(50)에 소정 시편(80)의 설치를 위해 제공되는 시편거치대(60)는 각각 특정 구조를 갖는 시편홀더(62)와, 받침부재(64)와, 알루미늄 호일(66)과, 단열부재(68)와, 투명부재(70)와, 시편하부열전대(78) 및, 시편표면열전대(76) 등을 포함하여 구성된다.
상기 시편홀더(62)는 상면이 개방된 대략 직육면체 형상의 금속재질로 이루어져, 그 내부에 소정 시편(80)이 장착되도록 이루어지며, 상기 받침부재(64)는 난연재질을 매개로 일정 높이를 갖는 대략 직육면체 형상으로 이루어져 상기 시편홀더(62)의 바닥면에 안착 설치된 상태에서 시험을 위한 해당 시편(80)이 상기 콘히터(52)와 규정된 소정 간격을 유지할 수 있도록 하는 받침판 역할을 수행하도록 ㄱ구비된다.
참조부호 62a는 상기 시편홀더(62)의 일측 하부에 구비되는 손잡이부를 나타낸다.
그리고, 상기 받침부재(64)의 상면에 안착 설치되는 알루미늄 호일(66)은 그 상면 및 전면이 개방된 직육면체 형상으로 이루어져 그 내부에 시험을 위한 시편(80)이 내장되며, 해당 시편(80)의 연소 시 시편(80)이 용융되더라도 그 형태를 유지하도록 함과 동시에 시편(80)의 용융물이 시편홀더(62)에 흡착되는 것을 방지하는 역할을 행하게 되는데, 본 발명에서 상기 알루미늄 호일(66)은 그 전면 또는 어느 한면이 개방되어 구성됨에 따라, 내장된 시편(80)의 부피 및 내부구조 등의 관측이 가능하도록 이루어진다.
상기 단열부재(68)는 그 평면이 대략 "┏┓" 형상을 갖는 내화섬유로 이루어져, 상기 알루미늄 호일(66)의 양측 외면 및 후면에 걸쳐 밀착된 상태를 유지하면서 시편(80)을 고정시키는 역할을 행하게 되며, 상기 투명부재(70)는 직사각판 형상의 투명창으로 이루어져 상기 단열부재(68)의 개방된 전면에 설치되어 상기 알루미늄 호일(66)에 내장된 시편(80)의 관찰이 가능하도록 제공되는데, 상기 투명부재(70)의 전면 양단에는 내화섬유로 이루어진 대략 사각기둥 형태의 보호부재(72)가 각각 구비되고, 상기 한 쌍의 보호부재(72) 상면은 동일재질의 상판(74)으로 상호 연결되어 구성되며, 상기 상판(74)을 통해 상기 투명부재(70)가 콘히터(52)에 의해 직접적으로 과열되는 것이 방지될 수 있게 된다.
이때, 상기 투명부재(70)의 상단과 상판(74) 사이에는 수 내지 수십 밀리미터[mm]의 정도의 간격을 유지하도록 구성됨이 바람직하다.
또한, 상기 알루미늄 호일(66)의 하면 면적은 상기 받침부재(64)의 상면 면적보다 작은 치수를 갖도록 이루어진 상태에서, 상기 알루미늄 호일(66)의 양측 외면 및 전.후면에 걸쳐 상기 단열부재(68) 및 투명부재(70)가 밀착 설치됨에 따라, 상기 알루미늄 호일(66)과 단열부재(68) 및 투명부재(70)를 포함하는 하면의 전체 면적이 상기 받침부재(64)의 상면 면적과 동일한 치수를 갖도록 이루어지게 된다.
그리고, 상기 시편하부열전대(78)는 상기 받침부재(64)의 상면에 형성되어 상기 알루미늄 호일(66)에 내장된 시편(80)의 하부 온도를 측정하게 되며, 상기 시편표면열전대(76)는 상기 단열부재(68)의 일측에 형성되어 시편(80)의 표면 온도를 측정하게 된다.
상기 시편하부열전대(78) 및 시편표면열전대(76)는 접촉식 온도센서 또는 비접촉식 온도센서로 구현될 수 있으며, 각 센서는 측정된 온도를 축적하는 데이터로거(20) 및 상기 데이터로거(20)를 통해 축적된 데이터를 기록 및 저장하는 데이터기록용 컴퓨터(22)와 연계되어 해당 시편(80)의 측정 데이터를 전송하도록 구성된다.
또, 상기 투명부재(70)를 적어도 일면에 포함하여 구성된 시편거치대(60)의 일측에는 투명부재(70)를 통해 해당 시편(80)의 시간에 따른 구조변화를 실시간으로 관찰할 수 있도록 영상측정장치(90)가 추가로 설치되어 구성된다.
한편, 상기 콘칼로리미터를 구성하는 배기부(30)는 상기 콘히터(52)의 가열에 따른 시편(80)의 연소 시에 발생되는 열 및 가스를 외부로 배출하도록 제공되되, 상기 콘히터(52)의 상측에 설치되는 후드(32)와, 모터(38) 구동에 의해 동작되는 송풍기(36)와, 상기 후드(32)와 송풍기(36) 상호 간을 연결하는 배기관(40) 등을 포함하여 구성된다.
참조부호 34는 시편(80)의 연소 시에 발생되는 배기가스에 대한 각종 데이터를 수집하기 위한 가스측정센서를 나타낸다.
또, 상기 제어부(10)는 상기 콘히터(52) 및 점화장치(54)를 포함하는 연소부(50) 및 상기 배기부(30)의 동작을 제어함과 아울러, 상기 질량측정부(56)를 통해 측정되는 시편(80)의 질량, 상기 시편하부열전대(78) 및 시편표면열전대(76)를 통해 측정되는 시편(80)의 온도, 상기 영상측정장치(90)를 매개로 투명부재(70)를 통해 관찰되는 시편(80)의 구조변화, 가스측정센서(34)를 통해 측정되는 시편 연소가스의 유량 및 성분 등의 각종 데이터가 수집되어 저장될 수 있도록 콘칼로리미터의 동작에 대한 전반적인 제어를 행하도록 구성된다.
이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따라, 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부가 적용된 갖는 콘칼로리미터를 매개로 소정 건축 내장재나 차량 내장재의 시편(80)에 대한 각종 측정 작업을 실시하는데 있어서는, 먼저 측정 시험을 위한 시편(80)을 규정된 특정 크기 및 형상으로 준비한 상태에서, 해당 시편(80)을 상기 알루미늄 호일(66)에 내장한 상태로 시편홀더(62)의 받침부재(64) 상면에 안착 고정시킨다.
또한, 상기 시편(8)이 내장된 알루미늄 호일(66)의 외면에는 특정 구조를 갖는 단열부재(68) 및 투명부재(70)가 밀착 설치되도록 하여, 해당 시편(80)이 견고하게 시편거치대(60)에 안착 고정될 수 있도록 한다.
그 후, 상기 제어부(10)의 통한 점화장치(52) 및 콘히터(54)의 동작을 통해 실제 화재상황이 재현되도록 하고, 상기 콘칼로리미터에 구비된 각종 측정 장치를 통해 해당 시편(80)의 변화에 따른 각종 시험 데이터가 데이터기록용 컴퓨터(22) 측으로 전송되어 저장되도록 한다.
즉, 상기 질량측정부(56)를 통해 해당 시편(80)의 무게변화가 측정되어 전송되게 되며, 상기 시편(80)의 표면 및 하부 온도 변화는 상기 시편표면열전대(76) 및 시편하부열전대(78)를 매개로 측정된 후 데이터로거(20)를 거쳐 상기 데이터기록용 컴퓨터(22) 측으로 전송되게 된다.
또, 상기 영상측정장치(90)를 통해서는 상기 투명부재(70)를 매개로 투명성이 확보된 시편거치대(60)에 내장된 해당 시편(80)의 내부변화에 따른 영상이 제공되게 된다.
본 발명에 따른 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터를 통한 소정 시편(80)에 대한 화재 시험의 실시예에 따라, 상기 시편표면열전대(76) 및 시편하부열전대(78)를 통해 측정된 후 데이터기록용 컴퓨터(22)에 저장된 시간에 따른 시편의 온도변화 그래프는 도 6a에 도시된 바와 같다.
또한, 소정 시편(80)에 대한 화재 시험에서 상기 영상측정장치(90)를 통해 측정된 시편(80)의 연소에 따른 동적인 부피변화 및 내부구조의 변화에 따른 시료의 경계면 변화 관찰 영상은 도 6b에 도시된 바와 같다.
한편, 본 발명에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시예들이 돌출 된다고 하더라도 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 내에 속하게 됨은 물론이다.
10: 제어부, 20: 데이터 로거,
22: 데이터기록용 컴퓨터, 30: 배기부,
32: 후드, 34: 가스측정센서,
36: 송풍기, 38: 모터,
40: 배기관, 50: 연소부,
52: 콘히터, 54: 점화장치,
56: 질량측정부, 58: 스크린,
60: 시편거치부, 62: 시편홀더,
64:받침부재, 66: 알루미늄 호일,
68: 단열부재, 70: 투명부재,
72: 보호부재, 74: 상판,
76: 시편표면열전대, 78: 시편하부열전대,
80: 시편, 90: 영상측정장치.

Claims (5)

  1. 시편거치부에 설치되는 시험을 위한 소정 시편에 대한 착화 및 가열을 행하는 연소부와, 상기 시편의 연소 시 열과 가스를 배기하는 배기부 및, 상기 연소부 및 배기부를 제어하고 상기 시편의 시험에 따른 각종 데이터를 측정하여 저장하는 제어부를 포함하여 구성된 콘칼로리미터에 있어서,
    상기 연소부에 구비되어 시험을 위한 소정 시편이 설치되는 시편거치부는,
    상면이 개방된 직육면체 형상으로 이루어진 시편홀더와,
    직육면체 형상으로 이루어져 상기 시편홀더의 바닥면에 안착 설치되는 받침부재와,
    상면 및 전면이 개방된 직육면체 형상으로 이루어져 그 내부에 시험을 위한 시편이 내장된 상태로 상기 받침부재 상면에 안착되는 알루미늄 호일과;
    그 평면이 "┏┓" 형상을 갖는 내화섬유로 이루어져 상기 알루미늄 호일의 양측 외면 및 후면에 밀착 설치되는 단열부재 및;
    직사각판 형상의 투명창으로 이루어져 상기 단열부재의 개방된 전면에 설치되어 상기 알루미늄 호일에 내장된 시편의 관찰이 가능하도록 하는 투명부재를 포함하여 구성된 것;을 특징으로 하는 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 투명부재의 전면 양단에는 내화섬유로 이루어진 보호부재가 각각 구비되고, 상기 한 쌍의 보호부재 상면은 동일재질의 상판으로 상호 연결되어 구성되며, 상기 투명부재의 상단과 상판 사이에는 수 내지 수십 밀리미터[mm]의 간격이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터.
  3. 제 1항 또는 제 2에 있어서,
    상기 알루미늄 포일의 하면 면적은 상기 받침부재의 상면 면적보다 작은 치수를 갖도록 이루어지며,
    상기 알루미늄 포일의 양측 외면 및 전.후면에 걸쳐 상기 단열부재 및 투명부재가 설치된 상태에서, 상기 알루미늄 포일과 단열부재 및 투명부재를 포함하는 하면의 면적이 상기 받침부재의 상면 면적과 동일한 치수를 갖도록 이루어진 것을 특징으로 하는 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 받침부재의 상면에는 상기 알루미늄 포일에 내장된 시편의 하부 온도를 측정하기 위한 시편하부열전대가 연결되고,
    상기 단열부재의 일측에는 시편의 표면 온도를 측정하기 위한 시편표면열전대가 연결되어 구성되며;
    상기 시편하부열전대 및 시편표면열전대는 데이터 로거 및 데이터 기록용 컴퓨터와 연계되어 구성된 것을 특징으로 하는 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 투명부재가 포함된 시편거치대의 일측에는 투명부재를 통해 해당 시편의 시간에 따른 구조변화를 촬영하는 영상측정장치가 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 시료의 경계면 및 내부구조 변화가 관측 가능한 시편거치부를 갖는 콘칼로리미터.
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