3. 화재 테스트 배치
1) 선택한 제품
이 테스트를 위해 선택된 제품은 외벽 구조에 사용되며 LPCB에서 승인한 화재 성능을 가진 PIR 단열재를 가긴 우레탄판넬입니다. 이 우레탄판넬은 암/수 가장자리가 있는 외부 마이크로 리브(Micro Rib, MR)로 1차 고정을 숨길 수 있는 볼트레스 판넬입니다. 명시된 테스트 우레탄판넬의 화재 성능은 15분 단열 및 4시간 무결성이며, 이는 규정된 고정 방법을 통해 달성됩니다. 우레탄판넬 설계를 통해 제품을 수직 및 수평으로 모두 사용할 수 있습니다.
우레탄판넬의 외부 면은 아연(95%)과 알루미늄(5%) 합금으로 0.7mm 두께를 갖습니다. 내부 표면재는 평평한 형상과 함깨 두께 0.4mm입니다.
2) 샘플 및 위치
선택된 우레탄판넬은 높이 495mm, 길이 1030mm였으며 두께는 95mm와 120mm가 테스트 대상이었습니다. 샌드위치판넬이 고정된 구멍은 길이가 1010mm, 높이가 510mm 크기입니다. 그런 다음 샌드위치판넬과 구멍 경계 사이의 틈을 미네랄울단열재로 채워 주변을 밀봉했습니다. 조인트는 샌드위치판넬의 암/수 두 부분을 결합하여 만들어졌으며, 다른 고정 또는 고정 방법은 사용하지 않았습니다.
테스트 중인 두 우레탄판넬의 끝단 가장자리에 있는 수직 면에 강판을 고정하여 우레탄판넬을 제자리에 고정했습니다. 강판은 일련의 크램프를 통해 우레탄판넬에 고정되어 우레탄판넬이 시험 기간 동안 개구부 내에 유지되도록 했습니다.
강판과 크램프 배열이 오직 테스트 기간 동안 우레탄판넬이 제자리에 있도록 고정되고 우레탄판넬 내부 또는 조인트에 응력을 발생시키는 수직 가장자리에 회전력을 발생시키지 않도록 주의를 기울였습니다. 우레탄판넬을 측면 위치에 고정하는 방법은 아래 그림과 같습니다.
4. 사용된 재료와 장비
1) 화재원(Fire Source)
테스트의 화재 발생원과 관련하여 여러 가지 선택이 고려되었습니다. 손실방지위원회(LPC, Loss Prevention Council) LPS1181 표준에 사용된 것과 유사한 목재 배치가 너무 부담스럽고 이용 가능한 시설로 인해 각 테스트에서 일관성을 보장하는 것이 불가능하기 때문에 고려되고 제거되었습니다. 또한 이러한 테스트는 이전의 어떤 테스트의 결과를 복제하거나 비교하도록 설계되지 않았으므로 화재 크기와 연료 부하 구성이 각 테스트에서 일관성이 있는지 확인하는 것이 중요했습니다.
일관성을 위해 화재 부하는 각 조인트의 화재원에 대한 노출을 극대화하기 위해 배치된 두 개의 균일하게 쌓인 팔레트를 사용하는 것으로 결정되었습니다. 목재 더미(stacks)는 팔레트 더미가 무너질 때 우레탄판넬을 방해하지 않도록 우레탄판넬 면으로부터 100mm 떨어진 곳에 배치되었습니다. 또한 이것은 화염 팔레트가 우레탄판넬의 표면에서 균일한 거리를 유지하도록 보장했으며 조인트나 열전대를 방해하지 않았습니다.
사용된 팔레트는 균일한 크기와 1.2m×1.2m로 높이 1.5m까지 쌓아 놓았습니다. 팔레트는 각각 평균 무게가 30kg인 균일한 표준 구조였습니다. 화재 부하의 구성은 각각 9개의 팔레트 높이로 쌓은 동일한 팔레트 더미 2개로 총 연료 부하는 540kg입니다. 이용 가능한 장비를 고려할 때, 팔레트의 수분 함량을 조절하는 것은 어려웠습니다. 팔레트는 모두 같은 시설 안에 보관되어 있었고 과도한 수분 유입을 막기 위해 덮여있습니다.
사용된 모든 팔레트는 같은 시간 동안 시설에 보관되어 있어서 같은 정도의 수분을 가지고 있으며, 이러한 테스트는 다른 테스트를 복제하거나 설계되지 않았기 때문에. 테스트 목적상 수분 함량이 무관하다고 간주되었습니다. 팔레트는 부탄 버너를 사용하여 점화되었고 화염은 점화가 관찰될 때까지 더미의 가장 낮은 팔레트에 화염을 가했고, 이때 데이터 기록기가 작동되었습니다. 4개의 열전대는 우레탄판넬 바로 위의 다양한 위치에 배치했습니다.
2) 열전대
화재 발생원으로부터 복사 온도를 측정하기 위해 4개의 열전대가 사용되었습니다. 각 열전대는 로(furnace)에 노출된 상대적으로 넓은 표면적을 가졌지만 우레탄판넬과는 절연되어 있습니다. 문헌에 따르면 로 조건에 이러한 유형의 배열을 사용하면 특히 시험 초기 단계에서 우레탄판넬이 받는 열을 보다 대표적으로 측정할 수 있습니다. 열전대는 대류된 열 또는 로 구성과 관련된 기타 요인의 영향을 덜 받습니다.
위의 그림은 구획실 내의 열전대의 배열을 보여줍니다. 그들은 화재원에서 생성된 온도의 더 나은 대표 샘플을 얻기 위해 다른 높이에 배치되었습니다. 열전대는 사각형 막대에 고정된 장착 튜브에 고정되었습니다. 배열의 모든 요소는 열전대가 테스트 기간 동안 화재 발생원을 향하고 있고 화재 조건으로 인해 움직이지 않도록 하는 방식으로 고정되었습니다.
각 열전대는 100mm×100mm×10mm 크기이며 전면은 세라믹 절연체로 덮여있습니다. 열전대 와이어는 마운트 튜브(mounting tubes)를 통해 공급되고 구획 외부의 데이터 기록기에 연결되어 있습니다. 로에 노출된 열전대 와이어는 미네랄울단열재로 보호되었습니다.
열전대 사용의 장점은 간단하고 견고하지만 측정 끝 부분의 표면적이 넓기 때문에 온도 측정이 더 정확하다는 것입니다. 리드선의 전기적 저항에 대한 우려는 없으며 온도 변화에 신속하게 대응할 수 있습니다. 단점은 감도, 반복성, 특히 특히 절연에 문제가 있는 경우 전기 노이즈에 대한 민감성이 포함됩니다. 그러나 테스트의 특성과 가혹한 로 조건을 고려할 때, 열전대는 필요한 측정 유형에 적합합니다.
3) 비드 열전대(Bead Thermocouples)
열전대는 합리적인 정확도로 광범위한 온도를 비용 효율적으로 측정하기 위한 업계 표준 방법이 되었습니다. 이것은 보일러, 온수기, 오븐 및 항공기 엔진에서 최대 +2500℃까지 다양한 용도로 사용됩니다. 가장 인기있는 여런대는 크롬( Chromel)과 알루미늄, 망간, 실리콘을 각각 함유한 니켈 합금으로 구성된 K형이며, 측정 범위는 –200℃~+1250℃입니다.
(1) 열전대를 사용하여 온도를 측정할 때 장점
열전대는 극저온에서 제트 엔진에 이르기까지 가장 실용적인 온도 범위를 측정할 수 있습니다. 이것은 사용되는 와이어의 유형과 조합에 따라 다르지만 올바른 조합의 열전대는 –200℃~+2500℃ 범위의 온도를 측정할 수 있습니다. 열전대는 움직이는 부픔이나 기계 부픔이 없는 수동 측정 장치이므로 충격과 진동에 영향을 받지 않으며 위험한 환경에 적합합니다.
열전대는 작고 열 용량이 낮기 때문에 특히 감지 접합부가 노출된 경우 온도 변화에 빠르게 반응합니다. 전력에 대한 요구 사항이 없고 자체 발열이 발생하지 않기 때문에 외부적으로 안전합니다.
(2) 열전대를 사용하여 온도를 측정할 때의 단점과 한계
열전대는 열전대 전압을 사용 가능한 온도 판독 값으로 변환하기 위해 실질적인 신호 조절에 의존합니다. 전압 신호를 온도 판독값으로 변환하는 전통적인 방법은 적절한 소프트웨어와 하드웨어에 상당한 투자를 필요로합니다.
열전대의 금속 특성은 고유의 부정확성을 제공하며, 측정은 기준 접합 온도를 측정할 수 있는 수준까지만 유효하며, 전통적으로 1℃~2℃ 이내입니다. 열전대는 부식되기 쉬우며 서로 다른 두 개의 금속으로 구성되어 있기 때문에 보호가 필요할 수 있으며 명확하게 관리 및 유지 보수가 필수적입니다.
4) 선형 변위 변환기
선형 변위 변환기를 사용하여 조인트 주위의 우레탄판넬 변위를 측정했습니다. 테스트 중인 각 우레탄판넬에 2개의 변환기가 사용되었으며, 아래 그림과 같이 우레탄판넬 중앙 위치에 각 조인트의 양쪽에 10mm씩 배치되었습니다.
변위 변환기는 우레탄판넬의 외부면에 90°에서 위치하도록 ‘볼 및 소켓(ball and socket) 조인트에 부착되었습니다. 변환기는 독립형 프레임에 고정되고 PC를 통해 데이터 기록기에 연결되었습니다. 조사가 우레탄판넬 면에 90°에 위치하면 데이터 기록기가 다시 보정되어 동일한 시작 값을 표시하게 됩니다.
(1) 선형 변위 변환기를 사용하는 경우 장점 및 단점
선형 변위 변환기 비교적 견고하고 사용하기 쉽습니다. 그러나 움직이는 부품과 낮은 기술로 인해 정확도가 제한됩니다. 또한 제한된 변위를 측정할 수 있으며 최종 결과에 영향을 미치는 테스트 중인 우레탄판넬 표면에 대해 조사가 90°인지 확인하기 어려울 수 있습니다. 화재와 관련된 건물에 대한 선형 변위 변환기를 배치하는 것은 비현실적이며, 결과의 해석은 초기 시작 지점을 알지 못하면 어려울 것으로 인정됩니다.
5) 데이터 기록기
실험 테스트의 데이터를 기록하기 위해 레코더 또는 데이터 기록기를 사용하는 것을 고려했습니다. 논의를 거쳐 데이터 기록기가 이러한 실헌에 가장 적합한 장비가 될 것이라고 결정했습니다. 열전대 온도를 기록하는 데 필요한 채널 수와 기기에 다양한 기능이 필요하다는 점을 감안할 때 데이터 기록기가 선택되었습니다.
데이터 기록기는 독립형 장치이므로 다양한 위치에서 유연하게 사용 및 설치할 수 있으며 한 번 설정하면 다른 작업이 필요하지 않습니다. 데이터 기록기는 필요에 따라 상위 시스템으로 데이터를 전송할 수 있는 독립형 장치라는 점에서 다른 결합 장치에 비해 장점이 있습니다. 데이터 기록기는 오랜 시간 동안 선택된 간격으로 정보를 기록할 수 있습니다.
6) 열화상 카메라(Thermal Imaging Camera, TIC)
Argus Mi-Tic E2v-Mi-320-3은 가볍고 내구성이 뛰어난 적외선 이미지 장치로 소방 및 기타 비상 대응 활동에서 시야 향상을 제공합니다.
화면 중앙의 목표 표시는 개별 위험에 대한 즉각적인 온도 판독 값을 제공합니다. 카메라는 화면 영상을 지속적으로 기록하며 교육 및 보고 목적으로 볼 수 있습니다. 카메라는 5초의 시작 시간으로 엄지 손가락으로 작동하는 녹색 켜기/끄기 버튼 작동을 제공합니다. 사고사 발생하는 동안 열 기준점네 대한 정기적인 검토를 수행하는 것이 중요합니다.
이러한 열역학 기준점을 육안으로 관찰한 후 정기적으로 재검토하면 IC가 구현된 전술과 사고 해결을 위해 수행 중인 전술의 효과를 평가할 수 있습니다.
5. 실험 절차
1) 열전대 배치
우레탄판넬 내부와 표면의 온도는 유형 ‘K’ 열전대로 측정되었습니다. 열전대는 비교가 가능하도록 모든 우레탄판넬에서 일관적으로 장착되고 고정되었습니다. 30개의 우레탄판넬 전체에 장착하여 절연된 단열재 내부, 조인트 주변 및 우레탄판넬의 노출되고 차가운 면에서 온도를 결정했습니다. 열전대의 위치는 아래 그림과 같습니다.
단열재 내의 온도를 측정하는 열전대는 고정되어 있고, ‘u’ 스테이플과 에폭시 접착제에 의해 표면에 고정되어 있습니다. 이는 화재 조건에서 교체되지 않고 시험기간 내내 정확한 판독 값을 제공하기 위한 것입니다.
2) 요약
이 장은 이 연구를 수행할 때 고려했던 다양한 실험 옵션을 설명합니다. 테스트 장비와 테스트 준비는 테스트를 수행하는 데 사용되는 모든 장비와 함께 자세히 설명되어 있습니다. 소규모 테스트 방법론을 충분히 서명하기 위해 상세한 도면과 사진이 제공됩니다