다중이용업소는 화재가 발생하면 내부 마감재나 인테리어 장식재, 가구류, 방음재 등 가연성 소재가 많아 대량의 인명피해가 발생할 수 있다는 점에서 소방법의 규제 대상이다. 하지만 일반 가정집에서 사용하는 내부 마감재나 가구류, 장식재 등은 규제 대상이 아니다.

 

가정집에서 사용하는 가구류와 장식물들은 방염ㆍ난연성능이 없는 제품이 대부분이라 화재 시 화재 확산의 원인이 될 수 있다. 특히 붙박이 가구류나 합성수지로 된 실내 장식물들은 내부에서 차지하는 부피가 크고 가연성이 높아 인명피해로 이어질 수 있다. 

 

이에 국립소방연구원에서는 붙박이 가구에 사용되는 목재의 방염과 미방염 처리에 따른 방염처리 효과를 확인하고자 연기밀도 확인과 건축물 오염물질 방출량을 비교 검증해 방염의 필요성을 도출했다.

 

▲ [그림 1] 연구에 사용된 장비

 

목재별 방염처리 효과성을 알아보자

붙박이 가구의 방염처리 효과를 검증하기 위해선 45° 연소시험과 연기밀도 시험 만족 여부를 확인해야 한다. 또 방염처리 제품을 사용하기 위해선 방염처리한 제품이 건축물 오염물질 방출기준을 만족해야 방염된 가구류에서 오염물질이 발생하지 않는다고 판단해 실생활에 적용할 수 있다.

 

해당 연구에서는 붙박이 가구에 사용되는 목재별로 방염처리를 하고 앞서 언급한 시험을 통해 효과성 검증과 오염물질 방출에 대한 안전성 연구를 진행했다.

 

1. 시험체 제작

붙박이 가구류의 방염처리 효과성 검증을 위해 종류별로 방염처리를 한 후 목재를 제작했다.

 

목재는 붙박이 가구에 가장 대표적으로 사용되는 MDF(톱밥과 접착제를 섞어 열과 압력으로 가공한 목재)와 PB(나무를 잘게 부순 후 접착제를 섞어 열과 압력을 가해 단단하게 만든 목재)로 선정했다.

 

방염처리는 접착제를 사용하는 방법인 시트지와 PET를 이용한 방법, 접착제를 사용하지 않는 LPM, UV 도료, 우레탄 도료, 수성도료 코팅방법 등을 시행한 후 총 36종의 목재를 제작했다.

 

2. 방염성능 비교 실험

▲ [표 1] 45° 연소시험 결과

 

45° 연소시험은 방염성능을 평가하는 시험방법 중 하나다. 시험은 가로 190㎜, 세로 290㎜ 크기의 목재 시편 중앙 하단에 불꽃을 이용해 접염 연소에 의한 가열시간, 잔염ㆍ잔진 시간 등을 측정한 후 방염성능을 판단했다.

 

[표 1]은 MDF 목재의 방염처리별 방염성능 시험결과다. 시트ㆍPET와 같이 접착제를 사용하는 경우 마감재(표면재)의 방염에 따른 방염성능 향상 효과가 있었다.

 

▲ [그림 2] 방염처리 목재 45° 연소시험 결과

 

하지만 접착제를 방염하는 게 방염효과가 더 높다는 걸 알 수 있다. 그 외 접착제를 사용하지 않는 경우 마감재의 방염에 따라 방염 효과가 있는 걸 확인할 수 있다.

 

[그림 2]는 시험 전, 후 시험체의 비교 사진이다. 상단 사진 중 왼쪽(표면 미방염)과 오른쪽(표면 방염)의 면적 차이보다 위쪽(접착제 미방염)과 아래쪽(접착제 방염)의 면적 차이가 큰 걸 알 수 있다.

 

방염과 미방염의 탄화면적은 육안으로도 확인할 수 있다. 표면제의 방염보다 접착제의 방염처리 효과가 더 크다는 것도 확인 가능하다.

 

3. 연기밀도 비교 시험

▲ [그림 3] 방염처리 목재

▲ [그림 4] 총 열방출률 그래프

 

연기밀도 시험은 7.5×7.5㎝ 크기의 시료를 가열해 발생하는 연기밀도의 최댓값을 측정하는 방법이다. 소방청 고시 제2018-22호에 의해 방염처리 제품은 연기밀도 시험 결과 최대 연기 밀도(Max. DS)가 300 이하일 경우 방염성능을 만족한다.

 

[그림 3]은 접착제를 사용하는 방염처리 방법인 시트를 이용해 실험한 그래프다. [그림 4]는 접착제를 사용하지 않고 표면 처리를 하는 방염처리 방법인 UV도료 코팅으로 실험했을 때의 연기밀도 그래프다.

 

그래프를 보면 방염과 미방염 시험체의 연기밀도 차이가 크지 않다. 따라서 방염처리에 따른 연기발생량의 차이가 크지 않다는 걸 알 수 있다.

 

4. 건축물 오염물질 방출기준 측정 시험

건축물 오염물질 방출시험은 국립환경과학원 실내공기질 공정시험기준과 KS M 1998, 국가기술표준원 고시(가구)에 따라 160×160㎜, 130×130㎜ 크기의 시료에서 발생하는 폼알데하이드(HCHO), 총휘발성유기화합물(TVOC), 톨루엔을 분석해 기준치 미만으로 측정돼야 가구로 사용할 수 있다. 

 

▲ [표 2] 방염대상 실내공기질 대상 기준

 

[표 2]는 방염대상 실내공기질 대상 기준이며 붙박이 가구는 오염물질 확인 건축자재 7번의 목질판상제품에 해당한다.

 

▲ [표 3] 실내공기질 관리법 건축자재 오염물질 방출 기준

 

목질판상제품은 폼알데하이드와 톨루엔, 총휘발성유기화합물이 [표 3]의 오염물질 방출기준 이하로 검출돼야 붙박이 가구로 사용할 수 있다.

 

▲ [표 4] 건축물 오염물질 방출기준 측정 결과

 

[표 4]는 MDF의 방염처리에 따른 건축물 오염물질 방출기준 측정 결과다. 접착제를 사용하지 않은 마감의 경우 접착제를 사용할 때보다 오염물질이 전체적으로 적게 발생하는 결과를 확인할 수 있었다. 방염과 미방염된 목재에서 발생하는 오염물질 발생량의 차이는 크지 않은 것도 알 수 있었다.

 

“방염처리한 목재는 연소를 지연시킨다”

국립소방연구원 화재안전연구실에서는 붙박이 가구의 방염처리에 따른 효과성 검증을 위한 비교 분석 연구를 진행했다. 연구 결과 방염처리에 따라 연소면적이 줄어드는 걸 확인할 수 있었다.

 

접착제의 방염처리에 따른 연소 지연효과가 큰 것도 알 수 있었다. 연기밀도 시험 결과로는 방염과 미방염 제품의 연기발생량 차이는 크지 않은 걸 확인할 수 있었다. 

 

건축물 오염물질방출 시험결과로는 방염 제품과 미방염 제품의 오염물질 방출량 차이가 크지 않은 게 확인됐다. 이에 따라 방염제에서 직접 오염물질이 방출된다고 판단할 수 없었다.

 

종합적으로 방염처리에 따른 연소 지연효과를 확인할 수 있었다. 방염제에서 직접적인 오염물질이 방출되지 않는 걸 확인하면서 목재의 방염처리에 따른 효과성을 알 수 있었다. 붙박이 가구의 방염처리 필요성에 대한 인식개선이나 제도개선을 위해 해당 연구자료가 활용될 수 있을 거로 생각된다.

 

국립소방연구원_ 박정우 :  parkjungwoo@korea.kr

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2022년 5월 호에서도 만나볼 수 있습니다.>

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