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보고서 초록
요약문
SUMMARY
목차
제1장 서론 11
제1절 연구배경 11
제2절 전기화재의 발생원인 12
제3절 케이블트레이 System 15
가. 케이블 System의 문제점 16
제4절 케이블트레이 시설기준 18
제2장 국내·외 기술개발 현황 21
제1절 국외 기술 21
제2절 국내 기술 25
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 26
제1절 연구 목적 26
제2절 개발 전략 26
제3절 수지 개발 29
가. 방염 수지 30
나. 발포 첨가제 32
제4절 방염격벽소재의 물성 33
가. 수지의 Rheology 33
나. 수지의 연소율 35
다. 수지의 탄화율 36
라. 수지의 열적특성 37
제5절 격벽소재의 난연, 방염시험 38
제6절 격벽체의 구성 41
제7절 방염 Capping 장치 42
제8절 트레이 System의 방염시험 44
제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 47
제5장 연구개발 결과의 활용계획 48
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 50
참고문헌 55
연구결과 활용계획서 56
표 1.1. 전기화재의 원인별 발생현황 13
표 3.1. 방염, 난연 평가시험 40
그림 1.1. 최근(1999 - 2003) 화재사고 발생 통계 11
그림 1.2. 다양한 케이블트레이 System 16
그림 2.1. 트레이용 방염 pack 22
그림 2.2. 방염커버 케이블트레이 System 22
그림 2.3. 방염커버 케이블 트레이 System 23
그림 2.4. 커버링된 트레이 System 24
그림 3.1. 방화격벽이 부착된 방염 Capping 장치 28
그림 3.2. 고분자 수지의 유변학적 특성 34
그림 3.3. 수지의 연소율 35
그림 3.4. 수지의 탄화율 36
그림 3.5. 수지표면의 char 37
그림 3.6. Smog Density 38
그림 3.7. 격벽소재의 내열성 시험 39
그림 3.8. 격벽소재의 구조 41
그림 3.9. 방염 Capping 장치 42
그림 3.10. 트레이 System 내부 케이블 44
그림 3.11. 케이블 트레이 일부 구간을 화염에 노출시켰을 때의 사진 45
그림 3.12. 30분 화염에 노출 후 방염케이블 트레이의 모습 45
그림 3.13. 화재 진화후의 케이블트레이의 모습 46
그림 3.14. 다공성 Char 에 의한 화염차단 효과 46
그림 4.1. 설치된 방염 케이블트레이 System 시제품 47
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I. 연구제목
화재확산 방지용 방염 케이블트레이 system 개발
II. 연구개발의 필요성 및 목적
전기화재의 발생원인은 매우 여러 가지 원인이 복합적으로 작용하여 발화된다. 전기화재는 심각한 사회문제의 하나로 우리사회에 상당한 재산상의 피해와 인명손실을 가져오고 있음을 알 수 있다. 선진국에서 현재 누전과 같은 전기사고에 의한 화재를 방지하기 위한 기술연구가 활발하게 수행되고 있다. 전기화재의 방재기술개발은 전력케이블 소재인 방염, 난연 케이블의 생산과 보급과 함께 케이블트레이의 방염화와 같은 다양한 방법의 화재확산을 저지하기 위한 기술개발이 필요하다.
본 연구에서는 전기사고에 의해 발생된 화염이 주위의 다른 케이블이나 인화 물질 등에 전이되어 화재가 건물전체로 확산되는 것을 방지하기 위한 발포성 내화재료로 구성된 방염장를 개발하여 방염트레이 system에 부착시키므로 소방, 방제기능이 탁월한 제품을 개발하고자 한다. 특히 화재발생시 고온에서 내열, 방염특성을 지닌 소재를 사용하여 고온에서의 열안전성과 방염성이 우수하여 화재의 확산을 방지할 수 있는 소재의 개발과 주변 환경과 유해가스의 발생을 최소화시킨 친환경 전력 케이블 방염 system 제품을 개발하여 상용화하고자 한다.
III. 연구개발의 전략 및 내용
케이블트레이 system의 방염화는 방염 및 난연 특성이 우수한 소제의 개발하여 철골 구조의 tray system에 적용시켜 화재발생시 고온에서 전력케이블을 통한 화재의 확산을 방지할 수 있도록 설계하였다.
먼저 방염과 난연 케이블 트레이 system에 사용하게 될 격벽소재의 물리화학적 특성을 다음과 같이 설정하였다.
(1) 화재발생시 연소과정에서 반응열을 저감시킬 수 있는 재료,
(2) 불꽃에 의한 radiation energy를 차폐시킬 수 있는 기능을 지닌 재료,
(3) 고온에서의 thermal degradation 효과를 감소시킬 수 있으며,
(4) 주변으로부터 산소공급을 차단시킬 수 있는 재료.
화재발생시 트레이를 통한 화염의 전파와 이동을 차단하고 내열성을 향상시키기 위하여 방염 capping 장치를 개발하여 케이블트레이 상단에 설치하므로 고온에서 급격히 발포하여 트레이 위의 케이블을 화염으로부터 보호하도록 설계하였다. 사용한 격벽소재는 고온에서의 열안전성과 내열성이 우수하고 주변 환경과 인체에 대한 안전성을 고려하여 유해가스의 발생을 최소화시킨 소재의 개발에 주안점을 두고 연구하였다.
IV. 연구개발결과
케이블트레이의 상단에 방염 capping 장치를 부착시킨 트레이 system을 개발하므로 화재발생시 효과적으로 케이블트레이의 내부를 보호하고 그 안에 설치된 주요 전력케이블을 통해서 고층건물 내부의 전력구나 산업체의 옥내배선, 전기기계, 기구에 화염이 전파되는 것을 근본적으로 차단할 수 있으며, 발생된 화염이 주위의 인화 물질 등에 전이되어 화재가 건물전체로 확산되는 것을 방지하기 위한 전기설비 구조물인 방염 케이블트레이 system을 개발하였다.
방염 capping 장치는 고온 발포성 방염격벽체가 일정한 간격으로 부착되도록 설계하므로 옥내배선이나 노후된 전선이 사용 중 과열되거나 맞붙어 합선되면서 발생되는 스파크로 인하여 발생되는 전기화재로부터 케이블을 보호하기 위하여 케이블의 종류에 따라 케이블트레이 상에 방염차폐막을 사용하여 트레이 내부에 전선을 구획, 정비기능을 부여하므로 전기사고에 의한 화재의 확산을 초기에 방지할 수 있는 새로운 방염 케이블트레이 system을 개발하였다.
V. 연구개발결과의 활용계획
케이블트레이 system의 방염화는 설비나 시설물의 구조와 특성에 따라서 방염 및 난연 특성이 우수한 소제의 개발하여 철골 구조의 tray system에 적용시켜 화재발생시 고온에서 전력케이블을 통한 화재의 확산을 방지할 수 있을 것이다.
점차 대형 고층건물과 고도의 산업설비가 크게 증가하면서 전기사고로 인한 화재가 발생 시 많은 재산상의 피해와 인명손실을 가져올 위험성이 크게 증가되고 있어 향후 이를 미연에 방지하기 위한 소방기술의 선진화에 크게 기여할 수 있을 것이다. 방염 및 난연화 설비에 대한 규제가 선진국 수준으로 강화되고 있어 낙후된 소방방재산업의 제품을 수출산업으로 육성하기 위한 새로운 방안을 제시하게 될 것이다.
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