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산업표준심의회 심의 2003년 4월 28일 제정 한국표준협회 발행
KS F ISO 5660－1
연소 성능 시험－열 방출,연기 발생, 질량 감소율－
제1 부：열 방출률 (콘칼로리미터법)
KS F ISO 5660－1：2003
F ISO 5660－1：2002
제정자：기술표준원장
제 정：2003년 4월 28일 기술표준원 고시 제03－385호
원안작성협력자：산업표준심의회 건축부회
심 의 부 회：산업표준심의회 건축부회(회장 이 문 보)
이 규격에 대한 의견 또는 질문은 기술표준원 기초기술표준부 건설서비스
과(☎ 02－509－7402)로 연락하여 주십시오. 또한 한국산업규격은 산업표준
화법 제7조의 규정에 따라 5년마다 산업표준심의회에서 심의되어 확인, 개정 또는 폐지됩니다.
건축부회 심의위원 명단
성 명 근 무 처 직 위
(회 장 ) 이 문 보 동국대학교 교 수
(위 원 ) 이 문 섭 인하대학교 교 수
김 인 숙 한내 ENG(주) 대표이사
서 현 주 (주)창ㆍ민우구조컨설턴트 소 장
김 정 선 (주)크로스구조연구소 기술사 사무소장
김 수 암 한국건설기술연구원 기준 및 시스템그룹장
김 외 정 산림청 임업연구원 산림자원 부 장
(당연직 ) 대한주택공사 주택연구소 시험부장
(당연직 ) 한국건자재시험연구원 연구개발 부 장
( 간 사 ) 김 홍 기술표준원 기초기술표준부 건설서비스과
여 휘 구 기술표준원 기초기술표준부 건설서비스과
ICS 13.220.50
한 국 산 업 규 격 KS F ISO
연소 성능 시험－열 방출, 연기 발생, 질량 감소율－제1부：열 방출률
(콘칼로리미터법)
5660－1：2003
Reaction to fire test－Heat release, smoke production and mass loss rate－Part 1：Heat release rate(Cone calorimeter method)
서 문 이 규격은 ISO 5660－1[Reaction－to－fire tests－Heat release, smoke production and mass loss rate－Part
1：Heat release rate(cone calorimeter mothod)：2002]을 기초로 작성한 한국산업규격이다.
1. 적용 범위 이 규격은 점화 장치가 부착된 수평 방향의 콘 히터 복사열에 노출된 시편의 열 방출률을
평가하는 방법(이하 콘칼로리미터법이라 한다.)에 대하여 규정한다(1).
주(1) 열 방출률은 이동중인 연소 생성물의 산소 농도와 산소 소비량을 측정하여 결정하며, 시험 중 착
화 시간도 측정한다.
2. 인용 규격 다음에 나타내는 규격은 이 규격에 인용됨으로써 이 규격의 규정 일부를 구성한다. 이러한
인용 규격은 그 최신판을 적용한다.
KS F ISO 13943 화재 관련 용어
ISO 554：1976 Standard atmospheres for conditioning and/or testing－Specifications.
ISO/TR 14697：1997 Guidance on the choice of substrates for building products.
3. 정 의 이 시험 방법에서는 KS F ISO 13943의 정의와 아래의 정의를 적용한다.
3.1 평평한 표면 기준 평면으로부터 요철의 높이가 ±1 mm 이내인 면
3.2 인 화 시편의 표면 또는 그 상부에서 1초 미만의 불꽃이 존재하는 현상
3.3 착 화 3.10에 기술된 바와 같은 지속적인 불꽃 연소가 개시되는 현상
3.4 복 사 (표면의 한 지점에서)점을 포함한 표면의 극소 요소에 가해지는 복사유량(Radiant flux)의 크기
3.5 재 료 금속, 석재, 목재, 콘크리트, 광물 섬유, 고분자와 같이 단일 물질이거나 구성 성분이 균일하게
분산된 혼합물
3.6 방 향 시험을 실시하는 동안 시편 가열면의 방향이 수직 또는 수평으로 하여 위를 향하도록 위치함
3.7 산소 소비 원리 연소가 진행되는 동안 소비된 산소 질량과 방출된 열량 사이의 비례적인 관계
3.8 제 품 그 구성에 관한 정보를 필요로 하는 재료, 복합 재료 또는 조립품
3.9 시 편 기재 또는 마감재와 함께 시험을 실시해야 하는 제품을 대표하는 부분(2)
주(2) 공기층이나 접합부들을 포함하고 있는 제품과 같은 특수한 형태의 제품들은 실제 사용 조건을
대표하는 시편을 준비하는 것이 불가능할 수도 있다(7. 참조).
3.10 지속적인 불꽃 연소 시편의 표면 또는 그 위에서 10초를 초과한 시간 동안 불꽃이 존재하는 현상
3.11 일시적인 불꽃 연소 시편의 표면 또는 그 위에서 1초 이상 10초 이하의 시간 동안 불꽃이 존재하는 현상
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4. 기 호
표 1 기호와 명칭
기 호 명 칭 단 위
As 초기에 노출된 시편의 표면적 m2
C 오리피스 유량계 교정상수 m1/2ㆍg1/2ㆍk1/2
∆hc 순연소열 kJㆍg－1
∆hc, cff 유효 순연소열 MJㆍkg－1
M 시편의 질량 g
∆m 총 질량 감소 g
mf 시험 종료시의 시편 질량 g
ms 지속적인 불꽃 연소시의 시편 질량 g
A, 10－90 질량감소 10 %와 90 % 사이에서의 평균 질량 감소율 gㆍm－2ㆍs－1
m10 총 질량 감소의 10 %에서의 시편 질량 g
m90 총 질량 감소의 90 %에서의 시편 질량 g
시편의 질량 감소율 gㆍs－1
e 배출 덕트 내의 질량 유속 kgㆍs－1
∆p 오리피스미터 압력차 Pa
q& 열 방출률 kW
Aq& 단위 면적당 열 방출률 kWㆍm－2
max,Aq& 열 방출률 최대값 kWㆍm－2
180,Aq& 착화 시간(tig)에서 시작하여 180초까지의 평균 열 방출률 kWㆍm－2
300,Aq& 착화 시간(tig)에서 시작하여 300초까지의 평균 열 방출률 kWㆍm－2
totA,Q 전체 시험 시간 동안의 총방출 열량 MJㆍm－2
ro 양론적 산소/연료 질량비 1
T 시간 s
td 산소 분석기의 지연 시간 s
tig 착화 시간(지속적인 불꽃 연소의 개시) s
∆ t 샘플링 시간 간격 s
t10 총질량 감소가 10 %인 때의 시간 s
t90 총질량 감소가 90 %인 때의 시간 s
Te 오리피스미터에서 가스의 절대 온도 K
2OX 산소 분석기 눈금값, 산소의 몰분율 1 0O2
X 산소 분석기 눈금의 초기값 1 1O2
X 지연 시간 보정 이전의 산소 분석기 눈금값 1
5. 시험 원리 이 시험 방법은 일반적으로 “순연소열은 연소하는데 필요로 하는 산소의 양에 비례한다”는
점에 기초를 두고 있다. 즉, 산소 1 kg이 소비되면 약 13.1×103 kJ의 열이 방출된다는 관계가 성립한다. 시
편을 미리 결정된 0 kW/m2에서 100 kW/m2 범위의 복사열에 노출시켜 대기 조건에서 연소시키고 이때의 산
m&
m&
m&.
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소 농도와 배출 가스 유량을 측정한다.
이 시험 방법은 시험하는 제품이 화재에 노출되는 동안 열 방출률에 기여하는 정도를 평가하는데 사용
된다. 이 특성들은 소규모의 대표적인 시편에 대해서 측정한다.
6. 시험 장치 이 장치의 구성은 그림 1과 같다. 각 구성 요소들에 대한 세부적인 사항들은 6.1에서 6.5에
기술한다.
6.1 콘 형태의 복사열 전기히터 히터 작동 부분은 사용 전압에서 5 000 W를 낼 수 있는 전기 히터봉으로
끝이 잘린 콘 형태로 단단히 감겨 있다(그림 2 참조). 히터의 외부는 두께 13 mm, 밀도 100 kg/m3의 내화
섬유로 채워진 콘형 스테인리스 이중벽으로 감싸져 있다. 히터에서 나오는 복사열은 히터와 접촉되어 대
칭으로 장착된 3개의 열전대(용접되지 않음)의 평균 온도를 측정, 제어함으로써 설정치를 유지할 수 있어
야 하며(그림 2 참조), 열전대는 온접점(hot junction)이 노출된 외경 3.0 mm의 시스형 열전대나 온접점이 노
출되지 않은 외경 1.0 mm∼1.6 mm의 시스형 열전대를 사용해야 한다. 히터는 시편의 표면에 100 kW/m2까지
의 복사열을 발생시킬 수 있어야 한다. 복사열은 노출된 시편 표면의 중앙 50 mm×50 mm 면적내에서 측정
하였을 때 ±2 % 이내로 균일해야 한다.
6.2 복사열 차단 장치 콘 히터에는 시험을 시작하기 전에 복사열로부터 시편을 보호할 수 있고, 제거가
가능한 복사열 차단 장치를 설치한다. 이 차단 장치는 총 두께가 12 mm를 초과하지 않는 불연성 재료로
제작되어야 하며, 다음 중 하나로 하여야 한다.
a) 수랭식으로서 표면 반사율 ε＝0.95±0.05인 내구성 흑색 매트로 코팅된 것.
b) 복사열 전달을 최소화할 수 있도록 상부 표면이 열을 반사할 수 있는 금속이거나 세라믹으로 된 비수
랭식 장치
이 차단 장치에는 신속한 삽입과 제거가 가능하도록 손잡이가 장착되어 있어야 한다. 콘 히터 바닥판은
차단 장치를 장착할 수 있는 구조이어야 한다.
6.3 복사열 조절 장치 복사열 조절 장치는 10.1.2에 따라 교정을 실시하는 동안 히터 열전대의 평균 온
도가 설정치 ±10 ℃ 이내로 유지할 수 있도록 조절할 수 있어야 한다.
6.4 질량 측정 장치 질량 측정 장치는 10.2.2의 교정 절차에 따라 측정했을 때 정확도가 ±0.1g 이상이어
야 하고, 최소한 500 g 이상의 시편 질량을 측정할 수 있어야 한다. 질량 측정 장치는 10.1.3의 교정절차에
따라 측정하였을 때 출력값의 최종 변형값이 10 %에서 90 %까지 변화하는데 걸린 평균 시간이 4초 이하이
어야 한다. 또한 10.1.4의 교정 절차에 따라 측정한 질량 측정 장치의 출력은 30분 동안 1 g 이상 변화하
지 않아야 한다.
6.5 시편 홀더 시편 홀더는 그림 3과 같다. 시편 홀더는 깊이 25±1 mm, 상부 개구부가 (106±1 mm)×(106
±1 mm)인 정사각형의 팬 모양으로서 두께 2.15±0.25 mm의 스테인리스 스틸로 제작되어야 한다. 시편 홀더
에는 삽입과 제거가 용이하도록 손잡이가 부착되어 있어야 하며, 시편을 질량 측정 장치와 적절하게 일치
시키고 히터 중앙에 위치하도록 하는 구조로 되어 있어야 한다. 시편 홀더의 바닥에는 두께 13 mm 이상인
저밀도 내화 섬유(밀도 65 kg/m3)를 깔아야 한다. 콘 히터의 바닥면과 시편 최상부의 거리는 25±1 mm로 조
정해야 한다. 시편의 표면이 불규칙한 경우에는 그 거리를 60±1 mm로 조정한다(7.5 참조).
6.6 시편 고정틀 시편 고정틀은 두께 1.9±0.1 mm의 스테인리스 스틸로서 내부 치수가 가로, 세로 각각
111±1 mm이고 높이가 54±1 mm인 상자 모양으로 제작한다. 시편 표면을 노출시키기 위한 개구부는 그림
4와 같이 (94.0±0.5 mm)×(94.0±0.5 mm)의 정사각형이다. 시편 고정틀에는 시편을 시편 홀더의 정위치에 고
정시킬 수 있는 적절한 장치가 있어야 한다.
6.7 유량 측정 장치가 설치된 배출 가스 시스템 배출 가스 시스템은 송풍기, 후드, 흡입 및 배출 덕트, 오
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리피스판 유량계로 구성되어 있다(그림 5 참조). 후드 하단과 시편 표면 사이의 거리는 210±50 mm이어야
한다. 배출 가스 시스템은 표준 온도, 표준 압력 조건에서 0.024 m3/s 이상의 배출 유량을 발생시킬 수 있어
야 한다. 송풍기의 권장 위치는 그림 5에 표시되어 있다. 그러나 이 절의 다음 항목들에서 기술하는 조건
들을 충족한다면 송풍기를 더 아래쪽에 위치시켜 측정용 오리피스가 송풍기 이전에 위치하는 것도 가능할
수 있다.
혼합이 잘 되도록 하기 위하여 내경이 57±3 mm인 오리피스를 후드와 덕트사이에 설치한다.
가스 샘플링을 위한 환형 검침기는 후드로부터 685±15 mm 떨어진 송풍기 흡입덕트 내에 위치한다(그림
5 참조). 환형 검침기에는 배출 가스 성분들을 균일하게 샘플링하기 위하여 12개의 작은 구멍이 있으며,
이 구멍들은 검댕이가 엉겨 붙는 것을 피하기 위하여 배출 가스 흐름면으로부터 벗어나 있어야 한다.
배출가스 흐름의 온도는 배출 굴뚝의 중심선 및 측정 오리피스판으로부터 100±5 mm 상류 위치에서 접
점이 노출되지 않은 외경 1.0∼1.6 mm인 시스형 열전대나 접점이 노출된 외경 3.0mm의 열전대를 사용하여
측정한다.
유량은 송풍기로부터 최소 350 mm 아래에 있는 배출 굴뚝 내에서 모서리가 날카로운 오리피스(내경：57
±3 mm, 두께：1.6±0.3 mm)에서의 압력차를 측정하여 결정한다. 만일, 송풍기가 그림 5에 나타낸 것보다 아
래쪽에 위치해 있다면 오리피스를 환형 검침기와 팬사이에 위치시킬 수 있다. 그러나 이 경우 오리피스판
양측 직선 덕트의 길이는 반드시 350 mm 이상이어야 한다.
6.8 가스샘플링 장치 가스샘플링 장치는 펌프, 검댕이의 침입을 방지하기 위한 필터, 대부분의 수분을 제
거하기 위한 냉각 트랩, 가스분석에 필요한 양을 제외한 나머지 가스량의 흐름을 바꾸기 위한 바이패스
시스템, 추가적인 수분 트랩 및 CO2 제거를 위한 트랩으로 구성되어 있다. 가스샘플링장치의 구조도는 그
림 6과 같다. 이 기준을 만족시킬 수 있는 다른 배열을 사용할 수도 있다. 산소 분석기의 지연 시간 td는
10.1.5에 기술된 바에 따라 결정해야 하며, 60초를 초과하지 않아야 한다.
비 고 만일 추가로 CO2 분석기를 사용한다면, 이 때 열 방출률을 계산하기 위한 공식은 표준 시험의
계산 공식과 다를 수 있다(12.와 부속서 F 참조).
6.9 점화 회로 외부 점화는 10 kV의 변압기로부터 전력을 공급받는 점화 장치(스파크 플러그)에 의해 이
루어진다. 점화 장치(스파크 플러그)의 간격은 3±0.5 mm이어야 하고, 전극의 길이와 점화 장치(스파크 플
러그)의 위치는 시편 중앙부로부터 13±2 mm 상부에 위치할 수 있는 것이어야 한다. 시편이 불규칙한 경우
에는 그 위치를 48±2 mm로 한다(7.5 참조).
6.10 점화 타이머 점화 타이머는 1시간에 1초 이내의 정확도를 갖는 것으로서 경과 시간을 초단위 이내
로 기록할 수 있어야 한다.
6.11 산소 분석기 산소 분석기의 형태는 자기상방식(Paramagnetic type)으로서 최소한 0∼25 %의 산소 농도
를 측정할 수 있어야 하며, 10.1.6에 따라 30분 동안 측정하였을 때의 편차와 잡음이 100 ppm 이내이어야
한다. 산소 분석기는 배출 가스 흐름의 압력에 민감하기 때문에 유량 변화를 최소화 할 수 있도록 분석기
의 상부 흐름에서 배출 가스 흐름의 압력을 조절할 수 있어야 하며, 분석기로부터의 판독값은 대기 압력
의 변화를 허용할 수 있도록 절대 압력 변환기에 의해 보정할 수 있어야 한다. 산소 분석기와 절대 압력
변환기는 일정한 실온도에 놓여 있어야 한다. 온도는 30∼70 ℃의 설정값에서 ±2 ℃ 이내로 유지되어야 한
다. 산소 분석기는 10.1.5에 따라 측정했을 때 총 응답 시간의 10∼90 %까지의 응답 시간이 12초 이내이
어야 한다.
6.12 열 류 계 작동 열류계는 히터를 교정하는데 사용한다[10.2.5 참조]. 교정을 실시하는 동안 열류계는
시편의 중심과 동일한 위치에 설치해야 한다. 열류계는 측정 범위가 100±10 kW/m2인 슈미터－볼터(thermopile)형
이어야 하며, 복사열을 받는 면은 직경이 약 12.5 mm 정도인 평평한 원형으로서 표면 반사율 ε＝0.95±0.05
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인 내구성 흑체마감 코팅된 것이어야 한다. 수열면은 수랭식이어야 하며, 냉각 온도는 열류계의 수열면에
응축수가 발생되지 않는 온도로 하여야 한다. 복사열은 수열부에 도달하기 전에는 어떠한 창도 통과해서
는 안 된다. 이 열류계는 견고하게 설치되고 사용이 간편해야 하며, 교정값이 안정된 것이어야 한다. 열류
계의 정확도는 ±3 % 이내, 반복 정밀도는 ±0.5 % 이내이어야 한다.
6.13 교정용 버너 교정용 버너는 메탄을 분산시킬 수 있도록 와이어 게이지로 덮혀진 500±100mm2의 면
적의 정사각형 또는 원형의 오리피스를 갖는 튜브로 제작되어야 하며, 튜브에는 흐름을 일정하게 유지할
수 있도록 내화섬유가 채워져야 한다. 교정용 버너는 유량을 측정할 수 있는 유량계와 순도 99.5 % 이상의
메탄가스 공급 장치에 적절하게 연결하고, 유량계의 정확도는 5 kW의 열 방출률에 상응하는 유량 판독값
에서 ±2 %이어야 한다. 유량계의 정확도 확인은 10.3.3에 따라 실시한다.
6.14 데이터 수집 및 분석 시스템 데이터 수집 및 분석 시스템은 산소 분석기, 오리피스미터, 열전대 및
질량 측정 장치로부터 나오는 출력값을 기록할 수 있는 기능이 있어야 하며, 데이터 수집 시스템의 정확
도는 산소 채널에 대해서는 최소 50 ppm, 온도 측정 채널은 0.5 ℃, 시간 채널은 최소 0.1 % 이상, 다른 계
측 채널은 전체 측정 출력의 0.01 %이어야 한다. 데이터 수집 및 분석 시스템은 데이터를 초단위로 기록할
수 있어야 하고, 각 변수당 최소 720개의 데이터를 저장할 수 있어야 한다. 매시험마다 기록된 원 데이터
는 소프트웨어의 정확도를 확인하는데 사용할 수 있도록 저장되어야 한다.
6.15 추가적인 측면 스크린 조작상의 이유 또는 안전상의 목적으로 히터와 시편 홀더를 측면 스크린으로
보호할 수도 있다. 그러나 10.1.7에 기술된 절차에 따라 측정한 착화 시간과 열 방출률이 이 스크린에 의
해 영향을 받지 않는다는 것이 입증되어야 한다. 만일 스크린이 구획되어 있다면 산소 농도가 높은 분위
기에서 시험을 할 때 이 기준에서 기술한 조건으로 기기가 작동하지 않을 경우 폭발 위험성이 있다는 사
실에 주의를 기울여야 한다. 만일 폭발 위험이 있다면 시험자를 보호하기 위하여 시험자의 위치와 다른
방향에 폭발 벤트를 설치하는 등의 적절한 조치를 취해야 한다.
7. 시험용 제품의 적합성
7.1 표면 특성 아래의 특성 중 어느 하나에 해당되는 제품은 본 시험에 적합한 것으로 본다.
a) 노출면이 평평한 표면
b) 노출면 전체에 걸쳐서 불규칙한 표면이 고르게 분포된 것으로서 다음에 해당되는 것.
1) 100×100 mm인 정사각형 시편 표면의 최소 50 % 이상이 노출면의 가장 높은 지점으로부터의 깊이가
10 mm 이내에 있거나
2) 균열, 틈 또는 구멍이 폭 8 mm, 깊이 10 mm를 초과하지 않는 표면의 경우, 이러한 표면의 균열, 틈 또는
구멍의 합계 면적이 시편 노출면 100×100 mm인 정사각형 시료 표면적의 30 %를 초과하지 않는 것.
노출면이 7.1.a) 또는 7.1.b)의 조건을 만족하지 못할 경우, 그 제품은 가능한 7.1의 조건을 만족시킬
수 있는 형태로 변형시켜서 시험을 실시해야 한다. 시험보고서에는 제품에 대한 시험이 변형된 형태로 실
시되었다는 사실을 기재해야 하고, 변형방법에 대해 명확하게 기술해야 한다.
7.2 비대칭 제품 시험을 위해 제출된 제품은 양면이 각기 다르거나, 양면이 각기 다른 재료들로 배열된
얇은 판들을 포함할 수 있다. 제품의 양면 중 어느 한쪽 면이라도 실내, 관통부 등에 노출될 수 있다면 양
쪽면 모두에 대하여 시험을 실시하여야 한다.
7.3 연소 시간이 짧은 재료 연소 시간이 짧은 시편(연소 시간이 3분 이내인 것)은 2초 이내의 간격으로
열 방출률을 측정하여야 한다. 그 이상의 연소 시간을 갖는 시편에 대해서는 5초 간격으로 열 방출률을
측정할 수 있다.
7.4 복합 재료 시편 복합 재료 시편은 8.3에 규정된 대로 시편을 준비하고, 실제 사용 조건과 동일한 방
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법으로 노출시켰을 경우에만 시험에 적합한 시편으로 본다.
7.5 불안정한 재료 부풀어 오르거나, 변형되어 착화 이전에 점화 장치(스파크플러그)와 접촉하거나, 착화
이후에 콘히터의 바닥판에 접촉하는 시료들은 콘히터의 바닥판과 시편의 상부 표면과의 거리를 60 mm 이
격시켜 시험을 실시한다. 이 경우 히터교정도 열류계를 히터 바닥판으로부터 60 mm 떨어진 위치에 설치하
고 실시한다[10.2.5 참조]. 이때 중요한 것은 60 mm 이격된 상태에서 측정된 착화 시간과 25 mm 이격된
상태에서 측정된 착화 시간을 비교할 수 없다는 점이다. 시험 중 뒤틀리거나 오그라드는 제품과 같이 불
안정한 제품들은 과도한 변형을 억제시켜야 한다. 이러한 경우 직경 1.0±0.1 mm, 길이 350 mm 이상의 철
선으로 구성된 4선 와이어에 의하여 묶을 수 있다.
8. 시편 제작 및 준비
8.1 시 편
8.1.1 특별히 규정되어 있지 않은 경우, 선정된 복사열 크기에서 각각의 노출면에 대하여 3회 시험을 실시
하여야 한다.
8.1.2 시편은 제품을 대표하는 것이어야 하고, 가로, 세로 각각 mm인 정사각형의 것이어야 한다.
8.1.3 두께가 50 mm 이하인 제품은 그 제품의 두께대로 시험을 실시한다.
8.1.4 두께가 50 mm를 초과하는 제품은 비노출면을 절단하여 두께를 50 mm로 감소시켜 시편을 준비한다.
8.1.5 제품에 불규칙한 표면이 있는 경우에는 표면 중 가장 높은 지점이 시편의 중앙에 위치하도록 시편
을 절단한다.
8.1.6 조립품들은 8.1.3 또는 8.1.4의 규정에 따라 시험을 실시한다. 그러나 조립품 제조시 얇은 재료나
복합 재료가 사용되었다면 바탕재가 노출면의 착화 및 연소 특성에 커다란 영향을 미칠 수 있다. 제품이
일반적으로 잘 알려진 바탕재에 부착하여 사용하도록 되어 있는 재료 또는 복합 재료인 경우에는 적절한
접착제나 기계적인 부착방법과 같은 권장된 접착기법을 사용하여 바탕재에 접착한 상태로 시험을 실시해
야 한다. 특수한 바탕재를 사용하거나 잘 알려지지 않은 바탕재인 경우에는 ISO/TR 14697을 참조하여 시
험에 필요한 적합한 바탕재를 선택한다.
바탕층의 영향을 충분히 이해하여야 하며, 어떤 조립품에 대하여 얻어진 시험 결과는 실제 사용되는 것
과 관계가 있다는 점에 유의해야 한다.
8.1.7 두께가 6 mm 미만인 제품은 실제 사용 조건에서 사용되는 기재를 사용하여 전체 시편의 두께를
6 mm 이상이 되도록 하여 시험을 실시한다.
8.2 시편의 전처리 시험을 실시하기 전에 시편을 ISO 554 기준에 따라 온도 23±2 ℃, 상대 습도 (50±5) %
의 조건에서 항량이 될 때까지 처리한다.
시편의 질량을 24시간 간격으로 연속해서 측정하였을 때 그 차이가 시편 전체 질량의 0.1 % 이하 또는
0.1 g 이하인 상태에 도달했을 때 그 시편은 항량에 도달한 것으로 간주한다. 시편이 평형에 도달하는데 일
주일 이상이 소요되는 폴리아미드와 같은 재료들은 ISO 291 기준에 따라 전처리를 실시한 다음 시험을 실
시할 수 있다. 이 기간은 일주일 이상이어야 하며 이것을 시험 보고서에 기술하여야 한다.
8.3 시험 준비
8.3.1 시편 감싸기 전처리된 시편은 0.025∼0.04 mm 두께의 알루미늄 포일(foil) 한 장을 사용하여 반짝이
는 면이 시편을 향하도록 감싸야 한다. 알루미늄 포일은 시편의 바닥면과 측면들의 상부면을 3 mm 이상
덮을 수 있는 크기로 미리 절단한다. 시편을 포일의 중앙에 놓고 바닥면과 측면들을 감싼다. 시편 상부 표
면 위로 남은 포일을 절단하여 포일이 시편 상부표면 위로 3 mm 이상 남지 않도록 한다. 모서리의 남은
포일은 모서리 주위로 겹쳐서 시편 상부표면 주위를 밀봉시키는 형태로 만든다. 시편을 감싼 다음 시편을
02100+
−
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시편 홀더에 놓고 고정틀(retainer frame)로 덮는다. 이 절차가 완료되면 알루미늄 포일은 눈에 보이지 않게
된다. 말랑말랑한 시편의 경우에는 시험을 실시할 시편과 동일한 두께를 갖는 모형시편을 이용하여 미리
만들어 놓은 알루미늄 포일을 사용할 수 있다.
8.3.2 시편 준비 모든 시편들은 그림 4에 규정된 시편 고정틀과 함께 시험을 실시한다. 시험을 위한 시편
준비는 아래의 단계를 거쳐서 실시한다.
a) 시편 고정틀을 아래로 향하도록 하여 평평한 바닥면에 놓는다.
b) 포일로 감싼 시편을 노출면이 바닥을 향하도록 하여 시편 고정틀 속으로 넣는다.
c) 내화 섬유(두께 13 mm, 밀도 65 kg/m3)층 한 겹 이상을 덮는다.
d) 시편 홀더를 내화섬유 상부 시편 고정틀 속으로 집어넣고 누른다.
e) 시편 고정틀을 시편 홀더에 고정한다.
9. 시험 환경 시험 장치는 온도 15∼30 ℃, 상대 습도 20∼80 %이며 통풍이 자유로운 실내에 설치한다.
10. 교 정
10.1 예비 교정
10.1.1 일반 사항 이 절에서 실시하는 교정은 10.1.7을 제외하고 콘칼로리미터가 처음 설치된 때 또는
히터구성품, 복사열 조절 장치[10.1.2], 질량 측정 장치[10.1.3, 10.1.4], 산소 분석기 또는 가스 분석 장치
의 주요 구성품[10.1.5, 10.1.6]의 유지 관리, 수리 및 교체 후, 처음 시험을 실시하기 전에 실시한다.
10.1.7의 측면 스크린의 영향을 결정하기 위한 교정 시험은 측면 스크린이 설치된 시점에서 실시한다. 측
면 스크린이 설치된 상태로 인도된 새 장치의 교정은 제조자에 의하여 실시되어야 한다.
10.1.2 복사열 조절 장치 응답 특성 콘히터와 배출 송풍기에 전원을 공급한다. 복사열을 50±1 kW/m2, 배
출 유량을 0.024±0.002 m3/s로 설정한다. 히터가 평형에 도달한 다음 평균 히터 온도를 기록한다. 흑색의
폴리메틸메타아크릴(PMMA) 시편에 대해 11.의 절차에 따라 시험을 실시한다. PMMA 시편의 두께는 최소
6 mm 이상이어야 한다. 착화 후 처음 3분 동안에 기록된 평균 열 방출률은 530 kW/m2 이상이어야 한다. 시
험을 실시하는 동안 평균 히터 온도를 5초 간격으로 기록한다.
10.1.3 질량 측정 장치 응답 시간 질량 측정 장치를 교정할 때는 콘히터를 켜지 않는다. 질량이 250±25 g
인 시편 홀더를 질량 측정 장치 위에 놓는다. 이 교정을 진행하는 동안에는 사용하지 않는 고정틀도 질량
추로 간주한다. 질량 측정 장치의 출력을 측정하고 기계적 또는 전자적인 방법으로 영점을 맞춘다. 250±
25 g의 질량을 갖는 두 번째 추를 시편 홀더에 조심스럽게 얹고 평형에 도달한 후 출력값을 기록한다. 평
형에 도달한 후에 두 번째 추를 시편 홀더로부터 제거하고 다시 출력값을 기록한다. 질량 측정 장치의 출
력값이 최종 변형값의 10∼90 %까지 변화하는데 걸린 평균 시간을 질량 측정 장치의 응답 시간으로 한다.
10.1.4 질량 측정 장치 출력 편차 콘히터의 높이를 시편 고정틀을 설치한 시편에 대해 시험을 실시할 때
와 동일한 높이로 조정하고 질량 측정 장치 위에 열차단 장치를 놓는다. 배출 송풍기와 콘히터의 전원을
켜고 배출량을 0.024±0.002 m3/s로, 복사열을 50±1 kW/m2로 설정한다. 히터 온도가 평형에 도달한 다음 열
차단 장치를 제거하고 250±25 g의 질량을 갖는 비어 있는 시편 홀더를 질량 측정 장치 위에 놓는다. 이
교정을 진행하는 동안 사용하지 않는 시편 고정틀도 질량추로 간주한다. 평형에 도달한 다음 질량 측정
장치의 출력을 측정하고 기계적 또는 전자적으로 영점을 맞춘다. 250±25 g의 질량을 갖는 두번째 추를 시
편 홀더에 조심스럽게 올려놓는다. 평형에 도달한 후 질량 측정 장치의 출력값을 기록한다. 30분이 지난
후에 질량 측정 장치의 출력값을 기록한다. 초기값과 최종값의 차이를 절대값으로 하여 질량 측정 장치의
출력값의 편차로 계산한다.
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10.1.5 산소 분석기 지연 시간 및 응답 시간 이 교정에서는 콘히터를 켜지 않는다. 배출 송풍기를 작동시
키고 배출 유량을 0.024±0.002 m3/s로 설정한다. 5 kW에 상응하는 메탄유량을 교정용 버너로 보내어 산소
분석기의 지연 시간을 결정한다. 후드 밖에서 교정용 버너를 점화시키고 불꽃이 안정될 때까지 기다린다.
버너를 후드아래 신속히 설치하고 3분 동안 놓아 둔 다음 버너를 후드로부터 제거하고 메탄공급을 차단한
다. 버너를 후드아래 삽입한 순간부터 버너를 제거한 후 3분이 될 때까지의 산소 분석기 출력을 기록한다.
작동지연(Turn－on delay)은 버너삽입으로부터 산소 농도 판독값의 최대 편차의 50 %에 도달하는 때까지의
시간차이를 말한다. 이와 동일하게 정지지연(Turn－off delay)도 계산한다. 지연 시간 td는 최소한 3회 이상의
작동지연과 정지지연의 평균값이다. 일정시간에서의 산소 농도는 계산된 시간간격 td이후의 농도로서 취한
다. 산소 분석기의 응답 시간은 산소 분석기의 출력이 최종 편차의 10∼90 %까지 변화하는 시간을 측정하
기 위한 작동지연과 정지지연 실험의 평균값으로서 계산한다.
비 고 산소 분석기 지연과 응답 시간 측정의 목적에서 지연과 응답 시간은 산소 농도에 민감하지
않기 때문에 메탄 유량은 정확하게 제어할 필요는 없다.
10.1.6 산소 분석기 출력 잡음 및 편차 이 교정에서는 콘히터를 켜지 않아야 한다. 배출 송풍기를 작동시
키고 배출 유량을 0.024±0.002 m3/s로 설정한다. 산소 분석기에 산소가 함유되지 않은 질소가스를 공급한다.
60분 후에 샘플가스로서 정상적인 유량과 압력의 건조한 대기를 배출덕트로부터 공급한다. 평형에 도달하
면 산소 분석기 출력을 20.95±0.01 %로 조정한다. 산소 분석기의 출력기록을 5초 간격으로 30분 동안 실
시한다. 산소 분석기는 직선을 구하기 위해 데이터 점들을 이용한 최소 자승법을 사용하여 편차를 결정한
다. 직선을 구하기 위해서는 개시점과 30분 사이의 판독값 차이의 절대치를 단기편차(short－term drift)로 나
타낸다. 다음 식에 따라 선형 추세선(linear trend line) 주위의 평방제곱근 편차를 계산하여 잡음을 결정한다.
평방제곱근(rms)＝ n
xn
ii∑
=1
2
이 평방제곱근 잡음값은 산소 ppm으로 기록한다.
10.1.7 측면 스크린의 영향 측면 스크린이 시험결과에 미치는 영향을 평가하기 위하여 두께가 25±0.5 mm
인 6개의 검은색 PMMA를 3.7의 절차에 따라 50±1 kW/m2에서 시험을 실시한다. 처음 3번의 시험은 스크
린을 제거한 상태로 실시하고 나머지 3번의 시험은 스크린을 설치한 상태로 실시한다. 만일 이 2가지 종
류의 시험에서 tig, q& A, 180, q& A, max의 평균값들을 5 % 상당의 수준(significance level of 5 %)에서 양측 t－테스트
(two－sided t－test)에 따라 계산하여 통계적으로 차이가 크지 않을 경우 스크린을 사용할 수 있다. 이 검증
은 3개의 변수(tig, q& A, 180, q& A ,max)에 대하여 다음의 절차에 따라 실시한다.
a) 3회씩 실시하는 2가지 종류의 시험에 대해 다음 식을 통하여 평균을 계산한다.
3
3
1∑== i
ixx ·················································································································· (1)
3
3
1∑== i
iyy ·················································································································· (2)
여기에서 xi：데이터 점과 선형 추세선간 차이의 절대값
여기에서 x ：스크린을 제거한 상태로 실시한 3회 시험 값의 평균
xi：스크린을 제거한 상태로 실시한 시험 값
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b) 다음 식에 의하여 합동 표준편차(pooled standard deviation)를 계산한다.
4
)()(3
1
3
1
22∑ ∑= =
−+−= i i
ii
p
yyxxs ················································································· (3)
c) 다음과 같이 t－테스트 통계(t－test statistic)를 계산한다.
ps S
yxt 5168.0−= ············································································································ (4)
만일 t－테스트 통계값이 2.776을 초과하지 않거나 2개의 평균이 동일하다면 t－테스트는 성공적이다.
10.2 작동 교정
10.2.1 일반 사항 시험을 실시하기 전 매일 아래에 기술된 순서에 따라 교정을 실시한다. 복사열의 크기
가 달라질 때에는 히터 교정도 실시한다.
10.2.2 질량 측정 장치 정확도 질량 측정 장치는 시험에 사용되는 시편의 질량 범위에 있는 표준 추를
사용하여 교정한다. 질량 측정 장치 교정을 실시하기 전에 콘히터를 끄고 시험장치를 주위온도까지 냉각
시킨다. 250±25 g의 추와 함께 빈 시편 홀더를 질량 측정 장치 위에 얹는다. 이 추에는 교정에 사용하지
않는 시편 고정틀도 포함한다. 질량 측정 장치의 출력을 측정하고 이 값을 기계적 또는 전자적으로 영점
을 맞춘다. 질량 50∼200 g 사이의 추를 시편 홀더 위에 조심스럽게 놓은 다음, 출력값이 안정된 후에 질량
측정 장치의 출력값을 측정한다. 동일한 질량의 추를 사용하여 절차를 4회 이상 반복한다. 교정이 끝났을
때 홀더 위에 얹은 추의 총질량은 최소한 500 g 이상이어야 한다. 질량 측정 장치의 정확도는 교정을 실시
하는 동안 추의 질량과 기록된 질량측정 장치의 출력값 사이의 최대 차이 값으로서 결정한다.
10.2.3 산소 분석기 산소 분석기의 영점을 맞추고 교정을 실시한다. 이 교정은 콘히터가 작동 중일 때나
작동하지 않을 때 실시할 수 있으나 히터를 워밍업하는 동안에는 실시하지 않아야 한다. 배출 송풍기를
켜고 배출 유량을 0.024±0.002 m3/s로 설정한 다음 영점조정을 위하여 산소 분석기에 산소를 함유하지 않
는 질소가스를 샘플가스와 동일한 유량과 압력으로 공급한다. 분석기 응답이 0.00±0.01 %가 되도록 조정한
다. 교정은 건조한 주위 공기를 사용하여 실시하며 응답이 20.95±0.01 %가 되도록 조정한다. 분석기 유량
을 주의깊게 관찰하고 시편을 사용한 시험에서 사용된 유량과 동일하게 설정한다. 각 시편에 대한 시험을
실시한 후에 건조한 주위 공기를 사용하여 얻어진 산소 농도가 20.95±0.01 %에 있는지 확인한다.
10.2.4 열 방출률 교정 오리피스 상수 C를 결정하기 위하여 열 방출률 교정을 실시한다. 이 교정은 콘히
터가 작동중일 때나 작동하지 않을 때 실시할 수 있으나, 히터를 워밍업하는 동안에는 실시하지 않아야
한다. 배출 송풍기를 켜고 배출 유량을 0.024±0.002 m3/s로 설정한다. 5초 간격으로 1분 이상 기준 데이터를
수집한다. 메탄의 순연소열(50.0×103 kJ/kg)을 기준으로 하여 bq& ＝5±0.5 kW에 상응하는 메탄가스 유량을 교
정된 유량계를 사용하여 교정버너로 흘려 보낸다. 모든 계기의 출력값이 평형상태에 도달한 후 3분 동안
에 걸쳐 5초 간격으로 데이터를 수집한다. 3분 동안 측정한 bq& , Te, △p 및 를 이용하여 12.의 식 (5)에
따라 오리피스 상수 C를 계산한다. 는 1분 동안에 걸쳐 측정된 산소 분석기 기준 출력값의 평균값으로
한다.
이 교정 절차의 대체방법으로 질량 측정 장치에 특수한 팬을 얹어 놓고 적합한 액체연료(예：에탄올)를
연소시키는 방법이 있다. 이론 평균 열 방출률은 연소한 연료 총질량에 연료의 순연소열을 곱한 다음 불
y ：스크린을 설치한 상태로 실시한 3회 시험 값의 평균
yi：스크린을 설치한 상태로 실시한 시험 값
여기에서 sp：합동 표준 편차
2OX0O2
X
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꽃 연소한 시간으로 나누어서 구한다.
10.2.5 히터 교정 매일 시험을 실시할 때 또는 복사열의 크기를 변화시킬 때에는 열류계에 의해 복사열
을 측정하여 콘히터가 설정값 ±2 % 이내의 복사열을 발생시킬 수 있도록 복사열 조절 장치를 조정한다.
열류계를 교정 위치에 삽입했을 때에는 시편이나 시편 홀더는 사용하지 않아야 한다. 콘히터를 작동시켜
설정값에서 10분 이상 안정시키고, 이 교정을 시작하기 전에 조절기가 그 비례폭 내에 있는지 확인한다.
10.3 주기적인 교정
10.3.1 작동 열류계 교정 최대 100시간 작동시마다 부속서 E에 의해 작동중인 열류계의 상태를 10, 25, 35,
50, 65, 75, 100 kW/m2의 복사열에서 기준 열류계와 비교한다. 2개의 열류계로부터 측정된 값은 ±2 % 이내
에서 일치해야 한다. 만일 작동중인 열류계 측정값이 전체 열류량 범위에 걸쳐서 기준 열류계와 일정한
비율(±2 % 이내의 차이) 이내로 일치하지 않는다면 작동 열류계에 대해 새로운 교정 계수를 설정하고 이
값을 10.2.5에 기술된 히터 교정에 사용한다. 만일 하나의 새로운 계수를 사용하여 작동 열류계를 전체
측정 범위에 걸쳐서 ±2 % 이내로 일치시킬 수 없다면 작동 열류계를 교체해야 한다.
10.3.2 열 방출률 측정의 선형성 10.2.4에 따라 5 kW에서 교정된 기기를 사용하여 최대 100시간 작동시
마다 10.2.5에 기술된 기본절차를 이용하여 1 kW±10 %와 3 kW±10 %에 상응하는 유량으로 추가 교정을
실시한다. 5 kW 교정으로부터 얻은 C값을 사용하여 측정된 1 kW와 3 kW에서의 열 방출률은 설정값의 ±
5 % 이내이어야 한다.
10.3.3 교정 버너 유량계의 정확도 매 6개월마다 또는 10.2.4에 따라 결정한 교정 계수가 이전 유량계
확인 후 첫 번째로 얻어진 열 방출률 교정에서 얻어진 값과 5 % 이상 차이가 날 때에는 교정 버너 유량계
의 정확도를 확인해야 한다. 유량계의 정확도를 확인하기 위해서는 작동유량계와 기준 유량계에 대해 연
속하여 10.2.4에 기술된 버너 교정을 실시한다. 2개의 유량계 사이의 측정값 사이의 차이가 ±3 %를 초과
한다면 유량계 제조자가 권장하는 방법에 따라 재교정한다.
11. 시험 절차
11.1 주의 사항
경 고 건강상의 위해를 방지하기 위해 적절한 안전 조치를 취하도록 하기 위하여 시편을 시험하는
동안 유독성 또는 유해성 가스가 방출될 수 있는 가능성을 모든 화재시험 관련자들에게 주지
시켜야 한다.
이 시험 절차는 고온 및 연소 과정이 포함되어 있어 화상의 위험과 외부의 다른 물체 또는 의복 등에
착화될 위험성이 존재할 수 있으므로 시험자는 시편의 삽입 및 제거시 내열장갑을 사용해야 한다. 내열
장갑을 사용하는 경우를 제외하고는 콘히터나 관련된 장치들을 뜨거울 때는 만지지 않아야 한다. 또한
10 kV의 전압이 흐르는 점화 장치에 접촉하지 않도록 주의를 기울여야 한다. 시험을 실시하기 전에 시험장
치의 배출 시스템이 적절하게 동작하는지 확인해야 하고, 충분한 용량을 갖는 건물의 배출 시스템을 통하
여 방출되어야 한다. 복사열을 받을 때 시편으로부터 고온의 용융물 또는 날카로운 파편이 급격하게 튀어
나올 가능성에 대비해야 하며, 반드시 보안경을 착용해야 한다.
11.2 초기 준비
11.2.1 CO2 트랩과 최종 수분 트랩을 점검한다. 필요하다면 CO2 및 수분 제거제를 교체한다. 냉각트랩 분
리 체임버내에 축적된 물을 배수시킨다. 냉각트랩의 정상적인 작동온도는 4 ℃를 초과하지 않아야 한다.
점검하는 동안 가스 샘플링 라인에 있는 트랩이나 필터가 개방되어 있었다면 환형 검침기에 가능한 가
장 가까운 위치에 질소 공급원을 연결하여 샘플가스와 동일한 유량과 압력으로 순수한 질소가스를 주입하
는 것과 같은 방법으로 샘플가스의 누설을 확인해야 한다. 이 때 산소 분석기는 0에 위치하여야 한다.
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11
11.2.2 콘히터의 바닥판과 시편의 상부 표면 사이의 거리를 6.5 또는 7.5의 절차에 따라 조정한다.
11.2.3 콘히터와 배출 송풍기의 전원을 켠다. 매일 계속해서 가동하는 경우에는 가스 분석기, 질량 측정
장치 및 압력 변환기의 전원은 끄지 않는다.
11.2.4 배출 유량을 0.024±0.002 m3/s로 설정한다.
11.2.5 10.2에 기술된 교정 절차를 실행한다. 워밍업과 시험 시간 동안 질량 측정 장치의 상부에 열차단
장치(예：내화 섬유판을 깐 빈 시편 홀더 또는 수랭식 복사열 차단 장치)를 놓아서 과도한 열이 질량 측정
장치에 전달되지 않도록 한다.
11.3 절 차
11.3.1 데이터 수집을 개시한다. 1분 동안 기준 데이터를 수집한다. 연소 시간이 짧을 것으로 예측되는 경
우를 제외하고 표준 데이터 수집 간격은 5초로 한다(7.3 참조).
11.3.2 복사열 차단 장치를 제 위치에 삽입하고(6.2 참조), 질량 측정 장치를 보호하고 있는 열차단 장치
를 제거한다[11.2.5 참조]. 8.3에 따라 준비된 시편과 시편 홀더를 질량 측정 장치 위에 놓는다.
삽입전의 복사열 차단 장치의 온도는 100 ℃ 이하이어야 한다.
11.3.3 아래에 기술된 바와 같이 사용된 차단 장치의 형태에 따라 점화 장치를 삽입하고 복사열 차단 장
치를 제거한다.
6.2 a)의 차단 장치를 사용한 경우
차단 장치를 제거하고 시험을 개시한다. 차단 장치를 제거한 후 1초 이내에 점화 장치를 삽입하고 전원
을 공급한다.
6.2 b)의 차단 장치를 사용한 경우
삽입 후 10초 이내에 차단 장치를 제거하고 시험을 개시한다. 차단 장치를 제거한 후 1초 이내에 점화
장치를 삽입하고 전원을 공급한다.
11.3.4 인화 또는 일시적인 불꽃 연소가 발생된 때에는 그 시간을 기록한다. 지속적인 불꽃 연소가 발생
한 때에는 그 시간을 기록하고 스파크 전원과 점화 장치를 제거한다. 만일 스파크 전원을 차단한 후에 불
꽃이 꺼지면 점화기를 재삽입하고 5초 이내에 스파크를 가한 다음 시험이 완료될 때까지 스파크를 제거하
지 않는다. 이러한 현상을 시험 보고서에 기록한다.
11.3.5 아래의 어느 하나에 먼저 해당될 때까지 모든 데이터를 수집한다.
a) 지속적인 불꽃 연소가 시작된 때부터 32분간(32분은 시험시간 30분과 시험후 추가 2분간의 데이터 수
집시간으로 구성되어 있다.)
b) 30분 경과 후에도 시편이 착화되지 않을 때
c) 10분 동안의 가 예비 시험 산소 농도값의 100 ppm 이내로 되돌아 갈 때
d) 시편의 질량이 0이 될 때
용융, 팽창, 균열 등과 같은 시편의 물리적 변화를 관찰하여 기록한다.
11.3.6 시편과 시편 홀더를 제거한다. 질량 측정 장치 위에 열차단 장치를 놓는다.
11.3.7 3개의 시편에 대해 시험을 실시하고, 13.에 기술된 바에 따라 보고한다. 3개 시편에 대하여 180초
평균 열 방출률을 비교한다. 이들 180초 평균 열 방출률 값 중 어느 하나라도 3개 값에 대한 산술 평균값
에서 10 % 이상 차이가 나면 추가로 3개의 시편에 대하여 시험을 실시한다. 이 경우에는 시편 6개에 대한
산술 평균값을 보고해야 한다.
비 고 만일 시편이 시편 홀더를 넘칠만큼 과도하게 용융하거나 폭발적인 폭열의 발생, 또는 점화
장치나 히터 바닥판을 접촉할 만큼의 과도한 팽창이 발생하였다면 그 시험 데이터를 전적
으로 받아들여서는 안 된다.
2OX
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12
12. 계 산
12.1 원 리 이 절에서 사용되는 공식에서는 그림 6의 가스 분석 시스템에 표시된 바와 같이 O2만 측정
되는 것을 가정한다. 만일 O2 샘플링 라인에서 CO2가 제거된다면(CO2가 별도로 측정되는 경우 포함) 식(5)
∼식(7)을 사용해야 한다.
12.2 산소 소비 분석을 위한 교정 상수 장치가 적절하게 작동하는지를 확인하고 질량 유속을 결정하는데
있어 미세한 변화를 보정하기 위하여 10.2.4에 규정된 열 방출률 교정을 매일 실시한다. 이전 교정값과
5 % 이상 차이가 있을 경우에는 정상이 아니며 이는 장치가 오동작하고 있음을 나타낸다.
교정상수 C 는 다음 식에 의하여 계산한다.
22
2
Ο0O
Oe3
b 5.1105.1
)10.1)(1054.12( XX
Xp
TqC−
−⋅
×= ∆
&···································································· (5)
12.3 열 방출률
12.3.1 다른 계산을 실시하기 전에, 다음 식을 이용하여 산소 분석기의 시간지연 td를 계산한다.
)()( d1OO 22
ttXtX += ···································································································· (6)
12.3.2 다음 식으로부터 열 방출률 )(tq& 를 계산한다.
2
22
O
O0O
e0c 5.1105.1
)10.1)(/()(X
XXT
pCrhtq−−
⋅= ∆∆& ································································· (7)
이때 시편에 대해 보다 정확한 △hc/ro 값을 알고 있지 않다면 △hc/ro 값은 13.1×103 kJ/kg으로 하고, 1분
동안의 기준 측정에서 얻어진 평균 산소 분석기 값을 로 한다.
12.3.3 단위면적당 열 방출률은 다음 식에 의해 구할 수 있다.
여기에서 q& b：공급된 메탄의 열 방출률[10.2.4 참조]
△hc：유효 순연소열, MJ/kg
12.54×103：메탄에 대한
1.10：공기와 산소분자량 비율
Te：오리피스미터에서 가스의 절대온도, K
△p：오리피스미터에서 압력차, Pa
：산소 분석기 눈금의 초기값
：산소 분석기 눈금값
여기에서 ：산소 분석기 눈금값
：지연 시간 보정 이전의 산소 분석기 눈금값
t：시간, s
td：산소 분석기의 지연 시간, s
여기에서 q& ：열 방출률, kW
∆hc：순연소열, kJg－1
ro：양론적 산소/연료 질량비
C：오리피스 유량계 교정 상수, m1/2ㆍg1/2ㆍk1/2
∆p：오리피스미터 압력차, Pa
Te：오리피스미터내에서 가스 절대온도, K
：산소 분석기 눈금의 초기값
：산소 분석기 눈금값
o
crh∆
0O2
X
2OX
2OX1O2
X
2OX
2OX
0o 2
X
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13
sA /)()( Atqtq && = ··········································································································· (8)
12.4 배출 덕트 유속 덕트내의 질량 유속(g/s)은 다음 식에 의해 주어진다.
ee T
pCm ∆=& ················································································································ (9)
12.5 질량 감소율
12.5.1 각 시간간격에서의 질량감소율－ m& 은 5점 수치미분식을 이용하여 계산할 수 있다.
첫 번째 스캔(i＝0)：
tmmmmmm i ∆12
316364825][ 432100
+−+−=− =& ························································· (10)
두 번째 스캔(i＝1)：
tmmmmmm i ∆12
618103][ 432101
−+−+=− =& ································································ (11)
1 < i < n－1 번째 스캔(n＝총 스캔 횟수)：
tmmmmm iiii
i ∆1288][ 2112 ++−− +−+−=− & ····································································· (12)
마지막에서 두 번째 스캔(i＝n－1)：
tmmmmmm nnnnn
ni ∆12618103][ 4321
1−−−−
−=+−+−−=− & ··········································· (13)
마지막 스캔(i＝n)：
tmmmmmm nnnnn
ni ∆12316364825][ 4321 −−−−
=−+−+−=− & ········································ (14)
12.5.2 “주” 연소 기간 동안의 질량 감소율(총 질량 감소가 10∼90 %에 도달하는 시간)은 다음 식에 의해
구한다.
s1090
90109010,
1Att
mmmA ⋅−−=−& ······················································································· (15)
여기에서 As：시료의 초기 노출면적(0.008 8 m2)
Aq& ：단위면적당 열 방출률, kW/m2
T：시간, s
q& ：열 방출률, kW
여기에서 em& ：배출덕트내의 질량유속, kg/s
C：오리피스 유량계 교정상수, m1/2ㆍg1/2ㆍk1/2
∆p：오리피스미터 압력차, Pa
Te：오리피스미터에서 가스의 절대온도, K
여기에서 m& ：시편의 질량감소율, g/s
△t：샘플링시간 간격, s
여기에서 ∆m：ms－mf
m10：ms－0.10∆m
m90：ms－0.90∆m
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13. 시험 보고서 시험 보고서는 가능한 한 포괄적이어야 하고, 시험을 실시하는 동안의 관찰 사항과 시험
중에 겪은 어려움 등에 관한 사항을 포함시켜야 한다. 보고서에는 모든 측정에 대한 단위를 명확하게 표
시해야 하며, 보고에 편리한 일부 특정 단위는 아래와 같다.
보고서에는 다음과 같은 정보를 반드시 기록해야 한다.
a) 시험 기관의 명칭과 주소
b) 의뢰자의 이름과 주소
c) 제조자/공급자의 이름과 주소
d) 시험 일자
e) 시 험 자
f) 상품명, 시편 확인 코드 또는 번호
g) 구성 성분 또는 구성 요소 확인
h) 시편의 두께(3)(mm), 질량(3)(g), 복합 재료와 조립품은 전체 밀도와 함께 각 구성품의 두께와 밀도
i) 시편의 색
j) 시험 기관의 상세한 시편 준비 과정
k) 시편 설치, 시험한 면, 사용된 특수한 설치 절차(예：발포성 시편)
l) 오리피스 유량 교정 상수 C
m) 복사열(3)(kW/m2), 배출 장치의 유속(3)(m3/s)
n) 동일한 조건으로 시험한 시편의 수(시편의 수는 연구 목적의 시험을 제외하고 최소한 3개 이상이어야
한다)
o) 지속적인 불꽃 연소에 도달한 시간(3)(초)
p) 시험 시간(3). 시험 개시로부터 시험이 종료된 때 사이의 시간(초)
q) 전체 시험시간 동안에 걸쳐 기록되어 곡선으로 표시되는 단위면적당 열 방출률(3)(kW/m2) r) 착화후 180초 동안에 대한 평균 열 방출률 값( 180A,q& )과 300초 동안에 대한 평균 열 방출률 값( 300,Aq& )
또는 적절한 시간 동안에서의 평균 열 방출률 값 및 최대 열 방출률 값( max,Aq& )(3)(kW/m2)
(지속적인 불꽃 연소를 나타내지 않는 시편에 대해서는 시험개시 단계에서 마지막 마이너스 열 방출률
이후 다음 판독값에서 시작한 시간동안 상기의 값들을 표로 기록한다. 일부 시편들은 눈에 보이는 불꽃
연소를 하지는 않으나 열 방출률 값은 0이 아닌 값을 나타낸다. 일반적으로 시편이 연소를 시작하기 전의
출력은 0±잡음이므로 열 방출률 값이 －를 나타낼 수도 있다.
평균 열 방출률 값은 적분에 의한 사다리꼴(trapezium) 법칙을 이용하여 계산할 수 있다. 예를 들어, 5초 간격으로 데이터를 수집한 180A,q& 값은 다음에 따라 구할 수 있다.
1) 착화에 가장 근접한 스캔 또는 마지막 마이너스 값 이후의 첫 번째 스캔 다음부터 35개의 스캔에 대
한 열 방출률값의 비를 합한다. 만약 시험이 180초가 경과하기 전에 종료 된다면 시험의 평균값을
이용한다.
2) 착화에 가장 근접한 스캔 또는 마지막 마이너스 값 이후의 첫 번째 스캔에서 측정된 열 방출률값의
1/2과 착화에 가장 근접한 스캔 또는 마지막 마이너스 값 이후의 첫 번째 스캔 후의 36번째 스캔에
서 측정된 열 방출률의 1/2을 더한다.
3) 1)과 2)에서 구한 값들의 합계값에 스캔 간격 5를 곱하고, 180으로 나눈다.)
s) 시편으로부터의 총방출열(3)은 MJ/m2으로 나타낸다. 총방출열은 시험을 개시할 때 발생한 마지막 마이
너스(－) 열 방출률 값 다음의 판독값에서 시작하여 마지막 판독값까지 계산한다.
총방출열은 사다리꼴(trapezium) 법칙을 이용하여 계산할 수도 있다. 이 경우 이용되는 첫 번째 스캔
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은 시험을 시작하였을 때 발생한 마지막 마이너스(－) 열 방출률 값 다음의 것으로 한다.
t) 지속적인 불꽃 연소를 개시할 때의 질량(3) ms(g)과 시험 후 남아있는 질량 mf(g)
u) 시료의 질량감소(3)(g/m2), 착화에서 시험이 종료된 때까지 사이의 시간동안 계산된 시편의 평균 질량
감소율 m& (g/m2ㆍs)
v) 10 % 질량 감소와 90 % 질량 감소 사이에서 계산된 단위면적당 시편의 평균 질량 감소율(3) 9010, −Am& (g/m2ㆍs)
w) 모든 시편들에 대하여 평균한 o), p), r), s), t), u), v)항목의 값
x) 일시적인 불꽃 연소 또는 인화와 같은 추가적인 관찰 사항(3)
y) 시험 중 겪은 애로 사항(3)(있을 경우)
주(3) 이 항목은 각 시편에 대하여 각각 기록한다.
1 압력 포트 2 오리피스판
3 열전대(굴뚝 중앙에 위치) 4 후 드
5 송 풍 기 6 히 터
7 가스 샘플링 환형 검침기 8 점화 장치
9 추가적인 스크린 10 송풍기 모터
11 고정틀과 시편 12 시편 홀더
13 질량 측정 장치
그림 1 시험 장치
1
2
3
7
12
9
4
2
8
5
6
10
13
11
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단위：mm
1 내부 보호막 2 내화 섬유 충전물
3 열 전 대 4 외부 보호막
5 거리 조정용 블록 6 가열 장치
그림 2 콘 히 터
110±0.5
90±0.5
80±0.5
5
177±0.5
197±0.5
6
3 2
4
1 3.
2±0.
1 3.
2±0.
1
65±
0.5
46±
0.5
13±
0.5
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단위：mm
그림 3 시편 홀더
106±
1 25±
1
106±1
2.15±0.25
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단위：mm
그림 4 시편 고정틀
94±
0.5
54±
1
94±0.5
55±0.5
111±
1
111±1
1.9
1
4
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단위：mm
1 가스 샘플링 환형 검침기 2 열 전 대
3 후 드 4 오리피스판
5
가스 샘플링 환형 검침기
(샘플 구멍은 송풍기를 향함)
6
송 풍 기
그림 5 배출 시스템
≈250
11
4±5
57±3
685±15
57±3
21
3
A－A B－B C－C
A
6
4
2
5
3
4
C
C
B
B
A
225±15
25±
0.5
25±
0.5
100±
0.5
≈350
114±5
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1 환형 샘플러 2 미립자 필터
3 냉각 트랩 4 펌 프
5 수분 트랩 6 CO2 제거 트랩
7 유량 조절기 8 산소 분석기
a 임의의 CO2와 CO 분석기 b 배 출 구
c 대체 배출구 위치
그림 6 가스 샘플링과 측정 시스템
1
2
b c
a
3 4 5 6 5 7 8
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부속서 A(참고) 시험자를 위한 설명과 지침
A.1 서 론
이 부속서는 시험자와 시험 결과를 이용하는 사람들에게 시험 방법, 시험 장치 및 얻어진 데이터에 대
한 배경 지식을 제공하기 위한 것이다.
A.2 열 방출률 측정
A.2.1 열 방출률은 화재위험성을 결정하는데 있어 가장 중요한 변수중의 하나이다. 전형적인 화재에 있어
서 다양한 표면을 구성하는 많은 물질들이 화재의 발생에 기여하므로 상당히 복잡하다. 먼저 각각 별도의
표면에 점화될 때에 대하여 측정한다. 이미 연소중인 어떤 물질은 근처에 있는 물품들에 외부복사열로 작
용하므로 연소중인 물질로부터 화재의 크기를 알고 있어야 한다. 각 표면상에서의 화염전파 또한 평가되
어야 한다. 소규모 시험을 이용한 평가에서 전체표면으로부터의 열 방출률은 주어진 복사열에서 시간의
함수와 단위면적당 열 방출률로서 측정된다. 전체화재 출력값은 모든 물질에 대한 전체 표면에서의 출력
값의 합계와 관련되어 있다.
A.2.2 화재로부터 열발생 계산을 복잡하게 하는 요소는 다음과 같다.
a) 관련된 개개 물질들의 각기 다른 연소 시간
b) 각 표면의 형태
c) 용융, 적하, 또는 구조적 붕괴와 같은 물질의 연소 거동
A.2.3 시험 방법에는 복사 강도가 규정되어 있지 않다. 이것은 평가할 각 제품들에 대해 각각 따로 결정
되어야 한다. 몇몇 특정한 용도와 제품의 경우 열 방출을 계산하기 위한 시간을 결정하기 위해 일반적으
로 실제 규모 화재와 비교가 필요하다. 연구 목적의 시험은 처음에 스파크 점화기와 35 kW/m2의 복사강도
를 이용하는 것을 추천한다. 또한 시험 의뢰자가 시험 조건을 제시하지 않는 경우에도 25 kW/m2, 35 kW/m2,
50 kW/m2에서 시험하는 것을 권장한다. 시험을 통해 얻어진 결과로부터 어느 정도의 복사강도를 갖는 추
가시험이 바람직한지를 제안한다. 시험 결과는 사용된 복사강도가 시편이 지속적인 연소를 하는데 필요한
최소 복사강도보다 충분히 크지 않으면(10 kW/m2 이상), 통계적으로 좋은 결과를 얻지 못할 수 있다.
A.3 조작 원리의 선택
A.3.1 열 방출률을 측정하기 위해 많은 시험장치들이 개발되어 왔다. 전통적으로, 가장 간단한 것은 단열
환경을 유지하기 위하여 단열된 체임버로부터 엔탈피흐름을 직접 측정하는 방법이다. 보호된 히터를 사용
하면 정확한 단열장치를 만들 수 있지만 굉장히 고가이다. 단순한 방법으로 단열된 연소 체임버는 열 방
출 값을 실제보다 상당히 낮게 나타내므로 실험적인 교정만이 가능하다. 이러한 교정은 가연성 물질의 그
을음에도 민감할 것이다. 보다 개선된 구성은 등온장치로서, 열 방출률은 등온 조건을 유지하기 위해 도입
된 대체 버너에 의해 받아질 것이다. 이 장치는 보다 좋은 결과를 얻을 수 있으나, 실제적으로 완성하기
위해서는 복잡하고 고가이다.
A.3.2 조금의 손실 없이 열을 직접 측정하는 것은 어렵다. 그러나, 이것은 손실 없이 전체 연소생성물을
포함하는 생성물 흐름에서 산소 농도를 측정하는 것은 간단하다. 열 방출은 산소 소비 원리를 이용한 측
정으로부터 계산할 수 있다. 이 원리는 대부분의 일반 가연물의 경우 연소에서 공기 흐름으로부터 소비된
산소 1 kg은 13.1×103 kJ과 동일한 열을 방출한다는 것으로 설명한다. 이 값은 일반 가연물에 대해 약 ±5 %
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22
정도 편차가 있다. 이 원리는 ISO 5660－1에서 기술하는 시험 방법의 기본을 이루고 있다. 생성물의 중요
한 부분이 CO2보다는 CO나 검댕이일지라도 이 방법은 유용하다. 이 경우 교정 계수를 적용할 수 있다. 이
시험 방법은 산소 유입이 제한되지 않으므로 산소 공급이 제한으로 발생하는 CO 농도는 이 시험 방법의
정상적인 시험조건하에서는 일어날 수 없다.
A.4 히터 설계
A.4.1 다양한 열 방출률 측정 기술로부터 얻은 경험으로부터 복사열의 오차를 최소화하기 위한 방법이 제
시되었다. 시편은 열적으로 제어된 히터, 또는 수랭식 플레이트 또는 개방된 공기 중에서만 노출되어야 한
다. 온도가 제어되지 않는다면 시편으로부터의 화염 열로 인하여 온도가 상승할 수 있고 시편이 에러를
일으킬 수 있는 추가적인 복사열원으로 작용할 수 있다. 더불어 산소 소비가 측정원리로 이용될 때에는
산소값을 읽는 기준선에 노이즈로 작용할 수 있기 때문 가스 점화히터는 권장되지 않는다.
A.4.2 ISO 5657 시험을 목적으로 처음 개발한 끝이 잘린 콘 형태의 히터는 높은 복사열, 온도 조절, 유량
흐름의 개선과 세련되지 못한 설계의 개선 등을 포함한 변형이 이루어져 왔다. 수평 방향에서 히터는 불
꽃기둥 형태로서 히터에 충격을 주지 않고 연소흐름이 원뿔형태의 중심 구멍을 통해 빠져나갈 수 있도록
불꽃기둥외형으로 되어 있다. 공기 순환은 화염이 콘의 측면에 도달하지 않도록 한다.
A.4.3 히터의 형태 때문에 이 시험 장치는 보통 콘칼로리미터라고 알려져 있다.
A.5 불꽃 점화 장치
많은 시험에서 시편에 점화는 가스 불꽃에 의해 이루어진다. 그러나 이것은 열 방출, 오리피스의 열화
및 그을음을 야기시키기 때문에 열 방출을 계산할 때 어려움을 줄 수 있다. 또한 중앙에 위치하여 통풍과
난연에 의한 소화를 저해하고, 가장 중요하게 추가적인 열이 시편에 도달하지 못하게 한다는 것이다. 전기
스파크는 대부분의 이러한 어려움이 없으므로 점화기로서 채택되어왔다. 스파크 점화기는 단지 주기적인
청소와 전극의 조정만이 필요하다.
A.6 뒷면 조건
시편의 뒷면을 통한 열 손실은 연소의 후반부에서 연소 속도에 영향을 미친다. 재현성 있는 측정을 위
해, 뒷면을 통한 손실은 표준화되어야 하고, 이것은 단열 재료층을 이용하여 달성할 수 있다.
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부속서 B(참고) 분해능, 정밀도 및 편차
B.1 분 해 능 메탄 교정 연구에 의하면 1 kW에서 12 kW의 범위에서 5 % 이내의 선형성과, 5 kW에서
12 kW의 범위에서 2 % 이내 선형성을 갖고 열 방출률에서 ±1.5 %의 전형적인 변동을 갖는 것으로 나타났
다. 다른 가스를 사용한 교정에서도 이와 유사한 결과를 나타내고 있다. 교정 가스는 일정한 유량으로 버
너에 공급되어야 한다. 그러나 고체연료 연소의 균일성은 표면에서의 열분해에 의해 결정되고, 이로 인해
어떤 상황에서도 실질적인 변동을 발생시킬 수 있다. 실례로 poly(methylmethacrylate)에 대한 변동은 목재
제품보다 전통적으로 크다. 따라서, 고체 물질의 분해능은 시험 장치에 의한 것보다는 시편의 열분해과정
에 의해 결정된다.
B.2 응답의 속도 열 방출률 측정 기술의 응답속도 제한은 가장 느린 응답을 보이는 구성 요소에 의해 결
정된다. 이 시험 방법에서 가장 느린 응답을 보이는 구성 요소는 산소 분석기다. 압력 변환기와 열전대의
응답 시간은 상당히 빠르다.
B.3 정 밀 도 B.3과 B.4의 반복 오차 한계 r 과 재현 오차 한계 R 은 현재는 폐지되었으나, 시험소간 비
교시험이 실시되었을 당시에는 유효했던 ISO 5725：1986에 따라 계산되었다.
비 고 현재판 ISO 5725－1에서는 2.8×표준 편차 대신 1×상대 표준 편차를 r 과 R 로서 보고한다.
시험소간 비교 시험은 ISO/TC 92/SC 1/WG 5에 의해 수행되었다. 사용된 방법은 ISO 5660－1에 기술된
것과 같은 방법이다. 이 시험에서 사용된 재료는 25 mm의 흑색 PMMA(ρ＝1 180kg/m3), 30 mm의 경질 폴리
우레탄 폼(ρ＝33 kg/m3), 13 mm의 파티클보드(ρ＝640 kg/m3), 3 mm의 하드보드(ρ＝1 010 kg/m3), 10 mm의 석고
보드(ρ＝1 110 kg/m3) 및 10 mm의 난연 파티클보드(ρ＝750 kg/m3)이다. 각 재료에 대해 세 개의 시편을 6∼8
개의 시험소에서 두 가지 방향(수평과 수직)과 두 가지 복사 강도(25 kW/m2와 50 kW/m2)에서 시험을 실시
하였다.
이 시험들로부터 얻은 데이터는 동일한 시험 방법, 복사강도, 시험방향 및 시험체 수를 이용하는 ASTM
E05 SC 21 TG 60에 의해 실시되어진 일련의 시험들에서 개발된 데이터에 의해 보충되었다. ASTM 시험들에
서 구한 r 과 R 은 일반적으로 비슷한 경향을 보여주기 때문에 데이터들은 결합된 데이터군으로서 분석되
었다. ASTM 데이터는 한가지 경우에 시험기관마다 시험지침이 달랐기 때문에 배제하였다. 6개 시험소실에
서 다음의 재료들을 시험하였다. 6 mm의 난연 ABS(ρ＝325 kg/m3), 12 mm의 파티클보드(ρ＝640 kg/m3), 6 mm
의 흑색 PMMA(ρ＝1 180 kg/m3), 6 mm의 폴리에틸렌(ρ＝800 kg/m3), 6 mm의 PVC(ρ＝1 340 kg/m3), 25 mm의 경
질 polyisocyanurate 폼(ρ＝28.0 kg/m3)
신뢰 수준 95 %에서 반복 오차 한계 r 과 재현 오차 한계 R 에 대한 값은 5가지의 변수에 대해 ISO
5725：1986에 따라 계산되었다. r 과 R 의 값들은 2.8×적합한 표준 편차와 동일하고 “분산”으로서 확인되는 결과들을 포함한다. 변수는 시험 결과들에 대해 대표되는 것들인 tig, q& A, max, q& A, 180, QA, tot와 effc,h∆ 를 선택
하였다. 선형 축차 모델(ISO 5725：1986의 방정식 Ⅱ)은 앞에서 설명한 5가지 변수의 각각에 대한 모든 시
험소와 모든 시험체의 평균의 함수로서 r 과 R 을 표현하기 위해 사용되었다. 축차 방정식은 아래와 같으며,
구한 평균값의 범위를 나타내었다.
5∼150초 범위 내의 tig에 대한 결과
r＝4.1＋0.125tig ········································································································(B.1)
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R＝7.4＋0.220tig ·······································································································(B.2)
70∼1 120 kW/m2 범위내의 q& A, max에 대한 결과
r＝13.3＋0.131 q& A, max························································································································································(B.3)
R＝60.4＋0.141 q& A, max····························································································(B.4)
70∼870 kW/m2 범위내의 q& A, 180에 대한 결과
r＝23.3＋0.037 q& A, 180 ·······························································································(B.5)
R＝25.5＋0.151 q& A, 180 ······························································································(B.6)
5∼720 MJ/m2 범위내의 QA, tot에 대한 결과
r＝7.4＋0.068QA, tot ···································································································(B.7)
R＝11.8＋0.088QA, tot ································································································(B.8)
7∼40 kJ/g 범위내의 ∆hc, eff에 대한 결과
r＝1.23＋0.050∆hc, ef ·······························································································(B.9)
R＝2.42＋0.055∆hc, eff ·····························································································(B.10)
이러한 방정식의 의미는 다음의 예를 통하여 잘 설명할 수 있다. 확실한 재료 하나를 한 시험소에서 시
험하였을 때, 착화시간(tig)이 100초로 측정되었다고 가정하자. 만약 동일한 시험소에서 동일한 재료에 대하
여 두번째 시험을 실행하면, r 값은 다음과 같이 평가된다.
r＝4.1＋0.125×100＝17s
두번째 시험결과가 83초와 117초 사이에 있을 확률은 95%이다. 다시 동일한 재료를 다른 시험소에서 시
험한다고 가정한다. R 값은 다음과 같이 평가된다.
R＝7.4＋0.220×100＝29s
이 시험소의 시험결과가 71초와 129초 사이에 있을 확률은 95 %이다.
B.4 정밀도(부풀어오르거나 변형되는 재료에 대한 시험 절차) 열에 노출될 때 부풀어오르거나 변형이 되
는 재료에 대한 시험소간 비교 시험이 ISO/TC 61/SC 4/WG 3에 의해 수행되었다. 히터 바닥면과 시편과의
거리를 표준인 25 mm 대신 60 mm로 실시할 것을 제의하고, 사용된 방법은 이 기준의 7.5에 기술된 것과
같이 동일하게 실시되었다. 이 비교 시험에서 시험된 재료는 9.6 mm의 흑색 PMMA, 4 mm의 PVC, 3 mm의
난연 폴리프로필렌, 5.8 mm의 폴리카보네이트와 7.8 mm의 폴리카보네이트이다. 10개의 시험소에서 각 재료
별로 3개의 시편에 대해 수평 방향과 50 kW/m2의 조건에서 시험을 실시하였다. 신뢰 수준 95 %에서 반복오차한계 r 과 재현오차한계 R 에 대한 값은 tig, max,Aq& , QA, tot 3가지 변수에 대해
ISO 5725：1986에 따라 계산되었다. 선형 축차 모델(ISO 5725：1986의 방정식 Ⅱ)은 앞에서 설명한 3가지
변수의 각각에 대한 모든 시험소와 모든 시험체의 평균의 함수로서 r 과 R 을 표현하기 위해 사용되었다.
축차 방정식은 아래와 같으며, 구한 평균값의 범위를 나타내었다.
27∼167초 범위에서 tig에 대한 결과
r＝2.3＋0.255 tig ·····································································································(B.11)
R＝2.3＋0.652 tig ···································································································(B.12)
83∼855 kW/m2 범위내의 q& A, max에 대한 결과
r＝36.6＋0.064 q& A, max ····························································································(B.13)
R＝36.6＋0.330 q& A, max····························································································(B.14)
27∼319 MJ/m2 범위내의 QA, tot에 대한 결과
r＝15.5＋0.008 QA, tot······························································································(B.15)
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R＝15.5＋0.125 QA, tot·····························································································(B.16)
식 (B.1), (B.2)를 (B.11), (B.12)와 비교하면 시편 표면과 히터 바닥면 사이의 거리가 60 mm로 증가됨에 따
라 착화 시간의 반복성과 재현성이 나빠지는 것으로 나타났다. 남은 2가지 변수의 반복성은 영향을 받지
않은 것으로 보이지만 [식 (B.3), (B.7)과 (B.13), (B.15) 참조], 재현성은 거리가 60 mm일 때 약간 나빠졌다
[식 (B.4), (B.8)과 (B.14), (B.16) 참조].
B.5 편 차 건축 재료, 가구 등에 사용되는 화학조성이 알려지지 않은 고체 시편의 경우에는 산소 소비
표준값인 ∆hc/ro＝13.1×103 kJ/kg O2를 이용하면 예상 오차 범위가 ±5 %인 것으로 보고되어 왔다. 한 가지만
의 열분해 과정을 거치는 균일한 재료의 경우에는 산소봄베 열량계에 의해 ∆hc를 측정하고 원소 분석에
의해 ro를 측정하면 불확도를 감소시킬 수 있다. 대부분의 시험에서는 시편이 복합 재료고, 비균질이며 여
러 가지 분해 반응이 나타나므로 이것은 실질적이지 못하다. 그러나 기준물질에 대하여 ∆hc/ro를 정확히 측
정한다면 불확도를 충분히 감소시킬 수 있다.
○ r＝2.3＋0.26 m
● R＝2.3＋0.55 m
그림 B.1 부풀어오르는 재료의 tig에 대한 r 과 R 의 값
r 과 R
, s
평균 착화 시간, s
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○ r＝37＋0.064 m
● R＝37＋0.33 m
그림 B.2 부풀어오르는 재료의 q& A, max에 대한 r 과 R 의 값
○ r＝1＋0.008 m
● R＝16＋0.133 m
그림 B.3 부풀어오르는 재료의 QA, tot에 대한 r 과 R 의 값
r 과 R
, s
평균 최대 열방출률, kW/m2
r 과 R
, s
평균 총열방출률, MJ/m2
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부속서 C(참고) 질량 감소율과 유효 연소열
C.1 유효 연소열 유효 연소열은 한 가지의 분해형태를 갖는 균일한 시편의 연소 시간 동안의 상수로서
이론적인 순연소열의 값보다 적다. 따라서, 일정한 유효 연소열을 포함한 대부분의 유기액체가 한 가지의
분해형태를 갖는 물질의 예이다. 반면에 셀룰로오스 제품은 대개 한 가지 이상의 분해형태와 다양한 유효
연소열 값을 갖는다. 한 가지 이상의 분해형태를 갖는 재료나 복합 재료 또는 비균일한 재료의 유효 연소
열은 반드시 일정하지는 않다. 유효 연소열과 질량 감소율은 물질의 화재 거동에 관한 추가적인 정보를
제공해주기 위하여 사용될 수 있다.
비 고 수분을 흡수하고 있는 재료나 물분자를 포함하고 있는 재료에 대해 측정된 질량 감소 값은 연
소열을 충분히 대표하지 못할 수 있다.
C.2 기 호 ∆hc, eff, 유효 순연소열, MJ/kg
C.3 계 산 질량감소율 － m& 은 착화 시간으로부터 각각의 시간 간격으로 계산되며[12.5.1 참조], 유효 연
소열의 시간－변화 값을 결정하는데 사용될 수 있다.
∆hc, eff＝ mtq&
&
−)( ············································································································(C.1)
질량 감소율을 결정하기 위해서는 수학적 미분이 필요하고, 시험장치 출력값으로부터 직접 얻는 측정값
보다 노이즈가 많으므로 ∆hc, eff의 평균값을 계산하는 것이 좋다. 이러한 평균을 얻기 위해서는 식 (c.1)에서
비율의 평균을 계산하지 않고 분자와 분모를 개별적으로 평균해야 한다. 전체 시험시간에 대해 ∆hc, eff는 다
음과 같이 얻어진다.
∆hc, eff＝fs mmttq
−∑ ∆)(& ·····································································································(C.2)
합계는 착화 시간으로부터 전체 시험 시간에 걸쳐서 실시한다.
F ISO 5660－1：2003
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부속서 D(참고) 수직 방향에서의 시험
D.1 서 론 이 규격의 기준 부분은 수평 방향의 시험과 관련되어 있다. 이 기준은 제품의 최종 사용 방
향이 수직인 벽마감재와 같은 시편에 대해서도 적용할 수 있다. 이러한 이유 때문에 이 시험 방법이 실제
규모 제품의 모형을 대표하지 않는다. 그 대신에 규정된 외부 복사에 대한 시편의 기본적인 반응을 시험
한다. 시편에 대한 전체 가열은 외부 복사열과 시편 자체의 화염으로부터 발생되는 열류의 합계이다. 시편
자체 화염으로부터의 열류는 두 가지 방향이 각기 다를 것이다. 명심해야 할 것은 소규모 시편에 대한 화
염 열류는 실제규모 제품과 비교했을 때 상관관계가 없다는 점이다. 반면에 제품의 적용에 따라서 상관관
계는 달라질 수 있다. 소규모의 열 방출률과 실제규모의 열 방출률 사이의 상관관계는 실제규모 제품이
노출된 화염 열류가 소규모 시편과 다르다는 점을 고려한 복사 강도값을 설정해야 한다.
표준 시험 방향은 시편의 대부분 형태에서 수평이며, 따라서 시편의 용융, 적하, 탈락으로 인한 시험상
의 문제가 많지 않다. 재현성 또한 수평 방향이 훨씬 좋다. 수직방향에서는 광고온계, 시편 열전대 및 다
른 특수 장치를 설치하기 좋기 때문에 어떤 특수한 연구를 위해 이용할 수 있다. 수직 방향에서 시험을
실시하기 위해서는 약간의 시험 장치 및 시험절차의 변형이 필요하다.
D.2 시험 장치의 변형
D.2.1 콘형태의 복사 전기 히터 수직 방향의 시험을 위해서는 콘형태의 히터 구성품은 히터 바닥면이 수
직으로서 시편과 평행이 되도록 90 ° 회전되어야 한다.
D.2.2 시편 홀더 수직 방향의 시험을 위해서는 6.5에서 기술된 것과 다른 시편 홀더가 필요하다. 수직
시편 홀더를 그림 D.1에 나타내었으며, 용융하는 물질의 한정된 양을 담기 위한 적하 받침대가 포함되어
있다.
D.3 시편 준비 8.3.1에서 기술한 것과 같이 알루미늄 포일로 감싼 시편을 시편 두께에 따라 최소 두께
13 mm 이상의 내화 섬유(밀도 65 kg/m3) 층을 뒷받침으로서 사용한 수직 시편 홀더에 설치한다. 내화 섬유
판지의 단단한 층을 섬유 층의 뒷쪽에 위치시킨다. 판지 두께는 고정 스프링클립(그림 D.1)을 판지 뒤에
끼웠을 때 전체 조립품을 단단히 고정될 수 있는 것으로 한다. 콘히터의 높이는 시편 중심부와 히터 중심
부가 일치되는 높이로 한다.
D.4 히터 교정 10.2.5의 히터 교정을 수직 방향의 히터에 실행한다. 열류계는 수직 시편 표면의 중심부
와 동등한 위치에서 수열면이 히터를 향하도록 위치시킨다.
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단위：mm
비 고 기준판은 4.8±0.1 mm 스테인리스강이다. 다른 물질은 1.59±0.1 mm 스테인리스강이다.
그림 D.1 수직 방향의 시편 홀더
D.5 시험 절차 수직 방향에서의 시험 절차는 11.에서 기술한 수평 방향에서의 절차와 대부분 동일하다.
시험에 앞서 시편 홀더를 시편의 노출면이 콘 히터 바닥면으로부터 25 mm 떨어지도록 위치시킨다. 6.9에
기술된 바와 같이 스파크 플러그는 홀더의 상부에서 5 mm 떨어진 시편 표면상에 위치시킨다.
104±1
B－B 25±1
27±1
94±0.5
15±1
B
27±1
4.8±0.1
4.8±0.1 13±0.5
AA
B
A－A
104±
1
116±
1
73±
1 2.
4±0.
1
9.4±
0.5
10±
0.5
58±
1
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부속서 E(참고) 작동 열류계의 교정
6.12에 규정한 작동열류계와 기준열류계의 상호비교는 콘히터를 이용하며, 각각의 열류계를 교정 위치
에 차례로 장착하여 실시한다. 시험 장치가 열적 평형에 도달하도록 주의해야 한다. 다른 방법의 하나로
특별히 제작된 비교 시험 장치(예：BS 6809에 규정된 것)를 사용할 수 있다.
하나의 기준열류계를 사용하기보다 두 개의 열류계를 사용하는 것이 기준열류계의 감도 변화에 대한 안
전한 대비책이 될 수 있다.
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부속서 F(참고) 추가적인 가스 분석에 의한 열 방출 계산
F.1 일반 사항 열 방출률을 계산하기 위한 12.의 식은 그림 6에서 나타낸 바와 같이 O2를 측정하기 전에
화학적 가스 세정기를 통해 가스 샘플로부터 CO2가 제거되는 것을 가정한 것이다. 몇몇 시험소에서는 CO2
측정을 위한 장비를 갖추고 있으며, 이 경우 고가이고 조작에 주의가 필요한 화학적 가스 세정제를 사용
하여 CO2를 제거할 필요가 없다.
열 방출률값을 구하기 위해 이 부속서의 식을 이용한다면, 추가적인 가스 분석기의 응답 시간은 산소
분석기의 응답 시간과 밀접하게 조화를 이루어야 한다. 만약 이 요건이 충족되지 않는다면, 이 부속서를
열 방출률을 구하는데 사용할 수 없다. 만약 시스템에서 CO2 분석기가 사용된다면 실리카겔은 건조제로서
사용할 수 없다.
이 부속서는 CO2가 샘플링 라인으로부터 제거되지 않고 측정할 때 이용할 수 있는 식을 나타내었으며,
두 가지 경우를 고려하여야 한다.
－첫 번째 경우, 건조되고 여과된 샘플흐름 부분은 적외선 CO2 및 CO 분석기 방향으로 전환됨(그림 6의
선택 사항 참조).
－두 번째 경우, 수증기 분석기가 추가됨.
응축을 피하기 위해 연소 생성물의 흐름에서 H2O 농도를 측정하기 위해서는 별도의 가열된 필터가 장
착된 샘플링 시스템, 가열된 샘플링 라인 및 가열된 분석기가 필요하다.
F.2 기 호 이 부속서에서 이용된 새로운 기호를 표 F.1에 나타내었다.
표 F.1 기호와 명칭
기 호 명 칭 단 위
Ma 공기의 분자 질량 kg/kmol
Mc 연소 생성물의 분자 질량 kg/kmol 1dt CO2 분석기의 지연 시간 s 2dt CO 분석기의 지연 시간 s 3dt H2O 분석기의 지연 시간 s
초기 CO2 판독값 1 0COX 초기 CO 판독값 1
초기 H2O 판독값 1
대기 산소, 몰 분율 1
시간 지연 교정 이전의 CO2 판독값 1 1COX 시간 지연 교정 이전의 CO 판독값 1
시간 지연 교정 이전의 H2O 판독값 1
CO2 판독값, 몰 분율 1
COX CO 판독값, 몰 분율 1
H2O 판독값, 몰 분율 1
Φ 산소 소비 계수 1
1OH2
X
2COX
OH2X
0CO2
X
0OH2
XaX
2O
1CO2
X
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32
F.3 CO2와 CO를 측정할 경우 산소 분석기와 마찬가지로 CO2와 CO의 측정에서는 샘플링 라인을 통해 이
동하는 시간 지연을 고려해야 한다.
······························································································· (F.1)
··························································································· (F.2)
)()( 2d
1COCO ttXtX += ································································································· (F.3)
배출 덕트 유속은 12.3에서와 같은 방법으로 계산한다.
ee T
PCm ∆=& ············································································································ (F.4)
열 방출률은 다음 식으로부터 구할 수 있다.
eCOCO
O0
c
150.1)1(/)1(172.0
)(10.1 2
2m
XXXr
hq a &&
+−
−−= ΦΦ
ΦΦ∆ ················································· (F.5)
산소 소비 계수 Φ는 다음 식으로부터 구할 수 있다.
)1()1()1(
222
2222
OCOCO0O
0COOCOCOO
XXXXXXXXX a
−−−−−−−
=Φ ······························································ (F.6)
대기중의 산소 몰분율은 다음 식으로부터 구할 수 있다. 0O
0OHO 222
)1( XXX a −= ·································································································· (F.7)
식 (F.5)에서 대괄호 내의 용어에서 분자의 두 번째 항은 일부 탄소의 불완전한 연소에 의해 CO2 대신
발생된 CO에 대한 보정이다. 콘칼로리미터 시험에서, 보통 XCO는 식 (F.5)와 (F.6)에서 무시할 수 있을 정도
로 매우 작다. 이는 실질적으로 CO 분석기를 통해 측정된 CO 농도가 콘칼로리미터 시험의 열 방출률 측
정의 정밀도에 크게 영향을 미치지 않는다는 것을 의미한다. 따라서 CO 분석기가 설치되지 않은 경우에도
XCO를 무시하는 것으로 가정하고 식 (F.5)와 (F.6)은 이용할 수 있다.
F.4 H2O를 측정할 경우 이러한 시험 방법과 같은 개방 연소 시스템에서는 시스템으로 들어가는 공기의
유량을 직접 측정할 수는 없지만 배출 덕트에서 측정한 유량으로부터 추정할 수는 있다. 팽창은 공기의
분율에 포함된 산소의 완전 연소로 인한 것으로 가정을 필요로 한다. 이러한 팽창은 연료의 조성과 연소
의 실제적인 화학양론에 따라 좌우된다. 메탄에 의해 보정된 부피 팽창 계수의 좋은 평균값은 1.105이다.
이 수치는 12.3.2의 식과 식 (F.5)에 이미 반영되었다. 콘칼로리미터 시험에서 O2, CO2, CO, H2O와 미
연소가스(화학적으로 변화하지 않고 시스템에 들어와서 나감)로 이루어진 99 % 이상의 연소 생성물은 N2와
같이 나타나는 것으로 가정할 수 있다. 만약 배출에서 H2O가 측정되면 이 측정을 O2, CO2와 CO 측정과 함
께 팽창을 결정하는데 이용할 수 있다. 배출 덕트에서의 질량유량은 다음 식에 의해 좀 더 정확하게 구할
수 있다.
ea
cT
pMMme
∆×=& ·································································································· (F.8)
이 식에서 Ma는 29 kg/kmol로 한다. 연소생성물의 분자질량 Mc는 다음 식에 의해 계산할 수 있다. 4)]45.2)(1(5.4[
222 COOOHc ×++−+= XXXM ······················································· (F.9)
열 방출률은 다음 식에 의해 구한다.
여기에서 CO2분석기에 대한 지연 시간 1dt 과 CO 분석기에 대한 지연 시간 2
dt
는 보통 O2 분석기에 대한 지연 시간 td와는 다르다(작다).
)()( d1OO 22
ttXtX +=
)()( 1d
1COCO 22
ttXtX +=
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e0CO
0O
COCOO
O
COaOOH
o
c
c
O
22
22
222
2
1
1)1(172.0)1( m
XX
XXXXXXX
rh
MM
q &&
−−
−−−
−−−
= ΦΦ∆ ················ (F.10)
H2O 판독값은 다른 분석기에 대한 식 (F.1)∼(F.3)과 유사한 방법으로 시간 지연된 값을 구해야 한다.
)()( 3d
1OHOH 22
ttXtX += ······························································································(F.11)
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참고 문헌
[1] ISO 291：1997 Plastics－Standard atmospheres for conditioning and testing
[2] ISO 5657：1997 Reaction to fire tests－Ignitability of building products using a radiant heat source
[3] ISO 5728：1986 Precision of test methods－Determination of repeatability and reproducibility for a standard test
method by inter－laboratory tests(now withdrawn)
[4] ISO 5725－1 Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results－Part 1：General principles
and definitions
[5] ISO 5725－2 Accuracy(trueness and precision) of measurement methods and results－Part 2：Basic method for the
determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method
[6] ISO/TR 3814：1989 Tests for measuring ‘reaction－to－fire’ of building materials－Their development and
application
[7] ISO/TS 14934－1 Reaction－to－fire tests－Calibration and use of radiometers and heat flux meters－Part 1：
General principles
[8] BS 6809：1987 Method for calibration of radiometers for use in fire testing
[9] ASTM E 1354－99 Standard Test Method for Heat and Visible Smoke Release Rates for Materials and Products
Using an Oxygen Consumption Calorimeter
[10] Babrauskas V. Development of the cone calorimeter－A bench－scale heat release rate apparatus based on oxygen
consumption, Fire and Materials, 8, 1984, pp.81－95
[11] Twilley W.H. and Babrauskas, V., User's guide for the Cone calorimeter, NBS Special Publication SP 745, National
Bureau of Standard, U.S., (1988)
[12] Janssens M.L Measuring rate of heat release by oxygen consumption, Fire Technology, 27, 1991, pp.234－249
[13] Babrauskas V. and Grayson, S.J. eds., Heat release in fires. Elsevier Applied Science Publishers, Barking, 1992
－본－
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KS F ISO 5660－1：2003
연소 성능 시험－열 방출, 연기 발생, 질량 감소율－
제1부：열방출률(콘칼로리미터법) 해 설
이 해설은 본체에서 규정하고 있는 사항 및 이와 관련한 사항을 설명한 것으로 규격의 일부는 아니다.
Ⅰ. 제정 경위 최근 건축물의 고층화, 대형화로 인한 구조 및 재료의 경량화, 슬림화가 가속화 되고, 쾌적
한 실내공간에 대한 요구가 증가하면서 경량합성재 및 천연재료 또는 유·무기 혼합재 등의 신소재를 이용
한 다양한 복합 재료가 사용되고 있다. 이러한 재료들은 미관이나 내구성 등 많은 장점을 지니고 있으나
다수가 가연성재료를 포함한 것으로서 작은 불꽃이나 복사열에 의해 쉽게 착화하여 큰 화재를 일으킬 수
있다. 화재 발생시 인명에 위험을 미치는 요인은 열, 연기, 유해가스의 3가지로 분류되며 이중 열은 화상
을 야기하며, 연기는 가시거리 저하로 대피를 불가능하게 하고 유해가스 중 CO 및 HCN은 혼수상태 또는
사망에 이르게 하며 HCI 등은 눈과 같은 감각기관과 호흡기관을 자극하여 기침, 질식, 시력손상을 야기하
거나 또는 폐 손상으로 사망에 이르게 한다. 따라서 화재위험을 종합적으로 평가하기 위해서는 발생열 및
열발생률, 연기, 유해가스와 같은 fire property를 모두 고려하여야 한다. 현재 우리나라 건축용 내장재에 대
한 난연 시험으로는 KS F 2271：1998(건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법)이 있다. 이 방법은
재료의 표면 연소성, 발연성 및 mouse를 이용한 가스유해성을 평가하여 재료를 난연 1급, 난연 2급, 난연
3급으로 분류하고 있으며 건설교통부령 제184호(1999. 5. 7)에서는 난연 1급, 2급, 3급을 각각 불연 재료, 준
불연 재료, 난연 재료로 명칭하고 있다. 그러나 이 시험 방법은 실제 화재시 내장재의 안전성을 평가하기
에는 너무 포괄적이고 불확실한 요소들이 많으며 현행 평가 기준하에서는 석고보드, 암면텍스, 밤라이트
등과 같은 몇몇 무기재료 제품 이외의 유기 합성수지 내장재는 극히 제한적으로 사용될 수밖에 없는 실정
이다.
화재안전규격에 대한 국제적 경향은 사양규격(prescriptive standard)에서 성능 규격(performance－based
standard)으로 변하고 있다. 이러한 변화의 일환으로 bench－scale의 콘칼로리미터를 사용하여 열발생률(Heat
Release Rate)이라는 공학적이며 실용적인 지표를 도입한 시험 방법이 ISO 규격화 되어 국제적으로 보편화
되었다. 따라서 국제적으로 부합되는 내장재의 화재 안전성 평가방법 제정이 외국으로 진출하는 우리기업
과 국민의 안전을 위하여 시급하다. 본 규격의 제정 목적은 건축물 재료에 의한 화재발생을 억제하고 초
기 화재 지연 목적을 위하여 연소성능 시험 방법을 한국산업규격으로서 표준화하여, 건축물의 설계나 건
설공사 품질시험 등에서 쉽게 적용할 수 있도록 함으로써 화재로 인한 물적, 인적 손실을 경감시키고, 건
축생산의 경제성을 도모하기 위한 것이다.
Ⅱ. 주요 제정 내용
1. 적용 범위 이 규격은 점화 장치가 부착된 수평 방향의 콘 히터 복사열에 노출된 시편의 열 방출률을
평가하는 방법(이하 콘칼로리미터법이라 한다)에 대하여 적용한다.
2. 인용 규격 이 규격에서는 ISO 5660－1를 기준으로 하여 인용함으로써 규격의 규정 일부를 구성하였으
F ISO 5660－1：2003
36
며, 이러한 인용규격은 이 규격이 제정된 이후에도 최신판을 적용하도록 규정하여 합리적인 한국산업규격
의 호환과 활용을 도모하고자 하였다.
3. 정 의 이 규격에서 사용된 정의는 ISO 5660－1을 기초로 하여 정의하였다.
4. 시험 원리 연소 시스템에서 발생하는 열량과 공기로부터 소비되는 산소의 양 사이에는 상관관계가 있
음이 실험적으로 알려져 왔고, 고분자 재료, 유기성 액체, 천연재료를 포함한 대부분의 가연성 재료들은
연소시 소비된 산소 1 kg당 13.1 MJ의 열량을 방출하며 이것은 거의 근사한 대표값이라는 것을 발견했는데
이 때 평균값의 편차는 ±5 % 정도였다.
열 방출율＝13.1 MJ/kg O2
13.1 MJ/kg O2라는 상수값은 15.7 MJ/kg O2의 값을 갖는 아세틸렌 같은 극소수의 예외를 제외하고 모든 탄
화수소계물질(C, H로 구성된 재료)에 대하여 거의 같다. 많은 가연물들에 대한 상세한 상수값들이 NFPA
Handbook에 표(TABLES AND CHARTS, Heats of Combustion and Related Properties to Pure, Simple Substances)에
열거되어 있다. 일반적으로 사용되는 가연성 고체가 아닌 재료로서 비표준화된 특별한 상수값을 필요로
하는 재료의 경우에는 이 표가 매우 중요한 의미를 갖는다. 산소소비원리의 기본개념은 간단하다. 연소로
인해 열량이 발생되기 위해서는 배출흐름속으로부터 제거되는 일정한 수의 산소분자들이 있어야 한다. 실
제로 사람들이 산소의 몰수를 셀수는 없으나 산소의 농도와 유량의 측정은 가능하다. 그러므로 산소소비
방정식의 실제적인 이행은 유입과 유출 흐름 사이의 몰변화, 가스분석기로부터 어떤 가스의 포착 등과 같
은 문제들과 관계되어지는 것이다. 그 결과로 도출된 방정식은 간단하지만은 않으나 대부분의 관계되는
조건들에 대해서 상세하게 연구되었으며, 이들 방정식들을 근거로 콘칼로리미터가 개발되었다.
sA Atqtq /)()( && =
2
22
O
O0O
eoc 5.1105.1)10.1)(/()( X
XXT
pCrhtq −−
⋅= ∆∆&
5. 시 험 체 복사열이 표면에 균일하게 분포되도록 평평한 것으로 하였으며, 착화되어 연소지속성을 유지
시키기 위하여 표면 상태(균열, 틈 및 구멍 등)의 조건을 명기하였으며, 또한 재료 표면상태의 양면이 다른
경우 양면이 실내에 노출 될 때 노출면에 대하여 모두 시험하도록 하였다. 시험체는 일반 건축물에서 다
량 사용되는 단일 재료, 복합 재료 및 조립품으로 하였으며, 시험체의 재료 및 구성은 실제 사용되는 것과
여기에서 )(tqA& ：단위면적당 열 방출률(kW/m2)
q&：열 방출률(kW)
As：실험체의 공칭표면적(m2)
∆hc：순수연소열(kJ/kg)
ro：화학양론적 산소대 연료 질량비(△hc/ro는 NFPA Handbook을
참조하고 정확한 값을 알고 있지 못하면 13.1×103 kJ/kg으로
설정한다.)
C：산소 소비량 보정상수 (m1/2kg1/2k1/2)
∆p：오리피스의 압력차(Pa)
Te：오리피스에서의 기체의 절대온도(K)
：O2의 물분율에 대한 산소 분석기 눈금 판독값
：산소 분석기 눈금의 초기값 2OX
0O2
X
F ISO 5660－1：2003
37
동일하고 대표성을 갖는 것으로 하였다. 시험체의 반복성을 확보하기 위해 개수는 가열강도에 대하여 원
칙적으로 3개로 하였다. 시험체의 두께가 50 mm를 초과 할 경우 가열면에 영향이 미치지 않도록 가열면
뒷면을 기계적 방법 등으로 절삭하여 50 mm를 초과하지 않도록 하였다. 일반 건축재료의 착화 난이도는
재료의 함수율, 온도 및 습도 등에 따라 달라진다고 볼 수 있다. 따라서 시험체의 양생조건을 온도 23±
2 ℃, 상대 습도 (50±5) %의 일상온도와 같은 조건으로 하여 항량이 되도록 하였다. 시험체 뒷면에 설치하
는 기판 재료의 물성 및 양생조건을 규정한 이유는 기판으로 인한 시험결과의 영향을 일정하게 하기 위함
이다.
6. 시험 장치 국제적으로 검증되고 인정된 국제규격 ISO 5660－1에서 정하여진 장치를 준용하여 따르도
록 하였다.
7. 시험 환경, 준비 및 절차 시험 장치는 온도 15∼30 ℃, 상대 습도 20∼80 %이며 통풍이 자유로운 실내
에 설치하도록 하고 준비 및 절차는 ISO 5660－1의 규정을 따랐다.
8. 시험 결과 표시 및 시험 보고 시험 결과 표시 및 시험 보고는 ISO 5660－1에서 규정하는 바에 따라서
기본 사항과 추가로 기재하여야 할 사항들을 표기하도록 하였다.
9. 시험 결과에 대한 일본의 판정 기준 사례 최근 개정된 일본 건축기준법에서는 건축내장재료의 난연성
능 평가방법으로 ISO 5660－1 콘칼로리미터 시험에 의한 연소 발열성에 따라 난연 성능을 평가하도록 하
고 있다. 시험체를 수평 방향으로 설치하고 50 kW/m2의 복사열을 난연1급은 20분, 난연2급은 10분, 난연3
급은 5분간 가한 후 아래의 평가 기준에 따라 난연 성능을 평가하고 있다.
표 일본 건축기준법에 의한 난연 성능 평가(ISO 5660－1 콘칼로리미터법)
시험 조건 난연 등급
가열 조건 가열 시간판정 기준
난연1급(불연) 50 kW/m2 20분
난연2급(준불연) 50 kW/m2 10분
난연3급(난연) 50 kW/m2 5분
총방출열량(THR)이 8 MJ/m2 이하일 것.
최대열 방출률(PHRR)이 10초 이상 200 kW/m2
를 초과하지 않을 것.
방화상 유해한 관통, 균열, 구멍 등이 발생하
지 않을 것.
－해－
편 집 겸
발 행 인 유 영 상
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한국산업규격 연소 성능 시험－열 방출, 연기 발생, 질량 감소율－제1부：열 방출률(콘칼로리미터법)
2003년 5월 23일 발행
KSKSKSSKSKS KSKS SKS KSKS SKSKS KSKSKS
KOREAN STANDARDS ASSOCIATION
KS F ISO 5660－1：2003
Reaction to fire test－Heat release, smoke production and mass loss rate－
Part 1：Heat release rate(ConeCalorimeter method)
ICS 13.220.50
