콘 칼로리미터를 이용한 케이블의 임계열유속 및 점화온도 측정 연구

A Study on the Measurement of Critical Heat Flux and Ignition Temperature of Cables using Cone Calorimeter

원자력 발전소와 같은 주요 시설에서 케이블로 인한 화재 확산과 관련된 위험은 주요 안전 시설의 보호를 위해 고려되어야 하며, 각 섹션의 화재 확산 위험에 대한 명확한 이해가 필요하다. 단순히 실제 규모의 화재실험에 기반한 예측은 다양한 화재 조건으로 인해 오도될수 있다. 케이블의 화재 위험성 평가에서 요구되는 케이블의 물리적 입력인자는 수치결과의 신뢰성에 절대적인 영향을 미치게 된다. 고체 가연물의 난연성(Flame-retardant) 평가 및 연소물성의 측정을 위해 널리 사용되고 있는 국제 표준화 기구인 ISO 5660-1에 근거한 콘 칼로리미터가 보편적으로 사용되고 있다. 다양한 입력인자 중 점화온도는 콘 히터에서 방출되는 복사열로 인하여 점화되는 순간의 온도를 정확하게 측정하기 어려운 물리량이다. 가연물의 점화온도 및 임계열유속에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있으며, 대표적으로 열전대를 이용한 점화온도 측정 및 점화시간을 통해 점화온도 및 임계열유속 산출 방식이 있다. 화재시뮬레이션의 정확도 향상을 위하여 두가지 방식에 대한 정량적인 검토가 필요로하다, 본 연구에서는 국내 원자력에서 사용되는 안전등급 및 비안전등급의 케이블을 대상으로 콘 칼로리미터를 이용하여 점화온도 측정과 점화시간을 통한 점화온도 및 임계 열유속을 산출하였다. 실험 결과 케이블의 직경 차이에 의해 콘 히터에서 방출되는 복사열에 노출되는 실제 표면적에 차이가 발생하며, 이에 따라 측정 인자에 도 영향을 미치게 된다. 또한 케이블 도체에 의한 열전도 효과로 인하여 점화온도, 점화시간 및 임계열유속에 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다. 결과적으로 케이블의 안전 등급에 따른 재질, 케이블 직경에 의한 곡률효과 및 도체에 의한 열전도 현상 등에 의한 입력인자들의 정량적인 차이를 확인하였으며, 이러한 정보는 화재확산 화재시뮬레이션의 신뢰도 향상에 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.