다양한 형상의 PU 폼 화염에서 열방출률과 선형적 관계를 갖는 독립변수의 검토

Review of Independent Variables with Linearity for Heat Release Rate in PU Foam Flames with Various Configurations

열방출률(Heat release rate)은 가연물의 유효 연소열과 단위 시간당 공급되는 연료 질량유량의 곱으로 정의되며, 일반적으로 화재의 정량적 위험성을 나타낼 수 있는 가장 중요한 인자로 알려져 있다. 열방출률은 화재의 확산현상 뿐만 아니라 화학반응과 관련된 다양한 물성에 직접적인 영향을 미치게 된다. 또한 공학적인 화재 위험성 평가를 위해 우선적으로 정확한 정보가 제공되어야 하는 물리량이기 때문에 다양한 가연물들을 대상으로 화재실험을 통해 제시되고 있다. 화재실험을 통해 측정된 가연물의 시간에 따른 열방출률은 외부 환기조건, 벽면과의 거리 그리고 주위 온⋅습도에 의해 변화될 뿐만 아니라, 동일한 재질의 가연물을 대상으로 배열, 크기 그리고 이격거리 등 다양한 인자에 의해서 변화될 수 있다. 즉, 화재실험을 수행하지 않고 열방출률을 예측하기에는 많은 어려움이 있다. 최근 열방출률을 예측하기 위한 선행연구에서는 다양한 가연물을 대상으로 화재실험을 수행하여, 가연물의 표면적 또는 질량과 같은 독립변수와 열방출률의 상관관계를 도출하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 그러나 열방출률과의 상관관계를 도출한 독립변수는 명확한 기준을 찾아보기 어렵고, 주관적인 판단에 결정되는 것이 대부분이다. 이에 본 연구에서는 다양한 형상의 가연물을 이용하여 열방출률과 선형적인 관계를 나타낼 수 있는 독립변수를 도출하기 위한 화재실험이 수행되었다. 가연물은 입체적이고 상대적으로 균질할 수 있는 PU 폼이 선정되었으며, 다양한 형상은 무한한 경우의 수를 갖기 때문에 직육면체의 형상으로 조건이 제한되었다. 이에 따라 PU 폼의 표면적 및 질량이 다른 총 18가지의 실험조건이 고려되었으며, 다양한 독립변수와 열방출률의 상관관계가 검토되었다.