발포 플라스틱 단열재의 표면 열분해 특성 분석 및열분해 모델링에 관한 실험적 연구

Experimental Study on the Surface Pyrolysis Properties and Modeling of Expanded Polystyrene

건축물의 에너지 절약을 위해 사용되는 단열재는 가연성 물질로서 화재 시 급속한 화염 전파로 인해 잠재적인위험성을 가진다. 고체 가연물의 점화는 표면 열분해를 통해 발생하기 때문에, 고체 가연물인 단열재의 열분해 과정을 이해하는 것은 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 단열재인 expanded polystyrene (EPS)의 열분해 현상을 분석하기위해 thermogravimetric analysis (TGA) 실험을 수행했다. 그 결과, EPS는 약 370-430 ℃의 온도 범위에서 한 번의 질량감소를 통해 열분해가 일어났다. TGA 실험에서 얻은 열분해 특성으로부터 model-free 법과 model-fitting 법을 사용하여 열분해 반응속도를 분석하였고, EPS의 열분해 물성치인 활성화 에너지와 선인자 계수, 열분해 반응 메커니즘을도출하였다. 또한, 화재 시뮬레이션의 열분해 모델을 사용하여 도출된 열분해 물성치의 적정성을 검토했다.

Insulation materials are widely used in buildings for energy conservation. However, a combustible insulation materialposes a potential risk of rapid flame propagation in the event of a fire. Since ignition occurs through surface pyrolysisbefore combustion takes place, it is important to understand the pyrolysis process of insulation materials. In this study,thermogravimetric analysis (TGA) was conducted at different heating rates to investigate the pyrolysis of expandedpolystyrene (EPS). The results indicate that the pyrolysis of EPS occurs in one stage, with weight loss occurring attemperatures in the range of 370-430 ℃. The pyrolysis kinetics were analyzed using the model-free and model-free methodbased on TGA results. Kinetic analysis allowed for the determination of pyrolysis parameters such as activation energy,pre-exponential factor, and reaction mechanism of EPS. Furthermore, the suitability of the pyrolysis parameters obtained inthis study was examined using a pyrolysis model for fire simulation.