연소 조건에 따른 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)의 연기 입자 크기가 광소멸에 미치는 영향 분석

Analysis of the Light Extinction Effect of Polymethyl Methacrylate by Smoke Particle Size in Combustion Conditions

연소시 생성되는 다량의 연기 및 유독가스는 피난자의 가시도를 감소시켜 피난을 방해하는 주요한 인자로 작용한 다. 연기 입자의 크기는 빛의 산란 및 흡수에 영향을 미치기 때문에 연기의 불투명도를 결정짓는 주요한 요소이다. 따라서 피난 안전성 확보를 위하여 연기 입자 크기 분포와 연기 불투명도간의 상관관계를 밝히는 것은 중요하다. 본 실험은 polymethyl methacrylate (PMMA)를 대상으로 ISO 5659-2 연소 챔버에 입자 측정 장치(OPC)를 연결하여 온 도 및 점화 불꽃의 유무에 따른 광학 밀도와 연기 입자 크기 분포를 측정하였다. 실험 결과를 바탕으로 특정 광학 밀도를 도출하여 연기 입자 크기와 광소멸의 상관관계를 분석하였다. 실험 결과 특정 광학 밀도가 증가할수록 0.25 - 0.3 μm 크기의 입자 농도는 감소하고 0.3 - 0.58 μm 크기의 입자 농도가 증가하였으며 회귀분석을 통해 0.25 - 0.58 μm 입자가 광소멸에 영향을 미치는 것을 확인하였다.

Large amounts of smoke and toxic gases generated during combustion are the main causes of fire casualties and are major factors that hinder evacuation (i.e., by reducing the visibility). Since the size of the smoke particles closely influences the scattering and absorption of light, it has a direct effect on the opacity of the smoke. Therefore, it is important to determine the correlation between the particle size distribution of smoke particles and smoke opacity to ensure the safety of evacuees. In this study, the correlation between density and size distribution of smoke particles from polymethyl methacrylate (PMMA) and visibility were measured with and without flame conditions. We achieved this by setting up an ISO 5659-2 smoke density chamber, equipped with a particle measuring device (OPC), and recording the visibility changes with increasing temperature. Specific optical density and visibility secured during evacuation were compared. As the specific optical density increased, the particle concentration with a size of 0.25 - 0.3 μm decreased but the one with a size of 0.3 - 0.58 μm increased significantly. Regression analysis confirmed that 0.25 - 0.58 μm particles affected light extinction the most. The difference in visibility secured during evacuation was determined based on the number of particles and size distribution.