세계 최초 “불에 잘 타지 않는 준불연 성능 스티로폼 신기술” 개발 [한국건설기술연구원]

강재식 박사 연구팀

 

    한국건설기술연구원(원장직무대행 정문경, 이하 건설연)은 화재로부터 국민의 생명과 안전을 지키기 위해  “불에 잘 타지 않는 준불연 성능의 스티로폼 신기술”을 세계 최초로 개발했다.

 

 소방청 자료에 따르면 2020년 한해 우리나라에서 발생한 화재는 총 3만 8천여 건으로 364명이 사망했고, 재산피해는 6,000억 원에 이르는 것으로 나타났다. 특히 지난해 발생한 이천물류창고 화재사고와 같이 대규모 인명피해로 이어지는 사례가 증가하면서 건축물에서 방화에 지장에 없는 재료를 사용하거나 화재 확산을 방지하는 등의 근본적인 대책이 절실한 상황이다.

 

준불연 스티로폼 개발제품의 실대형 화재 시험결과

건설연 강재식 박사 연구팀은 세계 최초로 스티로폼 단열재(심재) 자체에 난연제를 코팅하는 나노기반의 신소재 원천기술을 확보했고, 현재 대규모 양산 시험을 거쳐 준불연 성능의 상용화 제품 개발에 성공했다.

 

 

현재 국내외 건설현장에서 가장 일반적으로 적용하고 있는 유기계 단열재는 스티로폼으로 통칭하는 EPS(Expanded Polystyrene), 압축 스티로폼으로 알려진 압출법 발포폴리스티렌(XPS), 우레탄폼(PIR), 페놀폼(PF) 등이 있다. 단열성과 경제성, 현장 가공성이 매우 우수한 장점이 있으나, 화재시 불길이 급속히 확산되고 다량의 유해가스가 방출되어 인명 및 재산피해를 일으키는 주요 원인이었다. 이들 유기계 단열재 대부분은 화학공정에서 원자재가 생산되는 가연성 물질이기에 총 방출열량이 8MJ/㎡(제곱 미터당 8메가줄)를 크게 초과해 난연 등급 외 부적합 판정을 받아왔다. 따라서 지금까지 국내는 물론 국외에도 유기계 단열재 심재만을 기준으로 준불연 내지 난연 성능을 충족하는 제품은 거의 없었다.

 

개발한 준불연 스티로폼은 표면재 붙임없이 단열재(심재)만을 대상으로 개발했다. 한국인정기구(KOLAS) 공인시험 결과, 700℃ 내외의 복사열에서 가열시험 개시 후 10분 간 총 방출열량이 4~7MJ/㎡ 범위로 나타나 안정적인 준불연 성능을 확보하는 것으로 나타났다. 이는 소방관이 화재 현장에 도착하여 화재확산을 방지하고 화재진압을 시작하는데 필요한 골든타임을 의미한다. 연소가스에 의한 가스위해성 시험에서도 모두 안정적으로 성능을 만족시켰고, 실제 건물규모에서 실대형 실험을 통해 화재 확산 방지성능을 만족하는 것으로 나타났다.

 

준불연 스티로폼 양산 과정

 

핵심기술은 스티로폼 원자재를 1차 발포시킨 비드 표면에 나노기술 기반의 신소재 난연제를 균등하게 코팅하여 스티로폼 단열재를 형성하는 기술로, 현재 현대화학공업에서 생산하고 있다. 그동안 건물에너지 절약을 위해 반드시 필요하나 화재에 취약하다는 이유로 외면 받았던 유기계 단열재 산업에 있어 신성장 동력이 될 것으로 기대된다. 특히 후속 연구에서는 스티로폼 단열재 외에 다양한 유기계 단열재의 난연성 확보도 지속적으로 기술개발이 진행될 예정이다.

 

이번에 개발한 “불에 잘 타지 않는 준불연 성능의 스티로폼”은 한국건설기술연구원이 중소기업 ㈜나보텍과 함께 수행한 국가연구사업인 “고기능성 능동형 건물외피시스템 개발 및 단열신소재 연구”의 성과이다. 

건설기술연구원

케이콘텐츠