(주)카이노스 코리아가 약 3여년에 걸친 연구 로 개발에 성공한 이 조성물은 목재의 가공성과 불연성을 겸비한 신소재이다. 그간 화성 씨랜드나 인천 호프집, 대구 지하철 등 여러 건의 화재 사고 로 인하여 불연소재의 필요성에 대한 사회적 요구 가 점점 높아가고 있으며 관련법규 또한 점점 강 화되고 있는 추세에 있다. (주)카이노스 코리아는 이에 부응하여 목재의 물성과 불연기능을 겸비한 소재의 개발에 착수하여 내화성능을 1시간 이상 유지할 수 있는 불연 조성물을 개발하는데 성공하 였다.
본 조성물은 환경친화성 경량 불연성 조성물으 로, 좀 더 구체적으로는 건축용 내부마감 및 내장 재료로의 사용시 화재에 안전하며, 화염의 확산방 지와 유독가스가 발생되지 않는 특성을 갖는 각 구성요소에 따른 환경친화성 경량 불연성 조성물 인 것이다.
구체적인 적용제품에 따른 개요로서, 방화문의 예를들면 현재 국내에서 방화문으로 널리 사용되 는 대표적인 건축용 자재는 스틸 플레이트(steel plate)로 만들어진 철재 도어(steel door)가 대부 분이다.
그러나 이들 제품은 스틸 플레이트로 이루어진 만큼 화염과 유독가스를 차단할 수는 있으나 차열 성능이 부족하고, 가공이 어려우며, 관련하여 다양
이 있으며, 이에 따라 재료의 다양한 조성 변화를 통해 여러 종류의 건축용 마감 및 내장재료가 갖 추어야할 필요·충분조건을 만족하지 못하여 사 용에 제한을 받는 등 단편적인 특성만을 가진 자 재로 현재 사용이 되고 있다.
이와 같은 단점을 보완하기 위하여 난연성이 있 는 자재를 철재문 위에 부착하려고 시도는 하고 있으나, 이 또한 작업성이 쉽지 않고, 난연성이 있 는 자재의 개발 또한 대부분 난연 성능이 전혀 없 는 MDF 합판에 난연성을 지닌 도료 또는 박판을 도포하거나 붙이는 방식을 통해 난연성을 확보하 는 방식이 주종을 이루고 있어 완전한 방화기능을 갖추기는 불가능한 실정이다.
반면, 해외의 경우 오래전부터 석고가 주성분인 각재와 미네랄 보드를 이용한 목재방화문이 사용 되어져 왔으나, 이들 제품은 가격이 비싸고, 제품 의 두께가 두꺼운 관계로 인하여 중량이 무거우며 외부모양 또한 다양하지 못한 단점을 지니고 있다.
나아가서 건축용 판재의 예를 들면, MDF나 합 판은 나무 칩을 유기 접착제를 사용하여 압축·성 형하는 방식으로 제조한 판재로서 현재 가장 널리 사용되고 있는 건축 마감 및 내장재료이나, 이들 재료는 화염에 의해 쉽게 불이 붙는 등 난연성이 없는 자재이고, 또 이를 개선하기 위해 유기 접착 제 대신 무기 접착제를 사용하는 방식이 있지만
이렇게 제조한 제품은 층간 박리와 파손으로 생산 성이 떨어지고, 접착제만 무기질일 뿐 주재료가 가연성 나무 칩으로 결국 난연성능(불연·준불 연·난연성)을 발휘하지 못하는 등의 문제가 있 어 상품화가 되지 않았다.
또한, 난연성을 지닌 석고보드를 이용한 경우에 는 석고보드에 난연성 합판을 붙이는 방식의 기술 과 불연인 철판, 알루미늄판을 붙이는 방식 등의 기술이 시도되고 있었으나, 석고보드에 주성분인 석고 소재 자체가 중량이 무거우며 마감을 위한 가공이 불가능하여 석고를 대체할 수 있는 대체 자재가 요구되어지나, 아직까지 국내·외에는 석 고보드만큼의 경제성을 가진 대체물질이 개발되 지 않고 있어, 현재 경제성과 난연성을 지닌 건축 용 마감 및 내장재료는 아직까지 전무한 실정이라 할 수 있다.
그 이외의 소재로서 시멘트 목모판을 언급할 수 있는데, 이들 소재는 시멘트에 다양한 소재를 첨 가하여 개발한 것이다. 그 특징을 보면 우선 경량 성이 있는 종이입자, 펄라이트, 스티로폼 입자, 질 석, 바텀애쉬 등의 소재를 이용하고 있으며, 대부 분이 이들 소재 중 일부 또는 2가지 이상의 소재 를 조성비율에 따라 혼합하고, 사용목적에 따라 각종 첨가제를 첨가하는 방식의 개발이 주종을 이 루고 있다.
그러나, 이들 대부분은 시멘트 판의 특성을 조 금씩 변화시킨 차이만 있을 뿐 근본적인 특성 변 화를 주지 못하여 건축용 마감 및 내장재료보다는 외장 또는 천정 재료로 일부 활용이 되고 있는 실 정이다.
최근 불연성인 알루미나 분말(Al2O3)만을 압 축·성형하여 제조한 건축용 불연 마감 및 내장재 료가 개발되어 출시는 하였으나, 이 재료는 마감 처리가 어려울 뿐 아니라 그 가격이 MDF나 합판 에 비해 10배 이상으로 특수용도로만 일부 사용될
뿐 화재 안전을 위해 널리 사용되어야할 건축 마 감 및 내장재료로는 거의 사용이 되지 않고 있다.
현행 국내 건축법과 소방법에는 건축물 내부에 사용되는 마감 및 내장재료는 불연·준불연·난 연재료를 사용하도록 규제하고 있으며, 화재 확산 과 인명보호를 위해 일정규모 이상의 건물은 방화 구획을 하도록 하고, 이를 통과하는 문은 방화문 을 하도록 하여 화재에 30분 또는 1시간을 견딜 수 있는 자재를 사용하도록 규제를 하고 있다.
이러한 법적 규제에 따른 기준과 성능 시험방법 은 마감 및 내장재료의 경우 한국 산업표준규격 KS F2271(건축물의 난연성능 시험방법)에 따라 난연 1급(불연재료), 난연 2급(준불연재료), 난연 3급(난연재료)을 만족하도록 되어 있으며, 방화문 의 경우에는 KS F-2268-1에 의한 화재시험을 1시 간 동안 실시하는 갑종과, 30분을 실시하는 을종 으로 구분하여 적합한 성능기준에 합격을 하여야 사용이 가능하도록 하고 있다.
이는 우리나라뿐만 아니라 전세계 대부분의 나 라가 채택하고 있는 규정으로 내용에 따라 약간의 차이는 있을 수 있으나, 성능기준에 적합한 것을 사용하도록 하는 규정은 거의 같다고 할 수 있다.
이는 화재에 대한 대비로 화염의 확산방지와 연소 시 발생하는 유독가스로부터 인명과 재산 및 안전 을 보호하기 위한 것이기 때문이다.
하지만, 앞에서 언급한 것과 같이 현재 사용되 고 있는 여러 건축 마감 및 내장재료는 사용 목적 에 맞지 않는 것이 많으며, 일부 불연·준불연·
난연 성능을 충족하지만 건축 마감 및 내장재료로 사용할 수 있는 여러 다른 조건을 충족하지 못하 고 있는 실정이다.
현재도 불연·준불연·난연성을 가진 건축용 마감 및 내장재료가 다양한 형태로 개발이 이루어 지고 있으나, 우수한 성능을 가진 제품이 적은 이 유는 MDF나 합판은 상대적으로가공성과 시공성,
경량성 및 가격이 저렴한 특성을 지니고 있어 현 재 가장 널리 사용되고 있는 건축용 내장제품이기 때문이며, 반면 MDF나 합판은 내수성이 떨어지 고, 가연성 소재로 불연·준불연·난연성을 지니 지 못해 화염에 의해 쉽게 화재가 확산되고, 연소 가 되기 때문에 현행 법령상 사용에 제한을 많이 받고 있다.
또한, 석고보드는 비료공장 또는 발전소에서 나 오는 폐 화학 재생석고, 플라스터 등을 조성하여 제조한 것으로 시공성이 우수하며, 가격이 저렴하 고, 불연·준불연·난연성을 지니고 있어 현재 사 용되고 있는 불연·준불연·난연성을 지닌 대표 적인 건축용 내장 및 마감자재이나, 가공성이 떨 어지고, 수분에 매우 약하며, 강도가 낮아 파손이 쉽고, 가공 시 많은 분진과 폐 석고보드의 재활용 이 되지 않는 등 환경문제가 있으며, 표면에 종이 가 붙어있어 다양한 형태의 디자인과 사용목적에 제한을 받는 등의 문제가 있다.
또한 시멘트 목모판의 경우에는 강도가 높고, 불연·준불연·난연성이 우수하며, 내수성이 좋다 고 할 수 있으나, 가공성과 시공성이 떨어지며, 무 겁고, 수분 흡수율과 충격에 부서지는 등의 문제 가 있어 건축의 외벽이나, 표면재료로 주로 사용 될 뿐 건축용 마감 및 내장재료로는 거의 사용되 고 있지 않다고 할 수 있다.
따라서, 상기 불연 조성물은 주로 값싼 원료들 을 이용하면서도 환경 친화적이며, 기존 자재에 비해 물리적 및 화학적으로 단점을 보강하였으며, 경도, 강도, 내수성 등이 우수하며, 가격이 비교적 경제적이고, 건축용 마감 및 내장재료로서의 기본 목적과 유사시 화재에 안전하고, 화염의 확산방지 와 유독가스가 발생되지 않는 등의 내/방화성능 과 건축용 마감 및 내장재료로서의 다양한 마감처 리가 가능한 특성을 갖는 환경친화성 불연성 조성 물인 것이다.
구체적인 적용 예로서, 방화문에 적용할 경우, 비교적 경제적으로 기존의 철재 방화문에서 발생 되어졌던 차열성능의 부족, 다양한 마감재 적용의 불가능 등을 개선하여 차열 및 방화성능은 물론 건축자재로서의 필요/충분조건을 만족시킬 수 있 는 방화문을 제공할 수 있다. 불연보드의 경우 방 화기능 외에도 기존의 보드에 비해 가공성, 나사 못 지지력등은 떨어지지 않으면서도 특히 내수성, 내구성 등이 뛰어나다.
가장 큰 장점중에 하나는, 이번에 개발된 조성 물은 미네랄성분이 주원료인 불연재로서, 건축자 재로써의 목재의 사용을 줄여서 산림환경의 파괴 를 막고, 재활용이 가능하여 폐기물이 발생이 적 으며, 새집 증후군을 일으키는 포름알데히드를 방 출하지 않아서 친환경적인 건축소재라 할 수 있다.
또한 목재의 단점인 뒤틀림이나 변형이 없는 성질 또한 건축소재로서 뛰어난 장점이라 하겠다.
1000.0 900.0 800.0 700.0 600.0 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 0.0
1 4 7 10 15 16 18 22 25 28 31 34 37 40 42 45 48 52 55 58 SPECIFIED FURNACE TEMPERATURE ACTUAL TURNACE TEMPEXTURE
300.0
250.0
200.0
150.0
100.0
50.0
0.0
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 Maximum Average
방화 특성
본 소재의 내화성능은 한국건설기술 연구원에 서 시험 검증되었다. 아래 그림은 본 소재로 2100
×900 사이즈의 방화문을 제작하여 KS의 내화규 격에 의해 시행한 결과이다.
실험결과 KS 60분 규격의 방화문 기준을 만족 하였다. 본 소재로 만든 방화문은 60분간 불에 타 지 않고 유해가스도 배출하지 않아서 미국에 이어 세계에서 두 번째로 개발된 목재 방화문으로 인증 되었다.
본 소재의 불연보드로서의 보드성능은 한국건 자재시험연구원에서 시험하였으며, 그 결과로 포 름알데히드는 검출되지 않은 것으로 나타났으며, 각각의 시험항목에 따른 보드로서의 성능시험 결 과는 아래 표와 같다.
개발 배경
첫째로, 화재로 부터의 인명보호에 그 의미를 두고 있다. 예를들면 화성 씨랜드 화재를 비롯하 여 인천 호프집 화재, 대구 지하철 화재 등 수없이 많은 화재에서 많은 인명의 희생이 발생하였으며 이로 말미암아 유사시에 화재의 확산을 방지하고 특히 화재발생시 유독가스가 발생하지 않는 불연 건축 내장재의 필요성이 절실히 요구되어지고 있 는 실정이다.
둘째로, 시대에 따른 건축문화의 변화에 있다
하겠다. 1980년대까지는 주거시설의 양적 팽창이 우선이었으며, 1990년대에는 주거시설의 질적향 상이 요구되어지기 시작하였으며, 연장선상에서 2000년대에 들어와서 부터는 주거시설의 안전성/
건강성/편리성 등의 기능성까지 부여한 주거시설 이 요구되어 지는 시대가 도래하였다.
셋째로, 관련법규의 강화에 있다. 다중이용시설, 초등학교 건축물의 불연재 사용 의무화, 샌드위치 패널의 불연심재 사용의 의무화, 공동주택의 환경 기준치 측정의 의무화 등의 건축 관련법규의 강화 또는 신설에 따라 그에 적합한 건축 내장/마감재 의 필요성이 절실히 요구되어지는 긍정적 환경이 빠르게 조성되어지고 있다.
불연 조성물의 용도
본 조성물의 적용범위는 매우 넓다. 불연보드를 비롯하여 방화벽, 방화문, 주거시설의 내부 마감 재, 불연가구의 기본판재 등 건축자재로서 광범위 하게 적용가능하다. 위에서도 언급한 바와 같이, 올해 3월 개정된 건축법시행령에 따르면 초등학 교 건축물의 불연재 사용이 의무화되었다. 이에 따라 이 개정안이 공포·시행되는 올 하반기부터 신축되는 초등학교는 건물규모에 관계없이 천장 과 벽, 기둥 등에 부착되는 모든 내부 마감재료를 불연재로 채택, 시공해야 한다. 또한 다중이용시설 의 불연재 사용 의무화, 샌드위치 판넬의 불연심 재 사용 의무화, 공동주택의 환경기준치 측정 의 무화 등으로 점차 강화되어 가고 있는 안전 및 환 경관련 건축 규제에 따라 본 조성물의 미래 적용 가능성은 무궁무진하다고 볼 수 있다.
하나의 실제 적용의 예로서, 공동주택의 실내 목재문을 위의 조성물을 적용하여 제작한 목재 방 화문으로 시공할 경우 화재가 발생했을 경우 1시 간 이상 화염과 유독가스로부터 안전한 대피공간 을 화재가 발생한 주거시설내에 갖출 수 있게 되
밀도(g/cm
3) 1.18
함수율(%) 0.1
휨강도(N/mm
2) 17.6 습윤시휨강도(N/mm
2) -
흡수두께팽창률(%) - KS F 3104-’ 97 박리강도(N/mm
2) 3.23
나사못유지력(N) 평면 1007 측면 1138
포름알데히드 방산량 검출
(mg/L) 안됨
시험항목 결과 시험방법
어 구조를 받기 전까지 화재로부터 가족의 안전을 최대한 지킬 수 있으며, 더불어 가격면에서도 구 미 선진국의 기존 제품보다 경제적이어서 수출 및 현지 진출에도 많은 가능성이 열려 있다.
기대효과 및 향후 방향
(주)카이노스 코리아는 현재 개발된 조성물이 화재로부터의 안전한 주거문화의 제공 뿐만 아니 라, 세계적으로 규제가 시작된 자연산림자원의 보 호정책에도 적극 부응할 수 있다고 보고 있으며, 나아가서 현재의 조성물을 바탕으로 현재 개발 진
행중인 친환경성 기능(원적외선, 음이온 등)을 부 여한 건축 내장마감재를 적극 개발하여, 점차 강 화되고 있는 관련법규에 부응할 수 있도록 함은 물론이고, 나아가서 국내/외의 건축 내장마감재 시장을 이끌고 갈 수 있는 정직하고 바른 건축자 재 전문 R&D 연구소로 끊임없이 성장할 것이고, 이후에도 오직 연구소답게 연구/개발에만 관심을 가진 회사, 세계적인 경쟁력과 기술력을 보유한 회사, 사회의 이익에 공헌하고 봉사하는 회사가 될 것을 다짐한다.
