건기연, 불에 잘 타지 않는 샌드위치 패널 개발

열발포성 난연 우레탄소재 개발…화재 시 열 차단, 다양한 건축물 적용 가능

건축물의 냉·난방을 위해 많이 쓰이지만 화재에 취약한 건축자재인 우레탄의 문제점을 해결한 새로운 열발포성 난연성 우레탄 소재가 개발됐다.

한국건설기술연구원(원장 우효섭)은 화재 시 열에 발포폼이 형성돼 열을 막는 층이 생기는 성질을 활용한 열발포성 난연성 우레탄 소재를 새로 개발했다고 18일 밝혔다.

기존의 우레탄은 우수한 접착성능과 단열성능이 뛰어나 건축물 공사에 많이 사용된다.

하지만 40명의 사망자를 낸 2008년 이천 냉동창고 화재사고에서 보듯 불에 잘 타는 물질로, 화재 시 일산화탄소(CO), 시안화수소(HCN)와 같은 유독한 독성가스를 생성시킨다.

특히 단열성이 크게 요구되는 냉동창고의 경우 액체 상태로 발포된 우레탄을 주로 사용하는데 통상 벽면에 10㎝ 두께로 분사된다. 우레탄은 분사하는 과정에서 화학반응을 일으켜 최고 70∼80℃까지 온도가 상승한다.

이 같은 우레탄 발포 작업 때 환기를 제대로 시키지 않을 경우 유독성 가스로 인해 공간 내 자체를 ‘화약고’로 만들 수 있다. 우레탄으로 만든 샌드위치 패널로 인해 2013년 발생한 경기 안성시 코리아 냉장창고 화재 때는 무려 62일 동안이나 불이 꺼지지 않고 탔던 사례도 있다.

또 건축물의 시공 중 용접 불꽃 등에 의해 대형 화재를 일으킬 수 있는 문제점이 지적돼왔다.

1999년에는 화성 씨랜드 참사로 유치원생 19명과 인솔교사 및 강사 4명 등 23명이 숨지고 5명이 부상당했다. 화재 발생 후 1시간 만에 소방차 20여대와 소방관, 경찰 등이 출동해 대규모 화재진화와 인명구조 작업을 벌였지만 우레탄으로 만든 샌드위치 패널이 타면서 내뿜는 유독가스와 건물붕괴 위험 등으로 진화에 어려움을 겪은 바 있다.

이에 한국건설기술연구원은 기존의 우레탄이 화재 시 탈 때 많이 생기는 화염 및 연기와 독가스 발생을 막으면서 단열 및 접착제 소재의 기능을 유지할 수 있게 하는 새로운 열발포성 난연 우레탄 소재를 개발하게 된 것.

건설연이 개발한 난연우레탄 소재는 이액형(경화) 우레탄 접착제에 팽창흑연 및 인산 등의 첨가물이 반응해 1차 발포하게 됨으로써 접착력을 가지고 만일 화재 시 화염 또는 열에 노출 되면 2차 발포가 일어나며 탄화층이 생겨 화염 차단층이 만들어진다. 형성된 화염차단층은 불연재료인 다공성 흑연으로 구성돼 있기 때문에 불이 붙지 않는다는 설명이다.

스티로폼 샌드위치 패널은 양쪽이 철판으로 구성돼 있으며 내부는 가연성인 스티로폼으로 구성된다. 이때 철판과 스티로폼을 부착할 때 기존에는 우레탄 접착제가 사용돼, 스티로폼 샌드위치 패널은 우수한 단열성 및 경제성에도 불구하고 불에 약한 단점이 있다.

난연 샌드위치 패널 시험.(철판과 스티로폼 사이에 열발포성 난연 단열·접착제를 적용해 둘을 붙인 샌드위치 패널-철판에 화염방사) 시험 전→시험 중→시험 후. ⓒ한국건설기술연구원

이번에 개발된 우레탄소재는 스티로폼 샌드위치 패널의 접착제로 사용이 가능하며 화재 시 열에 의해 접착제가 발포해 화염을 차단시키는 것은 물론, 샌드위치 패널이 불에 잘 타지 않도록 만들어 준다.

이에 따라 기존의 샌드위치 패널 제조사는 별도의 생산 공정을 설치하지 않고 접착제만을 사용해 난연성 샌드위치패널을 제조할 수 있게 된다.

아울러 새로 개발된 열발포성 난연 우레탄 소재는 기존의 방화문 또는 실내문의 내부에 설치하면 화재 시 열을 차단하는 기능을 확보할 수 있다.

건기연 관계자는 “이번에 개발된 소재기술은 건축물의 다양한 부위에 적용될 수 있어 최소한의 비용으로 화재 시 생명과 재산피해를 최소화할 수 있는 실용화기술”이라며 “단지 접착제를 바꾸는 것으로 열을 차단하는 방화문 성능을 만족할 수 있기 때문에 실내거주공간이 화재피난공간으로 간단히 구축될 수 있다”고 말했다.