한국건설기술연구원(KICT)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 3만8,000여건으로 364명이 사망했고 재산피해는 6,000억원에 이르는 것으로 나타났다. 특히 지난해 발생한 이천 물류창고 화재사고와 같이 대규모 인명피해로 이어지는 사례가 증가하면서 건축물에서 방화에 지장에 없는 재료를 사용하거나 화재확산을 방지하는 등 근본적인 대책이 절실한 상황이다.
강재식 KICT 박사 연구팀은 세계 최초로 스티로폼 단열재(심재) 자체에 난연제를 코팅하는 나노기반의 신소재 원천기술을 확보했고 현재 대규모 양산시험을 거쳐 준불연 성능의 상용화 제품 개발에 성공했다.
현재 국내·외 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 화재 시 불길이 급속히 확산되고 다량의 유해가스가 방출돼 인명 및 재산피해를 일으키는 요인으로 작용했다.
이들 유기단열재 대부분은 화학공정에서 원자재가 생산되는 가연성 물질이어서 총 방출열량이 8MJ/㎡(제곱 미터당 8메가줄)를 크게 초과해 난연등급 외 부적합 판정을 받아왔다. 이에 따라 지금까지 국내는 물론 해외에도 유기단열재 심재만을 기준으로 준불연 또는 난연성능을 충족하는 제품은 거의 없었다.
이번 KICT가 개발한 준불연 스티로폼은 표면재 붙임없이 단열재(심재)만을 대상으로 했다. 한국인정기구(KOLAS) 공인시험 결과 700℃ 내·외의 복사열에서 가열시험 개시 후 10분간 총 방출열량이 4~7MJ/㎡ 범위로 측정돼 안정적인 준불연 성능을 확보하는 것으로 나타났다.
이는 소방관이 화재현장에 도착해 화재확산을 방지하고 화재진압을 시작하는데 필요한 골든타임을 의미한다. 연소가스에 의한 가스위해성 시험에서도 모두 안정적으로 성능을 만족했고 실제 건물규모에서 실대형시험을 통해 화재확산방지성능을 만족하는 것으로 나타났다.
핵심기술은 스티로폼 원자재를 1차 발포시킨 비드 표면에 나노기술 기반의 신소재 난연제를 균등하게 코팅해 스티로폼 단열재를 형성하는 기술로 현재 현대화학공업에서 생산하고 있다.
건물에너지절약을 위해 반드시 필요하나 화재에 취약하다는 이유로 외면받았을 위기에 놓인 유기단열재산업에 신성장 동력이 될지 주목된다.
이번 개발한 ‘불에 잘 타지 않는 준불연 성능의 스티로폼’은 KICT가 중소기업 나보텍과 함께 수행한 국가연구사업인 ‘고기능성 능동형 건물외피시스템 개발 및 단열신소재 연구’의 성과다. 특히 후속 연구에서는 스티로폼 단열재 외에 다양한 유기계 단열재의 난연성 확보도 지속적으로 기술개발이 진행될 예정이다.
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