난연목재란 무엇인가요?
난연목재란 무엇인가요?
  • 김오윤 기자
  • 승인 2016.08.23 16:15
  • 댓글 0
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연재 | 목재 100문 100답 79 - 한국임업진흥원 시험평가실

[나무신문 | 한국임업진흥원 시험평가실] 대표적인 친환경 재료인 목재는 쾌적한 주거환경 제공, 높은 내구성 및 목재의 자연적인 무늬를 통해 아름다움을 느낄 수 있다. 최근 국민의 삶의 질 향상에 따라 목재를 이용한 인테리어, 목조건축이 빠르게 증가하고 있다. 하지만 목재가 다른 자재들과 비교해 불에 의해 타기 쉬우며 한번 불이 붙으면 빠르게 확산이 되어 화재에 취약한 단점을 가진다.   

목재가 불에 의해 잘 타는 성질을 보완한 것이 바로 난연/방염목재다.  이러한 목재를 건축자재로 사용하게 되면 화재 시 사람이 대피할 수 있는 시간인 내화시간을 충분하게 확보해 주며 화재가 급격하게 확산되는 것을 막아 인명피해나 재산 피해를 줄여주기도 한다. 

이번 회에서는 목재가 불에 타지 않도록 하게 해주는 난연목재에 대해서 알아보기로 한다. 

▲ 난연처리가 된 난연목재.

난연약제란?
목재가 불에 타기 위해서는 가연물로서의 목재, 산소, 열 등의 3가지 요소가 필요하다. 이들의 요소 중에서 한가지의 요소를 제거해 연소를 저지하는 처리 기술을 목재의 난연화라 한다. 이때 사용되는 약제를 난연제라 한다. 목재난연제는 주입, 표면처리 또는 피복을 통해 목재에 불이 붙는 것을 억제, 저지하기 위해서 사용된다. 목재 내로 주입된 난연제는 목재의 착화온도 상승에 따른 가연성 감소, 화염의 표면 확산속도 지연, 소화 후의 목재의 지속적 연소 예방, 탄화속도 감소 등에 의해서 난연효과를 달성한다. 

목재의 난연화에 사용되는 약제의 종류는 처리 형태에 따라서 난연 약제, 난연 도료 등으로 나눌 수 있다. 

→ 난연약제 
주로 주입이나 침지방법에 의해 목재에 처리하는 약제를 말한다. 물질 하나를 단독으로 사용하기보다는 여러 가지 물질을 혼합한 화합물이 상승효과를 발휘하는 경우가 많다. 

목재의 난연처리에는 붕소화합물계, 인화합물계, 질소화합물계 등의 약제가 주로 사용되며 목질재료에 혼합되어 사용된다. 이들 난연제는 가격이 싸고 취급 및 처리가 쉽고 다른 난연제에 비해 저독성이며 환경적이다. 

→ 난연도료
도막 자체가 낮은 연소성, 열전도성으로 연소를 지연시키는 도료와 가열로 도박을 발포시켜서 화염, 열 및 공기의 공급을 차단하는 발포성 방화도료가 있다. 최근 국내에서는 환경유해물질 규제 법규에 대응할 수 있는 친환경 무독성 난연도료에 대한 활발한 연구가 이루어지는 중이다.

▲ 난연처리가 된 목재와 무처리목재 화재 시험. (전북대학교)출처 = www.yonhapnews.co.kr

난연과 방염은 같은 말인가요?
방염이란 가연성가스 발생을 극도로 억제, 연쇄반응을 중단시킴과 동시에 결정성이거나 탄소난분해물을 생성시키는 것을 의미한다. 즉 가연성 물질을 처리해 보통의 환경조건에서 불꽃연소가 일어나지 않게 하는 것을 의미하며, 난연이라는 용어와 혼동되는 면이 있으나 다소 다른 의미가 있다. 

난연(爛然 : Flame Retardant)이란 일반적으로 재료의 본성을 개선해 착화 후에 확대되는 연소속도를 늦추어 연소성(Flame ability) 및 화염 확산속도(Flame spread rate)를 더디게 해 성능일반 가연성 물질보다 연소속도가 상대적으로 느린 경우에 사용되는 용어다. 

반면 방염(防炎 : Flame Proof)이란 가연성가스 발생을 극도로 억제, 연쇄반응을 중단시킴과 동시에 결정성이거나 거대화된 탄소난분해물을 생성시키는 것이다. 어떠한 가연성 물질을 화학적 또는 물리적으로 처리해 보통 환경조건에서 불꽃연소가 일어나지 않게 하는 것을 의미한다.

쉽게 설명하면 난연은 재료 자체가 즉시 연소되지 않고 열원을 제거하면 자연 소화되는 특성이 있으며, 방염은 재료의 화염 발생을 방지하는 행위를 말한다. 난연은 연소가 어려운 특성, 방염은 연소를 방지하는 행위로 구분될 수 있다.

난연목재 믿고 사용하고 사용해도 되나요?
목재는 채취과정에서부터 원목생산, 목재 원부자재 생산, 목재 가공과정 등을 통해 목재를 이용한 최종제품으로 탄생한다. 이후 사용과 폐기 및 재활용 과정을 거치게 된다. 목재제품은 제품 모든 과정에서 용도에 따라 도장과 접착제, 난연제, 방부액 사용 등으로 여러 가지 유해한 물질들이 첨가될 수 있다. 이렇듯 활용이 다양한 목재제품은 용도와 모든 과정 단계별로 관련한 안전성 기준이 달라질 수 있다. 

따라서 산림청에서는 목재에 대한 유해성, 안전성을 관리하고 있다. ‘목재의 지속가능한 이용에 관한 법률’(이하 ‘목재이용법’) 제17조(목재제품의 안전성 평가) 및 동법시행령 15조에 따라 목재제품을 생산·판매 또는 이용할 때 사람과 환경에 물리적·화학적 피해가 발생하지 않게 하려고 목재제품의 안전성 평가를 하도록 규정하고 있다. 이에 따라 목재제품의 규격과 품질기준에 따르면 난연목재에 대해서 다음과 같은 성능 기준을 만족해야 한다.

이러한 성능 기준은 목재 재료 고유의 연소 시점을 확인할 수 있고, 재료 고유의 연소 시점을 확인할 수 있다. 또한, 재료의 화재 안전성을 향상시키기 위해서 재료에 적합한 난연제 처리를 통해 연소 및 연기 발생을 제어하고 화염 확산을 감소시키는 데 중요한 요소다.

난연목재의 성능기준

항목 성능기준
 총방출열량  5분간 8MJ/㎡ 이하
 최대열방출율  5분간 10초이상 연속으로 200kW/㎡를 초과하지 않음
 균열, 구멍 및 용융  5분간 가열 후 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열, 
구멍 및 용융 등이 없어야 함
 실험용 쥐의 평균행동 정지시간  9분 이상
 철부식성  철부식비 2.0 이하
 흡습성  흡습비 1.2 이하

현재 7월부터 우리나라에서 목재제품의 규격과 품질기준에 따라 적절한 성능을 가진 난연목재가 유통이 되도록 하고 있다. 화재로부터 안전하고 친환경적인 목재 사용을 위해 난연처리가 된 목재제품을 사기 전에는 품질표시 여부를 확인해야 할 것이다. 

참고문헌                          
1. 목재보존과학_전남대학교 출판부 
2. 주요 실내 사용 목재의 연소 특성, 연구자료 제624호, 국립산림과학원
3. 목재제품의 규격과 품질기준_국립산림과학원고시 제2015-8호

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