난연제를 주입한 합판을 층재로 이용한 hybrid CLT의 열적 특성에 관한 연구 = A Study on the Thermal Properties of Hybrid CLT Using Commercially Available Flame Retardant-Injected Plywood as a Core Layer Material
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2021
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해외에서는 목재 원재료 수율 확보 및 강도 특성 향상을 위하여 구조용 목질재료를 CLT 층재로 사용한 개발하고 있으며 이를 hybrid CLT라 한다. 목질재료는 난연 및 내화 등의 처리가 용이하다는 장점이 있어 내화 성능을 가진 CLT 제조가 가능하다. 이에 본 연구에서는 시중 유통되고 있는 난연제를 이용하여 난연제 주입 합판 특성 및 층재로 사용한 hybrid CLT의 열적 특성을 연구하였다.
시중 유통 난연제 중 인계 난연제인 Dricon (이하 D)과 인 질소계 난연제(ESCON-390, ㈜이에스씨, 이하 E)2종을 선정하였으며 난연제가 가압주입된 라디에타파인 단판을 이용하여 합판의 물리 기계적 특성과 열적 특성을 비교하였다. 최적 난연제 주입 합판을 사용하여 5 ply CLT를 제조하였다. 제조된 시험편은 Thermal characteristic analyser를 이용하여 복사열 50 kW/mm<sup>2</sup> (750℃), 23분 연소 후 75 kW/mm<sup>2</sup> (1,000℃), 37분 연소하여 총 60분 연소를 통해 탄화속도를 비교하였다.
난연제 2종에 따라 합판의 밀도는 무처리 0.48 g/cm<sup>3</sup>, D 0.55 g/cm<sup>3</sup>, E 0.53 g/cm<sup>3</sup>로 준내수 접착력을 확보하였다. 합판 휨강도는 섬유방향(0°)과 섬유직각방향(90°)을 평가하였으며 난연제 처리된 합판에서 섬유직각방향의 강도성능이 40% 이상 저하되는 결과를 나타냈다. 합판의 방염성능 결과 탄화면적은 무처리>D>E 순서로 나타냈으며, 탄화속도와 중량감소 무처리(69.4 mm/hr, 29.8%) > D (54.2 mm/hr, 22.3%) > E (53.5 mm/hr, 18.0%)의 결과를 나타냈다. 이에 국내 수급이 용이한 인 질소계 난연제를 선정하였다. 낙엽송 층재 방향 및 처리 합판으로 구성된 5 ply CLT를 제조하여 1시간 연소를 통하여 2 ply에 위치한 낙엽송 층재 및 처리합판의 탄화속도는 낙엽송 층재 56.24 mm/hr > 무처리 합판 46.6 mm/hr > 처리합판 42.98 mm/hr를 나타냈다. 이에 1ply 연소를 통하여 전달된 열에 의한 2ply 탄화속도는 난연약제 처리에 따라 약 탄화속도 13.3mm/hr을 감소하는 결과를 나타냈다.
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