서 론 최근 각종 Building이 대형화하고 있고 또 plant의 생산설비 역시 대형화하므로 사용되는 전력 역시 증가하고 있으며 화재도 대형 화로 발전할 우려도 배제할 수 없는 실정이다. 그리고 Building이나 설비에 사용되고 있는 전력, 통신 및 신호 전달에 사용되고 있는 케이블의 절연재와 피복재의 용도는 전기적 특성을 만족하는 내후성, 내약품성 등의 제반 특성이 우수한 염화비닐(P.V.C), 플라스틱(plastic), 합성고무가 주자재로 많이 사용 되고 있지만 이들은 주로 석유계(石油系)의 유기물로 구성되어 있기 때문에 열에 약하고 연소시 염화비닐 외피 케이블은 염화수소 gas를 발생하므로 인체에 유해한 gas인 반면에 화재시 연기로 인하여 시계의 방해로 인한 피난이나 소화 활동에 막대한 지장을 초 래하고 또 유해한 Halogen계 gas의 흡입에 의한 인체에 악영향과 Halogen계 gas가 공기 중의 수분과 반응하고 Halogen화 수소산 등 으로 되어 배전반의 금속, 전기접점 등을 부식시키는 2차적인 재해를 입게된다. 난연화에 사용된 재료는 PVC, Chloroprene고무 등 Halogen계 재료였기 때문에 염화수소(Hcl) 염화계화합물 등의 유독 gas를 발생(發生)할 위험성을 내포하고 있었다. 위에서 서술한 일반 난연 케이블은 난연화에만 중시 제조된 제품으로서 화재시 Halogen화 수소 gas가 발생되므로 인명 피해와 2차재해를 유발 한다. 위에서 말한 제품을 개선하여 개발된 무공해 난연 케이블(Halogen Free케이블)은 화재시 염소(Cl)나 불소(F) 등의 독성이 높은 Halogen gas(Cl, Hcl) 등을 일체 발생하지 않은 절연재 또는 외부재를 사용하므로 화재시에도 난연성을 가질 뿐만 아니라 연소시에 도 연소gas에 의한 2차적인 재해를 최소화하였고 또 기계적 특성 등을 기존 케이블과 동등한 특성을 유지한 제품이다. 선진국에서 는 1960년대부터 무공해 난연 케이블이 개발되어 실용화되고 있는 실정이므로 이번 기회에 케이블 난연화에 대하여 서술코자 하니 기술자 여러분께 조금이나마 도움이 되었으면 하는 바램이다. |
1. 케이블의 난연화 동향 케이블의 구조는 도체, 절연체, 외피 등으로 구성되어 있고 절연체에는 통상 가교폴리에틸렌(XLPE), 폴리에틸렌(P.E), 폴리에틸렌 비닐(P.V.C) 등이 주로 많이 사용되고 있다. 이들 케이블을 난연화하는 방법으로는 연피 등의 금속 외피를 하거나, 유리섬유 편조 등이 불연재를 조합시키는 방법과 일반 케이블에 외피재의 난연화와 절연체 및 개재물 등의 구성재를 난연화시키는 방법 등으로 크게 나누어 지고 있다. 이중에서 금속 외피와 외장을 갖는 케이블은 취급성의 문제와 경제성 때문에 내약품이 요구되는 경우이거 나 직매 부설용에 한정되어 사용되고 있으며 일반적으로 사용되고 있는 케이블의 구조나 그 취급방법을 바꾸지 않고 경제성 또는 효과적으로 난연화시키기 위해 케이블 외피 재료에 Halogen계, 린계 또는 무기계의 난연 충진재가 많으면 많을수록 난연성은 향상 되지만 역으로 케이블 특성중 가장 중요한 절연성이나 기계적강도가 저하되기 때문에 그 비율 즉 난연화에는 어느 정도 한계가 있 다. 고압 전력 케이블에서는 전기적 특성이 가장 중요하므로 절연재료는 종래에 사용해오던 가교폴리에틸렌(XLPE)을 사용하고 외피 재만 난연재를 사용하고 있다. 이와 같은 난연 케이블은 종래 케이블에 비해 난연성이 우수하다. 난연 케이블이 구성 재료는 Halogen계 독성을 포함한 일반 난연 케이블과 Halogen계 독성을 완전히 제거한 무공해(Halogen-Free) 난연 케이블로 구분된다. 최근 국내 전선 메이커에서 22㎸급 전력 케이블을 무공해 난연 케이블로 개발했다고 신문지상에 보도된 바도 있다. 그러나 이 케이블이 일반케이블로 범용화하기까지는 많은 시간이 소요될 것으로 생각된다. 왜냐하면 우선 값이 고가이기 떄문이다. 그리고 장차 케이블 절연재의 발달로 더 좋은 절연재의 개발과 난연성이 향상된 제품이 연구 검토되어야 할 것으로 생각된다.
<표 1 케이블 화재 사례>
년 도 |
내 요 |
비 고 |
1969 |
이태리Milano시 지하철 Tunnel내 케이블 화재 |
유독 gas연기 발생으로 대혼란 |
1969 |
이태리 화력발전소 대화재 발생 |
유독 gas연기 발생으로 혼란 |
1975 |
미국 Alabama주 원자력 발전소 화재 110만 ㎾발전기 2기 정지 |
케이블에 의해 화재 확대 |
미국 New York 전화국 화재(롱아일랜드 지역통신망 혼란 초래) |
12층 빌딩반소, 화재진화에 15시간 소요 |
1982 |
포클랜드 분쟁시 군함피격 화재 |
Halogen Free케이블 채택사용 난연 |
1984 |
일본NTT, 세다야전화국 동도내 화재 |
광케이블 9만여회선 소실 |
1994 |
서울 종로5가 지하통신구 화재 |
광케이블 소선으로 일부지역 통신망 혼란 |
<표 2 무공해 난연케이블의 용도별 요구특성>
사용용도 |
사용장소 |
요구특성 |
일반용 Cable |
Building/tunnel/지하가 등 |
난연선, 범용성, 저발연성, 무공해성 |
원자력용 Cable |
원자력발전소 |
난연성, 저금속부식성, 내환경성, 저연성, 무공해성 |
선용 Cable |
수상감, 배수감 |
난연성, 내유성, 수밀성, 저발연성, 무공해성 |
차량용 전선 |
지하철용 차량 |
난연성, 가효성, 저발연성, 무공해성 |
기기내 배선용 전선 |
계전기 Box내 |
난연성, 내연성, 저발연성, 무공해성 |
<표 3 난연Cable의 개발>
개 발 내 용 |
대 책 |
1. 난연성 1> 용이하게 불이 붙지 않는다. 2> 불꽃 제거시 자연소화한다. 2. 연소시 발생 Gas의 안전성 1> 인체 및 주변설치물에 유해한 Gas발생을 억제한다. 3. 발연성(발생연기) 1> 연기발생이 적어, 피난 및 소화활동을 방해하지 않는다.
|
1. 신규 포설 Cable 1> 난연특성(완성품) →수직 Tray 연소시험(IEEE 383) - 연소길이 : 180㎝이하 - 자연 소화 2> 연소Gas부식성(VDE 0472) - PH = 3.5 이상 3> 연기밀도(ASTM E662) - 150 이하 2. 기존 포설 Cable 1> 연소 방지 도료 2> 연소 방지 사이트 3> 난연테이프 및 Silicon Foam, RTV |
<표 4 난연케이블의 종류와 특성비교>
구 분 |
핵심기술 및 특성 |
비 고 |
난 연 케 이 블 |
일반난연케이블 |
1. 난연성만 중시 2. 일반케이블 쉬스체를 Halogen화합물로 난연화하므로 연소 시 Haloge화수소 Gas 발생(단, PE쉬스인 경우 COMP'D 처방상 어려움 있음) |
일반적으로 Halogen화합물로 난연화, 화재시 인명의 피해 및 2차재해 유발 |
Low Smoke난연케이블 |
1. 난연도를 동일수준으로 저염산화 구성한 cable임 2. cable 난연성은 VTFT급이며 절연체가 난연 XPLE 등의 써 모세팅 재료이므로 PVC 등이 써모 Plastic보다 온도정격 및 내열성의 신뢰성이 높다. |
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Halogen-Free난연케이블 |
1. 난연성 및 연소 Gas의 2차재해 최소화 2. 쉬스 HF난연재료배합(예:폴리오피린+비하로겐계 난연재 첨가) 3. 절연체는 가연성으로 HF난연화하여 완성 케이블로서 HF 난연화한 제품이 일반적임 |
화재시 인명 피해 축소 및 2차 재해가 유발되지 않는다
|
내 화 케 이 블 |
1. 난연성+내화특성 강화 2. 특정온도 불꽃에서 기능유지(840℃30분) |
내화 특성온도의 불속에서 기능유지 |
내 열 케 이 블 |
1. 연속사용 최고 온도가 높은 케이블(105~220℃수준) 2. 380℃ 15분 내화 특성 |
|
※HF:Halogen Free(무공해)
<표 5 난연케이블의 종류>
구 분 |
전선 및 케이블이 기호(대표품종) |
Halogen-free 난연케이블 |
난연케이블 |
일반케이블 |
전력 케이블 |
HFCO(600V~22㎸) |
FR-CV FR-PH(600V~154㎸)(600V~22㎸) |
CV, CE(600V~154㎸) |
제어 계장용 케이블 |
HFCCO(S) |
FR-CCV(S) FR-CVV(S) |
CCV(S) CVV(S) |
절 연 전 선 |
600V HFIX |
600C FR-IV, HIV |
600V 1V HIV |
소방용 전선 |
내열 |
NFR-3 |
FR-3 |
- |
내화 |
600V NFR-8 |
600 FR-8 |
선박용 전선 |
MIL-C-24643 |
JIS C 3410 IEC 92-3 IEEE45 |
- |
※HF:Halogen - Free C : 가교 폴리에틸렌 FR : 난연성(Flame Retardant) X : Halogen-free 난연가교 폴리올레핀 O : Halogen-free 난연폴리올레핀
|
5. 내열 및 내화전선 내열 및 내화 케이블은 공장 및 산업설비, 건물 등의 소방용 및 비상설비의 전원 공급에 주로 사용되는 케이블로서 옥내 소화전, 화재감지용전선, 비상용 경보설비, 또는 방송설비 등의 비상 회로에 적합한 전선을 말하며 이는 각종 소방설비나 피난유도표시 등의 일정한 시간을 확보하기 위하여 사용되는 전선이다. 그리고 현재 사용되고 있는 소방용 전선을 무공해 난연케이블로 규격화 추진중에 있다.
<표 6 내열. 내화 케이블의 구조 및 특징>
- 소방용 전선
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결 론 지금까지 개발되어 실용화되어온 일반 난연 케이블은 주로 난연성에만 치중하여 제조 판매되어 왔으나 근래에 개발된 무공해 난연 케이블은 난연성도 우수하고 화재시 염산gas 발생을 완전히 제거하였고 또 금속에 부식성 역시 상대적으로 없는 취소계 난연재를 사용한 비염소계 난연 케이블이다. 그리고 케이블 부설량이 많은 발전소, 대형 빌딩, 지하 공동구, 선박 등에서 화재가 발생할 경우에 사람에 미치는 영향이 매우 크기 떄문에 선진국에서는 이미 무공해 난연 케이블이 개발 실용화되고 있고 또 우리의 이웃인 일본에서도 1981년부터 개발 사용되어 오고 있다. 앞으로 국내에서도 무재해 안전화의 요구는 점점 강화될 것은 물론이므로 Halogen-Free 난연 케이블 수요 역시 증가될 것으로 기대된다.
■참고문헌 1> 전기와 공사 소화 61년 2월 2> 기술정보(엘지전선 발행 85.1) 3> 전기설비 95년 12월 4> 엘지 전선(주) 세미나 자료 5> 日立 전선(주) 세미나 자료 |
첫댓글 좋은정보 감사합니다