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Journal of Korean Institute of Fire Science and Engineering 2011;25(3):78-84.
Published online June 30, 2011.
화재에 노출된 제재목의 탄화속도에 대한 실험적 연구
여인환, 박경훈, 조경숙, 민병렬, 윤명오
An Experimental Study on the Charring Rate of Solid Sawn Timber Exposed to Fire
Yeo In-Hwan, Park Kyung-Hoon, Cho Kyung-Suk, Min Byung-Yeol, Yoon Myung-O
이 연구에서는 목구조 건축의 화재안전 성능설계기법 개발에 선행하여 목재의 연소특성 자료를 확보하고자 목재의 탄화속도를 측정하였다. $400{ imes}400$ mm 단면 북미산 미송을 대상으로 목재 두께와 목리방향에 따른 가열실험결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 동일단면에서 목재의 두께가 늘어날수록 탄화속도는 점차 감소하는 것으로 나타났다. 일정 두께 이상의 탄화층은 단열층의 역할을 하여 목재연소를 지연시키는 것으로 판단된다. 2) 목재 두께(20, 40, 80, 120 mm)를 달리하면서 최대 l 시간까지 표준화재에 노출시켜 목재 깊이 (10, 20, 30, 40 mm)별 탄화속도를 비교해본 결과 화재노출면으로부터 30mm 깊이까지는 탄화 속도가 증가하나 40mm에서는 탄화속도가 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 단열층으로서 역할을 할 수 있는 탄화층의 최소두께는 적어도 30mm 이상인 것으로 판단된다. 3) 목재 가열면이 목리방향(방사단면)인 경우보다 목리직각방향(횡단면)인 경우 탄화속도가 더 높은 것으로 나타났다. 이는 화재에 노출되면서 목재조직의 수축으로 인한 갈라짐과 터짐 등으로 인해 생긴 틈새로 목재 내부로의 열 유입이 더 잘 일어나기 때문으로 판단된다.
In this study, we have measured the charring rate of solid sawn timber as a preceding step for develop performance based fire safety design method of wood framed building structures. The follows are the summary of fire test results carried out with $400{ imes}400$ mm cross-section Douglas-fir in varied of thickness and grain directions. I) When the timber thickness increase under same dimension, the charring rate decreases gradually. It is seemed the charring layer up on a thickness roles as a insulation, gives combustion delaying time to specimen. 2) The charring rates measured at different depths (10, 20, 30, 40 mm) in timber which varying thickness (20, 40, 80, 120 mm) when exposed maximum 1 hour standard fire increase by 30 mm depth, but decrease at 40 mm. It is seemed the minimum charr layer should be 30 mm for having role of insulation. 3) The charring rate of cross section surface (direction of perpendicular to grain) was more high than that of grain direction. It can be explained by the cracks and gaps from greater charr contraction made more heat flux incident into timber.
Key Words: Timber, Fire resistance, Charring rate, Combustion characteristic

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