내화 케이블의 내화 성능에 대한 시험 기준은 무엇인가요?

내화성과 난연성: 내화 케이블의 핵심 차이점

왜 회로 완전성이 진정한 내화성을 결정하는가

내화 케이블의 핵심은 화재 상황에서 화재가 끝난 후가 아니라 그 도중에도 계속 작동할 수 있는 회로 완전성에 있습니다. 일반 케이블이나 난연으로 표시된 케이블은 진정한 내화 성능을 요구할 때는 부적합합니다. 가장 중요한 것은 이러한 케이블이 약 90분 동안 섭씨 950도 이상의 직접적인 화염에 노출되더라도 여전히 전기를 전달하며 제대로 작동할 수 있는지 여부입니다. 국제표준화기구(IEC) 60331은 회로 완전성을 평가하기 위한 세계적으로 공인된 엄격한 시험 기준으로 자리 잡고 있습니다. 화재 경보기, 비상 조명, 연기 배출 팬과 같은 생명 구조에 중요한 시스템의 경우 비상 상황에서 전원 공급은 선택 사항이 아니라 필수입니다. 예를 들어 광물 절연 구리 피복(MICC) 케이블은 가열 시 산화마그네슘 절연층이 일종의 세라믹 차폐막으로 변하여 주변 모든 것이 불에 타도 단락 및 구조적 손상을 방지합니다.

난연성만으로는 왜 중요 인프라의 요구를 충족하지 못하는가

PVC-FR 또는 할로겐 프리 저연소(LSZH) 폴리머로 제작된 일반적인 난연 케이블은 착화 지연 그리고 화염 확산 억제 , IEC 60332 등의 기준에 따라 시험되지만, 아니 화재 노출 중에도 계속 작동한다는 것을 보장하지 않는다. 다음의 세 가지 핵심적인 한계로 인해 임무 수행에 중요한 인프라에는 부적합하다:

1. 열 취약성 : 폴리머 절연층은 완전 연소 화재에서 유지되는 온도보다 훨씬 낮은 500~700°C에서 20~30분 이내에 열화되기 시작한다.
2. 기능적 붕괴 : 화재 진압용 물의 충격(예: 스프링클러 작동)을 받으면 기계적 완전성이 사라져 즉시 도체가 분리된다.
3. 체계적 취약성 상호 연결된 안전 시스템 전반에 전력 손실이 연쇄적으로 발생하여 비상 조명, 소화 펌프 및 모니터링 제어 장치가 가장 필요할 때 정지하게 됩니다.

지하 광산 또는 해양 선박과 같은 고위험 환경에서 난연성에만 의존할 경우 대피 지원에 심각한 공백이 발생합니다. 연기 배출이 실패하고, 대피 경로가 어두워지며, 위기 도중 통신이 끊어집니다. 회로 완전성 검증을 통과한 내화 케이블은 검증된 표준 기반의 내구성으로 이러한 공백을 해소합니다.

IEC 60331: 내화 케이블의 글로벌 기준

IEC 60331 표준은 내화 케이블이 실제 화재 상황에서 회로를 얼마나 잘 유지하는지를 시험할 때 여전히 최고의 기준으로 간주됩니다. 이 요구사항에 따르면, 이러한 케이블은 전기적 부하와 물리적 스트레스를 완전히 받는 상태에서 섭씨 840도가 넘는 직접적인 화염에 최소한 90분 동안 지속적으로 작동해야 합니다. 이 90분이라는 시간은 일반적인 건물 대피 시간과 거의 일치하며, 이 특수 케이블들이 종종 가장 위험한 화재 상황에서도 중요한 안전 장비에 전원 공급을 유지하도록 도와줍니다.

시험 절차: 용광로 노출, 전압 인가 및 90분 내구성 기준

시험 절차에서 케이블은 화로 내부에 수평으로 배치되고 약 1,000볼트까지 전원을 공급한 후 제어된 화염에 노출됩니다. 기술자는 테스트 중인 케이블과 직렬로 연결된 지시등을 통해 연속성을 확인합니다. 회로가 끊어질 때, 즉 실패 지점을 확인할 수 있습니다. 이러한 시험은 방사열과 대류열이라는 극심한 열 조건 하에서도 전기 배선이 전기를 계속 전도해야 하는 실제 화재 상황을 모방한 것입니다. 건물의 계단이나 천장 위 공간처럼 화재가 빠르게 확산되지만 여전히 비상 조명 및 통신 시스템이 정상 작동해야 하는 상황을 생각해보면 됩니다.

현장 검증: 광물절연 및 세라믹절연 케이블 성능

MICC 케이블은 무기질 재료로 완전히 구성되어 있어 IEC 60331 표준에서 요구하는 성능을 훨씬 뛰어넘는 것으로 알려져 있습니다. 구체적으로 구조를 살펴보면, 내부에 구리 도체를 사용하고, 절연재로 산화마그네슘을 사용하며, 전체를 단단한 구리 외피로 감싸고 있습니다. 이러한 구성 요소들은 고온에 노출되어도 분해되지 않으며, 유독성 연기를 전혀 발생시키지 않고, 화재에 90분 동안 노출된 후에도 여전히 정상적으로 작동합니다. 또한 또 다른 유형으로 세라믹-폴리머 하이브리드 케이블도 주목할 만합니다. 이 케이블은 작동 방식은 다르지만, 고온 상황에서 보호 층을 형성하는 특수 매트릭스 설계 덕분에 유사한 성능을 달성합니다. 이러한 케이블들이 일반적인 폴리머 케이블과 비교해 두드러지게 차별화되는 점은 무엇일까요? 일반적인 플라스틱 기반 케이블은 대부분의 화재 상황에서 중요한 90분 기준에 도달하기도 전에 물리적, 전기적으로 완전히 파손되어 버립니다.

BS 6387 및 PH 등급: 고위험 환경을 위한 향상된 내화 성능

CWZ 등급: 동시 화재, 물 분사 및 기계적 충격 시험

BS 6387의 CWZ 등급은 내화 케이블에 대한 세계에서 가장 엄격한 시험 중 하나입니다. 이러한 케이블은 C 등급의 직접적인 화염, W 등급의 강력한 물줄기, Z 등급의 물리적 충격이라는 세 가지 도전을 동시에 견뎌내야 합니다. 실제 화재 상황을 생각해보면, 건물이 붕괴되면서 충격이 발생하고, 화재가 진행되는 동안 스프링클러 시스템이 작동하며, 불길은 구조물의 손상된 부분을 통해 퍼져나갑니다. CWZ 시험을 통과한 케이블은 이러한 모든 스트레스가 동시에 가해지는 상황에서도 180분 이상 회로를 유지합니다. 따라서 지하 터널, 석유 정제소, 해양 시추 플랫폼, 대규모 교통 허브와 같은 장소에서 특히 중요합니다. 이러한 지역에서 사고가 발생하면 그 결과는 극도로 참담할 수 있습니다.

PH30/PH60/PH120: 생명 안전 시스템을 위한 성능 기반 등급

BS EN 50200에 따른 PH 등급은 화염에 직접 노출되었을 때 장치가 얼마나 오랫동안 정상 작동을 유지할 수 있는지를 나타냅니다. 주요 등급은 세 가지로 나뉘며, PH30은 30분 동안, PH60은 1시간 동안, PH120은 무려 2시간 동안 작동을 유지합니다. 이 시스템은 단순히 서류상의 기준 충족 여부를 확인하는 것이 아니라 실제 상황에서의 성능을 평가합니다. 예를 들어 PH120 케이블은 병원, 고층 건물, 데이터 센터와 같이 대피에 더 많은 시간이 필요한 장소에서 필수적으로 요구됩니다. 이러한 시설은 대피 중에도 화재 경보기, 비상 조명, HVAC 제어와 같은 핵심 시스템에 지속적인 전력 공급이 필요합니다. 중요한 점은 PH 등급이 기업의 형식적 준수를 허용하지 않는다는 것입니다. 대신 실제 화재 상황을 시뮬레이션하여 가동 중인 회로에 대해 실질적인 시험을 요구함으로써 비상 상황에서 훨씬 더 높은 안전성을 보장합니다.

내화성 케이블에 대한 글로벌 표준 일치 및 주요 지역별 차이점

GB/T 19216.21-2003(중국) 및 EN 50200: 조화화 간극과 실질적 의미

중국 표준 GB/T 19216.21-2003과 유럽 표준 EN 50200은 모두 화재 시 회로의 기능 유지 능력을 평가하지만, 이에 대한 시험 방법은 매우 다르다. GB/T 표준은 실제로 120분 이상의 장시간 화염 노출을 요구하며, 가열 중인 케이블이 기계적 충격에도 견딜 수 있어야 한다고 규정하는데, 이는 EN 50200의 요구사항에는 전혀 포함되어 있지 않다. 반면 유럽 표준은 케이블이 물 분무에 얼마나 잘 저항하는지를 더 중점적으로 평가한다. 이러한 차이로 인해 유럽의 PH120 등급 인증을 받은 케이블이라도 GB/T 표준에서 요구하는 충격 시험을 통과하지 못할 수 있다. 이로 인해 제조업체들은 종종 서로 다른 시장을 위해 제품의 특수 버전을 별도로 개발해야 하는 상황에 직면한다. 고속철도 노선이나 복합 교통 터미널처럼 여러 국가에 걸쳐 있는 대규모 인프라 프로젝트의 경우, 인증을 완료하는 데 추가로 4주에서 8주까지 더 소요될 수 있다. 2023년 실시된 국제 건설 프로젝트에 대한 최근 조사는 이러한 문제를 국경을 초월해 활동하는 기업들에게 있어 주요한 골치거리로 지적했다.

왜 국경을 초월하는 인프라 프로젝트에서 테스트 기준의 차이가 중요한가

이러한 지역 간 기준 차이는 글로벌 프로젝트에 세 가지 실질적인 리스크를 초래한다:

• 안전성 격차 : 하나의 기준에만 검증된 케이블은 물 분무 없이 기계적 충격과 같은, 테스트되지 않은 스트레스 조합에 대해 내성을 갖지 못할 수 있으며, 이는 복합 환경에서의 화재 시 성능 저하를 초래할 수 있다.
• 비용 증가 : 대규모 개발 프로젝트의 경우 이중 인증으로 인해 자재 조달 비용이 18%에서 25%까지 증가한다.
• 일정 위험 : 시공 중 예기치 못한 재검사로 인해 120시간 이상 핵심 경로 활동이 중단될 수 있다.

이러한 불일치는 공항 터미널이나 산업 캠퍼스와 같이 방화 구획이 관할 구역을 넘어가지만 통합된 안전 시스템으로 작동해야 하는 공동 인프라에서 특히 심각하다. 검증 단계에서의 사후 대응이 아니라 설계 초기 단계에서의 능동적인 기준 조율이 규제 준수와 인명 안전을 보장하기 위해 필수적이다.

자주 묻는 질문

• 내화 케이블과 난연 케이블의 주요 차이점은 무엇인가요?

  내화 케이블은 화재 발생 시 회로의 무결성을 유지하는 반면, 난연 케이블은 점화를 지연시키고 불꽃 확산을 억제하지만 지속적인 작동을 보장하지는 않습니다.

• 왜 IEC 60331이 내화성 평가에 중요한가요?

  IEC 60331은 직접적인 화염 아래 고온에 노출되었을 때 케이블이 회로를 유지할 수 있는 능력을 시험함으로써 전 세계적으로 기준을 제시합니다.

• MICC 케이블의 내화성이 뛰어난 이유는 무엇인가요?

  MICC 케이블은 고온에서도 분해되지 않는 무기 물질로 구성되어 있어 유독성 연기를 발생시키지 않으면서도 탁월한 내화성을 제공합니다.

• PH 등급이 생명안전시스템에 어떻게 도움이 되나요?

  PH 등급은 실제 화재 상황에서도 지속적인 작동을 보장하여 화재 경보기 및 비상 조명과 같은 생명안전시스템에 중요한 지원을 제공합니다.

• 왜 지역별 표준 차이가 글로벌 인프라 프로젝트에서 위험을 초래할 수 있나요?

  지역 간 스트레스 테스트 요구사항의 차이로 인해 안전성 격차, 비용 증가 및 일정 지연이 발생할 수 있습니다.