연소 가스 분석의 투명성 향상: NETZSCH TCC 918 원뿔 열량계의 오메가 5 FT-IR 커플링

건설, 운송, 전자, 공공 인프라 등의 산업에서 안전성을 평가하려면 재료의 화재 거동을 이해하는 것이 필수적입니다. 이러한 환경에서는 재료가 얼마나 강하게 연소하는지뿐만 아니라 연소 중에 어떤 가스가 방출되는지 파악하는 것도 중요합니다.

연소 가스 분석의 투명성 향상

그리고 NETZSCH TCC 918 콘 열량계 는 화재 거동을 분석하기 위해 잘 정립된 기기입니다. 산소 소비 원리를 적용하여 산소, 이산화탄소 및 일산화탄소 농도, 열 방출률(HRR), 연기 생성률(SPR), 질량 손실률(MLR), 점화 시간(TOI), 소화 시간(TOF) 등 주요 화재 파라미터를 제공합니다. 이러한 매개변수는 점화부터 화염 소멸까지 재료의 화재 성능을 설명하며 실제 화재 시나리오를 모델링하는 데 널리 사용됩니다.

결합된 분석 기법에 대한 브루커 블로그 시리즈( NETZSCH )의 네 번째 글에서는 콘 열량 측정과 FT-IR 가스 분석을 결합하여 연소 과정과 독성 배출에 대한 심층적인 통찰력을 제공하는 방법을 살펴봅니다.

NETZSCH TCC 918 열 방출률 및 연소 가스 측정으로 화재 거동을 분석하는 콘 열량계. — NETZSCH 원뿔 열량계 TCC 918

콘 열량 측정: 화재 행동 분석의 기초

콘 열량계 테스트 중에 시료를 콘 히터에서 정의된 열 플럭스에 노출시키고 점화한 후 제어된 조건에서 연소시킵니다. 생성된 연도 가스는 배기 시스템을 통해 이송되어 주요 화재 매개변수를 결정하기 위해 분석됩니다.

TCC 918 의 표준 가스 분석은 산소 소비 원리에 따라 열 방출률을 계산하는 데 사용되는 O₂, CO 및 CO₂ 농도에 중점을 둡니다. 열 방출률은 화재 강도와 잠재적 위험을 나타내는 가장 중요한 지표 중 하나입니다.

기타 classic 콘 열량계 출력은 다음과 같습니다:

연기 발생률(SPR ) - 가시성 손상 및 독성 노출 가능성을 나타냅니다
질량 손실(ML) - 물질 분해 및 잔류물 형성을 반영합니다
점화 시간(TOI) 및 연소 시간 (TOF ) - 연소의 시간적 거동을 설명합니다

이러한 측정값은 이미 화재 거동에 대한 포괄적인 그림을 제공합니다. 그러나 연소 가스에 존재하는 특정 화학 종을 완전히 밝혀내지는 못합니다.

FT-IR 가스 분석을 통한 화재 테스트 확장

연소 과정에 대한 심층적인 통찰력을 얻기 위해 NETZSCH TCC 918 콘 열량계를 브루커 오메가 5 FT-IR 가스 분석기와 결합할 수 있습니다.

연결은 가열된 이송 라인을 통해 이루어지며, 신속한 가스 이송을 보장하고 분해 생성물의 응축을 방지합니다. 이를 통해 실험 중 연소 가스에 대한 실시간 FT-IR 분석이 가능합니다.

FT-IR 분광법은 가스의 특징적인 적외선 흡수 스펙트럼을 기반으로 가스를 식별합니다. 주로 정성적 또는 반정량적 정보를 제공하는 다른 많은 결합 기법과 달리, OMEGA 5 FT-IR 가스 분석기는 연소 흐름에서 여러 가스 종의 직접적이고 동시적인 정량적 측정을 가능하게 합니다.

따라서 이 시스템은 CO₂, CO 및 H₂O와 같은 표준 연소 가스 외에도 다음과 같은 광범위한 추가 화합물을 동시에 정량화할 수 있습니다:

탄화수소(예: 메탄, 에텐, 에틴)
hCl, HBr 및 HF와 같은 할로겐 화합물
hCN, NH₃, NO, NO₂ 및 N₂O와 같은 질소 함유 종
포름알데히드, 벤젠, 페놀을 포함한 유기 화합물
sO₂와 같은 황 화합물

이 기능을 통해 연구자들은 기존의 화재 매개변수에서 벗어나 독성 및 화재 관련 가스 종에 대한 정량적, 시간 분해능 정보를 얻을 수 있어 연소 과정과 배출 거동에 대한 훨씬 더 포괄적인 이해를 제공할 수 있습니다.

예시: 폴리아미드 소재의 화재 거동

이 결합된 시스템의 성능을 입증하기 위해 PA6 섬유 샘플을 정해진 열유속에서 콘 열량계로 테스트했습니다.

classic 콘 열량계 데이터는 열 방출률과 연기 생성률을 포함한 재료의 일반적인 화재 거동을 보여주었습니다. 동시에 FT-IR 가스 분석은 연소 중에 생성된 연기 가스의 구성에 대한 자세한 정보를 제공했습니다.

검출된 가스는 다음과 같습니다:

주요 연소 생성물인CO₂
재료 및 첨가제 분해로 인한H₂O
불완전 연소를 나타내는CO
질소 함유 고분자 구조에서 발생하는NO 및 N₂O
세포 호흡을 억제할 수 있는 독성이 강한 가스인HCN

이러한 가스를 동시에 감지함으로써 연구자와 엔지니어는 화재 강도뿐만 아니라 연소 생성물의 독성학적 위험도 평가할 수 있습니다.

화재 안전에 대한 보다 완벽한 시각

콘 열량계는 재료의 열 화재 거동을 정량화하는 반면, FT-IR 가스 분석기는 생성된 연기 가스의 화학 성분을 밝혀냅니다. 이 두 장비를 함께 사용하면 화재 거동, 독성 배출, 안전 규정 준수 및 안전이 중요한 응용 분야에 대한 적합성과 관련하여 재료를 종합적으로 평가할 수 있습니다.

여기에서 애플리케이션 노트 전문을 읽어보세요

이 글은 블로그 시리즈 4부로서, NETZSCH 와 브루커의 장기적인 협력을 통해 열화상 분석과 분광 분석의 결합이 가져다주는 이점을 강조하고 있습니다.

계속 지켜봐 주세요! 다음 글에서는 STA-FTIR을 이용한 시멘트 원료 조사에 대해 자세히 알아보겠습니다.

연소 가스 분석의 투명성 향상

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이 글을 끝으로 TGA-FT-IR을 이용한 진화 가스 분석에 대한 월간 블로그 시리즈 '피크와 곡선을 넘어서'를 마무리합니다:애플리케이션 인사이트( NETZSCH 및 Bruker)".
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