Studies on the Morphology of Smoke Particles for Each Type of Fire by Using Steady State Tube Furnace

Abstract

Smoke from fire is a mixture of combustion gases and particles which include micro-droplets formed from condensed organic vapors and carbonaceous agglomerates. The inhalation of smoke particles causes adverse health effects, and it is prerequisite for the hazard and risk analysis of the smoke particles to know how they behaviour in the respiratory tract. The characteristics of the absorption and adsorption of toxic gases and the amount and location of the particle deposition within the respiratory tract that determine the adverse health effects are related to the morphology and the size distribution of smoke particles. In the present work, as a preliminary study for the adverse health effects of smoke particles, the morphologies of the smoke particles from combustible materials were investigated for each fire stage: smouldering, wellventilated flaming, small under-ventilated flaming, fully-developed under-ventilated fire. The steady-state tube furnace method given in ISO/TS 19700 was used for the generation of smoke particles. The fire stages were controlled by changing furnace temperature and equivalent ratio. The morphologies were analyzed by using Transmission Electron Microscope (Bio-TEM) by collecting the particles on TEM grids put on each stage of a cascade impactor.

Measurement of the Size Distribution of Smoke Particles through Direct Sampling at the Exit of a Steady-State Tube Furnace

“…연기입자 측정에 관한 대부분의 선행연구에서는 다단임팩 터 와 중량측정법 등을 (cascade impactor) (gravimetric method) 이용하여 등의 개별 가연물에 대하여 입자를 PA6, PP, PVC 포집한 후 입경별 중량농도 측정 등이 이루어졌다 (14)(15)(16)(17) 그러 . 나 이후 , Goo (18,19) 에 규정된 등속튜브연소로 (steady-state tube furnace) (13,17) . (12)(13)(14) .…”

Measurement of the Size Distribution of Smoke Particles with Plastic Types Under Various Fire Conditions

“…이 실험에서는 선행연구 (17,18) 에서와는 달리 각 가연물에 대한 이론적 산소요구량(stoichiometric oxygen demand)인         는 Purser (15)…”

“…실험 결과 연기입자 측정에 관한 대부분의 선행 연구에서는, 다단 임팩터(cascade impactor) 및 중량측정법(gravimetric method) 등을 이용하여 PA6, PP 및 PVC 등 개별 가연물에 대하여 입자를 포집한 후 입경측정이 이루어졌다. (19)(20) 그러나 최 근에 Goo (17,18) 에 의하여 TEM을 이용한 형상측정과 더불어 정전저압 임팩터를 이용한 실시간 입경측정이 목재(wood) 와 폴리프로필렌(PP)에 대하여 이루어졌다. 입경측정의 특 징적인 결과로서, 목재에서는 입자직경이 대략 0.1 μm 보 다 큰 영역에서는 화재조건 S1b에서, 이보다 작은 영역에서 Figure 8에 나타난 것과 같이 각 화재조건에 따른 값이 비슷하지 않고 특히 화재조건 S1b에서 작은 값을 갖는다.…”

“…여기서 구한 총 개수농도 및 질량농도 는 Figures 6과 7에 나타난 13개 입자직경에 대한 데이터를 모든 입자직경에 대하여 적분한 값으로부터 계산되었다. 실재하는 연기입자는 Goo(17,18) 의 실험에서 측정된 TEM 사 진에서 보이는 것과 같이 각 가연물질 및 화재조건에 따라 모양과 비중이 다르다. 그러나 이 연구에서 질량농도는, 연 기입자가 비중이 1이고 구형을 가정한 공기역학경 모델입 자에 해당하는 비중과 형상을 갖는다고 가정하고 ELPI에 서 측정된 각 입경별 개수농도를 이용하여 구하였다.…”