LOI(Limiting Oxygen Index, 산소지수)는 재료가 연소를 지속하는 데 필요한 최소 산소 농도 를 백분율(%)로 나타낸 지표입니다. 값이 높을수록 난연성이 우수하며, 연소 위험성 평가나 방염 재료 선정 에 활용됩니다.화재안전성 평가 에 사용됩니다.
1. LOI(Limited Oxygen Index)의 개념
LOI는 시료를 연소시험할 때, 연소가 가능하도록 유지되는 최소 산소농도를 의미함.
주로 섬유류 등의 난연성 평가 에 사용되며, 시료 상부에 불꽃을 접촉시켜 연소가 지속되는 산소 농도를 측정.
LOI 값이 높을수록 연소가 어려운 물질임을 나타냄.
연소시험 시, 일반적으로 수직 배치 방식 사용 (상부착화, 연소하강방식)
시험 방법 : 시료를 수직으로 고정한 상태에서 산소와 질소의 혼합 기류를 통과시키며, 연소가 지속되는 최소 산소 농도를 측정합니다.관련 표준 :
ASTM D2863 : 플라스틱의 촛불형 연소를 지원하는 최소 산소 농도를 측정하는 표준 시험 방법입니다.ISO 4589-2 : 플라스틱의 연소 특성을 평가하기 위한 국제 표준입니다.
2. NFPA 기준
기준명 적용 대상 시험 방법 비고 NFPA 701 커튼, 드레이프 등 섬유류 수직 연소 시험 (12초간 불꽃 노출 후 연소 특성 평가) LOI 직접 측정은 아님 ASTM D2863 플라스틱, 고분자 재료 산소 농도 조절을 통한 연소 지속성 평가 LOI 측정에 사용
3. KS 기준
4. LOI 값에 따른 난연성 분류
LOI 값 (%) 난연성 분류 설명 < 21 가연성 공기 중에서 쉽게 연소함 21–27 보통 난연성 연소가 가능하나 제한적임 > 27 난연성 연소가 어려우며, 자소성이 있음
단계 절차 내용 1 시험 시료 준비: 두께 3~10mm, 직사각형 시편 (약 70mm × 10mm) 준비 2 연소관(테스트 튜브) 장착: 시편을 수직으로 고정 3 혼합 가스 공급: O₂와 N₂ 농도 조절 혼합 기류 주입 4 시편 상단 점화: 상부에 불꽃을 5초간 접촉 5 연소 지속 여부 확인: 불꽃 제거 후 연소가 지속되는지 관찰 6 연소가 지속되는 최소 O₂ 농도값 반복 측정하여 결정 7 결과 계산: LOI = (O₂) / (O₂ + N₂) × 100
6. 적용 사례
적용 분야 LOI 기준 설명 CPVC 소방배관 LOI ≥ 60% 화재 시 배관 유지 및 불꽃 전파 방지 목적 방염 커튼 LOI ≥ 28% NFPA 701 시험 통과 요구됨 (직접 LOI 측정은 아님) 케이블 피복 LOI ≥ 30% 배선 화재 확산 방지용, IEC 60332 등과 병행 사용 열차 내장재, 항공기 부품 LOI ≥ 32% 고속 철도 및 항공기에서 인명 보호용 필수 기준
7. 난연성 성능 평가 지표
지표명 측정 기준 측정 항목 특징 관련 시험 기준 LOI (Limited Oxygen Index)산소 농도 (%) 연소 지속 최소 O₂ 농도 수치로 난연성 표현 ASTM D2863, ISO 4589-2 UL 94 연소 형태 자가소화 여부, 방울 생성 수직/수평 연소 분류 UL 94 ASTM E84 연소 특성 Flame Spread Index (FSI), Smoke Developed Index (SDI) 건축 내장재 등에서 주로 사용 ASTM E84 총열방출량 (THR) 열량(kJ/m²) 연소 과정 중 방출된 열량 화재 확산 예측 ISO 5660 (Cone Calorimeter) 연기밀도 (DS) 농도지수 생성된 연기 농도 시야장애, 대피성 영향 ASTM E662, ISO 5659-2 독성가스 발생량 농도(ppm) CO, HCN, HCl 등 인명피해 직결 ISO 19700, NES 713 등
8. 용도별 주요 지표 적용
용도 핵심 지표 사유 건축 내장재 FSI, LOI, THR 확산 속도와 연소 특성 중요 케이블 LOI, 연기밀도, 독성가스 밀폐공간 대피 영향 고려 철도·항공 LOI, THR, 독성가스 고난도 기준, 인명 보호 우선
9. 연소 시험 방법 비교표
구분 LOI UL 94 ASTM E84 시험 목적 최소 산소 농도 측정 연소 후 자소성, 용융 방울 여부 화염 전파 속도 및 연기 농도 측정 시료 배치 수직 고정, 상부 착화 수평/수직 배치 수평 벽면 설치 (터널형 장치) 지표 LOI[%] V-0, V-1, V-2 / HB 등급 Flame Spread Index (FSI), Smoke Index (SDI) 대표 적용 난연재 플라스틱, CPVC 전자부품, 케이블, 내장재 건축자재, 천장재 비고 수치 기반 등급 구분 시뮬레이션 테스트 (50ft 터널)
10. 주의 사항
시험별 평가지표가 다르므로 , 설계 목적과 재료 특성에 맞춰 복합 적용 필요
단순히 LOI 값만 높다고 해서 무조건 안전한 재료는 아님 → 총열방출량 및 유해가스 등과 함께 판단
실제 설계 시 KS 인증, UL 인증, FM 인증 등 제품 성능 보증 수단 을 병행 확인해야 실효성 확보
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