Glow Wire Test란? IEC 60695-2-11 화재위험 시험 이해하기
전기제품의 안전성을 평가할 때 감전 위험만큼 중요하게 검토해야 하는 항목이 화재 위험입니다. 전기제품에는 전원 단자, 커넥터, 스위치, 릴레이, 인쇄회로기판(PCB), 플라스틱 외함 등 다양한 부품이 사용됩니다.
이러한 부품은 정상적인 사용상태뿐 아니라 과부하, 접촉불량, 절연고장 등 비정상적인 조건에서도 열에 노출될 수 있습니다.
예를 들어 전원 단자의 접촉상태가 불량하면 접촉저항이 증가하면서 국부적으로 높은 온도가 발생할 수 있습니다. 이때 단자 주변에 사용된 플라스틱 재료가 쉽게 발화하거나 불꽃을 주변 부품으로 확산시킨다면 전기제품 전체의 화재 위험이 증가할 수 있습니다.
이러한 위험을 평가하기 위해 사용하는 대표적인 시험이 **글로우와이어 시험(Glow Wire Test)**입니다.
글로우와이어 시험은 고온으로 가열한 금속 와이어를 시험 대상에 접촉시켜 착화 여부와 연소 특성을 관찰하는 화재위험 시험입니다.
대표적인 국제규격인 IEC 60695-2-11은 완제품에 적용하는 글로우와이어 가연성 시험방법을 규정합니다.
이번 글에서는 글로우와이어 시험의 목적과 원리, IEC 60695-2-11의 시험방법, 550~960℃ 시험온도, 합격·불합격 판정기준, GWFI·GWIT와의 차이, 실제 시험성적서 해석방법까지 자세히 알아보겠습니다.
1. 글로우와이어 시험(Glow Wire Test)이란?
글로우와이어 시험은 전기적으로 가열된 금속 와이어를 이용하여 전기제품이나 절연재료가 고온 열원에 노출되었을 때 나타나는 착화 및 연소 특성을 평가하는 시험입니다.
전기제품 내부에서는 접촉불량이나 부품의 이상 발열 등으로 국부적인 고온이 발생할 수 있습니다.
이러한 고온 부위가 주변의 플라스틱 부품에 접촉하면 재료가 변형되거나 발화할 가능성이 있습니다.
글로우와이어 시험은 이러한 상황을 일정한 시험조건으로 재현하여 화재 위험을 평가하는 데 활용됩니다.
시험에서는 금속 와이어의 끝부분을 규정된 온도로 가열한 다음 시험 대상의 특정 위치에 접촉시킵니다.
이후 다음과 같은 현상을 관찰합니다.
- 시험 대상이 발화하는가?
- 발화한다면 얼마나 빨리 불꽃이 발생하는가?
- 열원을 제거한 후 불꽃이 얼마나 지속되는가?
- 연소된 재료가 아래로 떨어지는가?
- 떨어진 입자나 용융물이 아래의 지정된 층에 착화를 일으키는가?
글로우와이어 시험의 핵심은 단순히 재료가 녹거나 변형되는지 확인하는 것이 아닙니다.
고온 열원에 노출되었을 때 발화 가능성이 제한되는지, 발화하더라도 연소가 제한적으로 지속되는지 평가하는 것이 중요한 목적입니다.
2. IEC 60695-2-11은 어떤 국제규격인가?
IEC 60695는 국제전기기술위원회(IEC)에서 발행하는 화재위험 시험 관련 국제규격 시리즈입니다.
그중 IEC 60695-2-11은 완제품의 글로우와이어 가연성 시험방법을 다룹니다.
정식 명칭은 다음과 같습니다.
IEC 60695-2-11:2021 – Fire hazard testing – Part 2-11: Glowing/hot-wire based test methods – Glow-wire flammability test method for end products (GWEPT).
여기서 GWEPT는 Glow-Wire End-Product Test의 약자로 사용되며, 완제품에 대한 글로우와이어 시험을 의미합니다.
IEC 60695-2-11:2021은 전기적으로 가열된 열원에 노출된 완제품의 착화 및 제한적인 연소 특성을 평가하는 시험방법을 규정합니다.
다만 이 규격 하나로 전기제품 전체의 화재안전성을 평가할 수 있는 것은 아닙니다.
예를 들어 화재위험 분석 전체, 제품 간 화염 확산, 실제 건물 화재상황에서의 거동 등은 이 시험만으로 평가되지 않습니다.
또한 IEC 60695-2-11은 시험방법을 규정하는 규격이므로, 특정 제품에 어떤 온도를 적용해야 하는지는 해당 제품 안전규격에서 확인해야 합니다.
3. 글로우와이어 시험이 필요한 이유
전기제품의 화재는 다양한 원인으로 발생할 수 있습니다.
대표적으로 다음과 같은 상황을 생각할 수 있습니다.
전기 접속부의 접촉불량
전원 단자나 커넥터가 느슨하게 연결되면 접촉저항이 증가할 수 있습니다.
전류가 흐르는 상태에서 접촉저항이 커지면 해당 부위에 열이 발생합니다.
저항 발열은 다음 관계식으로 설명할 수 있습니다.
P = I²R
여기서 P는 전력손실(W), I는 전류(A), R은 저항(Ω)입니다.
예를 들어 접촉부에 10A가 흐르고 접촉저항이 0.1Ω이라면 다음과 같이 계산됩니다.
P = 10² × 0.1 = 10W
즉, 작은 접촉부에서 10W의 열이 발생할 수 있습니다.
실제 온도상승은 접촉부의 크기, 방열조건, 주변 온도 등에 따라 달라지지만, 국부적인 발열이 플라스틱 부품의 화재 위험으로 이어질 수 있다는 점을 이해할 수 있습니다.
과부하와 부품의 이상 발열
전기제품에 정격보다 높은 전류가 흐르거나 부품이 고장 나면 특정 부위에서 비정상적인 발열이 발생할 수 있습니다.
이때 주변의 절연재료가 쉽게 발화한다면 화재가 확대될 가능성이 있습니다.
전기적 고장에 의한 국부 열원
전기적 고장으로 인해 발생하는 고온 부위가 인접한 절연재료에 영향을 줄 수 있습니다.
글로우와이어 시험은 이러한 위험 중 고온 열원에 의한 착화 가능성을 평가하는 데 활용됩니다.
다만 실제 전기 아크나 단락사고를 그대로 재현하는 시험은 아닙니다.
4. 글로우와이어 시험의 기본 원리
글로우와이어 시험에서는 규정된 형상의 금속 와이어를 전기적으로 가열합니다.
와이어의 끝부분이 지정된 시험온도에 도달하면 시험 대상의 특정 위치에 접촉시킵니다.
시험 대상은 실제 제품의 부품이거나 제품의 일부일 수 있습니다.
고온의 와이어가 접촉하면 시험 대상에 열에너지가 전달됩니다.
재료의 특성에 따라 다음과 같은 현상이 발생할 수 있습니다.
- 표면이 연화되거나 변형되는 현상
- 용융되는 현상
- 연기 또는 열분해 생성물이 발생하는 현상
- 불꽃이 발생하는 현상
- 불꽃이 열원 제거 후에도 지속되는 현상
- 용융물이나 연소 입자가 떨어지는 현상
시험에서는 특히 착화와 연소 지속시간, 아래쪽 지정층의 착화 여부를 중요하게 평가합니다.
재료가 일부 변형되거나 녹았다는 사실만으로 곧바로 불합격이 되는 것은 아닙니다.
반대로 외관상 손상이 작아 보여도 지정층에 착화가 발생하면 불합격이 될 수 있습니다.
5. IEC 60695-2-11의 시험 대상
IEC 60695-2-11은 완제품에 대한 글로우와이어 시험방법을 규정합니다.
대표적인 평가 대상은 다음과 같습니다.
- 전기제품의 플라스틱 외함
- 전원 단자 주변의 절연 부품
- 커넥터 하우징
- 스위치 및 릴레이 주변 부품
- 전기기기의 내부 지지 구조
- 특정 조건에서의 인쇄회로기판 관련 부분
다만 위에 해당하는 모든 부품이 반드시 동일한 글로우와이어 시험을 받아야 한다는 의미는 아닙니다.
실제 시험 대상은 제품 안전규격에서 지정한 부품과 적용조건에 따라 결정됩니다.
또한 완제품 전체를 시험장치에 설치하기 어려운 경우에는 규격에서 허용하는 조건에 따라 완제품의 일부를 사용하여 시험할 수 있습니다.
이때 부품을 절단하거나 분리하는 과정에서 실제 제품의 열적·기계적 조건이 부적절하게 변경되지 않도록 주의해야 합니다.
6. 글로우와이어 시험온도는 몇 도인가?
IEC 60695-2-11:2021에서는 여러 단계의 시험온도를 제시합니다.
대표적인 시험온도와 허용오차는 다음과 같습니다.
| 시험온도 | 허용오차 |
|---|---|
| 550℃ | ±10℃ |
| 600℃ | ±10℃ |
| 650℃ | ±10℃ |
| 700℃ | ±10℃ |
| 750℃ | ±10℃ |
| 800℃ | ±15℃ |
| 850℃ | ±15℃ |
| 900℃ | ±15℃ |
| 960℃ | ±15℃ |
이 표에서 중요한 점은 모든 전기제품에 850℃나 960℃가 일률적으로 적용되는 것이 아니라는 사실입니다.
실제 시험온도는 해당 제품 안전규격에서 정한 조건을 따라야 합니다.
예를 들어 어떤 제품은 650℃ 조건을 요구할 수 있고, 다른 제품은 750℃ 또는 850℃ 조건을 요구할 수 있습니다.
따라서 제품 개발 단계에서 시험온도를 임의로 결정해서는 안 됩니다.
또한 높은 온도에서 합격했다는 결과가 다른 모든 제품 안전규격의 요구사항을 자동으로 충족한다는 의미도 아닙니다.
시험 대상, 시험 위치, 시험방법 및 제품규격의 요구조건을 함께 확인해야 합니다.
7. 글로우와이어 시험의 가열시간
IEC 60695-2-11:2021의 대표적인 시험조건에서 글로우와이어를 시험 대상에 접촉시키는 시간은 다음과 같습니다.
30초 ±1초
시험에서는 규정된 온도로 가열한 와이어를 시험 대상에 접촉시킨 상태로 약 30초 동안 유지합니다.
이후 와이어를 제거하고 추가로 30초 동안 시험 대상과 주변의 연소상태를 관찰합니다.
즉, 대표적인 관찰 흐름은 다음과 같습니다.
| 단계 | 시간 | 주요 확인 사항 |
|---|---|---|
| 가열 및 온도 안정화 | 시험장치 조건에 따름 | 와이어 온도 확인 |
| 시험 대상 접촉 | 30초 ±1초 | 착화 및 연소상태 |
| 와이어 제거 후 관찰 | 추가 30초 | 잔염·잔광 및 지정층 착화 |
| 결과 평가 | 관찰 결과 기준 | 합격·불합격 판단 |
여기서 30초는 시험 대상에 열원을 접촉시키는 시간이며, 열원을 제거한 이후의 연소 지속시간과 구분해야 합니다.
8. 글로우와이어 시험장치의 구성
글로우와이어 시험장치는 일반적으로 다음과 같은 요소로 구성됩니다.
가열용 금속 와이어
시험에 사용되는 글로우와이어는 규정된 재질과 형상을 갖는 금속 발열체입니다.
와이어는 전기적으로 가열되며 시험 대상에 열을 전달합니다.
온도 측정장치
와이어의 끝부분이 규정된 온도에 도달했는지 확인하기 위해 온도 측정장치를 사용합니다.
시험온도의 정확성은 시험 결과에 직접적인 영향을 미치므로 온도 측정 시스템의 적절한 검증이 중요합니다.
시험 대상 고정장치
시험 대상이 규정된 위치에서 글로우와이어와 접촉하도록 고정합니다.
고정 과정에서 시험 대상에 과도한 기계적 응력이 발생하지 않도록 해야 합니다.
지정층
시험 대상 아래에는 낙하하는 연소 입자나 용융물에 의한 착화 여부를 평가하기 위한 지정층을 배치합니다.
지정층의 재질과 설치조건은 관련 규격에 따라 결정합니다.
시험장치의 세부 구조와 공통 시험절차는 IEC 60695-2-10을 함께 확인해야 합니다.
9. 글로우와이어 시험 절차
IEC 60695-2-11을 적용하는 일반적인 시험 흐름은 다음과 같습니다.
1단계: 적용 제품규격 확인
먼저 제품에 적용되는 안전규격을 확인합니다.
이 과정에서 시험 대상 부품과 시험온도, 시험 위치, 시험 횟수 및 추가 요구사항을 결정합니다.
2단계: 시험 대상 준비
완제품 또는 규격에서 허용하는 부분 시험 대상을 준비합니다.
제품의 구조, 재료, 두께, 시험 위치 등을 확인합니다.
3단계: 시험 대상 및 지정층 전처리
관련 규격에서 요구하는 온도와 습도 조건에 따라 시험 대상을 전처리합니다.
전처리 조건은 시험 결과에 영향을 줄 수 있으므로 시험성적서에 기록하는 것이 중요합니다.
4단계: 글로우와이어 가열
시험장치의 와이어를 규정된 온도로 가열하고 온도가 적절하게 유지되는지 확인합니다.
5단계: 시험 대상에 접촉
규정된 위치에 글로우와이어를 접촉시킵니다.
대표적인 접촉시간은 30초 ±1초입니다.
6단계: 착화 및 연소상태 관찰
시험 대상의 착화 여부와 착화시간을 확인합니다.
또한 와이어 접촉 중 발생하는 불꽃과 연소상태를 관찰합니다.
7단계: 와이어 제거
규정된 접촉시간이 지나면 와이어를 제거합니다.
이후 추가 관찰시간 동안 불꽃과 잔광의 소멸 여부를 확인합니다.
8단계: 지정층의 착화 여부 확인
시험 대상에서 떨어진 용융물이나 연소 입자에 의해 아래쪽 지정층에 착화가 발생했는지 확인합니다.
9단계: 결과 판정 및 기록
착화 여부, 소화시간, 지정층 착화 여부 등을 종합하여 시험 결과를 판정합니다.
10. IEC 60695-2-11의 합격기준
글로우와이어 시험의 합격 여부를 판단할 때는 착화 여부와 연소 지속시간, 지정층의 착화 여부를 확인합니다.
IEC 60695-2-11:2021에서 대표적으로 적용하는 합격조건은 다음과 같습니다.
첫 번째는 시험 대상에 착화가 발생하지 않는 경우입니다.
규정된 시험조건에서 시험 대상에 착화가 발생하지 않으면 합격조건을 충족할 수 있습니다.
두 번째는 착화가 발생했지만 규정된 조건을 모두 만족하는 경우입니다.
이 경우에는 다음 두 조건을 충족해야 합니다.
- 글로우와이어를 제거한 후 30초 이내에 불꽃 또는 잔광 연소가 소멸할 것
- 시험 대상 아래의 지정층에 착화가 발생하지 않을 것
즉, 시험 중 불꽃이 발생했다고 해서 무조건 불합격이 되는 것은 아닙니다.
반대로 불꽃이 짧은 시간 내에 꺼졌더라도 아래쪽 지정층에 착화가 발생하면 합격조건을 만족하지 못합니다.
| 시험 결과 | 일반적인 판정 방향 |
|---|---|
| 착화가 발생하지 않음 | 합격조건 충족 가능 |
| 착화 후 와이어 제거 20초 뒤 소화, 지정층 착화 없음 | 합격조건 충족 가능 |
| 착화 후 와이어 제거 35초 뒤 소화 | 불합격 |
| 와이어 제거 10초 뒤 소화했지만 지정층 착화 발생 | 불합격 |
위 사례는 IEC 60695-2-11의 기본적인 판정 원리를 설명하기 위한 것입니다.
최종 판정은 적용 규격의 정확한 시험조건과 실제 관찰 결과를 기준으로 해야 합니다.
11. 착화시간과 소화시간의 차이
시험성적서에서는 착화시간과 소화시간을 구분하여 기록합니다.
착화시간은 글로우와이어가 시험 대상에 접촉한 이후 처음 착화가 발생하기까지의 시간입니다.
소화시간은 발생한 불꽃이나 잔광 연소가 언제 소멸했는지를 나타냅니다.
예를 들어 다음과 같은 가상의 시험 결과를 생각해 보겠습니다.
- 글로우와이어 접촉 시작: 0초
- 시험 대상 착화: 12초
- 글로우와이어 제거: 30초
- 모든 불꽃 및 잔광 소멸: 47초
- 지정층 착화: 없음
이 경우 글로우와이어 제거 후 연소 지속시간은 다음과 같습니다.
47초 – 30초 = 17초
따라서 제거 후 17초 만에 연소가 소멸한 것입니다.
지정층에도 착화가 발생하지 않았다면 기본적인 합격조건을 충족할 수 있습니다.
중요한 것은 착화가 시작된 시점부터의 전체 연소시간과 글로우와이어 제거 후의 연소 지속시간을 혼동하지 않는 것입니다.
12. 시험 결과를 실제로 해석하는 방법
다음은 IEC 60695-2-11의 판정 원리를 설명하기 위해 구성한 가상의 시험 결과입니다.
| 시험 항목 | 결과 |
|---|---|
| 시험규격 | IEC 60695-2-11:2021 |
| 시험 대상 | 전원 단자 주변 플라스틱 부품 |
| 시험온도 | 850℃ |
| 접촉시간 | 30초 |
| 최초 착화시간 | 18초 |
| 최종 소화시간 | 접촉 시작 후 42초 |
| 제거 후 연소 지속시간 | 12초 |
| 지정층 착화 | 없음 |
| 기본 판정 | 합격조건 충족 |
이 사례에서는 글로우와이어 접촉 후 18초에 착화가 발생했습니다.
그러나 와이어를 제거한 시점인 30초부터 12초가 지난 42초에 모든 불꽃과 잔광이 소멸했습니다.
또한 아래쪽 지정층에 착화가 발생하지 않았습니다.
따라서 해당 시험조건에서는 기본적인 합격조건을 충족한 것으로 해석할 수 있습니다.
다만 이것이 제품 전체의 안전인증 합격을 의미하는 것은 아닙니다.
제품 안전규격에서 요구하는 다른 시험과 구조적 요구사항도 만족해야 합니다.
13. GWFI란? 글로우와이어 가연성 지수
GWFI는 Glow-Wire Flammability Index의 약자입니다.
GWFI는 재료 시험편을 이용하여 글로우와이어에 대한 가연성 특성을 평가하는 지표입니다.
관련 국제규격은 IEC 60695-2-12입니다.
IEC 60695-2-11이 완제품에 대한 시험방법을 다루는 반면 IEC 60695-2-12는 재료 시험편의 글로우와이어 가연성 특성을 평가합니다.
GWFI 시험에서는 규정된 조건에서 재료의 착화와 연소 지속 여부 등을 평가합니다.
따라서 GWFI는 제품 설계 단계에서 플라스틱 재료를 비교하거나 선정하는 데 참고할 수 있습니다.
그러나 재료의 GWFI 시험 결과만으로 실제 완제품의 GWEPT 결과를 무조건 보장할 수는 없습니다.
완제품에서는 부품의 두께, 형상, 주변 구조, 시험 위치 등이 달라질 수 있기 때문입니다.
14. GWIT란? 글로우와이어 착화온도
GWIT는 Glow-Wire Ignition Temperature의 약자입니다.
관련 국제규격은 IEC 60695-2-13입니다.
GWIT는 재료 시험편이 글로우와이어에 노출되었을 때 나타나는 착화 특성을 평가하기 위한 지표입니다.
GWFI가 연소 지속과 가연성 특성을 중심으로 평가한다면 GWIT는 착화에 대한 저항성을 평가하는 데 초점을 둡니다.
여기서 주의할 점은 GWIT를 단순히 재료가 실제로 처음 발화한 온도와 동일하게 해석해서는 안 된다는 것입니다.
GWIT는 규격에서 정한 시험온도 단계와 착화 판정방법을 이용하여 결정되는 지표입니다.
따라서 시험성적서에 표시된 GWIT 값은 규격의 정의에 따라 해석해야 합니다.
15. GWEPT·GWFI·GWIT 비교
글로우와이어 시험 관련 용어는 서로 비슷하지만 평가 대상과 목적이 다릅니다.
| 구분 | GWEPT | GWFI | GWIT |
|---|---|---|---|
| 관련 규격 | IEC 60695-2-11 | IEC 60695-2-12 | IEC 60695-2-13 |
| 평가 대상 | 완제품 또는 허용된 제품 일부 | 재료 시험편 | 재료 시험편 |
| 주요 목적 | 완제품의 착화 및 제한적 연소 평가 | 재료의 가연성 특성 평가 | 재료의 착화 특성 평가 |
| 주요 활용 | 완제품 안전성 평가 | 재료 선정 및 비교 | 재료 선정 및 비교 |
| 결과 해석 | 지정온도에서 합격 여부 | GWFI 값 | GWIT 값 |
세 시험은 서로 관련되어 있지만 동일한 시험이 아닙니다.
특히 재료 시험 결과와 완제품 시험 결과를 구분하는 것이 중요합니다.
16. 글로우와이어 시험과 UL 94의 차이
플라스틱 재료의 난연성을 검토할 때 UL 94 시험도 자주 사용됩니다.
UL 94는 플라스틱 재료의 연소 특성을 평가하는 대표적인 시험체계입니다.
그러나 UL 94와 글로우와이어 시험은 열원의 형태와 시험조건, 평가 목적이 다릅니다.
| 구분 | 글로우와이어 시험 | UL 94 |
|---|---|---|
| 주요 열원 | 전기적으로 가열한 금속 와이어 | 규정된 시험 불꽃 |
| 대표적인 평가 | 고온 열원 접촉에 의한 착화 및 연소 | 규정된 화염에 노출된 재료의 연소 특성 |
| 주요 관련 규격 | IEC 60695-2-11 등 | UL 94 |
| 대표적인 결과 | GWEPT 합격, GWFI, GWIT 등 | V-0, V-1, V-2, HB 등 |
| 상호 대체 가능성 | 적용 제품규격에 따라 판단 | 적용 제품규격에 따라 판단 |
예를 들어 UL 94 V-0 등급을 받은 플라스틱이라고 해서 IEC 60695-2-11의 특정 시험온도에서 자동으로 합격한다고 판단할 수 없습니다.
시험방법과 평가조건이 다르기 때문입니다.
제품 안전규격에서 요구하는 시험을 정확하게 확인해야 합니다.
17. 글로우와이어 시험과 볼프레셔 시험의 차이
글로우와이어 시험과 볼프레셔 시험은 모두 플라스틱 부품의 열 관련 특성을 평가하지만 시험 목적이 다릅니다.
볼프레셔 시험은 IEC 60695-10-2에서 다루는 내열성 평가방법입니다.
고온에서 일정한 하중을 가했을 때 절연재료가 얼마나 변형되는지 평가하는 것이 주요 목적입니다.
반면 글로우와이어 시험은 고온 열원에 의한 착화와 연소 특성을 평가합니다.
| 구분 | 글로우와이어 시험 | 볼프레셔 시험 |
|---|---|---|
| 주요 목적 | 화재위험 평가 | 내열 변형 평가 |
| 시험 원리 | 가열한 금속 와이어 접촉 | 가열 상태에서 구형 압자로 하중 가함 |
| 주요 관찰 | 착화, 소화시간, 지정층 착화 | 압흔 및 변형 |
| 대표 규격 | IEC 60695-2-11 | IEC 60695-10-2 |
| 평가 특성 | 착화 및 연소 특성 | 열에 의한 기계적 변형 특성 |
따라서 볼프레셔 시험에 합격했다고 해서 글로우와이어 시험까지 자동으로 합격하는 것은 아닙니다.
반대로 글로우와이어 시험에 합격했더라도 해당 제품에서 요구하는 내열성 시험을 별도로 수행해야 할 수 있습니다.
18. 글로우와이어 시험과 CTI 지수의 차이
CTI는 Comparative Tracking Index의 약자로, 절연재료의 내트래킹성을 평가하는 지표입니다.
관련 국제규격은 IEC 60112입니다.
CTI는 오염과 수분 등이 존재하는 조건에서 절연재료 표면에 전기적 트래킹 경로가 형성되는 특성을 평가합니다.
반면 글로우와이어 시험은 고온 열원에 의한 착화와 연소 특성을 평가합니다.
두 시험은 모두 전기제품의 절연재료와 관련되어 있지만 평가하는 위험이 다릅니다.
예를 들어 CTI 값이 높은 재료라도 고온 열원에 쉽게 착화할 수 있습니다.
반대로 글로우와이어 시험에서 양호한 결과를 보인 재료라도 내트래킹성이 반드시 우수하다고 판단할 수 없습니다.
따라서 절연재료를 선정할 때는 화재위험뿐 아니라 전기적 절연성능도 함께 고려해야 합니다.
19. 글로우와이어 시험에서 재료 두께가 중요한 이유
플라스틱 부품의 두께는 글로우와이어 시험 결과에 영향을 줄 수 있습니다.
같은 재료라도 두께가 달라지면 열이 전달되고 축적되는 방식이 달라질 수 있기 때문입니다.
예를 들어 동일한 플라스틱 재료를 사용하더라도 두께가 1mm인 부품과 3mm인 부품은 고온 열원에 노출되었을 때 서로 다른 연소 거동을 보일 수 있습니다.
또한 실제 완제품에서는 부품의 형상, 리브 구조, 구멍, 주변 부품 등이 열전달과 연소 특성에 영향을 줄 수 있습니다.
따라서 재료 공급업체의 시험성적서를 검토할 때는 시험편 두께를 확인해야 합니다.
특히 재료 시험성적서에 기재된 두께와 실제 제품에 사용되는 부품의 두께가 다르다면 해당 결과를 그대로 적용할 수 있는지 검토해야 합니다.
20. 글로우와이어 시험 위치는 어떻게 결정할까?
시험 위치는 시험 결과에 큰 영향을 줄 수 있습니다.
전기제품에는 여러 개의 플라스틱 부품이 사용되며, 동일한 부품에서도 위치에 따라 두께와 열적 조건이 다를 수 있습니다.
따라서 시험 위치를 임의로 선택해서는 안 됩니다.
먼저 적용 제품 안전규격에서 시험해야 하는 부품과 위치를 확인해야 합니다.
시험 대상의 정상 사용상태에서 열적 응력이 집중되는 부분이나 고장상태에서 고온이 발생할 가능성이 있는 부분 등이 검토 대상이 될 수 있습니다.
해당 제품규격에서 시험 위치를 구체적으로 지정하지 않은 경우에는 IEC 60695-2-11의 시험 위치 선정 원칙을 검토해야 합니다.
시험성적서에는 실제로 글로우와이어를 접촉시킨 위치를 명확하게 기록하는 것이 중요합니다.
21. 글로우와이어 시험에서 지정층을 확인하는 이유
글로우와이어 시험에서는 시험 대상 자체의 연소뿐 아니라 아래쪽에 위치한 지정층의 착화 여부도 확인합니다.
그 이유는 실제 전기제품에서 불이 붙은 플라스틱이나 용융물이 떨어지면서 주변 재료에 2차 착화를 일으킬 수 있기 때문입니다.
예를 들어 커넥터 하우징에서 발생한 불꽃이 짧은 시간 내에 꺼졌더라도 불이 붙은 용융물이 아래쪽의 다른 재료에 떨어져 착화시킨다면 화재가 확대될 가능성이 있습니다.
따라서 시험 대상의 불꽃이 빠르게 소멸하는 것만으로는 충분하지 않을 수 있습니다.
시험에서는 규정된 지정층에 착화가 발생하는지 함께 확인합니다.
지정층의 종류와 설치조건은 해당 규격에서 요구하는 방법에 따라야 합니다.
22. 글로우와이어 시험성적서 확인방법
전기제품의 안전인증을 준비하거나 플라스틱 부품을 선정할 때는 글로우와이어 시험성적서를 확인해야 할 수 있습니다.
시험성적서에서는 다음과 같은 항목을 확인하는 것이 좋습니다.
| 확인 항목 | 확인 내용 |
|---|---|
| 시험규격 | IEC 60695-2-11 등 적용 규격 |
| 규격 판본 | 2014, 2021 등 |
| 시험 대상 | 완제품, 부품, 재료 시험편 구분 |
| 재료 정보 | 제조사, 재질, 모델명 |
| 시험 대상의 두께 | 실제 시험 부위의 두께 |
| 시험온도 | 650℃, 750℃, 850℃ 등 |
| 시험 위치 | 와이어 접촉 위치 |
| 접촉시간 | 규정된 시험시간 |
| 착화 여부 | 착화 발생 여부 |
| 착화 및 소화시간 | 시간 기록 |
| 지정층 착화 | 발생 여부 |
| 시험 결과 | 합격·불합격 및 특이사항 |
특히 시험규격의 번호를 정확하게 확인해야 합니다.
IEC 60695-2-11은 완제품 시험이고, IEC 60695-2-12와 IEC 60695-2-13은 재료 시험편의 특성을 평가하는 규격입니다.
따라서 재료의 GWFI 또는 GWIT 시험성적서를 완제품의 GWEPT 시험성적서와 동일하게 취급해서는 안 됩니다.
23. 글로우와이어 시험에서 불합격이 발생하는 원인
글로우와이어 시험에서 불합격이 발생했다면 단순히 플라스틱 재료의 난연성이 낮다는 이유만으로 원인을 단정해서는 안 됩니다.
다음과 같은 요인을 함께 검토할 필요가 있습니다.
재료의 연소 특성
사용된 플라스틱의 조성과 첨가제 등에 따라 착화 및 연소 특성이 달라질 수 있습니다.
부품의 두께와 형상
얇은 부분이나 특정 형상에서 열이 집중되거나 연소 특성이 달라질 수 있습니다.
시험 위치
동일한 부품이라도 글로우와이어를 접촉시키는 위치에 따라 결과가 달라질 수 있습니다.
주변 부품과 조립 구조
실제 제품에 장착된 상태에서 인접한 부품이나 공간 구조가 연소 거동에 영향을 줄 수 있습니다.
용융물의 낙하
시험 대상의 불꽃이 빠르게 꺼지더라도 낙하물에 의해 지정층이 착화하면 불합격이 발생할 수 있습니다.
따라서 불합격 원인을 분석할 때는 시험 중 촬영한 영상이나 사진, 시험성적서의 관찰 기록을 함께 검토하는 것이 유용합니다.
24. 글로우와이어 시험 불합격 시 개선 방향
글로우와이어 시험에서 불합격이 발생했다면 원인에 따라 설계 개선을 검토할 수 있습니다.
대표적인 개선 방향은 다음과 같습니다.
- 적용 규격에 적합한 난연 특성의 재료로 변경
- 시험 대상 부품의 형상과 두께 재검토
- 고온이 발생할 가능성이 있는 부품과 플라스틱 사이의 구조 개선
- 연소 입자나 용융물의 낙하에 따른 위험 검토
- 전기 접속부의 발열 위험 저감
- 제품 안전규격에서 허용하는 대체 평가방법 확인
다만 재료의 난연 등급을 높이거나 두께를 증가시킨다고 해서 반드시 합격하는 것은 아닙니다.
또한 시험에 합격하기 위해 시험 위치를 임의로 변경하는 것은 적절하지 않습니다.
개선 후에는 실제 변경된 구조가 적용 규격의 요구사항을 만족하는지 재평가해야 합니다.
25. 글로우와이어 시험과 전기제품 안전인증의 관계
글로우와이어 시험은 전기제품의 화재위험 평가에 활용되는 시험방법 중 하나입니다.
가정용 전기제품이나 특정 전기·전자부품의 안전규격에서는 제품의 구조와 용도에 따라 글로우와이어 관련 요구사항을 적용할 수 있습니다.
그러나 모든 전기제품에 IEC 60695-2-11 시험이 동일하게 적용되는 것은 아닙니다.
제품군에 따라 다른 화재위험 시험이나 재료 평가방법이 요구될 수 있습니다.
예를 들어 가정용 전기제품은 IEC 60335 시리즈, 정보통신 및 오디오·비디오 장비는 IEC 62368-1 등 해당 제품군의 안전규격을 검토해야 합니다.
국내 KC 인증을 준비하는 경우에도 적용되는 KC 안전기준의 판본과 시험 요구사항을 확인해야 합니다.
IEC 규격의 최신 판본과 국내에 채택된 KC 규격의 판본이 항상 동일한 것은 아니기 때문입니다.
26. 글로우와이어 시험에서 자주 발생하는 오해
850℃ 시험에 합격하면 모든 제품에 사용할 수 있을까?
그렇지 않습니다.
시험온도 외에도 적용 제품규격, 시험 대상, 시험 위치, 구조 및 추가 요구사항을 확인해야 합니다.
시험 중 불꽃이 발생하면 무조건 불합격일까?
아닙니다.
착화가 발생하더라도 규정된 시간 내에 연소가 소멸하고 지정층에 착화가 발생하지 않으면 합격조건을 충족할 수 있습니다.
플라스틱이 녹으면 불합격일까?
용융이나 변형 자체가 반드시 불합격을 의미하는 것은 아닙니다.
해당 시험의 착화 및 연소 판정기준을 확인해야 합니다.
UL 94 V-0이면 글로우와이어 시험이 면제될까?
자동으로 면제되는 것은 아닙니다.
대체 평가나 면제 가능 여부는 적용 제품규격에서 정한 조건에 따라 판단해야 합니다.
GWFI와 GWEPT는 같은 시험일까?
아닙니다.
GWFI는 재료 시험편의 가연성 특성을 평가하고, GWEPT는 완제품의 글로우와이어 시험을 의미합니다.
글로우와이어 시험에 합격하면 제품의 화재위험이 없을까?
그렇지 않습니다.
글로우와이어 시험은 정해진 조건에서 고온 열원에 대한 착화 및 제한적인 연소 특성을 평가합니다.
제품 전체의 화재위험을 완전히 평가하는 시험은 아닙니다.
27. 글로우와이어 시험 핵심 정리
글로우와이어 시험은 전기적으로 가열된 금속 와이어를 시험 대상에 접촉시켜 착화 및 연소 특성을 평가하는 화재위험 시험입니다.
IEC 60695-2-11:2021은 완제품에 적용하는 글로우와이어 가연성 시험방법을 규정합니다.
대표적인 시험조건에서는 글로우와이어를 30초 ±1초 동안 시험 대상에 접촉시키고, 제거 후 추가로 30초 동안 연소상태를 관찰합니다.
시험온도는 550℃부터 960℃까지 여러 단계로 제시되어 있으며, 실제 적용온도는 제품 안전규격에 따라 결정해야 합니다.
합격 여부는 시험 대상의 착화 여부, 와이어 제거 후 연소 지속시간, 아래쪽 지정층의 착화 여부 등을 기준으로 판단합니다.
특히 시험 중 착화가 발생하더라도 와이어 제거 후 30초 이내에 불꽃과 잔광 연소가 소멸하고 지정층에 착화가 발생하지 않으면 기본적인 합격조건을 충족할 수 있습니다.
또한 GWEPT, GWFI, GWIT는 서로 다른 시험 또는 평가 지표이므로 구분해서 이해해야 합니다.
글로우와이어 시험의 핵심은 플라스틱이 고온에서 녹는지 확인하는 것이 아니라, 고온 열원에 노출되었을 때 착화가 제한되고 연소가 주변으로 확대되는 위험이 억제되는지 평가하는 것입니다.
전기제품의 개발, 플라스틱 재료 선정, 부품 변경 또는 안전인증을 준비한다면 IEC 60695-2-11과 해당 제품 안전규격의 시험조건을 함께 검토하는 것이 중요합니다.
참고 자료
- IEC 60695-2-11:2021, Fire hazard testing – Glow-wire flammability test method for end products (GWEPT).
- IEC 60695-2-10, Glowing/hot-wire based test methods – Glow-wire apparatus and common test procedure.
- IEC 60695-2-12, Glow-wire flammability index (GWFI) test method for materials.
- IEC 60695-2-13, Glow-wire ignition temperature (GWIT) test method for materials.
- IEC 60335-1, Household and similar electrical appliances – Safety – Part 1: General requirements.
- UL 94, Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances.
본 글은 IEC 국제규격의 공개 자료와 시험방법에 관한 기술자료를 바탕으로 작성한 해설입니다. 실제 제품의 시험온도, 시험 대상, 시험 횟수 및 합격기준은 적용 제품 안전규격과 시험기관에서 사용하는 정확한 규격 판본에 따라 확인해야 합니다.
rlawjdgus1946
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