내화재

내화재 (耐火材)는 고온에서 용융되거나 변형되지 않고, 물리적, 화학적 성질을 유지하는 재료를 통칭한다. 주로 고온 환경에서 사용되는 산업 설비, 건축물, 실험 장비 등의 내부에 라이닝하여 열 손실을 방지하고 구조물을 보호하는 역할을 한다.

개요

내화재는 고온에 견디는 능력이 뛰어나야 할 뿐만 아니라, 급격한 온도 변화에 대한 저항성, 화학적 침식에 대한 저항성, 하중 지지 능력 등 다양한 특성을 요구받는다. 이러한 특성은 내화재의 종류와 제조 방법에 따라 달라진다.

종류

내화재는 화학 성분, 제조 방법, 사용 목적 등에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 주요 분류 기준은 다음과 같다.

• 화학 성분: 산성 내화재, 염기성 내화재, 중성 내화재로 나눌 수 있다. 산성 내화재는 주로 실리카(SiO₂)를 주성분으로 하며, 염기성 내화재는 마그네시아(MgO)나 석회(CaO)를 주성분으로 한다. 중성 내화재는 알루미나(Al₂O₃)나 크롬산(Cr₂O₃)을 주성분으로 한다.
• 제조 방법: 소성 내화재, 비소성 내화재, 캐스터블 내화재 등으로 나눌 수 있다. 소성 내화재는 점토, 규사, 마그네시아 등의 원료를 혼합하여 고온에서 소성하여 제조한다. 비소성 내화재는 결합제를 사용하여 상온에서 경화시킨다. 캐스터블 내화재는 물과 혼합하여 거푸집에 부어 성형하는 방식으로, 현장에서 간편하게 시공할 수 있다는 장점이 있다.
• 형태: 벽돌형 내화재, 부정형 내화재 (캐스터블, 램드, 플라스틱, 모르타르 등), 섬유형 내화재 등이 있다.

용도

내화재는 제철, 제강, 시멘트, 유리, 화학 등 다양한 산업 분야에서 광범위하게 사용된다. 구체적인 사용 예는 다음과 같다.

• 제철/제강: 고로, 전기로, 전로 등의 내부 라이닝
• 시멘트: 소성로 내부 라이닝
• 유리: 용융로 내부 라이닝
• 화학: 반응기, 열교환기 등의 내부 라이닝
• 건축: 벽난로, 화덕 등 고온에 노출되는 건축 구조물

관련 표준

내화재의 품질 및 성능을 평가하기 위한 다양한 국제 및 국내 표준이 존재한다. 대표적인 예는 다음과 같다.

• ISO 1927: 형상 내화물 제품 – 분류
• ASTM C573: 형상 내화 벽돌의 분류
• KS L 3001: 내화물 시험 방법