This study evaluated surface flame-retardant coatings for basalt fiber/epoxy FRP composites under direct flame exposure. Three coatings (Type A: phosphorus-based, Type B: inorganic-based, and Type C: carbon-based) and an uncoated (BFRP) specimen were tested by monitoring internal temperature and ignition behavior, observing surface damage (optical microscopy), measuring residual tensile strength, and conducting cone calorimetry (peak HRR and THR). The neat specimen showed rapid temperature rise and early ignition, whereas Type A and Type B suppressed temperature increase and maintained a stable protective layer, leading to improved residual strength. Type B exhibited the best thermal-barrier stability under prolonged exposure and the greatest THR reduction, making it the most favorable option considering both fire performance and residual structural performance. Type C showed an initial thermal-barrier effect but suffered protective-layer degradation during prolonged exposure, resulting in higher internal temperature and reduced residual strength, indicating the need for further improvement for practical use.

본 연구에서는 현무암 섬유/에폭시 기반 섬유 강화 복합재(FRP)의 화염 노출 시 열차단 및 난연 성능을 향상시키기 위해 표면 방염 코팅을 적용하고, 코팅 유형에 따른 방염 성능 차이를 비교 및 평가하였다. 3종 방염 코팅(Type A: 인계, Type B: 무기계, Type C: 카본계)을 도포한 시편과 무코팅(BFRP) 시편을 대상으로 직접 화염 노출 시험을 수행하여 내부 온도 변화와 착화 거동을 분석하였고, 시험 전후 표면 손상 양상을 광학현미경으로 관찰하였다. 또한 화염 노출 후 잔존 인장강도 평가를 통해 구조적 성능 유지 효과를 검토하였으며, 콘칼로리미터 시험을 통해 최대 열방출률(peak HRR)과 총 방출열량(THR)을 측정하여 열방출 특성을 정량화하였다. 그 결과 무코팅 시편은 화염 노출 초기부터 내부 온도 상승과 착화가 빠르게 발생한 반면, Type A 및 Type B 코팅은 내부 온도 상승을 효과적으로 억제하고 보호층을 안정적으로 유지하여 잔존 인장강도가 향상되는 경향을 보였다. 특히 무기계(Type B) 코팅은 장시간 노출 조건에서 차열 안정성이 가장 우수하였고 THR 저감 효과가 두드러져, 난연 성능과 잔존 구조 성능을 동시에 고려할 때 가장 유리한 코팅으로 판단되었다. 반면 카본계(Type C) 코팅은 초기 차열 효과에도 불구하고 장시간 노출에서 보호층 유지성이 저하되어 내부 온도 상승 및 잔존 강도 저하가 나타나 적용 시 보완이 필요할 것으로 판단된다.

Keywords: 현무암 섬유(Basalt fiber), 섬유강화복합재(FPR), 방염코팅(Flame-retardant coating), 열방호(Thermal barrier), 잔류강도(Residual strength)