[논문]성능위주 방화설계의 세계적 흐름과 적용

이수경

문제 정의

본 고에서는 성능위주 화재안전 설계의 외국의 현황과 미국의 라스베이거스에 소재한 에펠탑Ⅱ에 대한 성능기준을 바탕으로 한 화재안전설계, 대형쇼핑몰에서의 피난평가와 화재영향평가 및 가연성 액체 취급소의 성능기준 안전설계에 대해서 적용한 Case Study를 언급하면서 전반적인 성능위주의 방화설계를 언급하고자 한다.

가설 설정

3) 외부 구조물에 위치한 모든 지붕에 최소한 2시간의 화재 저항성을 지니게 할 것
4) 카지노 바로 아래쪽의 지붕에서 10MW 화재가 있고 외부 다리에 노출됨.
6) 레스토랑의 지붕에서 5MW의 화재가 외부다리에 노줄됨.
7) 전망대에서 1MW 화재가 발생.

제안 방법

3) 에펠탑Ⅱ에서 재실자의 피난에 도움이 되는 지연시간과 구조물의 기본요소들은 똑같은 화재 구획 안에서 지지대를 이루는 어떤 요소들이 얼마만큼의 내화성능을 지녀야 하는가에 초점을 두어 설계하였다. 가상화재 시나리오는 화재에 대한 가상 피해영향을 분석하였다.
가상화재 시나리오는 화재에 대한 가상 피해영향을 분석하였다. 가상화재 시나리오들에 의한 시간이 지남에 따른 노출부의 최고온도를 나타내었다.
2m가 되므로 헤드를 배치하기 불리한 조건으로 만들기 위해서 보의 간격을 4m로 하였다. 구획은 콘크리트로 구성되었으며 환기조건은 화재의 성장과 상부의 연기 축적에 영향이 없는 조건으로 설정하였다.
내화구조에의 헤드 설치를 가정하면 헤드의 간격이 약 3.2m가 되므로 헤드를 배치하기 불리한 조건으로 만들기 위해서 보의 간격을 4m로 하였다. 구획은 콘크리트로 구성되었으며 환기조건은 화재의 성장과 상부의 연기 축적에 영향이 없는 조건으로 설정하였다.
있다. 세계적인 흐름에 능동적으로 대처함과 동시에 국내 소방기술력 확보를 위해 성능기준화재안전 설계의 개념이해와 각국의 동향을 파악하였다. 그리고 또한, 성능기준 화재안전설계에 대해서 몇가지 Case Study로 연구하였고, 이를 뒷받침하기 위해서는 계속적인 화재안전 연구와 모델링 개발과 이에 대한 전문가의 육성이 필요하다.
2m정도가 되는 공간에서의 스프링클러 헤드의 설치 위치에 대하여 논란이 많다. 이에 대해서 화재모델링의 기법을 사용하여 스프링클러 설치 위치와 반응시간에 대하여 알아보았다.
또한 정량적 분석에 입력자료로 사용될 중요한 정보가 수집된다. 화재의 단계별 인적, 물적 영향을 나타내는 6개의 서브시스템을 사용하여 분석한다. 서브시스템은 화재의 성장, 발전, 연소부산물의 전파, 화재근원지로부터의 화재, 화재감지, 화재안전시스템의 동작, 화재서비스의 개입, 거주자의 탈출 등을 다룬다.

대상 데이터

매장이며 창고형 점포이다. 건축면적이 6,425.24m²이며, 지하1층 지상 7층으로 구성되어 있다. 또한, 최고 높이는 33.
진화설비들은 각각의 설계에 따르는 작동과 작업순서에서 작동되고 수동적이고 능동적인 시스템들이 절충되어진 동시에 일어나는 화재발생과 다른 재해들이 일어나지 않는다. 매장내에서의 화재는 정상상태로서 HRR이 5MW이다.
북아메리카의 전통적인 게임과 카지노 도시인 네바다주 클라크 카운티(라스베가스)에 에펠탑을 모사해서 에펠탑의 1/2 크기의 건물이 세워졌다. 에펠탑의 높이는 540ft(170m)이다.
에펠탑의 높이는 540ft(170m)이다. 3,700ft²(350m²)의 주방공간을 포함하여 단독층인 레스토랑의 넓이는 10,200ft²950(m²)이고, 지상으로부터 75ft(23m)에 위치해 있으며, 카지노 지붕에서 약 40ft(12m) 위쪽에 위치해있다.

이론/모형

Warren Centre 회의와 1989년 출판된 보고서를 기초로 성능기준 화재안전을 도입하였다. 이를 계기로 호주의 빌딩코드(BCA; Building Code Australia)의 개정을 위한 비영리 기관인 FCRC가 설립되었다.
본 연구에 대해서 필드모델을 응용한 SMARTFIRE를 이용하여 데이터를 얻을 수 있었다.

성능/효과

1) 15MW정도의 화재가 카지노 밖에서 일어남.
1) 미국, 영국, 일본, 스웨덴, 호주, 뉴질랜드의 화재안전시스템은 나름대로 그들의 실정에 맞게 진행되어가고 있다.
1) 보의 하단부와 보의 화재방향 측면부와의 온도분포 : 화재 발생으로부터 150초까지 각 Case의 온도는 거의 비슷하고 보의 화재방향 측면부의 온도분포는 0.45m가 빠르게 상승하며, 0.75m, 1.2m 순으로 1.2m인 경우가 가장 늦게 상승하는 것을 보여준다. 이는 보가 있는 구획에서의 화재시 보의 하단부보다 보의 화재방향 측면부가 화재의 성장에 따라 빠르게 온도가 상승함을 알 수 있다.
2) 다중적으로 동시에 일어나는 화재의 경우는 시도하지 않고 완벽히 저지른 방화에 대한 경우를 제외한다. 진화설비들은 각각의 설계에 따르는 작동과 작업순서에서 작동되고 수동적이고 능동적인 시스템들이 절충되어진 동시에 일어나는 화재발생과 다른 재해들이 일어나지 않는다.
2) 스프링클러 헤드의 작동시간에 대한 비교 : 0.45m보다는 1.2m의 보에 설치되는 헤드가 더 빠르게 반응하였다. Table 5에서와 같이 보의 하부와 보의 화재방향 측면에 설치되는 스프링클러 헤드의 반응시간 차이는 34초 미만으로 판명되었다.
2) 카지노에서 플래쉬오버 화재 이후 지붕을 뚫고 카지노의 지붕 꼭대기 다리에 노출됨.
3) 출구 앞쪽 근처 카지노에서 플래쉬오버 이후 화재가 정문 다리 바닥에 노출됨.
3) 평가 : 보의 화재방향 측면부분의 온도가 보의 하단부에 비하여 신속하게 상승하며, 시간이 지날수록 두 부분의 온도 차이는 더욱 벌어지는 것을 알 수 있었다. 그러나, 보의 하부와 보의 화재방향측면에 위치된 스프링클러헤드의 반응시간은 각 Case 별로 34초, 22초, 18초를 나타내어 보의 구조에 따라 차이를 보이고 있으나, 모두 5MW에 도달하기 이전에 모두 작동되어 스프링클러 헤드 설치 시에는 두 위치 모두 무방한 것으로 나타났으며, 보의 깊이가 깊은 경우 0.
4) 대상 건축물에서 NFPA Code 101에서 규정하는 100℃ 이내의 화재온도에 못 미치는 43℃, 45℃ (FASTLite, BRANZFire)의 결과치가 나왔다. 이는 피난시 크게 영향을 주지 않는 것으로 판단된다.
이는 피난시 크게 영향을 주지 않는 것으로 판단된다. 4개의 비상구가 열린 상태에서 성인의 보행속도를 1.003m/s로 보았을 때 , 최초로 비상구를 통하여 나온 사람의 시간은 90초이며 전체가 나올 때는 약 900초가 걸렸다. 가시도가 20m로 재실자가 피난시에 크게 지장 받지 않는다.
5) 보가 있는 공간에서 스프링클러 반응시간에 대해서는 각 Case별로 모델링 수행결과 보의 깊이가 깊은 경우 0.45m 이하로 헤드의 감열부가 내려가도 충분한 시간에 작동하는 것을 알 수 있었다.
5) 에펠탑 레스토랑에서 플래쉬오버 이후 화재가 지붕을 통해 지붕 꼭대기의 외부 구조요소들에 노출됨.
있었다. 그러나, 보의 하부와 보의 화재방향측면에 위치된 스프링클러헤드의 반응시간은 각 Case 별로 34초, 22초, 18초를 나타내어 보의 구조에 따라 차이를 보이고 있으나, 모두 5MW에 도달하기 이전에 모두 작동되어 스프링클러 헤드 설치 시에는 두 위치 모두 무방한 것으로 나타났으며, 보의 깊이가 깊은 경우 0.45m 이하로 헤드의 감열부가 내려가도 충분한 작동을 하는 것을 알 수 있었다.

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