[논문]국내 성능설계에서 선정된 설계화재의 적정성 연구

이세명

doi:10.7731/kifse.2014.28.4.050

초록
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성능설계 시험 안을 작성하기 위해서는 건축물에 발생할 수 있는 화재의 크기를 정량화하는 단계가 선행되어야 한다. 이러한 설계화재의 크기가 적합하게 선정되었을 때 화재로부터 안전하면서도 경제적인 설계가 가능하다. 우리나라는 성능설계의 역사가 짧고 공학적 자료가 축적되어 있지 않아 화재의 크기를 선정하는 데에 많은 문제점을 드러내고 있다. 이에, 해외의 설계화재 가이드라인과 국내의 실 화재 실험 자료를 조사하였다. 그리고 국내의 설계화재 선정 사례를 조사하여 그 적정성을 분석하고 건축물의 용도별로 설계화재의 가이드라인을 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The quantification of fire size in buildings must be preceded in order to design the trial of performance based design (PBD). When design fire size is determined appropriately, the trial design will become economical and safe design against fire risk. There are many problems in determining design fi...

The quantification of fire size in buildings must be preceded in order to design the trial of performance based design (PBD). When design fire size is determined appropriately, the trial design will become economical and safe design against fire risk. There are many problems in determining design fire size because of lacks of fire engineering data and short history of PBD in korea. Therefore, this paper has surveyed the guideline of design fire in other countries, real experimental data for a few occupancies and the cases of design fire size determining for PBD in Korea. Also, it has proposed the guideline of design fire size for various occupancies in korea after analyzing the appropriateness of design fire size.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

하지만, 우리나라는 성능설계 제도의 역사가 짧고 또한 설계화재 선정을 위해 필요한 가연물 및 구획 공간에 대한 실 화재 실험 자료가 많지 않아 외국의 가연물 화재특성 자료에 불확실한 안전율을 적용하여 화재크기를 선정하고 있어 문제점을 드러내고 있다. 이에 본 논문은 우리나라 성능설계에서 선정된 설계화재를 조사하고 그것을 외국의 코드 및 참고문헌에서 제시하고 있는 설계화재 크기와 비교하여 적정성을 분석하는데 목적이 있다.

대상 데이터

4 MW 범위 내에서 선정되었다. Figure 2(c)의 오피스(총21건)는 화장실의 ① 목재 화장대⁽¹⁵⁾(1.8 MW), ② 3인용 소파(3 MW), ③ 냉장고⁽⁸⁾(3.1 MW) 그리고 워크스테이션(④ 1.8 MW/⑤ 4.0 MW)을 최초 착화품 목으로 선정하였으며, 단위 가연물의 실제 화재성장곡선을 그대로 설계화재로 적용한 경우는 3건(①④⑤ 품목)이고, 설계화재 크기는 1.15 MW~6.6 MW 범위 내에서 선정되었다. Figure 2(d)의 아파트(총7건)는 ① 매트리스 (1.
6 MW 범위 내에서 선정되었다. Figure 2(d)의 아파트(총7건)는 ① 매트리스 (1.7 MW), ② 3인용 소파(3 MW), ③ 의자(metal frame, minimum cushion, 16.52 kg)⁽²⁾(3 MW)를 최초 착화품목 으로 주로 선정하였으며, 단위 가연물의 실제 화재성장곡선을 그대로 설계화재로 적용한 경우는 2건(①② 품목)이고 설계화재 크기는 1.7 MW~3.0 MW 범위 내에서 선정 되었다. Figure 2(e)의 숙박시설(총8건)은 매트리스 ①1.
0 MW 범위 내에서 선정 되었다. Figure 2(e)의 숙박시설(총8건)은 매트리스 ①1.0 MW⁽¹⁶⁾와 ② 1.7 MW, ③ 사무용 수납유닛(1.6 MW), ④ 목재화장대(1.8 MW), ⑤ 워크스테이션(1.8 MW)을 최초 착화품목으로 선정하였으며, 단위 가연물의 실제 화재 성장곡선을 그대로 설계화재로 적용한 경우는 2건(②② 품목)이고, 설계화재 크기는 1.0 MW~3.0 MW 범위 내에서 선정되었다. Figure 2(f)의 문화 및 집회시설(총7건)은① 무대 커튼⁽¹⁵⁾(1.
0 MW 범위 내에서 선정되었다. Figure 2(f)의 문화 및 집회시설(총7건)은① 무대 커튼⁽¹⁵⁾(1.2 MW), ② 3인용 소파(3 MW), ③ 러브시트⁽¹⁶⁾(3 MW), ④ 의자(metal frame, minimum cushion, 16.52 kg)(3 MW) ⑤ 크리스마스트리⁽¹⁵⁾(3.2 MW)를 최초 착화품목으로 선정하였으며, 단위 가연물의 실제 화재성장 곡선을 그대로 설계화재로 적용한 경우는 1건(③ 품목)이고 설계화재 크기는 3.0 MW~ 6.0 MW 범위 내에서 선정 되었다.
본 논문의 연구를 위해 국내의 성능설계에서 선정된 6개 용도의 70개 설계화재 크기를 조사하고 그것을 해외의 가이드라인과 비교하여 Table 5와 같이 정리하였다.

성능/효과

국내 성능설계에서 선정된 설계화재의 적정성을 분석해본 결과, 현재의 설계화재 크기는 각 용도별로 예상되는 화재 위험 크기보다 대체적으로 낮게 선정되고 있음을 확인할 수 있었다. 이에 본 논문에서는 외국의 가이드라인과 국내 실 화재 실험 자료를 검토하여 공동주택과 호텔에 대해서는 5.
국내 성능설계에서 선정된 설계화재의 적정성을 분석해본 결과, 현재의 설계화재 크기는 각 용도별로 예상되는 화재 위험 크기보다 대체적으로 낮게 선정되고 있음을 확인할 수 있었다. 이에 본 논문에서는 외국의 가이드라인과 국내 실 화재 실험 자료를 검토하여 공동주택과 호텔에 대해서는 5.0 MW 이상, 오피스와 오피스텔 그리고 판매시 설과 문화집회시설에 대해서는 6.0 MW 이상으로 설계화 재를 선정하는 안을 제안하였다. 다만, 취침용도의 경우 피난개시시간의 지연으로 인해 시험설계안의 개발에 어려움이 있을 것으로 생각이 되며, 이러한 경우에는 설계안의 평가에서 소화설비 작동 및 출입문의 폐쇄상태를 현장 여건에 따라 반영할 수 있도록 인정해 줄 필요가 있으며, 또한 오피스, 판매시설, 문화집회시설의 경우에는 사무용품, 취급 품목 그리고 공연 및 집회의 형태 등에 따라 예상되는 화재크기의 변화폭이 취침용도에 비해 상당히 넓기 때문에 설계화재를 일률적으로 적용하기 보다는 용도의 특성에 따라 크게는 10 MW 이상까지도 고려할 수 있는 노력과 합의가 필요하다.

후속연구

다만, 취침용도의 경우 피난개시시간의 지연으로 인해 시험설계안의 개발에 어려움이 있을 것으로 생각이 되며, 이러한 경우에는 설계안의 평가에서 소화설비 작동 및 출입문의 폐쇄상태를 현장 여건에 따라 반영할 수 있도록 인정해 줄 필요가 있으며, 또한 오피스, 판매시설, 문화집회시설의 경우에는 사무용품, 취급 품목 그리고 공연 및 집회의 형태 등에 따라 예상되는 화재크기의 변화폭이 취침용도에 비해 상당히 넓기 때문에 설계화재를 일률적으로 적용하기 보다는 용도의 특성에 따라 크게는 10 MW 이상까지도 고려할 수 있는 노력과 합의가 필요하다. 끝으로, 설계화재 가이드라인은 실화재 실험 자료나 공학적 근거가 부족한 상황에서 설계화 재를 선정하는 경우에 참고자료로서의 역할을 하는 것이며 향후 국내 실 화재 실험 자료가 축적된다면 그것을 토대로 설계화재를 선정하는 것이 바람직하다.
이 자료들은 해외 자료보다 우리 실정에 맞아 설계화재 선정의 좋은 참고자료가 된다. 다만, 다양한 용도의 공간에 대한 실험결과치가 아직 축적되어 있지 않아 향후 더 많은 연구가 필요하다.
0 MW 이상으로 설계화 재를 선정하는 안을 제안하였다. 다만, 취침용도의 경우 피난개시시간의 지연으로 인해 시험설계안의 개발에 어려움이 있을 것으로 생각이 되며, 이러한 경우에는 설계안의 평가에서 소화설비 작동 및 출입문의 폐쇄상태를 현장 여건에 따라 반영할 수 있도록 인정해 줄 필요가 있으며, 또한 오피스, 판매시설, 문화집회시설의 경우에는 사무용품, 취급 품목 그리고 공연 및 집회의 형태 등에 따라 예상되는 화재크기의 변화폭이 취침용도에 비해 상당히 넓기 때문에 설계화재를 일률적으로 적용하기 보다는 용도의 특성에 따라 크게는 10 MW 이상까지도 고려할 수 있는 노력과 합의가 필요하다. 끝으로, 설계화재 가이드라인은 실화재 실험 자료나 공학적 근거가 부족한 상황에서 설계화 재를 선정하는 경우에 참고자료로서의 역할을 하는 것이며 향후 국내 실 화재 실험 자료가 축적된다면 그것을 토대로 설계화재를 선정하는 것이 바람직하다.

참고문헌 (17)

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The Building Center of Japan, "The Total Design Method of Fire Protection in Building v3. The Design Method of Safety Escape", pp. 55-56 (1989).
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