[논문]건축물 외장재의 화재확대방지를 위한 보수구법 및 보수재료 검토에 관한 연구

이병흔; 진승현; 박성하; 권영진

doi:10.7731/kifse.2019.33.3.105

건축물 외장재의 화재확대방지를 위한 보수구법 및 보수재료 검토에 관한 연구
A Study on the Review of Repair Methods and Repair Materials for the Prevention of Fire spread of Building Exterior Materials 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.33 no.3, 2019년, pp.105 - 111

이병흔 (호서대학교 소방방재학과 대학원) , 진승현 (호서대학교 소방방재학과 대학원) , 박성하 ((주)융도엔지니어링 기업부설연구소) , 권영진 (호서대학교 소방방재학과)

초록
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국내의 경우 2018년도에 시행한 가연성 외장재 설치 건축물 현황조사결과 147,559동의 건축물이 이에 해당되는 것으로 조사되었으며, 상층부 및 인접건축물로의 화재확대사례는 연간 약 3,500건, 외장재에서 시작한 화재건수는 연간 약 1,500건 이상 발생하는 등 의정부 화재, 제천스포츠센터 화재와 같은 유사한 화재발생의 위험성이 내포되어 있다. 본 연구에서는 유사한 화재 재발방지를 위해 가연성 외장재가 시공된 건축물의 보수공법에 대해 조사하고 각각의 보수재료 성능검증을 실시하였다. 보수방법의 경우 기존의 건축물 마감재를 제거한 뒤 보수재료로 보강하는 방법과 기존 마감재를 제거하지 않고 면고르기를 실시한 뒤 보수재료를 부착하는 방법을 제안했다. 또한 드라이비트 및 보수재료로서 방화석고보드, 미네랄 울, 경질우레탄 폼, 세라믹보드, ALC 패널 등 6가지 재료를 대상으로 콘 칼로리미터 시험을 실시하고 해당 재료들에 대한 기초 연소 성능을 조사하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In Korea, the results of a field survey on the construction of flammable exterior materials implemented in 2018 revealed that 147,559 buildings belong to this category. It was found that the fire spreading cases in upper and adjacent constructions are about 3,500 per year, the fires of starting in flammable exterior material are about 1,500 per year. In this study, we investigated the repair method of buildings constructed by flammable exterior material and conducted performance verification of each repair materials for prevention of similar fire. In the case of the repair method, a method of reinforcing with a repair material after removing the existing building finishing material and a method of attaching the repair material after performing the face finishing are proposed. In addition, we conducted cone calorimeter tests of 6 materials such as fireproof gypsum board, mineral wool, hard urethane foam, ceramic board and ALC panel as dryvit and repairing materials, and investigated basic combustion performance of that materials.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

하지만, 건축물에서의 화재확대방지를 위해서는 재료의 성능 검증에 관한 연구가 선행되어야 할 것으로 사료된다. 따라서, 본 연구에서는 분출화염을 통한 화재확대방지구법과 콘칼로리미터 시험을 통해 보수보강의 재료에 관한 기초적 자료를 확보하고자 한다.
본 연구는 건축물에서의 화재확대방지를 위한 보수보강구법과 보수보강의 재료에 관한 기초적 자료를 확보하기 위해 구법에 대한 조사와 드라이비트 및 보수재료 등 6 종류의 시편을 대상으로 콘 칼로미터 시험을 실시하였다.

제안 방법

또한 시편의 밀도는 시험을 시작하기 전 부피와 질량을 측정하여 계산하였다. 연소 시험은 불꽃연소가 시작된 이후 1,800 s 경과 후에 종료하였으며, 추가로 120 s간의 데이터 수집시간을 부여하였다.
이후 보수재료의 성능을 검증하기 위해 3회씩 시험을 실시하고 착화시간, 총 열방출량, 최대 열방출률, 총 질량 감소량 등에 대한 수치를 측정한 뒤 이에 대한 평균을 산출하였다.

대상 데이터

그리고 추가적으로 시중에서 유통되고 있는 재료 중 단열성능 및 내열성능이 검증되어 있는 ALC 패널, 세라믹보드, 경질우레탄폼 등 3가지의 재료를 추가로 선정하여 같이 총 6 Case의 시험을 실시하였다.
시험 대상은 Table 2와 같이 건축용 마감재인 드라이비트 및 드라이비트의 보수·보강재료로 규정하고 있는 ‘건축물 마감재료의 난연성능 및 화재확산 방지구조’ 제 7조 (화재확대방지구조)의 제 1항 12.5 mm의 방화석고보드와 제 3항의 미네랄울 보온판 2호 등 2개의 재료를 선정하였다.
시험편은 유리섬유를 이용하여 높이를 조절하였고, 시편 홀더로는 열전도율이 낮은 세라믹 판을 사용하였다.

이론/모형

본 장에서는 보수재료의 성능을 평가하기 위해 KS F ISO 5660-1[연소성능시험-열 방출, 연기 발생, 질량 감소율-제1부 : 열 방출률(콘칼로리미터법)]의 기준에 의거한 시험을 실시⁽¹²⁾하였다. 콘칼로리미터 시험은 실제 화재조건을 가장 잘 모사한 시험방법 중 하나로써 연소 중에 산소 1 kg이 소비되면 13.
1 MJ의 열량이 방출된다는 관계를 기반으로 시료에 일정량의 공기를 공급하면서 재료의 연소성을 정확하게 평가할 수 있는 방법이다. 연소특성 시험은 KS F ISO 5660-1의 방법에 의해 Figure 2와 같이 Dual cone calorimeter⁽¹³⁾(Fire testing technology)를 이용하여 열유속(Heat flux) 50 kW/m² 조건에서 수행하였다.
연소 시험은 불꽃연소가 시작된 이후 1,800 s 경과 후에 종료하였으며, 추가로 120 s간의 데이터 수집시간을 부여하였다. 이외의 변수에 대해서는 KS F ISO 5660-1의 기준에 의거하여 진행하였다.

성능/효과

2. 착화시간의 경우 경질우레탄 폼에서 발생했으며 이외의 재료에서는 발생하지 않는 것으로 확인되었다. 열방출률 및 총 열방출량의 경우 역시 경질 우레탄 폼이 가장 높았으며 이후 법규상 불연재료로 규정되어 있는 방화석고보드, 미네랄 울 순으로 나타났다.
3. 방화석고보드의 경우 착화가 발생하지 않았음에도 비교적 높은 수치의 열 방출률이 측정되었으며 이는 질량 감소량 등을 고려해보았을 때 열분해 및 연기의 발생으로 인한 것으로 판단된다. 따라서 이에 대해서 KS F 2257-8(건축 부재의 내화 시험 방법－수직 비내력 구획 부재의 성능 조건)을 통해 시험을 진행하고 추가적인 검증이 필요할 것으로 사료된다.
8 g 순으로 총 질량 감소량이 측정되었다. 각각의 재료에 대해 살펴보면 초기의 질량감소가 큰 것은 착화가 발생했던 드라이비트와 경질우레탄 폼으로 나타났으며 이는 초기에 큰 열량을 방출하고 급격히 열 방출량이 감소하는 것을 나타낸 것이다. 하지만, 시간이 지남에 따라 미네랄울을 제외한 방화석고보드, ALC패널, 세라믹보드의 질량 감소량이 늘어났다.
경질우레탄 폼의 경우 착화시간에서 확인된 것과 같이 빠른 착화와 더불어 높은 열방출률이 발생하는 것을 통해 화재확대의 위험성이 높을 것으로 사료된다. 또한, 방화석고보드의 경우 착화가 없었음에도 비교적 높은 열방출률이 측정되었다.
착화시간의 경우 경질우레탄 폼에서 발생했으며 이외의 재료에서는 발생하지 않는 것으로 확인되었다. 열방출률 및 총 열방출량의 경우 역시 경질 우레탄 폼이 가장 높았으며 이후 법규상 불연재료로 규정되어 있는 방화석고보드, 미네랄 울 순으로 나타났다.
시편의 총 질량 감소량에 대한 결과는 Figure 8과 같다. 총 질량 감소량은 최초 시험이 종료되는 1,800 s를 기준으로 측정하였으며 시간에 따라 감소량을 그래프로 나타내었다. 측정 결과 방화석고보드 20.
시편의 단위면적당 열방출률 특성은 Figure 6와 같다. 최대 열방출률은 경질우레탄 폼이 가장 높은 255.89 kW/m²로나타났으며, 드라이비트 183.12 kW/m², 방화석고보드 28.05 kW/m², 미네랄울 6.65 kW/m², 세라믹보드 5.65 kW/m², ALC 패널 .98 kW/m² 순으로 확인되었다. 경질우레탄 폼의 경우 착화시간에서 확인된 것과 같이 빠른 착화와 더불어 높은 열방출률이 발생하는 것을 통해 화재확대의 위험성이 높을 것으로 사료된다.
총 질량 감소량은 최초 시험이 종료되는 1,800 s를 기준으로 측정하였으며 시간에 따라 감소량을 그래프로 나타내었다. 측정 결과 방화석고보드 20.83 g, 경질우레탄 폼 16.77 g, ALC패널 13.83 g, 드라이비트 12.47 g, 세라믹보드 6.75 g, 미네랄울 2.8 g 순으로 총 질량 감소량이 측정되었다. 각각의 재료에 대해 살펴보면 초기의 질량감소가 큰 것은 착화가 발생했던 드라이비트와 경질우레탄 폼으로 나타났으며 이는 초기에 큰 열량을 방출하고 급격히 열 방출량이 감소하는 것을 나타낸 것이다.
07 MJ/m²로 측정되었다. 특히 경질우레탄 폼의 경우 드라이비트보다 비교적 가벼운 중량인 것으로 측정되었으나 열방출률 및 총 열방출량에서도 높은 수치가 확인되었으며 육안으로 관찰되는 화염의 측정 시간도 가장 길었다. 이외의 방화석고보드, 미네랄울, 세라믹보드, ALC 패널의 경우는 착화의 발생 없이 측정되었다.
하지만, 시간이 지남에 따라 미네랄울을 제외한 방화석고보드, ALC패널, 세라믹보드의 질량 감소량이 늘어났다. 특히 방화석고보드와 ALC패널의 경우 시간과 관계없이 일정한 속도로 계속 질량 감소가 발생하는 것이 관찰되었다.

후속연구

방화석고보드의 경우 착화가 발생하지 않았음에도 비교적 높은 수치의 열 방출률이 측정되었으며 이는 질량 감소량 등을 고려해보았을 때 열분해 및 연기의 발생으로 인한 것으로 판단된다. 따라서 이에 대해서 KS F 2257-8(건축 부재의 내화 시험 방법－수직 비내력 구획 부재의 성능 조건)을 통해 시험을 진행하고 추가적인 검증이 필요할 것으로 사료된다.
하지만, 건축물에서의 화재확대방지를 위해서는 재료의 성능 검증에 관한 연구가 선행되어야 할 것으로 사료된다. 따라서, 본 연구에서는 분출화염을 통한 화재확대방지구법과 콘칼로리미터 시험을 통해 보수보강의 재료에 관한 기초적 자료를 확보하고자 한다.

참고문헌 (15)

Ministry of Land Infrastructure and Transport, "Current Status of Buildings Using Flammable External Materials (Report National Audit Data)" (2018).
National Fire Information System, "Combustion Spread Range", https://www.nfds.go.kr/ (2017).
H. J. Ahn, "Fire Safety and External Insulation System in Domestic and Foreign Fire Cases", International Seminar on the Fire Risk and Safety Measures of High-rise Residential Building between Korea-Japan, pp. 97-108 (2017).
Y. J. Park and Y. P. Hong, "A Study on the Damaged Pattern of Dryvit by External Flame", The Korean Society of Safety, Vol. 30, No. 6, pp. 40-47 (2015).
J. W. Park and N. W. Cho, "A Study on the Cone Calorimeter Evaluation Method of Sandwich Panels", Fire Science and Engineering, Vol. 31, No. 6, pp. 74-82 (2017).
Y. J. Kwon, S. H. Jin, B. H. Lee, H. W. Kim, J. W. Han, "A Study on the Prevention of Fire Diffusion in the Rental Housing", Korean Institute of Fire Science & Engineering (2018).
KS F 3504, "Gypsum Boards" (2018).
KS L 5509, "Gypsum Cement Boards" (2016).
KS L 5514, "Fiber Reinforced Cement Boards" (2014).
KS L 9102, "Artificial Mineral Fiber Thermal Insulation Materials" (2014).
KS F 2257-8, "Method of Fire Resistance Test for Elements of Building Construction - Specific Requirements for Non-Loadbearing Vertical Separating Elements" (2015).
KS F ISO 5660-1, "Reaction to Fire Tests - Heat Release, Smoke Production and Mass Loss Rate - Part 1 : Heat Release (Cone Calorimeter Method)" (2008).
M. J. Hurley, D. T. Gottuk, J. R. Hall, Jr., K. Harada, E. D. Kuligowski, M. Puchovsky, J. L. Torero, J. M. Watts, Jr. and C. J. Wieczorek, "SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, Chapter 27. The Cone Calorimeter", Springer-Verlag New York, USA (2016).
J. W. Lee, B. W. Lee, S. P. Kwon, B. H. Lee, H. S. Kim and H. J. Kim, "Burning Behavior of Flooring Materials in the Cone Calorimeter and Evaluation of Toxic Smoke", Journal of the Korean Wood Science and Technology, Vol. 36, No. 1, pp. 45-53 (2008).

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B. W. Lee, S. P. Kwon, J. W. Lee, B. H. Lee, H. S. Kim and H. J. Kim, "Evaluation of the Burning Properites of Various Carpet Samples by using the Cone Calorimter and Gas Toxicity Test", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 23 No. 6 pp. 1-9 (2009).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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