초록 ▼

연구목적
○ 제한 규정이 없이 시판되고 있는 외장재에 대해 중·소형 및 실대형 화재실험을 통한 화재위험성평가로 외장재 기준을 설정하고, 그 결과에 따라 외장재 시공 건축물에 대해 사전에 실건축물의 화재모델링으로 화재위험성 평가를 실시하여 사전에 위험을 차단하여, 수직확산화재 예측 모델, 외장재 화재 억제기술 및 외장재 건축물 관리기술의 개발을 통해 인명·재산피해의 최소화를 실현하도록 매뉴얼을 제시함.

연구내용
○ 화재 및 열물성 실험 결과를 이용한 외장재 내부 열전달 모델 개발
- 외부 화원 및 재료에

연구목적
○ 제한 규정이 없이 시판되고 있는 외장재에 대해 중·소형 및 실대형 화재실험을 통한 화재위험성평가로 외장재 기준을 설정하고, 그 결과에 따라 외장재 시공 건축물에 대해 사전에 실건축물의 화재모델링으로 화재위험성 평가를 실시하여 사전에 위험을 차단하여, 수직확산화재 예측 모델, 외장재 화재 억제기술 및 외장재 건축물 관리기술의 개발을 통해 인명·재산피해의 최소화를 실현하도록 매뉴얼을 제시함.

연구내용
○ 화재 및 열물성 실험 결과를 이용한 외장재 내부 열전달 모델 개발
- 외부 화원 및 재료에 따른 외장재 내부 온도변화 예측
○ 외장재 수직확산 실대형 화재실험장비 및 온도변화 예측
- IRC(캐나다),BRE(영국) 외장재 수직확산 실험장비 조사·분석
- 기존 라지스케일칼로리미터와의 연동 제작 및 초기화
○ 화재모델링에 필요한 외장재의 화재물성 DB 구축
- 외장재 내부 실험결과를 이용하여 화재물성 예측용 툴 개발
- k, p , Cp, E, A, △Hc, △HRR 등 화재모델링 수행에 필수 인자 DB
○ 실대형화재실험에 대한 모델링 구현
- 구성재료,점화원,시험체 크기, 확산경로 모델링 등
- 실대형화재실험 데이터를 활용하여 모델링 화재물성 DB 최적화
○ 실물실험 모델링 결과 분석
- 물성 DB, 화재성상,모델링 인자 등
○ 실증적 실대형화재실험 수행
- 실험장치별 소재 드로잉 및 가공
- 라지스케일칼로리미터와 수지확산화재 실험장비를 통한 실증 실험
○ 외장재 화재 설비의 실대형화재실험 적용성 판단 및 실험
- 관련 법규 및 자료 검토
- 실대형화재실험 적용 드렌처설비 등 설계, 발주, 제작, 입고 및 설치
- 실험 수행
○ 외장재 화재 드렌처 설비 화재 모델링
- 실대형실험에 대한 모사
- 결과 분석
○ 외장재 수직화재확산에 대한 예측시스템 신뢰성 검증
- 모델링 결과의 신뢰성 검증을 위한 실대형 화재 검증 실험 수행
- 실험결과와 모델링 결과와의 비교·분석
- 실험 및 모델링 결과에 따라 외장재 화재성능평가에 적합한 화재실험방법 및 평가요소 제시
○ 외장재 수직화재확산 예측시스템 및 외장재 화재 진압 매뉴얼 제시
- 외장재 수직화재확산에 대한 예측시스템 제시
- 외장재 수직화재확산에 대한 화재 진압 매뉴얼 제시
○ 건축 외장재 기준 제시
- 건축물 외장재 화재확산 방지를 위한 기준 제시(건축법, 소방법 등)
- 외장재의 화재성능(열방출률, 총방출열량 등) 기준 제시
○ 외장재 설비 기준 제시
- 미국Code 검토, 국내·외 설계 및 시공사례 분석, NFSC 관계법규 정비
- 건축물 외장재 기준과 연계된 설비 기준 제시
○ 화재물성(k, p, Cp, E, A 등) DB구축에 대한 신뢰성 검증
- 모델링 결과의 신뢰성 검증을 위한 소형, 중형 화재 검증 실험 수행
- 실험결과와 모델링 결과와의 비교·분석
○ 화재시나리오 작성 및 시나리오에 의한 모델링
- 외장재관련 화재 자료조사, 분석, DB, 시나리오 확정 및 작성
- 시나리오에 의한 모델링 실시

기대효과 및 활용방안
○ 건축물 외장재 기준 설정으로 화재에 취약한 외장재의 남용을 차단
○ 외장재 관련법규를 정비하여 실질적인 관리체계 구축이 가능
○ 외장재의 수직확산방지기술 개발로 설계 및 시공을 위한 화재안전기술 확보
○ 외국관련 기술과 동등한 기술수준에 도달하여 건축물 외장재 화재안전기술에 대한 기술 수입에 대하여 관련 산업분야의 매출증가와 고용창출 유도
○ 화재성능평가 관련업체에 보급이 가능하여 수입에 의존하던 화재평가장비에 대한 수입대체효과 창출 가능
○ 화재모델링을 통한 외장재 화재 예측모델 개발로 시행착오를 최소화한 안전화곱가 가능
○ 외장재 화재에 대한 화재진압 매뉴얼 개발로 거주자에 대해 삶의 질 제고

( 출처 : 요약서 )

Abstract ▼

Ⅳ. Major Study Result
1. An analysis of fire cases on an exterior material and a review of their legal criterion
As a result of analyzing the fire occurrence situation by ignition places for the recent 5 years, 4,695 cases, 10% of the total fires, happened at the exterior structure of a buildi

Ⅳ. Major Study Result
1. An analysis of fire cases on an exterior material and a review of their legal criterion
As a result of analyzing the fire occurrence situation by ignition places for the recent 5 years, 4,695 cases, 10% of the total fires, happened at the exterior structure of a building such as an outer wall, duct, pit, penthouse, etc. The use of inflammable exterior materials has resulted in the weakening of the exterior fire prevention structure of a building and the fast progress of a combustion spread up to the upper floors, the fire fighting facilities installed in a building have reduced in usefulness, and the water spray capability of a fire engine for a high-rise building has shown its limit to be connected to a large fire, so the preparation of their measures is urgent.

2. A risk evaluation experiment through a small and medium experiment
This study has established a related database by using a cone calorimeter,a single burning item(SBI) and various heat conduction evaluation equipment to establish the fire property of an exterior material, and the result of analyzing the data has shown that the establishment of a fire safety measure for a general aluminum composite panel and an outer insulation system is urgent.

The screen was mostly made of a PE fabric or a nonwoven fabric weak against a fire, which was analyzed to be very weak against heat as a result of a horizontal/vertical flame propagation test carried out to evaluate its flame spread performance. The weather resistance test result for the fire performance of an exterior material showed a high possibility to deteriorate its fire property value largely.

As a result of a combustion experiment for an air-conditioner condenser,the maximum heat emission rate of a small condenser was about 90 kW and the maximum heat emission rate of a multi-system type air-conditioner condenser was about 5,830 kW, and there were explosion inside the condenser and sudden flame ejection and spreading through a discharge grill for a heat exchange at the top.

3. Development of an outer wall fire combustion spread prevention head and system
This study developed an outer wall protection head that went through a water discharge capacity and water spray pattern experiment and was verified in its performance through a full-scale fire experiment based on the American NFPA code, and proposed a design criterion for an outer wall fire combustion spread prevention system by using it suitably for the domestic criterion.

4. Evaluation of the full-scale vertical fire spread performance of a building exterior material
This study proceeded with the work of KS standardization of IS0 l3785-2,an exterior material combustion test device, and prepared the grading of the performance criterion for an exterior material through an experiment by the kinds of an exterior material. In addition, this research reflected some contents of the combustion spread prevention plan on the building law.

5. Presentation of an exterior material fire suppression system manual
This study presented a fire suppression manual for the exterior material of a domestic high-rise building by examining research literatures such as fire cases in a domestic and overseas high-rise building and examining external fire suppression methods and equipment development items.

6. Execution of fire molding according to a scenario
This study established a database through a small and medium experiment for exterior materials and developed an exterior material inside temperature change prediction model depending on exterior fire sources and materials. In addition, this study could predict a fire property and evacuation risk through modeling depending on building types, verification modeling for fire cases, and risk and evacuation modeling for multiple simultaneous fires, and proposed a performance design method for a fire on an exterior material.

7. Real Scale Fire Test Method of Building Exterior Wall Assemblies

8. Development for Real Scale Fire Tester of Building Exterior Wall Assemblies

9. Real Scale Fire Test Data Bases of Building Exterior Wall Assemblies

10. Fire Spread Index of Building Exterior Wall Assemblies

11. Establishment of fire characteristics of building exterior materials

12. Suggestion of Fire performance testing methods of building exterior materials

13. an internal heat transfer model based on fire and thermal characteristic test results

( 출처 : SUMMARY )

목차 Contents

• 표지 ... 1제출문 ... 3보고서 요약서 ... 4요약문 ... 6SUMMARY ... 11목차 ... 18그림목차 ... 29표목차 ... 53제 1 장 서론 ... 63 1.1 연구의 목적 ... 63 1.2 연구개발의 내용 및 범위 ... 66 1.2.1 1 차년도 [2010.07.01 - 2010.12.31] ... 66 1.2.2 2차년도 [201 1.01.01 - 2012.06.30] ... 67 1.3 연구개발 추진체계 ... 70 1.4 연구 기대효과 ... 73제 2 장 화재통계 분석 및 외장재 화재 사례 ... 75 2.1 건축물 용도별 외벽화재 통계 ... 75 2.1.1 2007년 외벽화재 통계 ... 75 2.1.2 2008년 외벽화재 통계 ... 76 2.1.3 2009년 외벽화재 통계 ... 77 2.1.4 2010년 외벽화재 통계 ... 78 2. 1.5 2011년 외벽화재 통계 ... 79 2.2 화재통계 분석 ... 80 2.2.1 최근 5년간 화재발생현황 분석 ... 80 2.2.2 발화장소별 화재발생현황 분석 ... 81 2.2.3 외벽화재 발생현황 분석 ... 82 2.2.4 건축용도별 외벽화재 발생현황 분석 ... 83 2.3 외장재 화재 사례 ... 86 2.3.1 외국사례 ... 86 2.3.2 국내사례 ... 99제 3 장 외장재 분류 및 현장조사 ... 112 3.1 외장재 분류 ... 112 3.1.1 유리 커튼월 ... 112 3.1.2 금속패널 ... 113 3.1.3 석재류 ... 119 3.1.4 타일류 ... 120 3.1.5 도장 ... 120 3.1.6 목재류 ... 121 3.1.7 콘크리트 [Concrete] ... 122 3.1.8 드라이비트 ... 122 3.1.9 압줄성형 시멘트 (Autoclaved cement extrusion) ... 123 3.2 외장재의 현장조사 ... 125 3.2.1 Sampling 기법을 이용한 현장조사 ... 125 3.2.2 외장재 현장조사 중 위험요소 ... 129 3.3 부산 해운대 우신 골든스위트 현장조사 ... 132 3.3.1 건축물 개요 ... 132 3.3.2 화재개요 및 일반사항 ... 132 3.3.3 현장조사일정 ... 134제 4 장 관련이론 ... 135 4.1 국내 · 외 외장재 법적기준 ... 135 4.1.1 국내 외장재 법적기준 ... 136 4.1.2 국외 외장재 법적 기준 ... 140 4.2 화재의 성상 ... 143 4.2.1 화염전파이론 ... 143 4.2.2 복사열전달 이론 ... 144 4.3 외장재 화염 수직확산 이론 ... 146 4.3.1 화염의 수직확산 개요 ... 146 4.3.2 개구부를 통한 화염의 분출 ... 152 4.3.3 방화성능 측면에서 본 외벽 개구부의 특성 ... 165 4.4.4 입력데이터 및 물성데이터 ... 170제 5 장 위험인자 위험성 평가 실험 ... 171 5.1 칼라부직포 연소실험 ... 171 5.1.1 칼라부직포의 화재위험성 ... 171 5.1.2 칼라부직포의 분류 및 제조공정 ... 172 5.1.3 칼라부직포의 연소실험 ... 175 5.1.4 실험결과 ... 188 5.2 에어컨디셔너 실외기 연소실험 ... 189 5.2.1 에어컨디셔너 실외기의 구조 및 역할 ... 189 5.2.2 화재 위험성 및 화재사례 ... 190 5.2.3 가정용 소형 에어컨디셔너 실외기 연소실험 ... 192 5.2.4 멀티형 에어컨디셔너 실외기 연소실험 ... 205 5.2.5 실험결과 ... 220 5.3 난연소재와 일반소재 알루미늄복합패널의 연소특성 ... 221 5.3.1 연소실힘의 개요 ... 221 5.3.2 알루미늄복합패널의 연소실험 ... 221 5.3.3 결론 ... 233 5.4 외단열시스템 방염 성능실험 ... 235 5.4.1 개요 ... 235 5.4.2 외벽 마감재의 건축법 규정 ... 237 5.4.3 방염 ... 237 5.4.4 방염처리한 외단열시스템의 화재안전 성능평가 실험 ... 239 5.4.5 시험결과 및 분석 ... 244제 6 장 외장재의 수직화재 확산 방지를 위한 외장재 시공방법 제시 ... 249 6.1 외장재 설치부분의 화재확산 ... 249 6.1.1 연돌효과 ... 249 6.1.2 부력 ... 252 6.1.3 바람의 영향[Wind Effect] ... 253 6.2 창호부분 관통부로의 화재확산 ... 258 6.2.1 연소확대 경로 ... 258 6.2.2 틈새의 구획 규정 ... 261 6.3 화재확산의 차단방법 개발 ... 263 6.3.1 외장재 설치 부분의 풍속측정 ... 263 6.3.2 외장재 설치부분의 연돌효과에 대한 모델링 ... 268 6.3.3 화재확산 차단을 위한 외장재 시공방법의 제안 ... 271제 7 장 외장재 연소확대방지용 헤드 개발 ... 273 7.1 헤드개발 ... 273 7.1.1 실험개요 ... 274 7.1.2 실험장치의 구성 ... 274 7. 1.3 헤드실험과정 ... 277 7.1.4 실험 결과 ... 286 7.2 실제건축물의 헤드성능평가 실험 ... 290 7.2.1 실험 개요 ... 290 7.2.2 실험장치의 구성 ... 292 7.2.3 헤드성능평가 실험과정 ... 293 7.2.4 실험결과 ... 294 7.3 결론 ... 299제 8 장 건물의 외벽화재 연소확대 방지시스템 제안 ... 300 8.1 건물의 외벽화재 연소확때 방지 시스템의 개요 ... 300 8.1.1 시스템의 개요도 ... 300 8.1.2 설계기준 ... 302 8.1.3 화재안전기준[NFSC]의 적용 제안 ... 303 8.2 건물의 외벽화재 연소확대 방지 시스템 ... 320 8.2.1 시스템의 구성 ... 320 8.2.2 시스템 설계 ... 322 8.2.3 외벽방호용 시스템 예상 공사비 산정 ... 328 8.3 건물의 외벽화재 연소확대 방지 시스템의 소화성능 검증 ... 331 8.3.1 화재실험 장지 및 실험방법 ... 331 8.3.2 건물 외벽화재 연소확대 방지 시스템의 소화 성능검증을 위한 실험 ... 338 8.3.3 헤드의 외벽실치에 따른 미관의 고려 ... 365 8.4 실대형 외장재 소화설비 모델링 ... 368 8.4.1 개요 ... 368 8.4.2 모델링 결과 ... 370제 9 장 외장재 화재 진압 매뉴얼 제시 ... 375 9.1 서론 ... 375 9.2 초고층건축물의 정의·현황 및 화재사례 ... 377 9.2.1 초고층 건축물의 정의 ... 377 9.2.2 국내 · 외 초고층 건축물의 현황 ... 378 9.2.3 국내 · 외 초고층 건축물의 화재사례 ... 382 9.3 초고층 건축물의 화재진압에 대한 문제점 ... 397 9.4 초고층 건축물의 화재진압 방법 ... 402 9.4.1 초고층 건축물의 물리적 특성 ... 402 9.4.2 국내 · 외의 화재진압 방법 ... 403 9.5 초고층 외장재 화재 시 진압대책 제안 ... 419 9.5.1 화재 진압 및 인명구조 방법 개선 ... 419 9.5.2 특수 소방시설 설치 방안 ... 430 9.5.3 소방대 화재진압 장비의 개선 방안 ... 440 9.5.4 옥상광장 등에 대한 화재 위험성 개선 방안 ... 453 9.5.5 진압활동의 지원방안 개선 ... 473제 10 장 화재시나리오에 의한 모델링 분석 ... 486 10.1 외장재 물성DB[Database] 및 화재시나리오 ... 486 10.1.1 외장재 물성 DB 적용 개요 ... 486 10.1.2 화재시나리오 ... 495 10.2 건물의 형태별 외장재 화재 패턴 모델링 ... 497 10.2.1 시뮬레이션 조건 설정 ... 497 10.2.2 건물 형태에 따른 화재 성상 분석 ... 499 10.2.3 결과 및 고찰 ... 511 10.3 해운대 우신 골든스위트 화재 모델링 ... 513 10.3.1 모델링 개요 ... 513 10.3.2 화재시나리오 ... 514 10.3.3 시간대별 화재 성상 ... 514 10.3.4 결과 및 고찰 ... 521 10.4 개구부를 통한 외장재의 동시다발적 화재 모델링 ... 522 10.4.1 개구부를 통한 외장재화재의 위험성 ... 522 10.4.2 모델링 입력데이터 주출 실험 ... 522 10.4.3 화재모델링 ... 525 10.4.4 시뮬레이션 결과 ... 528 10.5 외장재에 의한 동시다발적인 화재의 피난 모델링 ... 535 10.5.1 시물레이션 개요 ... 535 10.5.2 피난 모델링 ... 535 10.5.3 피난 시나리오 ... 538 10.5.4 결과 및 고잘 ... 539 10.5.5 소결 ... 547끝페이지 ... 548