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 실 건축물의 화재모델링으로 화재위험성 평가를 실시하여 사전에 위험을 차단하여, 수직확산화재 예측 모델, 외장재 화재 억제기술 및 외장재 건축물 관리기술의 개발을 통해 인명·재산피해 의 최소화를 실현하도록 매뉴얼을 제시함.

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

□ 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 실 건축물의 화재모델링으로 화재위험성 평가를 실시하여 사전에 위험을 차단하여, 수직확산화재 예측 모델, 외장재 화재 억제기술 및 외장재 건축물 관리기술의 개발을 통해 인명·재산피해 의 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 실험소재 입고, 설치
- 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, ΔHc, ΔHRR 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
- 실험장치 별 소재 드로잉 및 가공
- 라지스케일칼로리미터와 수직확산화재 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 대응하여 관련 산업분야의 매출증가와 고용창출 유도
○ 화재성능평가 관련업체에 보급이 가능하여 수입에 의존하던 화재평가장비에 대한 수입대체효과 창출 가능
○ 화재모델링을 통한 외장재 화재 예측모델 개발로 시행착오를 최소화한 안전확보가 가능
○ 외장재 화재에 대한 화재진압 매뉴얼 개발로 거주자에 대해 삶의 질 제고

(출처 : 건축물 외장재의 수직화재 확산방지 기술개발(上) 보고서 요약서 3p)

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 build

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 ISO 13785-2, 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 : 건축물 외장재의 수직화재 확산방지 기술개발(上) SUMMARY 14p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 그림목차 ... 13
• 표목차 ... 37
• 제11장 건축물 외장재의 실대형 수직화재 확산 성능 평가 기술 개발 ... 47
• 11.1. 연구의 필요성 ... 47
• 11.2. 연구의 목적 ... 48
• 11.3. 연구범위 ... 50
• 제12장 건축물 외장재의 화재 안전 ... 52
• 12.1. 건축물 화재 특성 연구 ... 52
• 12.2. 국내·외 건축물 외장재 관련 기준 ... 60
• 제13장 건축 재료의 화재 성능 평가 ... 76
• 13.1. 국외 건축 재료 성능 평가 ... 76
• 13.2. 국내 건축 재료 성능 평가 ... 85
• 13.2.1. 소규모 화재 시험 성능 평가 ... 85
• 13.2.2. 중규모 화재 시험 성능 평가 ... 87
• 제14장 건축물 외장재의 실대형 화재 시험 ... 92
• 14.1. 건축물 외장재 실대형 수직 화재 시험 방법 ... 92
• 14.1.1. 건축물 외벽 마감재료 ... 92
• 14.1.2. 건축물 외장재의 실대형 화재 시험 방법 ... 98
• 14.2. 건축물 외장재 실대형 수직 화재 시험 결과 ... 102
• 14.3. 건축물 외장재의 수직화재 확산 시뮬레이션 ... 126
• 14.3.1. Fire Dynamics Simulation ... 126
• 14.3.2. 수치해석 지배방정식 ... 128
• 14.3.3. 외벽 마감재료의 수직화재 확산 시험 시뮬레이션 ... 131
• 14.4. 건축물 외장재의 수직화재 확산 성능 ... 134
• 제15장 건축울 외벽 마감재료의 법적 기준 ... 141
• 15.1. 외벽 마감재료 사용제한 대상 건축물 확대 ... 141
• 15.1.1. 국내 초고층 건축물 현황 ... 141
• 15.1.2. 우신골든스위트 화재 개요 ... 142
• 15.1.3. 건축법상의 법적 요건을 중심으로 한 화재사고 분석 ... 146
• 15.1.4. 초고층 건축물 화재안전 대책 ... 148
• 15.2. 건축법 시행령 ... 148
• 15.3. 건축물 마감재료 난연성능 및 화재확산 방지 구조 기준 ... 151
• 15.4. 건축물 외벽 마감재료의 화재확산등급 제안 ... 157
• 제16장 중규모수직화재 성능평가 및 DB 구축 ... 159
• 16.1. 연구의 필요성 ... 159
• 16.2. 연구목적 ... 161
• 16.3. 연구범위 ... 163
• 제17장 시험소재의 선정 ... 164
• 17.1. 외장재의 종류 ... 164
• 1) 금속계 패널 외장재 ... 165
• 2) 콘크리트 및 시멘트계 외장재 ... 169
• 3) 드라이비트 (플라스터) ... 170
• 4) 석재 ... 170
• 5) 유리 ... 171
• 6) 타일 ... 172
• 17.2. 외장재 시장조사 분석 ... 174
• 17.3. 외장재 화재사례 분석 ... 174
• 17.4. 시험소재 선정 ... 177
• 17.5. 시험체 제작 ... 178
• 17.5.1. 시험체의 크기 ... 178
• 17.5.2. 시험체 제작 및 설계시방 ... 178
• 17.5.3. 시험제 제작도면 ... 179
• 제18장 시험방법 선정 ... 183
• 18.1. 화재 시험개요 ... 183
• 1) 발열성 ... 183
• 2) 착화성 ... 184
• 3) 표면화염전파성 ... 185
• 4) 발연성 ... 186
• 18.2. 국내 내외장재료의 화재성능 평가 ... 187
• 18.2.1. 건축물 마감재료의 난연성능 기준 ... 187
• 18.2.2. 건축용 메탈패널의 내화성능 기준 ... 188
• 18.2.3. 방염대상물품의 방염성능 평가 기준 ... 188
• 18.3. 국외의 내외장재 화재성능평가 ... 189
• 18.3.1. 미국 ... 189
• 18.3.2. 일본 ... 190
• 18.3.3. 국외 외장재의 실대형화재시험 방법 ... 192
• 18.4. 열물성 평가 ... 193
• 18.5. 내후성 평가 개요 ... 195
• 1) 내후성 시험방법 ... 195
• 2) 내후성능에 미치는 영향 인자 ... 196
• 18.6. 시험방법 선정 결과 ... 197
• 18.6.1. 소형화재 시험 ... 198
• 18.6.2. 중형화재시험 ... 207
• 18.6.3. 열물성시험 ... 223
• 18.6.4. 내후성시험 ... 224
• 제19장 시험 진행 및 결과 ... 226
• 19.1. 소형화재 시험 ... 226
• 19.1.1. 개요 ... 226
• 19.1.2. 시험결과 ... 235
• 19.1.3. 시험결과 비교 및 분석 ... 343
• 19.1.4. 소결 ... 352
• 19.2. 중형시험(SBI) 시험 결과 ... 354
• 19.2.1. 개요 ... 354
• 19.2.2. 시험결과 ... 361
• 19.2.3. 시험결과 비교/분석 ... 409
• 19.2.4. 소결 ... 416
• 19.3. 열물성 시험결과 ... 417
• 1) 열전도율측정 ... 417
• 2) 열확산계수 ... 417
• 3) 비열 ... 417
• 19.4. 내후성시험 결과 ... 418
• 19.4.1. 화재특성 결과 분석 ... 418
• 19.4.2. 열전도특성 시험결과 ... 423
• 19.4.3. 소결 ... 426
• 19.5. 난연제를 도포한 드라이비트의 화재성능 ... 427
• 19.5.1. 시험개요 ... 427
• 19.5.2. 시험방법 및 시험시편 ... 428
• 19.5.3. 시험결과 및 분석 ... 429
• 19.5.4. 소결 ... 431
• 19.6. 외장가림막의 화재위험성평가 ... 433
• 19.6.1. 시험개요 ... 433
• 19.6.2. 시험시편 시험방법 ... 434
• 19.6.3. 시험결과 및 분석 ... 436
• 19.6.3. 소결 ... 437
• 제20장 외장재 화재특성 데이터베이스 ... 439
• 1) 시험현황관리시트 ... 439
• 2) 데이터코드 관리시트 ... 441
• 3) 데이터 검색 시트 ... 442
• 4) 로우데이터 시트 ... 443
• 제21장 외장재 실대형화재시험방법 제정 ... 444
• 21.1. 외장재의 화재특성 ... 444
• 21.2. 국외의 외장재 화재시험방법 ... 445
• 21.3. 우리나라의 외장재 화재안전 규정 ... 446
• 21.4. 외장재의 수직화재 평가 요소 ... 446
• 21.5. 건축물 외장구성재에 대한 연소시험방법-제2부 : 대규모 시험 ... 448
• 제22장 열전달모델 ... 463
• 22.1. 개요 ... 463
• 22.2. 1차원 열전달 모델 ... 466
• 22.3. 지배방정식 및 경계조건 ... 466
• 22.4. 그리드 시스템 ... 469
• 22.5. 수치해석: 유한차분법 (Finite Difference Method) ... 471
• 22.5.1. 내부 그리드 (t〈tlg,t³ tlg) ... 471
• 22.5.2. 표면 경계조건 (x＝0) ... 473
• 22.5.3. Net Radiative Heat Transfer 분석 ... 476
• 22.5.4. 이면 경계조건(x＝M) ... 480
• 22.6. 모델링 결과 및 분석 ... 483
• 22.6.1. Thermoplastic PmmA ... 483
• 22.6.2. Red Oak ... 487
• 22.6.3. 난연AL복합패널 ... 492
• 22.6.4. 일반AL복합패널 ... 498
• 22.6.5. 드라이비드 ... 504
• 제23장 결론 ... 506
• 참고문헌 ... 517
• 끝페이지 ... 526