현장품질관리 확인사항 선정을 위한 관련 자료 분석 및 검증시험에 관한 연구 -방화문 및 방화셔터를 중심으로
A Study on Related Materials Analysis and Validation Tests for the Selection of Check Points at the Quality Management in Construction Sites - Focused on Fire Doors and Fire Shutters
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Abstract
현재 국내에서는 관련 건축법에 의거하여 내화구조 및 화재확산방지설비 (방화문, 방화셔터 등)가 현장에 시공되도록 하고 있으며, 현장 시공 시 시공사 및 감리자가 시공에 관한 현장검사를 실시하고 있다. 하지만, 현장 시공 시 내화구조가 내화구조인정 시방 내용과 상이하게 시공되거나 성능인정 성적서 내용과 상이한 구조의 화재확산방지설비가 시공되는 등 현장품질관리가 제대로 이루어지지 못하여 건축물의 화재안전 확보에 문제가 있다는 지적이 계속되고 있다. 이에 본 연구에서는 방화문 및 방화셔터를 대상으로 현장품질관 리 시 확인하여야 하는 사항을 선정하기 위하여 관련 자료를 분석하고, 도출된 사항에 대한 검증시험을 수행하였다.
Trans Abstract
Based on the building regulations, buildings are required to have fire doors or fire shutters that prevent the spread of fire. These fire safety elements are required to get accreditation before they are used for buildings. In construction sites, contractors and inspectors are supposed to assure the quality of the installation of these elements. However, it has been observed in construction sites that such fire safety components are installed without following the installation guidelines and specifications, and the quality of the installed fire safety elements are often different from the quality of those that were tested for accreditation. Thus, to select check points for fire doors and fire shutters at the quality management in construction sites, related materials were analysed and validation tests were carried out for incorrect cases based on the findings from the analysis.
1. 서론
지난 해 8월, 제2롯데월드 건설 현장에 사용된 내화충전구 조의 내화성능 확보 여부에 대한 검증시험과 관련된 논란을 비롯하여 최근까지도 많은 아파트 단지 등에서 세대에 설치 된 방화문이 규정된 내화성능을 확보하지 못한 것으로 드러나면서 입주자의 건설사에 대한 소송이 지속적으로 발생하는 등 현장에 설치된 화재확산방지설비 (방화문, 방화셔터 등)의 화재안전성 확보 여부에 문제가 제기되어 왔다.
이에 따라 성능인정을 받은 화재확산방지설비가 현장에 설치 될 경우 시방서 및 성능인정 성적서 내용과 동일하게 설치 될 수 있도록 관리 주체에 의한 제대로 된 현장품질관리가 이루어져야 한다는 필요성이 대두되고 있다.
한편, 현장품질관리가 형식적으로 행하여질 경우 화재확산 방지설비의 건전성을 담보할 수 없게 되어 화재 시 화재확산으로 인한 인명 및 재물 피해가 야기될 수 있으므로 건축물의 화재안전성 확보를 위해서는 현행의 형식적이고 체계적이지 못한 현장품질관리 제도 등을 개선할 필요성이 있다.
이에 본 연구에서는 방화문 및 방화셔터를 대상으로 하여 이들 설비의 화재안전성 확보를 위한 현장품질관리 시 확인 사항 선정을 위하여 관련 자료를 분석하고, 도출된 확인사항 에 대한 실질적인 화재안전성 검토를 위한 검증시험을 수행 하였다.
2. 관련 자료 분석
2.1 준공전 안전점검 보고서
현장품질관리 시 확인사항 검토를 위하여 한국화재보험협회에서 수행한 최근 3년간의 ‘준공전 안전점검 보고서’ 21건 을 분석하여 현장품질관리시 부적합 사항을 도출하였다.
2.2 특수건물 안전점검 보고서
기존 건물 유지관리 시 확인사항 검토를 위하여 한국화재보험협회에서 수행한 2014 년도 ‘특수건물 안전점검 보고서’ 24,723 건을 분석한 ‘2014년도 안전점검 결과분석’을 참고하여 기존 건물 유지관리와 관련한 부적합 사항을 도출하였다.
방화문 및 방화셔터의 양호율은 Table 3 과 같이 60% 로 기존 건물에서의 화재 시 방화문 및 방화셔터에 의해 화재안전 에 비교적 큰 영향을 받을 수 있는 것으로 분석되었다.
Good Installation Rate for Fire doors and Fire Shutters
방화문 및 방화셔터의 부적합 사항은 Table 4 와 같으며, 준공전 안전진단 보고서 분석 내용과 유사하게 인접 구조체 불 량, 하드웨어 미설치 및 탈락과 같은 것이 대부분이었으며, 운영상 방화문이 열린상태로 관리되거나 방화셔터 하부 장애물 이 적재되어 있는 등 관리 상태가 부실한 것들이 많았다.
Incorrect Cases on Fire Doors and Fire Shutters
2.3 시험기관 성능시험 통계 자료
방화문 및 방화셔터에 대한 시험기관의 성능시험 통계 자료를 확인하여 부적합 사항을 검토함으로써 방화문 및 방화셔 터의 성능확보에 취약한 구조적인 부적합 사항을 도출하였다.
인기호 (2012)는 ‘건축물 화재안전을 위한 방화구획 점검 시스템에 관한 연구 ’에서 2011 년 한국건설기술연구원에서 작성 한 ‘최근 3년간 화재 성능시험 통계자료’를 인용 및 분석하였다. 여기에서 한국건설기술연구원에서 3년간 화재안전 성능 시험이 이루어진 방화문 330건 및 방화셔터 206건에 대한 부 적합 사항을 확인할 수 있었다. 다음은 인기호 (2012)의 논문 내용을 정리 및 분석한 것이다.
2.3.1 방화문
2.3.1.1 개요
방화문의 각 구조 및 재료별 세부적인 성능시험 결과는 Table 5 와 같다. 이 표에서 나타난 결과와 같이 화재안전성이 가장 낮은 제품은 유리방화문 (편개)으로 약 60% 의 부적합율을 나타내었으며, 철재방화문 및 목재방화문은 각각 37% 및 28%의 부적합율을 나타내었다. 이를 통하여 재료의 특성에 따라 많은 화재안전 성능의 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 성능시험시 확인된 부적합 사항은 Table 6 과 같다.
Test Result of Fire Doors
Analysis of Incorrect Cases on Test Result of Fire Doors
이와 같이 방화구획의 주요 구조부에 설치되는 방화문에 대하여 3년간의 성능시험 결과를 분석한 결과, 방화문으로 인한 화재확산 가능성은 약 40%로 매우 높게 나타나고 있다. 이는 시험기관에서의 성능시험을 목적으로 최상의 품질관리 및 시공을 한 시험체에 대한 결과로서 실제 건설 현장에 시공되는 방화문에 있어서 화재확산 가능성은 더욱 높을 것으로 예상 되는 바, 현장에서 더욱 철저한 품질관리가 필요할 것으로 판단된다.
2.3.1.2 주요 부적합 사항에 따른 기술적 분석
1) 철재방화문
철재방화문에서 빈도가 첫 번째로 높은 부적합 사항은 접착 제에서 발생한 가연성 가스에 의한 화염발생으로 양개방화문 의 경우 부적합 사항의 약 73% 를 차지하고 있다.
그리고, 빈도가 두 번째로 높은 부적합 사항은 차연성 미확보로 부적합 사항의 약 24% 를 차지하고 있는데, 성능 확보를 위해서는 문틀과 문짝 사이의 틈새를 가스켓 등으로 밀실하게 막아야 한다. 또한, 하부 문틀이 없는 방화문 구조에 있어 서 문짝 하부와 바닥간의 틈새가 일정 크기 이상일 경우 이 틈새를 통해 통기량이 급증하여 차연성능을 확보하지 못하게 되므로 현장에서의 틈새 관리는 주요한 품질관리 사항이라고 할 수 있다.
또한, 빈도가 세 번째로 높은 부적합 사항은 방화문의 구조 적 변형에 따른 틈새 발생이다. 이는 문짝이 열팽창하는 과정 에서 문틀과의 간섭으로 휘어져 나타난다. 이는 주로 피봇타입 힌지 방화문에서 보강핀 또는 보강날개가 없는 구조, 버터 플라이타입 힌지 방화문에서 힌지가 2개 설치되어 있거나 힌지 사이 간격이 넓은 구조 및 방화문의 손잡이 래치볼트에 아 연 등 열에 의하여 용융될 수 있는 재료가 사용된 구조에서 나타난다.
한편, 이 외에도 도어클로저 내부에 있는 가연성의 유압류 누출에 따른 화염발생 등이 부적합 사항으로 나타나고 있다.
2) 유리방화문
유리방화문에서 빈도가 가장 높은 부적합 사항은 방화문 전면을 형성하는 유리의 완전파괴로 전체 부적합 사항의 약 43%를 차지한다. 유리방화문은 철재 프레임에 내화성을 갖는 유리판을 끼운 후 실리콘 재료로 프레임과 유리 사이를 마감 한 구조로 화재시 급격한 온도 변화에 따라 철재 프레임과이 프레임 안에 끼워진 내화성을 갖는 유리판의 열적 변형량의 차이로인해 유리가파괴되는 경우가 대부분이며, 유리의 균질성도 매우 중요하다. 그리고, 유리방화문의 경우 동일 제품도 시험체에 따라 40분 이상의 성능차이를 보이고 있어 매우 제한적인 사용이 권장되는 구조이다.
한편, 이 외에도 마감재료로 사용되는 실리콘에서의 화염발생이 부적합 사항으로 나타나고 있으므로 현장에 설치되는 제품의 성능인정 성적서를 확인하여 실리콘 시공 여부를 확 인하여야 한다.
2.3.2 방화셔터
2.3.2.1 개요
방화셔터의 각 구조 및 재료별 세부적인 성능시험 결과는 Table 7 과 같다. 이 표에서 나타난 결과와 같이 화재안전성이 가장 낮은 제품은 일체형 방화셔터로 철재와 스크린 모두 화 재확산의 위험성이 높은 것으로 나타났다.
Test Result of Fire Shutters
한편, 재료별 부적합율로는 철재방화셔터가 약 20% 의 부적합율을 나타내었으며, 스크린방화셔터가 약 27% 의 부적합율 을 나타내었다. 한편, 모든 재료에서 일반형 방화셔터는 약 2%의 부적합율을 나타내어 방화구획을 형성하는 방화셔터 구조 중에 화재안전성이 가장 우수한 것으로 확인되었다. 한 편, 화재안전성이 가장 낮은 제품은 일체형 방화셔터로 철재 와 스크린 재료 모두 동일한 비율로 확인되었다. 성능시험시 확인된 부적합 사항은 Table 8 과 같다.
Analysis of Incorrect Cases on Test Result of Fire Shutters
2.3.2.2 주요 부적합 사항에 따른 기술적 분석
1) 철재방화셔터
철재방화셔터에서 빈도가 첫 번째로 높은 부적합 사항은 구조적 결함에 의한 틈새 발생으로 부적합 사항의 약 77%를차 지하고 있는데, 이는 대부분 일체형 방화셔터의 피난구에서 발생되었다. 일체형 방화셔터는 일반 철재방화셔터를 절개하여 피난구를 형성함으로써 틈새 발생이 가능한 부분을 많이 포함하고 있어 급격한 온도변화시 방화셔터를 구성하는 슬랫의 변형으로 피난구 주위에 틈새가 발생하게 되고, 단면의 틈 새를 통한 통기량 증가로 차연성능 미확보의 주요한 원인이 된다. 이를 보완하기 위하여 불연성 가스켓 등을 피난구 주위에 설치하여 공기 누설을 최대한 방지하고 있으며, 셔터가 이 동하는 가이드레일 내부에도 가스켓을 설치하여 공기 누설을 최소화하여 차연성능을 확보하도록 하고 있다. 따라서, 현장에 설치되는 제품에서 가스켓 설치 확인은 주요한 품질관리 사항이라고 할 수 있다.
2) 스크린방화셔터
스크린방화셔터에서 빈도가 가장 높은 부적합 사항은 틈새 발생으로 전체 부적합 사항의 약 55% 를 차지한다. 이는 대부 분 스크린에 설치된 피난구의 열림 등으로 발생하며 간혹 스크린 원단이나 봉재선의 찢어짐 등으로 발생할 수도 있어 설치되는 제품의 재질도 매우 중요하다.
스크린은 대부분 유리섬유나 세라믹섬유를 직조하여 두루 마리 천처럼 생산하고, 이를 종류 및 크기에 맞게 절단하여 봉재 등으로 연속적으로 연결한 것으로서, 천으로 짜면서 발생되는 공극으로 누설되는 공기량이 많아 방화셔터의 차연성능이 확보되지 않아 무기질계 코팅(실리카류 등)을면에 도포 하여 차연성능을 확보하고 재료 수축 등을 방지하도록 하고 있다. 그러나, 천에 도포되는 코팅에서 급격한 온도 변화로 가 연성 가스가 발생하게 되면 스크린 표면에 화염이 발생하는 데 이는 전체 부적합 사항의 약 25%를 차지한다. 따라서, 철재방화셔터와 마찬가지로 가스켓 설치 확인 및 원단 재질의 확인은 주요한 품질관리 사항이라고 할 수 있다.
3. 검증시험
3.1 개요
관련 자료 분석 내용을 바탕으로 방화문 및 방화셔터에 대 한 부적합 사항을 확인하고 도출된 부적합 사항에 대한 방화 문 및 방화셔터 시험체를 제작하였다. 시험체에 대하여 관련 시험 표준인 ‘KS F 2846 방화문의 차연시험방법’ 및 ‘KS F 2268-1 방화문의 내화시험방법’에 따라 검증시험을 수행함으로써 방화문 및 방화셔터의 현장품질관리가 제대로 이루어지지 못할 경우 실질적인 화재위험성을 평가하여 중점적으로 관리하여야 현장품질관리 확인사항을 선정하고자 하였다.
3.2 방화문
3.2.1 검증시험 대상 부적합 사항
편개 방화문에 대해서 현장에서 빈도수가 많고 확인이 용이 한 다음 6개 부적합 사항에 대한 검증시험을 수행하여 현장품질관리 확인사항을 선정하고자 하였다. 시험체 수량은 5개로 써 피봇타입 힌지 방화문의 내화성능 평가에 앞서 ‘가스켓 유무에 따른 차연성능’ 평가를 수행하였으며, 가열시간은 갑종 방화문의 요구 내화성능인 비차열 1시간을 기준으로 하였다.
가스켓 유무에 따른 차연성능
피봇타입 힌지 방화문 (보강핀 및 보강날개 없는 구조)
손잡이 불량 방화문 (래치 재질이 아연인 구조)
유리 삽입 방화문 (강화유리 적용)
버터플라이타입 힌지 방화문 (힌지 2개, 힌지 사이 간격이 넓은 구조)
하부 문틀 없는 방화문 (문짝과 바닥 사이가 넓은 구조)
3.2.2 시험 결과
3.2.2.1 가스켓 유무에 따른 차연성능
Table 9에서와 같이 가스켓이 없는 경우에는 25 Pa 에서의 단위면적당 공기누설량이 성능기준인 0.9 m3/min·m2를 만족 하지 못하며, 가스켓이 있는 경우에는 25 Pa 차압에서의 단위 면적당 공기누설량이 성능기준인 0.9 m3/min·m2를 만족하여 화재안전성 확보를 위해서는 방화문에 반드시 가스켓이 설치 되도록 관리하여야 한다.
Result of Smoke-proof Tests
3.2.2.2 피봇타입 힌지 방화문
Fig. 3에서와 같이 피봇타입 힌지 방화문 (보강핀 및 보강날 개 없는 구조)의 경우 당기는면을 가열할 경우시험체가가 열로 쪽으로 휘면서 힌지쪽 문짝과 문틀 사이가 벌어지면서 틈새가 발생하여 성능기준인 비차열 1시간을 만족하지 못하므로(내화성능 :비차열 4분)화재안전성 확보를 위해서는 피봇 타입 힌지 방화문의 힌지쪽에 보강핀 또는 보강날개가 설치 되도록 관리하여야 한다.
View of Fire Resistance Test for Fire Door Having Pivot Hinges
3.2.2.3 손잡이 불량 방화문
Fig. 4 에서와 같이 손잡이 불량 방화문(래치 재질이 아연인 구조)의 경우 당기는 면을가열할 경우 손잡이의 래치가 녹으면서 시험체가 가열로 쪽으로 휘어져 손잡이쪽 문짝과 문틀 사이가 벌어지면서 틈새가 발생하여 성능기준인 비차열 1시 간을 만족하지 못하므로 (내화성능 :비차열 23분)화재안전성 확보를 위해서는 래치가 황동 또는 철 재질인 손잡이가 설치 되도록 관리하여야 한다.
View of Fire Resistance Test for Fire Door Having Inadequate Door Lock
3.2.2.4 유리 삽입 방화문
Fig. 5 에서와 같이 유리 삽입 방화문 (강화유리 적용)의 경우 가열시 설치된 강화유리가 균열 및 탈락하여 개구부가 발생 하여 성능기준인 비차열 1시간을 만족하지 못하므로 (내화성 능:비차열 6분)화재안전성 확보를 위해서는 내화유리 또는 방화유리 등이 설치되도록 관리하여야 한다 (성능인정성적서 확인 필요).
View of Fire Resistance Test for Fire Door Having Glass
3.2.2.5 버터플라이타입 힌지 방화문
Fig. 6 에서와 같이 버터플라이타입 힌지 방화문 (힌지 2개, 힌지 사이 간격이 넓은 구조)의 경우 당기는 면을 가열할 경우 시험체가 가열로 쪽으로 휘면서 힌지쪽 문짝과 문틀 사이 가 벌어지면서 틈새가 발생하여 성능기준인 비차열 1시간을 만족하지 못하므로 (내화성능 :비차열 13분)화재안전성 확보 를 위해서는 방화문의 힌지쪽 중앙에 힌지가 추가 설치되도록 관리하여야 한다.
View of Fire Resistance Test for Fire Door Having Butterfly Hinges
3.2.2.6 하부 문틀 없는 방화문
Table 10에서와 같이 하부 문틀 없는 방화문 (문짝과 바닥 사이가 넓은 구조)의 문짝과 바닥 사이의 간격에 따른 차연시 험 결과, 간격이 5 mm~15 mm 인 경우에는 25 Pa 차압에서의 단위면적당 공기누설량이 성능기준인 0.9 m3/min·m2를 만족 하지 못하며, 간격이 3mm 인 경우에는 25 Pa 차압에서의 단위 면적당 공기누설량이 성능기준인 0.9 m3/min·m2를 만족하여 화재안전성 확보를 위해서는 하부 문틀 없는 방화문의 문짝과 바닥 사이 간격이 3mm 이하로 유지되도록 관리하여야 한다.
Result of Smoke-proof Tests
한편, 내화성능 확보에는 별다른 문제점이 발생하지 않았다 (내화성능 :비차열 1시간).
3.3 방화셔터
3.3.1 검증시험 대상 부적합 사항
스크린 방화셔터에 대해 다음의 2개 부적합 사항에 대한 검증시험을 수행하여 현장품질관리 확인사항을 선정하고자 하였다. 시험체 수량은 1개로써 가스켓 유무 및 평철 유무에 따른 차연성능을 평가하였다.
가스켓 유무에 따른 차연성능
하단부 케이스 평철유무에 따른 차연성능
3.3.2 시험 결과
3.3.2.1 가스켓 유무에 따른 차연성능
Table 11에서와 같이 가스켓 유무에 따른 차연시험 결과, 가스켓이 없는 경우에도 공기누설량 성능기준 0.9 m3/min·m2를 만족하나 차압이 높을 경우 공기누설량이 급증하므로 화재안 전성 확보를 위해서는 방화셔터에 가스켓이 설치되도록 관리 하여야 한다.
Result of Smoke-proof Tests
3.3.2.2 하단부 케이스 평철유무에 따른 차연성능
Table 12 에서와 같이 하단부 케이스 평철유무에 따른 차연 시험 결과, 하단부 케이스 평철이 없는 경우 공기누설량 성능 기준 0.9m3/min·m2를 가까스로 만족하나 높은 차압 조건 자 체가 형성되지 못하므로 측정이 불가하므로 화재안전성 확보 를 위해서는 스크린 방화셔터 하단부 케이스의 평철유무를 확인할 필요성이 있다.
Result of Smoke-proof Tests
4. 현장품질관리 확인사항 선정
4.1 방화문
관련 자료 분석 및 검증시험 결과 방화문의 화재안전성 확 보에 영향을 주는 다음 사항들을 방화문의 현장품질관리 시 확인사항으로 선정하였다.
문짝과 문틀 사이의 가스켓 종류 및 설치 여부
피봇타입 힌지 방화문의 보강핀 및 보강날개 설치 여부
손잡이의 래치 재질 확인 (강철제 또는 황동제)
유리 삽입 방화문의 유리 재질 확인 (내화유리 또는 방화유리)
버터플라이타입 힌지 방화문의 힌지 개수 (3개 이상)및힌 지 간격
하부 문틀 없는 방화문의 문짝과 바닥 사이 간격(3 mm 이내)
4.2 방화셔터
관련 자료 분석 및 검증시험 결과 방화셔터의 화재안전성 확보에 영향을 주는 다음 사항들을 방화셔터의 현장품질관리 시 확인사항으로 선정하였다.
가이드레일 및 피난구 가스켓 종류 및 설치 여부
스크린방화셔터 하단부 케이스 평철 설치 여부
스크린방화셔터 원단 재질 확인
5. 결론
본 연구는 방화문 및 방화셔터를 대상으로 현장품질관리 시 확인하여야 하는 사항을 선정하기 위하여 실시되었으며, 연구 결과 다음의 결과를 도출하였다.
(1) 준공전 안전점검 보고서, 특수건물 안전점검 보고서 및 시험기관 성능시험 통계 자료의 확인 및 분석을 통하여 방화 문 및 방화셔터의 부적합 사항을 확인할 수 있었으며, 이러한 부적합 사항에 대한 검증시험을 수행함으로써 방화문 및 방화셔터가 현장에 설치될 경우 현장품질관리 확인사항을 선정 할 수 있었다.
(2) 현장품질관리가 제대로 수행되어지지 않을 경우 방화문 및 방화셔터는 요구되는 내화성능 및 차연성능을 확보하지 못하여 화재시 화재확산으로 인한 인명 및 재물 피해를 가져 올 수 있다. 따라서, 건축물의 화재안전성 확보를 위해서는 이 에 대한 현장품질관리 기준을 개발하고, 실질적인 품질관리를 위한 정량적·정성적인 품질관리 방법 및 지속적인 유지관리를 위한 이력 확인 시스템 등을 구축하여야 한다.
(3) 관련 자료의 분석에서도 확인된 바와 같이 방화문 및 방화셔터자체의 구성 및 재질 뿐만 아니라 설치되는 인접 구조 체의 건전성도 매우 중요하므로 현장품질관리 시 이러한 부 분을 반영할 수 있도록 하여야 한다.
감사의 글
본 연구는 2015 년 도시건축연구사업과 관련하여 국토교통부의 연구비 지원 (과제번호: 16AUDP-B100356-02)에 의해 수행되었습니다. 이에 감사 드립니다.