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Table 1. Installation Criteria of Evacuation Space Fig. 1. Facilities for Evacuation in Apartment Buildings. 개선을위한기초자료를제시하고자하였다. 2. 아파트대피공간 2.1 설치배경 Fig. 1에서와같이 1992년 7월건축법개정후건축허가를받은아파트는 3층이상가구에경량칸막이를설치하게되어있었다. 다만, 임의조항 으로꼭설치해야하는것은아니어서 1992년부터 2005년사이에건축허가를받은아파트의 65% 가량에만경량칸막이가설치되어있는것으로추산된다고한다. 2005년건축법재개정때는화재시한시간이상버틸수있는방화문을설치한 대피공간 을설치하도록의무화하였으며, 이 대피공간 이설치되어있다면경량칸막이를설치하지않아도되도록하였다. 이에따라 2005년이후건축허가를받은아파트에는대부분경량칸막이대신대피공간이설치되어있다. 2.2 대피공간설치기준대피공간은 Table 1에나타낸바와같이건축법시행령제 46조 ( 방화구획의설치 ) 제4항및국토교통부고시제2012-745호 발코니등의구조변경절차및설치기준 제3조 ( 대피공간의구조 ) 에따라해당아파트세대내에설치되어야한다. Fig. 2 는아파트대피공간의모습을나타내고있다. 3. Mock-up 시험방법 3.1 시험체 Fig. 3, 4에나타낸바와같이아파트대피공간의화재안전성평가를위해서수직가열로에방화문시험체가설치된시험체틀을먼저부착한후가열로와접하는면이개방되도록제작한아 건축법시행령제46조 ( 방화구획의설치 ) 4 공동주택중아파트로서 4층이상인층의각세대가 2개이상의직통계단을사용할수없는경우에는발코니에인접세대와공동으로또는각세대별로다음각호의요건을모두갖춘대피공간을하나이상설치하여야한다. 이경우인접세대와공동으로설치하는대피공간은인접세대를통하여 2개이상의직통계단을쓸수있는위치에우선설치되어야한다. 1. 대피공간은바깥의공기와접할것 2. 대피공간은실내의다른부분과방화구획으로구획될것 3. 대피공간의바닥면적은인접세대와공동으로설치하는경우에는 3제곱미터이상, 각세대별로설치하는경우에는 2제곱미터이상일것 4. 국토교통부장관이정하는기준에적합할것국토교통부고시제2012-745호 발코니등의구조변경절차및설치기준 제3조 ( 대피공간의구조 ) 1 건축법시행령제46조제4항의규정에따라설치되는대피공간은채광방향과관계없이거실각부분에서접근이용이하고외부에서신속하고원활한구조활동을할수있는장소에설치하여야하며, 출입구에설치하는갑종방화문은거실쪽에서만열수있는구조 ( 대피공간임을알수있는표지판을설치할것 ) 로서대피공간을향해열리는밖여닫이로하여야한다. 2 대피공간은 1시간이상의내화성능을갖는내화구조의벽으로구획되어야하며, 벽 천장및바닥의내부마감재료는준불연재료또는불연재료를사용하여야한다. 3 대피공간은외기에개방되어야한다. 다만, 창호를설치하는경우에는폭 0.7미터이상, 높이 1.0미터이상 ( 구조체에고정되는창틀부분은제외한다 ) 은반드시외기에개방될수있어야하며, 비상시외부의도움을받는경우피난에장애가없는구조로설치하여야한다. 4 대피공간에는정전에대비해휴대용손전등을비치하거나비상전원이연결된조명설비가설치되어야한다. 5 대피공간은대피에지장이없도록시공 유지관리되어야하며, 대피공간을보일러실또는창고등대피에장애가되는공간으로사용하여서는아니된다. 다만, 에어컨실외기등냉방설비의배기장치를대피공간에설치하는경우에는다음각호의기준에적합하여야한다. 1. 냉방설비의배기장치를불연재료로구획할것 2. 제1호에따라구획된면적은건축법시행령제46조제4항제3호에따른대피공간바닥면적산정시제외할것 *This was written in Korean for better understanding as laws. 파트대피공간 Mock-up 시험체 (Table 2) 를설치하였다. 3.2 시험방법 KS F 2268-1 방화문의내화시험방법 에따라시험체틀에설치된방화문을가열하면서방화문의이면온도및아파트대피공간 Mock-up 시험체내부공간온도를측정한다. 세부적인시험방법은다음과같다. (1) 방화문이아파트대피공간쪽으로열리도록설치한후정상개폐여부를확인후가열면적 3 m 3 m인수직가 270 한국방재학회논문집, 제 14 권 1 호 2014 년 2 월

Table 2. Construction and Materials of Mock-up Test Specimen Fig. 2. View of Evacuation Spaces. Construction Wall, Floor and Roof Window Material and size Autoclaved light-weight concrete (100 mm thick) Exterior: 1.4 m wide 1.8 m long 2.6 m high (Interior: 1.2 m wide 1.7 m long 2.4 m high) The face toward the vertical furnace is opened. (Installing the fire door) Sliding window (Glass:Pair glasses, 16 mm thick) 1.6 m wide 1.1 m high 0.12 m thick (Net opening : 0.75 m wide 1 m high) Durng the test, the window near the back wall was kept fully open. Fig. 5. Standard Time-Temperature Curve. Fig. 3. Mock-up Test Concept for Evaluating Fire Safety of Evacuation Space. Fig. 6. Air Temperature Measurement Locations of Mock-up Specimen. Fig. 4. View of Installation of Mock-up Test Specimen. 열로에고정시킴. (2) 아파트대피공간 Mock-up 시험체를방화문시험체전면에부착함. (3) 가열로내에설치한열전대 9개에서측정된온도의평균 값이 KS F 2268-1:2006의시험방법에서규정한 Fig. 5 의표준시간-온도곡선에맞도록하여방화문시험체를 1시간동안가열함. (4) 가열시험중가열로내압력은시험체하단면에서위로 500 mm 높이에서압력이 0(Zero) Pa이되도록하고시험체상단에서의압력이 20 Pa 이하가되도록조정함. (5) 가열중방화문시험체의차열성측정을위하여시험체이 아파트대피공간의화재안전성확보에관한연구 271

면 5개소에고정열전대를설치하여이면평균및최고상승온도를측정함 ( 방화문시험체의차염성측정은생략함 ). (6) 아파트대피공간 Mock-up 시험체내부공간온도측정을위하여 Fig. 6과같이공간중앙에수직방향으로 5개소 ( 바닥면으로부터각각 0.5 m, 1 m, 1.5 m, 2 m, 2.35 m 이격 ), 수평방향으로 5개소 ( 방화문시험체면으로부터 0.3 m, 0.6 m, 0.9 m, 1.2 m, 1.5 m 이격 ), 각벽면중앙 3개소, 천장면 1개소및대피자얼굴높이 1개소의총 15개소에고정열전대를설치함. (7) 복사열량계 (Schmidt-Boelter type, 측정범위 0~100 kw/m 2, 시계각 180 ) 를아파트대피공간 Mock-up 시험체의뒷벽면중앙에설치하여방화문시험체의복사열에의한대피공간의열피해를측정함. 3.3 방화문내화성능평가방법 방화문의내화성능은차염성과차열성으로구분한다. 이에따라차열성방화문은차염성및차열성기준을모두만족하여야하고, 비차열성방화문은면패드적용을제외한차염성기준을만족하여야한다. Table 3 및 Table 4는차열성방화문의성능기준을나타낸것이다. Factor Cotton Pad Gap gauge Flame on the unexposed face Factor Average temperature rise Maximum temperature rise Table 3. Integrity Performance Integrity performance There should be no ignition, i.e. flaming or glowing, of the cotton pad from any openings or cracks on the unexposed surface of the test specimen for 30 seconds. The 6 mm gap gauge should not be passed through the specimen such that the gap gauge projects into the furnace and be moved a distance of 150 mm along the any cracks or the 25 mm gap gauge should not be passed through the specimen such that the gap gauge projects into the furnace along the any openings. There should be no flaming that is visible with the naked eye and that remains visible for an uninterrupted period of not less than 10 s on the unexposed surface of the test specimen. Table 4. Insulation Performance Insulation performance The average temperature rise on the unexposed face of the specimen should not be more than 140 K above the initial temperature throughout the fire test. The temperature rise recorded at any of the individual unexposed face thermocouples should not be more than 180 K above the initial temperature throughout the fire test. Table 5. Life Safety Criteria of some countries 3.4 화재안전성평가방법 아파트대피공간 Mock-up 시험의진행에따른내부공간온도및복사열을측정하여인명안전기준과비교하여화재안전성을평가하였다. Table 5는우리나라를비롯한외국의인명안전기준을나타내고있는데, 우리나라의경우소방방재청고시제2013-10호 소방시설등의성능위주설계방법및기준 의 별표 1 화재및피난시뮬레이션의시나리오작성기준 에허용공간온도및가시거리, 독성에의한영향등의성능기준이제시되어있으며, 외국의경우인명안전관련 Code에서허용공간온도및허용복사열등의성능기준이제시되어있다. 본연구에서는허용공간온도에대해서는우리나라성능기준인 60 o C, 허용복사열에대해서는외국성능기준인 2.5 kw/m 2 를적용하여화재안전성을평가하였다. 4. 아파트대피공간의화재안전성평가 4.1 비차열방화문 4.1.1 개요 Allowable space air temperature Allowable heat flux Korea 60 o C - U.S.A < 93 o C < 2.5 kw/m 2 Australia < 100 o C - U.K Upper layer : 183 o C Hot gas contact : 100 o C < 2.5 kw/m 2 현행건축법상아파트대피공간의출입구에는차염성능이확보된비차열방화문을설치토록하고있다. Table 6. Construction and Materials of the Steel Fire Door (Unit : mm) Assembly Material and size Door leaf Door frame Door lock Gasket E.G.I(0.8t) 832 wide 1 930 high 40 thick Core Material : Paper honeycomb Door lock reinforced box : E.G.I(1.6t) 120 wide 200 high 38 thick E.G.I(1.6t) 900 wide 2 000 high 100 thick Cylinder lock Fire retardant gasket Door hinge Butterfly type, fixed at 3 positions on the left and right edge of the door Door closer None Surrounding wall Autoclaved light-weight concrete 272 한국방재학회논문집, 제 14 권 1 호 2014 년 2 월

여기서는아파트대피공간 Mock-up 시험체의출입구에 Table 6과같은비차열철제방화문을설치하여아파트대피공간의화재안전성을평가하였다. 4.1.2 시험결과 Table 6의철제방화문은 Fig. 7과같이가열 4분경과시이면평균상승온도가 145 o C, 이면최고상승온도가 222 o C로차열성능기준을초과하여 3분의차열성능을나타내었다. 한편, 아파트대피공간 Mock-up 시험체내부공간온도는 Fig. 8~Fig. 10과같다. 방화문으로부터수평방향으로이격된 Fig. 10. Air Temperature on the Ceiling Surface, the Middle Height Surface of Each Wall and the Occupant Position. Fig. 7. Temperature Rise on the Unexposed Face of Steel Fire Door. Fig. 11. Heat Flux on the Back Wall. Fig. 8. Air Temperature as a Distance from Fire Door at the Middle Height of Mock-up. 거리에따른온도는 Fig. 8에서보는바와같이 60분경과시 0.3 m 이격거리에서 225 o C 정도, 1.5 m 이격거리에서 125 o C 정도로 100 o C 정도로큰차이를나타내고있다. 또한, Mockup 시험체중앙의바닥으로부터떨어진거리에따른온도는 Fig. 9에서보는바와같이 60분경과시 0.5 m 이격거리에서 115 o C 정도, 2.0 m 이격거리에서 215 o C 정도로 100 o C 정도로큰차이를나타내고있다. 그리고, Mock-up 시험체천장중앙, 각벽면중앙및대피자위치의온도는 Fig. 10에서보는바와같이 60분경과시천장에서 200 o C 정도, 창문벽및대피자위치에서 175 o C 정도, 뒷벽및창문맞은편벽에서 100 o C~115 o C 정도로비교적큰차이를나타내고있음을확인할수있었다. 특히, 대피자위치에서의온도는 8분경과시허용공간온도인 60 o C를초과하고 22분경과시에는 100 o C를초과하여 60분경과시에는 177 o C에이르는것으로나타났다. 마지막으로, Fig. 11은뒷벽면에서측정한복사열로 25분경과시에는허용복사열기준인 2.5 kw/m 2 이었으며, 60분경과시에는 3.9 kw/m 2 로나타났다. Fig. 9. Air Temperature as a Distance from Floor at the Middle of Mock-up. 4.1.3 화재안전성 시험결과, 현행건축법상아파트대피공간의출입구에차염성능이확보된비차열방화문을적용할경우아파트대피 아파트대피공간의화재안전성확보에관한연구 273

Table 7. Construction and Materials of the Wooden Fire Door (Unit : mm) Assembly Door leaf Door frame Door lock Gasket Material and size HDF(4.5 thick)+magnesium board(3 thick)+ AUSIN Core(Gypsum+Perlite, 30 thick)+magnesium board(3 thick)+hdf(4.5 thick) 826 wide 1 924 high 45 thick LVB(27 thick)+magnesium board(4 thick)+ HDF(3 thick)+stopper(mdf, 15 thick) 900 wide 2 000 high 150 thick Cylinder lock Fire retardant gasket Door hinge Butterfly type, fixed at 3 positions on the left and right edge of the door Door closer None Surrounding wall Autoclaved light-weight concrete Fig. 12. Temperature Rise on the Unexposed Face of Steel Fire Door. 공간의온도는 8분경과시에허용공간온도 (60 o C) 를초과하고, 복사열은 25분경과시에허용복사열 (2.5 kw/m 2 ) 을초과하여대피자에게열피해를입힐가능성이크게되어화재안전성을확보하지못할것으로판단되었다. 4.2 차열방화문 4.2.1 개요아파트대피공간에비차열방화문을설치할경우화재안전성을확보하지못할가능성이큰것으로나타남에따라아파트대피공간 Mock-up 시험체의출입구에기존방화문의코어재를방화석고보드 ( 두께 12.5 mm) 와미네랄울 ( 밀도 100 kg/m 3, 두께 25 mm) 을조합하여대체한방화문과 Table 7과같은목질계방화문등차열방화문을설치하여아파트대피공간의화재안전성을평가하였다. Fig. 13. Air Temperature as a Distance from Fire Door at the Middle Height of Mock-up. 4.2.2 시험결과 (1) 코어재대체철제방화문코어재를대체한철제방화문은 Fig. 12와같이가열 35분경과시이면평균상승온도가 155 o C, 가열 34분경과시이면최고상승온도가 182 o C로차열성능기준을초과하여 33분의차열성능을나타내었다. 한편, 아파트대피공간 Mock-up 시험체내부공간온도는 Fig. 13~Fig. 15와같다. 방화문으로부터수평방향으로이격된거리에따른온도는 Fig. 13에서보는바와같이 60분경과시 0.3 m 이격거리에서 60 o C 정도, 1.5 m 이격거리에서 40 o C 정도로 20 o C 정도의차이를나타내고있다. 또한, Mock-up 시험체중앙의바닥으로부터떨어진거리에따른온도는 Fig. 14에서보는바와같이 60분경과시 0.5 m 이격거리에서 40 o C 정도, 2.35 m 이격거리에서 135 o C 정도로 95 o C Fig. 14. Air Temperature as a Distance from Floor at the Middle of Mock-up. 정도로큰차이를나타내고있다. 그리고, Mock-up 시험체천장중앙, 각벽면중앙및대피자위치의온도는 Fig. 15에서보는바와같이 60분경과시천장에서 120 o C 정도, 창문벽및대피자위치에서 90 o C 정도, 뒷벽및창문맞은편벽에서 30 o C 정도로비교적큰차이를나타내고있음을확인할수있었다. 특히, 대피자위치에서의온도는 30분경과시허용공간온도인 60 o C를초과하고 60분경과시에는 90 o C에이르는것으로나타났다. 274 한국방재학회논문집, 제 14 권 1 호 2014 년 2 월

Fig. 15. Air Temperature on the Ceiling Surface, the Middle Height Surface of Each Wall and the Occupant Position. Fig. 18. Air Temperature as a Distance from Fire Door at the Middle Height of Mock-up. Fig. 16. Heat Flux on the Back Wall. Fig. 19. Air Temperature as a Distance from Floor at the Middle of Mock-up. Fig. 17. Temperature Rise on the Unexposed Face of Fire Door having Low Insulation Performance. 마지막으로, Fig. 16은뒷벽면에서측정한복사열로 60분동안최대복사열은 0.8 kw/m 2 로나타났다. (2) 목질계방화문목질계방화문은 Fig. 17과같이가열 60분경과시이면평균상승온도가 75 o C, 이면최고상승온도가 79 o C로 60분의차열성능을나타내었다. 한편, 아파트대피공간 Mock-up 시험체내부공간온도는 Fig. 18~Fig. 20과같다. 방화문으로부터수평방향으로이격된거리에따른온도는 Fig. 18에서보는바와같이 60분경 Fig. 20. Air Temperature on the Ceiling Surface, the Middle Height Surface of Each Wall and Position of a Occupant. 과시 0.3 m 이격거리에서 22 o C, 1.5 m 이격거리에서 13 o C 로거의차이가없었다. 또한, Mock-up 시험체중앙의바닥으로부터떨어진거리에따른온도는 Fig. 19에서보는바와같이 60분경과시 0.5 m 이격거리에서 13 o C, 16분경과시 2.35 m 이격거리에서 44 o C로시험동안적은차이를나타내고있다. 그리고, Mock-up 시험체천장중앙, 각벽면중앙및대피자위치의온도는 Fig. 20에서보는바와같이 16분경과시천장에서 44 o C, 60분경과시창문벽및대피자위치에서 아파트대피공간의화재안전성확보에관한연구 275

Fig. 21. Heat Flux on the Back Wall. 화문을통하여전달되는열로인하여대피자에게열피해를주게되어화재안전성을확보하지못할가능성이큰것으로나타났다. 2) 아파트대피공간의출입구에차열성능이 30분및 60분인방화문을설치할경우, 화재시 60분까지는대피자에게열피해를입히지않는것으로나타나화재안전성을확보할수있을것으로판단된다. 3) 연구결과, 아파트대피공간의출입구에차열성능이 30 분이상인차열방화문을설치하면화재안전성을확보할수있는것으로나타남에따라본연구결과를바탕으로관련제도를개선할수있을것으로판단된다. 30 o C 정도, 뒷벽및창문맞은편벽에서 12 o C로적은차이를나타내고있음을확인할수있었다. 특히, 대피자위치에서의온도는 60분경과시 30 o C 정도로나타났다. 마지막으로, Fig. 21은뒷벽면에서측정한복사열로 60분동안최대복사열은 0.2 kw/m 2 로나타났다. 4.2.3 화재안전성평가시험결과, 코어재를석고보드와미네랄울조합으로대체한방화문및목질계방화문을적용할경우아파트대피공간의온도는코어재대체방화문을적용한경우 30분경과시허용공간온도를초과하고, 목질계방화문을적용한경우허용공간온도를초과하지않는것으로나타났다. 또한, 코어재대체방화문을적용한경우에도 60분경과시공간온도가 90 o C 정도로미국등다른나라의허용공간온도기준을초과하지않는것으로나타났다. 한편, 복사열에있어 60분동안최대복사열은코어재대체방화문을적용한경우 0.8 kw/m 2, 목질계방화문은적용한경우 0.2 kw/m 2 로나타났다. 따라서, 상기한방화문을적용시대피자에게열피해를입히지않아화재안전성을확보할수있을것으로판단된다. 5. 결론본연구는아파트대피공간의출입구에설치되는방화문의차열성능에따른아파트대피공간의화재안전성확보여부를평가하고, 관련제도개선을위한기초자료를제공하기위하여실시되었으며, 연구결과다음의결과를도출하였다. 1) Mock-up 시험결과, 아파트대피공간의출입구에현행건축법에따라비차열방화문을설치할경우, 화재시방 감사의글 본연구는 2012년건설교통기술촉진연구사업과관련하여국토교통부의연구비지원 ( 과제번호 : 12첨단도시 C08) 에의해수행되었으며, 이에감사드립니다. References ABCB (1999) Building Code of Australia Class 2 to Class 9 Buildings. HM Government (2010, 2011) The Building Regulations. International Code Council (2012) International Building Code. KS F 2268-1 (2006) Fire Resistance Test for Door Assemblies, Korean Standards Association. Ministry of Land, Infrastructure and Transport (2012) Ministry of Land, Infrastructure and Transport Notification No.2012-745 Installation Criteria and Construction Remodeling Procedure of the Balcony, Etc. Ministry of Land, Infrastructure and Transport (2013) Enforcement Degree of the Building Act, Article 46. National Emergency Management Agency (2013) National Emergency Management Agency Notification No.2013-10 Methods and Criteria of the Performance-based Design of Fire Protection Facilities, Etc. Seo, H.W., An, J.H., and Choi, D.H. (2013) A Study on the Fire Resistance Performance of the Steel Fire Doors Depending on Core Material, Journal of KOSHAM, Vol. 13, No. 5. Received January 17, 2014 Revised February 13, 2014 Accepted February 17, 2014 276 한국방재학회논문집, 제 14 권 1 호 2014 년 2 월