KR100774092B1 - 유색 미장 내화피복 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철골 구조의 내화피복 면을 마감하는 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기본적인 내화 효과는 물론, 평활한 마감 표면 및 원하는 색깔까지도 함께 얻을 수 있으므로 재래식 공법에서 적용하는 '내화피복 + 마감재 부착+ 도장'의 3단계 공정을 하나의 공정으로 마칠 수 있어 공사기간 단축 및 공사비 절감이 가능하며, 아울러 철골부재의 단면크기 증가를 막을 수 있으므로 공간 활용면에서도 유리한 새로운 방식의 유색 미장 내화피복 마감 공법에 관한 것이다.

본 발명에서 제공하는 유색 미장 내화피복 마감 공법은, (a) 습식 내화뿜칠 재료에 안료를 배합하고 반죽하는 단계와; (b) 상기 (a)단계에서 제조된 내화피복재 반죽을 철골부재의 표면에 도포하는 단계; 및, (c) 상기 (b)단계에서 철골부재 표면에 도포된 내화피복재가 경화하기 전에 미장공구를 사용하여 표면을 평활하게 정리하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

유색 미장 내화피복 공법 {Color Finished Fire-proofing Method for Steel Structural Members}

본 발명은 철골 구조의 내화피복 면을 마감하는 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기본적인 내화 효과는 물론, 평활한 마감 표면 및 원하는 색깔까지도 함께 얻을 수 있으므로 재래식 공법에서 적용하는 '내화피복 + 마감재 부착+ 도장'의 3단계 공정을 하나의 공정으로 마칠 수 있어 공사기간 단축 및 공사비 절감이 가능하며, 아울러 철골부재의 단면크기 증가를 막을 수 있으므로 공간 활용면에서도 유리한 새로운 방식의 유색 미장 내화피복 마감 공법에 관한 것이다.

일반적으로 기둥과 보 등 주요 구조부재들을 강재로 구성하는 철골 구조의 경우 철골 부재의 외측을 내화 피복재로 둘러쌈으로써 화재 시 고온으로 인하여 급격한 부재의 내력(주로 인장강도) 저하에 의한 건물의 붕괴를 방지하고 있다. 이러한 내화 피복 공법에는 건식 공법, 습식 공법, 반건식 공법 등이 있으며, 이들 중 현재 가장 널리 사용되는 내화피복 공법은 습식 뿜칠공법이라 할 수 있는데, 이는 암면, 질석, 퍼라이트, 석고 및 시멘트 등의 혼합물로 이루어진 내화피복재를 강구조에 뿜칠함으로써 도1의(a)에서와 같이 부재(1)의 표면을 내화피복재(3)로 코팅하는 방식이다.

그런데, 이와 같은 뿜칠 방식에 의한 습식 내화피복 공법을 적용함에 있어, 재래식 철골 보와 철골 기둥은 주로 H형강을 소재로 사용하므로 그 단면 형태에 굴곡이 심한 관계로 내화뿜칠을 한 후 별도 마감재를 4각형으로 둘러싸거나 천장을 추가해서 감추지 않고서는 고급 건물 용도로 사용하지 않고 공장이나 창고, 주차장 등과 같이 미관이 그다지 중요하지 않은 장소에서만 노출한 채로 사용하고 있었다. 그러나 이들 공장이나 창고, 주차장의 경우에도 내화뿜칠을 그대로 노출시켰을 경우 표면이 거칠어서 내화피복재 부스러기가 쉽게 떨어지며 또한 먼지나 그을음이 쉽게 달라붙어서 불편한 단점이 있었다. 따라서 상기와 같은 문제점을 감안하여 내화피복을 감추려고 시도하고 있지만 이에 따른 공사비 부담 때문에 포기하는 경우가 많았다.

한편, 최근 들어 철골 보나 철골기둥이면서도 단면 형태가 일반 철근콘크리트 보나 철근콘크리트 기둥과 같이 4각형인 것들(예컨대, TSC 보(성형 강판 콘크리트 보, 특허등록 제10-0617878호), y형강판 띠기둥(특허등록 제10-0588393호), CFT(Concrete Filled Tube, 콘크리트 충전각형강관) 등)이 개발되어 많이 사용 중인데, 이러한 형태의 기둥 부재들의 경우 재래식 공법에 따라 표면에 내화뿜칠을 하여 표면을 거칠게 방치하는 것이 아니라 적절한 마감처리를 통해 표면을 평활하게 하고 도장을 하는 것이 바람직하다는 열망을 갖게 되었으며, 이러한 요구에 따라 내화뿜칠 양생 후 그 위에 시멘트 모르터 마감을 추가하는 방법이 시도된 바 있다.

하지만, 상기와 같은 방법에 의할 경우, 강도가 약한 내화뿜칠 면에 상대적으로 강한 모르터를 바르는 것은 후에 균열이 발생하여 탈락할 가능성이 있다는 주장이 우세하여 도1의(b)에 도시된 것처럼 내화피복 표면에 철망(4; wire mesh)을 씌운 후 모르터 마감(5)을 하도록 시도하였으나, 이로 인한 공정 난이도 증가 및 추가비용을 감당할 수 없어서 실용화되지 못하고 수년간 이를 유보하고 있는 실정이다. 그리고, 만약 비용 부담을 감수하고 모르터 마감을 추가한다고 해도 사용자들은 이를 그대로 노출시키는 대신 도장 공사를 추가하기를 원하므로 이중 삼중의 비용을 부담해야 하는 것으로 여겨져 왔는바 이 방식 역시 내화피복 마감에 대한 제반 요구 사항을 충족시키기에는 한계가 있었다.

결국, 이러한 실정에 따라 종래에 시공현장에서 가장 흔히 활용되고 있는 철골보, 철골기둥에 대한 외장 마감 방법은 도2에 도시된 것과 같이 철골 바탕면에 내화피복(3) 뿜칠을 하고, 철골부재(2)의 외곽에 강재 프레임(6)을 조립 설치한 다음, 이 강재 프레임(6) 위에 석고보드(7)를 부착하고 도장을 하는 방식이 되고 있었으나, 이와 같은 종래의 석고보드에 의한 마감 방식에 의하게 되면 공기 및 공사비의 부담이 크고, 아울러 부재의 외곽단면 전체의 크기가 커지게 되는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 철골부재 내화피복 마감 방식들에서 나타난 문제점을 감안하여 이를 개선하고자 안출된 것으로, 구체적으로 본 발명은 철골 부재, 바람직하게는 철골부재이면서도 철근콘크리트 보나 기둥처럼 4각형 단면을 갖는 철골 부재의 표면에 뿜칠 한 내화피복 면의 마감 처리에 있어 미장한 면처럼 매끄러운 마감 표면과 함께 원하는 색채를 얻을 수 있으므로 별도의 마감재 부착이나 도장 작업 공정을 거치지 않고도 미려한 마감이 가능하여 공사기간 단축과 더불어 공사비 절감이 가능하며, 아울러 철골 보나 철골 기둥의 단면크기 증가를 막을 수 있어 공간 활용면에서도 유리한 효과를 얻을 수 있는 새로운 유색 내화피복 마감 방법을 제공하는 것을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 내화피복 된 철골부재의 외부를 마감하는 공법으로서,

(a) 습식 내화뿜칠 재료에 안료를 배합하고 반죽하는 단계와; (b) 상기 (a)단계에서 제조된 내화피복재 반죽을 철골부재의 표면에 도포하는 단계; 및, (c) 상기 (b)단계에서 철골부재 표면에 도포된 내화피복재가 경화하기 전에 미장공구를 사용하여 표면을 평활하게 정리하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유색 미장 내화피복 공법을 특징적인 구성으로서 제공한다.

또한, 상기와 같은 본 발명에 있어서, 필요에 따라 상기 (c)단계 이후에 발수제를 추가로 뿜칠 하는 단계를 더욱 포함하여 이루어질 수도 있으며, 이 경우 표면강도 증진과 발수성을 확보할 수 있는 이점이 있게 된다.

즉, 상기와 같은 본 발명은 재래식 내화뿜칠 재료에 무기 안료를 배합하여 반죽한 후 노즐 등으로 철골보나 철골기둥 및 기타 내화/보온을 필요로 하는 철골부재 표면에 뿜칠한 다음, 특정 시간이 경과한 뒤(내화뿜칠 모체의 구성성분에 따라 다르나 질석 계통 내화피복의 경우 상온에서 30분∼60분)에 쇠흙손 등 미장 공구를 사용하여 표면을 평활하게 정리함으로써 배합안료의 색상에 부합하는 유색미장 내화피복을 얻게 되는 공법이다. 이때 표면의 강도증진과 발수성을 확보하려면 마감된 유색미장 내화피복 표면에 추가로 발수제를 뿜칠 마감한다.

이와 같은 본 발명의 공법에 따라 철골 보나 철골 기둥(특히, CFT와 같이 4각 단면의 철골 부재에 유리)에 유색미장 내화피복을 적용하면 내화 효과는 물론, 평활한 마감표면 및 원하는 색깔까지도 함께 얻게 되므로 일반적인 재래식 공법에서 적용하는 내화피복 + 마감재 부착 + 도장의 3단계 공정을 단일공정으로 마칠 수 있어서 공사기간 단축은 물론 공사비도 줄일 수 있으며, 나아가 철골 보나 철골 기둥의 부재 단면치수 증가를 최소화함으로써 공간 사용면에서도 유리한 효과를 기대할 수 있게 된다.

이상과 같은 본 발명의 공법의 실시에 있어서, 상기 내화피복재로는 기존에 국내 시공현장에서 일반적으로 사용되고 있던 습식 내화피복재들 중에서 1종 이상을 선정하여 사용하면 된다. 이러한 내화 뿜칠재로는 수입재와 국내 생산품이 있으며, 그 종류는 주된 원자재에 따라 질석(vermiculate)계, 퍼라이트(pearlite)계, 석고계, 암면계, 등으로 다양하지만 한 가지 재료만을 사용하지는 않고 여러 가지 다른 재료, 심하게는 내화성이 전혀 없는 스치로폼을 혼합하여 사용하는 제품도 시판되고 있다. 한편, 암면계 내화피복재(상표명: 라코트, 코트락 등)의 경우 반습식과 습식으로 공급되고 있고 나머지(상표명: 에스코트, 하이코트, 모노코트, 럭스코트, 짚코트 등)는 습식이 주류를 이루고 있는데, 본 발명에서는 습식 내화피복재를 대상으로 한다.

상기와 같은 습식 내화피복재를 사용함에 있어서는 내화피복재 분말을 물과 반죽하여 분사장비의 노즐을 통해 뿜칠을 하는 방식으로 시공하는데, 본 발명의 경우 내화피복재의 반죽시에 안료를 첨가하여 색채를 나타낼 수 있도록 하는 것이 주요한 특징 중의 하나가 된다. 통상적으로 습식 내화피복재의 색채는 대략 옅은 회색 계통으로 되어 있는바, 본 발명자는 상기와 같은 내화피복재의 반죽시에 안료를 함께 배합하면 첨가된 안료의 색채에 따라 내화피복재의 색깔을 원하는 대로 쉽게 조절 가능하다는 점을 발견하고 이에 착안하여 본 발명의 유색 내화피복 마감 공법을 개발하게 된 것이다.

본 발명에 있어서 상기 내화피복재에 첨가되는 안료는 광물질에서 추출하여 내화성이 있는 무기 안료를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 물에 녹아서 색채를 내는 유기 안료와는 달리 안료 입자가 다른 배합 원료 사이사이에 섞여서 색깔을 내는 것이어서 원료와 혼합 반죽을 해도 화학적 변화나 물성의 변화가 없으므로 본 발명에 특히 바람직하게 적용될 수 있다.

또한, 첨가되는 무기 안료로는 가급적 내화성이 좋은 안료를 사용하는 것이 바람직한데, 현재 내화시험에서 적용하는 섭씨 1,200도에 견디는 것(예컨대, 상표명 Iron Oxide Red 130MA, Bayferrox Black 318, Chrome Oxide Green GN 등, 우신피그먼트사 제조)이 시판 중이며, 이들은 주로 고온 고압에서 제작하는 인조대리석 및 타일에 사용하는 것이어서 부착강도와 내열성에 문제가 없는 것으로 증빙된 셈이다. 다만, 상기에서 제시된 안료의 경우 그 내화성 기준이 주로 고온제작 환경하에서 색상이 변할 경우 제품 생산이 불가능한 인조대리석 또는 타일 생산에 초점을 맞춘 것이므로 본 발명에서는 이보다 다소 낮은 내화온도를 갖는 안료를 사용하여도 무방하다.

즉, 본 발명에서 사용하는 안료는 일단 화재가 발생하여 고온에 접했을 때 다소 색상이 변한다 해도 내화피복재의 내화성이나 부착강도를 저하시키지 않는 정도의 것이면 충분하므로 이를 감안하여 선별적으로 사용한다. 예를 들어 적, 녹색 안료는 내화성(색채 변화)이 1,000도 이상이지만 황색이나 흑색은 200도에서 색상이 변하기도 한다. 안료는 색깔에 따라 원자재의 종류에 따라 kg당 단가가 1,600원에서 12,000원까지 다양하므로 그 선정이 제품 가격에 큰 영향을 줄 수 있다.

안료 사용량은 모재가 되는 내화피복재 중량의 3∼5％를 첨가하는 것이 짙은 색깔을 내기에 적합하며, 옅은 색을 원한다면 이보다 낮거나 미량의 배합으로도 가능하다. 본 발명에서 사용하는 안료는 노출콘크리트, 인조대리석, 인조타일 등 고온 고압 과정을 거쳐서 생산하고 외기에 노출되어 눈비, 바람 마모에 수십 년을 사용해도 접착성이나 색채 변색에 문제가 없는 것이 증명된 것을 엄선하여 사용하는 것이 좋다.

상기와 같이 내화피복재에 안료를 배합하여 반죽한 다음에는 이와 같이 제조된 내화피복재 반죽을 철골부재의 표면에 도포한다. 이 공정은 일반적인 내화 뿜칠 공사에서와 같이 콤프레서의 노즐을 통해 철골 부재의 표면에 뿜칠을 함으로써 이루어질 수 있다. 이때 내화피복의 뿜칠 두께는 제품에 따라 다소 차이는 있지만 대략적으로 내화시간 1시간에 15∼20mm 추가 1시간 당 10mm를 표준으로 하며, 본 발명의 경우 후속 작업으로 미장 작업이 이루어진다는 점을 고려하여 작업에 지장이 없도록 최소 10mm이상으로 충분한 뿜칠 두께를 확보하도록 하는 것이 좋다.

다음으로, 상기와 같이 철골부재 표면에 내화피복재를 도포한 이후에는 내화피복재가 완전히 경화하기 이전에 쇠흙손 등 미장 공구를 사용하여 표면을 평활하게 정리하며, 이로써 배합된 안료의 색상에 부합하는 유색 미장 내화피복 마감을 얻을 수 있게 된다. 이때, 미장 작업에 착수하는 시간은 모재인 내화피복재의 구성성분에 따라 다소 차이는 있겠으나, 가장 일반적인 질석 계통 내화피복재의 경우 상온에서 약 30분 내지 60분 정도 경화한 후 작업을 착수하면 된다. 또한 다른 종류의 내화피복재의 경우에도 미장 가능시간에 있어 다소간의 차이는 있을 수 있으나 기본적으로 반죽 묽기에 큰 차이가 없으므로 상기한 시간대(약 30∼60분)에 후속 미장 작업을 착수하면 큰 무리가 없을 것이다.

이와 같이 내화피복재의 도포와 미장 작업이 완료되면 본 발명에 의한 유색미장 내화피복 작업이 기본적으로 완료되며, 이후에 표면의 강도증진과 발수성을 추가하고자 하는 경우에는 미장된 내화피복재의 15일 정도 양생기간 경과 후 표면에 추가로 발수제를 뿜칠 마감한다.

이상에서 상세하게 설명한 본 발명의 유색미장 내화피복 공법을 적용하면, 기본적인 내화 효과는 물론, 평활한 마감 표면 및 원하는 색깔까지도 함께 얻게 되는바, 재래식 공법에서 적용하는 '내화피복 + 마감재 부착 + 도장'의 3단계 공정을 하나의 공정으로 마칠 수 있어 공사기간 단축과 함께 공사비 절감의 효과가 있으며, 아울러 철골 보나 철골 기둥의 단면크기 증가를 막을 수 있으므로 공간 활용면에서도 유리한 효과를 얻을 수 있게 된다. 또한 내화피복재는 단열과 방음, 결로 등에 효과가 있으므로 유색 미장 내화피복 공법의 적용은 단열과 방음, 결로 등에도 부가적으로 유효하게 된다.

도1은 재래 방식에 의한 철골부재 내화뿜칠 후의 단면 및 외관상태를 도시한 도면이다.

도2는 재래 방식에 의해 철골부재의 표면에 내화뿜칠하고 그 위에 석고보드 마감을 한 구조에 대한 단면 및 외관상태를 나타낸 도면이다.

도3은 본 발명의 방식에 의해 철골 보 및 기둥에 유색 내화뿜칠하고 그 표면을 미장 마감한 상태를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 철골 보 2 : 철골 기둥

3 : 내화피복 4 : 와이어 메쉬

5 : 모르터 마감 6 : 강재 프레임

7 : 석고보드

Claims (3)

1. 철골부재를 내화피복하고 이의 외부를 마감하는 공법에 있어서,

   (a) 습식 내화피복재에 무기 안료를 배합하고 반죽하는 단계;

   (b) 상기 (a)단계에서 제조된 내화피복재 반죽을 철골부재의 표면에 도포하는 단계;

   (c) 상기 (b)단계에서 철골부재 표면에 도포된 내화피복재가 경화하기 전에 미장공구를 사용하여 표면을 평활하게 정리하는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유색 미장 내화피복 공법.
2. 제1항에 있어서, 상기 안료는 무기 안료인 것을 특징으로 하는 유색 미장 내화피복 공법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (c)단계를 거쳐 양생 후에 발수제를 추가로 뿜칠 하는 단계를 더욱 포함함으로써 표면강도 증진과 발수성을 확보할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 유색 미장 내화피복 공법.