KR101655868B1 - 외단열구조를 가진 건축물 외벽의 화재 확산방지 구조의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수 개의 층으로 이루어지면서 외단열구조를 가진 건축물에서 화재 발생시 외벽에 부착 설치된 단열재가 연소되면서 화재가 상부로 확산되는 것을 방지하기 위한 건축물 외벽의 화재 확산방지 구조에 관한 것으로서, 외벽콘크리트에 부착 설치되는 단열재와, 상기 단열재의 외측에 고정 설치되는 마감재로 이루어지되, 상기 외벽콘크리트과 마감재 사이에는 단열재의 수직방향에 대한 연속성을 수평방향으로 단절시키는 방화보드가 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

외단열구조를 가진 건축물 외벽의 화재 확산방지 구조의 시공방법{Construction method of outside wall structure for preventing spread of fire}

본 발명은 다수 개의 층으로 이루어지면서 외단열구조를 가진 건축물에서 화재 발생시 외벽에 부착 설치된 단열재가 연소되면서 화재가 상부로 확산되는 것을 방지하기 위한 건축물 외벽의 화재 확산방지 구조의 시공방법에 관한 것이다.

도시 집중화 현상 및 이에 따른 토지의 효율적 이용을 위한 방안으로 건축물이 점차 초고층화 및 대형화되고 있다.

그러나 이러한 초고층 건축물은 일반 건물에 비하여 재난에 많은 취약성을 나타내며, 따라서 발생한 재난은 보다 큰 인명피해 및 재산피해를 발생시킬 가능성이 매우 높다.

특히 초고층 건축물의 높은 고도는 연돌효과(Stack Effect)를 발생시킬 수 있으며, 이러한 연돌효과는 화재의 발생시 거주자의 대피를 어렵게 할 뿐 아니라, 화재의 확산속도를 빠르게 하여 대량의 인명피해 등 심각한 문제점을 야기시킨다.

여기에서 연돌효과라 함은, 건축물 내부의 온도가 바깥보다 높고 밀도가 낮을 때 건물 내의 공기가 부력을 받아 수직으로 이동하는 현상을 말하는 것으로서, 통상적으로 엘리베이터실이나 계단실 및 설비비트와 같이 수직으로 연통된 개구에서 발생하며, 초고층 건축물에서는 화재발생시 하층부 개구부를 통해 유입된 공기가 부력에 의해 상승되면서 화재의 빠른 확산은 물론 연기를 수직으로 상승시켜 건물내에 화재가 발생되지 아니한 장소나 피난통로의 거주자를 질식시키는 등 피난을 곤란하게 한다.

다른 한편으로, 건축물을 건축하고자 하는 경우에는 열류를 차단하여 에너지를 절약하고 실내를 쾌적하게 조성시키기 위한 외벽의 단열구조를 반드시 필요로 한다.

이러한 외벽의 단열구조는, 단열재의 설치위치에 따라 내단열, 중단열 및 외단열로 나뉘어지는데, 그중 외단열구조는 벽체의 외부에 단열재를 부착한 후 외장마감재를 부착하는 구조로서, 구조체의 외부를 단열재로 완전히 감싸기 때문에 열손실량을 최소화시킬 수 있는 가장 효과적인 단열구조이다.

더욱이 외단열구조는 여름철에 일사에 의해 외벽 콘크리트에 열응력이 발생되는 것을 방지하고, 겨울철에도 급격한 야간 냉각에 의해 외벽 콘크리트에 열충격이 가해지는 것을 방지한다는 점에서도 가장 바람직한 단열구조이다.

그러나 일반적인 외벽단열의 구조에서는 단열공간이 화재발생시의 상술한 연돌효과를 위한 수직개구의 역할을 하기 때문에, 외장마감재와 더불어 상부로의 매우 빠른 화재 확산에 기여한다는 문제점을 가지고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 특허 제1217257호의 '건물의 외벽화재 연소확대 방지구조 및 건물의 외벽화재 연소확대 방지를 위한 외장재 시공방법'이 제안된 바 있다.

상기의 종래기술에 의한 연소확대 방지구조는, 도 1에 도시된 바와 같이, 단열재(220)와 마감패널(210)로 구성되는 외장재(200)와 외벽과의 수직공간에는 건물의 상,하 방향으로 일정간격마다 고정브라켓(300)에 의해 불연재질의 차단부재(400)가 설치되어 화재 발생시 수직공간을 통해 연소가 확대되는 것을 방지할 수 있도록 하되, 상기 고정 브라켓(300)은, 외벽에 볼트로 고정되며 외벽을 따라 형성된 제1수직면(311)과, 이 제1수직면(311)의 하단부로부터 수직공간을 향해 절곡된 제1수평면(312)으로 이루어진 제1결합편(310); 상기 제1수평면(312) 위에 안착된 제2수평면(322)과, 이 제2수평면(322)의 단부로부터 상향 절곡된 제2수직면(321)으로 이루어진 제2결합편(320)으로 구성되며, 상기 차단부재(400)의 저면, 차단부재(400)와 외벽, 차단부재(400)와 외장재(200) 사이에는 수직공간 상부로의 기밀이 유지되도록 도포된 씰링부재(V):를 포함하도록 구성하고 있다.

그런데 상기의 연소확대 방지구조는, 고정 브라켓(300)의 제1결합편(310)과 제2결합편(320)의 사이 공간에 차단부재(400)를 위치시킴으로써 단열재(220)의 외면과 외벽 사이를 상하로 구획하는 구조를 가지는 것으로서, 단열재(200)의 연소에 의해 상하로의 연통된 수직개구가 발생되는 것을 간과하고 있으며, 이는 실제의 화재발생시 연돌효과를 완벽하게 차단하지 못함으로써 화재확산방지에 그다지 효과가 없게 되는 문제점이 있다.

KR 10-1217257 B1

본 발명은 종래기술이 가지는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외단열이 구비된 건축물에서 화재가 발생할 경우 단열재의 연소가 각 층에서 단절됨으로써 화재가 상부로 확산되지 않도록 하고, 각 층의 단열재가 모두 연소되더라도 이에 의한 수직개구가 형성되지 않도록 함으로써 연돌효과가 발생하지 않도록 하여 화재의 빠른 확산이 이루어지지 않는 외단열구조를 가진 건축물 외벽의 화재 확산방지 구조의 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, ⅰ) 외벽콘크리트의 바탕면을 정리하는 단계; ⅱ) 외벽콘크리트의 바탕면에 내측 거치대와 지지브라켓을 설치하는 단계; ⅲ) 상기 지지브라켓에 조절대를 고정시키고, 외측 거치대가 미리 부착된 기준 마감재를 상기 조절대에 고정시킨 후, 내측 거치대와 외측 거치대에 방화보드를 거치시키는 단계; ⅳ) 외벽콘크리트 바탕면에 접착제를 도포한 후 단열재를 부착시키는 단계; ⅴ) 기준 마감재를 기준으로 하여 나머지 마감재를 설치하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외단열구조를 가진 건축물 외벽콘크리트의 화재 확산방지 구조의 시공방법이 제공된다.

이에 의해 시공된 건축물 외벽의 확재 확상방지 구조는, 외벽콘크리트에 부착 설치되는 단열재와, 상기 단열재의 외측에 고정 설치되는 마감재로 이루어지되, 상기 외벽콘크리트과 마감재 사이에는 단열재의 수직방향에 대한 연속성을 수평방향으로 단절시키는 방화보드가 설치되는 구조이다.

이때 외벽콘크리트에 단열재를 부착시키기 위한 접착제는 아크릴계 수지와 시멘트를 중량비 1:1.5로 혼합하여 구성된 것을 사용할 수 있다.

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본 발명에 의한 건축물 외벽의 화재 확산방지 구조는 외단열구조를 가지고 있어 에너지 손실을 최소화시키면서도 화재발생시 단열재의 연소가 각 층마다 단절되고 연돌효과를 근본적으로 발생할 수 없게 하므로 화재 및 연소가스의 빠른 수직확산을 방지하여 소화작업 및 거주자의 안전한 대피를 도모하게 한다.

또한 본 발명에 의한 건축물 외벽의 화재 확산방지 구조는 외벽콘크리트의 균열 등 변위를 흡수할 수 있어 단열구조의 내구성을 증대시키는 부수적인 효과를 기대하게 한다.

또한 본 발명은 각 층의 기준 마감재를 먼저 설치한 후, 이를 기준으로 하여 나머지 마감재가 시공되므로 마감재 시공의 정밀성을 꾀할 수 있게 한다.

도 1은 종래기술에 의한 건축물 외벽의 연소확대 방지구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 건축물 외벽의 화재 확산방지 구조를 전체적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 상기 화재 확산방지 구조에서 마감재의 설치를 위한 지지브라켓 및 이에 고정 설치되는 조절대를 분해한 사시도이다.
도 4는 상기 화재 확산방지 구조의 시공방법에 관한 일 실시예의 설명도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 건축물 외벽의 화재 확산방지 구조를 나타낸 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 건축물 외벽의 화재 확산방지 구조를 가지는 외단열구조는, 외벽콘크리트(10)에 부착 설치되는 단열재(20)와, 상기 단열재(20)의 외측에 고정 설치되는 마감재(30) 및, 외벽콘크리트(10)과 마감재(30) 사이에 수평으로 설치되는 방화보드(40)를 포함하여 구성된다.

상기 단열재(20)는 외벽단열을 위한 기본적인 구성으로, 유리섬유 등의 다양한 재질로 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 난연 처리된 발포성형 폴리스틸렌으로 구성되며, 변형이나 뒤틀림이 없어야 한다.

또 발포성형 폴리스틸렌으로 구성된 단열재(20)가 저밀도로 구성되면 단열성능이 부족하게 되나, 그렇다고 하여 지나친 고밀도는 재료비를 증가시킬 뿐 아니라, 기능성이 오히려 저하될 우려가 있다. 따라서 상기 단열재(20)는 적정한 밀도를 가져야 하며 가장 바람직하게는 0.016g/㎤의 밀도를 가지게 한다.

상기의 단열재(20)는 건축물의 외벽콘크리트(10)에 부착 설치되는데, 이를 위한 접착제는 다양한 것이 사용될 수는 있으나 바람직하게는 아크릴계 수지가 사용되며, 콘크리트 등의 외벽콘크리트(10)에 대한 부착강도를 향상시키기 위해 외벽콘크리트(10)과 동질의 무기질인 시멘트가 혼합되어 사용한다.

이때 시멘트가 과다 사용되면 부착력이 저하되어 단열재(20)가 외벽콘크리트(10)로부터 탈락될 수 있다. 따라서 아크릴계 수지와 시멘트의 혼합은 중량비로 1:1.5가 되도록 한다.

고밀도의 단열재가 사용되는 등 필요에 따라서는 상기의 접착제를 대신하여, 또는 접착제와 함께 화스너(미도시)와 같은 고정수단이 사용될 수 있다.

외벽콘크리트(10)과 단열재(20)의 사이에는 유리섬유 메쉬(미도시)를 더 개재시킬 수 있다.

상기의 유리섬유 메쉬는 먼저 외벽콘크리트(10)에 접착제가 선 도포된 후 부착시공되어야 하는 것으로서, 부식이 발생되지 않도록 내알칼리 코팅 처리되고 화재시 불꽃이 확산되지 않도록 난연처리되어야 한다.

이러한 유리섬유 메쉬는 외벽콘크리트(10)과 단열재(20) 사이의 접착강도를 증가시키고, 외부 충격에 의한 외벽의 손상을 방지함과 더불어 균열을 방지하여 외단열구조의 내구성을 증대시킨다.

단열재(20)의 외측면에는 마감재(30)가 위치하게 된다..

이를 위하여 외벽콘크리트(10)에는 단열재(20)의 외측면으로 돌출되도록 단열재(20)를 관통시킨 다수 개의 지지브라켓(50)이 일정한 간격으로 고정 설치된다.

도 3은 상기한 지지브라켓(50) 및 이에 고정 설치되는 조절대(60)의 구성을 나타내고 있다.

지지브라켓(50)은 고정부(51)와 지지부(52)가 ㄴ자형상을 가지도록 구성되고, 상기 고정부(51)에는 앵커공(51a)이 구비되고, 지지부(52)에는 조절대(60)를 고정시키기 위한 고정공(52a)이 구비된다.

상기 조절대(60)는 지지부(52)의 고정공(52a)에 볼트(62) 체결됨으로써 지지부(52)로부터 외측으로 연장되도록 설치되는 것으로서, 외측의 단부에는 T자형상의 마감재 끼움턱(61)이 형성된다.

또한 상기 조절대(60)에는 지지부(52)의 고정공(52a)에 볼트(62) 체결되기 위한 조절공(60a)이 구비되는데, 상기 조절공(60a)은 슬릿형상을 가지고 있어 마감재(30)가 외벽콘크리트(10)의 외면으로부터 이격되는 거리를 조절할 수 있게 한다.

마감재(30)는 상기 조절대(60)를 이용하여 단열재(20)의 외면으로부터 소정의 간격만큼 이격시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 마감재(30)와 단열재(20) 사이를 이격시키는 것은 마감재(30)의 평탄시공을 용이하게 할 뿐 아니라. 마감재(30) 내측에 공기유통로를 형성시켜 외벽에 결로에 의한 백화현상이 발생되는 것을 방지한다.

외벽콘크리트(10)와 상기 마감재(30) 사이에는 단열재(20)의 수직방향에 대한 연속성을 수평방향으로 단절시키는 방화보드(40)가 설치된다.

상기 방화보드(40)는 화염이나 연기, 가스가 상부로 확산되는 것을 방지한다.

화재발생시 외단열을 위한 단열재(20)가 연소되면서 단열재(20)의 설치공간은 상하로 연통되는 수직개구를 형성시키게 되며, 상기 수직개구는 연돌효과에 의해 화염이나 연기가 상부로 확산되는 수직통로의 기능을 하게 되는 바, 수평방향으로 설치된 상기 방화보드(40)는 단열재(20)가 연소되더라도 상하로 연통된 수직개구가 형성되는 것을 방지하여 연돌효과에 의한 화염 등이 확산되지 못하도록 한다.

방화보드(40)가 외벽콘크리트(10) 및 마감재(30)에 접하는 각 부위에는 상하간의 기밀성을 높이기 위한 방화실란트(41)가 더 구비될 수 있다. 이때 상기 방화보드(40)는 규격품의 사용을 위해 2겹 이상으로 설치될 수 있는데, 각 겹의 사이마다 상기의 방화실란트(41)를 구비시키는 경우, 보다 높은 기밀성을 가지게 함으로써 연기나 단열재(20)의 연소에 의해 발생된 독성 가스가 상부로 유입되는 것을 방지한다.

이와 같이 구성되는 방화보드(40)는 각 층을 구분 짓는 층간 슬래브(S)가 위치하는 외벽의 상하폭(H) 범위 내에 설치되는 것이 바람직하다. 상기의 상하폭(H) 범위 내에서의 방화보드(40) 설치는 단열재(20)의 단절에 의한 열교현상을 최소화시킬 수 있게 한다.

지금까지 설명한 본 발명에 의한 건축물 외벽의 화재 확산방지 구조는 도 4의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이 다음과 같은 방법에 의해 시공될 수 있다.

ⅰ) 먼저 외벽콘크리트(10)의 바탕면을 정리한다. 외벽콘크리트(10)의 바탕면의 평활도를 유지시켜 접착제가 균일한 두께를 가질 수 있도록 한다.

또한 상기 바탕면이 매끄럽지 않도록 하고, 드라이아웃 현상이 발생하지 않도록 바탕면을 지나치게 건조시키지 않는 것이 바람직하다.

ⅱ) 외벽콘크리트(10)의 바탕면 중 방화보드(40)를 설치해야 할 위치의 하부에 내측 거치대(71)를 설치한다. 상기 내측 거치대(71)는 외벽콘크리트(10)에 부착되는 수직의 고정면과 방화보드(40)가 놓여지는 수평의 거치면이 서로 수직이 되는 ㄱ자형 철물로 구성시키는 것이 바람직하다.

상기의 내측 거치대(71)는 이에 거치되는 방화보드(40)가 층간 슬래브(S)가 위치하는 외벽의 상하폭(H) 범위 내에 설치될 수 있는 위치에서 수평방향으로 일정한 간격을 두고 설치된다.

내측 거치대(71)와 함께 외벽콘크리트(10)의 바탕면에는 마감재(30) 시공을 위한 지지브라켓(50)이 미리 고정 설치된다.

이를 위해 먼저 외벽콘크리트(10)를 천공한 후 앵커체(53)를 고정시키고, 상기 앵커체(53)의 볼트부를 지지브라켓(50)의 고정부(51)에 구비된 앵커공(51a)에 삽입시킨 후 너트로 체결함으로써 지지브라켓(50)의 설치를 완료시킨다.

ⅲ) 외벽콘크리트(10)에 대한 내측 거치대(71) 및 지지브라켓(50)의 설치가 완료되면, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 전체 마감재(30)중 방화보드(40)의 단부가 부착되는 마감재(30)(이를 나머지 마감재와 구별하기 위하여 '기준 마감재'라 한다)만을 선시공한다. 상기 기준 마감재(30')는 방화보드(40)와 함께 층간 슬래브(S)가 위치하는 부위에 설치되는 바, 이는 상기 방화보드(40)의 정밀한 시공을 가능하게 할 뿐 아니라, 단열재(20) 시공후 설치되는 나머지 마감재(30)의 설치에 대한 기준이 되어 마감재(30)에 대한 정밀 시공을 도모하게 한다.

이와 같이 기준 마감재(30')는 단열재(20)의 시공에 앞서 설치되는 바, 이를 위해 외벽콘크리트(10)와 마감재(30) 사이에 설계된 이격거리를 가지도록 지지부(52)의 고정공(52a)과 조절대(60)의 조절공(60a)의 위치를 맞춘 후 볼트(62) 체결함으로써, 지지브라켓(50)에 조절대(60)를 설치한다. 그리고 나서 상기 조절대(60)의 끼움턱(61)을 이용하여 기준 마감재(30')를 설치한다.

이때 기준 마감재(30')의 내측면에는 방화보드(40)의 외측단부를 거치시키기 위한 외측 거치대(72)를 외벽콘크리트(10)에 부착된 내측 거치대(71)에 대응되도록 미리 부착시켜 놓는다.

기준 마감재(30')의 설치가 완료되면 방화보드(40)는, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 외벽콘크리트(10)와 기준 마감재(30')에 부착 설치된 각 거치대(71,72)에 놓여지면서 외벽콘크리트(10)와 마감재(30) 사이의 수직공간을 상하로 완전 구획시키게 된다.

따라서 외벽콘크리트(10)에 부착 설치되는 단열재(20)는 상기 방화보드(40)에 의해 구획됨으로써 하부 단열재(20)의 화염이 상기 방화보드(40)에 의해 차단된다.

상기와 같이 외벽콘크리트(10)와 기준 마감재(30')의 사이에 방화보드(40)가 설치되면, 필요에 따라 외벽콘크리트(10)와 마감재(30)에 접하게 되는 방화보드(40)의 각 단부에 방화실란트(41)를 시공하여 기밀성을 높일 수 있다. 상기 방화실란트(41)는 연기나 가스 등이 상부로 유입되는 것을 방지할 뿐 아니라, 외벽콘크리트(10)의 균열와 같은 변위를 흡수하여 단열재(20)가 파손되는 등 단열구조가 깨지는 것을 방지하는 효과도 기대할 수 있게 한다.

ⅳ) 방화보드(40) 및 기준 마감재(30')의 설치가 완료되면, 외벽콘크리트(10)의 바탕면에 접착제를 균일한 두께로 도포한 후, 단열재(20)를 부착 시공한다. 도 4의 (c)는 외벽콘크리트(10)에 단열재(20)가 부착 시공된 상태를 나타내고 있다.

상기 접착제는 아크릴계 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 이에 의하는 경우에는 시멘트와의 혼합비가 중량비로 정확히 1:1.5가 되도록 하여 시멘트의 과다 사용에 의해 접착력이 저하되지 않도록 한다.

접착제가 도포된 외벽콘크리트(10)에 대하여는 단열재(20)를 부착시키게 되는데, 이때 마감재(30)가 아직 설치되지 아니한 지지브라켓(50)의 지지부(52)가 단열재(20)의 외부로 돌출되도록 한다.

ⅴ) 단열재(20)의 부착이 완료되면, 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, 지지브라켓(50)의 지지부(52)에 조절대(60)를 고정 설치한 후 마감재(30)를 설치하여 화재 확산방지 구조를 가진 건축물의 외단열구조에 대한 시공을 완료한다. 위 시공방법 중에는 별도로 설명하지 아니하였으나, 단열재(20)의 부착강도를 증가시키는 등의 효과를 위해 유리섬유 메쉬를 부가하거나 화스너의 설치를 더 부가할 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 예컨대 위 시공방법에서는 방화보드(40)를 설치한 후, 방화보드(40)를 기준으로 상하에 단열재(20)가 시공되는 것으로 설명하고 있으나, 단열재(20)를 외벽콘크리트(10)에 먼저 선시공시킨 후 소정의 위치에서 단열재(20)에 홈을 파고 방화보드(40)를 상기 홈에 끼워넣는 방식으로 시공될 수도 있다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

10; 외벽콘크리트 20; 단열재
30; 마감재 30'; 기준 마감재
40; 방화보드 41; 방화실란트
50; 지지브라켓 60; 조절대
71; 내측 거치대 72; 외측 거치대

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 다수 개의 층으로 이루어진 건축물의 외벽 마감을 함에 있어서,
   ⅰ) 외벽콘크리트(10)의 바탕면을 정리하는 단계;
   ⅱ) 외벽콘크리트(10)의 바탕면에 내측 거치대(71)와 지지브라켓(50)을 설치하는 단계;
   ⅲ) 상기 지지브라켓(50)에 조절대(60)를 고정시키고, 외측 거치대(72)가 미리 부착된 기준 마감재(30')를 상기 조절대(60)에 고정시킨 후, 내측 거치대(71)와 외측 거치대(72)에 방화보드(40)를 거치시키는 단계;
   ⅳ) 외벽콘크리트(10) 바탕면에 접착제를 도포한 후 단열재(20)를 부착시키는 단계;
   ⅴ) 기준 마감재(30')를 기준으로 하여 나머지 마감재(30)를 설치하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외단열구조를 가진 건축물 외벽의 화재 확산방지 구조의 시공방법.

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