KR102209864B1 - 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법 및 그 건축물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법을 개시한다.
본 발명에 따르는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법은 가연성 소재 건축물의 화재안전을 강화하는 시공방법에 있어서, 화재안전 강화시공을 위하여 기존 마감면을 전처리하는 단계(S1), 기존 가연성 소재 건축물의 화재극취약부위에 화이어블록을 덧시공하는 단계(S2), 개구부 주변에 화이어블록을 덧시공하는 단계(S3), 화재가 확산될 수 있는 화재확산우려부위의 기존 마감면을 제거하는 단계(S4), 상기 기존 마감면이 제거된 화재확산우려부위에 화이어블록을 삽입하여 시공하는 단계(S5) 및 기존 가연성 소재 건축물의 벽체 전면에 화재확산방지층을 시공하는 단계(S6);를 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때 화재시 화염이나 불길이 외부 마감재료의 내부에 있는 가연성 소재의 단열재까지 도달하여 화재가 수직 또는 수평으로 확산되는 것을 최대한 억제하기 위하여 필로티 벽체 및 천정부위, 1~2층 부위 등 화재에 극히 취약한 저층부위와 창호주변, 출입문 주변 등 화재가 확산될 수 있는 개구부 주변에는 화이어블록을 덧시공하여 화재에 의한 화염 또는 불꽃이 건축물의 마감면에서 내부 가연성 단열재로 침투하는 것을 보강하고, 매층간에는 화이어블록을 삽입시공하여 화염 또는 불꽃이 내부 가연성 단열재를 타고 수직으로 확산되는 것을 보강하는 한편, 외벽 전면에는 화재확산방지층을 형성하여 불길이 가연성 소재 단열재로 침투하는 것을 원천적으로 차단할 뿐만 아니라 마감면의 제거가 거의 없이 간단한 시공만으로 강력한 내화성능을 발휘하고, 환경에 유해한 건축폐기물발생을 최소화하며, 시공이 편리하고, 저비용으로 건축물의 화재안전성 개선에 탁월한 효과를 발휘할 수 있는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법 및 그 건축물에 관한 것이다.

Description

화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법 및 그 건축물{Method of manufacturing coating material with flame proof and fireproof properties and firesafety-method of enhancing flammable material using the same}
본 발명은 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법 및 그 건축물에 관한 것으로서, 화재시 화염이나 불길이 외부 마감재료의 내부에 있는 가연성 소재의 단열재까지 도달하여 화재가 수직 또는 수평으로 확산되는 것을 최대한 억제하기 위하여 필로티 벽체 및 천정부위, 1~2층 부위 등 화재에 극히 취약한 저층부위와 창호주변, 출입문 주변 등 화재가 확산될 수 있는 개구부 주변에는 화이어블록을 덧시공하여 화재에 의한 화염 또는 불꽃이 건축물의 마감면에서 내부 가연성 단열재로 침투하는 것을 보강하고, 매층간에는 화이어블록을 삽입시공하여 화염 또는 불꽃이 내부 가연성 단열재를 타고 수직으로 확산되는 것을 보강하는 한편, 외벽 전면에는 화재확산방지층을 형성하여 불길이 가연성 소재 단열재로 침투하는 것을 원천적으로 차단할 뿐만 아니라 마감면의 제거가 거의 없이 간단한 시공만으로 강력한 내화성능을 발휘하고, 환경에 유해한 건축폐기물발생을 최소화하며, 시공이 편리하고, 저비용으로 건축물의 화재안전성 개선에 탁월한 효과를 발휘할 수 있는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법 및 그 건축물에 관한 것이다.
지난 2015년 1월 의정부에서 일어난 화재사고 이후 「건축물의 피난, 방화구조 등의 기준에 관한 규칙」이 개정됨에 따라 6층 이상, 높이 22m 이상 건축물 및 다중이용시설 등은 마감재료를 불연/준불연재료로 사용하는 것이 의무화되었으며, 2016년 4월부터 시행되고 있다. 그러나 상기 규칙의 경우 6층 이상, 높이 22m 이상 건축물, 의료시설, 근린생활시설, 교육시설 등 일정 규모 이상의 다중이용 시설에만 해당이 되고, 특히 개정법령이 시행되는 2016년 4월 이후에 허가받는 신규건축물에만 적용이 되고 있어서, 개정법령을 적용받지 않는 수많은 기존 건축물은 취약한 화재안전성에 여전히 노출되고 있다는 문제점이 있다. 최근에는 아파트, 빌라, 원룸 등 다세대 주택 등을 중심으로 1층 부위에 기둥만을 세우고 그 공간을 주차장으로 활용하는 필로티 구조가 많이 적용되고 있는데, 필로티 구조의 경우 화재발생시 1층 기둥외벽 및 필로티 천정으로부터 불길이 건축물 내부나 상부로 급격히 확산되는 등 화재안전성에 치명적인 문제를 내포하고 있다. 특히 지난 2017년 12월에 발생한 제천 화재사고의 경우 기존 필로티 건축물의 화재안전성이 얼마나 취약한지 단적으로 보여주는 계기가 되었다.
그러나 아직까지 기존 건축물에 대한 화재안전성을 보강하기 위한 법령이 명확히 마련되어 있지 않고, 국토교통부, 한국토지주택공사(LH)를 중심으로 기존 건축물에 대한 화재안전성 보강방안에 대한 대책마련이 활발히 진행 되고 있다. 지금 현재까지 추진되고 있는 보강방법의 경우 대부분 기존 단열재와 마감면을 제거하고 불연/준불연재료로 재시공하거나, 스프링클러, 방화문, 피난구 설치 등 화재안전관련 설비를 시공하는 것을 주요 내용으로 하고 있다. 특히 외벽의 경우 단열재, 마감재 등 기존 가연성 마감재료를 전면 제거하고 재시공해야 하므로 시공에 어려움이 있고, 공사비용이 많이 소요되며, 기존 건물의 화재보강은 의무사항이 아니므로 건축주에 대한 이해가 많이 부족할 수 있다. 특히, 기존 마감면을 전부 제거하기 때문에 플라스틱, 단열재, 마감재 등 환경에 유해하고 처리하기도 곤란한 건축폐기물이 많이 발생되는 등 다양한 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 일반적인 가연성 소재의 건축물의 화재 확산 사례를 살펴보면 저층 외부에서 발생한 화재가 외벽 최외부 마감재로부터 내부의 가연성 소재 단열재로 침투를 하게 되면 그 불길은 단열재를 따라 급속히 수직으로 확산을 하게 된다. 따라서 화재보강 방법의 핵심은 화재로 인한 불길이 가연성 소재의 단열재로 침투하는 것을 막는데 그 목적이 있다.
이에 따라 기존 건축물의 가연성 소재로 시공된 외벽 마감면 제거를 최소화하여 건축폐기물 발생을 최대한 억제하고, 간단한 시공만으로 화재시 화염이나 불꽃이 가연성 소재의 마감재료-특히 단열재-를 따라 수직 또는 수평방향으로 확산되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 화재안전 성능강화 방법의 개발이 시급한 실정이다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 기술적 과제는 화재시 화염이나 불길이 외부 마감재료의 내부에 있는 가연성 소재의 단열재까지 도달하여 화재가 수직 또는 수평으로 확산되는 것을 최대한 억제하기 위하여 필로티 벽체 및 천정부위, 1~2층 부위 등 화재에 극히 취약한 저층부위와 창호주변, 출입문 주변 등 화재가 확산될 수 있는 개구부 주변에는 화이어블록을 덧시공하여 화재에 의한 화염 또는 불꽃이 건축물의 마감면에서 내부 가연성 단열재로 침투하는 것을 보강하고, 매층간에는 화이어블록을 삽입시공하여 화염 또는 불꽃이 내부 가연성 단열재를 타고 수직으로 확산되는 것을 보강하는 한편, 외벽 전면에는 화재확산방지층을 형성하여 불길이 가연성 소재 단열재로 침투하는 것을 원천적으로 차단할 뿐만 아니라 마감면의 제거가 거의 없이 간단한 시공만으로 강력한 내화성능을 발휘하고, 환경에 유해한 건축폐기물발생을 최소화하며, 시공이 편리하고, 저비용으로 건축물의 화재안전성 개선에 탁월한 효과를 발휘할 수 있는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법 및 그 건축물을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능을 강화하는 시공방법에 있어서, 화재안전 성능강화시공을 위하여 기존 마감면을 전처리하는 단계(S1), 기존 가연성 소재 건축물의 화재극취약부위에 화이어블록을 덧시공하는 단계(S2), 개구부 주변에 화이어블록을 덧시공하는 단계(S3), 화재가 확산될 수 있는 화재확산우려부위의 기존 마감면을 제거하는 단계(S4), 상기 기존 마감면이 제거된 화재확산우려부위에 화이어블록을 삽입하여 시공하는 단계(S5), 기존 가연성 소재 건축물의 벽체 전면에 화재확산방지층을 시공하는 단계(S6)를 포함하되, 상기 S1단계에서 전처리 단계는 마감면의 외부 이물질을 제거 및 세척하는 공정, 크랙을 보수하는 공정, 앙카/화스너를 설치하는 공정, 평탄화 공정 또는 설치된 기구/설비를 제거하는 공정 이고, 상기 S2단계에서 화재극취약부위는 1층 벽면, 필로티 구조의 외기에 면하는 천정 및 벽체 또는 필로티 천정부터 다음 층 까지의 벽면 부위 이고, 상기 S3단계에서 개구부는 창호, 출입문, 발코니, 베란다 등 건물의 외벽 중 콘크리트가 설치되지 않고 뚫려있는 부위이고, 상기 S4단계에서 화재확산우려부위는 층과 층사이, 세대와 세대사이 또는 창호와 창호 사이 등에 설정된 수직/수평 방향의 가상의 선 또는 면이고, 상기 S6단계에서 화재확산방지층은 불연/준불연단열층, 불연몰탈층 또는 불연마감층으로 시공되는 것을 특징으로 하는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 S2단계 및 S3단계에서 덧시공은 화이어블록을 덧대거나, 덧바르거나 또는 덧칠하여 시공하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 S5단계에서 화이어블록은 두께가 6~600mm로 시공되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 S3단계에서 화이어블록은 ㅁ, ㄱ, ㄴ, ㄷ 등의 형태로 시공되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 화이어블록은 경량콘크리트, 방화석고보드, 석고 시멘트판, 섬유강화 시멘트판, 불연단열재, 무기계 파우더형 접착제 또는 무기계 파우더형 마감재인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 불연단열재는 미네랄울, 글라스울, 시멘트계 단열재, 진공단열재, 페놀폼계단열재, 우레탄계단열재, 열반사단열재 또는 난연비드계단열재인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 불연/준불연 단열층은 불연단열재 또는 2개 이상의 불연단열재가 상호 결합된 복합단열재로 구성되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 불연몰탈층은 불연몰탈을 이용하여 유리섬유를 함침하여 구성되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 불연마감층은 불연마감재, 방염코팅재, 팽창형 코팅재 중 적어도 하나 이상이 선택되어 0.5 내지 40㎜두께로 시공되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 방염코팅재는 바인더 100 중량부에 대해, 골재류 100 내지 200 중량부, 난연제 120 내지 250 중량부, 증점제 0.3 내지 3 중량부, 첨가제 0.6 내지 6중량부, 물 60 내지 250 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 팽창형 코팅재는 물 100 중량부에 대해 폴리비닐아크릴레이트수지 10 내지 25 중량부, 수산화알루미늄 10 내지 25 중량부, 팽창흑연 40 내지 60 중량부, 시멘트 40 내지 60 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 팽창형 코팅재는 물 100 중량부에 대해 폴리비닐아크릴레이트수지 20 내지 40 중량부, 수산화알루미늄 20 내지 40 중량부, 팽창흑연 50 내지 75 중량부, 골재류 50 내지 80 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 골재류는 백운석, 규사, 사문석, 방해석(탄산칼슘), 벤토나이트, 탈크, 규조토, 운모, 납석, 제올라이트, 중정석, 장석, 산화티타늄, 천연광물분말, 황토석 또는 고령토가 단독으로 사용되거나 적어도 2개 이상이 혼합되어 사용되는 것일 수 있다.
본 발명은 또한 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 상기 방법들로 시공되는 것을 특징으로 하는 건물이나 건축물을 제공한다.
본 발명에 따르는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법 및 그 건축물에 의하면 화재시 화염이나 불길이 외부 마감재료의 내부에 있는 가연성 소재의 단열재까지 도달하여 화재가 수직 또는 수평으로 확산되는 것을 최대한 억제하기 위하여 필로티 벽체 및 천정부위, 1~2층 부위 등 화재에 극히 취약한 저층부위와 창호주변, 출입문 주변 등 화재가 확산될 수 있는 개구부 주변에는 화이어블록을 덧시공하여 화재에 의한 화염 또는 불꽃이 건축물의 마감면에서 내부 가연성 단열재로 침투하는 것을 보강하고, 매층간에는 화이어블록을 삽입시공하여 화염 또는 불꽃이 내부 가연성 단열재를 타고 수직으로 확산되는 것을 보강하는 한편, 외벽 전면에는 화재확산방지층을 형성하여 화재확산방지층을 형성하여 불길이 가연성 소재 단열재로 침투하는 것을 원천적으로 차단할 뿐만 아니라 마감면의 제거가 거의 없이 간단한 시공만으로 강력한 내화성능을 발휘하고, 환경에 유해한 건축폐기물발생을 최소화하며, 시공이 편리하고, 저비용으로 건축물의 화재안전성 개선에 탁월한 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 화재안전 성능강화 방법을 나타낸 시공순서도이고,
도 2는 본 발명의 화재취약부위를 화재극취약부위와 개구부 주변으로 구분하여 건물의 벽면에 표시한 도면이며,
도 3은 본 발명의 필로티가 적용된 건물에서 화재취약부위를 화재극취약부위와 개구부 주변으로 구분하여 보여주는 도면이고,
도 4는 화재취약부위에 화이어블록을 덧시공하거나(a), 화재확산우려부위에 기존 마감면을 제거하고 화이어블록을 삽입 시공(b)한 형상을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 화재확산우려부위에 화이어블록이 건물의 수평방향으로 이격되어 시공된 도면(a)과, 화이어블럭과 화재확산방지층이 시공된 단면도(b)이며,
도 6은 본 발명의 화재취약부위에 기존 마감면 위에 화이어블록이 덧시공되고 화재확산방지층이 시공된 형상을 단면적으로 보여주는 도면이다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 통상의 기술자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이고, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따르는 화재안전 성능강화 방법을 나타낸 시공순서도이고,
도 2는 본 발명의 화재취약부위를 화재극취약부위와 개구부 주변으로 구분하여 건물의 벽면에 표시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 필로티가 적용된 건물에서 화재취약부위를 화재극취약부위와 개구부 주변으로 구분하여 보여주는 도면이고, 도 4는 화재취약부위에 화이어블록을 덧시공하거나(a), 화재확산우려부위에 기존 마감면을 제거하고 화이어블록을 삽입 시공(b)한 형상을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 화재확산우려부위에 화이어블록이 건물의 수평방향으로 이격되어 시공된 도면(a)과, 화이어블럭과 화재확산방지층이 시공된 단면도(b)이며, 도 6은 본 발명의 화재취약부위에 기존 마감면 위에 화이어블록이 덧시공되고 화재확산방지층이 시공된 형상을 단면적으로 보여주는 도면인데, 이를 참고한다.
본 발명에 따르는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법은 가연성 소재 건축물의 화재안전성능을 강화하는 시공방법에 있어서, 기존 마감면을 전처리하는 단계(S1), 기존 가연성 소재 건축물의 화재극취약부위에 화이어블록을 덧시공하는 단계(S2), 개구부 주변에 화이어블록을 덧시공하는 단계(S3), 화재가 확산될 수 있는 화재확산우려부위의 기존 마감면을 제거하는 단계(S4), 상기 기존 마감면이 제거된 화재확산우려부위에 화이어블록을 삽입하여 시공하는 단계(S5), 기존 가연성 소재 건축물의 벽체 전면에 화재확산방지층을 시공하는 단계(S6)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 건축물의 벽체는 가연성 소재로 시공된 벽체로서, 여기서, 기존 건축물이나 건물(100) 외벽(110)의 전부나 일부에 시공된 경우들이 많고, 이 부위는 화재취약부위(120)로 정의할 수 있는데, 화재취약부위(120)는 화재극취약부위와 개구부 주변으로 구분할 수 있는데, 화재극취약부위는 화재가 발생하거나 시작될 가능성이 가능 높은 1층 벽면(B), 필로티 구조의 외기에 면하는 천정 및 벽체(C) 또는 필로티 천정부터 다음 층 까지의 벽면(F) 부위 등이 여기에 해당하고, 개구부 주변은 건물의 외벽 중 콘크리트가 설치되지 않고 뚫려있는 창호주변(W), 출입문 주변(D), 발코니, 베란다 등이 여기에 해당한다.
먼저, S1단계를 보면 화재극취약부위, 개구부 주변부위, 화재확산우려부위 및 화재확산방지층 시공부위에 화재안전 성능강화 시공을 하기 위해 기존 마감면을 전처리하는 단계로 마감면의 외부 이물질을 제거 및 세척하는 공정, 크랙을 보수하는 공정, 앙카/화스너를 설치하는 공정, 평탄화 공정 또는 설치된 기구/설비를 제거하는 공정 등을 실시할 수 있는데, 이는 후속공정인 화이어블록 덧시공 또는 삽입공정과 화재확산방지층을 시공하는 공정을 원활하게 하고, 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 화재안전강화 효과를 극대화하기 위함이다.
여기서 상기 외벽(110)은 단열재와 마감재를 포함하는 기존 마감면 부분으로 그 내부와 건물의 내부마감면 사이에는 콘크리트 격벽인 옹벽이 통상적으로 사용되는데, 본 발명은 상기 옹벽은 특별하게 시공하지 아니한다.
다음으로 S2단계를 보면, 화이어블록(144)을 덧시공하는 공정으로, 여기서 화이어블록은 1층 벽면(B), 필로티 구조의 외기에 면하는 천정 및 벽체(C) 또는 필로티 천정부터 다음 층 까지의 벽면(F) 부위 등 화재에 극히 취약한 화재극취약부위에 시공하는데, 기존 마감면에 덧시공한다.
S3단계를 보면 개구부 주변에 화이어블록(144)을 덧시공하는 공정으로, 여기서 화이어블록은 창호주변(W), 출입문 주변(D), 발코니, 베란다 등 건물의 외벽 중 콘크리트가 설치되지 않고 뚫려있는 부위 등을 개구부 주변에 시공하는 데, 기존 마감면에 덧시공한다.
상기 화이어블럭(144)은 저층의 화재극취약부위에 덧시공함으로써 화재시 불꽃이나 화염이 건물 외벽 외부에서 가연성소재의 단열재 내부로 침투되는 것을 근본적으로 차단할 수 있고, 또한 출입문(D) 등 개구부 주변에는 ㅁ, ㄱ, ㄴ, ㄷ 등의 형태로 화이어블록을 덧시공할 수 있으며, 가장 바람직하게는 사면에서 보강할 수 있도록 ㅁ자 형태로 시공되는 것인데, 개구부의 형태와 위치가 건물마다 모두 다르기 때문에 그 형태에는 제한을 두지 않는다. 예컨대 출입문이 벽체의 중앙에 위치하고 있다면 출입문을 중심으로 4면에 ㅁ자 형태로 화이어블록이 덧시공 될 것이고, 출입문이 벽체의 모서리 부분에 위치하고 있다면 화이어블록이 ㄷ자 형태로 덧시공될 것이다. 이렇게 화이어블록을 덧시공함으로써 화재가 상하좌우 주변으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
상기 화이어블록을 덧시공하는 방법에는 특별히 제한을 두지 않으나 기존 마감면에 덧붙이는 형태인 덧댐시공, 미장 형태인 덧바름 시공, 스프레이 형태인 덧칠시공 등으로 덧시공할 수 있다.
종래 건물이나 그 시공시 현재까지 입법규제는 없는 실정이나, 대부분 기존 단열재와 마감면을 제거하고 불연/준불연재료로 재시공하거나, 스프링클러, 방화문, 피난구 설치 등 화재안전관련 설비를 시공한 것을 주요 내용으로 하고 있고, 특히 외벽의 경우 기존 마감재료를 전면 제거하고 재시공해야 하므로 시공에 어려움이 있고, 환경에 유해한 건축폐기물이 많이 발생되며, 공사비용이 많이 소요되고, 기존건물의 화재보강은 의무사항이 아니므로 건축주에 대한 이해가 많이 부족한 문제를 부인하기 어려운 한편, 화재는 일반적으로 저층 외부-예컨대 최외부 마감재 부위-로부터 시작되어 저층 내부(가연성 단열재 부위)로 확산되고, 내부의 가연성 소재 단열재로 확산 침투를 하게 되면 그 불길은 단열재를 따라 급속히 수직으로 확산을 하게 된다. 따라서 화재보강 방법의 핵심은 화재로 인한 불길이 가연성 소재의 단열재로 침투하는 것을 막는데 그 목적이 있는데, 본 발명의 화이어블록을 덧시공할 경우 기존 마감면 제거 없이 화재가 외부에서 가연성 소재의 단열재가 있는 내부로 수평확산되는 것을 효과적으로 보강할 수 있을 뿐만 아니라 환경에 유해한 건축폐기물의 발생을 막고, 시공비용, 공사기간, 시공용이성 측면에서 많은 장점이 있다.
다음으로 S4단계를 보면, 기존 마감면을 제거하는 공정으로 이 단계에서는 층과 층사이, 세대와 세대사이 또는 창호와 창호 사이 등 화재시 단열재를 따라 건물의 저층으로부터 고층으로 화재가 수직 또는 수평방향으로 확산될 수 있는 화재확산우려부위로 화이어블록을 삽입시공하기 위해 기존에 시공된 가연성 소재의 단열재와 마감재를 제거하는 공정이다. 앞선 언급에서, 기존 보강공법의 경우 마감면을 전부 제거하고 시공하므로 시공비용, 공사편의성, 화재보강성 등에서 효율성이 많이 떨어지기도 하므로, 이에 화재가 주로 수직/수평으로 확산될 수 있는 층과 층사이, 세대와 세대사이 또는 창호와 창호사이 등에는 기존마감면을 일부 제거하고 화이어블록을 삽입하여 화재에 의한 불꽃이나 화염이 내부 단열재를 따라 수직 또는 수평방향으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로 S5단계를 보면, 기존 마감면이 제거된 화재확산우려부위에 화이어블록을 삽입하여 시공하는 공정으로 저층부위의 경우 화재가 건물 외부에서 발생하여 내부로 침투하거나 하부에서 상부로 확산될 수 있으므로 화이어블록을 덧시공하는 공정이 필요하나, 2층 이상의 중상층부위의 경우 대부분 내부의 단열재를 따라 층과 층사이, 세대와 세대사이, 창호와 창호사이 등으로 수직/수평방향으로 확산되는 경우가 많으므로 이를 보강하기 위하여 화재확산이 우려되는 부위에만 기존 마감면을 제거한 후 화이어블록을 삽입시공한다.
이와 같이 화재확산우려부위에 부분적으로 화이어블록을 삽입시공하는 것은 화재의 확산특성 뿐만 아니라 화이어블록을 2층 이상의 중상층부위에도 덧시공할 경우 발생할 수 있는 건물의 하중부담 증가, 시공의 편의성, 공사비용 증가 등의 문제점을 고려한 것이다.
화이어블록을 삽입시공할 경우 그 두께는 6 내지 600㎜일 필요가 있는데, 만일 6㎜미만이면, 화재시 불꽃이나 화염에 의한 수직확산을 효과적으로 방지할 수 없고, 반대로 600mm를 초과하면 화재확산방지효과의 증가폭은 미미한데 비해 기존 마감면을 제거해야 하는 면적이 커지므로 건축폐기물의 발생이 많아지고, 화이어블록의 무게로 인해 건물의 하중부담이 커질 수 있고, 시공에 어려움이 있으며, 시공비용이 증가될 수 있는 문제가 있을 수 있다.
또한 화이어블록을 삽입시공할 경우 시공부(130)가 일정 간격(L) 이격되는 인접한 인접시공부(130')로 복수개 건물의 둘레를 따라 상하 방향으로 구비될 수 있고, 상기 화이어블럭(144)을 일정 간격으로 건물의 둘레를 따라 상하좌우로 시공되는 경우에 그 상하폭은 600 내지 3,000㎜일 수 있는데, 만일 600mm 미만이면 화재의 수직확산을 방지하는 효과상승이 크지 않은 반면 600mm마다 기존 마감면을 제거해야 하므로 시공이 어렵고, 기존마감면을 전면 제거하는 것과 큰 차이가 없으므로 시공 효율성이 떨어지고, 반면 높이가 3,000mm를 초과하면 화재의 수직확산 방지효과가 떨어질 수 있는 등 문제가 발생할 수 있다.
상기 화이어블록(144)은 경량콘크리트, 방화석고보드, 석고 시멘트판, 섬유강화 시멘트판, 불연단열재, 무기계 파우더형 접착제 또는 무기계 파우더형 마감재를 사용할 수 있다. 「건축물 마감재료의 난연성능 및 화재확산방지구조 기준」에서는 화재확산을 방지할 수 있는 재료로써 상기 소재들을 정하고 있는데, 이들 소재는 대부분 불연재료에 해당한다. 본 발명에서는 화이어블록으로 상기 소재들 중 어떤 것을 사용해도 무방하나 경량콘크리트를 사용하는 것이 가장 바람직한데, 경량콘크리트 역시 불연재료로 인증을 받은 소재로써 방화석고보드, 석고시멘트보드, 섬유강화 시멘트판에 비해 비교적 가볍고 단열성능이 우수하다는 장점이 있다.
상기 불연단열재는 미네랄울, 글라스울, 시멘트계 단열재, 진공단열재, 페놀폼계단열재, 우레탄계단열재, 열반사단열재 또는 난연비드계단열재를 사용할 수 있다.
다음으로 S6단계를 보면, 벽체 전면에 화재확산방지층을 시공하는 공정으로 여기서, 화재확산방지층은(150)은 화재의 직접적인 화염이 아닌 복사열이나 화염에 의한 열기를 상당부분 차단하므로, 기존 건물에 시공된 스티로폴, 네오폴, 경질우레탄, 압출단열재 등 화재에 극히 취약한 일반단열재와 유기바인더 성분이 포함된 마감재료로의 화재 확산을 방지할 수 있다. 또한 이 단계에서는 불연/준불연 단열층을 시공하는 공정, 불연몰탈층을 시공하는 공정 또는 불연마감층을 시공하는 공정을 실시할 수 있다.
불연/준불연 단열층을 시공하는 공정은 불연단열재 또는 2개 이상의 불연/준불연단열재가 상호 결합된 복합단열재로 시공될 수 있는데, 이렇게 시공된 불연/준불연 단열층은 난연성능이 우수한 불연/준불연 단열재를 적용함으로써 화재확산을 방지함과 동시에 기존 건축물의 단열성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 화재확산방지층은 불연몰탈층으로 구성할 수 있는데, 이는 불연몰탈을 이용하여 유리섬유를 함침하는 공정으로 화이어블록 또는 불연/준불연 단열층을 시공한 후 불연마감층을 형성하기 전에 시공할 수 있으며, 화재확산방지, 내충격성 강화 및 불연마감층과의 부착력을 강화시키는 역할을 한다. 불연몰탈층을 시공하는 경우 유리섬유가 충분히 함침 되도록 2mm 이상 두께로 시공하여야 하는데, 불연몰탈 도포두께가 2mm 미만일 경우 유리섬유가 충분히 함침되지 않으므로 화재확산방지, 내충격성 강화 등의 기능을 효과적으로 발휘하기가 어렵고 특히 불연마감층 작업 후 유리섬유면이 드러나 보일 수 있으므로 미관 외관 품위가 저감될 수 있다.
상기 유리섬유는 내알칼리성을 띠며, 표준메쉬와 보강메쉬가 적용될 수 있는데, 표준메쉬는 벽체 전면에 주로 사용되고, 보강메쉬는 화재확산방지와 내충격성이 특히 필요한 지상으로부터 높이 1.8~2m미만의 저층 부위에 주로 사용된다.
표준메쉬의 경우 질량 130 ~ 180 g/m2, 밀도 36 ~ 64 mesh/in2인 것을 보강메쉬의 경우 질량 300 ~ 400 g/m2, 밀도 16 ~ 36 mesh/in2인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 이러한 구별(표준메쉬와 보강메쉬와의 구별)은 외부충격으로부터 마감재료를 보호하고자 시공하는데, 표준메쉬는 주로 벽체 전면에 설치하여 1차로 보강을 하고, 외부충격으로부터 특히 보호가 필요한 1.8m ~ 2m 부위에는 보강메쉬를 추가로 시공하는 것이 바람직하다 할 수 있다.
한편, 화재확산방지층은 불연마감층을 형성할 수 있는데, 불연마감층은 0.5 내지 40㎜ 두께의 불연마감재, 방염코팅재, 팽창형 코팅재 중 적어도 하나 이상이 선택될 수 있다.
상기 방염코팅재는 바인더 100 중량부에 대해, 골재류 100 내지 200 중량부, 난연제 120 내지 250 중량부, 증점제 0.3 내지 3 중량부, 첨가제 0.6 내지 6중량부, 물 60 내지 250 중량부를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 팽창형 코팅재는 물 100 중량부에 대해 폴리비닐아크릴레이트수지 10 내지 25 중량부, 수산화알루미늄 10 내지 25 중량부, 팽창흑연 40 내지 60 중량부, 시멘트 40 내지 60 중량부를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 팽창형 코팅재는 물 100 중량부에 대해 폴리비닐아크릴레이트수지 20 내지 40 중량부, 수산화알루미늄 20 내지 40 중량부, 팽창흑연 50 내지 75 중량부, 골재류 50 내지 80 중량부를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 팽창흑연은 # 80 mesh, 팽창율 250이상인 것이 바람직한데, 화재로 인해 구조체에 화염이나 불꽃이 발생할 경우 팽창흑연 성분이 부피기준으로 250배 이상 팽창을 하여 화염이나 불꽃이 구조체로 접촉되는 것을 차단하고 이에 따라 화재가 수평이나 수직으로 확산되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
화재가 나면 화염에 의해 표면온도가 상승하는데, 이 때 팽창형 코팅재에 포함된 수산화알루미늄이 산화알루미늄과 물(증기)로 반응하며, 산화알루미늄이 팽창흑연의 층 사이에 집적되면서 흑연의 부피가 1.5 배에서 수백배까지 팽창하고, 표면에는 단열 탄화층을 형성하여 불꽃이나 열이 내부로 전달되는 것을 차단하여 결론적으로 화재가 확산되는 것을 방지한다.
상기 골재류는 백운석, 규사, 사문석, 방해석(탄산칼슘), 벤토나이트, 탈크, 규조토, 운모, 납석, 제올라이트, 중정석, 장석, 산화티타늄, 천연광물분말, 황토석 또는 고령토가 단독으로 사용되거나 적어도 2개 이상이 혼합되어 사용할 수 있다.
불연마감층을 이용하지 아니하는 경우에는 화이어블록 또는 화재확산방지층이 마감재로 사용되므로 다양한 색상으로 건물의 외관품위를 향상시키기 위하여 색상발현용 안료를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 회색의 발현은 스피넬, 안티모니-주석 고용체를 사용할 수 있고, 노란색은 바나듐-주석 고용체, 지르콘-카드뮴 고용체를 사용할 수 있으며, 다갈색은 아연-알루미늄-크롬-철 계 고용체를 사용할 수 있고, 녹색은 빅토리아 그린이나 크로뮴-알루미나 고용체를 사용할 수 있으며, 푸른색을 위하여는 코발트 블루, 코발트-아연-실리콘계 고용체를 사용할 수 있고, 분홍색을 위하여는 망가니즈 핑코나 크로뮴-알루미나 핑크를 사용할 수 있는데, 이들 각각이나 색상의 조합을 위하여 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 팽창형코팅재는 그 자체가 마감소재의 역할을 할 수 있으므로 화이어블록과 같은 소재의 유무와 관계 없이 단독으로 사용이 가능하나, 팽창형코팅재만 사용할 경우 화재안전성을 발휘하는데에는 다소 한계가 있을 수 있어서, 화이어블록과 불연성 팽창형 코팅재가 결합될 경우, 각 소재의 단독사용에 비해 화재안전성을 보다 많이 발휘할 수 있게 한다.
또한 화이어블록과 팽창형코팅재의 결합은 현장이 아닌 공장에서 결합될 수 있는데, 예를 들면 불연단열재에 팽창형코팅재를 도포하여 화재안전성이 뛰어난 불연단열 마감패널 제품을 제작하여 현장에서 시공할 수도 있으며, 이러한 경우 시공비용이 절감되고, 공사기간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
상기 팽창형 코팅재는 화염으로 인해 도막이 가열될 경우 팽창하면서 다공성, 불연성의 단열 탄화층을 형성하여 불꽃이나 열이 피도체에 접촉되는 것을 차단하는 역할이나 기능을 수행한다.
즉, 상기 팽창형 코팅재는 화이어블록의 외부면에 도포 시공될 수 있어서, 건물이나 건축물 벽체에 화재가 발생할 경우 코팅면에 우선적으로 화염이 닿고 이에 따라 팽창되면서 불꽃이나 열이 화이어블록으로 전이, 전달 또는 접촉되는 것을 일정정도 차단할 수 있어서 불꽃이나 열로부터 화이어블록과 건물을 보호하게 된다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 들어 비교예와 비교하여 실험한 예를 설명한다.
실시예 1
기존 건물의 외벽의 둘레를 500mm 폭으로 경량콘크리트인 화이어블록을 시공하는데, 먼저 화이어블록이 위치한 벽면을 뜯고 단열재를 제거하고, 무기계 파우더형 접착제를 개재시키고 화이어블록을 부착 시공하였다.
상기 화이어블록의 표면에 팽창형 코팅재를 도포하여 24시간 자연건조시켜 화이어블록과 화염차단층을 이용한 가연성소재의 화재안전 강화방법에 의한 건축물을 시공하였다.
실시예 2
접착제에 흑연 분말(Expandable Graphite, # 80 mesh, 팽창율 250이상인 흑연을 사용하는데, 이러한 흑연은 화염이나 불꽃에 의한 복사열에 노출될 경우 흑연성분이 부피기준으로 250배 이상 팽창을 하여 화염이나 불꽃이 구조체로 접촉하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.)을 더 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실시예 3
불연성 팽창형 코팅재에 이미다졸리움(Imidazolium)과 지미다졸리움(benzimidazolium)인 계면강화제 10 중량부를 더 첨가한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
비교예
기존 건물의 외벽의 둘레를 종래와 같이, 500mm 폭으로 석재상마감재로 시공하였다.
실험예
(내화성능(차열성 및 차염성)시험)
실시예1, 2, 3 및 비교예에서 제조한 시험체로 KS F 2257-8「건축 부재의 내화 시험방법 - 비내력 수직 구획 부재의 성능 조건」에 따른 15분의 차열성 및 차염성 시험을 실시하였으며[표1], 그 결과를 [표2], 실시예 1에 대한 결과를 [표3]에 나타내었다.
성능기준
A : 차열성(15분) 비가열면의 최고상승온도가 120℃ 이하일 것
B
차염성
(15분)
6mm 균열게이지(B-1) 시험체를 관통한 경우 150mm 이상 이동되지 않을 것
25mm 균열게이지(B-2) 관통되지 않을 것
화염발생유무(B-3) 10초 이상 지속되는 화염 발생이 없을 것
면패드 착화유무(B-4) 착화되지 않을것
시험항목 실시예1 실시예2 실시예3 비교예
A 25.0 15.0 2.1 150
B B-1 5mm 3mm 관통되지않음 170mm
B-2 관통되지않음 관통되지않음 관통되지않음 관통
B-3 5초 2초 화염발생 없음 2분 50초
B-4 착화되지않음 착화되지않음 착화되지않음 착화
Figure 112019028846697-pat00001
위 표 2에서 보면, 실시예1, 2, 3에 의한 시험체는 KS F 2257-8에 의한 15분의 내화성능시험 기준을 모두 통과하는 것으로 나타났으며 실시예1<실시예2<실시예3의 순으로 내화성능이 보다 우수한 것으로 나타났다.
반면 비교예의 경우 내화성능이 거의 없는 것으로 나타났는데, 이는 가연성 소재 건축물에 화이어블록과 팽창형 코팅재를 적용할 경우 건축물의 화재안전성이 크게 향상될 수 있음을 의미하여 이와 같은 결과로 보아 본원발명은 기존 가연성 외단열 건축물의 화재안전 강화에 탁월한 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
아래 표 4는 본 발명의 화이어블록으로 사용할 수 있는 경량콘크리트의 불연재료 시험 결과를 나타낸 것이다. 표에서 보는 바와 같이 경량콘크리트는 불연재료로써 성능을 발휘할 수 있고, 이에 따라 화재확산방지를 위한 재료로써 우수한 기능을 발휘할 수 있음을 확인할 수 있었다.
Figure 112019028846697-pat00002
건물 100, 외벽 110,
화재취약부위 120, 창호주변 W,
출입문 주변 D, 1층 벽면 B,
필로티 구조의 외기에 면하는 천정 및 벽체 C,
필로티 천정부터 다음 층 까지의 벽면 F

Claims (14)

  1. 가연성 소재 건축물의 화재안전성능을 강화하는 시공방법에 있어서,
    화재안전성능 강화시공을 위하여 기존 마감면을 전처리하는 단계(S1),
    기존 가연성 소재 건축물의 화재극취약부위에 화이어블록을 덧시공하는 단계(S2),
    개구부 주변에 화이어블록을 덧시공하는 단계(S3),
    화재가 확산될 수 있는 화재확산우려부위의 기존 마감면을 제거하는 단계(S4),
    상기 기존 마감면이 제거된 화재확산우려부위에 화이어블록을 삽입하여 시공하는 단계(S5) 및
    기존 가연성 소재 건축물의 벽체 전면에 화재확산방지층을 시공하는 단계(S6)를 포함하되,
    상기 S1단계에서 전처리 단계는 마감면의 외부 이물질을 제거 및 세척하는 공정, 크랙을 보수하는 공정, 앙카/화스너를 설치하는 공정, 평탄화 공정 또는 설치된 기구/설비를 제거하는 공정을 포함하고,
    상기 S2단계에서 화재극취약부위는 1층 벽면, 필로티 구조의 외기에 면하는 천정 및 벽체 또는 필로티 천정부터 다음 층 까지의 벽면 부위이며,
    상기 S3단계에서 개구부는 창호, 출입문, 발코니, 베란다 또는 건물의 외벽 중 콘크리트가 설치되지 않고 뚫려있는 부위이고,
    상기 S4단계에서 화재확산우려부위는 층과 층사이, 세대와 세대사이 또는 창호와 창호 사이에 설정된 수직/수평 방향의 가상의 선 또는 면이고,
    상기 S6단계에서 화재확산방지층은 불연몰탈층, 불연마감층 또는 불연/준불연 단열층을 포함하고,
    상기 불연마감층은 방염코팅재, 팽창형 코팅재 중 적어도 하나 이상이 선택되어 0.5 내지 40㎜두께로 시공되며,
    상기 방염코팅재는 바인더 100 중량부에 대해, 골재류 100 내지 200 중량부, 난연제 120 내지 250 중량부, 증점제 0.3 내지 3 중량부, 첨가제 0.6 내지 6중량부 및 물 60 내지 250 중량부를 포함하고,
    상기 팽창형 코팅재는 물 100 중량부에 대해 폴리비닐아크릴레이트수지 10 내지 25 중량부, 수산화알루미늄 10 내지 25 중량부, 팽창흑연 40 내지 60 중량부 및 시멘트 40 내지 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 S2단계 및 S3 단계에서 덧시공은 화이어블록을 덧대거나, 덧바르거나 또는 덧칠시공하는 것을 특징으로 하는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 S5단계에서 화이어블록은 두께가 6~600mm로 시공되는 것을 특징으로 하는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 S3단계에서 화이어블록은 ㅁ, ㄱ, ㄴ 또는 ㄷ의 형태로 시공되는 것을 특징으로 하는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 화이어블록은 경량콘크리트, 방화석고보드, 석고 시멘트판, 섬유강화 시멘트판, 불연단열재, 무기계 파우더형 접착제 또는 무기계 파우더형 마감재인 것을 특징으로 하는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 불연단열재는 미네랄울, 글라스울, 시멘트계 단열재, 진공단열재, 페놀폼계단열재, 우레탄계단열재, 열반사단열재 또는 난연비드계단열재인 것을 특징으로 하는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 불연/준불연 단열층은 불연단열재 또는 2개 이상의 불연/준불연단열재가 상호 결합된 복합단열재로 구성되는 것을 특징으로 하는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 불연몰탈층은 불연몰탈을 이용하여 유리섬유를 함침하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법.
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  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 골재류는 백운석, 규사, 사문석, 방해석(탄산칼슘), 벤토나이트, 탈크, 규조토, 운모, 납석, 제올라이트, 중정석, 장석, 산화티타늄, 천연광물분말, 황토석 또는 고령토가 단독으로 사용되거나 적어도 2개 이상이 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 화이어블록과 화재확산방지층에 의한 가연성 소재 건축물의 화재안전 성능강화 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 8 항, 제 13 항 중 어느 하나의 방법으로 시공되는 것을 특징으로 하는 건물이나 건축물.
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