KR20110115842A - 선체 격실의 방화구조 - Google Patents

선체 격실의 방화구조 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 선체 격실의 방화구조는, 철골구조로 건조된 선체에서, 선체 격실의 바닥 또는 벽체를 구성하는 철골구조체; 상기 철골구조체에 부착 설치되는 방화패널; 상기 방화패널에 부착되는 불연마감재;를 포함하여 구성되되, 상기 방화패널은, 내화섬유로 제작된 오픈셀(open cell) 구조의 불연판재가 격판에 의한 보강살 구조의 코어판재 양 표면에 부착된 것임을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 선체 격실에서 철골구조체를 피복하는 방화구조의 적층두께를 줄일 수 있어 경제적으로 선체를 건조할 수 있으며, 전 구역에 걸쳐 일관된 방화구조를 완성할 수 있으며, 선체 격실의 방화공사를 간편하게 완성할 수 있다.

Description

선체 격실의 방화구조{Fire protection system of steel hull}
본 발명은 오픈셀(open cell) 구조의 불연판재가 격판에 의한 보강살 구조의 코어판재 양 표면에 부착된 형태의 방화패널을 철골구조로 건조된 선체 격실의 방화구역에 설치하여 완성한 선체 격실의 방화구조에 관한 것이다.
선박은 해상 운송도구이기 때문에 해상에서 긴급 상황이 발생하면 육상에서 지원이 올 때까지 안전하게 기다릴 수 있거나 자체 해결이 가능해야 한다. 이러한 이유에서 선박은 강화된 안전기준이 적용되며, 우리나라에서는 선박안전법과 관련 시설기준을 정하여 안전기준을 제시하고 있다. 선박의 화재안전성과 관련해서는 선박의 방화구조기준을 마련하여 일정 이상의 방화성능을 확보하도록 강제하고 있다.
선박의 선체는 주로 철골구조로 격실(격벽, 갑판 등)을 구축하면서 완성된다. 종래에는 철골구조의 격실에 암면 단독으로 제작된 방화패널을 설치하여 방화구조를 완성해 왔다. 그러나 암면 단독으로 제작된 방화패널은 소정 규정의 방화성능을 만족하기 위해서 50mm 이상의 두께로 사용해야 했다. 방화패널의 사용 두께가 커지면 소정 규모의 격실 내부 공간을 확보하기 위해 선체의 규모 또한 커질 수밖에 없고 아울러 선체가 부담해야 하는 하중 증대가 불가피한데, 이러한 문제는 선체 건조과정에서 철골량 증대로 이어져 선체 건조비 증대의 요인이 된다.
본 발명은 상기한 종래 문제를 해결하고자 개발된 것으로, 선체 격실의 방화구조에서 철골구조체를 피복하는 방화구조의 적층두께를 줄이는 방안을 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 선체 격실의 바닥 또는 벽체를 구성하는 철골구조체; 상기 철골구조체에 부착 설치되는 방화패널; 상기 방화패널에 부착되는 불연마감재;를 포함하여 구성되되, 상기 방화패널은, 내화섬유로 제작된 오픈셀(open cell) 구조의 불연판재가 격판에 의한 보강살 구조의 코어판재 양 표면에 부착되어 불연판재 사이에 코어판재에 의한 공기층이 형성된 것임을 특징으로 하는 선체 격실의 방화구조를 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 불연판재와 코어판재에 의한 샌드위치 구조를 가지는 방화패널을 이용하기 때문에 선체 격실에서 철골구조체를 피복하는 방화구조를 적층두께를 줄이면서 경량구조로 완성할 수 있다. 이에 따라 종래에 비해 철골구조에 의한 격실의 규모를 축소하고 경량으로 설계하면서 격실을 동일한 규모의 방화공간으로 확보할 수 있다. 특히 격실의 규모 축소는 선체의 규모 축소로 이어지므로 전반적으로 철골량을 감축하면서 경제적으로 선체를 건조할 수 있다.
둘째, 코너 등 각이 형성되는 부분에서도 방화패널의 샌드위치 구조를 유지할 수 있기 때문에 전 구역에 걸쳐 일관된 방화구조를 완성할 수 있으며, 그 결과 안정적인 방화성능을 확보할 수 있다.
셋째, 볼트접합이 가능한 접합판과 핀접합이 가능한 고정핀으로 구성된 고정클립을 이용하면서 방화패널을 철골구조체에 부착 설치하기 때문에 선체 격실의 방화공사를 간편하게 완성할 수 있다.
도 1과 도 2는 본 발명에 따른 선체 격실의 방화구조에 이용되는 방화패널의 실시예를 도시한다.
도 3은 도 1의 방화패널을 이용하여 완성한 선체 격실의 방화구조를 도시한다.
도 4와 도 5는 각각 고정클립과 이에 의한 완성한 선체 격실의 방화구조를 도시한다.
도 1과 도 2는 본 발명에 따른 선체 격실의 방화구조에 이용되는 방화패널(100)의 실시예를 도시한다. 본 발명에서는 선체 격실의 방화구역에 내화섬유로 제작된 오픈셀(open cell) 구조의 불연판재(120)가 격판에 의한 보강살 구조의 코어판재(110) 양 표면에 부착되어 불연판재(120) 사이에 코어판재(110)에 의한 공기층이 형성된 형태의 방화패널(100)을 이용하여 방화구조를 완성한다는데 특징이 있다. 즉 코어판재(110)와 불연판재(120)에 의한 샌드위치 구조의 방화패널(100)로서 불연판재(120)와 코어판재(110)에 의한 단면구조가 오픈구조로 연속화된 방화패널(100)을 이용하는 것이다. 방화패널(100)은 코어판재(110)와 불연판재(120)가 반복 적층되는 다층 샌드위치 구조의 패널로 완성할 수 있으며, 도 1은 1층의 샌드위치 구조를 가지는 방화패널(100)을 보여주고 도 2는 2층의 샌드위치 구조를 가지는 방화패널(100)을 보여준다.
방화패널(100)에서 코어판재(110)는 심재로서 또한 불연판재(120)를 부착하기 위한 부착면으로서 역할을 하며, 동시에 공기층을 형성하는 역할을 한다. 공기층은 열전도율에서 유리하기 때문에 코어판재(110)는 얇은 두께의 방화패널(100)을 가지고도 방화성능을 확보할 수 있게 하는 주요한 구성이 된다. 코어판재(110)는 수분 흡수에 따른 부재 변형이 없고 부재가 경량화이면서도 큰 하중에도 견딜 수 있는 장점을 가지는 방수처리된 크라프트지(kraft paper)로 마련하면 적당하며, 아울러 격자 또는 허니콤 형태의 보강살 구조로 마련하면 적당하다. 격자 또는 허니콤 형태의 보강살 구조는 사각형 또는 육각형 공간 내부에 격판을 덧대어 삼각형 공간으로 세분하여 완성할 수도 있는데, 이러한 보강살 구조는 방화패널(100)의 평활도 유지와 형태 안정성 확보에 더욱 유리하다. 도 1과 도 2에서는 허니콤 형태의 보강살 구조를 가지는 코어판재(110)를 확인할 수 있으며, 나아가 도 2에서는 격자 형태의 보강살 구조를 가지는 코어판재(110)를 확인할 수 있다.
방화패널(100)에서 불연판재(120)는 내화섬유로 유리섬유(glass wool) 또는 암면(rock wool)을 채택하여 섬유를 엉키면서 패널 형태로 압착 제작한 것이면 적당하며, 열전도율이 낮은 유리섬유로 제작하는 것이 더욱 바람직하다.
도 3은 도 1의 방화패널(100)을 이용하여 완성한 선체 격실의 방화구조를 도시한다. 보는 바와 같이 본 발명에 따른 선체 격실의 방화구조는 선체 격실의 바닥 또는 벽체를 구성하도록 시공된 철골구조체(S)에 방화패널(100)을 부착 설치하고 방화패널(100) 표면에 불연마감재(F)를 부착하는 구조로 완성된다. 방화패널(100)은 앞서 살펴본 도 1 또는 도 2의 방화패널(100)을 이용하는 것은 물론이고, 불연마감재(F)는 유리섬유 등의 불연소재에 의한 패브릭 등으로 이용할 수 있다. 이와 같은 방화구조는 화재가 발생할 경우 화재 열이 불연마감재(F)에서 방화패널(100)을 거쳐 철골구조체(S)로 전달되는데, 이러한 전달과정에서 화재 열이 열전도율이 낮은 방화패널(100)을 지나면서 효과적으로 떨어지기 때문에 철골구조체(S)는 방화성능을 확보할 수 있다.
도 3에서는 강판(S1)으로 격실의 벽면 또는 바닥면을 구성하고 보강앵글(S2)로 강판(S1)을 보강하면서 철골구조체(S)를 완성하고 있다. 이와 같이 철골구조체(S)는 부재 상호 간에 각이 형성되면서 완성될 수 있는데, 가령 도 3에서는 강판(S1)과 보강앵글(S2)이 직각을 형성하면서 접합되고 있다. 이렇게 철골구조체(S)가 각을 형성하는 위치에서는 방화패널(100)은 연귀 맞춤으로 설치하는 것이 바람직한데, 이는 코어판재(110)와 불연판재(120)의 연속성을 확보하여 방화패널(100)의 단면구조에 의한 방화효과를 유지하기 위함이다.
도 4와 도 5는 각각 고정클립(200)과 이에 의한 완성한 선체 격실의 방화구조를 도시한다. 방화패널(100)은 불연판재(120)가 표면을 구성하기 때문에 도 4와 같은 고정클립(200)을 이용하여 도 5에서와 같이 철골구조체(S)에 부착 설치할 수 있다.
도 4의 고정클립(200)은, 판면에 볼트구멍(211)이 형성되어 상기 철골구조체(S)에 볼트 접합되는 접합판(210); 끝이 뾰족하면서 비틀린 형상으로 상기 접합판(210)에서 방화패널(100)의 두께보다 짧은 길이로 돌출되어 상기 방화패널(100)에 꽂히는 고정핀(220);으로 구성된 것이다. 고정핀(220)은 끝이 뾰족하면서 비틀린 형상을 가지기 때문에 방화패널의 불연판재(120)에 일단 꽂히면 웬만하면 빠지지 않아 방화패널(100)을 붙잡아 고정할 수 있으며, 특히 유리섬유로 제작된 불연판재(120)는 고정핀(220)에 의한 고정효과가 우수하다. 또한 고정핀(220)은 방화패널(100)의 두께보다 짧은 길이로 돌출되기 때문에 방화패널(100)을 완전히 관통하지는 않는바 고정클립(200)에 의해 화재 열이 직접적으로 전달될 염려는 없다.
본 발명에 따른 선체 격실의 방화구조가 효과적으로 방화성능을 발휘하는지 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 그 결과는 다음과 같다.
1. 유리섬유 소재의 불연판재로 제작된 방화패널을 이용한 경우
유리섬유 소재의 불연판재를 이용하면서 하기 [표 1]과 같은 물성조건으로 방화패널을 제작하고, 이러한 방화패널을 이용한 경우에 대해 방화성능을 조사하였다. 조사 결과는 하기 [표 2]에 나타냈다.
방화패널의 물성조건
방화구조 불연마감재 방화패널 철골구조체
불연판재 코어판재
(공기층)		 불연판재
열전도율
(kacl/mh℃)		 0.054 0.03 0.022 0.03 38
두께(mm)
 1 1.63 2.5 10 2.5 4.5
2 15
3 20
4 1.63 3 10 3 4.5
5 15
6 20
7 1.63 5 10 5 4.5
8 15
9 20
10 1.63 7.5 5 7.5 4.5
11 10
12 15
13 1.63 10 5 10 4.5
14 10
방화성능 평가
구분
 접촉점에서의 온도(℃) 평가
(<140℃)
노내 불연마감재 불연판재 코어판재
(공기층)		 불연판재 철골구조체
1 945.0 908.7 809.7 226.7 179.5 179.4 ×
2 917.0 840.5 211.6 144.3 144.2 ×
3 922.1 859.8 177.0 122.2 122.1 ○
4 945.0 910.1 795.8 273.8 177.3 177.2 ×
5 917.8 828.7 218.9 140.5 140.5 ×
6 922.7 850.0 183.7 119.7 119.6 ○
7 945.0 914.6 748.9 297.3 152.5 152.4 ×
8 920.5 787.4 243.6 127.4 127.3 ○
9 924.4 813.1 207.5 110.5 110.4 ○
10 945.0 911.8 641.6 396.9 161.8 161.7 ×
11 918.7 704.9 318.5 132.9 132.8 ○
12 923.1 746.1 267.3 114.1 114.0 ○
13 945.0 916.7 610.4 403.5 139.0 138.9 ○
14 921.7 671.2 333.5 117.9 117.8 ○
상기 [표 2]에서 보는 바와 같이 #3,6,8,9,11,12,13,14 샘플에서 방화성능을 만족하는 것으로 확인되며, 이들 샘플들은 각각 25mm, 26mm, 25mm, 30mm, 25mm, 30mm, 25mm, 30mm 두께의 방화패널을 이용한 경우이다. 이와 같이 25~30mm 두께의 방화패널을 이용하여도 방화성능을 확보하는 것을 알 수 있다.
2. 암면 소재의 불연판재로 제작된 방화패널을 이용한 경우
암면 소재의 불연판재를 이용하면서 하기 [표 3]과 같은 물성조건으로 방화패널을 제작하고, 이러한 방화패널을 이용한 경우에 대해 방화성능을 조사하였다. 조사 결과는 하기 [표 4]에 나타냈다.
방화패널의 물성조건
방화구조 불연마감재 방화패널 철골구조체
불연판재 코어판재
(공기층)		 불연판재
열전도율
(kacl/mh℃)		 0.054 0.043 0.022 0.043 38
두께(mm)
 1 1.63 2.5 10 2.5 4.5
2 15
3 20
4 1.63 3 10 3 4.5
5 15
6 20
7 1.63 5 10 5 4.5
8 15
9 20
10 1.63 7.5 5 7.5 4.5
11 10
12 15
13 1.63 10 5 10 4.5
14 10
방화성능 평가
구분
 접촉점에서의 온도(℃) 평가
(<140℃)
노내 불연마감재 불연판재 코어판재
(공기층)		 불연판재 철골구조체
1 945.0 905.8 831.5 256.0 191.2 191.1 ×
2 915.2 858.6 200.6 151.2 151.2 ×
3 920.9 857.2 166.7 126.9 126.8 ○
4 945.0 906.9 820.3 261.9 186.3 186.2 ×
5 915.8 849.3 206.3 148.4 148.3 ×
6 921.3 867.4 171.9 125.0 124.9 ○
7 945.0 910.6 780.9 281.7 169.0 168.9 ×
8 917.5 815.5 226.3 137.8 137.7 ○
9 922.6 838.6 190.9 118.0 118.0 ○
10 945.0 914.3 741.8 300.7 151.5 151.4 ×
11 914.3 741.8 300.8 151.5 151.4 ×
12 920.2 780.9 247.1 126.9 126.8 ○
13 945.0 910.0 647.0 394.9 167.9 167.9 ×
14 917.3 710.4 315.2 137.2 137.1 ○
상기 [표 2]에서 보는 바와 같이 #3,6,8,9,12,14 샘플에서 방화성능을 만족하는 것으로 확인되며, 이들 샘플들은 각각 25mm, 26mm, 25mm, 30mm, 30mm, 30mm 두께의 방화패널을 이용한 경우이다. 이와 같이 25~30mm 두께의 방화패널을 이용하여도 방화성능을 확보하는 것을 알 수 있다. 다만 앞서 유리섬유 소재의 불연판재를 이용한 방화패널에 비해 암면 소재의 불연판재를 이용한 방화패널에서 방화효과를 조금 떨어지는 것을 알 수 있었으며, 이는 암면이 유리섬유에 비해 열전도율이 높은데서 기인한다.
그럼에도 불구하고 본 발명에 따른 방화패널을 이용하면 전반적으로 25~30mm 비교적 얇은 두께의 방화패널을 이용하면서도 효과적으로 방화성능을 만족시킬 수 있을 것이다.
이상에서 본 발명은 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 부가 및 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
S: 철골구조체
F: 불연마감재
100: 방화패널
110: 코어판재
120: 불연판재
200: 고정클립
210: 접합판
220: 고정핀

Claims (6)

  1. 철골구조로 건조된 선체에서,
    선체 격실의 바닥 또는 벽체를 구성하는 철골구조체(S);
    상기 철골구조체(S)에 부착 설치되는 방화패널(100);
    상기 방화패널(100)에 부착되는 불연마감재(F);를 포함하여 구성되되,
    상기 방화패널(100)은, 내화섬유로 제작된 오픈셀(open cell) 구조의 불연판재(120)가 격판에 의한 보강살 구조의 코어판재(110) 양 표면에 부착되어 불연판재(120) 사이에 코어판재(110)에 의한 공기층이 형성된 것임을 특징으로 하는 선체 격실의 방화구조.
  2. 제1항에서,
    상기 방화패널(100)은, 코어판재(110)와 불연판재(120)가 반복 적층되어 다층 구조를 가지는 것임을 특징으로 하는 선체 격실의 방화구조.
  3. 제1항에서,
    상기 방화패널의 코어판재(110)는, 격자 또는 허니콤 형태의 보강살 구조로 형성된 것임을 특징으로 하는 선체 격실의 방화구조.
  4. 제1항에서,
    상기 방화패널의 불연판재(120)는, 유리섬유(glass wool) 또는 암면(rock wool)으로 제작된 것임을 특징으로 선체 격실의 방화구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 철골구조체(S)가 각을 형성하는 위치에는 방화패널(100)이 연귀 맞춤으로 설치되는 것을 특징으로 하는 선체 격실의 방화구조.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 방화패널(100)은 고정클립(200)을 매개로 상기 철골구조체(S)에 부착 설치되되,
    상기 고정클립(200)은,
    판면에 볼트구멍(211)이 형성되어 상기 철골구조체(S)에 볼트 접합되는 접합판(210);
    끝이 뾰족하면서 비틀린 형상으로 상기 접합판(210)에서 방화패널(100)의 두께보다 짧은 길이로 돌출되어 상기 방화패널(100)에 꽂히는 고정핀(220);으로 구성된 것임을 특징으로 하는 선체 격실의 방화구조.


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