KR20150044159A - 내화형 부스덕트 및 그 시공방법 - Google Patents

내화형 부스덕트 및 그 시공방법 Download PDF

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KR20150044159A
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이준근
박성희
고성재
박설희
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엘에스전선 주식회사
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • H02G3/0406—Details thereof
    • H02G3/0412—Heat or fire protective means

Abstract

내화형 부스덕트 및 그 시공방법이 개시된다. 본 발명에 따른 내화형 부스덕트 및 그 시공방법은 부스덕트의 내화성능을 향상시켜 강화된 내화기준을 만족시킬 수 있고, 대류열전달에 의해 부스덕트 접속부에 열이 몰림으로써 쇼트가 발생하는 현상을 방지할 수 있으며, 부스덕트가 열 변형에 의한 신축에 따라 뒤틀리는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 화재 시 정상 기능을 충분한 시간 동안 발휘함으로써 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.

Description

내화형 부스덕트 및 그 시공방법{fire-resistant busduct and method of constructing the same}
본 발명은 내화형 부스덕트 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내화성능을 향상시켜 강화된 내화기준을 만족하고, 열전달에 의한 온도상승을 차단하며, 화재 시 충분한 시간 동안 정상 기능을 발휘함으로써 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있는 내화형 부스덕트 및 그 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 에너지를 전달하는 매개체로서 예전에는 케이블(cable)을 많이 사용해 왔으나, 최근에는 케이블의 대체품으로 부스덕트(bus duct)가 많이 사용되고 있다. 부스덕트는 케이블에 포함된 도체 심선과 같은 역할을 수행하는 부스바(bus bar)를 구비하고 있으며 대용량의 전류를 통전 가능한 장점이 있다.
원래, 전력 배선 방식에 있어서는 전선케이블에 의한 배선 방식이 널리 사용되어 왔으나, 고층 건물이나 대단위 공장 등의 배선 방식에서는 점차적으로 부스바(bus bar)를 구비하는 부스덕트(bus duct)에 의한 배선 방식을 채택하는 경우가 늘어나고 있다.
이러한 부스덕트와 케이블은 도체와 절연체를 가지는 점에서는 공통점이 있으나 케이블은 도체를 보호하거나 절연하기 위하여 비닐 또는 고무를 사용하지만 부스덕트는 대용량의 전류를 도체를 통해 전달하므로, 절연체로서 직접 보호하기 어려워서 절연체를 부스바에 피복함과 동시에 부스바를 금속 덕트 안에 내장하는 점에서 차이가 있다.
이러한 부스덕트는 증설과 이설이 용이할 뿐만 아니라 부스바의 전력배선 상에 이상이나 사고 발생 시 그 처리가 용이하여 신속하게 복구할 수 있으므로 비교적 많은 전력을 사용하는 장소에 널리 사용되고 있다.
더욱이 예전에 비해서 지금의 건축물의 전기공급 시스템은 점점 크고 다양한 용량의 에너지를 필요로 하고 있기 때문에 이러한 추세에 맞추어 안전하고 에너지 손실이 적은 부스덕트의 사용량이 급속하게 증가하고 있다.
예컨대, 부스덕트는 공장, 빌딩, 아파트, 대형 할인마트, 오피스텔, 연구단지, 백화점, 골프장, 터널, 반도체 및 LCD공장, 화학, 정유, 제철, 초고층빌딩, 초고압 변전소, LNG인수기지, 신공항, 항만 등의 다양한 분야의 시설물에 적용되고 있다.
부스덕트 내부에 구비된 부스바는 통상적으로 고압의 전류가 흐르기 때문에 소정 크기의 덕트 내부에 외부와 격리된 상태로 구비되며, 이러한 부스바를 포함하는 부스덕트는 일정 길이를 갖는 단위 유닛(unit)으로 제조된 후 설치하고자 하는 시설 및 배전 설계에 맞추어 연결 시공된다.
한편, 최근에 부스덕트 제조 및 시공에 있어서 주요한 이슈는 극도의 온도상태, 특히 화재 시에 직면하게 되는 상황에서 부스덕트의 거동 및 성능을 향상시키는 것이다. 안전을 위해서 불길이 번지는 것을 지연시키고 또한 화염을 견딜 수 있는 부스덕트의 내화 능력을 최대화하는 것이 필수적이다.
부스덕트의 내화성(fire-resistance)을 향상시킬수록 화재 시 통전력을 더 지속시킬 수 있으며, 불길이 번지는 시간을 지연시킴으로써 사람들을 대피시키거나 또는 적절한 소화 수단을 배치하는데 필요한 시간을 확보할 수 있다.
내화특성에 대한 요구 수준은 점차 강화되는 추세이며, 특히 육/해상 플랜트, 빌딩 인프라에 사용되는 부스덕트 제품일수록 고 내화 특성이 요구된다. 플랜트나, 빌딩 등에 화재 발생 시 인력 탈출 및 대피를 위해 최소한의 시간 동안 핵심설비의 비상용 전원이나 화재 경보기, 스프링쿨러 등의 소방/방재 시스템 가동 유지를 위한 내화형 부스덕트가 필요하다.
이와 같은 내화형 부스덕트와 관련하여 기존에는 단순히 외함이나 내부의 부스바 즉, 도체를 층으로 단열 처리하는 구조가 적용되었지만, 장시간 화염에 노출될 경우 외함이나 내부 도체가 쉽게 용융되는 문제가 있으며, 특히 내열 온도가 상대적으로 낮은 접속부를 포함하여 내화 시험을 실시할 경우 목표로 하는 내화 성능을 만족하기 어렵다.
또한, 내화성능을 높이기 위해 캐스트 몰딩(cast molding) 방식의 단열재를 믹싱(mixing)한 구조를 적용하는 경우에는 어느 정도 내화성능을 만족시킬 수 있으나 제품 제작 공정이 복잡해지고 별도의 주형틀을 가지고 현장에서 제작해야 한다는 단점이 있다.
더욱이 내화성능에 대한 중요성이 부각됨에 따라 내화조건에 대한 규격이 날로 엄격해지고 시험방법 또한 실제 포설 조건과 유사하도록 접속부를 포함한 설치를 표준(KS C IEC 60331-11)으로 하고 있으며, 국부적인 가열이 아닌 전체 시료를 화로(fire chamber) 내에 배치한 상태에서 900도 이상 60분을 버틸 수 있는 내화성능을 입증하도록 요구하고 있다(JIS 8364 내화규격).
따라서, 내화성능을 향상시켜 강화된 내화기준을 만족하고, 열전달에 의한 온도상승을 차단하며, 화재 시 정상 기능을 충분한 시간 동안 발휘함으로써 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있는 내화형 부스덕트의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 실시 예들은 부스덕트의 내화성능을 향상시켜 강화된 내화기준을 만족시키고자 한다.
또한, 대류열전달에 의해 부스덕트 접속부에 열이 몰림으로써 쇼트가 발생하는 현상을 방지하고자 한다.
또한, 부스덕트가 열 변형에 의한 신축에 따라 뒤틀리는 현상을 방지하고자 한다.
또한, 화재 시 정상 기능을 충분한 시간 동안 발휘함으로써 안정성과 신뢰성을 확보하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 부스바가 구비되며, 강도 보강을 위하여 상면과 하면에 측방으로 연장된 날개부를 가지는 제1 외함 및, 상기 상면과 하면의 날개부 사이에 충진되어 공기를 매개로 한 대류 열전달을 차단하는 제1 단열재를 포함하는 내화형 부스덕트가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 내화형 부스덕트는 상기 제1 외함을 일정 높이에서 지지하도록 베이스 상의 일정 간격마다 구비되는 서포트 부재와, 상기 제1 외함을 상기 서포트 부재에 고정시키는 고정밴드를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 내화형 부스덕트는 상기 서포트 부재를 통한 전도 열전달을 차단하기 위하여 상기 서포트 부재와 상기 제1 외함 사이 또는 상기 서포트 부재와 상기 베이스 사이 중 적어도 어느 하나 이상에 구비되는 제2 단열재를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제2 단열재는 추가적으로 상기 서포트 부재의 몸체를 감싸도록 구비될 수 있다.
상기 베이스 상면 전체에 단열재가 도포되어 단열처리할 수 있다.
본 발명에 따른 내화형 부스덕트는 상기 베이스 상부에 상기 제1 외함 외측을 둘러싸도록 구비되는 제2 외함과, 상기 제1 외함과 제2 외함 및 베이스 사이 공간에 충진되어 대류 열전달을 차단하는 제3 단열재를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 내화형 부스덕트는 서로 이웃하는 부스덕트가 접속되는 접속부 외측을 둘러싸는 제4 단열재를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 서포트 부재에 볼트 결합을 위해 형성되는 결합공은 슬릿 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 단열재를 설치할 크기에 맞게 재단하는 단계와, 제1 외함의 날개부에 공기를 매개로 한 대류 열전달을 차단하기 위해 상기 단열재를 충진하는 단계와, 베이스 상의 일정 간격마다 서포트 부재를 설치하고, 상기 서포트 부재 상측에 상기 제1 외함을 올려놓은 후 고정밴드를 결합하여 상기 제1 외함을 고정 설치하는 단계 및 상기 제1 외함 외측에 제2 외함을 설치하는 단계를 포함하는 내화형 부스덕트의 시공방법이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 내화형 부스덕트 시공방법은 상기 제1 외함 중 상기 서포트 부재와 고정밴드가 적용되는 부분 이외의 구간에 단열재를 설치하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 내화형 부스덕트 시공방법은 상기 서포트 부재를 통한 전도 열전달을 차단하기 위하여 상기 서포트 부재를 단열처리하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 서포트 부재의 단열처리는 상기 제1 외함 사이 또는 상기 서포트 부재와 상기 베이스 사이 중 적어도 어느 하나 이상에 단열재를 설치하여 이루어질 수 있다.
상기 단열재는 추가적으로 상기 서포트 부재의 몸체를 감싸도록 구비될 수 있다.
상기 서포트 부재와 상기 베이스 사이에 구비되는 단열재는 상기 베이스 상면 전체로 연장되거나 상기 베이스 상면 전체에 단열재가 추가로 도포되어 단열처리될 수 있다.
본 발명에 따른 내화형 부스덕트 시공방법은 상기 고정밴드 외측을 단열재로 감싸는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 내화형 부스덕트 시공방법은 상기 제1 외함 외측 전 영역을 추가적으로 단열재로 감싸는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 내화형 부스덕트 시공방법은 상기 제1 외함 상측에 제2 외함을 조립하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 내화형 부스덕트 시공방법은 서로 이웃하는 부스덕트를 접속부에 연결한 후 상기 접속부 외측에 단열재를 도포하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 접속부 연결작업을 위하여 상기 단열재가 도포되지 않는 마진부를 둘 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 부스덕트의 내화성능을 향상시켜 강화된 내화기준을 만족시킬 수 있다.
또한, 대류열전달에 의해 부스덕트 접속부에 열이 몰림으로써 쇼트가 발생하는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 부스덕트가 열 변형에 의한 신축에 따라 뒤틀리는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 화재 시 정상 기능을 충분한 시간 동안 발휘함으로써 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 단열재 시공 전의 분해사시도 및 단면도
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 단열재 시공 후의 분해사시도 및 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트에 적용되는 단열재의 일 예를 도시한 사시도
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 날개부에 단열재가 충진된 상태를 나타낸 도면
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 제1 외함 외측을 단열재로 둘러싼 상태를 나타낸 도면
도 12 내지 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 베이스 상면에 단열재를 도포한 상태를 나타낸 도면
도 14 내지 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 서포트부재를 단열처리한 상태를 나타낸 도면
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 서포트 부재 결합공이 슬릿 형태로 이루어진 상태를 도시한 부분사시도
도 18과 도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 제1 외함과 서포트 부재 사이에 단열재를 적용한 상태를 나타낸 도면
도 20 내지 도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 고정밴드 외측을 단열재로 둘러싼 상태를 나타낸 도면
도 23과 도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 제2 외함 조립 전에 추가로 단열재를 둘러싼 상태를 나타낸 도면
도 25와 도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 접속부 및 단열재 도포방식을 나타낸 도면
도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 화재시험 시 내부온도분포를 나타낸 이미지
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 단열재 시공 전의 분해사시도 및 단면도이고, 도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 단열재 시공 후의 분해사시도 및 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트(1000)는 크게 내부에 부스바(101)가 구비되며, 강도 보강을 위하여 상면과 하면에 측방으로 연장된 날개부(112)를 가지는 제1 외함(110) 및, 상기 상면과 하면의 날개부(112) 사이에 충진되어 공기를 매개로 한 대류 열전달을 차단하는 제1 단열재(210)를 포함하여 이루어질 수 있다.
먼저 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트(1000)의 기본구조를 살펴보면, 내부에 소정 공간을 형성하는 제1 외함(110)이 구비된다. 상기 제1 외함(110) 내부에는 케이블에 포함된 도체 심선과 같은 역할을 수행하는 부스바(101)가 구비되어 대용량의 전류를 통전하게 된다.
상기 부스바(101)는 통상적으로 고압의 전류가 흐르기 때문에 1차적으로 절연체를 피복하여 절연하고, 상기 제1 외함(110) 내부에 외부와 격리된 상태로 수용하여 보호한다. 이러한 부스바(101)를 포함하는 제1 외함(110)은 일정 길이를 갖는 단위 유닛(unit)으로 제조될 수 있다.
상기 제1 외함(110)의 상부면과 하부면 양측으로는 강도 보강을 위하여 날개부(112)가 일정 길이 연장 형성된다. 따라서, 상부와 하부의 날개부(112) 사이에는 소정의 공간의 형성된다.
상기 부스바(101)를 구비한 제1 외함(110)은 판 형태의 베이스(103) 상에 설치될 수 있는데, 이때 상기 제1 외함(110)을 베이스(103) 상의 일정 높이에서 지지하도록 일정 간격마다 서포트 부재(120)가 제공될 수 있다.
상기 서포트 부재(120)는 약 1.5m 간격마다 하나씩 설치될 수 있으며, 본 실시 예에서 상기 서포트 부재(120)는 'ㄷ' 형상의 단면을 가지는 형강으로 이루어지는 것을 예로 들었지만 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 외함(110)이 상기 서포트 부재(120) 상에 놓인 상태에서 상측으로부터 고정밴드(130)가 결합되어 상기 제1 외함(110)을 서포트 부재(120) 상에 고정시킬 수 있다. 상기 서포트 부재(120)에는 상기 베이스(103) 및 고정밴드(130)와 볼트결합될 수 있도록 서포트 부재 결합공(122)이 각각 형성될 수 있으며, 고정밴드(130) 상에도 이에 대응되도록 고정밴드 결합공(132)이 형성될 수 있다.
이와 같이 제1 외함(110)이 서포트 부재(120)와 고정밴드(130)를 통해 베이스(103) 상에 설치한 후 제2 외함(140)을 상측으로부터 덮어 조립함으로써 단위 유닛의 제조가 완료되며, 제조된 단위 유닛은 접속부(150, 도 25 참조)를 통해 이웃하는 단위 유닛과 연결된다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트(1000)는 상기 상면과 하면의 날개부(112) 사이에 충진되어 공기를 매개로 한 대류 열전달을 차단하는 제1 단열재(210)를 포함하여 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 제1 외함(110)의 날개부(112)는 강도보강을 위해 구비되지만 화재 시에는 날개부(112)에 의해 형성되는 공간을 통한 열전달이 특히 문제될 수 있다. 즉, 이 부분의 가열된 공기를 통한 대류 열전달로 인해 접속부(150)로 열이 몰려 쇼트가 발생할 수 있다.
상기 상하면 날개부(112) 사이에 충진되는 상기 제1 단열재(210)는 이러한 대류 열전달을 차단하는 역할을 수행한다. 실제 화재 시험 중에 날개부(112)를 통한 대류 열전달로 인한 내부 온도 상승 기여가 매우 큰 것으로 나타났는데, 상기 제1 단열재(210)를 적용함으로써 이러한 대류 열전달을 차폐하고 내화형 부스덕트(1000)가 화재 시에도 충분히 오랜 시간 동안 견딜 수 있도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 내화형 부스덕트(1000)는 상기 서포트 부재(120)를 통한 전도 열전달을 차단하기 위하여 상기 서포트 부재(120)와 상기 제1 외함(110) 사이 또는 상기 서포트 부재(120)와 상기 베이스(103) 사이 중 적어도 어느 하나 이상에 구비되는 제2 단열재(220)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
내화형 부스덕트(1000)가 열에 노출되는 경우 열전달의 경로는 크게 대류 열전달과 전도 열전달로 구분되는데 상기 서포트 부재(120)를 통한 전도 열전달도 장시간 내화시험을 하게 되면 무시할 수 없는 양이 되므로 단열처리가 필요하다.
따라서, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 서포트 부재(120)와 제1 외함(110) 사이와 서포트 부재(120)와 베이스(103) 사이에 적어도 어느 한 부분에는 제2 단열재(220)를 적용하여 전도 열전달을 최소화할 수 있도록 별도의 단열처리를 하는 것이 바람직하며, 바람직하게는 양쪽 모두에 제2 단열재(220)를 적용할 수 있다.
이때, 상기 서포트 부재(120)와 제1 외함(110) 사이의 제2 단열재(220)는 서포트 부재(120)와 고정밴드(130) 사이의 열전도 차단의 역할도 함께 수행하게 된다. 그리고 더 나아가 상기 제2 단열재(220)는 추가적으로 상기 서포트 부재(120)의 몸체 전체를 감싸도록 구비되는 것도 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 내화형 부스덕트(1000)는 상기 제1 외함(110)과 제2 외함(140) 및 베이스(103) 사이 공간에 충진되어 대류 열전달을 차단하는 제3 단열재(230)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 상하면 날개부(112) 사이의 공간에 충진되어 대류 열전달을 차단하는 제1 단열재(210)와 비슷하게 상기 제3 단열재(230) 또한 상기 제1 외함(110)과 제2 외함(140) 및 베이스(103) 사이에 형성되는 공간을 통한 대류 열전달을 차단하는 역할을 수행한다.
또한, 상기 제3 단열재(230)는 제2 외함(140) 외부에서 내화형 부스덕트(1000) 내부로 직접 침투하는 복사열을 1차적으로 차단하는 역할도 함께 수행한다.
이와 같이, 제1 단열재(210), 제2 단열재(220) 및 제3 단열재(230)를 적용함으로써 본 발명과 같은 이중 외함 구조 내부에서 형성되는 공간을 통한 대류 열전달을 효과적으로 차단하고, 그와 함께 서포트 구조물을 통한 전도 열전달과 외부에서 직접 침투하는 복사 열전달도 차폐함으로써 열차단 효율을 높일 수 있다.
따라서, 본 발명의 내화형 부스덕트(1000)는 외부의 가혹한 화염조건에도 목표로 하는 JIS 8364 규격에서 요구하는 90분 1000℃ 이상의 충분한 내화성능을 확보할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 내화형 부스덕트(1000)는 서로 이웃하는 부스덕트가 접속되는 접속부(150, 도 25 및 도 26 참조) 외측을 둘러싸는 제4 단열재(240, 도 25 및 도 26 참조)를 더 포함하여 이루어질 수 있는데, 이에 관해서는 후술하기로 한다.
이하에서는 도면과 함께 위와 같은 구조를 갖는 내화형 부스덕트(1000)의 시공방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트에 적용되는 단열재의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 날개부에 단열재가 충진된 상태를 나타낸 도면이며, 도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 제1 외함 외측을 단열재로 둘러싼 상태를 나타낸 도면이다. 도 12 내지 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 베이스 상면에 단열재를 도포한 상태를 나타낸 도면이고, 도 14 내지 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 서포트부재를 단열처리한 상태를 나타낸 도면이며, 도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 서포트 부재 결합공이 슬릿 형태로 이루어진 상태를 도시한 부분사시도이다. 도 18과 도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 제1 외함과 서포트 부재 사이에 단열재를 적용한 상태를 나타낸 도면이고, 도 20 내지 도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 고정밴드 외측을 단열재로 둘러싼 상태를 나타낸 도면이며, 도 23과 도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 제2 외함 조립 전에 추가로 단열재를 둘러싼 상태를 나타낸 도면이다. 도 25와 도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 접속부 및 단열재 도포방식을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 26을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트(1000)의 시공방법은 크게, 단열재(200)를 설치할 크기에 맞게 재단하는 단계와, 제1 외함(110)의 날개부(112)에 공기를 매개로 한 대류 열전달을 차단하기 위해 상기 단열재(200)를 충진하는 단계와, 베이스(103) 상의 일정 간격마다 서포트 부재(120)를 설치하고, 상기 서포트 부재(120) 상측에 상기 제1 외함(110)을 올려놓은 후 고정밴드(130)를 결합하여 상기 제1 외함(110)을 고정 설치하는 단계 및 상기 제1 외함(110) 외측에 제2 외함(140)을 설치하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 내화형 부스덕트(1000)에 적용되는 단열재(200)로는 세라크울(Cerakwool)이 적용될 수 있다. 세라크울은 도 5에 도시된 것처럼 블랭킷(blanket) 형태로 제조될 수 있는데 구체적으로 섬유화된 spun ceramic fiber를 연속적으로 적층한 후 니들 펀칭(needle punching)을 통해 블랭킷 형태로 성형하여 제조될 수 있다.
세라크울은 고온에서 열전도율이 매우 낮아 우수한 단열 효과를 발휘하며 고순도의 실리카(silica)와 알루미나(alumina)로 이루어져 산과 알칼리 등에 대한 내식성이 우수하고 화학적으로 안정된 제품이다.
본 발명에 적용되는 세라크울은 12.5t, 25t, 50t의 두께를 갖는 제품이 사용될 수 있는데 이 중에 25t를 기본으로 하여 적용하지만 작업의 유연성과 시공환경이나 제품규격을 고려하여 여러 가지의 두께의 세라크울을 탄력적으로 활용할 수 있도록 구비하는 것이 바람직하다. 물론, 본 발명의 기술적 사상에 있어 상기 단열재(200)가 세라크울에 한정되는 것은 아니며, 이외에 다양한 재질의 단열재(200)가 상황에 따라 제공될 수 있다.
한편, 위에서 본 발명의 내화형 부스덕트(1000)의 구조를 설명하면서는 단열재(200)가 적용되는 위치와 수행하는 기능에 따라 제1 단열재(210), 제2 단열재(220), 제3 단열재(230) 및 제4 단열재(240)로 구분하여 설명하였지만, 반드시 그 재질이 달라질 필요는 없으므로 이하에서는 한 종류의 단열재(200)를 적용하는 경우를 예로 들어 설명하며 그에 따라 구분없이 단열재(200)로 통칭하기로 한다.
먼저, 상기 단열재(200)를 가위를 사용하여 적용하고자 하는 길이에 맞게 재단한다. 그리고 도 6 내지 도 8에 도시된 것처럼 제1 외함(110)의 날개부(112)에 공기를 매개로 한 대류 열전달을 차단하기 위해 상기 단열재(200)를 충진한다.
상기 날개부(112) 공간에는 25t 두께를 갖는 단열재(200)를 2겹으로 빈 공간이 없도록 촘촘히 도포한다. 이때 도 7에 도시된 것처럼 나중의 접속부(150, 도 26 참조) 연결을 위하여 단부의 일부 구간은 단열재(200)를 도포하지 않는 마진부(A)를 두는 것이 바람직하다.
날개부(112) 공간에 단열재(200)를 도포한 후에는 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 제1 외함(110) 외측을 단열재(200)로 둘러싸는데 상기 제1 외함(110) 중 상기 서포트 부재(120)와 고정밴드(130)가 적용되는 부분 이외의 구간에 단열재(200)를 도포한다.
즉, 상기 제1 외함(110)의 서포트 부재(120)에 의해 지지되는 부분을 뺀 나머지 부분을 단열재(200)로 둘러싸는 것이다. 이때, 상기 서포트 부재(120)가 설치되는 간격을 고려하여 미리 마킹(marking)한 후 작업하는 것이 바람직하다.
상기 단열재(200)를 고정하기 위해서 마이카테이프(202)나 철사 등을 이용하여 묶어서 고정시킬 수 있으며, 이들을 동시에 적용하여 묶어서 고정시키는 것도 가능하다.
여기서도 도 9에 도시된 것처럼 나중의 접속부(150, 도 26 참조) 연결을 위하여 단부의 일부 구간은 단열재(200)를 도포하지 않는 마진부(A)를 두는 것이 바람직하다.
한편, 도 12와 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 베이스(103) 상면 전체 영역에도 단열재(200)를 도포한다. 상기 베이스(103) 단열처리는 후술할 서포트 부재(120) 단열처리와 독립적으로 수행되거나 아니면 서포트 부재(120)와 베이스(103) 사이에 적용되는 단열재(200)를 베이스(103) 상면 전체로 연장하는 방식으로 수행될 수 있다.
이후에는 도 14 내지 도 17에 도시된 것처럼 베이스(103) 상의 일정 간격마다 서포트 부재(120)를 놓고, 상기 서포트 부재(120)를 통한 전도 열전달을 차단하기 위하여 상기 서포트 부재(120)를 단열처리한다.
상기 서포트 부재(120)의 단열처리는 서포트 부재(120)와 제1 외함(110) 사이 또는 서포트 부재(120)와 베이스(103) 사이 중 적어도 어느 하나 이상에 단열재(200)를 삽입함으로써 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 서포트 부재(120)와 상기 베이스(103) 사이에 구비되는 단열재(200)는 상기 베이스(103) 상면 전체로 연장될 수 있다. 물론 상기 서포트 부재(120)와 상기 베이스(103) 사이에 따로 단열처리를 하고 상기 베이스(103) 상면 전체에 단열재(200)가 추가로 도포되는 방식으로 이루어지는 것도 가능하다.
이때, 상기 단열재(200)는 추가적으로 상기 서포트 부재(120)의 몸체를 감싸도록 구비될 수 있다. 즉, 도 16에서 보는 바와 같이 상기 서포트 부재(120)의 몸통을 단열재(200)로 둘러싸서 추가적인 단열처리를 수행할 수 있다.
상기 서포트 부재(120)를 단열처리한 후에는 서포트 부재(120)와 베이스(103)를 볼트결합한다. 이때, 1000oC 90분 이상의 화염조건에 내화형 부스덕트(1000)가 노출될 경우 필연적으로 제1 외함(110)이나 베이스(103)의 열팽창을 수반하게 되는데 이를 흡수할 수 있는 신축구조를 적용하지 않을 경우 내화형 부스덕트(1000)의 파손이나 변형을 유발할 수 있다.
따라서, 상기 서포트 부재(120)에 볼트결합을 위해 형성되는 서포트 부재 결합공(122)은 도 17에 도시된 바와 같이 슬릿 형태로 형성되어 열에 의한 신축을 흡수할 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서 상기 서포트 부재 결합공(122)은 약 30mm 길이를 갖도록 형성될 수 있는데 이와 같은 슬릿 형태의 결합공을 적용함으로써 1000oC 이상의 외기조건에서 발생할 수 있는 열팽창을 흡수하여 변형에 의한 구조적인 파손을 미연에 방지할 수 있다.
상기 서포트 부재(120)의 단열처리 및 설치가 마무리되면 상기 서포트 부재(120) 상측에 상기 제1 외함(110)을 올려놓은 후 고정밴드(130)를 서포트 부재(120)와 볼트결합하여 상기 제1 외함(110)을 고정 설치한다. 이때, 전술한 바와 같이 도 18과 도 19에 도시된 것처럼 상기 서포트 부재(120)와 제1 외함(110) 사이에 전도 열전달을 차단하기 위한 단열재(200)를 삽입한다.
그리고 도 20 내지 도 22에 도시된 바와 같이 상기 고정밴드(130)가 설치된 부분을 단열재(200)로 둘러싸서 제1 외함(110)이 외측으로 노출된 부분에 추가적으로 단열처리를 수행한다.
이 과정에서 이미 단열재(200)가 도포된 부분과의 사이에 최대한 빈틈이 생기지 않도록 중첩(overlap)하여 단열재(200)를 도포하며 필요한 경우에는 단열재(200) 간 틈새에 단열재(200) 조각 등을 삽입하여 열 침입이 최소화되도록 시공한다.
상기 단열재(200)를 둘러싼 후에는 풀리지 않도록 전술한 마이카테이프(202)나 철사를 적용하여 감아서 고정시킨다.
이와 같이 고정밴드(130) 부분의 노출된 부분의 단열처리를 수행한 후에는 도 23과 도 24에 도시된 것처럼 전 영역에 다시 한 번 단열재(200)를 도포하여 상기 제1 외함(110)과 제2 외함(140) 사이에 형성될 수 있는 빈 공간을 최소화하도록 하며, 이후 제2 외함(140)으로 덮어서 베이스(101)와 제2 외함(140)에 의해 형성되는 내부 공간상에 제1 외함(110)을 수용한다.
그리고, 도 25와 도 26에 도시된 것처럼 서로 이웃하는 내화형 부스덕트(1000)를 접속부(150)를 통해 연결한 후 상기 접속부(150) 외측에 단열재(200)를 도포함으로써 내화형 부스덕트(1000)의 시공을 마무리한다. 여기서 접속부(150) 외측에 도포되는 단열재(200)는 전술한 제4 단열재(240)에 해당한다.
도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 내화형 부스덕트의 화재시험 시 내부온도분포를 나타낸 이미지이다.
도 27에 도시된 것처럼 본 발명에 따른 내화형 부스덕트(1000)는 대류 및 전도 단열 열처리가 적용됨으로써 1000℃ 90분 이상의 화염조건하에서도 내부온도가 100℃ 이하로 형성되므로 부스바(101)가 포함된 제1 외함(110)은 물론 특히 150℃ 내외의 내열특성을 갖는 접속부(150)에서도 충분한 내화성능을 발휘할 수 있음을 확인할 수 있다.
지금까지 설명한 본 발명의 실시 예들에 따른 내화형 부스덕트 및 그 시공방법은 부스덕트의 내화성능을 향상시켜 강화된 내화기준을 만족시킬 수 있고, 대류열전달에 의해 부스덕트 접속부에 열이 몰림으로써 쇼트가 발생하는 현상을 방지할 수 있으며, 부스덕트가 열 변형에 의한 신축에 따라 뒤틀리는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 화재 시 정상 기능을 충분한 시간 동안 발휘함으로써 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
101: 부스바 103: 베이스
110: 제1 외함 112: 날개부
120: 서포트 부재 122: 서포트 부재 결합공
130: 고정밴드 132: 고정밴드 결합공
140: 제2 외함 150: 접속부
200: 단열재 210: 제1 단열재
220: 제2 단열재 230: 제3 단열재
240: 제4 단열재 1000: 내화형 부스덕트

Claims (13)

  1. 내부에 부스바가 구비되며, 강도 보강을 위하여 상면과 하면에 측방으로 연장된 날개부를 가지는 제1 외함; 및
    상기 상면과 하면의 날개부 사이에 충진되어 공기를 매개로 한 대류 열전달을 차단하는 제1 단열재;를 포함하는 내화형 부스덕트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 외함을 일정 높이에서 지지하도록 베이스 상의 일정 간격마다 구비되는 서포트 부재와,
    상기 제1 외함을 상기 서포트 부재에 고정시키는 고정밴드를 더 포함하는 내화형 부스덕트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 서포트 부재를 통한 전도 열전달을 차단하기 위하여 상기 서포트 부재와 상기 제1 외함 사이 또는 상기 서포트 부재와 상기 베이스 사이 중 적어도 어느 하나 이상에 구비되는 제2 단열재를 더 포함하는 내화형 부스덕트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 단열재는 추가적으로 상기 서포트 부재의 몸체를 감싸도록 구비되는 것을 특징으로 하는 내화형 부스덕트.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 베이스 상면 전체에 단열재가 도포되어 단열처리하는 것을 특징으로 하는 내화형 부스덕트.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 베이스 상부에 상기 제1 외함 외측을 둘러싸도록 구비되는 제2 외함과,
    상기 제1 외함과 제2 외함 및 베이스 사이 공간에 충진되어 대류 열전달을 차단하는 제3 단열재를 더 포함하는 내화형 부스덕트.
  7. 제6항에 있어서,
    서로 이웃하는 부스덕트가 접속되는 접속부 외측을 둘러싸는 제4 단열재를 더 포함하는 내화형 부스덕트.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 서포트 부재에 볼트 결합을 위해 형성되는 결합공은 슬릿 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 내화형 부스덕트.
  9. 단열재를 설치할 크기에 맞게 재단하는 단계;
    제1 외함의 날개부에 공기를 매개로 한 대류 열전달을 차단하기 위해 상기 단열재를 충진하는 단계;
    베이스 상의 일정 간격마다 서포트 부재를 설치하고, 상기 서포트 부재 상측에 상기 제1 외함을 올려놓은 후 고정밴드를 결합하여 상기 제1 외함을 고정 설치하는 단계; 및
    상기 제1 외함 외측에 제2 외함을 설치하는 단계;를 포함하는 내화형 부스덕트의 시공방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 서포트 부재를 통한 전도 열전달을 차단하기 위하여 상기 서포트 부재를 단열처리하는 단계를 더 포함하는 내화형 부스덕트 시공방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단열재는 추가적으로 상기 서포트 부재의 몸체를 감싸도록 구비되는 것을 특징으로 하는 내화형 부스덕트의 시공방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 서포트 부재와 상기 베이스 사이에 구비되는 단열재는 상기 베이스 상면 전체로 연장되거나 상기 베이스 상면 전체에 단열재가 추가로 도포되어 단열처리되는 것을 특징으로 하는 내화형 부스덕트의 시공방법.
  13. 제9항에 있어서,
    서로 이웃하는 부스덕트를 접속부에 연결한 후 상기 접속부 외측에 단열재를 도포하는 단계를 더 포함하는 내화형 부스덕트의 시공방법.
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