KR20190041238A - 방염구조물 및 방염구조물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

구조물의 외측면에 난연성 도료를 도포하더라도, 구조물 내부의 피로 균열(fatigue crack) 검사가 가능한 방염구조물이 제공된다. 방염구조물은, 구조체와, 상기 구조체의 외면에 설치되며, 상기 구조체와 접하는 내측에 내시경이 이동하는 이동공간이 형성된 몰드와, 상기 구조체와 상기 몰드를 덮도록 도포되며, 기준온도 이상에서 발포되어 난연성 발포폼을 형성하는 방화도료와, 상기 방화도료와 상기 몰드를 관통하여, 상기 이동공간과 외부를 연통하는 관통부를 포함한다.

Description

방염구조물 및 방염구조물의 제조방법{Frame-Retarding Structure and Method Producing Frame Retarding Structure}

본 발명은 방염구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 구조물의 취약부분에 발생하는 피로 균열을 주기적으로 검사할 수 있는 방염구조물에 관한 것이다.

일반적으로 화재 발생 시 해양 또는 육상 구조물과 같은 구조물을 보호하기 위한 방법으로는 능동적 방화 보호(active fire protection)와 수동적 방화 보호(passive fire protection)가 있다. 능동적 방화 보호는 화재를 감지하고 진압하는 시스템을 의미하며, 수동적 방화 보호는 벽체나 바닥 등의 구조물에 방화 재료를 이용하여 구조물이 화재에 의해 변형되거나 붕괴되는 것을 막는 방식의 방화 보호를 의미한다.

수동적 방화 보호는 수동적 방화 보호는 해양 및 육상 구조물의 화재 발생 시에 주요 구조물의 급격한 강도 저하를 방지하고, 대피 시간의 확보, 화재의 확산 저지 및 인명과 재산을 보호하기 위해 시공된다. 즉, 화염이 직접적으로 전달되는 것을 일정시간 유보시키기 위한 시공으로서, 전체 구조물에 시공되기 보다는 구조물의 주요 구조물 위주로 시공된다.

그러나, 수동적 방화 보호와 같은 방법으로 구조물의 외주면에 방화도료를 시공하게 되면, 방화도료로 인하여 구조물의 피로에 인한 균열(fatigue crack)의 검사가 사실상 불가능한 문제가 발생하게 되며, 이로 인해, 구조물이 취약한 부분에 구조물의 외측에 조립식 방화도료를 시공하는 방법을 일반적으로 사용하고 있으나, 조립식 방화도료의 경우 형틀을 만들어서 제작하므로 가격이 매우 비쌀 뿐만 아니라 제작하는데 많은 시간이 소요되어 적용하기 어려운 문제가 발생하였다.

따라서, 구조물의 외측에 방화도료를 시공하더라도, 구조물 내부의 균열 상태를 검사할 수 있는 구조의 PFP구조물을 필요로 하였다.

대한민국 등록실용신안 제20-0379268호, (2005.03.09)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 구조물의 취약부분에 발생하는 균열을 주기적으로 검사할 수 있는 방염구조물을 제공하려는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 구조물의 취약부분에 발생하는 피로 균열을 주기적으로 검사할 수 있는 방염구조물의 제조방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 기술적 과제에 의한 방염구조물은, 구조체와, 상기 구조체의 외면에 설치되며, 상기 구조체와 접하는 내측에 내시경이 이동하는 이동공간이 형성된 몰드와, 상기 구조체와 상기 몰드를 덮도록 도포되며, 기준온도 이상에서 발포되어 난연성 발포폼을 형성하는 방화도료와, 상기 방화도료와 상기 몰드를 관통하여, 상기 이동공간과 외부를 연통하는 관통부를 포함한다.

상기 몰드는 상기 구조체를 둘러싸며 상기 이동공간이 연결되는 링형상으로 형성될 수 있다.

상기 몰드로부터 연장되며 상기 이동공간과 연통되는 관 형상의 연장관을 더 포함할 수 있다.

상기 난연성 발포폼은 상기 기준온도에서 발포하여 상기 관통부를 봉쇄(封鎖)할 수 있다.

상기 관통부를 밀폐하는 밀폐캡을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제에 의한 방염구조물의 제조방법은, 구조체의 외면에 상기 구조체와 접하는 내측에 내시경이 이동하는 이동공간이 형성된 몰드를 설치하는 (a) 단계와, 기준온도 이상에서 발포되어 난연성 발포폼을 형성하는 방화도료를 상기 구조체와 상기 몰드를 덮도록 도포하는 (b) 단계와, 상기 방화도료와 상기 몰드를 관통하여 상기 이동공간과 외부를 연통하는 관통부를 형성하는 (c)단계를 포함한다.

상기 몰드는, 상기 이동공간과 연통되며 외측으로 연장된 관형상의 연장관을 더 포함하고, 상기 (c)단계는, 상기 (b) 단계 이후에 상기 연장관을 제거하여 상기 관통부를 형성할 수 있다.

상기 (c) 단계 이후에, 상기 관통부를 밀폐하는 밀폐캡을 형성하는 (d) 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 방염구조물은, 구조체의 외주면에 화재 및 고온에 대비할수 있는 방화도료를 도포하더라도 구조체의 외주면을 관찰할 수 있으며, 구조체의 외주면에 피로 균열(fatigue crack)을 정확하고 손쉽게 검사할 수 있는 특징이 있다. 또한, 화염으로 인해 구조체의 재질에 열화가 발생하여 구조물이 붕괴되는 등의 대규모의 사고를 방지할 수 있는 것과 같이, 구조적 안정성이 뛰어난 특징이 있다.

아울러, 제작이 간편하여 제작시간이 단축될 뿐만 아니라 작업이 용이한 장점이 있으며, 제작비용이 절약되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방염구조물의 사시도이다.
도 2는 도 1을 A-A'선으로 절단한 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 방염구조물의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 사용 예를 도시한 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 방염구조물 및 방염구조물의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 먼저, 방염구조물에 대해 상세히 설명하고, 이후 방염구조물의 제조방법에 대해 상세히 설명하는 방식으로 설명을 진행하도록 한다,

본 발명의 일 실시예에 의한 방염구조물(1)은 파이프와 같은 구조체(10)의 외측면에 방화도료(30)가 도포되더라도 구조체(10) 외주면의 피로 균열(fatigue crack) 발생 여부를 판단할 수 있는 PFP(Passive Fire Protection)구조물이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 방염구조물의 구성에 관하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방염구조물(1)의 사시도이고, 도 2는 도 1을 A-A'선으로 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 방염구조물(1)은 구조체(10), 구조체(10)의 외면에 설치되며 구조체(10)와 접하는 내측에 내시경(도 7의 e참조)이 이동하는 이동공간(21)이 형성된 몰드(20), 구조체(10)와 몰드(20)를 덮도록 도포되며, 기준온도 이상에서 발포되어 난연성 발포폼을 형성하는 방화도료(30), 방화도료(30)와 몰드(20)를 관통하여 이동공간(21)과 외부를 연통하는 관통부(23)를 포함한다.

구조체(10)는 파이프(pipe), 보(beam), 뼈대 등과 같은 일종의 구조물로, 본 발명의 명세서 상에서의 구조체(10)는 원통형 형상의 속이 빈 가늘고 긴 관으로 형성된 일종의 파이프를 예로들 수 있다. 구조체(10)는 파이프 형상으로 형성되어 석유 또는 가스를 생산/정제 및 저장하거나 수송하는데 사용되는 구조물일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 다양한 재질과 형상의 구조물을 의미할 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 Y자 형상으로 형성된 구조체(10) 외주면의 일부분에는 몰드(20)가 배치될 수 있다.

몰드(20)는 구조체(10)의 외주면에 구조체(10)와 이격된 공간을 형성하기 위한 것으로, 구조체(10)의 외주면을 둘러싸는 링 형상의 관으로 형성될 수 있다. 몰드(20)는 몸 둘레가 둥글고 속이 비어있는 도넛과 같은 형상의 관이 복수 개로 분리 형성되어, 플랜지(24)에 의해 구조체(10)의 외주면을 감싸도록 결합될 수 있다. 몰드(20)는 하나의 링 형상의 관으로 형성될 수도 있지만, 복수 개로 분리 형성되어 플랜지(24) 결합됨으로써, 구조체(10)의 외주면에 용이하게 밀착 결합될 수 있다. 이와 같은 형상을 갖는 몰드(20)는 구조체(10)의 지름보다 큰 지름을 가지도록 형성되어 구조체(10)의 외주면을 둘러 싸도록 배치될 때, 구조체(10)와 일정 간격을 두고 이격 배치되어 이동공간(21)을 형성할 수 있다. 즉, 이동공간(21)은 구조체(10)의 외주면과 몰드(20)의 내주면으로 둘러 쌓인 밀폐된 빈 공간을 의미하며, 이는, 내시경(e)이 이동하는 이동통로로 사용된다. 이에 대해서는 구체적으로 후술하도록 한다.

계속해서, 몰드(20)는 외측면의 적어도 일부분이 연결되지 않고 분리 형성되어, 이동공간과 외부를 연결하는 관통부(23)를 형성하는 연장관(22)을 포함할 수 있다.

연장관(22)은 몰드(20)의 일부분으로 몰드(20)로부터 연장되어 이동공간(21)과 연통되는 관 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 연장관(22)은 몰드(20)의 일부분이 외측으로 적어도 한번 굴절 형성된 굴절부로, 외측을 향하여 굴절 형성되어 연장관(22)의 내부 공간은 이동공간(21)과 연통되는 관통부(23)를 형성할 수 있다. 도 1에서와 같이 형성된 연장관(22) 몰드(20)의 일부분을 관통하는 원통형의 형상으로 형성되지만, 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 형성되어 이동공간(21)과 연통되는 관통부(23)를 형성할 수 있다. 이와 같이 형성되는 연장관(22)은 내시경(e)이 들어가는 입구가 될 수 있으며, 내시경(e)이 연장관(22)의 내부 공간을 통해 삽입되어 몰드(20) 내부의 이동공간(21)을 따라 이동하면서 구조체(10)의 외측면을 관찰할 수 있다. 이에 대해서는 도 3 내지 도 8에서 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1에서의 몰드(20)와 연장관(22)은 구조체(10)의 일부분만 감싸도록 형성되지만 이에 한정되지 않고 구조체(10)에 크렉(crack)이 발생할 우려가 있는 위치에 다수 개의 몰드(20)를 배치하여 다수 개의 연장관(22)과 이동공간(21)을 형성하여 구조체(10)의 외주면을 검사할 수도 있다. 연장관(22)에 형성된 관통부(23)는 외부로 노출되도록 관통 형성되어, 구조체(10)의 검사를 시행하지 않을 시에는, 관통부(23)를 밀폐하는 밀폐캡(40)(도 6의 40)을 관통부(23)에 삽입 고정하여 관통부(23)를 밀폐할 수도 있다.

한편, 구조체(10)와 몰드(20)의 외주면에는 방화도료(30)가 도포될 수 있다.

방화도료(30)는 화염에 접촉되었을 시 구조체(10)의 강도저하를 방지하는 방화부재로, 난연성 물질로 이루어진다. 방화도료(30)는 기준온도 이상에서 발포되어 난연성 발포폼을 형성하는 것으로 몰드(20)와 구조체(10)의 외주면을 덮도록 도포될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 방화도료(30)는 고온에서 불연의 발포된 탄화층(char)을 형성하는 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 스틸렌계 수지, 우레탄계 수지, 페놀계 수지, 글래스, 세라믹, 암면 및 석고 등의 난연성 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같은 성질로 이루어진 방화도료(30)는 화염 또는 열에 의해 반응하여 탄화물 형태로 발포하면서 산소차단효과를 발휘할 수 있으며, 구조체(10)와 몰드(20)의 외주면에 배치되어 화재 발생시 화염의 침투를 차단하여 화재의 전이를 방지할 수 있다. 또한, 방화도료(30)는 고온에서 난연성 발포폼을 형성하면서 팽창하여 단열층을 형성하면서 연장관(22)으로 인해 형성된 관통부(23)를 봉쇄(封鎖)하여 화염이 관통부(23)를 통해 이동공간(21)으로 전이되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 관통부(23)에 삽입된 밀폐캡(40)의 외주면을 난연성 발포폼이 도포되어 이동공간(21) 내부로 화염이 전이되는 현상을 방지할 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 방염구조물을 제조하는 방법에 관하여 설명하도록 한다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 방염구조물의 제조방법을 나타낸 도면이다.

먼저, 도 3을 참조하면, 몰드(20)를 설치(a 단계)하는 도면을 도시하고 있다. 구조체(10)의 외주면에 구조체(10)의 일부분을 밀폐하여 이동공간(21)을 형성할 수 있는 형상의 몰드(20)를 설치한다. 즉, 구조체(10)의 외주면에 피로 균열이 발생할 우려가 있는 위치에 몰드(20)를 설치하여, 구조체(10)의 외주면에 구조체(10)와 접하는 내측에 내시경(e)이 이동하는 이동공간(21)을 형성할 수 있다. 몰드(20)는 구조체(10)의 일부분을 둘러싸도록 설치되어, 적어도 일부분이 이동공간(21)과 외측을 관통하는 관통부(23)를 형성하는 연장관(22)이 형성될 수 있다.

구조체(10)의 외주면에 몰드(20)를 설치한 후에, 도 4에 도시된 바와 같이, 구조체(10)와 몰드(20)의 외주면에 방화도료(30)를 도포(b 단계)한다. 구조체(10)와 몰드(20)의 외주면을 덮도록 도 4에 도시된 바와 같이 방화도료(30)를 도포하며, 이때, 방화도료(30)는 연장관(22)의 외측으로 돌출되지 않는 두께만큼 도포하고, 내시경(e)이 삽입되는 연장관(22)의 입구를 봉쇄하지 않도록 도포한다. 구조체(10)와 몰드(20)의 외주면에 도포되는 방화도료(30)는 기준온도 이상에서 발포되어 난연성 발포폼을 형성하며, 난연성 발포폼은 탄화층을 형성하는 물질로 이루어져, 기준온도 이상에서 구조체(10)를 보호할 수 있는 역할을 한다. 또한, 방화도료(30)가 고온과 접촉하여 난연성 발포폼을 형성하게 될 시, 발포폼이 연장관(20)의 입구를 봉쇄하여 화염이 연장관(22)의 내부로 유입되는 현상을 방지할 수 있다. 방염구조물(1)에 형성된 연장관(22)을 제거하지 않고 화염에 접촉될 경우, 방화도료(30)가 발포하여 연장관(22)을 덮어 관통부(23)를 폐쇄할 수 있으며, 연장관(22)이 제거된 상태에서 화염에 접촉될 경우, 방화도료(30)에서 부풀면서 관통부(23)를 봉쇄하게 되므로 관통부(23)를 효과적으로 차단할 수 있는 특징이 있다.

계속해서, 방화도료(30)와 몰드(20)를 관통하여 이동공간(21)과 외부를 연통하는 관통부(23)를 형성(c 단계)한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 관통된 홀이 외부로 노출되도록 형성된 연장관(22)은 몰드(20)와 분리될 수 있도록 형성되므로, 방화도료(30)가 굳은 후에, 연장관(22)을 제거하고 외부로부터 이동공간(21)이 연통된 관통부(23)를 형성할 수 있다. 본 명세서 상에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 연장관(22)을 제거하는 단계를 포함하지만, 이에 한정되지 않고 연장관(22)을 제거하지 않고 연장관 내부의 공간을 통해 내시경(e)을 삽입할 수도 있다.

관통부(23)가 형성된 이후에, 관통부(23)를 통하여 내시경(e)을 삽입하여 구조체(10)의 외측면을 관찰하여 구조체(10)의 외측면에 피로 균열의 발생 여부를 필요 시마다 확인할 수 있으며, 관통부(23)를 통해 구조체(10)의 외주면을 검사하지 않을 때에는 도 6에 도시된 바와 같이 밀폐캡(40)을 이용하여 관통부(23)를 밀폐할 수 있다. 관통부(23)를 사용하지 않을 시에, 밀폐캡(40)을 이용하여 관통부(23)를 밀폐함으로써 먼지, 빗물 등이 관통부(23)로 유입되어 이동공간(21)까지 유입되어 구조체(10)에 균열이 발생하는 것을 방지하고, 안정성을 확보할 수 있다.

이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 방염구조물의 사용 예에 관하여 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 방염구조물의 사용 예를 도시하고 있는 사시도이다.

도 7을 참조하면, 도 1의 Y자 형상의 분지관에 몰드(20)가 배치된 방염구조물의 일부분을 나타낸 사시도이다. 본 발명의 방염구조물(1)은 도 7에 도시된 바와 같이, 관통부(23)를 통해 내시경(e)을 삽입할 수 있다. 관통부(23)를 통해 삽입된 내시경(e)은 이동공간(21)을 따라 이동하면서 구조체(10)의 외측면을 관찰할 수 있으며, 내시경(e)으로 구조체(10)의 외주면을 확인하여 피로 균열의 발생 여부를 검사할 수 있다. 이와 같이, 방염구조물(1)은 구조체(10)의 외주면에 방화도료(30)가 도포되더라도, 균열이 자주 발생하는 구조체(10)의 외주면을 손쉽게 관찰할 수 있어, 구조체(10)의 안정성을 향상시킬 수 있는 있으며, 구조체(10)의 외주면에 도포된 방화도료(30)로 인해, 화재 발생 시 고온으로 인하여 구조체(10) 재질에 열화가 발생하고 이로 인해 구조체(10)가 붕괴되는 현상을 방지할 수 있다.

아울러, 방염구조물(1)은 구조체(10)의 외주면에 방화도료(30)를 도포하기 전에 몰드(20)를 손쉽게 설치만 함으로써, 방화도료(30)가 도포된 구조체(10)의 외주면을 관찰할 수 있어, 화재로부터 안정성을 향상시킬 수 있는 동시에, 구조체(10)로서의 안정성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 구조체(10)의 외주면을 관찰할 수 있도록 관통부(23)를 형성하더라도 관통부(23)를 사용하지 않을 시에는 밀폐캡(40)으로 관통부(23)를 밀폐하여 외부의 오물이 이동공간(21)으로 투입되는 현상을 방지할 수 있다.

이와 같은 방염구조물(1)은 제작이 용이할 뿐만 아니라 제작시간도 단축되며, 비용도 감면되는 뛰어난 장점이 있을 뿐만 아니라, 방염구조물(1)은 구조체(10)의 크렉 수치 해석을 정확하고 손쉽게 할 수 있는 특징이 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 방염구조물 10: 구조체
20: 몰드 21: 이동공간
22: 연장관 23: 관통부
24: 플랜지 30: 방화도료
40: 밀폐캡 e: 내시경

Claims (8)

1. 구조체;
   상기 구조체의 외면에 설치되며, 상기 구조체와 접하는 내측에 내시경이 이동하는 이동공간이 형성된 몰드;
   상기 구조체와 상기 몰드를 덮도록 도포되며, 기준온도 이상에서 발포되어 난연성 발포폼을 형성하는 방화도료; 및
   상기 방화도료와 상기 몰드를 관통하여, 상기 이동공간과 외부를 연통하는 관통부를 포함하는 방염구조물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 몰드는 상기 구조체를 둘러싸며 상기 이동공간이 연결되는 링형상으로 형성되는 방염구조물.
3. 제2항에 있어서,
   상기 몰드로부터 연장되며 상기 이동공간과 연통되는 관형상의 연장관을 더 포함하는 방염구조물.
4. 제1항에 있어서,
   상기 난연성 발포폼은 상기 기준온도에서 발포하여 상기 관통부를 봉쇄(封鎖)하는 방염구조물.
5. 제1항에 있어서,
   상기 관통부를 밀폐하는 밀폐캡을 더 포함하는 방염구조물.
6. 구조체의 외면에 상기 구조체와 접하는 내측에 내시경이 이동하는 이동공간이 형성된 몰드를 설치하는 (a) 단계;
   기준온도 이상에서 발포되어 난연성 발포폼을 형성하는 방화도료를 상기 구조체와 상기 몰드를 덮도록 도포하는 (b) 단계; 및
   상기 방화도료와 상기 몰드를 관통하여 상기 이동공간과 외부를 연통하는 관통부를 형성하는 (c)단계를 포함하는 방염구조물의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 몰드는, 상기 이동공간과 연통되며 외측으로 연장된 관형상의 연장관을 더 포함하고,
   상기 (c)단계는, 상기 (b) 단계 이후에 상기 연장관을 제거하여 상기 관통부를 형성하는 방염구조물의 제조방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 (c) 단계 이후에, 상기 관통부를 밀폐하는 밀폐캡을 형성하는 (d) 단계를 더 포함하는 방염구조물의 제조방법.

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