1. 서 론

소화활동설비인 제연설비 및 공조를 겸용한 제연설비 덕트공사의 경우에 특정소방대상물(문화 및 집회시설, 종교시설, 운동시설, 영화상영관, 근린생활시설, 판매시설, 운수시설, 숙박시설, 위락시설, 의료시설, 노유자시설, 창고시설-물류터미널만 해당, 운수시설중 시외버스 정류장, 철도 및 도시철도시설, 공항시설 및 항만시설의 대합실 또는 휴게시설, 지하시설-터널 제외, 복합건축물) 등의 보온단열재 규정으로는 제연설비의 화재안전기준(NFSC 501) 제9조(배출기 및 배출풍도)제2항의 거실제연과 특별피난계단의 계단실 및 부속실에 해당하는 화재안전기준(NFSC 501A) 제14조(수직풍도에 따른 배출)의 수직풍도인 내화구조와 제18조(급기풍도) 의 제연설비로 규정하고 있다.

2. 본 론

2.1 제연설비 단열의 목적

2.1.1 화재시 고온의 열전달 방지

제연설비의 전용 풍도(덕트)는 평상시 사용하는 것이 아니기 때문에 소음을 방지하기 위한 목적은 크지 않고, 열전달 방지를 위한 목적이 크다고 할 수 있으며, <그림 1>과 같이 반드시 덕트 외부에 단열처리 하여야 한다.

2.1.2 주위의 가연물로 화재확산 방지

화재시 배출풍도(덕트)로 연기류를 배출하는 과정에서 배출풍도가 가열되고 이로 인하여 풍도 주위의 가연물로 열이 전달되어 화재가 확산되는 것을 방지하기 위하여 배출풍도를 단열하는 것이다.

2.2 단열 목적을 위한 재료의 조건

2.2.1 플래시오버(Flashover)

발화점 주위에서 화재가 서서히 진행하다가 서서히 시간이 경과함에 따라 대류와 복사현상에 의해 일정 공간 안에 있는 가연물이 발화점까지 가열되어 일순간에 걸쳐 <그림 2>와 같이 동시에 발화되는 현상이다.

발생원인은 자기발화가 일어나고 있는 연소공간에서 발생되는 열방출에 의해 열이 집적되어 온도가 상승하면서 전체 공간을 순식간에 화염으로 가득차게 만든다.

플래시오버가 발생할 때, 뜨거운 가스층으로부터 발산하는 복사에너지는 일반적으로 20kW/m³를 초과한다. 이러한 복사열은 구획실내의 가연성 물질에 열분해 작용을 일으킨다.

이 시기에 생성되는 가스는 천장부분의 가스층으로부터 발산하는 복사에너지에 의해 발화 온도까지 가열된다. 이때의 온도는 공간 내의 모든 가연성 물질이 동시적 발화를 일으키는 구획실내의 온도이다.

플래시오버 현상이 발생하는 온도는 대략 485〜639℃까지의 범위이다. 이러한 범위는 열분해작용에 의해 발산되는 가장 보편적인 가스 중의 하나인 일산화탄소(CO)의 발화온도(690℃)와도 관계가 있다.

연소하는 구획실내에서 플래시오버가 일어나기 전에 몇 가지 현상이 발생한다. 온도가 급격히 상승하고 구획실 내의 가연물들이 열분해 현상으로 인해 가연성 가스를 발산하고 플래시오버가 발생하면 열분해로 발생된 가스들을 발화한다. 그리고 이로 인해 방 전체는 화염에 휩싸이게 된다.

최고조에 오른 실내의 플래시오버 상태에서 발산되는 열발산율은 10MW 또는 그 이상이 될 수 있다.

2.2.2 불연성 재료별 사용 온도의 분류

불연재료의 성능으로는 유기질인 발포폼 형태의 보온단열재에서는 <표 1>과 같이 구조적인 한계가 있으며, <표 2>와 같이 주로 무기질 재료에서 단열(열차단) 목적을 이룰 수 있다.

특히 공조를 겸용으로 하는 제연설비에서는 결로방지와 에너지절감의 기능까지도 감안한 불연성 재료로의 덕트보온 단열공사를 요구하고 있으며, 보온단열공사 특징으로는 친환경적이며 인체에 무해한 재료로 현장 근로자들의 기피대상 물질인 분진이나 유리가시 등에 안전한 재료의 선택으로 시공성과 마감 후 외관연출까지도 고려되어야 한다.

2.3 관련 법령 및 성능위주 설계 가이드

제연설비 화재안전기준 법령에서는 단열재의 품질기준을 <표 3>과 같이 불연재료로 정하고 있다.

규모 이상의 대형 건축물에 해당되는 성능위주설계 심의 가이드에서도 서울특별시, 부산광역시 등 제연설비 단열재의 기준을 불연재료로 의무화 되어 화재안전성능에 최우선을 두고 있다.

2.4 기계설비 기술기준

국토교통부고시 제2021 - 851호 「기계설비법」에 따라 기계설비의 안전 및 성능을 확보하기 위하여 기술기준의 세부내용을 정하고, 기계설비공사의 착공 전 확인 및 사용 전 검사에 필요한 세부 절차와 관련 서식을 정하여 2021년 6월 7일 제정·고시하였으며,보온설비의 설계 및 시공 기준(제8조제10호 관련)도 새로이 개정하였다.

2.4.1 제연덕트 단열두께

제연덕트의 보온재 등급별 보온두께는 KCS 31 20 05(2.4) <표 4>에 따라 적용한다.

2.4.2 제연덕트 보온재 화재안전 난연성능기계설비 기술기준에서는 2.3 <표 3>의 내용과 같이 최근에 개정되어 법령 예고된 소방법 국가화재안전기준(NFSC)에서 정한 NF SC 501 거실제연설비의 단열재는 불연재료로의 내용이 반영되어지지 못한 것으로서 아래의 <표 5>와 같이 정하고 있다.

결론적으로 기계설비 기술기준에서는 기존에 시중의 해당 보온단열재 재료들에서 임의적으로 정하고 있는 난연성능이 아닌 올바른 국가화재안전기준 법령에 따라 건축법에서 기준한 시험규격과 품질을 인용하여 기준하고 있다.

다만 거실제연설비의 경우 기존의 소방청에서 인허가시 유권해석하고 있는 내용(불연재료, 준불연재료, 난연재료)으로 분류되어 있으나, 이미 국가화재안전기준 법령이 개정 예고되어 있기에 준불연재료, 난연재료는 해당되지 않으며 "불연재료"의 품질기준으로 이해하여야 할 것이다.

3. 결 론

제연설비 덕트보온공사 해당 보온단열재의 품질로는 불연성 재료로의 적용이 의무화되어져 화재안전성능을 대폭 강화하고 있으며 특히 공조덕트를 겸용으로 하는 구간에서는 결로방지와 에너지절감까지도 고려한 재료의 선택이 매우 필수적이라 할 수 있다.

3.1.1 왜 FireMaster를 사용해야 하는가?

건축물 화재는 일반적으로 ISO 834-1(Cellulose Fire)의 화재 곡선에 따라 발생한다.

2시간 동안 1050℃까지 상승하는 화재의 특성상 이를 견딜 수 있는 적합한 방화 단열재의 선정은 매우 중요하다.

FireMaster AES 보온단열재는 최대사용온도 1200℃를 견딜 수 있는 초고온 단열재로 <그림 4>와 같이 단열두께 25mm에서 실제 화염 방사시 뛰어난 열차단 효과를 체험할 수 있으며, 내열온도가 낮은 유기질 발포폼 재료 및 Glass Wool(유리섬유 300℃), Mineral Wool(암면 650℃) 보다 화재에 더 안전한 방화 단열재이다

또한 건축물 화재 뿐만 아니라 유류 화재(ISO 834-3), 폭발을 동반한 제트화재(ISO 22899-1)에 대응하기 위한 최고의 재료라 할 수 있다.

3.1.2 화학 바인더 무첨가

유기 바인더가 함유되지 않은 친환경 섬유 단열재이다.

바인더가 함유되어 있지 않기 때문에 화재시 방출되는 연기와 독가스로부터 안전을 보장할 수 있다.

3.1.3 친환경 유리가시 없는 인체무해성

현장 근로자들이 기피하는 물질이나 실내공기질을 위협하는 유해한 것들에 매우 안정적인 재료로 기존 불연성 무기질 재료에서 노출되는 유리가시 등 불편한 요소들을 제거하고 대안을 제시하고 있다.

3.1.4 우수한 열전도율 에너지절감

평균 열전도율 값이 0.032W/m.K의 품질로 냉난방 공조덕트 기능에서는 열손실방지 및 결로방지에서도 매우 우수하다.

3.1.5 간편하고 경제적인 시공성

재료의 형태가 딱딱하거나 고체의 재질이 아니며, 섬유형태의 매트 타입으로 유연성도 우수하여 까다로운 마감공정이 필요치 않으며 해당 덕트통에 감아서 보온핀 또는 밴드처리하여 간단히 마감할 수 있으며, <그림 5>와 같이 설치후 미려한 외관연출 효과까지 보여준다.

3.2 무기질 불연재료의 선택

현재 시중에서 덕트보온공사에 사용되어지고 있는 대표적인 무기질 재료들 중에서도 2.2.2 <표 1>에서 언급되어진 내용과 같이 재료별 사용온도 내열성능에서는 상당한 차이를 나타내고 있다.

무엇보다도 안전을 위해서는 타헙이 있을 수 없으며, 이에 해당 재료의 선택시에는 무엇보다도 화재안전성능을 우선시하여 보다 상향되어진 품질로의 접근이 합리적이라 사료된다.

그리고 공조덕트 겸용인 제연설비의 경우에는 해당 보온단열재의 결로방지 기능과 열손실을 방지하는 에너지절감형 보온단열재로의 선택이 고려되어야 할 것이다.

3.3 맺음말

안전에는 당연히 비용이 발생할 수밖에 없고, 안전을 유지하는 일은 상당히 번거로운 일이다.

다른 그 무엇보다도 국민의 생명과 재산을 보호하는 올바른 해당 법령의 적용과 함께 사후대응책 보다는 사전에 예방하는 정책이 우선시되어져야 하며, 화재발생시 매번 반복되어지는 대형참사의 주된 요인 및 발화의 원인을 원천적으로 차단하는 방식의 매뉴얼 적용을 필요로 해야 한다.

참 고 문 헌

1) 건축법

2) 건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙

3) 국토교통부 고시 제2021-851호 기계설비법 기계설비 기술기준

4) 소방법 소방청공고 제2020-119호 제연설비의 화재안전기준(NFSC 501)

5) 소방법 소방청공고 제2020-119호 특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비의 화재안전기준(NFSC 501A)

6) 제연설비의화재안전기준(NFSC)해설서

7) 화재예방, 소방시설 설치ㆍ유지 및 안 전관리에 관한 법률 제9조(특정대상물에 설치하는 소방시설등의 유지·관리 등)