총괄 요약
과거의 경험을 토대로 화재가 바닥에서 바닥으로 그리고 건물의 정면 위로 확산되는 것은 재앙적인 사건이 될 수 있음을 인정합니다. 다른 외장 시스템에 대한 외장재의 화재 행동을 다루기 위한 규제 및 시험을 기초로 하는 방법론은 나라마다 크게 다릅니다. 하나의 어려운 점은 목재, 플라스틱, 고강도 유리섬유(GRP), 유약, 고분자 복합재료, 시멘트를 기초로 하는 재료 그리고 단열재 포함 여부와 같은 여러 재료 및 조립과 관련되어 있다는 것입니다.
화재 위험은 외부 조립의 구성 요소가 가연성인 경우 더욱 심각합니다. 과거의 화재 사건 중 일부는 단열 공간을 통해 내부로 또는 외관상 정면의 길이에 걸쳐 빠르고 광범위하게 화재가 확산되었음을 보여주었습니다. 가연성 구성 요소가 없는 정면의 경우, 바닥에서 바닥으로 띄엄띄엄 확산이 발생할 수 있습니다.
이 연구의 1단계에서는 가연성 외관 시스템에 대한 데이터를 수집하고, 이 분야의 기존 연구를 검토하고, 정면 화재에 대한 통계를 조사하고, 정면 화재를 나열하고, 화재 확산의 메커니즘과 역학을 기술하고, 기존 테스트 방법을 검토하고 가능한 미래 실험적 연구 2단계 시험방법 및 방법론에 대한 권고로 결론을 내립니다.
이 보고서는 화재방지연구재단(FPRF)의 CSIRO와 FireSERT에 의해 가연성 부품을 포함하는 외벽 조립품의 화재 위험성 프로젝트 제1단계에서 준비되었습니다. 이 단계에서는 다음 항목을 조사했습니다.
① 공통적으로 사용되는 가연성의 외벽 시스템 ② 화재 확산의 기존 연구 및 메커니즘 ③ 화재 통계
④ 화재 사고 사례 연구 ⑤ 시험방법 및 규정
일반적으로 사용되는 가연성 외벽 시스템의 유형은 다음과 같습니다.
① 외장 마감시스템(EIFS, ETICS 또는 합성 치장벽돌) ② 금속 복합 재료 표면재(MCM) ③ 고압 라미네이트
④ 구조 절연 판넬시스템(SIPS) 또는 단열 샌드위치판넬 시스템 ⑤ 빗물 차단 표면재(RSC) 또는 환기되는 외벽(커튼 월)
⑥ 내후성 차단벽(WRB) ⑦ 외부 목재 판넬
이러한 외벽 시스템은 전형적으로 화재 중단 여부와 관계 없이, 단열층과 수직 공간을 포함할 수 있는 상이한 재료와 층의 복잡한 조립품입니다. 외부 가연성 벽의 화재 성능과 관련된 기존 연구에 대한 간략한 개요가 제공됩니다. 화재법규개혁센터(Fire Co-de Reform Center)는 외부 피복재의 화재 성능에 관한 연구 보고서를 제공하여 2000년까지의 이전 연구에 대해 훌륭한 내용을 제공합니다.
화재 발생의 핵심은 두 가지 유형의 화재 중 하나일 수 있습니다.
① 건물 외부의 화재(다른 건물, 외부 화재) 또는
② 바닥에서 발생하는 건물 내부의 화재로 창문을 부수고 앞면에 불을 뿜어냅니다. 사건 발생 후 화재 확산의 주요 과정은 다음과 같습니다.
① 창문과 같은 개구부를 통해 위의 단계 내부로 불이 퍼지면 위의 단계에서 2차적인 실내 화재가 발생하여
단계에서 단계로 화재 확산(도약)
② 가연성인 경우 벽의 외부 표면에 화염이 퍼집니다.
③ 수직 이중벽 공동 내의 화염 확산/ 공극 또는 내부 단열층. 화재 차단막이 있는 경우, 특히 바닥과 외부 벽의 교차점에 발생할 수 있는 장애를 포함할 수 있습니다.
④ 내부 단열재에 화염 확산으로 인한 불연성 외부 표면재의 열화 및 분리를 일으키는 열 흐름 충격(무결성 손실)
⑤ 2차 외부 화재는 타는 파편 낙하로 또는 화재가 확산이 쇠퇴하여 낮은 수준으로 떨어집니다.
이 연구 보고서에서 앞면 화재안전 문제는 4 부분으로 나눌 수 있습니다.
① 밀폐된 화재로 인한 외관 화염 그리고 밀폐된 내부 화재로 화재 노출 상황 및 열 유속 분포의 세부사항. 이 요구사항은 다음 부분에 대한 전제 조건입니다.
② 불연성 및 연소성 외관 조립의 구조적 실패를 포함한 외관 조립 및 외관 평판 접합부의 내화성
③ 밀폐 화재로 인한 화염으로 인해 가연성인 경우 정면 조립 외부 표면에 화재 확산
④ 밀폐 화재로 인해 가연성인 경우 외관 단열재 내부의 화재 전파 및 확산
미국, 호주, 뉴질랜드 및 북유럽 국가의 외벽 화재 관련 통계가 검토되었습니다. 외벽 화재에 관련된 통계 자료는 매우 제한적이며, 외벽 재료의 유형, 화재의 확산 범위, 화재 확산의 메커니즘과 같은 정보를 수집하지 않았습니다. 외부 벽 화재는 조사된 모든 선택된 건물 유형에 대한 전체 구조 화재의 1.3%~3%를 차지하는 것으로 보입니다.
그러나 일부 개별 건물의 경우 외벽 화재가 구조 화재의 비율이 높은 것으로 나타났으며, 창고 유형 건물의 경우 최고 10%입니다. 이는 외벽 화재가 일반적으로 빈도가 낮은 사건이며, 특히 주로 실내를 포함하는 화재와 비교할 때 낮은 것으로 나타납니다. 통계에 따르면 스프링클러 시스템은 내부 화재로부터 외부 외관으로 확산되는 위험을 줄임으로 외벽 화재의 위험에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 스프링클러로 보호된 건물에서 외부 화재원인 또는 스프링클러 고장으로 여전히 외부 벽 화재가 상당히 발생합니다.
이를 바탕으로 스프링클러로 보호되는 건물과 스프링클러가 없는 건물의 외벽 조립의 인화성에 대한 관리는 동일해야 합니다. 전 세계 외벽 조립과 관련된 화재 사건이 검토되었습니다. 이 검토는 외벽 화재가 빈도가 낮은 화재이지만, 화재확산 및 재산 손실 정도에 따른 결과는 잠재적으로 매우 높을 수 있습니다.
검토된 사건의 대부분은 직접적인 화염이나 열 노출보다는 연기 노출로 인한 주요 영향으로 사망률 측면에서 생명 안전에 미치는 영향이 상대적으로 낮습니다. 그러나 많은 인원들이 화재 발생 후에 상당한 기간 동안 이재민이 됩니다.
이것은 특히 가연성 외벽에 대한 통제가 불량한(또는 없는) 국가의 경우 또는 규제가 통제되지 않는 국가에 해당됩니다. 가연성 외벽 시스템은 시스템을 완전히 마무리하고 보호하기 전에 건축 및 설치 중 화재 위험이 증가할 수 있습니다. 2009년 CCTV 타워 화재 및 중국 상하이 화재는 건설 중에 발생한 대규모 화재의 예입니다.
전 세계 외벽 조립품의 화재 성능에 대한 규제 및 건축법규 요구 사항을 검토했습니다. 규제의 다섯 가지 측면이 외벽 시스템의 화재 확산 위험에 영향을 미치는 것으로 확인되었습니다. 여기에는 외벽 시스템 및 개별 구성 요소의 화재, 이중 벽 및 간격의 화재 중지, 건물 분리, 스프링클러 보호와 방화 구획의 층 사이에 수직 개방의 분리 등이 포함됩니다. 물론 방화 규정 요구사항에 대한 대응은 실제 화재성능 및 외벽 조립체가 화재 위험 수준에 가장 큰 영향을 줄 것으로 예상됩니다.
미국, 영국 및 일부 유럽 국가에서는 실물 크기의 외관 검사를 실시하지만, 소규모 화재 시험을 기반으로 특정 유형의 재료에 대해 면제를 허용합니다. 아랍 에미리트연합은 최근에 2011~2012년에 금속 피복재와 관련된 화재 사건에 대한 반응으로 소규모 시험과 함께 본격적인 실물 크기 시험을 규정하고 적용하고 있습니다. 이것은 이것을 하는 유일한 국가인 것처럼 보입니다. 호주를 포함한 일부 국가에서는 외벽이 불연성이어야 한다는 점을 제외하고는 화재에 대한 요구 사항이 없습니다. 그러나 실제로는 가연성 시스템이 화재 공학적 성능 기초 설계로 적용됩니다. 일부 국가에서는 내화 시험도 필요합니다.
다양한 범위의 다양한 실물 크기 시험이 전 세계에서 사용되고 있으며, 이러한 보고서에 대해 검토가 완료되었습니다. 기하학, 화원, 시편 지지 세부사항, 노출 및 허용 기준은 테스트마다 크게 다릅니다. 기존 연구에 따르면 외벽 시스템에 대한 노출은 외부 화재 원보다 창문에서 화염이 배출되어 내부 플래시오버 화재의 경우 더 심각하게 나타났습니다. 이러한 이유로, 거의 모든 규모의 실물 크기 화재시험은 내부의 post 플래시오버 화재를 모의실험을 합니다.
그러나 주택 창고의 뒤편과 대형 차량 화재와 같은 연료 부하에 대한 지면에서의 심한 외부 화재는 내부 플래시오버 화재와 같거나 초과할 수 있습니다. 대부분 실물 크기 표면 화재시험은 내부 플래시오버 화재를 모의 시험하지만 외부 화재와 관련하여 적절한 수준의 성능을 설정할 수도 있습니다.
실물 크기의 표면 시험은 현재 소규모 시험에서 적절하게 시험할 수 없는 요소의 영향을 받을 수 있는 전체 조립의 화재 성능을 절대적으로 결정하는 유일한 방법입니다. 이러한 요소에는 화재 노출의 심각성, 여러 유형의 재료로 된 여러 증의 상호 작용, 공간, 화재 정지, 열팽창, 고정 장치 및 조인트가 포함됩니다. 그러나 실물 크기의 시험은 일반적으로 매우 비쌉니다. 현재의 검토를 토대로 우리는 다음을 주목합니다.
① 표면 시험의 물리적인 배열과 크기는 다양합니다. 예를 글어, 일부 실물 크기 시험(대규모시험)은 높이 8m(영국) 또는 높이 5.7m(독일 및 ISO)의 외벽 코너 모서리 벽과 너비 2.4m 및 1.3m입니다.
② 룸(room)에서 화재의 근원을 화재 근원 모의 시험에는 상당한 차이가 있습니다. 나무 침대, 액체 풀 화재 및 가스버너는 20~90kW/m2의 범위에서 정면의 최대 열 흐름을 생성하는 데 사용됩니다. 이러한 화재가 실제 화재 모의 시험을 나타낼 수 있는 충분하고 합리적인 화재를 나타내는지 조사해야 합니다.
③ 시험 기간, 측정 및 수용 기준은 다양합니다.
④ 다기능 조립의 조인트, 공간 그리고 창 조립을 통한 화재 확산 및 고정시스템의 적합성 파악은 시험이 다양합니다.
⑤ 대규모 표면시험은 표면의 개별 요소에 주요 가연성 특성을 측정하지 않지만, 이러한 시험은 화재 확산 모델의 유효성 확인에 유용한 정보를 제공합니다.
ISO 13785 Part2, 수직 채널시험 및 다양한 실내 코너 시험을 포함한 중간 규모 시험이 검토되었습니다.
실물 크기의 표면 시험은 현재 소규모 시험에서 적절하게 시험할 수 없는 요소의 영향을 받을 수 있는 전체 조립의 화재 성능을 절대적으로 결정하는 유일한 방법입니다. 이러한 요소에는 화재 노출의 심각성, 여러 유형의 재료로 된 여러 증의 상호 작용, 공간, 화재 정지, 열 팽창, 고정 장치 및 조인트가 포함됩니다. 그러나 실물 크기의 시험은 일반적으로 매우 비쌉니다. 현재의 검토를 토대로 우리는 다음을 주목합니다.
① 표면 시험의 물리적인 배열과 크기는 다양합니다. 예를 글어, 일부 실물 크기 시험(대규모시험)은 높이 8m(영국) 또는 높이 5.7m(독일 및 ISO)의 외벽 코너 모서리 벽과 너비 2.4m 및 1.3m입니다.
② 룸(room)에서 화재의 근원을 화재 근원 모의 시험에는 상당한 차이가 있습니다. 나무 침대, 액체 풀 화재 및 가스 버너는 20~90kW/m2의 범위에서 정면의 최대 열 흐름을 생성하는 데 사용됩니다. 이러한 화재가 실제 화재 모의 시험을 나타낼 수 있는 충분하고 합리적인 화재를 나타내는지 조사해야합니다.
③ 시험 기간, 측정 및 수용 기준은 다양합니다.
④ 다기능 조립의 조인트, 공간 그리고 창 조립을 통한 화재 확산 및 고정시스템의 적합성 파악은 시험이 다양합니다.
⑤ 대규모 표면 시험은 표면의 개별 요소에 주요 가연성 특성을 측정하지 않지만, 이러한 시험은 화재
이것들은 저렴하고 덜 심각한 화재 노출로 인해 모든 유형의 재료에 대한 실제 규모의 화재 행동을 정확하게 예측하지 못할 수 있으며, 화재 발생 및 화염 확산을 지원하기 위한 표면 재료의 팽창이 적고, 조인트, 화재 정지 및 고정 장치 등과 같은 최종 사용 구조와 결합이 적습니다. SBI시험을 제외하고, 중규모 시험은 현재 규제를 위해 시용되지 않지만 제품 개발을 위한 비용 효율적인 방법입니다. SBI시험은 현재 일반적으로 전체 조립이 아닌 개별 표면 구성요소에 적용됩니다.
전 세계 외벽 재료의 규제에 적용되는 소규모 시험이 검토되었습니다. 소규모 시험은 종종 개별 구성요소 재료에만 적용되며 매우 특별한 화재 노출 조건을 나타냅니다. 소규모 시험은 복잡한 복합 재료 또는 조립인 재료에 대해 잘못된 결과를 제공할 수 있습니다. 이것은 가연성 재료가 불연성 또는 저 가연성 또는 높은 반사 표면으로 덮일 수 있는 경우 특히 그렇습니다. 현재 일반적으로 사용되는 광범위한 외벽 시스템에 대한 소규모 시험에서 실제 규모의 화재 성능을 예측하는 실용적인 방법은 없습니다.
소규모 시험은 개별 재료 구성요소에 대해 허용 가능한 벤치마크를 제공할 수 있습니다. 그러나 이것을 뒷받침하기 위해서는 본격적인 시험에 대한 추가 검증이 필요할 수 있습니다. 소규모 시험(특히 콘칼로리메타)은 이미 본격적인 시험을 거친 시스템의 재료에 대한 품질관리 시험을 수행하거나 화재 확산 모델의 연구 및 개발을 위한 주요 인화성 특성을 결정하는 데 유용할 수 있습니다. 콘칼로리메타와 같은 소규모 시험은 전체 표면 조립의 성능을 평가하는 데 사용해서는 안됩니다.
특정 화재 시나리오를 모의 시험하기 위한 새로운 실제 규모 시험개발은 이 단계에서 권장하지 않습니다. 대신 기존의 실제 규모 시험을 검증하고 보다 합리적이고 신뢰할 수 있는 중간 규모 시험을 개발하기 위한 추가 연구가 권장됩니다. Ⅱ단계에 대한 추가 시험 기반연구를 위한 다양한 조건이 제안되었습니다.
요약하면 다음과 같습니다.
① 조건 1: 기존의 실물 크기 표면시험– 전 세계 실험실에서 현재 사용 중인 다른 대규모 실물 크기 시험을 적용한 동일한 벽 조립에 대한 시험을 실시합니다. 이는 서로 다른 시험 방법의 상대적인 성능에 이해를 높이면서, 다른 방법으로 시험된 시스템을 수용하기 위한 기초를 제공하고 제안된 다른 연구 조건을 지원 하기 위한 실제 크기 데이터를 제공할 것입니다.
② 조건 2: 중간 규모 표면 시험의 개발과 검증– 이 방법은 저렴한 시험을 통해 재료 사용의 안정적인 조절을 할 수 있을 뿐만 아니라 제품 개발을 저렴한 시험비용으로 가능하게 합니다.
③ 조건 3: 대규모 시험에 대한 소규모 시험 규제 요구사항의 검증– 여기에는 요구 사항을 검증하기 위해 적절히 적용할 수 있는 외벽 시스템의 범위에서 소규모 및 실물 크기의 시험 데이터를 대조하는 것이 포함됩니다. 요구 사항을 검증하는 데 필요한 소규모 시험과 실물 크기의 시험을 실시하고 수행합니다. 시험 결과를 검토를 기반으로 소규모 시험과 실물 시험의 상관관계 및 한계를 조사하여 기존 규제 요구 사항의 적합성에 대해 결론을 내릴 수 있습니다. 올바른 화재 발생과 함께 개별 표면 구성요소를 시험하는 보다 적절한 방법을 조사하여 실제 표면에 대한 더 나은 평가를 제공합니다.
④ 조건 4: 실물 크기 시험에서 수직 “U” 방향 조사– 화재 사건은 외부 발코니 등아 생성하는 건물의 현저한 높이 이상으로 확장되는 외부의 수직 “U” 방향에 대해 매우 빠른 화재 확산이 발생할 수 있음을 나타냅니다. 기존의 실물 크기 시험을 수정하면 표준 시험의 기하학적 구조를 통과하는 재료에 대한 형상의 영향을 조사할 수 있으며, 그리고 최종 사용시 이 장치에 설치해야하는 재료에 대한 증가된 요구 사항이 무엇인지 여부를 조사할 수 있습니다. 이러한 상황에 대한 평가와 시험의 개발(측면 날개 벽과 같은 “U” 모양의 정면)은 FireSERT 그리고 SERT(중국)가 최근에 벽면을 갖춘 화염 높이에 대한 연구를 통해 도움을 받을 수 있습니다.
⑤ 조건 5: 외관 화염 확산 모델 개발– 현재의 한계를 넘어서는 화염 확산 모델 개발 및 검증에 대한 지속적인 연구가 필요합니다.
위험 분석을 위해 사용할 수 있는 대체 또는 병렬 성능 기반의 접근법도 제안됩니다.
1. 소형(콘칼로리메터) 및 중간 규모 시험(SBI)에서 가연성 외장 부품의 주요 가연성 특성을 평가하고 측정합니다. 이러한 시험과 분석을 바탕으로 유럽의 건설 제품 규정에 따라 자재를 분류합니다. 그런 다음 규제를 위해 유럽 등급 B 이상이 각각 구성 요소에 대해 승인이 될 수 있습니다.
2. 최근 연구 결과를 토대로 건축 환경의 특정 폐쇄에 대한 화재 크기를 결정합니다.
3. 가스 버너를 사용하여 이 화재 크기를 재현합니다.(일본에서 제안 및 개발)
4. 선택한 시험에서 비활성 외관에서 외관 화염의 열 유속 측정 또는 모델링
5. 실제 외장 조립을 시험하고 결과를 사용하여 규정 수립 지원
6. 내력벽인 경우 열 유속을 재현하는 조건으로 내화 시험도 수행합니다.
