Ⅰ. 서론
이 보고서는 호주 연방과학연구소와 화재방지연구재단의 FireSERT가 가연성 구성요소가 포함된 외벽 조립품의 화재 위험성에 대해 준비하였습니다.
1. 배경
많은 가연성 물질은 오늘날 에너지 효율을 높이고 물과 공기의 침투를 줄이며, 미적인 설계에 유연성을 주기 위하여 건물의 외벽 조립에 사용됩니다. 가연성 외벽과 관련된 많은 문서화된 화재 사건이 있었지만, 현재 테스트 방법과 잠재적인 완화 전략을 알리고, 이러한 특정 상황에 대한 더 깊은 이해가 필요합니다.
소방연구재단은 ‘가연성 복합재가 포함된 외벽 조립의 화재 위험’에 대한 연구 프로젝트에 자금을 지원하였으며, 프로젝트의 배경은 다음과 같습니다.
이 프로젝트는 가연성 외벽 조립과 관련하여 사용 가능한 화재 통계, 화재 사건, 문헌 및 시험 방법을 검토 합니다. 가능한 경우 검토는 아래에 명시된 각 유형의 재료에 개별적 초점을 맞출 것입니다. EIFS에 대한 검토는 프로젝트 스폰서에게 특히 중요하며, 확인된 다른 유형의 조립에 대한 검토와 함께 제공됩니다.
① 외부 단열 마감시스템(EIFS) 및 합성 치장 벽돌 ② 금속 복합 재료 마감(MCM) ③ 고압 라미네이트
④ 구조 단열 판넬시스템(SIPS) 및 단열 샌드위치판넬 시스템 ⑤ 내후성 차단벽(WRB)
⑥ 외부 목재 판넬과 크로스 라미네이트 목재를 비롯한 건물의 재생 가능 구성을 증가시키기 위해 표면에 사용이 증가될 수 있습니다.
검토에서 검토할 다른 중요한 쟁점은 이 재료가 사용되는 건물 유형과 화재 사고 및 위험에 미치는 영향입니다.
2. 목표
외부 벽 시스템에 가연성 구성 요소가 노출되는 외부 화재에 대한 평가, 시험 및 화재 완화 전략의 기술적 기초를 개발합니다.
3. 업무 범위
소방연구재단은 연구를 다음과 같이 두 단계로 구분하였습니다.
① 1단계: 화재사건 및 통계, 문헌 및 관련 시험방법 검토. 2단계에서 선택한 화재상황 및 시험방법 식별
② 2단계: 가연성 재료로 외벽의 성능을 평가하기 위한 실험 및 테스트
1단계는 다음 작업으로 나뉩니다.
작업 ⓐ NFPA의 화재 분석팀의 도움을 받아, 국가 화재 사건보고 시스템의 데이터 베이스 및 기타 데이터 베이스에 대한 검토를 수행하고 외벽과 관련된 전형적인 외장 화재 시나리오에 대한 정보를 수집합니다.
작업 ⓑ 소방서 및 소방관에 대한 비공식 설문 조사를 실시하여 가연성 재료로 외벽 시스템을 포함한 화재 사고를 파악하고 사례 연구 정보를 수집합니다.
작업 ⓒ 관련 시험방법 및 목록 작성 기준 및 이 시스템에 대한 기타 승인 및 규제 요구 사항을 수집하고 평가 합니다.
작업 ⓓ 작업 ⓐ~ⓔ의 정보를 가연성 외벽 화재 안전성에 대한 정보 게시판으로 활용합니다.
작업 ⓔ 시험한 a)~g)의 결과를 사용하여 가연성 재료로 외벽의 화재 성능을 Ⅱ 단계 평가하기 위한 선정된 화재 상황 및 시험 방법을 선택합니다. 이러한 상황은 실제 화재 조건을 반영하고 외부 화재 방지 기능의 유 효성 평가 가능성을 포함해야 합니다.
이 보고서의 범위는 Ⅰ단계만을 다루고 있습니다.
4. 제한 사항
이 연구는 단독 주택(주택)은 제외합니다.
Ⅱ. 일반적으로 사용되는 가연성 외벽시스템
다음은 가연성 재료와 일반적인 고정 방법이 포함된 가장 일반적인 외벽 조립의 일부에 대한 개요입니다. 조립은 일반적으로 다음과 같이 설치할 수 있습니다.
① 외장 피복재 또는 견고한 구조 외벽 위에 덮음
② 커튼 월(Curtain Wall System)은 일반적으로 각 층의 가장자리에 있는 일반적인 지지대에 의해 지지되는 다중 바닥에 걸친 비 구조 외부 덮개입니다. 이것은 일반적으로 각 층의 모서리와 커튼 월 벽 사이에 간격 을 만듭니다.
1. 외장 단열 마감시스템(외단열 공법, EIFS)
외장 단열 마감시스템(외단열 공법, EIFS)은 때때로 “합성 치장 벽토(synthetic stucco)” 또는 외부 단열 시스템(EIFS)이라고 불립니다. 외단열 공법(EIFS)는 외벽 기판에 부착되어 단열, 기밀성 또는 미적 감각을 향상시킵니다. 외단열 공법은 벽돌 벽과 콘크리트 벽 또는 일반적으로 석고보드 또는 시멘트 판과 같은 적절한 기판으로 내장된 경량 벽에 적용할 수 있습니다.
일부 경우에는 방수 막이 있는 목재 기판이 사용됩니다. 외단열 공법은 일반적으로 접착제(cementitious 또는 acrylic based) 또는 기계적 화스너로 부착됩니다.
외단열 공법은 다음의 순서로 설치된 여러 개의 층으로 구성됩니다. 가장 일반적인 외단열 공법은 3단계 층으로 구성됩니다.
① 단열재 층, 일반적으로 발포 중합체. 대부분의 외단열공법은 발포폴리스티렌(EPS)를 사용하지만, 폴리이 소시아누레이트(PIR) 또는 폴리우레탄(PUR) 및 페놀 폼(PF)을 포함하여 다른 유형의 발포 중합체가 때 때로 사용됩니다. 단열층은 일반적으로 25~100mm 두께이지만, 200mm 이상의 두꺼운 단열재는 특히 유럽에서 더욱 보편화되고 있습니다. 미네랄울단열재(Rock Wool)와 같은 비가연성 단열재도 사용할 수 있습니다.
② 강화 메쉬 층. 일반적으로 유리섬유 강화 메쉬를 사용합니다.
③ 베이스 코트와 상부의 마감처리. 일반적으로 흙손 또는 스프레이로 도포됩니다. 코팅 재료는 전형적으로 연소 및 점화에 내성을 갖는 개량된 시멘트계 폴리머를 사용합니다.
일부 현대식 외단열 공법 설치에는 배수 또는 수질관리 시스템이 포함되어 있습니다. 이 경우 방수막이 기판 위에 설치되고, 설치시 방수막과 폼 사이에 작은 배수 구멍이 생깁니다.
EPS 단열재는 기판 또는 콘크리트 벽 거푸집에 사용됩니다. EPS 단열재는 외부에 사용되고, 내부 표면에는 석고보드로 덮습니다.
2. 금속 복합 재료 외장
금속 복합재 외장은 일반적으로 알루미늄 복합 재료(Aluminium Composite Material, ACM)로 알려진 얇은 단면 판넬입니다. 일반적으로 두 개의 0.5mm 두께의 알루미늄 시트로 이루어져 있으며, 단열재가 샌드위치 형으로 끼워져 있습니다. 단열재의 두께는 일반적으로 2~5mm 두께입니다. 단열재는 일반적으로 폴리에틸렌 또는 미네랄울이 섞여있는 폴리에틸렌으로 구성된 미네랄울 충전 단열재입니다.
미네랄울 충진율이 높으면 화재 성능이 크게 향상됩니다. 표면은 일반적으로 다양한 색상의 범위에서 플루오로 카본 표면 페인트로 도장됩니다. 이러한 판넬은 동일한 굴곡 강도를 달성하는 데 필요한 견고한 금속 판넬 두께보다 훨씬 저렴합니다.
금속 복합 판넬은 일반적으로 강철 바를 사용하여 외벽에 설치됩니다. 이것은 벽면과 외장 사이에 공극 (일반적으로 약 40mm)을 생성할 수 있습니다. 판넬은 일반적으로 다음 두 가지 방법 중 하나를 사용하여 철판 아래에 고정됩니다.
① 플랫 스틱 방법(Flat stick method): 양면 접착 테이프를 사용하여 강판에 접착된 패널
② 카세트 마운트 방법(Cassette mount method): 판넬의 모서리가 직각으로 접혀있고, 알루미늄이나 스틸 찬넬 또는 크립이 리벳 또는 나사로 고정되어 있습니다. 실란트는 일반적으로 판넬 사이의 간격에 적용됩니다.
3. 고압 라미네이트
외부 고압 라미네이트(HPL) 판넬은 전형적으로 고온 및 고압(70kg/cm2) 이상의 압력으로 성형된 하나 이상의 장식용 표면층을 갖는 페놀 수지 함침 셀룰로오스 섬유(일반적으로 70%의 셀룰로오스 섬유 함량) 층입니다. 이 고압 및 온도는 사용된 수지의 열경화성 폴리–압축 과정에 필요합니다. 장식 표면층에 다양한 색상, 모양 및 표면 질감이 가능합니다.
생산된 판넬은 중량 대비 강도가 좋으며 내후성이 매우 좋습니다. 외부 고압 라미네이트(HPL) 판넬은 일반적으로 두께가 3~14mm 사이입니다. HPL 판넬은 일반적으로 환기구, 레인 스크린(rain screen), 발코니 판넬 및 썬루버(sun louver)로 사용됩니다.
고압 라미네이트 판넬은 일반적으로 기존 벽면 위에 금속 찬넬을 사용하여 판넬을 지지벽에서 분리합니다. 노출된 나사 또는 리벳 또는 더 두꺼운 판넬(8mm 이상)을 통해 금속 찬넬에 고정된 판넬은 판넬 내부로 장착된 크립을 은폐할 수 있습니다.
4. 구조 단열 판넬시스템(SIPs)/단열 샌드위치판넬
구조용 단열 판넬 또는 단열 샌드위치판넬은 일반적으로 벽에 사용되지만 천장, 바닥 및 지붕에도 사용할 수 있습니다. 샌드위치판넬은 두 개의 주요 그룹으로 나눌 수 있습니다.
① 금속 표면 샌드위치판넬– 이들은 일반적으로 발포된 발포폴리스티렌(EPS), 폴리우레탄 (PUR), 폴리이소시아누레이트(PIR), 광물 섬유, 페놀(Phenolic) 등의 단열재 양면에 부착된 얇은 강철 (두께 0.4~0.8mm)로 구성됩니다. 샌드위치판넬의 총 두께는 50mm 이상으로 다양합니다. 금속 표면의 샌드위치판넬은 일반적으로 내열성, 내구성 및 불활성이며 쉽게 세척되는 표면으로 인해 식품 가공 및 보관 시설에 사용됩니다.
금속 피막은 단열재의 점화에 대해 어느 정도의 내성을 제공하지만, 이는 관통, 조인트 및 고정 시스템에 의해 크게 영향을 받습니다. 큰 화재가 발생하는 경우, 단열재가 녹거나 부드러워지면 샌드위치판넬이 구조적 강성을 잃어버리기 때문에 이러한 샌드위치판넬은 붕괴의 위험을 초래할 수 있습니다.
② 금속 표면이 없는 샌드위치판넬– 일반적으로 합판, 스트랜드 보드, 종이, 판지, 석고보드 또는 시멘트 보드와 같은 표면으로 구성됩니다. 이들은 위에 열거 된 것과 동일한 재료의 단열재에 부착됩니다. 압축 된 짚은 때로 단열재로 사용됩니다. 샌드위치판넬의 이러한 유형은 일반적으로 저층 주거, 교육 및 공공 조립식 건물에 사용됩니다. 이것은 종종 열 특성뿐만 아니라 음향 특성에도 사용됩니다.
샌드위치판넬은 위험이 적은 식품 가공공장 및 창고 이외의 건물 유형을 위해 외부 표면에 피복재로 적용되었습니다. 예를 들어, 학교, 병원, 소매점 및 기타 공공 건물에서 이 재료를 사용했습니다.
5. 빗물 차단 표면재(RSC) 또는 환기되는 외벽
레인 스크린(Rain screen) 외장은 때로는 환기된 외관으로 불리며 일반적으로 다음 요소를 포함하는 일종 의 외관의 유형입니다.
① 외부 벽/기판– 이것은 견고한 석조 건축물이거나, 콘크리트 구조물이거나 석고 또는 시멘트 판 또는 방수막이 있는 목재 보드 제품과 같은 외장 등급 시트 제품으로 내부를 댄 경량의 프레임 벽일 수 있습니다.
② 기판의 외부에 고정된 단열재– 미네랄울단열재, 발포 페놀, 폴리이소시아누레이트(PIR), 폴리우레탄(PUR) 또는 발포폴리스티렌(EPS)의 일반적인 판넬이 기판에 접착되거나 기계적으로 고정될 수 있습니다. 경우에 따라 스프레이 단열재가 적용될 수 있습니다.
③ 환기 공간과 지지 브래킷– 일반적으로 단열과 레인 스크린 외장 사이에는 최소 25mm 환기 공간이 있습니다. 외장은 공간을 가로지르는 알루미늄 또는 스틸 브래킷에 의해 지지됩니다.
④ 레인 스크린 외장 판넬– 금속 복합재 외장, 고압 라미네이트, 목재 제품, 금속 시트, 세라믹 타일 및 시멘트 보드 제품을 포함하여 광범위한 재료가 일반적으로 사용됩니다. 외장은 판넬 모서리 사이에 틈새를 포함할 수 있으며, 통풍 및 배수를 촉진하기 위해 벽의 상부 및 하부에 상당한 개구부를 포함합니다.
레인 스크린 외장은 1차 공사 도중 또는 기존 공사의 재설계로 적용할 수 있습니다.
레인 스크린 외장시스템은 일반적으로 다음과 같은 이점 때문에 설치합니다.
① 건물 내부로 습기 침투 방지기능 향상
② 태양 음영, 열교 감소와 단열 증가를 통한 열성능 향상
7. 외부 목재 판넬과 표면
목재를 재료로 사용하는 자재의 증가는 건축물의 재생 가능 구성물을 증가시키기 때문에 발생합니다. 전통적인 목재 외장 및 건축 자재 외에도 교차 적층 목재(CLT)도 사용이 증가하고 있습니다. 교차 적층 목재 (CLT)는 각 층에 대해 90° 각도로 교대로 번갈아 가면서 눌러지는 라멜라(lamellas)로 알려진 목재 층으로 구성됩니다. 층의 각각 두께는 10mm에서 시작합니다. 적층 수는 일반적으로 3, 5 또는 7입니다. 총 두께는 57mm~400mm입니다.
CL T는 구조용 벽, 지붕과 바닥 슬래브용 콘크리트 판넬을 위로 기울이는 것과 유사하게 사용됩니다. 종종 외부 벽은 내후성을 위해 표면 및 외장으로 덮일 수 있지만, CLT는 적절한 보호 코팅이 있는 노출된 특성으로 사용할 수 있습니다.
