외장재의 화재성능(1)
이 내용은 호주의 외장재 화재안전 성능을 규제하기 위한 화재성능 및 시험방법에 대한 조사 보고서입니다.
출처: http://www.abcb.gov.au/Resources/Publications/Research/FCRC-Fire-Performance-of-Exterior-Claddings
제목: 외장재의 화재성능
이 보고서는 다층 건물의 외부 수직 화재확산에 대해 자료입니다. 특히 가연성 외장시스템의 역사적인 화재 기록을 몇 가지 예를 들어 복습하고, 국제 조사에 대해 논의하고, 다양한 시험방법과 선택된 화재시험 범위에서 재료의 성능에 대한 표시를 제시합니다. 호주 및 기타 국가의 건물 규정도 검토하고 캐나다에서 개발 된 ‘수직 채널 테스트 (Vertical Channel Test)’가 호주에서 사용을 고려하도록 권장하면서 ‘만족할 만한 가치가 있는’ 요구사항에 대한 권고가 내려집니다.
———————————————————- 목차 ———————————————————-
1. 요약
1) 서론
2) 역사적인 화재기록
3) 난연성 외장재(외부 절연 및 마감시스템 포함)
4) 단열 샌드위치패널(조립식판넬)
5) 커트월 공사
6) 에이프런 및 스판드렐 패널
7) 건축법규
2. 소개
3. 목표
4. 점화 및 화재확산 시나리오
5. 역사적인 화재기록
1) 소방서 통계
2) 마감시스템 및 외부 단열과 관련된 화재
(1) 아파트 건물, 뮌헨(Munich), ~1996
(2) 위니펙, 매니토바(Manitoba), 1990
(3) 맨체스터, 뉴햄프셔(New Hampshire), 1985
(4) 레이크 사이드 플라자, 버지니아(Virginia), 1983
3) 단열 샌드위치패널(조립식판넬)과 관련된 화재
4) 다른 가연성 외장재와 관련된 화재
(1) 아파트 건물, Irvine, 스코틀란드, 1999
(2) 컨트리 컴포트 모텔, 엘버리, 뉴사우스웨일즈, 1998
(3) 테 파파(뉴질랜드 박물관), 웰링턴
(4) 빌라 플라자 아파트 단지, 워싱턴, 시애틀, 1991
(5) 노슬리 하이츠, 리버플, 1991
(6) 기타
5) 비가연성 외장재와 관련된 화재
(1) 프래즈댄트 타워, 방콕, 1997
(2) 멀레딘 플라자 빌딩, 필라델피아, 1991
(3) 인터스테이 은행 건물, 로스앤젤레스, 켈리포니아, 1998
(4) 웨스트 체이스 힐튼호텔, 휴스톤, 1982
(5) 라스베가스 힐튼호텔, 1981
(6) Joelma Building, Sao Paulo, Brazil, 1974
(7) Avianca Building, Bogota, Columbia, 1973
(8) Pima County Administration Building, 1973
(9) Andraus Building, Sao Paulo, Brazil, 1972
(10) 기타, United Kingdom, 1999
6. 연구보고서
1) 외장재에 화염확산
(1) 캐나다 연구
(2) 영국
(3) 미국
(4) 스웨덴
(5) 뉴질랜드
(6) ISO TC92 개발
2) 단열된 샌드위치패널(조립식판넬) 구조
3) 커튼월 구조
4) 외부 단열 및 마감시스템
5) 에이프런 및 스판드렐 패널의 성능
(1) 실험 작업
(2) 계산 도구 및 모델링
7. 건물 규정의 검토
1) 호주 건축법규 1996
(1) 성능 요구사항
(2) 조항 충족에 대한 견해
2) 아시아
3) 일본
4) 영국
5) 캐나다
6) 미국– 통일된 건축 법규
7) 뉴질랜드
8) 스웨덴
8. 화재 시험방법
1) 표면을 위한 전체 및 중간 규모 시험방법
(1) BRE 시험방법
(2) ISO 전체 규모 표면 시험방법
(3) ISO 준간 규모 표면 시험방법
(4) 스웨덴 전체 규모 표면 시험방법(SP-105)
(5) 캐나다 전체 규모 표면 시험방법(CAN/ULC S-134)
(6) 수직 찬넬 시험(Vertical Channel Test)
(7) NFPA 285
2) 샌드위치패널(조립식판넬)에 대한 전체 및 중간 규모 시험방법
(1) ISO 대형 규모 샌드위치패널(조립식판넬) 시험
(2) ISO 중간 규모 샌드위치패널(조립식판넬) 시험
(3) 손실 방지 위원회 시험방법
(4) FM(Factory Mutual) 25ft 및 50ft 코너시험
3) 소형 또는 벤치 규모 시험방법
(1) 가연성 AS 1530.1
(2) 조기 화재위험 AS 1530.3
(3) 봄베 열량계(Bomb Calorimeter) ISO 1716
(4) 콘칼로리메타(Cone Calorimater) ISO 5660
(5) 화재전파 BS 476 Part 6
(6) 화염의 표면 확산 BS 476 Part 7
(7) 중간 규모 칼로리메타
9. 선택된 시험방법에서 성능
1) 일반
2) 전체 규모 시험에서 외장의 성능
(1) 캐나다: CAN/ULC-S314
(2) 캐나다: 수직 찬넬 시험
(3) 외부 단열재의 BRE 전체 규모 시험
(4) 뉴질랜드 건축연구회(BRANZ)
(5) 스웨덴: Lund University
(6) 수정된 스웨덴 표면 시험
(7) NFPA 285: SWRI 다중 층 장치
(8) 독일 Karlsruhe 대학: EIFS 시험
3) 소규모 시험에서 외장재의 성능
(1) 가연성 AS 1530.1/ISO 1182
(2) 조기 화재 위험 AS 1530.3
(3) Bomb Calorimeter ISO 1716
(4) 뉴질랜드의 건축 연구회(BRANZ): Cone Calorimater
4) 협의
(1) 실물 크기 시험
(2) 소규모 시험
10. 규제 통제를 위한 선택
1) 일반
2) 연기 생성
3) 규제 선택
(1) 가연성 외장재: 선택 A
(2) 가연성 외장재: 선택 B
(3) 가연성 외장재: 선택 C
(4) 금속 외장 샌드위치패널(조립식판넬)
(5) 에이프런, 스판드렐 패널 및 커튼월 구조
11. 결론
1) 역사적인 화재 기록
2) 가연성 표면(EIFS 포함)
3) 단열 샌드위치패널(조립식판넬)
4) 커튼월 구조
5) 에이프런, 스판드렐 패널
6) 건축법
12. 권장 사항
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1) 서론
이 보고서는 호주 건축법규 (ABCB, 1996)에 포함될 수 있는 외장재의 화재안전 성능과 다양한 시험 또는 규제 방법의 적합성을 조사했습니다. 외벽을 통한 화재확산에 관한 국제 연구, 관련 건물규정, 적용 가능한 시험방법 및 실제 화재 경험에 대한 검토도 제공합니다. 호주 건축법(BCA)을 만족하는 것으로 변경하기 위한 권장 사항은 새로 제안된 시험방법 및 새로운 성능 기준을 참조하여 작성되었습니다.
2) 역사적인 화재기록
가연성 외장재와 관련된 광범위한 외부 수직 화재확산에 대한 문서화된 사례는 비교적 적으며, 이러한 확산이 생명 안전을 심각하게 손상시키는 경우는 훨씬 적습니다. 그 이유 중 일부는 전 세계 많은 건축법에서 요구되는 불연재료의 외관상의 역사적인 사용 때문이며, 따라서 적은 수의 문서화된 예는 사소한 위험을 제공하는 가연성 외장재를 의미하지 않습니다. 또한 가연성 외장재가 포함되지 않은 외부 수직 화재확산의 매우 심각한 사례가 많이 있었지만, 창문 구성과 가연성 내장 및 창문 근처에 있는 내용물이 외부 표면 ‘확산’에 크게 기여한 경우입니다.
외관 화재는 일반적으로 건물 거주자를 직접적으로 위협하지는 않지만, 화재는 개구부를 통해 상부로 퍼지면 2차 화재가 발생하여 거주자를 위협 할 수 있습니다. 스프링클러가 설치된 건물에서는 외부 수직 화재확 산에 대한 기록이 없는 것으로 보입니다. 외부 수직 화재확산을 식별할 수 있도록 화재사고 데이터 수집을 수정하는 것이 좋습니다.
3) 난연성 외벽(외부 단열 및 마감시스템 포함)
건물은 화재가 상부 층으로 확산되지 않고, 외부에서 화재 진압이 비효율적이거나 불가능한 높이에 도달 하지 못하도록 외장이나 외벽이 과도하게 상부로 화재확산을 허용해서는 안됩니다. 전통적으로 이것은 외장 및 외벽 구조에서 불연성재료의 사용을 요구함으로써 달성되었습니다. 그러나 이것은 중요한 장점 (예: 에너지 보존)을 가질 수 있는 다른 재료 및 복합재료의 사용을 배제합니다. 따라서 가연성 외장재가 생명 안전을 해치지 않도록 적절한 대체 시험 및 평가 방법이 필요합니다.
전체 규모 시험은 최종 사용 구조를 대표하는 방식으로 가연성 외장시스템의 성능을 평가할 수 있습니다. 콘칼로리미터와 같은 작업대 규모 시험은 외장 재료에 대한 점화 및 화염확산 가능성을 조사하는데 유용 하지만 조인트 및 체결방법의 성능을 평가할 수는 없습니다. 그러나 외벽시스템의 모든 재료/구성요소가 화재 확산에 대해 잠재적인 기여도에 대해 개별적으로 평가되도록 작업대 규모시험(기존의 가연성시험과 동일한 방식으로)를 사용하는 것이 가능할 수 있습니다. 또는 소규모 시험을 사용하여 더 큰 규모의 시험 또는 전체 규모의 시험을 보완할 수 있습니다.
선호되는 해결책은 ISO 13855 Part 2의 주요 예비시험으로 가연성 외장의 성능을 평가하기 위해 전체 규모 시험을 이용하는 것입니다.[ISO(ISO,1999d)에 의한 개발 중임]. 건물 규제 관점에서 보다 매력적일 수 있는 더 간단하고 저렴한 비용으로 축소 규모 방법에 대한 또 다른 선택은 캐나다 국립연구위원회(National Research Council of Canada)에서 개발 한 Vertical Channel Test(수직 채널시험)로 더 큰 전체 규모 캐나다 시험방법과 좋은 상관관계를 제공하는 것으로 나타났습니다.
Vertical Channel Test(수직 채널시험) 방법은 규제 용도로 사용하는 것이 좋습니다.(대규모 테스트와 만족스러운 상관관계가 존재한다는 것을 가정할 때) 이를 위해서는 ASTM 작업 그룹 초안 시험방법을 호주 표준이나 또는 BCA에서 참조 할 수 있는 다른 문서로 개발해야합니다. ASTM 작업 그룹이 제안한 것과 동일한 시험방법(최대 화염확산 거리 5m, 샘플 바닥 위 3.5m 거리에서 최대 열 유속 35kW/m²)을 채택해 야합니다.
새로운 시험방법이 채택 될 경우, 공동 사용 기간은 6개월에서 12개월을 권장하며, 새로운 요구사항이나 기존 요구 사항을 기초로 하는 승인이 받아들여질 수 있습니다. 시험편의 가속된 내후성이 적절한지 여부를 확인하기 위해서는, 어떤 풍화방법을 사용해야 하는지 추가 작업이 필요합니다.
4) 단열 샌드위치패널(조립식판넬)
단열 샌드위치패널 구조와 관련된 주요 화재 위험은 제대로 설계되지 않은 샌드위치패널(특히 천장)이 경고 없이 붕괴될 수 있어, 건물에 있는 소방관에게 위험에 빠트릴 수 있습니다. 패널 폴리스티렌과 같은 열가소성 단열재는 보다 번거로운 경향이 있습니다. 건물에 사람이 있는 상황에서 샌드위치패널(조립식판넬)에 화재가 발생하여 직접 위험에 처하게 되는 상황이 있을 수 있지만, 샌드위치패널(조립식판넬)에서 처음 발화된 경우, 화재 발전은 상당히 느려질 것 이며 샌드위치패널(조립식판넬)은 이미 크고 위험한 화재에만 기여할 것이라는 증거가 있습니다.
이러한 샌드위치패널과 관련된 화재의 위험은 불연성 또는 발포성 밀봉으로 샌드위치패널(조립식판넬) 절단부를 밀봉함으로써 감소될 수 있습니다. 폼보다는 미네랄울과 같은 불연성 단열재를 사용하거나 스프링클러 시스템을 설치하는 것이 좋습니다.
자립형 샌드위치패널(조립식판넬)의 규제 목적에 가장 적절한 시험방법은 ISO TC92 SC1 WG7에 의해 개발 중인 ISO 13784 Part 1 중간 규모시험(ISO, 1999b)인 것으로 보입니다. 이를 통해 샌드위치패널 (조립식판넬)의 적절한 시공 상세정보를 사용하여 최종 사용 상황에서 평가할 수 있습니다. 샌드위치패널 (조립식판넬)은 벽(천장과 벽) 중 하나에 4개의 벽과 천장으로 구성된 방 (3.6mx2.4mx2.4m 높이)으로
세워져 있습니다. 화재 발생원에는 가스버너(100/300kW)가 사용됩니다.
(샌드위치패널 화재성능 평가를 위한 국제 Round Robin Test의 Precision 분석: 한국화재보혐협회 부설 방재시험연구원 박재원님)
최근 ISO에서 활동은 해당되는 샌드위치패널(조립식판넬) 조립 방법을 사용하여 실내를 구성해 전체 규모의 룸 테스트를 개발하는 방향으로 나아가고 있으며, 기존 건축법 요구 사항을 완전히 만족하지 않는지는 명확하지 않습니다. ISO에 의해 고려되는 유형의 전체 규모 시험은 기존에 요구하는 사항보다 상당히 비싸며, 호주의 관련 기관은 현행 요구사항에 비해 보다 현실적인 최종 사용 시험의 이익이 충분히 높다는 점을 확인시킬 필요가 있습니다. 실제 화재에서 샌드위치패널(조립식판넬)의 불만족스러운 성능은 종종 조인트의 세부 묘사가 부적절하고 재료가 부적절하게 사용 된 경우가 많습니다. 적절한 설계에 관한 설계 자와 제조업체에 대한 교육 및 안내는 단기간에 충분할 수 있습니다.
5) 커튼월 구조
커튼 월 구조는 커튼 월과 바닥 슬래브의 가장자리 사이에 나타나는 공간을 통해 화재가 확산되는 특수한 문제가 있습니다. 공간은 벽 샌드위치패널(조립식판넬)이 휨으로 발생하며, 휨으로 인해 사이가 틀어질 때 화재를 방지할 수 있습니다.
손해방지협회(영국)는 최근 커튼 월 구조를 통해 화재확산 가능성을 조사 했습니다.(Glocking, 1999).
이것은 유리창과 스팬드렐 패널(spandrel panel, 인접한 아치가 천장·기둥과 이루는 세모꼴 면) 장치가 13분 만에 파손되었으며, 24분 후에 알루미늄 외장 프레임이 파손되고 28분 후에 알루미늄 고정 브래킷이 파손이 발생하는 것으로 나타났습니다. 구획 스프링클러는 이러한 효과를 완화하는 매우 효과적인 수단이 었습니다.
외부 및 내부 드렌처시스템(drencher system, 외부로부터의 화재 연소를 방지하기 위하여 드렌처 헤드를 창·출입구·처마 끝 등 옥외 면에 부착)은 상당히 지연(그러나 예방하지는 않음)시키는 것으로 밝혀졌으며, 화재 방지 외장은 고온에서도 견딜 수 있고, 돌발 및 후속 확산을 방지할 수 있는 것으로 나타났습니다.
커튼 월 시스템의 성능 저하와 수직 외부 화재 확산은 일반적으로 스프링클러를 설치하지 않은 건물에서만 발생하는 것으로 결론지었습니다. 바닥 슬래브 모서리와 커튼 월 사이에 정지된 화재는 개방된 유리창을 통해 수직으로 확산되는 데 걸리는 시간만큼 유지되어야합니다. 외부 벽 개구부 근처에 가연성 내부 마감재를 사용하면 외부 수직 화재확산 속도와 심각성을 증가시킬 수 있습니다.
스프링클러 시스템 또는 내화성 유리의 사용은 커튼 월을 통해 수직 화재 확산을 방지하는 유일한 방법이 지만, 손실방지위원회(Loss Prevention Council)에 의한 시험은 따르면 외부 및 내부 벽면 습식시스템을 사용하면 상승 화재 확산의 속도를 상당히 지연시키는 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 현재 커튼 월 구조에 대한 새로운 규제 시험은 제안되지 않았습니다.
6) 에이프런 및 스팬드렐 패널
국제 연구(특히 캐나다 국립연구위원회, Oleszkiewicz, 1991)은 스팬드렐 벽이 수직 화재 확산(화염이 벽 위를 포용할 수 있는 창 형성을 가정할 때)을 제어하기 위해서는 비실용적인 높이(> 2.5m)가 되어야합니다. 수평 돌출이 스팬드렐 벽보다 몇 배 더 효과적이라는 것이 입증 되었습니다. 캐나다 연구 결과를 적용하면 1100mm 너비의 에이프런(수직한 지지대를 연결하는 것, 돌출부)은 900mm 스팬드렐이 있는 노출의 약 10 %까지 개구부 1m벽에 대한 노출을 감소시킬 수 있습니다.
따라서 BCA에서 1100mm 폭의 에이프런 요구 사항은 적절한 컨트롤을 제공하는 반면, 900mm 스펜드렐은 결코 동등하지 않으며 크게 효과적이지 않습니다. 개구부의 수직 분리에 대한 요구사항이 있는 A형 구조의 경우, 수평 돌출 또는 스프링클러 보호를 위해 900mm 높이의 스팬드렐에 대한 요구사항을 제거하는 것에 대한 고려가 있어야합니다.
7) 건축법규
현재 BCA(ABCB, 1996)는 일반적으로 외부 벽 및 외장재에 사용되는 재료를 관리하기 위해 연소성 시험 AS1530.1(SA,1984) 및 초기 화재위험시험 AS1530.3 (SA, 1999)을 사용합니다.
참고: https://bmee.org.au/wp-content/uploads/Product-Testing-and-Compliance-Keith-Nicholls.pdf
기존에 관리는 경우에 따라 충분히 구체적이지 않으며, 예를 들어 “건축물의 외관을 통해 확산되는 과도한 화재의 위험성은 없다“는 표현은 만족스러운 것으로 간주되어 해결책에서 벗어난 것처럼 보입니다. 기존의 AS1530.3 요구 사항은 최종 사용–설치시 전체 규모 외장시스템의 성능을 적절히 평가할 수 없습니다. 가연성 외장시스템에서 현재 수직 화재가 확산되는 전체 규모 시험방법을 갖춘 건축법은 다음을 포함합니다: 통일 건축법(UBC, 1997) 및 캐나다 건축법(NRCC, 1995), 스웨덴은 또한 전체 규모 시험방법을 사용합니다. 가연성 외부 정면 및 클래딩을 평가하는 보다 적절한 방법을 제공하기 위한 BCA 1996의 개정안이 요구되고 수직 채널 시험이 제안되었다고 결론지었습니다.
