국내에서는 건물의 화재 방지를 위하여 인증된 내화뿜칠재를 사용하도록 규정되어 있다. 하지만 일부 현장에서는 성능이 없는 흡음뿜칠재을 사용함으로 해서 내화구조 부실시공의 원인이 되고 있다. 따라서 성능이 인정된 내화 뿜칠재와 일반 흡음뿜칠재를 현장에서 분석하여 적정 시공 여부를 확인하는 방법을 제시하고자 한다. 이에 본 연구에서는 성능이 인정된 내화 뿜칠재 9종과 정상 내화 뿜칠재 및 내화성능이 없는 일반 흡음뿜칠재 3종을 비교 측정하였다. 측정하기 전에 분석시료를 대상으로 mill을 사용하여 powder로 전처리를 하였으며 현장에 접근성이 용이한 NIR을 사용하였다. 측정은 NIR중에서 FTNIR을 사용하였으며, 측정 모듈은 적분구(integrating sphere)를 사용하여 측정하였다. 이 측정된 흡수 스펙트럼은 통계 처리 방법 중에서 주성분 분석법인 PCA 기법으로 분석함으로 해서 정상과 비정상 내화뿜칠재를 판별이 가능 함을 확인하였다.
본 연구에서는 iTECH 합성보 실험체에 대한 온도와 변형에 대한 내화성능을 ISO834 표준화재와 BS476-20 및 KSF2257 기준에 근거하여 평가하였다. 국내외적으로 복합구조의 내화성능을 규명하기 위한 연구는 지극히 미흡한 실정이며, 따라서 본 연구에서는 iTECH 합성보의 내화성능을 평가하기 위해 1.5m의 슬래브를 포함한 4..7m의 스팬길이에 대하여 실험을 수행하였다. 변수는 실험체의 단면크기, 피복재 보강방법과 보강두께, 그리고 하중비로 하여 내화실험을 수행하였다.
내화도료는 화재 시 발포를 통해 단열 성능을 향상시켜 철골 구조의 열전달을 저감하기 위해 사용되고 있는데, 만일 표준규격을 만족시키지 못하는 내화도료가 사용된다면 철골 구조의 내화 성능에 문제가 발생할 우려가 있다. 내화도료의 내화 성능은 육안으로는 평가가 어려워 현장을 대상으로 하는 간편하면서도 정확한 평가방법의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 X-선 분석법(XRF, XRD)을 이용한 내화도료의 화재안전성 평가 방법에 대한 기초연구를 수행하였다. X-선 분석법을 적용한 결과 실제 화재시험을 통한 내화 성능에 따라 특정 성분이 검출되는 것을 확인하였다. X-선 형광분석(XRF)을 통해 인(P)과 염소(Cl) 원소 성분이 일반도료에 비해 내화도료에 훨씬 많이 함유되어 있는 것을 알 수 있었다. X-선 회절분석(XRD)을 통해 내화도료의 주된 결정성 물질로 확인된 폴리인산 암모늄(ammonium polyphosphate)이 일반도료에는 포함되어 있지 않는 것으로 나타났다. X-선 분석법은 휴대용 XRF와 XRD 분석 장비를 통해 머지않아 현장평가방법으로의 적용이 가능할 것으로 예상된다.
공동주택 화재 확산 방지와 피난을 위해 방화문의 내화성능과 성능설계가 중요하게 요구된다. 본 연구는 공동주택에 적용되는 화재성능시험을 통과한 대피공간 방화문 182건, 공용부 방화문 308건의 DB를 구축하고 방화문의 구조(12개 요소) 분석을 통하여 방화문 성능영향인자를 도출하였다. 결과로서, 대피공간 방화문에서 내화충진재의 밀도, 접착제, 발포 가스켓의 영향을 확인하였고, 공용부문에서 내화충진재, 접착제, 방화핀의 영향을 확인하였다. 불합격 사례를 분석한 결과, 화염발생과 틈새발생의 영향이 지배적인 것을 확인하였다.
CFT기둥은 강관내부에 콘크리트를 채워 넣은 구조로서, 화재 시 강관의 강도는 저하되나 내부 콘크리트의 높은 열용량 효과로 내화성능을 확보할 수 있는 구조이다. 본 연구에서는 강관내부의 충전된 콘크리트의 압축강도 및 축력비 변화에 따른 CFT기둥의 내화성능을 평가하였다. 내화성능의 평가는 KS F 2257-1 및 KS F 2257-7에 따라 수행되었으며, 적용 부재 단면은 $280{\times}280{\times}6$, 콘크리트 압축강도 24MPa, 40MPa 및 축력비 0.9, 0.6, 0.2를 실험변수로 설정하였다. 재하가열시험을 통한 내화성능평가 결과, 콘크리트 압축강도 24Mpa의 경우 축력비 0.9, 0.6, 0.2에서는 각각 27분, 113분, 3시간 이상으로 나타나 축력비 변화에 따른 내화성능이 크게 변화하는 것으로 나타났다. 콘크리트 압축강도 40MPa의 경우, 축력비 0.9, 0.6에서는 각각 19분, 28분으로 나타났다. 40MPa는 24MPa에 비해서 축력비 변화에 따른 내화성능 향상 효과는 크지 않은 것으로 나타났다. 이는 고강도의 경우 가열시 발생되는 내부 압력의 상승로 성능저하가 크게 발생되는 것으로 판단되었다.
고층건축물의 구조부재로 적용되는 철골이나 고강도콘크리트로 시공된 경우 내화대책은 필수 불가결한 요소이며 특히, 고강도콘크리트로 적용된 경우 폭렬 등에 의한 단면결손이 발생하기 쉽기 때문에 이에 대한 대책이 필요하다. 즉, 내화성능 확보를 위해 온도상승을 허용범위 이내로 억제하는 대책이 필요하며 이 중 가장 효율적인 방법이 내화성 마감을 실시하는 것이다. 일반적으로 내화성 마감재에 사용되는 시멘트계 재료는 C-S-H, 및 CH가 단계적으로 열 분해되어 압축강도는 저하하게 된다. 내화성능을 발휘하기 위해 고온에서 강도감소가 작고 안정적인 고온특성을 보인다면 보다 효과적으로 성능 발현이 가능할 것이다. 본 연구는 고층건축물의 철골 및 콘크리트 부재의 효과적인 내화성능 발현을 위한 경량 내화성 마감재 개발을 위한 연구로 내화성능이 우수하다고 알려진 Alumino-silicate계 재료를 내화성 마감에 적용하기 위해 고온특성에 대해 검토하였다. 검토 결과, 플라이애시, 메타카올린 및 경량골재를 활용한 경량 내화성 마감재는 고온에서 비교적 안정적인 특성을 발현하여 내화성 마감재로의 효용성을 확인할 수 있었다.
대형화, 초고층 및 고스팬에 부응하기 위한 강재 기술개발의 노력으로 용접성능과 내진성능 그리고 내화성능이 부여된 새로운 강재인 Thermo-mechanical control process (TMCP) 내화강재가 개발되었다. TMCP 내화강재는 기존의 내화강재 생산과정 시 압연과 동시에 정밀한 열처리를 병행함으로 인장력과 용접성을 향상시킬 수 있는 새로운 기술인 TMCP 방법으로 개발되었으며, 화재와 같은 고온에서의 구조적 안전성에 관한 내력평가가 요구되었다. 따라서 본 연구에서는 고온 시 TMCP 내화강재의 내력평가를 목적으로 고온 시 항복강도, 탄성계수를 평가하고 각각에 대한 온도영역별 실험식을 제시하였으며, 이를 일반 내화강재의 고온 특성과 비교, 분석하였다. 또한 각각의 소재로 설정된 H형강 기둥부재를 대상으로 고온 시의 내력을 계산하여 그 안전성을 확인한 결과, TMCP 내화강재의 고온 시 내력특성은 일반강 내화강재의 고온 내력저하 특성보다 열위인 것으로 나타났다.
본 연구의 목적은 성능위주의 화재안전설계법에 따른 구획실 용도별 요구내화시간산정을 실시함으로써 현행 내화성능기준의 문제점도출 및 개선방향을 제시하는 것이다. 내화성능기준에 대한 검토를 위해 본 연구에서는 현재 국내의 시방규정에 의해 결정된 요구내화시간과 등가시간공식에 의해 산정된 화재노출상응시간과 비교하였고, 화재노출상응시간을 산정하기 위해 화재하중밀도, 환기계수, 구조재료의 열적특성 그리고 구획실 형상치수 등을 조사하였다.
급속한 산업의 발달과 기술의 향상으로 건물은 점점 고층화, 다양화되고 있지만 이러한 건물에서 화재 시 대응방안은 아직 미흡한 실정이다. 건물이 다양해짐에 따라, 그에 따른 건물의 화재거동 또한 건물 내의 가연물의 양, 종류 및 건물의 용도 등에 따라 다른 양상을 띠고 있기 때문에 화재에 영향을 미치는 여러 가지 요소들을 충분히 고려하여 건물의 내화성능을 충족하여야 한다. 따라서 본 연구는 화재로 인한 인명과 구조적 피해를 줄이고 보다 안전한 건축물을 설계하기 위하여 미국의 건축물 내화설계 절차에 관한 연구를 통하여 우리나라에 적합한 성능적 내화설계법을 도입하기 위한 기반자료를 도출한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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