[한국목재신문=윤형운 기자]

공학목재제품은 다양한 유형의 건물들에서 라이닝 재료 및 구조요소로 인기가 있지만, 목재는 본질적으로 가연성이므로 화재로 인해 심각한 화재 위험이 발생할 수 있다.

이 두럭스(Dulux) 웨비나에서, 화재연구그룹(Fire Research Group Limited)의 이사인 그렉 베이커 박사는 성능-기반 설계를 통해 보호 코팅을 수동 화재 방지 형태로 사용해 공학목재제품에 대한 격실 화재 역학을 수정하고, 화재 위험을 감소시키는 방법에 대해 자세히 설명한다. 여기서, 화재 역학이란 화재가 건물 내 하나의 룸에서 어떻게 진행하는지를 나타내는 과학적 용어이다.

베이커 박사의 프레젠테이션에 포함된 주요 정보들은 아래에 요약되어 있으며, 이 기사의 맨 아래에서는 프레젠테이션 내용을 볼 수 있다. 그러나 우선 몇 가지 주요 정의로 시작한다.

공학목재제품이란?

공학목재제품은 일반적으로 접착제를 사용해 목재 층들을 적층하거나 목재섬유를 접착해서 '복합재’로 만든 건축자재이다. 일반적인 예시로는 합판, 중밀도 섬유판(MDF), 파티클보드, 직교집성판(CLT), 단판적층재(LVL) 및 글루램이 있다. ‘복합재’는 이들 재료가 개별 성분들의 누적 강도보다 더 강하다는 것을 의미한다. 공학목재제품은 제재목보다 성능이 향상되고 건물을 더 빨리 건축할 수 있으며, 내구성이 뛰어나고, 환경에 미치는 영향이 적기 때문에 널리 사용된다.

성능-기반 설계란?

베이커 박사의 성능-기반 설계에 대한 정의는 대안적인 위험-정보활용 방법을 사용해 화재 안전 목표의 준수를 입증하는 설계를 말한다. 이 정의에서 ‘대안적’이라는 말은 설계자가 만족스러운 것으로 간주되는 솔루션 또는 검증 방법을 사용하지 않고, 대안으로서 성능요건 및 건축법 조항을 직접 준수하는 방법을 사용하는 솔루션을 말한다.

호주와 뉴질랜드의 화재 안전 성능 요건 및 건축법 조항

호주와 뉴질랜드는 화재 시 구조적 안정성과 관련해, 유사한 성능 요건과 건축법 조항들을 갖추고 있다. 호주의 경우, 화재 중 연방 규정 성능 요건 CP1 구조적 안정성에서, 건물에는 해당 건물에 영향을 미칠 가능성이 가장 큰 종류의 화재 중에 구조적 안정성을 유지하는 요소를 갖춰야 한다고 명시한다. 즉, 엔지니어링 설계에서는 건물의 기능 및 다른 건물과의 근접성, 화재 부하 및 잠재적 화재 강도, 화재 안전 시스템의 존재 및 모든 화재 구획의 크기와 같은 사항을 고려해야 한다.

뉴질랜드의 경우, 건축법 C6 구조적 안정성 조항은 건물에 가장 큰 영향을 줄 수 있는 화재 중 및 후에 구조적 안정성을 유지해야 할 것을 요구한다. 이는 화재로 인해 재실자 또는 소방관이 부상을 입거나 병에 걸릴 가능성을 줄이고, 인접한 건물에 대한 피해 가능성을 낮춘다.

성능-기반 설계에서 공학목재제품 사용 시 문제

공학목재제품을 벽 및 천장 라이닝 또는 건물의 구조 요소로 사용하는 경우, 문제는 목재는 본질적으로 가연성이라는 것이다. 가구, 바닥재 또는 플라스틱과 같은 건물의 가연성 요소들이 화재 시 재실자에게 큰 위협이 되며, 공학목재제품도 화재에 기여할 수 있다.

가연성 요소들은 화재 초기 단계에서 더 큰 위험을 초래하는 반면, 공학목재제품은 화재의 전체적인 지속 시간을 연장한다. 이러한 현상이 발생할 수 있는 한 가지 이유는 CLT 같은 공학목재제품은 사용한 접착제의 종류에 따라 박리되기 쉬우며, 연소한 목재 층이 떨어지고 미연소된 ‘새’ 목재 층이 노출되면서 화재 지속 시간이 연장되기 때문이다.

성능-기반 설계에서 엔지니어링 목재 제품 사용의 위험을 줄이는 방법

상기 사항을 염두에 두면서, 설계자가 구획 화재 역학을 개선하고 성능-기반 설계에서 엔지니어링 목재 제품 사용 시의 위험을 줄일 수 있는 주요 방법들이 6가지 있다.

피막화: 가장 확실한 옵션은 공학목재제품을 피막화하는 것이다. 일반적으로, 이는 화재에 거의 기여하지 않고 노출된 공학목재 표면에 부착하며, 지정된 기간 동안 안쪽의 목재를 보호하도록 설계된 종이-면 석고보드 판으로 만든다.

부분 피막화: 위험-기반 접근법을 취하고, 전략적으로 공학목재제품의 특정 부분을 노출하고 다른 부분은 피막화하는 것도 가능하다. 연구에 따르면, 특정 노출 영역은 다른 구역보다 화재에 더 많이 기여한다; 벽의 아래쪽 절반을 노출하고, 벽의 위쪽 절반과 천장은 피막화 할 수 있다.

방화대: 세 번째 피막화 방법은 방화대를 사용하여 화재가 공학목재제품의 한쪽 노출된 영역에서 다른 영역으로 확산되는 것을 방지하는 것이다.

더 우수한 접착제 및 기계식 죔쇠: 복합재에 내화성 접착제를 사용하거나, 기계적 죔쇠를 사용해서 화재 중에 연소된 재료가 미연소 부분에서 떨어지지 않고 유지되어서 새로운 부분의 노출을 지연시킬 수 있다.

내화 처리: 내화 처리를 통해 공학목재제품을 화재로부터 보호할 수 있다: 그러나, 이 처리는 내구성을 유지하고 건물의 수명 유지를 위한 목적에 적합해야 한다. 뉴질랜드에서는 보호 기간이 50년이다.

보호 코팅: 발포형 내화코팅과 같은 기타 보호코팅도, 한정된 기간 동안일지라도, 공학목재제품이 연소되지 않도록 보호한다. 일반적인 예시는 내벽 및 천장 라이닝으로 사용되는 공학 목재제품의 노출된 표면에 발포성 코팅을 적용하는 것이다. 이 같은 코팅은 정상적인 마모와 균열에 대한 적절한 기계적 저항성을 가질 필요가 있다. 이들 코팅을 성능-기반 설계와 함께 구조 요소에 사용할 때, 지속적인 성능 적합성을 달성할 수 있다.

주요 메시지 및 자세한 내용 보기

성능-기반 설계 원칙과 함께, 보호 코팅 및 다양한 형태의 피막화 등의 수단들은 구조적 공학목재제품을 보호해서 건물 화재 발생 전후에 구조적 무결성을 유지하고 재실자, 소방인력 및 주변 건물들을 보호할 수 있다. 이는 유용한 위험 완화 형태이며, 건물 설계자가 건축법의 성능 요건을 충족시키는데 도움이 될 수 있다.

화재 위험을 줄이기 위해 성능-기반 설계와 함께 보호 코팅을 사용하는 방법에 대한 보다 자세한 내용은, 아래 웨비나를 보거나 화재연구그룹 및 두럭스 보호코팅에 문의한다.

두럭스(Dulux)는 교량, 상업용 건물, 교육 및 스포츠 시설, 제조 공장, 광산, 해양 구조물, 파이프라인, 발전소 및 수처리 시설에 대한 화재 예방을 포함해서, 부식, 화학물질 공격, 낙서 손상, 마모 및 극한의 자외선 복사로부터의 장기적인 보호를 위한 다양한 보호 코팅을 제공한다.

화재연구그룹(Fire Research Group)은 화재 안전 과학 및 엔지니어링 분야에 대해 풍부한 경험을 갖춘 고도의 국제 전문가 그룹으로 전문가 입회 서비스, 전문가 검토, 제품 개발 조언 그리고 화재안전, 대피 및 위험에 대한 폭넓은 응용 연구 수행 서비스를 제공한다. 출처=globalwood.org