3.3.1 본질적으로 안전한 경사진 연료공급장치가 부착된 벽난로 보급
벽난로는 화실에 연료(장작)를 많이 넣은 상태에서 공기구멍을 충분히 개방하여 연소시키면 벽난로 본체와 연통이 과열되어 인근가연물을 착화시켜 화재를 유발할 수 있고, 공기구멍을 조금만 열거나 막아서 연소시키면 연소시간을 늘릴 수 있지만 필연적으로 불완전연소를 초래하여 불꽃이 길어지고 그을음이나 크레소트가 발생하여 연통화재를 유발하는 근본적인 화재취약요인을 안고 있다.
연료를 화실에 많이 넣고 공기공급이 원활한 상태에서 연소시킬 때 벽난로 본체와 연통이 과열되는 것은 화실의 화염에 의해 연료에 많은 열이 전달되어 열분해가스가 분출되어 열분해가스가 왕성하게 연소하기 때문이다. 장작이 화실 내에서 연소할 때 전도, 대류, 복사에 의해 열전달이 되는데 장작에 전달되는 대부분의 열은 복사에 의한 것이다. 따라서 화실 내의 장작에 전달되는 복사에너지를 제한하면 벽난로의 과열을 근본적으로 막을 수 있을 것이다. 장작은 화염에 노출된 표면적에 비례하여 복사열을 받으므로 장작의 노출된 표면적을 제한하면 될 것이다.
또한 공기구멍을 막거나 조금 개방하여서 불완전연소가 되어 연통화재를 유발하였으므로 공기구멍을 개방하여 연소시키면 불완전연소로 인한 연통화재를 예방할 수 있을 것이다.
그리고 장작을 벽난로 앞쪽에 위치한 문을 열고 넣어야 하므로 장작을 실내의 벽난로 옆에 두어야 하고 벽난로 본체가 과열되거나 벽난로 가동 중 문이 열리거나 하면 장작 등 가연물에 옮겨 붙어 화재로 이어질 수 있으므로 주택의 외부 쪽에서 벽난로에 연료를 넣을 수 있게 하면 이러한 화재를 근본적으로 막을 수 있을 것이다.
위의 3가지를 고려하여 고안한 것이
Fig. 2와 같은 경사진 연료공급장치가 부착된 벽난로이다(
Kim 2014). 경사진 연료공급장치는 특허등록(특허 제10-1425741호, 등록일 : 2014년 7월 25일, 특허권자 : 김윤회)이 되어 있다.
Fig. 2의 (a)는 연통이 벽난로에서 지붕 위의 역풍방지기까지 일직선으로 된 경우이고,
Fig. 2의 (b)는 연통이 일직선이 아니고 천장 부근에서 엘보를 사용하여 옥외로 수평으로 연결한 후 외부에서 역풍방지기까지 수직으로 올린 것으로
Fig. 2의 (a),
(b) 모두뒤쪽에 경사진 연료공급장치가 부착되어 있으며 외부에서 무동력으로 장작을 화실로 넣을 수 있다.
Fig. 2에는 경사진 연료공급장치가 벽난로 본체 뒤쪽에 부착되어 있을 뿐이고 좌우 어느 쪽에 설치하여도 무방하다.
Fig. 2
Image of wood-burning stove that attaches inclined fuel feed system.
3.3.3 벽난로 설치 규정의 제정 필요
벽난로의 화재예방을 위한 규정이 거의 마련되어 있지 않으므로 벽난로 설치에 대한 구체적인 규정을 제정할 필요가 있다. 화재예방과 관련된 규정은 강제성이 없으면 이행을 담보하기 어려우므로 대부분 법규나 조례 등으로 정해져 있다. 법규에서 정하기 어려우면 화재예방과 관련하여 시·도 화재예방조례가 있으므로 이 시·도 화재예방조례에 관련 규정을 신설하면 될 것이다.
(1) 연통의 설치 기준 마련
앞에서 언급한 것처럼 소방기본법시행령 별표1에서 연통은 “1. 연통은 천장으로부터 0.6미터 이상 떨어지고, 건물 밖으로 0.6미터 이상 나오게 설치하여야 한다. 2. 가연성 벽·바닥 또는 천장과 접촉하는 연통의 부분은 규조토·석면 등 난연성 단열재로 덮어씌워야 한다.”고 규정하고 있고, 건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙 제20조 제4호에서 벽이나 천장의 목재 기타 가연재료로부터 15 cm 이상 떨어진 위치에 굴뚝을 설치하도록 규정하고 있는데, 이러한 규정대로 연통이나 굴뚝을 설치하면 화재로 이어질 수 있음을 앞에서 언급하였다.
일반 연통에 비해 벽난로용 연통은 접속부위의 정확도가 높을 뿐만 아니라 크레소트가 연통 외측으로 흘러내리지 않게 위쪽이 凸 부위, 아래쪽이 凹 부위가 위치하도록 접속해야 한다.
연통은 단일연통과 2중연통으로 구분되며, 단일연통은 일반적으로 2 mm 두께의 내경 150 mm의 스테인리스판을 둥글게 한 것이고 2중연통(내경 150 mm, 외경 200 mm)은 단일연통 외측에 단열재(세라크울)가 감싸져 있고 이 단열재에 밀착하여 다시 단일연통으로 감싼 것으로 연통 외부측이 고온이 되지 않으므로 화상이나 저온탄화를 방지할 수 있다.
지붕이나 벽의 관통부위를 통과하는 곳에는 2중연통의 설치를 의무화하는 기준을 검토할 필요가 있다. 일본난로스토브협회(
www.jfsa.gr.jp)는 옥외와 지붕 등의 관통부는 단일연통이 아니라 2중연통을 사용하라고 권장하고 있는데, 지붕과 벽 등의 관통부는 안전을, 옥외는 연통 속의 연기를 식지 않게하여 배출 효율을 고려하여서다.
벽난로의 연소에 필요한 공기의 흡입과 발생한 연기의 배출은 열기는 상승하고 냉기는 하강하는 자연법칙을 이용하고 있으며, 2중연통은 연통 속 연기를 고온상태를 유지하여 통과시키므로 안정되게 상승기류를 발생시켜 연기를 원활히 빼내는 이점이 있고 반대로 단일연통은 단열효과가 없어 연기의 온도가 저하되어 상승기류가 약해져서 연기가 잘 빠지지 않으며 상승기류가 약해지면 흡기도 약해져서 불완전연소나 연기의 역류를 발생시킬 수 있는 단점이 있으므로 단일연통보다는 2중연통을 설치하는 것이 효과적이다.
그리고 연통과 가연물 및 지붕과의 거리 기준을 제정할 필요가 있다. 일본난로스토브협회에서는 유럽과 미국(NFPA211, Standard for Chimneys, Fireplaces, Vents, and Solid Fuel-Burning Appliances, 2013 Edition)의 코드를 토대로 연통과 가연물의 안전거리는 46 cm로 하고 있으며 이 안전거리를 좁히려는 경우에는 연통에 차열판을 설치하든지 2중연통을 사용하도록 하고 있으며 2중연통을 사용하는 경우에는 건축기준법에서 정한 15 cm로 하도록 하고 있다.
Fig. 3과 같이 벽난로 상부에서 연통 상단까지의 거리는 4.5 m 이상으로 하고 벽을 관통하여 옆으로 빼낸 경우에는 옆으로 빼낸 길이는 1 m 이내로 하며, 접지점에서 연통 상단까지는 최저 900 mm이상, 연통에서 수평 3 m 앞의 지붕재의 높이로부터 연통 상단까지는 최저 600 mm 이상, 연통에서 3 m 이내 지붕의 용마루가 있는 경우에는 용마루부터 600 mm 이상의 올리도록 하고 있고, 벽난로 상부에서 연통 상단까지의 거리가 4.5m 이상으로 할 수 없는 경우에는 연통 전체를 2중연통으로 하도록 하고 있다.
Fig. 3
Examples of flue pipe establishment.
(2) 굴뚝 환기창 설치 기준 마련
위 벽난로화재 사례의 전원주택은 벽난로 본체를 세라크울로 감싸고 벽돌조적을 하고 벽돌조적을 글라스울로 감쌌음에도 굴뚝에 환기창(공기창)을 설치하지 않아 벽난로 가동 중에 화실의 열이 벽체 스터드로 전달되어 화재가 발생하였다. 환기창을 설치하지 않으면 전달된 열이 빠져나갈 수 없어 축적될 수 밖에 없다. 열이 축적되어 가연물에 전달되어 열분해온도이상이 되면 가연물을 열분해시키고 무염연소로 진행될 수밖에 없다. 환기창이 없는 경우는 벽난로 화실의 열이 외벽스터드 등으로 열전도가 되고 벽돌 조적과 외벽 사이에서 축열로 인해 외벽 스터드 등이 열분해 및 탄화가 되어 무염연소를 진행시키다가 불꽃(화염)을 내어 화재로 이어질 수 있으나 환기창이 있는 경우는 벽난로 화실의 열이 세라크울과 벽돌등을 통해 전도되다가 벽돌 조적과 외벽 스터드 등의 사이에서 하부의 환기창에 의해 차가운 외부공기가 유입되어 대류에 의해 전도된 열을 냉각시키며 상부 환기창으로 열기가 배출되므로 외벽 스터드에 열분해가 될 만큼의 열이 전달되지 않아 외벽 스터드가 착화되지 않기 때문이다. 가연성 재료로 굴뚝박스를 설치하는 경우에는
Fig. 4와 같은 굴뚝박스의 상하에 축열방지용 환기창을 의무적으로 설치하게 해야 한다. 환기창의 설치 위치와 규격 등에 대해서도 구체적인 기준을 마련할 필요가 있다.
Fig. 4
Example that establish windows for ventilation in chimney box.
(3) 이격거리 및 차열벽 설치 기준 마련
벽난로 복사열로 인해 주변 가연물이 발화되지 않고 저온탄화가 발생하지 않도록 이격거리(화재예방상 안전한 거리)에 대한 기준을 마련할 필요가 있다.
일본 소방법규에서는 이격거리를 정하는 방법에는 두 가지가 있으며, 첫 번째 방법은 벽난로로부터 후방 100 cm 이상, 위쪽(上方) 150 cm 이상, 측방 100 cm 이상, 전방 150 cm 이상으로 하는 것, 둘째는 근접한 가연물의 표면온도의 허용최고온도(100°C)를 넘지 않은 거리 또는 인화하지 않은 거리 중긴 쪽을 이격거리로 결정하도록 하는 것이며, 두 가지 방법 중 소방서장이 인정하는 거리 이상의 거리로 하고 있다. 이러한 이격거리를 줄이려면 차열벽을 설치해야 한다.
벽난로를 벽면과 코너에 노출형으로 설치하는 경우에 이격거리가 충분하지 않은 경우에는 벽난로 뒤쪽이나 옆쪽에 벽돌 등으로 만든 벽을 설치해야 하며 차열벽의 설치 기준 마련을 검토해야 한다.
차열벽은 벽돌이나 타일 등으로 만드는 것이 일반적이다. 벽돌 등에 닿은 열은 일단 축열되어 부드럽게 방출되므로 난방효과로서도 보다 기분 좋은 따뜻함을 느낄 수 있다. 기존의 가연재로 된 벽에 벽돌이나 타일 등을 붙이고 벽난로에 불을 지피면 그 벽돌 등은 꽤 축열이 되어 뜨겁게 되어 벽돌이나 타일 등 안쪽의 가연재로 된 벽에서 저온탄화가 일어나며, 이러한 경우에 저온탄화가 일어나는 가연재로 된 벽이 벽돌이나 타일로 감춰진 안쪽의 부분이므로 알아차리지 못한 상태에서 점점 탄화가 진행하여 일정시일이 경과하면 갑자기 발화된다.
따라서 차열벽은 벽돌이나 타일 등을 벽에 직접 붙이는 것이 아니라 벽과의 사이에 틈새(=공기층)가 있게 벽돌만으로 자립시킨 벽으로 해야 한다.
일본난로스토브협회는 NFPA 221 코드를 기초로 하여
Fig. 5와 같이 차열벽과 공기층을 설치한 경우에 벽난로 본체와 가연성 벽과의 이격거리는 315 mm 이상으로 하고 공기층은 25 mm 이상으로 하도록 하고 있다. 25 mm의 공기층을 두지 않고 차열벽이 가연성 벽에 밀착한 상태에서는 벽돌은 열을 흡수하여 온도가 올라가므로 벽돌의 온도상승을 방지하기 위해서 벽난로 본체로부터 가연성 벽체까지의 사이를 최저 610 mm로 이격하도록 하고 있으며, 벽돌벽이 없고 노대만을 설치하는 경우에는 벽난로 본체의 열을 차단할 수 없으므로 가연성 벽으로부터 최소한 1000 mm의 이격거리를 두도록 하고 있다.
Fig. 5
Minimum clearances from combustible walls.
(4) 노대의 설치 기준 마련
벽난로를 놓는 노대(盧臺)는 벽난로 가동 중에 장작을 투입하기 위해 문을 열었을 때에 불타고 있는 장작의 파편이나 불티가 나오는 경우가 있는데 이 파편이나 불티로부터 바닥을 보호하고 더렵혀지지 않도록 이격거리의 확보가 필요하며, 이 기준 마련을 검토할 필요가 있다. 노대의 크기는 사용하는 벽난로의 크기에 따라 다를 수 있지만, 일본난로스토브협회에서는 벽난로의 다리의 길이가 152 mm 이상의 경우에는 두께 50.8 mm 이상의 불연재 위에 두께 0.61 mm 이상의 철판을 깔고, 다리의 길이가 50.8 mm-152 mm 미만의 경우에는 두께 102 mm 이상의 불연재 위에 두께 0.61 mm 이상의 철판을 깔도록 규정하고 있다.
(5) 벽난로를 설치하는 실의 내장제한
우리나라 건축법규에는 벽난로를 설치하는 주택 공간의 내장제한에 대한 규정을 두고 있지 않다.
일본 건축기준법 제129조 제6항, 128조의4 제4항에서 주택의 층수가 2층 이상으로 최상층 이외의 층에 있는 화기사용실의 천장과 벽에는 불연재료 또는 준불연재료를 사용하거나 또는 길이 50 cm 이상의 수벽(垂壁)을 설치해야 한다고 규정하고 있다. 법률해석상 벽난로 속의 화염은 나화(裸火)이므로 벽난로가 있는 실은 부엌과 마찬가지로 화기사용실로 취급되어서 벽난로가 있는 실은 화기취급실에 관한 규제를 받고 있다. 2층 이상 주택의 최상층의 아래층에 화기사용실을 설치하는 경우에는 화재 시의 화염이 위층으로 확대되는 것을 막기 위해서 벽과 천장을 불연재나 준불연재로 덮거나 50 cm 이상의 수벽을 설치하도록 하고 있는데, 이 규제는 벽난로가 있는 실(室) 위에 실이 있는 경우에 천장이나 벽의 마감을 불연재로 하는 등으로 하여 벽난로에서 화재가 발생했을 때 위층으로 연소확대를 방지하기 위함이다.
현재 발생하고 있는 벽난로와 관련된 화재는 거의 대부분이 연통화재, 저온탄화에 의한 발화가 원인이어서 벽난로를 설치하는 실(공간)을 모두 불연재로 하더라도 연통이 벽에서 15 cm의 장소에 있으면 내장제한의 의미가 없고 밀폐식의 벽난로와 펠렛 난로는 화기사용실에 해당하지 않으므로 나가노현은 펠릿 난로를 장려하고 있으며 현의 조례로 장작난로(벽난로)와 펠릿 난로에 내장제한을 적용하지 않고 있다.
3.3.7 안전점검을 할 수 있는 체크리스트 마련
현재는 벽난로와 관련된 체크리스트나 점검 항목이 제시되어 있지 않으므로 소방서 직원이 벽난로를 점검하더라도 점검을 하는 소방공무원 주관에 따라 점검할 수 밖에 없는 실정이다. 그리고 벽난로가 설치된 주택의 관계자가 안전점검을 하려고 하더라도 어떤 내용을 점검해야 할지 알지 못한다. 다음 체크리스트 항목은 일본의 화재예방조례 등을 토대로 만든 것이다.
- 벽난로 본체에 불연재로 된 재받이가 부설되어 있는가?
- 벽, 천장이 불연재료 등 이외의 경우 벽난로 본체에서 이격거리(위쪽 150 cm, 옆쪽 100 cm, 뒤쪽 100 cm)가 확보되어 있는가?
- 가연물이 낙하되어 접촉할 위치에 설치되어 있지 않은가?
- 가연성 가스 또는 증기가 발생하거나 체류할 우려가 없는 위치에 설치되어 있는가?
- 피난의 지장이 될 위치에 설치되어 있지 않은가?
- 연소에 필요한 공기를 취할 수 있고, 유효한 환기를 할 수있는 위치에 설치되어 있는가?
- 금속이외의 불연재로 만든 바닥 위에 설치되어 있는가?
- 벽난로 본체 주위는 불연재로 되어 있든지 차열조치(차열벽 설치)가 되어 있는가?
- 지진 등에 의해 전도, 균열, 파손되지 않은 구조로 되어 있는가?
- 벽난로 문에서 불티 등이 비산하지 않은 구조로 되어 있는가?
- 뚜껑이 있는 불연재의 재통이 비치되어 있는가?
- 연통은 견고하게 고정되어 있고 이상이 없는가?
- 연통은 지붕에서 적절히 돌출되어 있는가?
- 연통이 벽, 천장, 바닥을 관통하는 경우에 적절히 단열처리가 되어 있는가?
- 연통은 가연물로부터 이격거리(이중연통: 15 cm, 단일연통: 46 cm)가 확보되어 있는가?
- 연통은 주기적으로 청소되고 있는가?
- 굴뚝 구조물이 가연물로 된 경우 환기창이 적절히 설치되어 있는가?
- 저온장기착화의 전조증상은 있지 않은가?
- 소화기 등 소화기구가 비치되어 있는가?
- 연기감지기가 설치되어 있는가?