건물 배연창 설치 및 유지관리 가이드라인 개발에 관한 연구

A Study on the Development of Guideline on Installation and Maintenance of Natural Smoke Ventilators in Buildings

Article information

J. Korean Soc. Hazard Mitig. 2017;17(6):215-219
Publication date (electronic) : 2017 December 31
doi : https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2017.17.6.215
** Research Associate, Korea Research Institute of Mechanical Facilities Industry
*** Research Associate, Korea Research Institute of Mechanical Facilities Industry
**** Senior Research Fellow, Korea Research Institute of Mechanical Facilities Industry
*Corresponding Author, Member, Research Associate, Korea Research Institute of Mechanical Facilities Industry (Tel: +82-2-6240-2006, Fax: +82-2-6240-2020, E-mail: yhiwon@krimfi.re.kr)
Received 2017 October 24; Revised 2017 October 26; Accepted 2017 October 30.

Abstract

화재 시 연기를 배출하기 위해 설치하는 배연창은 건축법에서 정하고 있는 자연배연설비이다. 건물에서 화재 발생 시 연기를 배출하고 피난 시간을 확보하여 재실자가 안전한 대피를 할 수 있도록 배연창을 사용하는 것이 중요하다. 그러나 현재 국내기준에서는 배연창을 효과적으로 활용할 수 있는 기준을 제시하지 못하고 있다. 현장에서는 배연창이 형식적으로만 설치되고 있는 상황이다. 이에 국내 기준의 문제점을 파악하고 국내⋅외 기준, 선행연구 등을 조사하여 배연창의 가이드라인을 작성하였다. 본 연구에서 작성된 가이드라인을 바탕으로 배연창 활용을 위한 효과적인 방안을 제시하고자 한다.

Trans Abstract

The natural smoke ventilator that is installed to discharge smoke in the event of a fire is specified by the Korean Building Act and Code. It is important to use natural smoke ventilators so that residents can evacuate safely by evacuating smoke and evacuating time when a fire occurs to the building. However the domestic standard does not provide a standard to effectively use the natural smoke ventilator. In the field, the natural smoke ventilator is only formally installed. Therefore, the problems of domestic standards were identified, and domestic and foreign standards and prior researches were investigated to form guidelines for natural smoke ventilator. Based on the guidelines developed in this study, an effective method of using the natural smoke ventilator is proposed.

1. 서론

2016년도 소방활동 통계 분석을 보면 국내에서는 매년 4만 건 이상의 화재가 발생하고 있다. 화재의 60% 이상이 건물부분에서 발생하고 있어, 건물에서 화재 피해를 최소화하기 위한 안전설비를 구축하는 것이 필요하다. 또한 화재로 인한 사망원인 중 가장 큰 비중을 차지하는 것은 연기에 의한 질식사로 이로 인한 피해를 줄이기 위해서는 화재 발생 시 바로 연기를 배출할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 이에 국내에서는 「건축법」에서 정하는 용도의 6층 이상의 건축물이나, 혼자 힘으로 대피에 어려움이 있는 사람들이 이용하는 용도의 건축물에 배연설비를 두어 화재 시 발생하는 연기를 배출하도록 하고 있다. 배연설비의 대표적 시설은 배연창으로 화재 발생 초기에 연기를 배출하고 연기 하강 시간을 지연시켜 사람들의 피난시간을 확보하는데 효과가 있다. 2015년에는 건축법 개정을 통해 신규 노인요양시설의 경우 층수와 상관없이 배연창 설치를 의무화하도록 하는 등 그 중요성이 대두되고 있다. 그러나 그 중요성에 비해 기준의 적용 및 활용이 제대로 되지 않고 있다.

국내에서는 「건축물의 설비기준 등에 관한 규칙」에서 배연설비에 관해 규정하고 있으나, 배연창 설치에 관한 최소 기준만을 제시하고 있어 실제적인 효과를 기대할 수 없는 실정이다. 화재 초기 안전 확보를 위해 중요한 역할을 할 수 있는 시설임에도 불구하고 배연창의 기준이나 성능에 대한 개선이 더딘 편이다. 또한 기준 상의 의미가 모호하며, 다른 소방설비 및 기준 등과 상충하는 부분이 있어 배연창의 기준과 관련하여 여러 문제들이 제기되고 있다.

따라서 본 연구에서는 국내 배연창 기준의 문제점을 파악하고 개선방안을 도출하여 배연창을 효과적으로 사용할 수 있는 가이드라인을 작성하고자 한다.

2. 배연창 기준 분석

2.1 국내 배연창 기준 현황

국내에서는 배연설비와 관련하여 「건축물의 설비기준 등에 관한 규칙」 제14조에서 정하고 있다. 그 내용은 다음과 같다.

  • ① 영 제51조제2항에 따라 배연설비를 설치하여야 하는 건축물에는 다음 각 호의 기준에 적합하게 배연설비를 설치하여야 한다. 다만, 피난층인 경우에는 그러하지 아니하다.

  • 1. 영 제46조제1항의 규정에 의하여 건축물에 방화구획이 설치된 경우에는 그 구획마다 1개소 이상의 배연창을 설치하되, 배연창의 상변과 천장 또는 반자로부터 수직거리가 0.9미터 이내일 것. 다만, 반자높이가 바닥으로부터 3미터 이상인 경우에는 배연창의 하변이 바닥으로부터 2.1미터 이상의 위치에 놓이도록 설치하여야 한다.

  • 2. 배연창의 유효면적은 별표 2의 산정기준에 의하여 산정된 면적이 1제곱미터 이상으로서 그 면적의 합계가 당해 건축물의 바닥면적의 100분의 1 이상일 것. 이 경우 바닥면적의 산정에 있어서 거실바닥면적의 20분의 1이상으로 환기창을 설치한 거실의 면적은 이에 산입하지 아니한다.

  • 3. 배연구는 연기감지기 또는 열감지기에 의하여 자동으로 열 수 있는 구조로 하되, 손으로도 열고 닫을 수 있도록 할 것

  • 4. 배연구는 예비전원에 의하여 열 수 있도록 할 것

  • 5. 기계식 배연설비를 하는 경우에는 제1호 내지 제4호의 규정에 불구하고 소방관계법령의 규정에 적합하도록 할 것

제1호에서는 배연창의 설치위치에 대해 정하고 있으며 수직적 배치에 대해 기술하고 있다. 제2호에서는 유효면적의 산정기준에 대해 서술하고 있다. 제3호와 제4호에서는 배연구의 조작에 대해 서술하며 기본적인 개폐에 관한 사항을 다루고 있다. 또한 해당 규칙 별표2에서 배연창의 유효면적 산정기준을 명시하고 있다. 각 호에서는 배연창의 설치에 관한 기본적인 사항만을 다루고 있으며 실제 적용, 사용 및 관리에 대해서는 상세히 정하고 있지 않다.

2.2 문제점 및 개선방안 도출

현재 국내에서 설치되는 배연창에 관한 사항을 살펴보면, 관련 내용에 대한 정확한 정의 및 구분 없이 건축법과 소방법에서 다루고 있어 현장에서 사용 및 관리주체가 모호한 문제가 발생하고 있다. 건축 설계담당은 디자인을 중시하여 최소한의 법규를 만족하는 수준의 설계를 하고, 소방 설계담당은 배연창이 건축법에서 규정하는 건축설계 업무로 인식하여 설계 및 검토의 책임을 지지 않는 상황이다. 또한 유지관리에 관한 규정도 없는 상황이다 보니 배연창의 시공 이후 관리가 되지 않고 있다. 규정상 건축법과 소방법에 걸쳐있는 문제뿐 아니라 설치기준 등이 명확하지 않아 형식적인 설치가 되는 문제가 있다.

우선 배연창, 배연구에 대한 정의를 명확히 하고, 배연창이 형식적으로만 설치되지 않도록 설치대상에 대해 고려해야 한다. 또한 화재 시 모든 공간에서 활용될 수 있도록 방화구획 내에서 균등하게 설치되어야 한다. 이 외에도 기존의 단순 개폐에 한정된 제어뿐 아니라 화재 시 관리자가 따를 수 있는 개방방식에 대한 논의가 이루어져야 한다. 유지관리와 같이 현재 없는 내용에 대해서는 새로운 기준마련을 진행하여야 한다(Fig. 1). 이러한 개선사항들을 바탕으로 배연창의 가이드라인을 작성한다.

Fig. 1

Analyzing Survey Results and Finding Improvement Plan (Yun et al., 2016)

3. 배연창 설치 및 유지관리 가이드라인

3.1 가이드라인 작성방향

배연창 가이드라인의 구성요소들은 「건축물의 설비기준 등에 관한 규칙」을 바탕으로 하였으며, 크게 총칙, 배연창의 설치, 배연창의 관리 측면에서 작성되었다. 총칙에서는 해당 가이드라인의 목적 및 적용범위를 정하고, 국내 기준에서 모호했던 배연창, 배연구의 정의를 하였다. 배연창의 설치측면에서는 배연창이 설치되는 대상, 설치위치, 유효면적, 제어에 대한 내용을 다루고, 관리 측면에서는 제품규격, 성능기준, 유지관리에 대한 내용을 정리하였다. 기존 기준에서 애매하게 해석되는 부분이나 부족한 부분에 대하여 보완적 내용을 담고 있으며, 본 연구에서 작성된 배연창 가이드라인에 제시되는 내용들은 국내⋅외의 배연설비 관련 법(법, 규칙, KS기준 등), 선행연구, 사례조사 등을 근거로 하였다 (Fig. 2).

Fig. 2

Guidelines Components and Related Reference

3.2 배연창 설치 및 유지관리 가이드라인 도출

3.2.1 총칙

본 연구에서 작성하는 가이드라인은 「건축물의 설비기준 등에 관한 규칙」 제14조제1항의 배연창에 대해 적용하는 것으로 범위를 정하고, 배연구 및 제14조제2항에 관해서는 「제연설비의 화재안전기준(NFSC 501)」의 제7조(배출구) 및 「특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비의 화재안전기준(NFSC 501A)」을 따르도록 하는 것을 기본으로 하였다. 해당 가이드라인에 적용되는 배연창, 배연구의 정의에 대해 국내⋅외 기준(NFSC 501, KS F 2815, KS B ISO 21927-2 등) 및 소방관련 유관기관, 법제처 법령해석자료 등을 참고하여 정리하였으며, 배연창은 ‘화재 시 열이나 연기 등을 배출하기 위해 자동 또는 수동으로 제어하여 외부로 열 수 있는 창’으로 배연구는 ‘화재 시 열이나 연기 등을 배출하기 위해 자동 또는 수동으로 제어하는 지붕에 설치하는 개구부 및 기계적 배연설비에 설치된 외부에 면하는 개구부’로 하였다.

3.2.2 배연창의 설치

현재 국내 기준에서는 「건축법」에서 정하는 용도의 6층 이상 건축물이나 층수와 상관없이 노인요양시설 등 화재 시 혼자서 피난이 어려운 사람들이 이용하는 건축물에 배연창을 설치하도록 하고 있다. 3층 이상에 연면적 500 m2를 넘는 건물에 배연창을 설치하도록 하는 일본이나, 공장, 창고 등 대공간에 설치하도록 하는 미국, 캐나다, 호주 등과 설치대상에 차이를 보인다. 또한 6층 이상의 건물에 대해서는 최고 높이에 대한 제한이 없어 형식적인 설치가 되는 경우가 발생하는 문제가 있어 이에 대한 보완이 필요하다. 고층건물에서는 연돌효과의 영향으로 고층건물의 저층부에서 화재 발생 시 연기가 유입되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 배연설비 적용대상 미만 층의 건물이라도 배연설비를 설치할 필요가 있다고 판단되는 경우에는 배연창을 설치할 수 있도록 하는 조항과 배연설비 설치 대상이나 성능확보 등이 곤란한 경우에는 기계식 배연설비로 대체하는 조항이 필요하다.

배연창의 설치위치에 관해서는 현재 방화구획마다 1개소 이상의 배연창을 설치하도록 되어 있어 배연창이 한 곳에 집중되어 있는 경우에 대해 제재가 불가능하다. 미국의 IBC, 캐나다의 NBCC, 호주의 NCC 등을 살펴보면 배연구를 균일하게 분포하여 배치하도록 하고 있으며, 일본의 경우 하나의 방화구획 내의 각 지점에서 배연구에 이르는 수평거리가 30m 이내이어야 한다는 기준을 두고 있다. 배연창의 역할과 상관없이 법적기준만을 만족하기 위해 설치하는 경우의 제한을 위해 방화구획 안에 균일하게 배치되도록 하는 규정이 마련되어야 한다.

배연창의 유효면적 기준에 대해서는 해석상 모호한 부분을 보완하여야 한다. 방화구획 내에 1개소 이상의 배연창이 있을 경우, 동일구획 내의 배연창 유효면적 의 합이 1 m2 이상이어야 하고, 거실바닥면적의 20분의 1 이상으로 환기창을 설치한 거실의 면적을 바닥면적 산정 시 산입하지 않는 규정은 완화규정으로 배연창 설치에 관한 최소기준을 만족해야 함을 명시해야 한다. 또한 환기창이 배연창의 역할을 할 수 있다고 판단되는 경우에는 배연창으로 인정하는 완화기준 마련을 고려해야 한다. 예를 들어 ISO 21927-2의 경우 배연창의 성능에 문제가 없는 선에서는 자연환기와 같은 배연 이외의 기능으로 사용할 수 있도록 하고 있다. 「건축물의 설비기준 등에 관한 규칙」별표2의 배연창 유효면적 산정기준에 명시되지 않은 형태의 창호와 관련하여 배연기능을 만족할 수 있는 기능 확보 여부를 공식적으로 검증하였을 경우에는 배연설비로 인증하고 적용할 수 있는 유효면적 산정기준을 마련할 필요가 있다.

화재 시 배연창의 제어와 관련하여 수동 또는 자동으로 개폐 가능해야 한다는 점만을 명시하고 있기에 효과적인 배연창 제어를 위한 세부적인 기준이 마련되어야 한다. 현재는 불이 났을 때 건물 관리자에 의해 특별한 가이드라인 없이 조작되고 있어 배연창을 효과적으로 활용하지 못하고 있는 상황이다. 이에 배연창의 개방방식에 대한 가이드라인 작성이 필요하다. 화재 발생 시 화재층의 배연창만 개방하는 것을 기본으로 하며, 통로를 통해 연기가 재 유입되지 않도록 통로를 닫는 것을 우선 방식으로 제안한다. 또한 계절과 건물 높이에 따른 연돌효과를 이용하여 화재 시 배연효과를 증대시키는 방안도 고려할 필요가 있다.

3.2.3 배연창의 관리

법령 상 배연창의 제품설계기준 및 성능기준에 관한 사항을 확인할 수 있는 부분이 없기 때문에 이에 대해 명시하도록 한다. 제연설비 성능 시험방법-제2부: 배연창(KS B ISO 21927-2)의 제품 설계 기준 및 성능 기준을 참고하고 이를 따를 수 있도록 한다. 배연창 및 기동장치가 불연성 재질에 내열성 연결부를 가지고, 온도 기동 장치가 배연창 내에 설치될 수 있도록 한다. 또한 성능검사와 관련하여 KS F 2815를 참조하여 배연창의 작동검사가 진행되어야 한다.

국내 기준에서는 배연창의 유지관리에 관한 내용을 다루지 않고 있어 이에 대한 기준 마련이 필요하다. 배연창의 설치 이후 관리하지 않고 문제 발생 시 연결선을 제거하거나 창을 폐쇄하여 사용하지 않는 경우가 많다. 배연창의 효과적인 사용을 위해 유지관리 기준을 만들고 소방시설 점검 시 해당 내용을 포함하여 진행할 수 있다. 배연창의 유지관리 항목으로 다음과 같은 사항을 예로 들 수 있다.

  • 배연창 주변에 작동을 방해하는 것이 없어야 한다

  • 구동부는 탈락, 비틀어짐이 없이 원활하게 작동되어야 한다

  • 수동조작함은 소정의 위치에 설치되어 취급방법이 명시되어야 하며, 또 보기 쉬운 곳에 설치하여야 한다

  • 기동레버가 원활하게 작동되어야 한다

  • 제어반 또는 연동기로부터의 신호 및 수동조작함의 조작에 의해 확실하게 작동되어야 한다

이러한 사항들에 대해 건물사용자 및 관리자가 연 1회 이상의 점검 등을 진행하여 배연창이 정기적으로 관리될 수 있도록 하여야 한다.

기존 법령을 바탕으로 수정 또는 보완되어야 하는 배연창 설치 및 유지관리 가이드라인의 주요내용을 정리하면 Table 1과 같다.

Main Contents of the Guideline

4. 결론

국내 배연창 관련 기준과 관련하여 문제점을 파악하고 개선방안을 통해 효과적으로 활용이 가능한 가이드라인을 작성하였다. 가이드라인은 각 장을 제1장 총칙, 제2장 배연창의 설치, 제3장 배연창의 관리로 구분하여 1. 목적 2. 적용범위 3. 정의 4. 적용대상 5. 설치위치 6. 유효면적 7. 제어 8. 제품설계기준 9. 성능기준 10. 유지관리에 대해 작성하였다.

주요 내용을 요약하면 다음과 같다.

  1. 목적: 「건축물의 설비기준 등에 관한 규칙」 제14조 배연설비에 필요한 사항을 규정

  2. 적용범위: 동 규칙 제14조제1항의 배연창에 적용

  3. 정의: 배연창, 배연구, 방화구획에 대한 정의

  4. 적용대상: 기존 적용대상 건물을 기본으로 하되, 배연설비를 설치할 필요가 있다고 판단되는 5층 이하의 건물에의 설치, 배연창의 설치나 성능확보 등이 곤란한 경우에는 기계식 배연설비로의 대체 내용 포함

  5. 설치위치: 방화구획 당 1개소 이상의 배연창이 설치되는 경우 그 구획 내에 균일하게 배치되도록 함

  6. 유효면적: 유효면적 합의 기준 명시, 거실바닥면적 산정의 완화규정 설명, 배연창의 유효면적 산정기준에 명시되지 않은 형태의 창호의 인증에 관한 사항

  7. 제어: 개폐에 관한 기본사항 유지, 화재 발생 시 화재층의 배연창만 개방하는 것을 기본으로 하며, 통로를 통해 연기가 재 유입되지 않도록 현관 및 계단실 문을 닫는 것을 우선으로 함

  8. 제품 설계 기준: 제연설비 성능 시험방법-제2부: 배연창(KS B ISO 21927-2)의 제품 설계 기준 참조

  9. 성능기준: 제연설비 성능 시험방법-제2부: 배연창(KS B ISO 21927-2) 및 배연설비의 검사표준(KS F 2815)의 배연창 성능 검사 항목 참조

  10. 유지관리: 건물 사용자 및 관리자로 하여금 연 1회 이상 점검을 실시. 배연창의 작동기능점검을 포함하여 주요구성품이 화재안전기준에 적합한지 점검. 점검보고서는 2년간 자체 보관

  11. 별표: 배연창의 유효면적 산정기준의 표기 정정 및 기존 기준에 정해지지 않은 창호의 형태 추가

본 연구는 기존의 법을 바탕으로 해석상 기준이 모호하거나 법 적용을 위해 추가적으로 고려되어야 할 사항들을 정리하는 것을 중심으로 진행되었다. 배연창의 실질적인 사용을 위해서는 이에 더해 법의 내용을 개정하는 방향으로 나아갈 필요가 있다. 추후 세부조항들에 대한 내용을 보완⋅개선하여 화재 발생 시 효율적으로 배연창을 사용할 수 있는 연구개발이 이루어져야 할 것이다.

감사의 글

본 연구는 국토교통부 도시건축연구사업의 연구비 지원(과제번호: 17AUDP-B100356-03)에 의해 수행되었습니다.

References

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ICC. 2015;International Building Code
KATS. 2010;Test Methods of Smoke and Heat Control Systems - Part2: Natural Smoke Ventilators. KS B ISO 21927-2
KATS. 2016;Inspection Standard of Smoke Exhaust Equipment. KS F 2815
MOLIT. 2017;Regulations on Facilities Standards of Buildings
NBCC. 2015;National Building Code of Canada
NCC. 2016;National Construction Code
NFA. 2017;National Fire Safety Code 501
NFA. 2017;National Fire Safety Code 501A
Smoke Control Association. 2015;Guidance on Smoke Control to Common Escape Routes in Apartment Buildings(Flats and Maisonettes)
Yun H.W, Choi S.H, Ryu H.K. 2016. Study of the Problems and Improvements of the Installation and Maintenance for Natural Smoke Ventilators in Buildings. Fire Science and Engineering Korean Institute of Fire Science & Engineering. 30(6)p. 118–123. 10.7731/KIFSE.2016.30.6.118.

Article information Continued

Fig. 2

Guidelines Components and Related Reference

Table 1

Main Contents of the Guideline

Division Suggest Contents
Definition • Natural smoke ventilators should be installed facing the outside, but since there is no distinction in the statute, it must be specified
• Smoke vent is separated from the natural smoke ventilator by an opening on the roof and an opening on the exterior facing the mechanical exhaust system
Installation target • If it is judged that it is necessary to install a natural smoke ventilator even if it is not a legal application target, a natural smoke vent can be installed
• If it is difficult to install facilities such as high-rise buildings or natural smoke ventilator, it can be replaced by mechanical exhaust systems
Installation location • Natural smoke ventilators shall be uniformly located within the fire compartment
Free area • The use of additional functions(ex. daily ventilation) to smoke ventilation and add-ons to natural smoke ventilator are permitted if they do not negatively alter the performance of the natural smoke ventilator
• Establish natural smoke ventilator certification scheme for windows that are not specified in the standard
Control • In case of a fire, only the natural smoke ventilator of the fire layer is opened
• Establishment of opening method of natural smoke ventilators considering stack effect and season
Performance • Specification of product designs standard and performance standard with reference to KS standard
Maintenance • Establishment of maintenance items
• Regular maintenance by adding natural smoke ventilator item when checking operation functions such as firefight facilities