1. 서론
한정된 공간에 많은 인원이 집중되며 화재 시 피난에 많은 어려움이 발생하게 되고, 이에 따라 화염 확대를 저지⋅지연시키는 화재대응 시스템이 필수적 요건이 되었다.
건축물 화재발생 시 건물의 내장재 등 각종 가연물질의 연소로 인해 발생된 많은 화염과 유독성 연기는 공기 팽창과 연돌효과에 의해 계단이나 엘리베이터, 파이프 및 덕트 샤프트 등 수직 개구부를 통하여 급속하게 전층으로 확대된다. 연기로 인하여 퇴로가 차단되고 재실자가 고립되는 상황으로 피난활동에 큰 영향을 미친다. 방화구획의 관통부를 불연재료 등으로 충전하는 시스템인 내화충전구조(Firestop)는 각각의 재료 및 공법으로 각 공정별 특성에 맞추어 시공에 적용하고 있다.
Firestop의 관련규정 및 관리는 방화구획, 방화구조, 내화구조의 일부로 인식되어 건축법이 적용되며, 행정부서 및 설계⋅시공현장에서도 건축분야에서 책임과 의무를 가지고 있지만 실질적인 적용은 방화구획을 관통하는 공정에서 시공과 검측을 진행하고 있다. 관통부의 케이블 및 트레이, 배관, 덕트 등의 사용특성을 고려하지 않고 일괄적으로 Firestop 관리하기는 현실적으로 어렵다.
이처럼 공정별 방화구획 관통부에 관한 Firestop은 해당공정의 특성을 고려한 공법으로 각 공정에서 시공과 관리 및 책임을 지는 것이 적절하다 사료되나 해당 Firestop의 관리주체가 명확하게 규정되어 있지 않아 시공과 검측에 책임이 없이 각 공정별 감리에 의하여 시공관리가 이루어지고 있어 무관심과 전문지식의 결여로 Firestop의 부실시공의 원인이 되고 있다. 또한 각 공정간의 협의 및 조율 없이 시공되어 설비공정에서 시공은 이루어지지만 공정간의 협업 없이 방화구획의 실패가 되는 시공사례도 발생하고 있다.
따라서 본 연구에서는 각 공정별 Firestop System을 구성하는 재료와 공법, 시공사례들을 분석하여 실제 시공단계에서의 실태 분석 및 문제점 등을 도출하고 해결방안을 모색하였으며, 현행 국내 Firestop의 설계, 시공 등의 관리규정과 외국의 관리규정을 분석하여 각 분야별 개선방안을 도출 하고자 한다.
2. 국내⋅외 관련 규정 비교
국내에서는 건축 관련법에 내화충전구조(Firestop)는 방화구획, 방화구조, 내화구조의 일부로 인식되어 규정하여 관리되고 있다.
2.1 설치기준 및 관리체계의 비교
한국과 미국⋅일본의 설치기준을 비교⋅분석하면 한국과 일본은 비슷한 기준으로 건축법에 규정되어 있고, 미국의 경우는 Building Code와 NFPA의 Code로 규정되어 있다. 차이점은 면적과 층으로 방화구획을 구분하여 규정하고 국가가 주도하는 기관에서 관리하는 반면, 미국의 경우 건축물의 특성과 용도로 구분하여 규정하고 민간 성격의 기관에서 주도하며 엄격하고 공정한 평가를 기준으로 공신력을 갖고 관리되고 있다.
Table 1
Building Related Act of Firestop Management Regulations
Table 2
Comparison Between Domestic and Foreign Firestop Installation Criteria
2.2 자격 제도 및 운영 비교
국내 Firestop 시공관련자격기준은 건설산업기준법 제9조에서 규정하는 일반건설업 면허만 보유하고 있으면 해당 시공을 할 수 있으며 자격을 갖춘 시험기관에서 내화성능평가에 합격한 내화충전구조를 현장에 적용하도록 하고 있다. 하지만 현장 반입 전 실시한 품질시험은 공사현장의 다양한 환경적 조건을 충족시키지 못하므로 양질의 시공이 이루어 졌는지에 대한 확인 및 점검이 이루어 지지 못하고 있는 실정이다.
미국은 DRI(Designated Responsible Individual) 자격제도를 통한 관련기술의 전문성을 확보한 시공자가 책임시공을 하고 유지관리 역시 지정된 자격을 갖춘 기술자가하고 있어 시공부터 유지관리 까지 철저한 자격제도에 의하여 운영되고 있다.
일본의 경우 국내와 비슷한 자격에 관한 인증을 진행하고 있지만 인증 시험 시 투입되었던 재료와 공법으로 시공한 경우만을 인정하고 있으며 시공 된 곳에 인정번호, 취득회사, 시공회사, 시공연월일 등을 기록한 라벨을 붙이도록 관리하고 지정성능 평가 기관 혹은 취득회사에서 공법설명회 및 강습 등을 통하여 기술력을 이전하고 일정수준의 기술을 보유하고 있다고 확인될 때에 수료증 혹은 수료번호를 발급하고 있다.
2.3 설계 및 시공감리 비교
국내의 Firestop의 설계와 시공관리는 건축분야에서 진행하고 있으나 관련지식 및 인식 부족으로 방치수준으로 진행되고 있다.
미국의 경우 민간에서 운영하지만 체계적이고 신뢰성 있는 5개의 독립기관이 각 기관별 DRI를 가지고 있으며 개인이 중복으로 기관별로 자격을 습득하는 것이 가능하다. 한 개의 업체에는 반드시 DRI를 취득한 기술자를 1명 이상 보유하도록 하고 있어 설계 및 시공, 관리 유지를 진행하여 기술력 검증을 매우 엄격하고 객관적으로 하고 있고, 그 기준에 의하여 도급자가 유기적으로 관리 감독하고 있다. 전문지식을 가진 관리자가 해당 Firestop을 유지관리 하며 시공 중 변동사항에 대한 자료를 기록⋅보관하고 부적절 시공사례에 대한 수정공사를 진행하여 추후 시설유지가 될 수 있는 구조를 가지고 있다.
일본의 경우 인정 당시의 재료와 공법 기준을 그대로 하여 인정기준으로 관리하고 있으며, 해당 Firestop의 관련 자격은 없지만 지정기관에서 실시하는 공법설명회 및 강습회를 통한 기술 보급을 실시하고, 해당기술 및 지식의 수준을 평가하여 수료증 및 수료번호를 발급관리하며 시공 전 시공 요령서를 작성하여 해당 Firestop의 책임 소재를 분명히 밝히고 구획관통부에 관한 일반적이고 구체적인 사항을 기술하며 해당 도서의 보관까지 규정하여 유지관리 하고 있다.
2.4 국내⋅외 기준 및 유지관리 비교
국내⋅외 기준 및 유지관리에 대한 비교⋅분석 결과, 국내는 제품의 성능과 시스템에 관한 Test와 인정절차를 실시하지만 시공과 시설유지단계에서 전혀 관리가 이루어지지 않고 있는 실정이다. 또한 해당 기술에 관련된 교육 및 자격에 대하여 규정이 전무하여 Firestop에 인증과 관련된 부분을 전적으로 제조사에게 의지하여 설계와 시방을 하고 있다. 시공 관리를 하는 건축분야에서는 전문지식 결여와 관심부족으로 기술 적용과 해당 시공분에 대하여 무관심하여 대형화재 시 큰 약점으로 작용할 수 있는 위험한 상황이다. 건축물 준공 후 해당 부분에 대하여 유지관리가 매우 어려운 조건임에도 불구하고 방화구획 부분에 대한 도면 및 시공 사진 등이 준공도서목록에 누락되어 향후 유지관리가 불가능할 수밖에 없는 구조를 가지고 있다.
Table 3
Comparison Between Domestic and Foreign Firestop Construction Management
Table 4
Comparison Between Domestic and Foreign Firestop Design & Maintenance
국내에서 Firestop의 기술교육에 대한 기준과 준공도서에 기록을 남겨 해당 시설에 관한 유지관리가 필요하며 시공 중 관리감독의 책임소재를 명확히 하여 해당 시공분에 대한 추적관리를 위한 기준 정립이 매우 시급하다.
3. 공정 별 Firestop의 공법
화재의 확산을 방지하기 위해 내화구조부재의 개구부를 충전하는 재료와 케이블, 덕트, 파이프 등의 관통재로 이루어진 구조물을 내화충전제를 사용하여 메우게 된다. 다음은관통부 별 Firestop 공법에 대하여 살펴보았다.
3.1 커튼월 선형 조인트
커튼월 선형조인트 구간은 미네랄울 혹은 방화로드 등으로 틈새를 충진하고 상부면의 슬라브와 커튼월 20 mm을 겹쳐지게 방화스프레이 및 방화코트 등의 방화도료로 도포한다. 이때 커튼월에 보온재의 시공이 된 경우라면 보온재의 소손 발생 시 틈을 메워 줄 팽창재를 사용하여 시공한다.
3.2 전기트레이 및 케이블
전기트레이와 케이블 등 전기공정의 관통부는 통상 Box open형태로 되어 있어 방화보드 및 방화폼으로 시공되며 이들 재료들은 화재 시 열팽창의 성질을 가진 것으로 시공된다.
3.3 기계설비 배관
배관의 Firestop공법은 건축공정의 선형조인트와 전기공정의 공법과는 다른 배관 재질 특성에 따른 각각의 공법이 있으며 용도에 따른 공법을 적용하지 않으면 하자가 발생할 수 있어 주의를 요한다.
PVC관의 경우 화재 발생 시 열에 의하여 배관 원형이 파손되며 틈새가 발생하는 특성이 있어 PVC관의 Firestop은 팽창재 사용이 필수 요건이다. 일반 스틸관의 경우에는 열에 의하여 원형의 파손이 없어 팽창재 사용이 불필요하지만 결로 발생이 우려되는 냉방 용도의 관은 보온성능의 저하를 막기 위해 보온 후 공법을 적용해야 한다.
제조사의 제품별 차이에 따라 적절한 시공을 하지 않아도 하자가 발생하게 되며, 고정구를 이용한 제품과 팽창재 및 차열재로 시공하는 방식 등 현장 상황에 맞게 다양하게 적용하며 각 공법에 따른 장단점이 있어 공법 적용 시 현장에 맞는 검토가 필요하다. 시공순서에 있어 Firestop의 하자 발생은 구성 재질과 공법에 따라 약간의 차이가 있지만 의미가 작아 논외로 하고 시공도 및 특징으로 대처한다.
설비 배관 관통부에는 이처럼 제조사별, 재질별, 용도별로 여러 공법이 있지만 대표적인 특징은 첫째, 배관 사용용도에 따른 공법 분류 둘째, PVC 배관처럼 화재로 배관 혹은 일부분의 소실로 틈새가 발생할 경우에는 팽창재를 사용하는 것 셋째, 금속재질의 관처럼 소실이 되지 않아 팽창제를 사용하지 않는 것으로 나뉜다. Firestop의 형태상 분류는 첫째, 배관의 고정구에 팽창재를 붙이는 경우 둘째, 배관의 틈새에 재료를 충진하고 배관에 차열재를 감아 시공하는 공법으로 나눌 수 있다.
또한 설치장소에 따른 구분을 하자면 바닥에 설치하는 경우와 벽체에 시공하는 경우가 있는데 바닥과 벽체의 요구 내화성능이 달라 성능유지를 위한 구분으로 바닥설치의 경우 바닥을 기준으로 한곳에 시공을 적용하지만 벽체의 경우는 벽을 기준으로 양쪽 모두 시공 한다.
4. 시공 시 문제점 및 사례조사
4.1 시공단계
건설기술산업법 시행령 제7조 별표1에 따른 일반 건설업자에 의하여 시공토록 되어 있어 전기, 설비 업으로는 수행이 불가하여 해당공정에서 발생하는 Firestop의 시공은 재 하도급을 통한 시공이 이루어지고 있으며 공법, 시공상세도의 작성, 시공 시 유의사항 등 Firestop의 기술적인 부분은 관련업자에게 의존하고 있다.
충진재는 ‘세부운영지침’에 따라 재료특성에 근거한 품질시험 인정구조로 되어 있으며, KS규격 혹은 인증기관의 인정을 받은 제품을 사용하도록 되어 있으나 이는 제조업자에 의한 인정신청 및 Sample Test로 현장의 특수성이 반영되어 있지 않다는 단점을 가지고 있다.
공사현장에서 방화구획을 시공⋅관리하는 부분은 주로 건축분야로 방화문, 방화셔터, 선형조인트 구간이고, 전기, 통신, 소방의 케이블 및 트레이 관통부는 공정 특성에 맞게 시공을 진행하며 공조, 제연 덕트 및 냉난방, 위생배관 등은 해당 특성에 맞추어 시공과 관리를 하고 있다.
4.2 공정간 부조화로 인한 사례
일부 기계실, 샤프트 등을 제외한 각 실들은 천정 등의 마감으로 은폐되어 보수 및 점검이 어려운 특성을 가지고 있음에도 불구하고 Firestop은 시공현장에서 전담하여 관리, 감독하는 주체가 없이 각 공정별 주도하에 시공이 진행 되어 공정간의 협의에 의하여 설치되거나 해당 공정에서 후속적인 조치가 이루어져 시공해야 하는 부분인데도 각각 별도로 마감작업이 진행되어 공정간 부조화로 인해 방화구획이 안 되는 경우가 발생하기도 한다.
Fig. 4의 경우 배관의 관경 및 시공이 검토되지 못한 상태에서 골조공사가 선행되면서 배관의 통로를 Box Open하여 진행하였고 추후 배관의 시공 후 관통부에 대한 Firestop를 설비공정에서 실시하였지만 Open부위와 해당배관의 틈은 불연재료로 메우지 않아 불완전한 방화구획이 되었다.
4.3 공정간 다른 내화성능 적용사례
현행 국내에서는 인증기관의 인증을 받은 제품으로 시공되도록 규정되어 있고 내화구조 성능기준은 제3조 제8호 관련 별표1에 적용하도록 되어 있다. 각 공정별 책임으로 Firestop의 시공이 진행되어 각각 다른 규정의 적용으로 같은 건축물 벽체인 곳에서 각기 다른 내화성능 인증을 가지고 시공되는 경우도 발생하고 있다.
Fig. 5의 경우 모두 벽체를 관통하는 부위의 Firestop은 시공되었으나 설비 관통부는 벽체의 양면에 시공을 진행하였고 전기트레이는 한쪽면만 Firestop을 방화폼으로 시공하였다. 2개소 모두 틈새 없이 Firestop를 시공 하였으나 해당 건축물의 벽체가 요구하는 내화구조 성능기준에 의하면 일반시설로 12층 초과 / 최고높이 50 m를 초과하는 내력벽체로 3시간 내화성능을 요구하는 벽체이다. 같은 구간임에도 공정 별 시공 업체에 따라 반영되지 않는 부분은 별도의 시공감리가 관리하기 때문에 부실시공의 원인이 될 수 있다.
5. 시공분야 개선방안
5.1 Firestop 전문성 강화
국내 법규에 Firestop의 공사는 건설산업기본법 제9조에 의거 일반공사업자(방수, 미장면허)로 규정되어 있어 소방시설에 준하는 방화시설로의 시공과는 거리가 있는 상태이다. Firestop은 건축분야와 소방분야의 애매한 경계에 위치해 있지만 따져보면 방화시설에 더 많은 비중을 차지한다.
국내에서는 Firestop이 적용되는 공정별 특성과 해당 전문지식 및 관련기술을 보유한 Firestop 전문시공업자에 의한 공사가 될 수 있도록 Firestop을 소방시설에 준하는 방화시설로 규정하여 소방공사업법에 의한 자격을 부여하여 등록, 관리하고 전문 기술자에 의한 시공되도록 해야 한다.
5.2 시공현장 전문 기술자 배치 의무화
국내의 경우 Firestop의 시공 자격 기준이 없이 Frestop의 시공이 이루어지고 있으며 시공 상태를 점검하는 기준이나 규정 없이 최초 인증시험 시 발급된 시험성적서의 제출로 모든 행정절차는 끝나며 해당 시공구간에 대하여 공법의 적합성 및 시공여부에 대한 검측 없이 관리되고 있다.
향후 Firestop에 대한 공법과 특성에 대하여 교육을 이수한 자에 한하여 자격을 부여하고 시공기술자로 선임 후 배치를 의무화하며 2∼3년 주기로 실무교육을 통하여 자격유지가 가능하도록 규정하여 전문시공기술자에 의한 시공으로 Firestop의 부실화를 방지하여야 한다.
5.3 Firestop Labeling System 도입 및 시공자료 보존
현재 Firestop 시공 후 해당 시공분에 대하여 추적관리를 할 수 있는 자료가 전무하여 시공완료 후 해당 시공분에 대한 점검이 이루어지지 않고 있다. 해당 Firestop는 일부 기계실과 Shaft공간을 제외하고는 모두 천정 등으로 은폐되어 점검이 쉽지 않은 특성을 가지고 있는데 건축물의 천정 등 마감 공사 전 해당 시공부위에 대한 검측을 완료하고 해당부위에 관한 자료를 남겨 준공 시 시설유지관리에 인계하여 추후 사설 혹은 관에서의 점검 때 사용할 수 있어야 한다.
구체적 방법으로는 Firestop 시공 완료 후 감리 검측 시 해당 시공분에 대한 내화성능, 시공사, 시공년월일 등의 정보를 담은 라벨을 시공부위에 부착하고 준공도서 등 시공정보를 준공 후 유지관리 단계로 넘겨 관리가 이루어 질 수 있도록 하여야한다.
5.4 분리발주 및 재하도급 제한
각 공정별 책임시공을 진행하면 전기, 설비의 경우 일반공사업으로 등록되어 있지 않아 해당 공사분은 재하도를 통한 시공이 이루어지고 있어 이 점 역시 개선이 필요하다. 이에 분리발주를 통한 업체선정을 통하여 적정한 공사금액 확보 및 공사업자의 선정으로 해당 건축물의 요구 성능을 만족하는 품질을 확보 할 수 있으며 Firestop의 시공에 관한 책임소재를 명확하게 할 수 있어 보다 나은 품질확보를 기대할 수 있다.
5.5 Firestop의 공법별 표준공사 시방서 제정
국내의 제조업체에 의존하는 현재는 시방기준 또한 Firestop 시공사에 의해 공사현장에서 좌지우지 되어 적용되고 있어 표준 공사 시방서에 의한 객관성 확보가 필요하다. Firestop은 공정별 시공 공법이 같은 관통부위라 할지라도 서로 다른 재료와 공법을 적용하여 시공하고 있고 해당 시공방법이 인증 시 적용되어 시공에 대한 점검을 할 수 없다.
미국의 경우 FM인증 및 UL 기준 등으로 공법에 대한 기준이 있으며 시공 사례가 없는 경우에는 소방기술자, FM, UL의 전문가 등이 참여하여 공법에 대한 검증 후 시공에 적용하고 일본의 경우 국토교통대신 인정공법이라고 하여 인정받은 공법을 그대로 현장 시공에 적용했을 경우에만 인증하는 시공기준이 확립되어 있다.
국내에서도 공법에 관한 샘플 TEST 인증이 아닌 실질적인 공법에 대한 인증 및 시공 적용이 필요하며 이에 맞는 시방이 필요하다.
6. 결론
대형화재시 방화구획은 연소 확대를 저지하고 지연하는 방재시스템으로 중요한 역할을 하고 있지만 여러 종류의 관통부와 개구부로 약점을 갖고 있다. 이런 관통부와 개구부는 방화문, 방화셔터, Firestop 등 여러 방법으로 처리하고 있다. 방화문, 방화셔터 등은 외부로 노출이 되어 점검과 보수가 용이하나 Firestop은 건축 마감 등으로 은폐되어 용이하지 못하다.
본 연구에서는 시공단계에서 내화충전구조의 실태와 문제점을 파악하고 개선방안에 대하여 살펴보았으며 다음과 같은 결론을 도출하였다.
첫째, Firestop은 건축물 천정 속 벽체관통부위에 시공되어 건축의 마감작업 완료 후 점검 및 보수작업이 어려운 관계로 시공 단계에서 주의를 기울여 정상적인 성능을 발휘하도록 작업하지 못하면 부실 시공된 채 준공을 하게 된다. 이에 Firestop 전문시공업자에 의한 공사가 될 수 있도록 Firestop을 소방시설에 준하는 방화시설로 규정하여 전문 기술자에 의한 시공되도록 해야 한다.
둘째, 공사현장의 환경으로 인해 Firestop의 부실시공이 종종 발생한다. 이는 설계 단계의 문제점과도 일맥상통하지만 공법에 대한 규정과 기준이 관련 업자들에 의하여 결정되다보니 한 현장에서 조차 시공업체가 다르면 Firestop의 공법이 각각 다르게 시공되어 해당구간에 대한 방화성능이 보장되는지의 여부가 불투명하다. Firestop 시공 완료 후 감리 검측 시 해당 시공분에 대한 내화성능, 시공사, 시공년월일 등의 정보를 담은 라벨을 시공부위에 부착하고 준공도서 등 시공정보를 준공 후 유지관리 단계로 넘겨 관리가 이루어 질 수 있도록 하여야한다.
셋째, Firestop에 대한 공법과 특성에 대하여 교육을 이수한 자에 한하여 자격을 부여하고 시공기술자로 선임 후 배치를 의무화하며 2∼3년 주기로 실무교육을 통하여 자격유지가 가능하도록 규정하여야 한다. 이러한 시공기술자의 현장 배치가 필요하며 이는 Firestop의 실무교육을 통한 전문가로 Firestop의 전 분야를 담당하도록 해야 한다.
넷째, 국내의 경우 객관적인 표준 공사 시방서의 부재로 인하여 Firestop 시공사에 의해 공사현장에서 결정되는 만큼 실질적인 공법에 대한 인증 및 시공 적용이 필요하며 이에 맞는 시방거가 확보되어야 한다.
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