1. 머리말

랙크식 창고는 물품을 수직으로 적재하는 방식으로 물품을 집약적으로 저장하기 위해서 그 사용범위가 확대되고 있다. 이러한 저장 방식은 물품의 저장 및 운반 등에 장점이 있으나, 물품을 높이 쌓기 때문에 가연물의 화재하중이 매우 높게 된다. 또한, 물품 적재 방식이 복잡화되면서 전기적인 화재 발생 원인이 다양화되었다. 화재 원인에 의해 화재가 발생하면 수직의 송기공간(Vertical Flue Space)를 통하여 화재가 급속하게 성장하여 대규모 피해를 발생시킨다. 국내의 경우 랙크식 창고에 대한 화재 확산 방지대책으로 화재안전기준에 따른 자동화재탐지설비와 스프링클러설비를 설치하고 있으나, 국내에서 발생한 대규모 물류창고 화재 사례를 고려할 때 추가적인 화재 확산 방지대책이 요구되는 실정이다. 해외에서는 랙크식 창고 화재의 확산을 방지하는 방안으로 화염의 수직 확산을 가로막는 수평 방향의 차단막을 설치하고 있다.

본 원고에서는 수평차단막을 이용한 랙크식 창고의 화재 확산 방지대책에 대하여 살펴보고자 한다. 실규모 랙크 구조물을 설치하여 수평차단막의 유무 등에 따라 화재 확산 영향성을 분석하였다.

2. 랙크식 창고의 수평차단막 설치 현황

<표 1>은 국가별 랙크식 창고의 설치 기준을 분류한 것이다. 아래 표에 따르면 우리나라에서는 수평차단막과 관련된 규정을 적용하지 않고 있다. 일본이나 미국의 경우에는 랙크 높이에 따라서 수평차단막을 설치하도록 요구하고 있으며, 미국에서는 화염이 수평으로 전파되는 것을 방지하도록 경우에 따라서 수직차단막을 설치하고 있다.

국내 랙크식 창고의 수평차단막에 대한 설치 현황을 파악하기 위해 6개 지역에 설치된 랙크식 창고의 실제 설치 상태를 현장 방문하여 파악하였다. <표 2>는 주요 적재방식 및 수평차단막 설치 유무에 대한 결과를 나타낸 것이다. 물품은 프레임 위에 파렛트 단위로 물품을 적재하는 형태가 대부분으로 파악되었다. 수평차단막은 적용되어 있지 않았으며, 랙크의 층간 높이도 조립식으로 임의 조절을 통해 사용하고 있었다. 특히 기존 연구사례에서도 국내 랙크식 창고의 70% 이상 수평차단막이 설치되지 않은 상태로 프레임 위에 파렛트 단위로 물품을 적재(Open Frame)하고 있는 방식인 것으로 기술하고 있다.

3. 랙크식 창고의 수평차단막 연구사례

랙크식 창고 화재가 중, 후기에 이를 경우 성장한 화재를 제어하기에는 상당한 어려움이 따른다. 화재 발생 후 초기 화재에 대한 대응이 우선시 되어 해외에서는 수평차단막을 설치하고 있다.

UL, FM GLOVAL, Viking 사에서는 초기 화재 확산을 방지하기 위한 목적으로 스프링클러와 랙크 내 차단막을 동시에 적용하여, 화재 확산속도 저감을 위한 하이브리드 관점에서의 조건별 실험을 수행하였다. 또한, 실험 결과에서 발화 후 대략 2분 이내에 랙크 최상단까지 화재가 확산하는 것으로 나타났으며 초기 화재의 확산을 최대한 억제하는 것이 중요하다.

<표 3>은 랙크에 수평 및 수직차단막을 적용하여 화재실험을 수행한 국외의 연구보고서를 요약정리한 것이며, 랙크 내 차단막과 관련한 화재실험은 미국의 UL, Viking 사가 주도적으로 수행하였다.

또한, 일본의 [랙크식 창고의 스프링클러 설비 방식 검토 보고서]에 따르면 랙크에 수평차단막(선반 또는 이와 유사한 것을 설치한 부분)를 설치할 경우, 수직 방향으로 화염의 확대 방지를 기대할 수 있음과 동시에 차단막 아래쪽에 헤드를 배치하여 화재의 조기 감지에 대한 것도 기대할 수 있다고 설명되어 있다. NFPA 231C에서도 수평차단막은 수직 방향으로의 화염 확대를 방지할 수 있다고 기술되어 있으며, 그 재질은 금속, 목재와 같은 재질로 구성되고 랙크 선반의 길이 및 폭에 맞추어 설치하도록 기술하고 있다. 또한, 이러한 점들을 고려하여 스프링클러 헤드를 유효하게 배치하기 위해서는 수평차단막을 활용하도록 하고 랙크 내에 설치하는 경우에는 다음과 같은 항목을 따르도록 방향을 제시하고 있다.

4. 랙크식 창고의 실규모 화재실험

가. 실험 개요

랙크식 창고 화재의 수직 확산 방지 효과를 확인하기 위해 2가지의 실험 시나리오를 구성하여 화재실험을 수행하였다. 실험을 통하여 랙크식 창고에서의 화재 확산의 위험성과 수평차단막 설치에 따른 화재 확산 방지 효과를 분석하였다.

나. 실험 시나리오

(1) 시나리오 1

랙크를 4단으로 구성하고 수평차단막을 설치하지 않은 상태로 천장 상부에 조기반응형 스프링클러(ESFR) 헤드 1개를 배치하여 화재 확산 방지 효과를 분석하였다. 점화는 순도 95% 이상의 n-헵탄 1L가 담겨있는 정방형 강철 플레이트(가로 33cm × 세로 33cm × 깊이 5cm)를 랙크 1단 중앙에 배치하고 점화기를 이용하여 실험을 시작하였다. 랙크 각단으로 화재 확산을 영상기록 장치를 통하여 분석하였다. [그림 1]은 랙크 구성 및 헤드의 위치를 나타낸 것이다.

(2) 시나리오 2

시나리오 2에서는 랙크를 3단으로 구성하였고, 랙크식 창고 화재의 화재 확산 차단 효과를 확인하기 위해 수평차단막과 인랙 스프링클러를 적용한 실험이다. 실험에 사용한 수평차단막은 랙크 2단 상부에 설치하였고 가연물 외측 경계로부터 약 38cm가 돌출되도록 설치하였다. 수평차단막과 함께 인랙 스프링클러를 1단 및 2단 상부에 표준 반응형 헤드를 각각 6개씩 배치하였다. 초기 점화조건을 시나리오 1과 동일하게 수행하였고, 랙크 각단으로 화재 확산을 영상기록 장치를 통하여 분석하였다. 아래 그림은 랙크 구성 및 인랙 스프링클러의 배치를 나타낸 것이다.

다. 실험 결과

(1) 시나리오 1

실험 40초 경과 시점에 화염이 천장면에 완전히 도달하지 않았음에도 열기류에 의해 헤드가 개방되었다. 조기 반응형 헤드의 개방으로 화세가 순간 제어되었지만, 하부에서 상승하는 열기류로 실험에 사용된 가연물 전체로 화재가 전파하였다.

실험 결과를 고찰해보면, 랙크에 적재된 물품에 화재가 발생하면 화재는 빠르게 상부로 확산하는 경향을 나타냈다. 화염의 급속한 확산으로 랙크에 저장된 물품이 대부분 피해를 입게 되어, 조기 진압용 스프링클러의 사용은 적재 물품에 대한 피해는 불가피한 것으로 판단된다.

(2) 시나리오 2

아래 [그림 4]는 시나리오 2의 실험 결과를 시간별로 나타낸 것이다. 실험 결과 랙크 1단에서 시작된 화재는 랙크 2단 수평차단막 하부에 빠른 시간에 도달하였다. 수평차단막은 화염이 상층부로 확대되는 것을 차단하였고, 랙크 2단의 인랙 스프링클러가 신속하게 동작하였다. 그 결과, 화재는 상부로 확산되지 않았으며, 랙크 1단 하부에서 서서히 진화되는 모습을 나타냈다. 시나리오 1에서의 실험 결과와 달리 수평차단막과 인랙 스프링클러를 적용한 경우 화재 확산을 방지하였고, 물품의 피해도 최소화되었다.

5. 맺음말

본 원고에서는 수평차단막을 이용하여 랙크식 창고의 화재 확산을 방지 대책을 기술하였다. 해외 연구사례와 실규모 화재실험 결과를 검토한 결과 랙크식 창고의 화재 확산을 방지하기 위해서는 기존의 설치 방식으로는 한계가 있다. 랙크식 창고에 수평차단막의 설치는 화재 확산 방지 방안의 하나가 될 수 있으며, 선행 연구사례나 해외 기준을 고려해 볼 때 그 타당성이 확인되었다. 추후 국가화재안전기준의 개정 등을 통하여 수평차단막의 설치가 의무화되면, 랙크식 창고에서의 대규모 화재를 방지하는 방안이 될 수 있을 것으로 기대한다.