1. 머리말

방화댐퍼는 덕트가 방화구획을 관통하는 경우에 그 관통부분 또는 근접한 부분에 설치되어 연기 및 화염의 확산을 방지하기 위한 화재확산방지설비로서 설계 및 시공 조건에 따라 다양한 위치에 설치되고 있으며, 때로는 방화구획에서 멀리 떨어져 설치되는 등 부적합 설치 사례가 많은 것으로 파악된다. <표 1>에서 보는 바와 같이 기존 ‘건축물의 피난‧방화구조 등의 기준에 관한 규칙(2019)’(이하 ‘규칙’이라 한다)에서는 방화댐퍼가 연기의 발생 또는 온도의 상승에 따라 자동적으로 닫히도록 규정함으로써 거의 모든 부분에서 온도 상승에 따라 작동하는 휴지블 링크가 부착된 스프링 작동 방화댐퍼가 설치되었다.

그러나, 2019년 8월 6일에 규칙이 개정되면서 주방 등 연기가 항상 발생하는 부분을 제외한 모든 부분에 화재 시 연기 또는 불꽃을 감지하여 자동적으로 닫히는 방화댐퍼가 설치되도록 하였고, 국토교통부장관이 정하여 고시하는 비차열 성능 및 방연 성능 등의 기준에 적합한 방화댐퍼를 적용토록 함으로써 성능인정제도가 도입되었으며, 2년의 유예기간을 거쳐 2021년 8월 7일부터 규칙이 시행되었다. 이에 따라 건설 현장에는 연기 또는 불꽃 감지 신호에 따라 작동이 가능하도록 모터, 가스압 실린더 등의 엑츄에이터가 부착된 방화댐퍼가 설치되어야 하는데, 이러한 엑츄에이터는 가연성 물질로 구성되어 화재 시 착화 등 화재안전성 확보에 어려움이 있을 수 있다.

한편, 방화댐퍼의 성능평가를 위한 기준이 2020년 1월 30일에 ‘자동방화셔터, 방화문 및 방화댐퍼의 기준(2020)’으로 개정되고 2021년 8월 6일에 ‘방화문 및 자동방화셔터의 인정 및 관리기준(2021)’(이하 ‘고시’라 한다)으로 최종 개정 및 공포되었다. 본 연구에서는 고시에 따라 모터, 가스압 실린더의 엑츄에이터가 부착된 방화댐퍼를 대상으로 방화구획 벽체에 설치된 위치에 따른 화재안전성능(방연성능 및 내화성능)에 대한 성능검증을 수행하여 최적 설치 위치를 제안하고자 하였다.

2. 방화댐퍼 설치 기준 및 사례

가. 설치 기준

규칙 제14조제2항제3호에서는 ‘환기·난방 또는 냉방시설의 풍도가 방화구획을 관통하는 경우에는 그 관통부분 또는 이에 근접한 부분에 기준에 적합한 댐퍼를 설치할 것.’이라고 정하고 있으며, 고시 제23조제3항제3호에서는 ‘부착 방법은 구조체에 견고하게 부착시키는 공법으로 화재 시 덕트가 탈락, 낙하해도 손상되지 않을 것’이라고 정하고 있다. [그림 1]은 ‘배연설비의 검사표준(KS F 2815, 2001)’에 실려 있는 방화댐퍼의 올바른 설치 예이다. 그러나, 여기서 검토해야 할 사항이 있는데, 방화댐퍼가 방화구획 벽체면 또는 바닥면으로부터 이격거리를 얼마까지 할 수 있는가이다. BRE (2011) GBG 81에서는 [그림 2]와 같이 방화댐퍼의 설치위치가 잘못된 경우 화재확산의 경로가 형성될 수 있음을 나타내고 있으며, [그림 3]과 같이 견고하게 고정되지 않은 덕트 또는 댐퍼가 탈락할 수 있음을 나타내고 있다.

나. 설치 사례

[그림 4]는 BRE (2011) GBG 81에 실린 영국 현장에서의 설치 사례로 댐퍼가 방화구획 벽체면에 밀접하여 설치되고, 철재의 서포트와 채널로 견고히 고정되어 있는 모습을 나타내고 있다. 반면에 [그림 5]는 국내 일반적인 현장에서의 설치 사례로 댐퍼가 방화구획 벽체면에서 약 100㎜ 정도 이격되어 설치되어 있고, 별다른 고정 조치가 없는 것을 볼 수 있다. 설치 사례에서 볼 수 있는 바와 같이 국내에서는 명확한 이격거리 규정 및 고정조치에 대한 강제 규정이 없어 이에 대한 검토가 필요하다고 판단된다.

3. 방화댐퍼 성능평가방법

가. 개요

방화댐퍼의 요구성능과 관련하여 규칙 제14조제2항제3호에서는 ‘국토교통부장관이 정하여 고시하는 비차열(非遮熱) 성능 및 방연성능 등의 기준에 적합할 것’이라고 규정하고 있으며, 고시 제23조제3항에서는 방화댐퍼에 대하여 비차열 1시간 이상의 내화성능 및 방연성능을 확보하도록 규정하고 있다. 한편, 내화성능 평가 방법은 ‘[별표 6] 방화댐퍼의 내화시험방법’, 방연성능 평가 방법은 ‘방화댐퍼의 방연시험방법(KS F 2822, 2014)’으로 규정되어 있다.

방연성능 평가는 현행 규정에서의 평가 방법을 그대로 채용하고, 내화성능 평가는 별도의 내화시험방법을 규정하였는데, 이 평가 방법은 IMO(International Maritime Organization, 국제해사기구) 및 UL(Underwriters Laboratories)의 관련 기준과 유사한 방법으로 ‘건축 부재의 내화 시험방법 - 일반 요구사항(KS F 2257-1, 2019)’의 차염성 성능기준에 따라 다양한 크기의 방화댐퍼에 대해서 성능평가가 가능하다.

나. 시험체

방화댐퍼 시험체는 날개, 프레임, 각종 부속품 등을 포함하여 실제의 것과 동일한 구성·재료 및 크기의 것으로 하되, 실제의 크기가 3m × 3m의 가열로 크기보다 큰 경우에는 시험체 크기를 가열로에 설치할 수 있는 최대크기로 한다. 내화성능 시험체와 방연성능 시험체는 동일한 구성·재료로 제작되어야 하며, 내화성능 시험체는 가장 큰 크기로, 방연성능 시험체는 가장 작은 크기로 제작되어야 한다.

다. 시험방법

내화시험 및 방연시험은 시험체 양면에 대하여 각 1회씩 실시한다. 단, 수평부재에 설치되는 방화댐퍼의 경우 내화시험은 화재노출면에 대해 2회 실시한다. 내화시험 전 주위 온도에서 방화댐퍼의 작동장치(모터 등)를 사용하여 10번 개폐하여 작동에 이상이 없는지를 확인한 후, 방화댐퍼를 폐쇄 상태로 하여 [그림 6] ‘건축 부재의 내화 시험방법 ― 일반 요구사항(KS F 2257-1)’의 표준 시간-가열온도 곡선에 따라 가열하면서 차염성을 측정하여 <표 2>의 성능기준을 만족하여야 한다.

한편, 방연시험은 연동폐쇄장치로 폐쇄 상태로 하여 10 ㎩, 20 ㎩, 30 ㎩, 50 ㎩의 차압 조건에서 공기누설량을 평가하여 <표 2>의 성능기준을 만족하여야 한다.

4. 방화댐퍼 성능검증

가. 개요

본 연구에서는 <표 3> 및 [그림 8]～[그림 9]와 같이 연기 또는 불꽃 감지 신호에 따라 작동이 가능하도록 모터, 가스압 실린더 등의 엑츄에이터가 부착된 동일한 크기의 방화댐퍼에 대해서 설치위치 및 엑츄에이터 보호 커버의 적용 여부([그림 7] 참조)에 따른 화재 시 화재안전성능에 대한 성능검증을 실시함으로써 최적의 설치위치를 제안하고자 하였다. 연기 또는 불꽃 감지 신호에 따라 폐쇄되는 방화댐퍼는 폐쇄 상태로 성능평가를 진행한다.

나. 성능평가 결과

(1) 방연시험

방연시험 결과 <표 4>와 같이 모든 방화댐퍼 시험체에서 방연 성능기준을 만족하였다. 시험체 1의 경우는 날개 부분에 씰(Seal)이 설치되지 않아 다른 방화댐퍼에 비하여 큰 공기누설량을 나타낸 것으로 판단되며, 시험체 2의 경우는 기계식의 가스 실린더가 날개를 밀착시킴으로써 적은 공기누설량을 나타낸 것으로 판단되었다.

(2) 내화시험

내화시험 결과, 모든 방화댐퍼가 5분 경과 시부터 날개 부분이 변색되기 시작하였으며, 20분 경과 시부터 날개 부분이 적열되기 시작하여 시험종료시까지 계속되었다. [그림 10]～[그림 11]과 같이 방화댐퍼가 벽면 위에 접하여 설치된 시험체 1～3은 정해진 시간(1시간) 동안 성능기준을 만족하였다. 한편, 방화댐퍼가 벽에 매립되어 설치된 시험체 4는 29분 경과 시 모터에 화염이 발생하여 47분 경과시 꺼져서 28분의 내화성능을 나타내었다.

시험체 4는 방화댐퍼가 벽에 매립되어 설치됨에 따라 엑츄에이터 보호 커버가 가열면에 노출됨으로써 모터의 가연재료가 용융되어 화염이 발생하는 것으로 나타났다. 이에 따라 엑츄에이터가 있는 방화댐퍼는 벽에 매립되어 설치될 경우 내화성능 확보가 어려운 것으로 나타났다.

5. 맺음말

본 연구는 방화댐퍼 관련 건축법의 제․개정에 따라 화재 시 연기 또는 불꽃을 감지하여 자동적으로 닫히는 구조의 방화댐퍼가 현장에 널리 사용되어질 것이 예상되는 바, 모터 등 가연물을 포함하여 화재에 취약할 수 있는 방화댐퍼의 화재안전성능 확보를 위한 최적 설치위치를 제안하고자 하였으며, 다음의 연구 결과를 도출하였다.

(1) 방화댐퍼의 화재안전성능 확보를 위해서는 [그림 4]와 같이 방화댐퍼를 벽면에 매립하지 않고, 벽면 위에 부착하여 엑츄에이터 보호 커버가 가열면에 직접 노출되지 않도록 하여야 한다.

(2) 방화댐퍼의 화재안전성능을 향상시키기 위해서는 엑츄에이터 보호 커버로 엑츄에이터를 완전히 감싸도록 하여 모터에 화염이 발생하였을 경우에도 화염이 노출되지 않도록 할 수 있을 것으로 판단된다.

(3) 방화댐퍼의 점검, 수리 및 교체 등을 위해서는 방화댐퍼를 벽면으로부터 일정 거리를 이격할 필요성이 있는데, 화재안전성능을 저해하지 않는 적정 최대 간격의 설정을 위한 추가적인 연구를 진행하여 관련 건축법에 반영할 필요성이 있다.