1. 머리말

건축법에서 건축물의 구조상 중요한 부분을 주요구조부(내력벽, 기둥, 바닥, 보, 지붕틀 및 주계단)로 정하고 있으며, 화재 발생 시 건축물의 안전을 위해 제50조(건축물의 내화구조와 방화벽)에서 문화 및 집회시설, 의료시설, 공동주택 등 대통령령으로 정하는 건축물은 주요구조부를 내화구조로 하여야 함을 정하고 있다.

이와 같이 건축물에서 구조적으로 중요한 부분인 주요구조부에 해당되는 부재는 내화구조로 하여야 함을 정하고 있으나 고정된 타 부재와 달리 지붕의 경우 2000년부터 내화구조 대상에서 삭제되었다가 2020년부터 다시 내화구조 대상으로 포함되는 변화를 겪었다.

2000년 이전에는 국토교통부고시(내화구조의 인정 및 관리기준)에 따라 지붕에 사용되는 철강재 지붕판(창고, 공장 등의 지붕에 주로 사용되는 자재)에 대하여 내화구조인정서를 취득한 구조에 대해서만 사용이 가능하였다. 반면 건축법 개정에 따라 2000년 이후에는 내화구조인정 대상에서 철강재 지붕판이 제외되고, 국토교통부고시 세부운영지침에서 제시하고 있던 평가방법이 함께 삭제됨에 따라 건설현장에서 내화구조 인정서 및 성능평가를 요구하여도 인정기관 또는 시험기관에서 대응이 어려운 상황이 발생하였다.

이에 따라, 건설현장에서 검증되지 않은 지붕구조를 사용함에 따라 화재 발생 시 지붕판의 탈락 및 붕괴 등으로 인한 인적, 물적 손실이 발생하여 지붕에 대한 내화성능 확인의 필요성이 대두되어 20년이 경과된 2020년에 건축법 제50조를 ‘주요구조부와 지붕을 내화구조로 하여야 한다’로 개정하고, 내화구조인정제도에 ‘건축용 철강재 지붕’, ‘건축용 시스템 지붕’이 포함되어 다시 내화성능이 확인된 지붕의 사용이 가능해졌다.

본 고에서는 2020년부터 지붕내화구조가 의무화되었음에도 불구하고, 아직도 제도 시행 여부를 모르는 관련 분야 분들께 제도 시행을 알리고 나아가 지붕내화구조의 인정제도 변화와 새로이 정해진 지붕내화구조의 평가방법을 소개하고자 한다.

2. 지붕내화구조 관련 제도

지붕이 내화구조 대상인지에 대한 기본적인 기준은 건축법에서 정하고 있으며, 지붕이 내화구조 대상일 때 이를 운영하는 제도는 국토교통부 고시 및 세부운영지침에 따른다.

지붕내화구조와 관련된 국토교통부고시는 2022년 2월 11일 이전에는 [내화구조의 인정 및 관리기준] 이었으며, 현재는 [건축자재등 품질인정 및 관리기준]으로 개정되어 운영 중이다.

내화구조에 대한 품목과 평가방법은 해당 고시의 [세부운영지침]에 따르며, 세부운영지침의 내용은 한국건설기술연구원에서 작성하며 국토교통부의 승인을 받아 시행하고 있다. 아래에 지붕내화구조에 대한 건축법의 개정사항과 이에 대응된 내화구조 인정제도의 변화를 정리하였다.

가. 지붕내화구조 관련 법령

지붕내화구조와 관련된 건축법의 개정은 <표 1>과 같이 시행일자 기준으로 2000년 7월 1일과 2020년 8월 15일에 큰 변화가 있었다.

2000년 7월 1일 이전에는 주요구조부의 정의가 ‘지붕’으로 되어 있어 지붕틀과 지붕판 모두가 내화구조 대상으로 인식되어 제도가 운영되었다. 이때 지붕틀은 보, 테두리보와 같이 주요구조부의 보와 중복되는 부분이 있어 별도로 인정제도를 운영하지 않았으며, 지붕판에 대한 인정을 시행하였다.

그러나, 2000년 7월 1일 건축법에서 주요구조의 정의가 ‘지붕’에서 ‘지붕틀’로 변경됨에 따라 지붕구조의 내화구조 대상이 지붕틀로 한정되게 되어 지붕판이 내화구조인정 대상품목에서 제외되었다.

이후 화재 시 안전 확보를 위해 지붕판을 포함한 지붕구조 전체에 대한 내화성능 검증 및 관리요구가 계속되어 오다가 2020년 8월 15일에 ‘주요구조부와 지붕’을 내화구조로 하는 것으로 건축법이 개정되어, 기존에 제외되었던 인정품목에 지붕판이 추가되어 현재 운영되고 있다.

나. 지붕내화구조 관련 인정제도

지붕내화구조는 건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙 제3조(내화구조) 6항에서 정하고 있는 법정내화구조와 한국건설기술연구원장이 인정한 구조가 있으며 지붕에 대한 법정내화구조는 <표 2>와 같다.

2000년 지붕판이 내화구조인정 품목에서 제외되기 전까지는 일반적으로 창고, 공장 등에서 철판과 그라스울을 조합한 패널(일반적으로 그라스울 샌드위치패널로 칭함)이 지붕에 많이 사용되고 있어 해당 자재와 지지구조를 일부 포함한 지붕구조에 대하여 한국건설기술연구원에서 국토교통부고시 [내화구조의 인정 및 관리기준], [내화구조의 인정 및 관리기준 세부운영지침]에 따라 평가하여 ‘철강재 지붕판’ 이라는 품목으로 내화구조 인정제도가 운영되었다. 그러나, 2000년에서 2020년 건축법 개정까지는 지붕판이 내화구조인정의 대상품목에서 제외됨에 따라 평가 및 인정서 발급이 중단되었다.

2020년 법개정 이후에는 동일 고시와 지침에 따라 지붕구조에 대한 내화구조 인정이 재 시작되었으며, 현재는 국토교통부고시 [건축자재등 품질인정 및 관리기준], [건축자재등 품질인정 및 관리기준 세부운영지침]에 따라 ‘건축용 철강재 지붕’, ‘건축용 시스템 지붕’이라는 품목으로 평가 및 인정서 발급이 이루어지고 있다.

건축용 철강재 지붕은 [그림 1] (a)와 같이 퍼린 위에 공장에서 제작된 철장재 지붕판(샌드위치패널)을 연속으로 시공하는 방식의 지붕이며, 건축용 시스템 지붕은 [그림 1] (b)와 같이 퍼린 위에 단위패널이 아닌 데크, 방수재, 단열재, 상부판 등 시스템화된 지붕을 현장에서 단계적으로 조립 시공하는 지붕을 말한다.

3. 지붕내화구조 평가방법

일반적으로 지붕구조는 큰보 + 작은보 + 퍼린 + 지붕패널의 순서로 시공이 되며, 시험시 지붕구조의 시험체는 작은보(H형강), 퍼린(C형강), 지붕패널로 구성된다. 지붕내화구조에 대한 평가방법은 인정 관리기준의 세부운영지침에서 정하고 있으며, 2000년 이전과 현재 시험하는 방법은 일부 차이가 있다.

기본적인 평가방법은 KS F 2257-5(건축 부재의 내화 시험방법-수평 내력 구획 부재의 성능 조건)에 따르며 평가항목은 차염성(비가열면의 화염발생 및 벌어짐), 차열성(비가열면의 상승온도), 하중지지력(변형량, 변형율)으로 같으나, 시험조건에 약간의 차이가 있다.

기존 평가방법과 현재의 평가방법을 비교하면 <표 3>과 같으며, 각 항목별로 비교해 보면 다음과 같다.

가. 지지구조

시험체 하부의 지지구조는 2000년 이전 설치방법에는 내화피복된 작은보로 간주하고 H형강, C형강을 콘크리트 등으로 피복하여 보를 만들어 지지구조로 사용하였다. 그러나 현재는 건축물의 층고가 높을 경우 내화피복이 생략되는 등 지붕구조의 작은 보에 대부분 내화피복이 이루어지지 않는 점을 고려하여 불리한 조건을 형성하기 위하여 피복하지 않은 H형강을 사용하며, 건설현장에서 사용되는 최소크기를 반영하여 KS D 3503의 SS275 강종에 H-100×100×6×8 크기를 사용하는 것으로 정하였다.

이때 H형강은 길이가 4.7 m이며, 시험체의 양끝쪽에 설치하되 가열로(3 m × 4 m)에 설치 시 변형 발생이 지장이 없도록 2개의 H형강 외측 간격이 3 m가 되도록 배치하여야 한다.

나. 퍼린

지지구조위에 패널을 연결하기 위해 설치 되는 퍼린(주로 C형강이 사용됨)은 건설현장에서의 최소크기 단면에 퍼린 간격은 현장에서 시공되는 최대간격으로 설치하여 시험토록 하였다.

시험체에 적용되는 퍼린의 길이는 3 m로 H형강에 직교하여 설치되며, 퍼린의 배치는 처짐이 가장 많이 발생하도록 [그림 2]와 같이 시험체 중앙에 신청 간격의 2분의 1에 위치하도록 배치하여야 한다.

다. 재하조건

기존 시험방법에서는 단위면적(1 ㎡)당 65 ㎏의 추를 재하한 상태에서 시험을 실시하여, 3 m × 4 m의 지붕시험체의 경우 추 12개를 올려놓고 시험을 실시하였다. 이는 단위면적당 1명의 사람이 올라가 있는 것을 상정한 시험조건이라고 하겠다.

현재 시험하는 방법은 지붕시험체 위에 추가적인 하중을 재하하지 않고 자중에 대한 하중지지력을 평가하고 있다. 평가방법에서 재하조건에 대하여 국토교통부, 전문가의 의견을 수렴한 결과 화재발생시 지붕에 소방관의 진입을 상정할 경우 상당한 수준의 재하량 증가가 요구되며, 위험한 지붕위에 소방관의 진입 문제, 현행 제품의 구조적 한계 등이 제기되었다.

이에 대피용도의 지붕이 아닌 경우에는 화재발생시 지붕에는 소방관을 포함하여 일체의 진입을 금지하는 것을 전제로 지붕구조는 화재시 자중에 의한 붕괴만을 평가하는 것으로 변경되었다.

라. 온도측정

기존 평가방법에서는 시험체의 중앙과 사분면의 중앙 총 5개소에 비가열면 상승온도를 측정하였으나, 현재의 평가방법에서는 패널과 패널이 연결되는 조인트 부분 두 곳에도 고정열전대를 설치하여 총 7개소에서 비가열면 상승온도를 측정하며, 시험 중 변색이 발생되는 부분 등에는 이동열전대를 적용하는 것으로 강화되었다..

이와 같이 지붕내화구조에 대한 평가방법은 기존 내화구조의 인정 및 관리기준의 세부운영지침에서 별도로 정하였던 부분을 기본방법은 KS F 2257-5의 시험방법에 따르고 재하조건, 설치방법, 센서위치 등의 세부사항을 세부운영지침에서 정하는 것으로 변경되었다.

4. 맺음말

2000년에 제외되었던 지붕내화구조의 인정제도가 앞의 내용과 같이 2020년 8월 15일부터 다시 시행됨에 따라 건축물의 설계, 시공, 제조 관계자는 해당 건축물이 내화구조 대상 인지를 확인하고, 대상인 경우 설계 반영, 지붕구조 선정 및 납품제품에 대한 인정서 확보 등 변경된 제도에 정확히 인지하고 시행하여야 한다.

또한, 제조사는 변경된 평가방법에 맞추어 지붕구조 재료구성, 구조 및 시공방법을 개발하여 보다 안전한 건축물이 되도록 노력하여야 하며, 건축물 사용자는 대피용으로 계획된 지붕이 아닌 경우 화재시 지붕에 진입하지 않도록 주의하여야 한다.