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2017-12-28 15:14:06의정부, 제천 화재사건등을 보면서 싸게, 빠르게란 단어들이 현장에서 고치는게 얼마나 힘든 요소인지 깨닫게 한다.
주거시설의 단열은 외단열이 올바른 방향이다. 여기에 대한 물리적 근거는 워낙 많은 정보가 넘쳐 나기 때문에 몇가지 핵심 사항 만을 추리면 다음과 같다.
1. 열교를 근본적으로 방지할 수 있어, 결로와 곰팡이로 부터 자유로울 확율이 높다.
2. 실내에서 콘크리트의 축열 효과를 극대화 할 수 있다.
3. 구조체의 수명을 늘릴 수 있다.
4. 도시 열섬 현상을 감소시킬 수 있다.
수 많은 장점이 있는 외단열이 올 해 1월 의정부 대봉그린아파트 화재 이후에 시장이 움추려 들고 있다. 화재의 원인을 외단열로 지목한 한 전문가의 발언과 이를 확대 생산한 언론이 만들어낸 현상이다.
그러나, 이 화재의 내용을 들여다 보면, 외단열 그 자체가 원인이 아니라 외단열이 잘못 설계/시공된 것이 그 원인이라는 것을 알 수 있다. 즉, 우리나라는 외단열에 대한 제대로 된 규정과 시방이 없고, 이로 인해 부실 시공된 외단열이 화재를 진화시킬 시간을 벌어 주지 못한 것이다.
이 아파트의 외단열 시공은 우리나라 외단열시공의 민낯을 보여 준거에 다름없다.
화재가 진압된 후의 언론 보도 사진을 보면 크게 두가지 측면에서 화재 확산을 원인을 찾을 수 있다.
첫 번째는 접착방식의 부실이다.
외단열미장마감은 “ribbon & dab” 방식의 접착 방식을 따라야 한다. 이는 아래 그림과 같이 단열재의 중앙부위와 테두리를 모두 접착하는 방식이다.
< 외단열미장마감에서의 단열재 접착 방법 >
대봉그린아파트 화재 후의 사진을 보면, 이 방식으로 접착되지 않았다는 것을 알 수 있다.
아래 사진에서와 같이 점형으로만 접착된 것을 알 수 있다. 이 테두리와 중앙을 모두 접착하는 것은 몇가지 이유가 있지만, 화재와 연관해서는 이른바 “배면 연돌 현상”을 막을 수 있기 때문이다.
즉 단열재 접착이 점형으로만 되어져 있기 때문에 단열재의 배면은 맨 하부층부터 최상부층까지 공기층이 모두 이어져 있게 된다. 외단열미장마감의 하부에서 화재가 날 경우 공기의 온도가 매우 높게 올라가게 되고, 온도차로 인한 상승기류가 단열재의 배면으로 타고 올라가게 된다. 단열재의 외부면은 모르타르 미장이 되어져 있기 때문에 화재 확산이 느리나, 아무런 마감이 없는 단열재의 배면은 열기에 속수무책일 수 밖에 없다.
이를 개념도로 표현한 것이 아래그림이다.
이 상승 기류의 속도는 매우 빨라서 아파트의 최상부층까지 불길이 번지는데 얼마의 시간이 걸리지 않는다. 자기 소화성이 있는 유기질 단열재라 할지라도 단열재 배면을 따라서 빨대로 물을 빨아 올리 듯이 올라가는 불길을 견딜 수는 없다.
아래 사진에서 표면의 단열마감재가 마치 얇은 천처럼 되어져, 뒷부분이 빈 모양으로 부풀어 올라 있는데. 이 부분이 배면 연돌 현상으로 뒷면의 단열재가 모두 녹아버린 경우이다.
사진을 찍은 곳이 최상층 파라펫 부분이니.... 불길이 최상부 층까지 매우 빠르게 번져 나갈 수 밖에 없었다는 사실을 뒷받침한다.
두 번째는 미장방법의 부실이다.
외단열미잠마감은 단열재의 외부측에 메쉬와 모르타르를 이용해서 미장면을 형성하게 된다.
메쉬와 모르타르는 철근콘크리트구조에서 철근과 콘크리트의 관계와 같다. 즉, 메쉬가 철근의 역할을 하고, 모르타르가 콘크리트의 역할을 맡는다. 서로의 응력을 바탕으로 강한 마감면을 형성할 수 있는 것이다.
철근콘크리트구조에서 철근의 피복두께가 중요한 것은 철근의 내구성 때문이기도 하지만, 피복두께가 제대로 되어 있지 않으면 필요한 강도가 나오지 않기 때문이다. 외단열미장마감에서의 메쉬도 마찬가지로 모르타르 속에 합침되어 제대로된 피복두께를 유지해야 그 역할을 할 수 있다. 아래그림은 메쉬가 모르타르 속에 함침된 모습이다. 이를 위해 모르타르 작업을 두 번에 나누어서 하게 되는데, 바탕몰탈을 먼저 바르고 4시간이내에 메쉬를 대고 두 번째 몰탈 작업을 하게 된다.
그러나, 여기에 대한 국내 규정이 없다는 이유와 항상 저가 수주로 일관된 시장의 분위기로 인해 단열재위에 직접 메쉬를 대고 몰탈작업을 1회만 하는 방식으로 작업되고 있는 것이 현실이다.
이 것을 표현한 것이 아래그림이다.
이 방식은 저렴하기는 하나 외단열미장마감공법이 요구하는 외벽의 강성이 제대로 나올 리가 없다. 단열재에 메쉬가 직접 붙어 있기 때문에 몰탈이 단열재와 접착되지도 못할뿐더러 메쉬는 전혀 강성을 가질 수도 없다.
외벽의 마감 강도가 하락되는 것은 물론이고, 의정부 아파트와 같은 화재시 단열재가 녹아 내리면서 강도가 없는 몰탈이 같이 탈락하면서 내부에 지속적으로 산소를 공급하게 된다. 즉, 제대로 시공이 되었다면 아래그림과 같이 단열재가 녹아 내리더라도 외부의 몰탈이 일정시간 이상을 버텨 주면서 타들어가는 단열재가 산소를 공급받는데 한계가 있으나, 몰탈이 같이 탈락하게 되면 이를 저지할 방법이 없기 때문이다.
즉, 배면의 접착방법과 메쉬를 비롯한 마감의 품질이 화재 확산에 중요한 변수로 작용한다는 것이다.
독일에서의 외단열미장마감의 화재 현장을 보면 이 두가지 규정이 얼마나 중요한 것인 지를 알 수 있다.
아래그림을 보면 화재 후에도 메쉬가 온전하게 남아 있는 것을 확인할 수 있다.
이 미장면 내부의 단열재가 자기소화성이 있다면 이처럼 화재가 급격히 빠른 속도로 번지는 것을 막을 수 있다.
즉, 소방차가 현장에 도착할 수 있는 충분한 시간을 벌어줄 수 있다는 것이다.
아래그림을 보면 “ribbon & dab” 방식으로 접착되어 있는 것을 볼 수 있다.
의정부 화재는 불행한 일이며, 앞으로 이와 유사한 일이 반복되지 않도록 해야 한다. 그러나, 이 화재로 인해 외단열 그 자체가 유해하다고 하는 것은 옳지 않다. 이는 세월호 사고 이후 해경을 해체하겠다는 이야기와 다르지 않다. 제대로 된 규정과 이를 준수할 수 있는 시장 시스템을 구축하는 것이 더 나은 미래를 만드는 유일한 방법이다. 아무쪼록 이 일로 인해 주거시설이 외단열로 가야 하는 당위성이 훼손되지 않았으면 하는 바램이다.
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이 글은 한국그린빌딩협의회의 요청에 의해 한국그린빌딩협의회 2015년 12월호 웹진에 게재된 내용입니다.
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이번제천 화재사건도 사진을 보니 의정부 사고랑 매우 흡사해 보인다.
연일 언론에서 제천화재를 진단하면서 값싼 드라이비트가 문제라고 지적하고 있다.
최근엔 드라이비트 공법의 문제가 아닌 가연성인 스티로폼이 문제라는 기사까지 떳다.
갈수록 점입가경이다!
과연 그럴까?
반은 맞고 반은 틀리다는 것은 여기계신 분들은 알고 계실것이라 생각된다.
그러면 맞는 말은 스티로폼이 가연성이라는 사실과 시공방법 또한 잘못되었다는 점이다.
화재의 원인을 단지 스티로폼의 가연성 문제로 몰고가는 언론을 비판하지 않을수 없다.
언론의 검증되지 않은 무책임한 기사한줄이 엄청난 사회적 혼란과 파장을 몰고올 수 있다는 지적을 하고싶다.
시험명 : 실대형건축물화재시험 ISO 13785-2 시험 (2017. 3. 10 / AM 10:05)
시험장소 : 삼척 KCL(한국건설생활환경시험연구원) 실화재시험연구센터
시험체규격 : 가로(2,764 + 1,200(우측면 날개)) / 세로 4,000
시험체구성 : 마감재 CRC보드 6T + 무기질발포보드 30T + XPS 200T(하부 암면 300H)
<외장재화재평가시험기> <시험체 도면>
시험시작 전, 외장재화재평가시험기 내부 화염분출구에 기름칠을 하고 대기중인 상태.
시험시작(점화)
시험 1분경과
시험 3분경과
시험 5분경과
시험 10분경과
시험 15분경과
시험 20분경과
시험 24분경과
시험 25분경과(연료차단)
시험종료(30분경과)
2017년 3월 10일 오전 10시 05분에 시험을 시작하여, 오전 10시 30분경에 시험이 종료되었다.
점화를 시작한 이후, 25분(시험규격)간 건축물의 화재시 플래시오버상황(약800℃~1,200℃)을 가정하여 인위적인 조건으로 실시한 시험이다.
당초, 25분이라는 물리적인 시간을 견딜 수 있을지에 대한 걱정과 우려는 지속되었다.
플래시오버 상태(약800℃~1,200℃)의 25분은 매우 가혹한 조건의 상황이다.
화재는 제1성장기(착화상태)를 거쳐, 제2성장기(화재확산시점) 통상 7~8분을 경과한 이후, 최성기(플래시오버 상태 / 목조건물 1,000℃ ~ 1,200℃ / 철근콘크리트건물 800℃ ~ 1,000℃)상태에서 내부 가연물을 모두 소진시킨 후, 감쇄기(200℃ ~ 300℃)를 거쳐 더 이상 가연물이 없으면 자연 소화된다.
이러한 화재 매커니즘의 시나리오를 인위적인 시험조건으로 만든 것이 ISO 13785-2 규격이며, 화재 최성기인 플래시오버 상황을 가정하여 본 연구개발 시제품의 내화성능 시험을 진행하였다.
결과는 목표치인 10분을 거뜬히 뛰어넘어 25분동안 내부단열재의 손상없이 국제규격인 ISO규격을 통과하였다.
<시험 시작 전> <시험 종료 후>
위의 이미지는 시험 시작 전과후의 이미지로 외관상 시험체의 전소는 확인되지 않았다.
다만, 개구부 주위 중앙상부로 마감재인 CRC보드의 크랙으로 인한 파손이 육안으로 확인되었다.
화재시험 종료이후에도 화실내의 온도가 생각보다 높아 시험체의 해체를 점심식사 이후 진행하기로 하였다.
점심식사를 하고, 오후 1시30분경 시험체의 상태를 확인해보니, 시험종료 시점보다 하단부의 변형과 크랙이 더 커졌음이 확인되었다.
이는 내화패널이 식으면서 발생된 수축현상으로 판단된다.
전면부(시험종료 후) 후면부(시험종료 후)
보다 명확한 시험체의 상태를 확인하기 위해 크레인으로 시험체를 지상으로 이동시켜 해체해보기로 하였다.
시험체 전면부위는 화재시험동안 육안으로 확인이 가능하여 전반적인 내화성능을 판단할 수 있었지만, 내화패널 후면의 단열재(XPS)의 상태는 육안으로 확인할 수가 없어 불안한 마음을 지울수 가 없었다.
시험종료이후, 크레인을 이용해 시험체를 들어올려 바닥에 내려놓고 시험체 후면을 직접 육안으로 확인하였다.
위의 이미지와 같이 화재시 집중부하가 받는 하부면의 주 단열재인 XPS의 손상과 변형은 발견되지 않았다. 결국, 25분동안 800℃~1,200℃의 플래시오버 상태를 36mm의 내화패널이 완벽하게 열전도없이 받아낸 결과이다.
(마감재를 일부 걷어낸 이미지 / XPS에 직접적인 화염이 전달되지 않아 변형이 일어나지 않음. - XPS의 2차발포 온도인 70~80℃ 까지 화염이 도달하지 않았음을 예상할수 있음.)
본 시험의 목적은 실제건축물의 화재현장을 재현한 것으로 플래시오버상황(25분간 800℃~1,200℃)을 가정하여 화재의 확산이 이어질지에 대한 시험이다.
본 시험은 1년이 채 안된 내부용 자료로 제품개발을 위한 목적으로 실시하였으며, 공개용 자료는 아니나, 최근 언론보도를 보며 한쪽으로 치우친 보도가 외단열미장마감공법의 주된 소재인 스티로폼에 대한 불신을 초래하는 것이 안타까운 마음에 게재하기로 결심하였다.
만약, 동일한 시험방법으로 국내에서 시공되고 있는 대부분의 드리이비트 방식으로 시험하였을 경우, 채 1분도 안되어 전소되어 버릴것이다.(시험에 참여한 연구원 경험담 인용.)
하지만, 동일한 가연성 스티로폼을 사용하고도 어떻게 마감을 하느냐에 따라 그 결과는 달라질수 있다는 예시를 보여주기 위함이다.
<출처 : 한국패시브건축협회 http://www.phiko.kr/>
<실험자료출처 :이지아이비스 http://www.ezibs.com/ ,한국패시브건축협회 http://www.phiko.kr/>
