고온에 노출된 창호 프레임의 기계적 성질에 관한 연구(II)

이병흔(Byeong-Heun Lee) 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.6

본 연구는 구획 공간에서 발생한 화재로 인해 외기와 접하는 창호가 탈락하는 시점을 열해석으로 추정하고 창호 프레임의 연소특성이 창호의 탈락에 영향을 미치는지를 검증하기 위한 연구로서 열해석 프로그램을 통해 얻은 탈락 시점 결과를 실물 실험 결과와 비교했다. 1시간의 내화성능을 갖춘 유리에 PVC, Al6063-T5 창호 프레임을 대상으로 비선형 해석을 실시한 결과 PVC 프레임의 경우 시간에 따른 최대 변형률은 약 11.04%, Al6063-T5 프레임의 경우 약 9.55%로 계산되었다. 이를 시간에 따라 비교한 결과 PVC 프레임은 약 750초, Al6063-T5 프레임은 약 1,710초가 경과하는 시점에 전단이 발생하는 것으로 계산되었다. 기존의 실물 실험에서는 PVC 약 540초, Al6063-T5의 경우 약 1,560초에 용융 및 유해한 관통으로 프레임의 변형이 발생한 것으로 나타나 창호가 완전히 붕괴 되는 시점까지 실험이 이뤄진다면 유사한 결과가 나올 것으로 추정된다. This study compares the dropout time obtained through a thermal analysis program with the results of a real experiment to estimate the time when a window in contact with outside air is dropped because of a fire in the compartment space. Nonlinear analysis of PVC and Al6063-T5 window frames on glass with a fire resistance of 1 h showed that the maximum strain over time was approximately 11.04% for the PVC frames and 9.55% for the Al6063-T5 frames. By comparing this over time, it was calculated that the front end occurred at approximately 750 s for the PVC frame and at 1,710 s for the Al6063-T5 frame. Existing real-world experiments show that the frame was deformed by melting and harmful penetration at approximately 540 s for PVC and 1,560 s for Al6063-T5; similar results are expected if the experiment is conducted until the window completely collapses.

건축물 창호 프레임의 연소특성에 따른 방화성능 검증에 관한 실험적 연구

이병흔 ( Lee¸ Byeong-heun ),권영진 ( Kwon¸ Young-jin ) 한국건축시공학회 2021 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.21 No.2

This study compared the fire safety standards for windows of Korea, the U.S. and Japan to prevent fire expansion through exterior wall openings, and conducted experiments using PVC and aluminum window frames, which are widely used in Korea.The experiment is KS F 2845 which combines frames of the same thickness and area with single-window form and 1 hour fire resistance glass with 8T thickness. Experiments showed that the PVC window was about 9 minutes and the aluminum window was about 26 minutes. However, in Korea, there are no test standards for windows installed at the opening of the exterior wall. In addition, fire safety standards for windows shall be established along with the designation of fire prevention zones.

제천스포츠센터 화재사례 조사를 통한 화재확산 경로 예측에 관한 연구

이병흔(Byeong-Heun Lee),최윤주(Yun-Ju Choi),권영진(Young-Jin Kwon) 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2022 No.춘계

2017년 12월 21일 제천시 하소동 소재 지하 1층 지상 9층의 스포츠센터에서 29명의 사망자와 40명의 부상자가 발생하는 대형 화재가 발생했다. 해당 사례에서는 외장재를 통한 화재확산과 더불어 방화구획의 미비로 인한 대형화가 큰 문제점으로 지적되었다. 이후 유사한 화재사례의 재발을 방지하기 위한 목적으로 2015년 6층 이상 22m 이상의 건축물에 적용되던 가연성 외장재 금지 규정이 3층 이상 9m 이상으로 강화되었으며, 소방시설의 화재안전기준 역시 강화되었다. 하지만, 방화구획에 대한 관련규정은 정비되지 않아 여전히 층간 방화구획 미비에 의한 화재 피해가 우려된다. 특히, 제천스포츠센터에서 큰 인명피해가 발생했던 2층 여자 목욕탕의 경우에는 샤프트와 덤베이터(화물용 승강기)의 수직 방화구획이 제대로 이뤄지지 않아 연기가 실내로 확산되어 해당 층에서만 19명의 사망자가 발생하는 등 수직 방화구획에 대한 법적 개선이 요구된다. 다만, 동일한 용도로 사용되던 2층과 3층의 경우 화재로 인한 재산피해에 상당한 차이가 있는데, 이는 주계단 및 피난계단을 통해 화재가 확산되었을 때 방화문의 개폐 여부로 인해 화재가 내부로 확대된 것으로 유추되나 근거가 부족한 상황이며, 외벽을 통해 확산된 화재가 실내로 확대되는 등의 다양한 가능성이 존재할 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 제천스포츠센터 화재의 화재확산 경로 예측을 통해 2, 3층의 피해에 차이가 발생한 원인을 분석하고 상층부 화재확산을 방지하기 위한 법적 개선방향에 대해 제안하는 것에 목적이 있다.

고층 건축물의 화재확대방지를 위한 기존 문헌 조사

이병흔 ( Lee Byeong-heun ),권영진 ( Kwon Young-jin ) 한국건축시공학회 2021 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.21 No.1

In Korea, starting with the Busan residential-commercial fire in 2010, the frequency of fire expansion in high-rise buildings has been continuously increasing. In the case of such large-scale fires, most of the fires generated from the inside tend to expand to the upper floors by riding the exterior material or exterior wall panels through the process of being ejected to the outside. It has been revised so that combustible exterior materials cannot be used in buildings. However, due to the legal fluoride level, the fire risk of high-rise buildings is still high, such as the case of a 33-story residential-commercial fire in Ulsan. In order to prevent such fire expansion, it is considered that it is necessary to first understand the nature of the fire occurring inside and the mechanism of the fire expansion in the upper floor. The purpose of this study is to propose improvements in domestic fire safety design through a review of existing literature to prevent fire expansion of high-rise buildings.

한국형 인명안전기준 개발을 위한 화재안전설계 기술정립의 필요성

이병흔(Byeong-Heun Lee),권영진(Young-Jin Kwon) 호서대학교 공업기술연구소 2020 공업기술연구 논문집 Vol.39 No.2

기존의 건축물의 화재안전기준은 화재로부터 안전한 재료·부재의 사용, 공간규모 및 형상의 제한 등의 대책을 이용한 시방기준이 대부분이었다. 예를 들어 건축법에서는 건축물의 규모 및 용도에 따라 사용할 수 있는 재료의 불연등급, 구조부재의 내화등급, 방화구획의 위치 및 면적 등에 대해 기술하고 있으므로, 시방기준의 적용은 적절한 조치였다. 하지만, 최근의 건축물은 초고층, 복합화 되는 추세에 있으며 시방상 허용되지 않는 재료 및 공법, 설계법을 적용할 수 없는 시방기준의 경우에는 이러한 건축물의 화재안전을 담보할 수 없다는 문제가 있다. 이에 대한 대책으로 본 연구에서는 기존 화재사례의 문제점 도출 및 관련 규정의 개선안에 대해 제안하고 향후 화재안전설계 기술정립에 대한 필요성을 확인하였으며, 외장재를 통한 화재확대와 더불어 창호를 통한 화재확대방지기준의 마련이 시급하다고 판단된다. Most of the existing building s fire safety standards were based on the specifications using measures such as the use of materials and components safe from fire, space size and shape restrictions. For example, since the Building Act provides details on the grade of non-combustion of materials that can be used according to the size and use of buildings, the grade of fireproofing of structural members, the location and area of fire-fighting sections, etc., the application of the specification standards for conventional buildings was a very appropriate measure. However, recent buildings are on the trend of super high-rise, compounding, and in the case of specification standards where materials, construction methods, and design methods are not allowed in the specification, fire safety of these buildings cannot be guaranteed. As a countermeasure against this, this study proposes a plan to develop problems in existing fire cases and improve the relevant regulations, and confirms the necessity of establishing a fire safety design technology in the future.

한국형 인명안전기준 개발을 위한 국내외 화재사례 조사

이병흔 ( Lee Byeong-heun ),진승현 ( Jin Seung-hyun ),권영진 ( Kwon Young-jin ) 한국건축시공학회 2020 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.20 No.2

After the fire in Grenfell, a special fire safety survey was conducted, and the spirit of building fire safety is increasing. However, as can be seen from the fact that more than 80 people were injured in the Ulsan residential fire in 2020, there are no cases of making it a life safety standard for buildings, and there is an urgent need to investigate this. In this research, we will investigate the five fires that occurred in Grenfell, England, derive the problems, and use them as basic data for establishing the safety standards for Korean-style human life in the future.

필로티건축물의 화재확산방지를 위한 시범시공

이병흔 ( Lee Byeong-heun ),권영진 ( Kwon Young-jin ) 한국건축시공학회 2019 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.19 No.1

In case of Korea, The Large-scale fire is consistently being such as 2015 Uijeongbu Fire, 2017 Jecheon Fire, 2018 Sejong Hospital Fire. Such a fire has a problem that the fire is spreading upper due to external flame spread. As a countermeasure the fire safety, the study about axial temperature prediction of external flame spread is consistently doing. But in korea, Vertical spandrel is specified as 40cm, and improvement is urgently needed. In this study, a repair material was selected to prevent the fire from spreading to a building where a flammable exterior material was installed and then pilot construction was carried out. Also, fire safety measures for buildings constructed with flammable exterior materials were examined.

창호 프레임의 연소특성에 관한 실험적 연구

이병흔(Byeong Heun Lee),진승현(Seung Hyun Jin),허예림(Ye rim Huh),권영진(Young Jin Kwon) 한국화재소방학회 2021 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.추계

건축물에서 발생하는 화재를 방지하기 위해서 화염을 가두기 위한 방화구획이라는 개념이 생겨났으며 방화구획 내에 갇혀있는 화재를 소화하기 위해 소방설비 등이 설치된다(Han, 2020). 하지만 실내에서 발생한 화재는 복도 등을 통해서만 확대되는 것이 아니며 외부를 통해 분출되는 경우도 존재한다. Grenfell Tower 화재1)와 같이 외기와 접하는 창문을 통해 화염이 분출되어 외부로 확대되는 경우에는 건축물의 전체로 화재가 확대될 위험이 존재한다. 국내의 경우 외벽을 통한 화재확대를 방지하기 위해 2019년 11월 건축법의 개정을 거쳐 3층 이상, 높이 10m 이상인 건축물에는 가연성 외장재를 사용할 수 없도록 규제가 강화되었으며, 외벽에 설치하는 창호와 인접 대지경계선 간의 거리가 1.5m 이내인 경우에는 창호를 방화유리창으로 설치하도록 개정 중에 있다. 하지만, 창호란 프레임 및 유리가 결합된 것임에도 불구하고 국내의 규정은 창문 중 유리에 대해서만 규정이 강화되고 있다. 즉, 창호 프레임에 대한 성능 규정은 고려되지 않아 실제 화재상황에서 화재확대를 방지하기 위한 제도적 개선이 여전히 이뤄지지 않고 있다. 따라서 창호 프레임의 연소특성에 따른 유리의 이탈과 이에 따른 화재확대 위험성에 대한 검증이 이뤄질 필요가 있다2). 본 연구에서는 미국과 일본의 창호 화재안전기준에 대해 조사하고 이를 국내와 비교한다. 또한 국내 사용비율이 높은 PVC와 알루미늄 창호 프레임의 크기와 두께를 동일하게 제작해 KS F 2845 시험을 진행하고 창호의 탈락시간을 비교해 국내 창호 화재안전기준의 방향성 및 고려사항에 대해 제안하고자 한다.

플랜트 시설물의 Pool Fire 복사열유속 추정방법을 적용한 설계용 예측식 도출에 관한 연구

이병흔(Byeong-Heun Lee),박동인(Dong-In Park),안찬솔(Chan-Sol Ahn) 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.6

본 연구는 Pool 화재를 통해 발생하는 복사열유속을 추정하는 예측식을 도출하고자 Fire Dynamics Tools (FDTs)에서 제안하는 무풍, 유풍 조건의 예측식에 해당하는 모든 변수를 바탕으로 결과범위를 도출했다. 설계자의 판단에 근거한 설계가 가능하도록 표준편차를 활용한 방식을 적용하였으며 회귀식의 평균값에 0.85배의 표준편차를 반영한 값을 설계용 예측식으로 제안하였으며 수식의 적용성을 검토하기 위해 기존 문헌에서 제시된 Large-Scale 규모의 Pool 화재실험결과를 대조한 결과 본 연구에서 제안한 수식의 범위 내에 있는 것으로 계산되었다. This study derived a range of results based on all variables corresponding to a prediction formula for wind and wind-free conditions proposed by fire dynamics tools (FDTs), to estimate the radiant heat flux generated by pool fires. A method using standard deviation was employed to enable a design based on a designer's judgment. A value reflecting a standard deviation of 0.85 times the average value of the regression equation was proposed as a design prediction equation. This proposal was validated through calculations comparing the results with that of a large-scale pool fire experiment presented in the existing literature, to examine the applicability of the equation.

건축물 창호의 화재위험성 평가를 위한 실험적 연구

이병흔 ( Lee Byeong-heun ),권영진 ( Kwon Young-jin ) 한국건축시공학회 2022 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.22 No.1

This study compared the fire safety standards for windows of Korea, the U.S. and Japan to prevent fire expansion through exterior wall openings, and conducted experiments using PVC and aluminum window frames, which are widely used in Korea. The experiment is KS F 2845 which combines frames of the same thickness and area with single-window form and 1 hour fire resistance glass with 8T thickness. Experiments showed that the PVC window was about 9 minutes and the aluminum window was about 26 minutes. However, in Korea, there are no test standards for windows installed at the opening of the exterior wall. In addition, fire safety standards for windows shall be established along with the designation of fire prevention zones.