목조건축 문화재의 화재방호성능 개선에 관한 실험연구 = An experimental study to improve fire protection performance for wooden architectural heritage|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The national concern for protection of cultural properties was on the rise due to the 2008 Sungnyemun Fire, and afterwards, various fire protection facilities were introduced into important wooden architectural cultural properties at the cost of a national budget; however, the cases of destruction of cultural properties by fire due to incendiary, electrical factors are still reported, so there is the need to arrange its accompanying fundamental countermeasures. The purpose of this study is to suggest the optimum automation fire suppression system by carrying out the performance experiment on wooden building cultural properties, and to improve fire protection performance through flame spread experiments on fireproof cloth for preventing fire spreading. To that end, this study analyzed the problems in fire protection countermeasures through the field survey on important wooden architecture cultural properties, and did comparative consideration of the advanced countries’ cases, and examined material characteristics of wooden architecture cultural properties on the basis of the current fire protection-related law, domestic status(wooden architecture, fire protection facility), and fire cases, and fire characteristics by cultural property type. Also, this study carried out a comparative experiment on fire extinguishing performance between non-spray suppression system applied to Gyeongbokgung Palace and sprinkler suppression system applied to Sungnyemun Gate, and also carried out fire extinguishing performance simulation against an incendiary fire by oil targeting Sangwonsa Munsujeon, and conducted the fire protection performance experiment on fireproof cloth installed at the upper part of the cover plate for fire protection of the timberlog of Sungnyemun Gate. The accompanying major research results for improvement of fire protection performance of wooden architecture cultural properties are as follows: First, as a result of doing inter-comparison of the extinguishing performance between non-spray suppression system installed at Gyeongbokgung Palace and the sprinkler suppression system to be installed at Sungnyemun Gate restoration, the sprinkler suppression system was found to produce excellent extinguishing effects; nevertheless, in case of the initial small source of a fire, i.e. fire source under 0.5 unit, the analysis showed that non-spray suppression system produced good extinguishing effects, and water damage occurs less. Second, the following includes the results of identifying the performance of flame-spreading prevention through a fire experiment by manufacturing a real-scale mockup of fire-proof cloth to be applied to Sungnyemun Gate restoration using its construction method. 1) As a result of doing experiments on fire-proof cloth through the 45°combustion simulator, this study identified thermal barrier performance with the rear temperature of 350 ℃ when flame temperature was 500 ℃. 2) As a result of doing experiments on air permeability of fire-proof cloth, this study identified good air permeability with more than 0.3/s in velocity when the air flow speed was above 25L/min in case two sheets of fire-proof cloth were stacked up. 3) In real-scale mockup experiment, this study not only corroborated flame interruption performance but it could also identify considerable thermal barrier performance with 700 ℃ at the lower part of a cover plate, but 50 ℃ at the upper part of a cover plate. Third, the results of carrying out a fire simulation targeting Sangwonsa Munsujeon are as follows: 1) The average value of the estimated fire scale reached to about 325 MW while maximum value arrived at about 800 MW. 2) As a result of the analysis of fire protection performance of sprinkler suppression system, this study found that the maximum heat release rate was uniformly 2.2MW against the arson by water-soluble and non-water-soluble oil, corroborating excellence of extinguishing performance, and this study identified a difference in destruction by fire(basis of carbonization depth) between the water soluble & non-water-soluble oil-caused fire scenarios. It is hoped that the experimental results of this research could have the value for practical use as basic data for fire protection performance improvement at the planning phase of restoration and repair work of wooden architecture cultural properties of conventional structure type.

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국문 초록 (Abstract)

2008년 숭례문 화재로 인해 문화재 보호에 관한 국민적 관심이 고조되었고 이후에 국가예산을 들여 중요 목조건축 문화재에 각종 화재방호시설이 도입되었으나, 방화․전기적 요인 등에 의한 문화재 소실 사례가 여전히 보고되고 있어 이에 따른 근본대책이 요구되고 있는 실정이다. 본 연구의 목적은 목조건축 문화재를 대상으로 소화시스템의 성능실험을 수행하여 최적의 자동식소화설비시스템을 제시하고, 화재확산 방지를 위한 방화천의 화염전파 실험을 통하여 화재방호성능을 개선하기 위함이다. 이를 위하여 중요 목조건축 문화재를 대상으로 현장조사를 통한 화재방호대책의 문제점 분석과 선진 외국의 사례를 비교 고찰하였으며, 현행 화재방호 관련법과 국내현황(목조건축, 화재방호시설) 그리고 화재사례를 토대로 목조문화재의 재료특성과 문화재 유형별 화재특성을 검토하였다. 아울러 경복궁에 적용된 미분무소화설비와 숭례문에 적용된 스프링클러소화설비의 소화성능 비교 실험 및 상원사 문수전을 대상으로 유류방화 소화성능 시뮬레이션을 수행하였으며 숭례문 적심부 화재방호를 위해 개판 상부에 설치된 방화천의 화재방호 성능실험을 실시하였다. 이에 따른 목조건축 문화재의 화재방호성능 개선을 위한 주요 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 경복궁에 설치되어 있는 미분무소화설비와 숭례문 복원에 적용될 스프 링클러소화설비의 소화성능을 상호 비교한 결과, 스프링클러소화설비가 탁월한 소화효과를 나타냈으며, 다만 초기의 작은 화원 즉, 0.5단위 이하의 화원에서는 미분무소화설비가 양호한 소화효과를 나타내고 수손의 피해도 적게 발생하는것으로 분석되었다.둘째, 숭례문 복원에 적용될 방화천 및 이의 시공법으로 실대모형을 제작하고 화재실험을 통해 화염의 확산방지 성능을 확인한 결과는 다음과 같다. 1) 방화천을 45° 연소실험기를 통해 실험한 결과 불꽃온도가 500 ℃일 때 후면 온도가 350 ℃로 차열성능이 확인되었다. 2) 방화천의 통기성 실험결과, 방화천을 2장 겹친 경우의 공기 유속은 25 L/min 이상에서는 풍속이 0.3 m/s 이상으로 양호한 통기성을 확인하였다. 3) 실대모형 실험에서는 차염성능을 입증하였을 뿐만 아니라 개판 하부에서 700 ℃를 보인 반면 개판 상부에서는 50 ℃를 보여 상당한 차열성능을 확인할 수 있었다. 셋째, 상원사 문수전을 대상으로 화재시뮬레이션을 수행한 결과는 다음과 같다. 1) 예상화재규모가 평균값은 약 325 MW, 최대값은 약 800 MW에 도달하였다. 2) 스프링클러소화설비 화재방호성능을 분석한 결과, 수용성과 비수용성의 유류 방화에 대하여 최대 열방출율이 모두 2.2 MW로 나타나 소화성능의 우수성을 입증하였으며, 수용성과 비수용성 화재시나리오는 소훼(탄화 깊이 기준) 의 차이 등이 확인되었다.본 연구의 실험 결과는 전통 구조 유형의 목조건축 문화재 복원 및 보수를 계획하는 단계에서 화재방호성능 개선을 위한 기초자료로서 활용가치가 있을것으로 기대한다.

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2008년 숭례문 화재로 인해 문화재 보호에 관한 국민적 관심이 고조되었고 이후에 국가예산을 들여 중요 목조건축 문화재에 각종 화재방호시설이 도입되었으나, 방화․전기적 요인 등에 ...

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