철골조의 내화 피복의 종류: 콘크리트 피복, 조적조 피복, 석고 부재 피복, 광섬유 피복, 뿜칠, 액체 충진, 코팅, 방화막

철골은 500℃이상의 온도에서 강도가 약 1/2 이하정도 감소됩니다. 따라서 철골보, 기둥에 대한 화재시험은 철골 표면의 온도가 일정 온도에 도달하면 건축물의 구조적 안전성은 보장받지 못합니다. 그래서 철골조 건물은 일정 시간 동안 철골의 화재에 대한 보호를 위한 피복작업을 해야 합니다. 이글에서는 철골조의 내화 피복의 종류를 소개합니다.   

 

콘크리트 피복

콘크리트로 피복된 철골 부재에 대하여 얻어진 내화 성능은 콘크리트 피복 두께, 콘크리트 배합, 그리고 구조적인 구속 정도에 달려 있습니다(즉, 지지 방법과 열팽창을 제한하는 방법). 경량 골재 콘크리트는 함수량이 많고 열 이동에 대한 높은 저항값을 가지므로 보통골재 콘크리트보다 내화 성능이 더 좋습니다. 무거운 부재는 부피가 크므로 작은 피복두께로 동등한 내화성능을 얻을 수 있습니다. 시멘트, 모래, 물의 혼합인 거나이트(Gunite)는 철 보강을 요할 뿐만 아니라 공기압에 의한 스프레이를 적용할 수도 있습니다. 50㎜이하의 콘크리트 피복을 가지고 있는 보강된 철골은 일반적으로 외부에 적용할 경우 부식 저항 프라이머를 사용하여야 합니다. 

 

조적조 피복 (Masonry Enclosure)

조적재료(벽돌, 콘크리트 블록, 석고 블록, 오목한 점토 타일)는 철골 기둥의 피복재로 사용될 수 있습니다. 철골과 벽돌 사이의 빈 공간은 모르타르나 단열재로 채워 보강합니다.

 

석고 부재 피복

석고보드나 바른 회반죽 또는 라스(Lath)는 습기에 접하지 않는 건물 부위의 철골을 보호하기 위하여 사용합니다. 석고는 80℃이상의 온도에서 화학적으로 합성된 물을 방출함으로써 열이 철골로 이동하는 것을 지연시키는 역할을 합니다. 철골기둥을 보호하기 위하여 석고보드가 자체 테이핑된 나사로 철골기둥사이에 붙여지거나, 스테인리스 스틸 덮개로 둘러싼 후 설치할 수 있습니다. 

 

광섬유 피복

광섬유는 화재에 노출될 때 열전도율이 낮으므로 철골에 열이 전달되는 것을 지연시킵니다. 즉, 1000℃이상의 온도에서도 녹지 않고 견딜 수 있습니다. 광섬유는 우연한 충격이나 마모로 인한 손상 가능성이 있으므로 실외에 노출될 경우에는 보호피복을 필요로 합니다. 

 

뿜칠

시멘트 혼합물(단열 섬유나 경량 골재 회반죽)을 뿜칠 하거나 무기질 섬유와 혼합한 광섬유는 화재로 인한 열의 이동을 방해하는 장애물이 될 수 있습니다. 뿜칠 전에 철골의 표면은 깨끗해야 하며, 페인트, 녹, 기름 등을 제거하고 초벌 보호막이 필요할 수도 있습니다. 또한, 저온에서 뿜칠을 해서는 안됩니다. 가스관이나 수도관, 공조 덕트, 기타 유사한 곳에 뿜칠이 얇게 될 경우 쉽게 벗겨질 수 있습니다. 수분이나 마모를 방지하기 위한 마감 코팅을 하기 위하여 핀, 못, 기타 기계공구 등이 사용됩니다. 일반적으로 50㎜이상의 마감 코팅을 할 경우에는 그물망이나 라스로 보강합니다. 

 

액체 충진

 화재 시 화 발생층의 기둥 안에 들어 있는 액체의 대류에 의하여 액체가 열을 제거합니다. 물이 모두 증기로 변하면 저장탱크나 도시 수원지의 물을 이용할 수 있습니다. 기둥이나 파이프 내부의 물의 순환 시스템에서 물이 정체하는 부분을 없애기 위해 펌프가 사용될 수도 있습니다. 저온에서 물이 동결되는 것을 방지하기 위하여 탄산칼륨과 같은 부동액을 사용합니다. 내부에 물이 만수위가 되도록 설치 과정에서 엄격한 품질관리가 필요합니다.

 

코팅

팽창 매스틱(Mastic) 코팅은 페인트처럼 뿜칠로 시공될 수 있습니다. 화재 시 화염에 노출되면 코팅은 원래 두께의 150배 이상의 두껍고 경량의 단열 물질이 되어 약 150℃이상에서 열을 흡수합니다. 수많은 얇은 층에 채워진 가스는 차가운 가스를 방출하고 산소의 공급을 억제하여 열의 이동을 지연시킵니다. 코팅은 먼지나 스케일, 오일 등이 없는 철골 표면에만 할 수 있습니다. 수많은 얇은 층 사이를 유리섬유로 보강한 코팅은 화재에 로라이드 시멘트는 약 300℃이상의 온도에서 결정수를 방출함으로써 철골까지 열이 전달되는 것을 지연시킵니다. 철골표면에 마그네슘 옥시클로라이드가 잘 부착되도록 부식 방지용 초벌 바름을 할 수 있습니다. 심한 화재의 경우에도 마그네슘 옥시클로라이드는 박리되지 않으면 그 잔유물은 효과적인 열 반사 물질로 작용합니다.  

 

방화막(Flame Shields)

강철로 된 방화막은 외부에 있는 철골 구조부재를 외부와 건물에서 발생된 화폐로 인한 열과 화염을 막을 수 있습니다. 예를 들면 보 윗부분이나 바닥 플랜지는 보 뒤편에 단열효과가 있는 화염 보호벽이 있기 때문에 화재가 발생했을 경우에도 직접적인 접촉을 피할 수 있습니다. 

 

마무리

건물 내부의 철골 구조물은 화재로부터 보호되어야 합니다. 이를 위해 다양한 내화 피복방법이 사용됩니다. 콘크리트 피복, 조적조 피복, 석고 부재 피복, 광섬유 피복, 뿜칠, 액체 충진, 코팅, 방화막 등이 사용됩니다. 각 방법은 건물의 상황에 따라 선택되어야 합니다. 이러한 내화 피복 과정을 통해 건축물의 구조적 안전성을 유지하고 화재로부터의 위험을 최소화할 수 있습니다.