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방화 댐퍼(Fire Dampers)- Ⅰ

희림종합건축사사무소 윤해권 | 기사입력 2022/01/20 [10:00]

방화 댐퍼(Fire Dampers)- Ⅰ

희림종합건축사사무소 윤해권 | 입력 : 2022/01/20 [10:00]

방화구획은 건축물 내에서 발생한 화재가 다른 구역으로 확대되는 걸 차단하기 위해 일정 공간을 내화구조로 구획하는 걸 말한다. 주요구조부가 내화구조 또는 불연재료로 된 건축물로 연면적 1천㎡를 넘는 경우 내화구조의 바닥과 벽 60분+방화문 또는 60분 방화문(자동방화셔터 포함)으로 구획해야 한다.

 

방화구획은 수평구획과 수직구획으로 구분하며 화재 시 화염과 연기의 수직ㆍ수평 확산을 방지하는 데 목적이 있다. NFPA에서는 방화구획과 방연구획으로 분류한다. 방화구획은 건물 내 직상층과 해당 층의 바닥을 포함해 모든 벽이 화재방벽으로 둘러싸인 건물 내의 공간을 말한다.

 

방연구획은 직상층 바닥과 해당 층 바닥을 포함해 모든 면이 방연방벽으로 둘러싸인 건물 내의 공간을 말한다. 따라서 방화구획과 방연구획을 관통하는 환기, 급ㆍ배기 덕트에 각각의 방화 댐퍼와 방연 댐퍼를 설치하도록 하고 있다.

 

그러나 국내에서는 방화구획과 방연구획의 구분이 없어 방화ㆍ방연 성능의 댐퍼를 모두 방화 댐퍼로 총칭하고 있다.

 

방연 댐퍼와 방화 댐퍼의 구분은 없지만 작동방식에 따라 연기 또는 불꽃을 감지해 닫히는 모터(Actuator) 구동형 댐퍼와 열기가 덕트를 통해 이동하는 중에 덕트 내부의 온도 상승으로 일정한 온도에서 작동하도록 퓨즈를 설치한 퓨즈 블링크 댐퍼(Fuse blink Damper)로 구분할 수 있다.

 

위와 같이 방화 댐퍼는 방화구획의 벽 또는 바닥에 설치해 연기나 불꽃, 열기 등을 차단하면서 인접 구역으로 화염이 확산하는 걸 방지하기 위해 설치한다.

 

이번 호에서는 2019년 8월 7일 개정돼 2년이 경과한 날인 2021년 8월 7일부터 시행에 들어간 방화 댐퍼의 전반적인 관련법과 기준 개정규정을 토대로 현장에 필요한 사항과 개선돼야 할 사항을 제시하고자 한다.

 

▲ [그림 1] 방화 댐퍼(온도에 의해 작동하는 방식)

▲ [그림 2] 방화 댐퍼(모터 구동에 의해 작동하는 방식, 출처 밸리모)


방화 댐퍼와 관련된 규정들을 살펴보자

▲ [표 1] 관련 규정

 

1. 방화 댐퍼 개정ㆍ시행

ㆍ‘건축물의 피난ㆍ방화구조 등의 기준에 관한 규칙’ 제14조 제2항 제3호

- 개정: 2019. 08. 06.

- 시행: 2021. 08. 07.부터

- 건축허가 또는 대수선허가를 신청(건축허가 또는 대수선허가를 신청하기 위해 법 제4조의2 제1항에 따라 건축위원회에 심의를 신청하는 경우를 포함한다)하거나 법 제14조에 따른 건축 신고를 하는 경우부터 적용

 

ㆍ‘방화문 및 자동방화셔터의 인정 및 관리기준’ 

- 개정: 2021. 08. 07.

- 시행: 2021. 08. 07.부터 적용 

- 세부운영지침 시행: 해당 고시 발령 후 1개월 이내에 국토교통부장관의 승인을 받아야 함. 따라서 2021.09.07.부터 세부 운영지침 시행

 

2. NFPA 101 기준

- 덕트 또는 공기조화설비 개구부가 방연방벽을 관통하는 경우 ANSI/UL 555S, Standard for Smoke Dampers 규정에 따른 방연 댐퍼 설치

- 방연벽이 방화벽으로 구성되는 경우엔 ANSI/UL 555, Standard for Fire Dampers, ANSI/UL 555S,  Standard for Smoke Dampers 기준에 따라 시험ㆍ설계된 방화/방연 복합 댐퍼를 설치해야 한다.

 

방화 댐퍼란?

1. 국내기준

방화 댐퍼는 연기 또는 불꽃, 온도를 감지해 동작하는 방식으로 내화성능 시험결과 비차열 1시간 이상의 성능과 KS F 2822에서 규정한 방연성능을 확보한 걸 말한다.

 

2. NFPA 기준

1) 내화성능이 요구되는 벽체를 공기조화설비 덕트 관통부에는 방화 댐퍼를 설치해야 한다. 내화등급 2시간 미만인 내화구조 벽체의 경우엔 댐퍼를 설치하지 않아도 된다. 

 

2) NFPA 90A에서는 UL 555, Standard for Fire Dampers 기준에 따라 3시간 미만인 내화구조의 벽, 칸막이 또는 바닥 개구부에는 90분의 방화성능을 가져야 한다. 3시간 이상인 경우엔 3시간의 방화성능을 가져야 한다. 방화 댐퍼의 동작은 승인된 퓨즈 블링크 또는 기타 승인된 열 작동장치가 작동할 때 자동으로 닫혀야 한다.

 

퓨즈 블링크 작동온도는 일반적인 온도보다 28℃ 높은 온도여야 하며 최소 71℃ 이상이어야 한다. 제연설비에 방화ㆍ방연 댐퍼가 설치된 경우 퓨즈 블링크 또는 기타 승인된 열 작동장치는 제연설비 설계 최대 온도보다 약 28℃ 정도 높아야 한다. 방화ㆍ방연 겸용 댐퍼의 최대작동온도는 177℃를 초과해선 안 된다.

 

3) UL 555에서는 방화 댐퍼의 최고 온도로 141℃를 요구하고 있지만 엔지니어드 제연설비에서는 온도를 적절히 높여서 적용하고 있다.

 

3. 방화 댐퍼의 목적

방화 댐퍼는 내화구조의 벽 또는 바닥을 관통하는 덕트에 설치해 화재 발생 시 자동으로 댐퍼를 폐쇄하면서 화재의 확대를 차단하는 용도다. 

 

4. 방화 댐퍼의 분류

국내에서는 방화 댐퍼를 단순하게 방화구획의 벽 또는 바닥에 설치해 연기 또는 불꽃, 온도에 의해 작동하는 방식으로 환기시스템 등의 운전방식은 고려하고 있지 않다.

 

즉 환기나 난방, 냉방을 위한 송풍기는 화재 시 자동으로 정지해야 하는 기준이 없어 시스템 구성 또한 자동으로 정지하는 구조로 구성하지 않는다.

 

그런데도 방화 댐퍼 시험에 있어 송풍기의 운전 여부와 관계없이 시험 기준을 정하고 있으며 이렇게 시험을 통과한 방화 댐퍼를 현장에 설치하고 있다. 

 

그러나 UL 555에서는 방화 댐퍼의 시험 기준을 정적시스템과 동적시스템, 이 둘을 조합한 시스템으로 구분해 성능을 확인하고 있다. 방화 댐퍼의 기류나 압력조건은 최소 12.2㎧의 속도로 1.12㎪의 압력을 가해 시험한다. 그러나 국내의 경우 10~50㎩의 압력을 가감해 시험하고 있다.

 

ㆍ UL 555에서의 방화 댐퍼 구분

- 정적시스템용 방화 댐퍼: 화재 발생 시 공기 흐름이 없는 방화 댐퍼

- 동적시스템용 방화 댐퍼: 화재 발생 시에도 시스템이 동작하는 제연시스템 등에 설치되는 방화 댐퍼 

- 방화ㆍ방연 조합형 댐퍼: 단일 위치에 방화ㆍ방연 댐퍼를 하나의 시스템으로 설치 

 

5. 방화 댐퍼의 동작

방화 댐퍼는 화재 시 발생한 연기 또는 불꽃, 열을 감지하면 자동으로 닫혀야 한다. 국내에서는 온도에 의해 작동하는 퓨즈 블링크 구동 방식과 모터 구동 방식 두 가지로 방화 댐퍼를 나눈다. 

 

1) 퓨즈 블링크(Fusible links) 구동 방식

이 방식은 특정 온도에서 퓨즈가 녹아 스프링 힘에 의해 댐퍼가 자동으로 차단되는 방식으로 환기설비 등엔 일반적으로 72℃용을 사용하지만 제연설비에서는 280℃ 온도에서 작동하는 걸 주로 사용한다. 그러나 퓨즈 블링크 방식은 저온의 연기에는 동작하지 않아 2021년 8월 7일부터는 환기설비 등에서는 사용할 수 없다. 

 

2) 모터(Actuator) 구동 방식

모터 방식은 연기 또는 불꽃을 감지해 자동으로 닫히도록 하는 방식으로 저온의 연기에도 정상적인 동작이 가능하다. 따라서 ‘건축물방화구조규칙’이 개선돼 2021년 8월 7일부터 적용 시행됐다.

 

방화 댐퍼 어디에 설치해야 하나?

방화 댐퍼는 환기ㆍ난방ㆍ냉방시설의 풍도가 방화구획을 관통하는 경우에 설치하도록 ‘건축물방화구조규칙’ 제14조 제3항에서 정하고 있다. 이 규칙에서는 제연덕트에 방화 댐퍼 설치를 포함하지 않았으며 국토교통부 질의회신에서도 ‘제연덕트는 ‘건축물방화구조규칙’ 제14조 제3항에서 규정하고 있지 않기 때문에 방화 댐퍼를 적용하지 않아도 되는 것’으로 회신하고 있다. 

 

제연설비는 전용으로 설치하거나 공조설비와 겸용으로 설치하기도 한다. 두 가지 경우 모두 덕트는 수평 방화구획과 수직 방화구획을 관통하게 된다.

 

이때 공조설비와 겸용하는 제연설비에는 방화 댐퍼를 설치하고 전용 덕트로 제연설비를 설치하는 경우엔 방화 댐퍼를 설치하지 않아도 된다는 것으로 해석할 수 있다.

 

제연설비는 성능 또는 기능과 관계없이 방화구획을 관통하고 있지만 단지 방화 댐퍼 설치대상에 명시하지 않았다고 해서 면제하는 건 심각한 방화구획 훼손에 해당할 수 있다. N

 

FPA 101에서는 2시간 이상 내화구조의 벽을 관통하는 공조 덕트에 방화 댐퍼를 설치하도록 하고 있다. 방연칸막이나 방연방벽의 경우 방연 댐퍼를 설치해야 하며 방연벽이 화재방벽으로 설치될 때는 방연ㆍ방화 복합 댐퍼를 설치하도록 하고 있다.

 

그러나 방연방벽에 설치된 방연 댐퍼가 제연설비의 작동을 방해할 때는 방연 댐퍼를 설치하지 않도록 하고 있다. 따라서 우리도 제연설비의 성능을 위해하지 않는 범위에서 NFPA 제시 내용과 같이 제연설비에는 퓨즈 블링크 방식의 방화 댐퍼를 적용하는 게 건축물에서의 화재 확산방지 목적에 부합할 거다.

 

방화 댐퍼는 어떤 원리로 작동할까?

방화 댐퍼는 연기나 불꽃, 온도 상승에 의해 자동으로 작동한다. ‘건축물방화구조규칙’ 제14조에 따라 환기ㆍ난방ㆍ냉방시설의 풍도가 방화구획을 관통하는 경우엔 화재로 인한 연기 또는 불꽃을 감지해 닫히도록 해야 한다. 그러나 주방 등 연기가 항상 발생하는 부분에 설치되는 방화 댐퍼는 온도를 감지해 자동으로 닫혀야 한다.

 

▲ [표 2] 방화 댐퍼 성능 기준

 

방화 댐퍼는 내화성능과 방연성능을 갖춰야 한다. 내화성능은 KS F 2257-1에 따라 시험한 결과 비차열 1시간 이상의 성능에 적합해야 한다. 방연성능의 경우 KS F 2822에 따라 시험한 결과 그 성능에 적합해야 한다.

 

방화 댐퍼에서 비차열 성능의 경우 차염성에 대한 시험을 통해 성능을 확인하는 것으로 면 패드에 의한 시험은 제외하고 있다.

 

방화 댐퍼의 차염성 시험은 건축물의 구획 부재가 한쪽 면에서 가열될 때 화염이나 고온 가스의 통과 또는 비가열면에서의 화염 발생을 방지하는 성능으로써 면 패드 시험은 제외하고 균열게이지 시험만을 요구하고 있다.

 

희림종합건축사사무소_ 윤해권 : yhk2426@heerim.com

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2022년 1월 호에서도 만나볼 수 있습니다.> 

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