백동현 (가천대학교/한국안전시민연합 연구책임자) / 김엽래 (경민대학교/한국화재소방학회 연구책임자) / 참여연구원 : 남준석, 전용옥, 이용기, 윤선영, 고은애, 최민기, 유해상, 김사협
본 내용은 2013년 11월 20일 개최된 한국화재소방학회 추계학술대회에서 발표된 자료로 한국화재소방학회와의 협의를 통해 독자분들에게 제공됨을 알려드립니다.
|
1. 연구의 목적 (1) 노출 배수배관에 사용하는 자재중 화재에 적응할 수 있는 불연재에 대하여 조사하고 그 유효성을 연구하여 창조경제시대의 국민 안전생활을 증대시킨다.
(2) 대형화, 초고층화되는 건축환경에 순응하여 건축물의 안전과 거주자 및 이용자의 안전 증대확보로 경제성을 제고한다.
(3) 국내・외 노출 배수배관의 불연재 사용에 대한 효과 및 개선점 추출과 적용의 효율성을 제고한다.
(4) 우리나라 현장의 실태를 조사하여 현실을 직시한 대안을 모색한다.
2. 조사 연구범위 (1) 국내 기준과 업체의 배수배관 자재 제품별 특성을 조사 분석한다.
(2) 외국의 기준과 배수배관 자재 제품별 특성을 조사 분석한다.
(3) 국내 및 외국의 사용규정과 사용환경을 조사한다.
(4) 현장을 방문하여 실태를 파악한다.
3. 연구배경 지구 온난화, 환경 문제 등을 해결하고자 1997년에 채택된 교토의정서가 2005년 2월에 발효됨에 따라 온실효과 가스 삭감을 목적으로 하는 국제적인 대책이 의무화되고 이에 따라 노출된 배수배관도 환경에 좋은 배관자재의 사용에 관심을 갖게 되었다.
주철관 및 PVC관은 배수용 배관으로 널리 사용되어지고 있으며, 노출 배수배관의 불연재 사용에 있어서 화재 시 열에 의한 손실과 유독성 가스 발생 등의 2차적인 피해가 없어야 한다. 주철관은 PVC관에 비해 강도, 내열성이 좋아 노출 배수배관의 불연재로 사용에 있어 유용하리라 본다. 이러한 주철관 및 PVC관의 노출 배수배관으로 사용함에 있어 보다 확실하고 안전하게 적용하기 위하여 본 연구를 진행하게 되었다.
4. 연구내용(1) 기준 조사 및 분석
1) 주철관
철이 인류의 역사에 도입된 이래 오래 전부터 상수도용 송배수관으로 주철이 사용되었다. 공식 기록으로는 1455년 독일의 한 주물공장에서 Dillenburg성의 배수관 설치를 위하여 주철관을 제조한 것이 그 시초인 것으로 알려져 있다. 그 후 1562년에는 독일의 Longensalya에 주철관이 부설되었고 프랑스에는 약 24㎞ 길이의 배수관이 부설되어 오늘날까지 그 기능을 발휘하고 있다. 1783년 이후 철제련에 코크스를 연료로 사용하는데 성공하게 되자 주철관은 급격히 보급되기 시작했다. 특히 주철의 발달과정에 있어서 정점이라고 할 수 있는 덕타일 주철이 1948년 H. Morrogh에 의해 발명되어 덕타일 주철관으로 사용되기 시작하였다.
2) PVC관
경질염화비닐(UPVC : Un-plasticized PVC)관은 염화비닐수지(Poly vinyl Chloride Resin)를 주원료로 양질의 열안정제 및 안료를 첨가하여 혼합한 후 압출성형기(Extruder)에 의해 가열 성형하므로서 제조된 관을 말한다.
경질염화비닐관은 1933년 독일에서 최초 개발된 후 1936년에 처음으로 독일에서 생산되기 시작하였다. 제2차 세계대전 중에는 금속관의 대용품으로 사용되었으며, 1941년 세계 최초의 PVC관 규격(DIN 8061, 8062)이 독일에서 제정되었다. 일본에서는 1949년경부터 염화비닐수지가 생산 되었으며, 1951년부터 경질염화비닐 제품이 생산되기 시작하였다. 우리나라에서는 1960년대부터 경질염화비닐관이 사용되었는데 현재는 수도관(KS M 3401), 일반관(배수 및 하수용, KS M 3404), 배수용 이음관(KS M 3410) 등이 생산되고 있다.
| ▲ <주철관과 PVC관의 온도 등에 대한 특징 비교> | |
(2) 외국의 기준 조사와 적용분석
1) 미국 뉴욕시 건축법(건축물 불연재 급․배수관 관련 사례)
• 1968 BUILDING CODE of the city of new york(2008.01 volume 2 of 2)
• P102.2 Standards for Plumbing Materials(218 page)
플라스틱관과 부속품은 주택용 빌딩 3층 혹은 그이하의 높이에만 사용되어야 한다. 다만, 빌딩 외부벽에 사용되거나 빌딩 내부 관에 연결하지 않는다면 관경 12인치 혹은 그 이상 파형 폴리에틸렌 관이나 부속품은 승인을 받아 지하배수시설이나 우수관과 연결하여 사용할 수 있다. 플라스틱 배수, 오수, 환기관과 부속품은 3층 높이 혹은 그 이하 높이의 주택용 빌딩에 사용할 수 있으나 ASTM 등 관련규정을 준수해야 한다.
2) 일본(건축기준법)
<발췌〉건축기준법시행령 제129조 2의5 <급수, 배수 기타배관설비의 설치 및 구조> 7. 건축물에 설치되는 급수, 배수 기타배관설비의 설치 및 구조는 다음에 정하는 바를 따르지 않으면 안 된다.(중략) 급수관, 배전관 그 밖의 관이 방화구획을 관통할 경우에는 이들 관의 구조는 다음에 적합할 것
ㄱ. 급수관 배전관 그 밖의 관이 관통하는 부분 및 해당 관통하는 부분에서 각각 양측 1미터 이내 거리에 있는 부분을 불연재로 만들 것
ㄴ. 급수관, 배전관 기타의 관의 외경이 해당관의 용도, 재질 기타의 사항에 따라서 국토교통장관이 정하는 수치 미만일 것(이하생략)
3) 영국(건축법)
영국의 The Building Regulations(Approve Document B Fire Safety)에서는 건물의 방화구획을 관통하는 구조체는 반드시 내화성능을 확보하도록 하고 있다.
관통부의 재질에 따라 관경을 제한하고 있으며 납, 알루미늄, PVC재질의 파이프는 전후 1m 이상 불연성 슬리브를 설치해야 한다.
| ▲ <The Building Regulations 2000, (Approve Document B Fire Safety)> | |
(3) 노출 배수배관의 안전성
1) 소각에 의한 다이옥신
PVC 소각과 다이옥신 생성에 관한 연구 결과들을 분석한 결과, PVC가 다이옥신 생성에 영향을 준다고 하는 결과와 영향이 크지 않다는 결과가 팽팽히 맞섰다. 다이옥신 생성에 영향을 미치는 요인이 매우 다양하고, 실험실 규모의 소각과 실제 규모에서의 소각에서의 다이옥신 생성 거동에는 상당한 차이가 있을 수 있기 때문에 이들 연구 결과만으로 PVC 소각과 다이옥신 생성의 상관관계에 대해 명확한 결론을 내릴 수는 없을 것 같다. 소각로에서 발생하는 다이옥신 배출을 최소화시키기 위해서는 소각시설의 적절한 운전과 방지시설의 설치 운영이 무엇보다도 중요할 것으로 판단된다.
2) 소음
① 배수배관의 소음의 발생양은 배관계통의 설치 상태, 배관계통에서의 급수전, 밸브분기의 종류나 배치상태, 수압과 관내의 흐름속도 등의 사용조건에 의해 영향을 많이 받는다.
② 물의 흐름에 의해서 발생하는 공기음과 고체음 등에 의한 배수관로에서의 소음, 진동방지대책은 급수관과 같으며, 공기음에 대한 대책으로서는 주철제와 같이 중량이 있는 관을 선택하고 파이프 샤프트의 차음성능을 개선해야 한다.
3) 화재위험성
① PVC류의 화재특성은 점화원이 존재 할 때에는 PP-PVC-FRP 순으로 낮은 온도에서 발화가 가능하다는 사실을 알 수 있었다.
② PVC의 연소는 난연성과 자기소화성은 다양한 플라스틱 소재중 PVC만이 가진 유일한 특성으로, PVC는 연소시 열 방출향이 적으며, 따라서 불길의 번짐이 적다. 또한 연소시 타 소재와 비교해 적은양의 연기를 발생한다.
③ 연소가스 발생에 대해서는 PVC는 연소시 염화수소를 생성하지만, 일산화탄소와 이산화탄소의 발생량은 그와 비례해 감소하며, 유독성 시안화수소나 알데하이드 화합물을 발생하지 않는다.
④ PVC의 발화 온도는 약 455℃로 높다. 따라서 PVC는 불이 붙을 위험성이 적은 소재라고 할 수 있으나 연소가 지속되기 쉬울 수록 사고의 위험성은 증가한다. 산소 지수가 21보다 크면 연소는 지속되지 않는다.
(4) 사용환경 조사 및 비교
① 노출 배관으로 사용하는 백관, 동관, 주철관, 흑관, PVC관 등의 사용과 관리에 대하여 조사하였다.
② 현장조사는 서울 : 오피스텔, 사무용빌딩, 주상복합빌딩 등 5개소, 경기도 : 교육시설, 오피스텔, 연구원, 아파트 5개소, 대전 : 업무용빌딩 2개소, 대구: 오피스텔, 아파트 3개소, 부산 : 오피스텔, 주상복합건물, 업무용빌딩 3개소, 광주, 전주 각 1개소, 연립주택은 영업용과 주거용 조사, 옥외시설 등과 함께 총 22곳의 현장을 조사하였다.
(5) 현장에서의 문제점 조사 및 개선점
1) 현장 실태
① 지하층의 천정면에는 횡주관과 직상층 또는 직하층과 연결된 종주관으로 설치된 노출 배관이었다.
② 설치된 노출 배관자체는 천정누수나 접속부의 누수에 의한 녹의 발견, 배관의 휘어짐, 일부 노후 된 건축물의 경우 배관 고정 불량 등이 발견되었다.
③ 재활용품을 쌓아 놓는 집하장이 있어 화재시 취약한 면이 많았다.
④ 지하공간을 주차장으로 사용하는 장소에서의 노출배관이 기둥이나 벽면에 종 주관으로 설치된 경우에는 외부 충격에 의한 파손의 위험이 있었다.
⑤ 대형 건설사는 노출공간에 주로 PVC Pipe를 사용하지 않으나 중소건설사가 원가절감을 이유로 사용하고 있다고 하였다.
⑥ 복합적 고려를 하지 않고 단순히 자재비 및 인건비 절약 차원에서 건설사들이나 일반 설계사무소에서 노출배관에 화재험성이 많은 배관을 설계 및 시공토록 시방서를 변경하는 경우가 많다고 하였다.
⑦ 온수 사용량의 증가로 PVC Pipe계통은 열에 대해서 약하여 직선으로 배관 한 것이 냉온수 반복으로 배관에 휨이 발생하였다. 특히 연결부위에서 화학제품(Sealant류)사용으로 경화현상도 발생하여 연결부위에서 오물 냄새가 발생하기도 하였다.
⑧ 배관의 직경은 25~400 mm사이로 지하의 노출배관은 주로 횡주관으로 설치된 것이 많았다.
⑨ 지하공간을 안전한 공간으로 만들기 위해서는 노출 배관에 사용하는 배관은 불연재를 사용하여야 할 것이나 그렇지 않은 곳이 많았다.
⑩ 근무자나 관리자의 의식에 따라 시설물 관리가 매우 다르게 나타났다.
2) 개선점
① 노출배관에 대하여는 불연재를 사용할 수 있도록 관련규정을 개정하여야 한다.
② 지하에 재활용품을 쌓아 놓는 집하장이 있어 화재시 매우 취약한 면이 많으므로 이에 대한 지침이나 규정이 필요하다.
③ 노출배관이 기둥이나 벽면에 종주관으로 설치된 경우에는 외부 충격에 의한 파손의 위험에 대하여 보호 할 수 있도록 지침이나 규정이 필요하다.
④ 화재에 의한 노출 배관 파손시 그 영향에 대한 연구와 대책이 필요하다.
⑤ 노출배관이 주로 천정이나 벽면등에 이격없이 설치되어 유지보수의 어려움이 많아 특히 점검구등의 노출배관 설치공간에 대한 규정이 필요하다.
⑥ 겨울이 있는 우리나라는 동파의 위험이 있으므로 관 내주에 물이 차게되는 경우에는 배관속에 열선등을 설치할 수 있도록 하여 동파를 방지 할 수 있도록 한다.
 |
5. 법규 개정의 필요성과 방법
1) 국가화재안전기준에 사용되는 소화설비용 배관의 기준
① 물을 소화약제로 사용하는 경우 배관은 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 것을 사용하여야 한다. 다만, 배관 이음은 각 배관과 동등 이상의 성능에 적합한 배관이음쇠를 사용하고 배관용 스테인리스강관(KS D 3576)의 이음을 용접으로 할 경우에는 알곤 용접방식에 따른다.
가. 배관 내 사용압력이 1.2 ㎫ 미만일 경우에는 다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 것 또는 동등 이상의 강도·내식성 및 내열성을 가진 것
- 배관용 탄소강관(KS D 3507)
- 이음매 없는 구리 및 구리합금관(KS D 5301). 다만, 습식의 배관에 한한다.
- 배관용 스테인리스강관(KS D 3576) 또는 일반배관용 스테인리스강관(KS D 3595)
나. 배관 내 사용압력이 1.2 ㎫ 이상일 경우에는 압력배관용탄소강관(KS D 3562) 또는 이와 동등 이상의 강도·내식성 및 내열성을 가진 것
② 제1항에도 불구하고 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 장소에는 소방방재청장이 정하여 고시한 「소방용합성수지배관의 성능인증 및 제품검사의 기술기준」에 적합한 소방용 합성수지배관(CPVC)으로 설치할 수 있다.
가. 배관을 지하에 매설하는 경우
나. 다른 부분과 내화구조로 구획된 덕트 또는 피트의 내부에 설치하는 경우
다. 천장(상층이 있는 경우에는 상층바닥의 하단을 포함한다. 이하 같다)과 반자를 불연재료 또는 준불연 재료로 설치하고 그 내부에 습식으로 배관을 설치하는 경우
2) 국가화재안전기준에 사용되는 연소방지설비의 기준
방화구획을 지나는 게이블 전선 등에 대하여 국가화재안전기준에 반드시 화염의 통과가 되지 않는 방법을 다음과 같이 제시하였다.
① 연소방지도료의 도포 : 지하구안에 설치된 케이블·전선 등에는 다음 각 호의 기준에 따라 연소방지용도료를 도포하여야 한다. 다만, 케이블·전선 등을 「옥내소화전설비의 화재안전기준(NFSC 102)」제10조제2항에서 정한 기준에 적합한 내화배선 방법으로 설치한 경우와 이와 동등 이상의 내화성능이 있도록 한 경우에는 그러하지 아니하다.
1. 연소방지도료는 다음 각 목의 방법에 따라 도포할 것
가. 도료를 도포하고자 하는 부분의 오물을 제거하고 충분히 건조 시킨후 도포할 것
나. 도료의 도포 두께는 평균 1㎜ 이상으로 할 것
다. 유성도료의 1회당 도포간격은 2시간 이상으로 하되, 환기가 원활한 곳에서 실시할 것. 다만, 지하구 또는 유증기(油蒸氣)의 체류가 우려되는 공간에서 실시하여서는 아니된다.
2. 연소방지도료는 다음 각 목 부분의 중심으로부터 양쪽방향으로 전력용케이블의 경우에는 20m(단, 통신케이블의 경우에는 10m) 이상 도포할 것
가. 지하구와 교차된 수직구 또는 분기구
나. 집수정 또는 환풍기가 설치된 부분
다. 지하구로 인입 및 인출되는 부분
라. 분전반, 절연유 순환펌프 등이 설치된 부분
마. 케이블이 상호 연결된 부분
바. 기타 화재발생 위험이 우려되는 부분
② 방화벽의 설치기준 : 방화벽의 설치기준은 다음 각 호에 따른다.
1. 내화구조로서 홀로 설 수 있는 구조일 것
2. 방화벽에 출입문을 설치하는 경우에는 방화문으로 할 것
3. 방화벽을 관통하는 케이블·전선 등에는 내화성이 있는 화재차단재로 마감할 것
4. 방화벽의 위치는 분기구 및 환기구 등의 구조를 고려하여 설치할 것
3) 법규 개정의 필요성
① 대형 건축물의 화재사고 시 발생하는 유독가스로 인하여 수많은 인명피해와 사회적·경제적인 손실이 발생하게 된다.
② 건축설비에 있어서 유독가스 및 화염의 확산을 방지할 수 있는 배수·배관시설의 기준에 관한 규정이 없다.
③ 건축물의 화재발생 시 화재의 확산과 유독가스로 인한 피해를 최소화하고자 노출된 배수배관 설비는 건축물 화재안전을 위해 화재시 불에 타지 않는 구조와 유독성 가스가 발생하지 않는 구조로 설치하도록 하여야 한다.(안 제 62조의 2 신설)
④ 현행 『건축법』 제 62조는 배수·배관설비 등 건축설비의 설치 및 구조에 관한 기준 등에 관하여 필요한 사항을 하위 법령에 위임하고 있다. 이에 따라 세부적인 건축설비기준은 동법 시행령 제87조 및 『건축물의 설비기준 등에 관한 규칙』에서 규정하고 있다.
⑤ 개정법률안은 건축물의 화재발생 시 화재의 확산과 유독가스로 인한 피해 발생을 최소화하기 위하여 국토교통부령이 정하는 바에 따라 불연재를 이용한 배수·배관설비를 설치하도록 의무화 하여야 한다.
⑥ 노출된 배수·배관설비의 경우 『건축물의 설비기준 등에 관한 규칙』 제17조(배관설비) 및 제18조(음용수용 배관설비)에서 배관설비의 설치 및 구조에 관한 기준을 규정하고 있으나, 배관설비의 자재에 관하여는 별도의 규정을 두지 않고 있다. 따라서 공사시공자가 자율적으로 배관설비의 자재를 선택하여 노출된 배수·배관설비를 설치할 수 있도록 하면 될 것이다.
6. 관련법규의 개정안
① 초고층 건축물이나 지하 대심도에서 화재발생 시 급속한 화재 및 연기 확산으로 수많은 인명피해 등이 발생하는 것은 부산에서 발생한 골든 타워가 증명하고 있다.
② 화재 시 배관재 연소로 인해 연기확산을 방지할 수 있는 노출 배수관재료에 관한 건축법 시행령 제 87조(건축설비 설치의 원칙)하위규정이 미흡하므로 보완이 필요하다.
③ 따라서 시행령에서 규정한 “건축물의 안전·방화 원칙”에 맞도록 건축물의 노출 배수배관설비는 불연재를 사용하도록 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제 17조 ①항에 5호에 노출된 배수배관 설비는 건축물 화재안전을 위해 화재시 불에 타지 않는 구조와 유독성 가스가 발생하지 않는 구조로 설치할 것 을 추가하여야 한다.
7. 기대효과
(1) 자재의 안전성 및 화재위험성 조사 분석을 통해 배수배관에 사용하는 자재중 화재에 적응할 수 있는 불연재에 대하여 조사하여 관련 법령에 적용함으로서 국민의 안전생활에 기여한다.
(2) 국내, 외적으로 건물의 대형화, 초 고층화, 대심도화되는 생활환경에 순응하여 건축물의 안전과 거주자 및 이용자의 안전 확보가 가능하다.
(3) 국내, 국외에 사용되는 노출 배수배관에 대한 자료조사와 분석을 통해 사용 환경 개선과 효율성 제고한다.
(4) 국내 노출 배수배관에 대한 기술축적과 신뢰도 향상에 기여한다.
(5) 국내 여건에 적합한 노출 배수배관 시스템을 구축하여 화재나 파손으로 인한 인명, 재산의 손실 방지와 피해를 최소화할 수 있다.
(6) 관리의 효율화와 근무자의 작업효율을 높일 수 있으며 작업환경을 개선할 수 있다.
