요 약
최근 발생한 아모레퍼시픽 창고화재는 국내 랙크식 창고의 자동식소화설비 및 감지기 설치기준의 보완 및 개선의 필요성을 제시하고 있다.
 
물류창고는 보관물품에 따라 화재 확산율 및 열 방출비율이 다르며 저장높이, 랙크 배치, 통로폭, 물품의 양 등에 따라서 화재위험성이 결정된다. 고천정화에 따른 화재하중의 증가로 인하여 자동식 스프링클러설비가 작동하여도 가연물에 직접적인 침투효과에 한계가 있으며 화재감지기의 작동시간이 지연되어 초기소화에 실패할 확률이 높아진다.
 
이를 위하여 본 연구에서는 화재사례 및 국내외 관련규정비교 그리고 현장조사 등을 수행하여 랙크식 창고의 초기소화 및 제어성능을 확보하기 위한 수용물품의 위험도 분류 및 스프링클러 설치기준 개선방향과 화재피해를 최소화하기 위한 제도적 도입을 제안한다.
 
1. 서 론
국내 소방법 상 랙크식 창고는 선반(랙) 또는 이와 같은 종류의 것을 설치하여 승강기, 스태커 크레인 등을 이용하여 수용물을 반송하는 장치를 갖춘 창고를 의미한다.
 
국내 유통업의 물류 네트워크와 물류창고의 중요성이 부각되면서 입체적인 수납과 합리적 입출고 관리가 가능한 장점을 지닌 랙크식 창고의 수요가 증대되고 있다.
 
한편, 랙크식 창고의 다양한 공간형태와 수용물의 보관에 따라 화재가 발생하면 수직적 화재하중 적재에 의한 입체적 화재확산을 보이면서 천정 스프링클러에서의 화점방수에 한계를 가지며 소방관의 신장보다 위에서 화재가 진행되는 경우도 있다.
 
또한 가연성 수용물의 연소 특성상 소화기, 옥내소화전 설비 등에 의한 소화가 어려우며 자동식 소화설비인 스프링클러설비가 작동하여도 래크 또는 더미 상태의 조밀한 구조로 물품이 저장되어 있어, 살수된 소화수가 좁은 수직공간을 침투하여 효과적으로 소화하는 데는 어려움이 있다.
 
특히 자동화 랙크식 창고는 천정이 높고 외벽에 창, 출입구 등의 개구부가 거의 없기 때문에 진압활동에 장애가 된다. 제한된 출입구와 이송용 크레인 위주의 동선 배치와 미로형 통로 등은 신속한 대피와 피난에 장애가 된다(2).
 
이러한 문제점들은 최근 발생한 대전 아모레퍼시픽 화재(2014년 4월28일), 한국타이어 화재(2014년 9월30일), 군포물류창고 화재 (2014년 10월25일)에서 여실히 보여주고 있으며 이에 따른 제도적 보완이 시급한 현실이다.
 
따라서 본 연구는 아모레퍼시픽 화재 사례와 물류창고의 현장실태 조사, 국내외 관련규정의 비교분석을 통하여 현실적인 문제점을 도출하고 제도적 개선방안을 제시하고자 한다.
 
2. 랙크식 창고 관련 규정
 
2.1 국내 규정
 
소방법상 랙크식 창고는 소방시설 설치 유지 및 안전관리에 관한 법률 시행령 별표2에 의하여 창고시설에 속하며 해당 규모 및 용도에 따라 소화설비, 경보설비, 피난설비 및 소화용수설비 등이 요구된다.
 
최근 화재사례를 통해 방화규정 중 주요 문제점으로 지적되는 자동식소화설비기준은 별표5에서 설치대상을 정하고 있으며 천장고 10 m 이상, 연면적 1천5백㎡ 이상일 경우 스프링클러설비 설치대상이 된다.
 
한편, 스프링클러의 세부기준은 국가화재안전기준(NFSC103)과 화재조기 진압용 스프링클러설비의 국가화재안전기준(NFSC 103B)에 기술되어 있다.
 
일반적으로 NFSC 103 제4조 (수원)에 따라 소방대상물 별로 스프링클러헤드 기준개수를 선정하고 NFSC 103 제10조(헤드)의 헤드의 배치기준에 따라 수평거리, 높이에 따라 설계한다.
 
현재 랙크식 물류창고의 화재위험등급은 특수가연물, 그 밖의 것으로 단순히 구분하여 소방기본법시행령 별표 2의 특수가연물을 저장 또는 취급하는 것에 있어서는 랙크 높이 4m 이하마다, 그 밖의 것을 취급하는 것에 있어서는 랙크 높이 6m 이하마다, 수평거리는 2.5m 이하마다 특수가연물을 저장 또는 취급하는 랙크식 창고의 경우에는 1.7m이하마다 스프링클러헤드를 설치한다.
 
예외적으로 NFSC 103B 제4조(설치장소의 구조)에 적합하고 천장높이가 13m 이하로서 NFSC 103B에 따라 천장에만 화재조기진압용 스프링클러헤드를 설치할 수 있다.
 
한편, 화재확산방지를 위한 건축법 제46조(방화구획의 설치)는 면적별 구획, 층별 구획, 용도별 구획으로 구분하며 스프링클러설비 등 자동식소화설비를 설치하는 경우, 내장재가 불연 재료인 경우에는 기준 면적이 완화된다. 랙크식 물류창고는 가연물 특성상 화재확산의 우려가 높으나 관련법 규정에 의하여 방화구획이 없는 경우가 대부분이다.
 
2.2 국외 규정
 
2.2.1 일본
 
랙크식 창고의 스프링클러 설비 설치에 관한 기술기준에 대해서는 소방법 시행령(1961년 정령 제37호) 및 소방법 시행규칙(1961년 자치성령 제6호)에서 규정되어 있다.
 
랙크식 창고는 국내와 동일하게 시행령 별표 제1(14)항(창고)에 해당되는 것으로, 천장(천장이 없는 경우에는 지붕 아래면)의 높이가 10m가 넘고 연면적 700㎡ 이상인 것에 대해 스프링클러 설치가 의무화되어 있다.
 
다만 주요 구조부를 내화구조로 하고, 벽 및 천장(천장이 없는 경우에는 지붕)의 실내에 면하는 부분의 마감이 불연재료, 준불연재료 또는 난연재료인 경우 기준의 3배인 2,100㎡ 이상인 것, 주요 구조부를 내화구조로 한 것 또는 건축기준법 제2조 제9호의 3 가 또는 나에 해당되며 벽 및 천장의 실내에 면하는 부분의 마감을 불연재료, 준불연재료 또는 난연재료로 한 방화대상물에 대해서는 2배에 해당되는 1,400㎡를 적용하고 있다(7).
 
설치기준은 소방법 시행규칙 13조5에 기술되어 있으며 국내기준과 가장 큰 차이점은 1990년대 후반 랙크식 창고의 대형화재 발생이후 지정가연물과 기타로 구분하여 시행해온 등급기준을 적재되는 물품의 양과 수납용기 및 포장재의 재질에 따라 화재하중 연소성상 등을 고려하여 4단계로 분류하여 시행하고 있다.
 
2.2.2 미국
 
랙크식 창고의 스프링클러 설비 설치 기준과 수용물 분류기준 등은 NFPA 231C(물품의 랙 저장에 관한 기준)을 근거로 NFC13에 통합하여 적용하고 있다.
 
미국에서 랙크식 창고는 천장면까지의 높이가 10m 이하인 것, 랙크가 주요 구조부를 겸용하지 않는 것이 일반적이다. 국내의 경우 특정대상물의 용도 및 규모에 따라 헤드의 배치, 방수량 등의 성능이 동일하지만 NFC 13에서는 수용물의 연소열을 근거로 헤드의 배치, 방수량, 수원수량 등을 선정하고 있다.
 
수용물은 발열량에 따라 플라스틱 이외의 것을 4종류, 플라스틱을 3종류로 분류하여 적용한다. 화재하중을 증대하는 파레트의 경우, 플라스틱은 발열량이 높고 온도가 높아지면 가연성 액체와 유사한 연소성상을 보일 가능성이 있으므로, 물로 소화하기가 곤란하다.
 
따라서 파레트 재질에서 플라스틱 파레트는 적용에서 제외된다. 랙크식 창고는 천장면이 높고 저장물의 전후좌우로 뚫린 공간이 있으므로 수용물에 불이 붙은 경우에는 불꽃이 급격히 상승해 천장면의 헤드가 다수 작동하는 것으로 판단된다. 
 
 


그래서 NFPA 231C에서는 천장면 헤드의 감도를 낮추기 위해 천장면에 설치하는 헤드는 랙크 내에 설치하는 헤드보다 작동온도가 높은 헤드를 설치하도록 하고 있다.
 
랙크내의 헤드는 천장면의 헤드가 먼저 작동한 경우에 해당 헤드의 감열부가 적어서 작동되지 않을 것으로 판단되기 때문에 헤드 바로 위에 차수판을 설치하도록 한다. 이는 일본의 소방법령에서 집열판을 설치하도록 하는 것과 같다.
 
랙크식 창고는 저장물 주위에 적절한 공간이 있어 연소속도가 빠르다. 그래서 NFPA 231C에서는 수직방향으로 불꽃을 유도해 수평방향으로 불이 번지는 것을 방지하기 위한 각 수용물 간 공간 보유거리 규정 및 수직방향으로의 연소를 방지하기 위한 수평 배리어 및 페이스 헤드를 설치하도록 되어 있다.

NFPA 231C에서는 화재 억제 및 제어를 목적으로 하기 때문에 랙크식 창고에도 화재를 완전히 제어해서 안전을 확인한 경우에는 잔불 처리를 수작업으로 하기 때문에 소화전을 설치하도록 규정되어 있다.
 
3. 사례분석
 
3.1 아모레 퍼시픽 화재 개요
 
2014년 4월 28일 대전 아모레퍼시픽 공장화재는 다행히 인명피해는 없으나 창고내의 보관된 물품이 전소하면서 초기소화 및 진압활동 상의 문제점이 제시되었다.
 
이 건물은 높이 27 m, 창고 면적 4,400 m2의 조립식 철골조 샌드위치패널구조로서 다단식 구조물에 수납물을 적재하는 랙크식 자동화 창고이다.
 
창고내부의 준비 작동식 스프링클러설비는 초기대응에 불리한 프리액션밸브를 설치하였으며 랙크 다단에 설치된 헤드에는 차폐판이 없어서 헤드의 신속한 작동을 기대할 수 없었다.
 
천정에는 스프링클러헤드가 없으며 현행법상 랙크의 각 단마다 헤드가 설치되지 않은 것과 수용물품 등에 가려져 유효한 살수효과를 기대할 수 없었다.
 
스프링클러 헤드는 표준형을 적용하고 물품의 연소특성과 배치를 고려하지 않은 헤드의 설치기준도 문제점으로 지적되었다. 광전식 연기감지기는 천정고가 27 m인 공간의 경우에 법상 적응성이 없는 감지기이다.
 
화재안전기준에 따르면 부착높이가 20 m를 초과하는 경우 불꽃감지기광전식 분리형 또는 공기흡입형 중 아날로그 방식을 설치하도록 규정하고 있다. 아울러 창고 내 스프링클러설비 가지배관 15개 중 13개를 공장창고 증축 시 단관 되었으나 화재사고이전에 확인하지 못하여 소방시설의 유지관리 및 점검상의 문제점을 보여주었다(5).
 
3.2 현장 조사
 
본 연구를 위하여 경기도에 위치한 랙크식 창고를 직접현장 방문조사를 수행하였다. 냉동창고와 일반창고가 다층으로 건축된 A, B 건물의 경우, 냉동창고 내부는 −20 oC로 유지되고 내부 높이는 6m였다.
 
복도에는 준비작동식 스프링클러와 화재감지기가 설치되어 있었다. 실내 측 천정에는 방화셔터의 동작을 위해 감지기가 설치되어 있으나 잦은 비화재보로 문제가 발생하고 있었다. 또한 압력강하와 약제동결 등의 문제로 소화기는 모두 철수한 상태였다.
 
냉동창고 내부의 벽은 샌드위치 패널 위에 폴리우레탄 폼을 도포한 형태였다. 내부에는 다양한 가연물들이 종이재질 박스와 랩 등으로 포장되어 플라스틱 파레트 위에 적층되어 있었다.
 
내부의 물품들은 아이스크림 등 냉동식품들이었지만, 외부 박스나 파레트 등은 화재하중을 증가시키는 요인으로 판단된다. 내부에는 현행 규정상 스프링클러 등의 소방시설은 면제되었다. 일반 창고부분의 경우 화재감지기와 옥내소화전이 설치되어 있으며, 천장 및 인랙 스프링클러는 설치되어 있지 않았다. 높은 부분까지 물품이 가득 적재 중이었으며 일부는 통로사이에도 보관되고 있었다.
 


다양한 물품의 보관과 포장재 및 파레트 등의 합성수지 소재사용의 증대, 외기유입을 최소화하기 위한 출입구의 제한, 통로 등에도 보관중인 물품 등으로 인하여 미로와 같은 구조가 형성되어 있었다.
 
이는 화재발생시 피난과 소화활동을 위한 내부 진입 등에 큰 장애요소로 나타나고 있다(Figure 4 참조). 고무타이어를 보관하는 C 창고의 경우, 철골조 패널지붕 1층 3동으로 건축면적은 9,293.08 ㎡, 연면적 9,308.69㎡이다.
 
소방시설 및 방화시설로는 수동식 소화기, 자동확산소화설비, 옥내외소화전, 스프링클러설비, 자동화재탐지설비, 비상방송설비, 시각경보기, 피난유도등, 상수도소화 용수설비가 설치되어 있다. 내부 천장높이는 15 m에서 19 m 사이의 경사지붕형태이다. 타이어는 더블랙과 단일랙으로 플라스틱팔레트에 저장된다.
 
랙크는 5개의 단으로 구성되며 1개의 단 높이는 약 2 m이며 전체 저장 높이는 약 10 m이다. 랙크 사이의 통로는 약 3 m의 폭이다. 플라스틱 팔레트는 약(1.5~2 m) 높이로 창고문 위쪽에 저장된다.
 
건식스프링클러시스템으로 헤드는 천장과 랙크에 설치된다. 천장에는 표준형 스프링클러헤드가 설치된다. 랙크에는 각 단마다 측벽 형으로 헤드가 설치되어 있다. 간격은 약 2.5m 내지 3m로 추정된다. 펌프는 2개의 주 펌프 및 예비 펌프, 양정은 90m에 토출량은 1200 LPM이다.
 
수원은 스프링클러와 옥내소화전을 합쳐 64.2톤이 저장되어 있다. 현행규정상 타이어 창고는 스프링클러설치대상이 아니지만 한국타이어 인천물류센터는 자체적으로 스프링클러설비를 설치하였지만 건식스프링클러시스템과 표준형헤드를 설치하여 화재발생시 화재진압효과는 낮을 것으로 사료된다(6).
 
화재사례 분석 및 현장 조사를 통한 물류창고의 주요 문제점은 다음과 같다.
 
냉동물류창고의 경우, 대다수의 화재는 신축 또는 증축공사 중에 용접 등의 화기작업에서 발생하고 있다. 뉴질랜드의 경우, 냉동창고 화재(1952~1972)의 52%, 영국은 국제화재통계에서 34%가 용접이 직접 화인으로 밝혀졌으며 국내 화재도 공사 중 전기 또는 용접 등이 주원인으로 나타나고 있다.
 
건축 재료는 샌드위치 패널과 폴리우레탄 폼 등 가연성 내장재 및 외벽재질을 사용한 밀폐 공간으로 구성되어 건조한 내부 환경에서 화재 발생 시 폴리우레탄 폼에 착화, 급속히 화재가 확산된다. 또한 패널 틈새 및 설비 설치를 위한 외부와의 연결샤프트 등이 열 연기의 이동경로가 되어 외부로 화재가 전파된다. 온도차에 따른 실내 수분 응결, 저온작동 문제 등으로 법적 소방시설의 설치가 제외되고 있어서 초기 화재 인지 및 대응이 어렵다.
 
물류창고의 경우, 공간내부의 보관물품에 따라 화재 확산율 및 열 방출비율이 다르며 선반의 높이, 통로 폭, 저장방법, 물품의 양에 따라서 화재위험성이 결정된다. 물품의 수용한계를 초과하거나 고천장화에 따른 적층식 랙크배치는 화재하중의 증가와 함께 자동식 스프링클러설비가 작동하여도 가연물에 직접적인 침투효과에 한계가 있으며 화재감지기의 작동시간이 지연되어 초기소화에 실패할 확률이 높아진다. 물류창고의 기능과 작업이 다양화되면서 운반기기의 이동에 따른 완전 방화구획이 현실적으로 불가능하게 된다.
 
한편 물류창고는 내부 상주인원이 비교적 적어서 화재의 조기 발견확률이 낮으며 공간구성상 피난안전보다는 저장기능을 우선하게 된다. 외벽의 개구부도 거의 없으며 출입구가 제한되어 있으며 공간내부는 적재된 물품과 랙크로 미로와 같은 구조가 형성되어 신속한 피난과 내부 진입 등에 큰 장애요소로 나타나고 있다.
 
4. 개선방안
 
4.1 수용물품의 분류기준(위험도분류)
 
물류창고의 방화대책은 저장되는 물품의 종류와 저장방식, 공간형태 등을 고려한 화재위험성을 예상하는 것이 우선되어야 한다. 미국의 FM과 NFPA의 경우, 표준 저장물품을 대상으로 실대화재 실험을 수행하여 수용물품의 위험도를 7가지로 구분하여 최적의 소화설비 기준을 제시하고 있다.
 
수용물품의 연소비율 화재확산비율 발화시간 기화온도 등은 연소에 영향을 미치며 특히 연소비율은 소화효과를 결정하는 주 인자가 된다. 발화여부는 임계복사플 럭스와 발화시간에 의해 결정된다. 현재 NFSC 103에 의한 특수가연물과 그 밖의 것으로 구분하는 기준은 일본의구 규정을 답습한 것으로서 다양한 물품의 연소특성과 관련요소를 고려하여 세분화 되어야 한다.
 
국내 물류창고의 기능과 공간특성이 매우 유사한 일본의 경우에는 1990년대 초반 대형 화재사례를 통하여 수용물품의 발열량과 수납용기의 재질, 포장재 등을 기준으로 4등급으로 분류하여 시행하고 있으며 이를 반영한 국내 수용물품 분류기준(안)은 다음 Table 2와 같다.
 
4.2 자동식 스프링클러설비 기준
 
최근 발생한 아모레퍼시픽창고, 한국타이어 창고, 군포 창고화재는 스프링클러가 작동하여도 파레트와 수용물품에 의한 방해로 인하여 유효한 살수를 기대할 수 없으며 가연물의 연소강도를 제어할 수 없음을 보여주고 있다.
 
Table 3은 아모레퍼시픽 물류창고를 대상으로 NFPA13기준을 적용한 경우, 헤드를 중심으로 국내기준과의 차이점을 비교한 것이다. 화재창고는 저장높이 7.6초과 2열랙크 배치의 Class IV 등급에 해당하며 설계자는 수평송기 및 수직송기공간과 페이스 스프링클러헤드의 설치간격 그리고 수평차단막의 설치여부 등에 따른 3가지 설계방법을 적용할 수 있다.
 


대안3의 경우, 수평차단막을 4.6미터마다 설치하면 인랙 스프링클러헤드의 개수를 감소시킬 수 있다. 3가지 경우 모두 헤드 방수 량은 분당 114리터, 수원은 120분 이상 소화전은 분당 1900리터 이상을 요구하여 국내기준과 큰 차이가 있으며 더욱이 아모레화재창고의 스프링클러 헤드 수가 1,807개로 알려져 있어 헤드수의 차이가 3.5배에서 7배에 이른다.
 


현행 규정은 특수가연물 여부에 따라 헤드의 수직거리만 4미터 또는 6미터로 제시하고 있어서 각 단마다 헤드가 설치되지 않으며 여러 랙크 별로 설치되어 감지 또는 유효 살수범위에 한계를 갖게 된다.
 
따라서 랙크의 수직거리기준은 수용물품의 위험도, 천장높이와 스프링클러 형식에 따라 차등화 하며 헤드의 수평거리 설치기준 및 랙크를 설치한 부분 이외의 부분(천정이나 기타 부분)에서의 설치기준도 필요하다.
 
랙크식 창고의 화재하중을 고려할 때 연소시간이 장기화될 우려가 있으므로 헤드의 방사시간도 수용물품의 등급에 근거하여 20분 내지 40분 등으로 개선해야 한다. 헤드의 초기 작동시간을 고려하여 습식 이외의 경우는 수원의 양을 1.5배 이상 확보한다. 수직으로의 화재확산을 방지하고 헤드의 조기감지를 위하여 등급별로 일정한 높이마다 랙크의 선반 길이 및 폭에 맞춰서 난연성의 수평차단막을 랙크내에 설치하도록 한다.
 
4.3 감지기 설치기준
 
랙크식 창고의 수납물품은 그 종류가 매우 다양하며 헤드 주변에 적재되는 경우도 많아서 화재의 조기발견이 어렵기 때문에 감지기의 적응성이 매우 중요하다.
 
물품의 적재용량 증대를 위한 고천정화 추세는 연기가 최상단에 도달하기 어려우므로 적응성을 고려한 감지기 형식 및 설치위치를 결정해야 한다. 현행 NFSC 203에 의한 랙크식 창고는 불꽃감지기, 광전식 분리형 감지기 또는 공기 흡입형 감지기를 설치하도록 하며 천정높이가 20미터를 넘는 공간에 연기 감지기를 설치하는 경우에는 연기포집상자를 상부에 설치하도록 한다.
 
4.4 소화활동관련 기준
 
물류창고의 화재위험성은 수직적인 화재하중의 적재에 따른 3차원 화재양상을 가지며 통상 소방관의 키보다 위에서 화재가 진행되는 경우도 있어 소화활동에 어려움을 가져온다.
 
따라서 중간층에 소화활동에 필요한 설비를 두고 소화 발판 등을 이용하여 높은 곳에서 주수할 수 있도록 한다. 화재발생시 외부 개구부와 출입구 제한 등으로 신속한 내부진입이 어려우므로 개구부에는 연소방지를 위한 드렌처설비 등이 필요하다.
 
초기소화 대응의 어려움을 고려하여 옥내 소화전 설비의 소화전 상자는 창고 내부가 아닌 외부에 설치하며 수직으로의 살수범위가 도달되도록 방수압력의 강화가 필요하다. 건축법상 주요구조부가 내화구조이며 실내마감을 난연성능으로 마감하는 경우에는 스프링클러 설치대상 면적기준을 완화할 수 있도록 유도한다.
 
5. 결 론
 
본 연구는 랙크식 창고의 방화관련 규정개선을 위하여 국내외 관련규정비교 및 화재사례분석, 현장실태조사 등을 수행하였으며 이에 따른 현행 제도상의 주요 개선방안은 다음과 같다.
 
(1) 저장물품의 연소비율, 연소 시 발열량 등 연소특성과 수납용기의 재질, 포장재 등을 기준으로 수용물품의 위험도 분류등급을 마련해야 한다.
 
(2) 수용물품의 위험도 등급기준과 적재방식, 적재공간 및 천정높이, 스프링클러 형식을 고려한 헤드의 설치규정이 제시되어야 한다.
 
(3) 습식 이외의 스프링클러설비의 경우, 헤드의 방사시간을 고려하여 수원의 양을 1.5배 이상 확보하며 수직확산 및 조기감지를 위한 수평차단막을 설치하여야 한다.
 
(4) 화재 감지기의 적응성을 고려하여 불꽃감지기, 광전식 분리형 감지기 또는 공기 흡입형 감지기를 설치하여야 한다.
 
(5) 랙크식 창고의 소화설비 적용은 헤드의 특성과 헤드배치, 차폐판 효과 등을 검증하기 위한 일련의 소화설비 성능실험과 연구결과를 통하여 제도적 안전기준의 개정이수반되어야 한다.

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