11 월호 특집 건축용 특수유리의 개발 현황과 전망 건축용 방화유리의 개발 현황과 전망 朴正守 / 한국가공유리(주) 방화유리 프로젝트매니저 1. 서 론 방화유리는 화재시 일정시간 동안 화염 및 연기를 차단해 줄 수 있는 유리를 말한다. 이러한 유리를 사용함으로서 평상시에는 시야 확보를 통한 개방감을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 화재 시에는 대피 및 화재진압의 용이성으로 인명 및 재산을 보호해 줄 수 있다. 방화유리는 보통 철망의 삽입 여부에 따라 망입유리와 투명 방화유리로 구분할 수 있으며, 우리가 흔히 접할 수 있는 망입유리는 유리사이에 철망이나 와이어를 삽입하여 화재 시 깨어지더라도 파편이 떨어지지 않도록 해주지만, 내부에 삽입된 철망으로 인해 미관 및 시야를 가리게 된다. 또한 내충격 강도가 약하고, 장시간 방화성능을 확보하기 어려운 단점이 있다. 투명 방화유리는 유리 사이에 철망이나 와이어가 없이, 투명할 뿐만 아니라, 제품에 따라서는 동일 두께의 강화유리보다 뛰어난 강도를 가지고 있어 외부의 충격으로부터도 안전하다. 또한 방화구획 상의 방화문 외에도 아트리움, 층간 구획, 에스컬레이터 주변, 아케이드 등 다양한 용도로 사용이 가능하며, 공사기간의 단축과 설계의 용이성은 물론 유지 보수비 절감 및 인테리어 상의 깨끗한 마감효과도 얻을 수 있다. 가까운 일본의 경우에는 이미 방화등급이 낮은 망입유리 뿐만 아니라, 방화구획 상의 철재 방화문과 방화셔터까지 투명 방화유리로 대체되어 사용되고 있다. 방화유리는 그 성능에 따라 단순히 화염의 확산을 막을 수 있는 제품부터, 이면으로 전달되는 고열의 복사열을 차단해 줄 수 있는 우수한 성능을 갖춘 제품까지 다양하게 개발되어 있다. 이러한 방화유리는 일반 유리 보다 열응력에 잘 견디고, 연화점이 높아 고온에서도 방화성능을 유지 할 수 있다. 2. 방화유리(문)의 인정 및 등급 유리재의 내화성능을 평가하기 위한 국제규격으로는 ISO 3009 (1976년 제정)가 있으며, 그 밖에 독일, 미국 등 여러 선진국에서도 유리재의 내화성능을 평가할 수 있는 시험규격이 제정되어 있다. 그러나 우리나라에는 유리재에 대한 시험 규격이 없고, 현재로는 ‘방화문의 인정 및 관리 기준’ (건설교통부 고시 제 1999-368호)에서 정한 시험방법을 유리방화문에 적용하고 있는 실정이다. 하지만 최근에 입법예고 된 ‘건축물의 피난, 방화구조 등의 기준에 관한 규칙’ 개정안에 의하면, 방화문의 인정 및 시험방법 또한 상당히 변경될 것으로 보인다. 즉, 현재의 방화문 인정제도를 폐지하고, 모든 방화문은 KS에 의한 성능시험을 실시하여 합격한 경우에만 사용할 수 있도록 하고 있다. 방화등급은 유럽규격에 의하면 E class, EW class, EI class 3등급으로 나누고 있다. E class는 비차열성 방화문과 대응되며, Test시 유리 및 프레임 이면의 온도 및 복사열은 측정하지 않지만, 시험체에 균열 게이지를 이용한 검사에서 균열 게이지가 허용범위 이상 이동 하지 말아야 하며, 또한 시험체 이면에서 10초 이상 지속되는 화염 발생이 없어야 한다. 국내의 경우 갑종방화문은 E60과 대응되며, 을종방화문은 E30과 대응된다. EW class는 E class의 성능 외에도 이면으로의 복사열을 일정량 차단해 줄 수 있는 성능을 요구한다. 하지만 이를 적용하고 있는 국가는 드문 실정이다. 이에 반해 KS상의 차열문과 대응하는 EI class는 E class의 요구사항 외에도 시험체 이면 온도의 상한선을 제한해 놓고 있으며 또한 시험체 이면에 면 패드 test를 했을 때 착화가 일어나지 말아야 한다. 이면 온도는 시험체 이면에 최소 5개 이상의 열전대를 설치하여 측정하며, 열전대의 온도가 평균 140K, 최대 180K를 넘지 않아야 한다. 등급 표기는 E30, E60, EI30, EI60 등으로 하며, 뒤에 명기된 수치는 각 성능의 지속시간(분)을 의미한다. 국내의 경우, 개정된 KS F 2268-1에 의하면 방화문을 비차열성 방화문(E class)과 차열성 방화문(EI class)으로만 구분하고 있다. 3. 투명 방화유리의 종류 및 특성 투명 방화유리는 구성 형태에 따라 단판 투명 방화유리와 2장 이상의 유리사이에 레진이 충진된 다층 구조의 투명 방화유리로 나눌 수 있다. 단판 투명 방화유리는 일반적으로 E class(비차열성)의 방화성능이 있으며, 다층구조의 투명 방화유리는 그 구성에 따라 EW 및 EI class(차열성)의 방화성능을 가지고 있다. 단판 투명 방화유리의 경우 Test시 가열로 내부의 온도는 가열시작 후 20분이 경과하면 800℃정도로 온도가 급상승하므로, 유리에 상당량의 열응력이 발생하게 되며, 이 응력을 견디지 못하면 유리는 파손되게 된다. 또한 30분경과 시에는 온도가 840℃정도가 되며, 60분경과 시에는 925℃에까지 이르게 되므로 연화점이 낮은 유리는 이 온도에 견디지 못하고, 변형이 생겨 방화성능을 상실하게 된다. 따라서 단판 투명 방화유리 선택 시에는 이러한 열적 특성을 갖춘 제품을 선택해야 하며, 또한 사용위치에 따라 다른 특성들도 고려되어야 할 것이다. 일반적인 다층구조의 투명 방화유리는 화재 시 유리사이에 독립된 레진층이 열에 의해 반응을 하면서 팽창한다. 이렇게 형성된 차단막은 이면으로 전달되는 고열의 복사열을 차단해 주는 역할을 해주므로, 효과적인 화재진압 뿐만 아니라 대피 시에도 안전하게 대처할 수 있다. 특히, 차열성(EI class) 방화유리 중에는 120분간 가열 후에도 이면 온도가 100℃ 정도 밖에 되지 않는 우수한 제품도 있다. 주의할 점은, 방화유리 뿐만 아니라 프레임도 이러한 고열에 견디지 못하고 변형이 발생할 수 있으므로 Frame의 구조 및 부자재도 잘 고려해야만 한다. 4. 방화유리의 용도 국내에서는 방화유리가 유리방화문 및 고정창 형태로 출입이 잦은 장소에 많이 사용되고 있으므로, 열적인 성질뿐만 아니라, 내충격 강도 또한 우수한 제품이 요구된다. 이외에도 방화유리는 방화구획상의 불연재료, 방연수벽, 비상통로의 옥내 외 개구부, 화재 위험물 취급소의 창, 제품 창고의 방화 칸막이 등 다양한 용도로도 사용이 가능하다. 예를 들면, 차열 성능을 가진 방화유리를 사용함으로서 단지, 방화구획뿐만 아니라 컴퓨터 룸이나 중요자료 보관 장소 등 화재로부터 보다 안전을 요하는 곳에도 응용이 가능할 것이다. 방화유리 시공 시에는 다른 프레임과는 시공이 불가하고, 인정 당시의 유리 및 Frame과 동일한 제품으로 시공하여야 하며, 또한 모든 자재는 방화성능이 확보된 제품을 사용하여야 한다. 5. 전 망 앞에서 언급한 바와 같이 투명 방화유리는 여러 가지 면에서 많은 이점을 가지고 있다. 국내에 투명 방화유리가 소개 된지는 불과 2년 여 밖에 되지 않으며, 일본에서 완제품 형태로 수입 공급되고 있다. 이들 유리는 주로 방화구획 상에 사용되고 있다. 국내업체로는 한국유리 자회사인 한국가공유리(주)에서 그 동안의 준비기간을 거쳐 비차열 유리와 차열 유리를 시장에 출시할 예정으로 있다. 세계적으로도 피난 및 방화관련 기준이 점차 강화되고 있으며, 사용 구역에 대한 방화등급 또한 조정되고 있다. 이러한 추세에 따라 국내에도 방화관련 법규 및 기준이 최근에 강화되었고, 이와 관련하여 ‘유리부재에 대한 내화시험방법’이 새롭게 제정될 것으로 보인다. 또한 건축시장이 점차 고급화, 기능화 되어가고 있으며, 이러한 요구에 부합하는 투명 방화유리시장도 점차 성장할 것으로 기대된다. E class 방화유리 Test 장면 화재전 (EI class) 화재후 다층구조의 방화유리 (EI60 class) 유리 레진층 내화 표준가열 온도 투명 유리 방화문