1. 서 론
1.1 연구 배경 및 목적
방화문은 ‘KS F 2268-1’(1) 및 ‘KS F 3109’의 시험기준에 따라 0.5 h에서 1 h 이상의 내화성능 및 비틀림, 개폐반복성, 연직하중 등의 성능을 확보한 후 방화구획의 개구부에 설치되어 화재 시 화재확산을 방지하는 동시에 재실자가 피난할 수 있는 통로로 사용되는 설비이다(2). 특히 공동현관, 부속실 및 계단실 입구 등에 설치되어 내부의 모든 재실자가 사용할 수 있는 곳에 위치한 공용방화문은 화재 발생 시 급기가압 공간의 내부 압력을 유지함으로써 화재 실에서 발생한 연기가 수직 공간을 통해 건축물 전체로 확산되는 것을 방지하는 데 매우 중요한 역할을 한다(3).
2015 의정부 아파트화재, 2017 제천 스포츠센터화재, 2018 밀양 세종병원 등의 화재 사례 이후 방화문의 중요성이 대두되어 정부에서는 방화문 성능 기준 강화, ‘품질인정제도’ 도입 등의 정책 개선을 통해 완전한 성능을 확보한 방화문을 설치할 수 있도록 노력하고 있다. 그러나 성능이 확보된 방화문이라도 설치 후 장기적인 사용으로 인하여 자연적 부식, 외력에 의한 파손, 높은 사용 빈도에 의한 변형 등의 이유로 기존의 성능에 부합하지 못하여 화재확산을 방지하지 못할 우려가 있다. 때문에 ‘건축물 정기 점검 매뉴얼’(4), ‘화재안전정보조사 체크리스트’(5) 등을 통해 정기적인 점검을 수행하고 있으나, 점검 시 불량 방화문의 수리 및 교체 등에 대한 명확한 판단 근거가 없어 여전히 오랜 사용으로 인해 성능이 저하된 방화문이 방치되고 있는 실정이다. 이에 사용 중에 발생할 수 있는 방화문의 성능저하 등의 문제를 파악하고 주요 불량요인 및 불량 발생 시기를 고려한 유지관리 대책을 구축해야 한다. 이를 위해서는 먼저 건축물에 설치 후 사용 중인 방화문의 관리 실태를 파악 해야 하며, 사용기간에 따른 불량 상태를 분석할 필요가 있다.
이에 본 연구에서는 기존 연구 고찰 및 국내외 기준분석을 통해 국내외 관리 기준의 차이점 및 연구 동향을 파악하고 현장 조사를 통해 건축물의 사용기간에 따른 방화문의 불량요소 및 불량률을 도출하여 방화문 유지관리 대책 개선의 기초자료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 다만, 공동주택의 공용부에 사용되는 방화문이 잦은 사용, 외력의 노출 등으로 인해 일반 세대 방화문 보다 불량률이 높을 것으로 사료되어 본 연구는 공용부 방화문를 연구 대상으로 설정하였다.
2. 방화문 유지관리 관련 국내외 기준 분석 및 기존문헌 고찰
방화문은 화재 시 화염 및 연기의 유입을 방지하기 위해 세대 현관뿐 아니라 계단실 및 공동현관 등의 공용부에도 설치된다. 이러한 공용부의 방화문은 세대 방화문에 비해 다수의 재실자가 사용함으로써 외력에 의한 손상확률이 비교적 높다. 이러한 이유로 평소에 관리가 미흡하다면 부식, 찌그러짐, 비틀림, 파손 등이 발생하여 성능이 저하될 우려가 있다.
서론에서 전술한 바와 같이 공용 방화문의 유지 및 관리가 미흡하여 화재가 확대된 사례가 지속적으로 발생하고 있는 것으로 보아 사용 중인 방화문에 대한 관리대책이 미흡한 것으로 보여 이에 대한 선행적인 조사가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국내의 유지관리 기준의 현황을 조사하고 국외의 기준과 비교하여 기준적 차이점을 도출하였으며 내용은 Table 1과 같다.
Table 1
Comparison of Fire Door Maintenance Standards at Domestic and Foreign
2.1 국내 방화문 유지관리 기준
국내에서는 방화문과 방화셔터의 정기점검과 긴급점검에 대한 사항을 ‘건축물 관리법’에서 규정하고 있으며, 2020년부터 소방청의 화재안전 정보조사 계획 지침을 통해 각 지역의 소방서에서 주기적인 점검을 하도록 한다. 정기점검의 경우 건축물이 사용 승인을 받은 날부터 5년 이내에 최초 점검을 한 이후 3년 주기로 실시된다. 주요 점검 항목으로는 방화문 철거여부, 도어체크장치의 불량 여부, 성능 유지 여부 및 각 부품의 불량 상태 여부 등이 있다. 그러나 국외에 비해 점검 빈도가 낮으며 점검 항목이 상세하지 않은 것으로 보인다.
2.2 국외의 방화문 유지관리 기준
일본은 2013년 후쿠오카시 병원 화재사고에서 방화문이 자동 폐쇄되지 않아 다수의 인명피해가 발생한 이후 유사 사고를 방지하기 위해 2016년 방화설비의 정기점검 제도가 개정되었다(6). 방화설비의 검사는 소방시설점검과 함께 실시하게 되는데, 건축기준법 규정에 따라 1년의 검사주기로 폐쇄형 방화설비, 즉 방화문, 방화셔터, 방화스크린, 드렌처 등에 대한 점검을 실시하고 있다. 대표 점검항목은 방화문, 연동기구, 종합적인 운영상황 등이 있다.
미국에서는 NFPA 80(7)을 통해 방화문의 검사 및 시험, 유지보수에 대한 사항을 규정하고 있다. 한국, 일본과 달리 미국에서는 방화구획이나 방화설비의 한 종류로서의 방화문 검사를 실시하는 것이 아니라, 방화문만을 점검할 수 있도록 코드로서 규정하고 있다. 매년 방화문을 점검하도록 제시하고 있으며, 점검에 대한 기록을 최소 3년 동안 보관하도록 한다. 점검은 자격요건을 갖춘 개인이나 회사에 의해 실시되며 점검 항목으로는 라벨링, 방화문의 파손 여부, 출입 허가, 자동 폐쇄 장치 작동 여부, 방화문⋅부속품 관련 사항, 임의 개조 여부, 방화문 표지판 손상 여부 등이 있다.
영국에서는 2005년 발표된 the regulatory reform (fire safety) order 17조에 따라 방화문이 목적에 적합하도록 설치되고 적절하게 유지되는 것을 보장할 것을 법적 요구사항으로 지정하고 있으며, 유지관리를 원활히 수행하기 위해 화재 안전에 대한 책임을 소방 당국에서 건물의 관리자에게 이전하였다. 해당 규정은 단독주택을 제외한 모든 건물을 대상으로 적용된다. 방화문의 점검 주기를 6개월로 지정하고 있으며, 점검자의 경우 자격요건을 갖춘 개인이나 회사에서 점검을 실시하고 있다. 대표적 전문 방화문 관련 점검업체인 BWF(8)에서 제공되는 방화문 점검표에서는 방화문을 각 구성요소 별로 label, door reaf, door frame, intumescent/smoke/acoustic seal, hinge, door closer, hold open devices, lock and latch, glazing and glass, threshold gap으로 나누어 각 구성요소 별로 점검 항목을 세밀하게 지정하고 있다.
2.3 방화문 유지관리 방안 관련 기존 연구
방화문의 유지 및 관리의 미흡으로 지속적인 피해가 발생하고 있는 상황에서 이에 대한 연구가 활발히 진행중이다. In(9)은 방화문의 성능 실패 요인을 차연성 미확보, 6 mm 이상의 균열 및 가스켓 화염으로 보았으며 유지관리 단계에서 현장 점검 시 철판의 상태, 가스켓의 재질 및 형상 등을 확인하도록 권장하였다. Shin(10)은 공용부에 설치된 방화문의 주요 불량요소는 문짝의 틈 또는 문틈에 설치된 가스켓 등의 소모품인 것으로 보고 방화문의 내화성능 확보를 위해 방화문 외형 손상 방지, 소모성 자재의 교체 및 변형 방지를 통한 관리 방법을 제시하였다. Park(6)은 영국그랜팰타워 및 제천 스포츠센터 화재에서 방화구획의 문제점으로 유지관리의 미흡을 지적하였다. 또한 방화문의 유지관리 실태 파악 결과 틈새 발생, 장애물 적치 등의 문제를 도출하였으며 이에 대한 근본적 해결을 위해 체크 리스트를 통해 상시 점검을 하도록 권장하였다. Yoon(11)은 방화문 소송의 주요 쟁점으로 방화문 내구성 및 유지관리 미흡, 설치된 방화문의 시험방법 한계, 하자보수 범위의 불분명함 등을 지적하였다. 방화문 소송에서는 문짝 단일의 문제와 문짝과 문틀이 동시에 문제가 되는 경우가 대부분인 것으로 파악되었다.
기존 연구에서 방화문의 관리 미흡으로 인한 문제점으로는 문짝 및 문틀의 손상, 틈새 발생, 가스켓 등 부속품의 손상 등으로 나타났으며 이에 대한 대책을 제시하고 있다. 이에 기존 연구에서 제시하고 있는 방화문의 주요 문제점 및 관리대책을 바탕으로 본 연구의 목적에 맞는 점검 항목을 구축할 필요가 있다. 또한 방화문은 사용기간이 경과함에 따라 성능이 저하될 우려가 있지만 현재까지 연구가 진행되지 않은 것으로 보았을 때 방화문의 사용기간에 따른 불량 상태 여부를 파악하고 이에 대한 대책 방안이 필요할 것으로 판단된다.
3. 공동주택 방화문의 불량률 도출을 위한 현장조사
3.1 현장조사의 필요성 및 목적
성능이 저하된 방화문은 화재 시 화재확산 방지의 역할을 못 할 우려가 있기에 평상시 관리가 매우 중요하다. 그러나 국내에서는 설치된 방화문에 대한 성능평가 방법 및 노후화 방화문에 대한 유지관리 방안이 없는 실정이다. 이에 따라 설치된 방화문의 사용기간에 따라 불량 상태를 파악하는 것은 유지관리 대책 방안의 첫 단계일 것으로 생각된다. 따라서 공동주택에 설치된 방화문의 사용기간에 따른 불량률 및 불량요소 파악을 목적으로 현장 조사를 실시하였다.
3.2 현장조사 개요 및 방법
조사는 2022년 6월 1일부터 동년 7월 31일까지 진행되었으며, 신축 공동주택부터 20년 이상 된 공동주택까지 광범위하게 수행하였다. 본 조사는 5년 미만의 건축물 26건, 5년 이상 10년 미만의 건축물 32건, 10년 이상 15년 미만의 건축물 43건, 15년 이상 20년 미만의 건축물 34건, 20년 이상의 건축물 56건으로 총 191건의 건축물을 대상으로 수행되었다. 이 중 조사된 방화문의 수는 5년 미만의 건축물에서 243개, 5년 이상 10년 미만의 건축물에서 343개, 10년 이상 15년 미만의 건축물 521개, 15년 이상 20년 미만의 건축물 362개, 20년 이상의 건축물 626개로 총 2,095개의 방화문을 조사하였다. 개요는 Table 2에 나타내었다.
Table 2
Outline of the Field Investigation of Fire Doors in Apartment Houses
현장 조사를 진행하기에 앞서 현재 국내에서 수행하고 있는 소방청의 ‘화재안전정보조사’ 및 국토부의 ‘건축물 유지관리 점검 매뉴얼’에서 배포한 체크리스트를 통해 2022년 05월 15일에서 동년 동월 30일까지 사전현장평가를 실시하였다. 사전조사 결과 국내에서 배포한 체크리스트로는 가스켓 등의 부속품, 방화문 사용기간, 틈새 크기 등의 항목이 제외되어 있어 명확한 조사를 하기 어려울 것으로 판단되었다. 따라서 국외 기준 및 선행연구에서 제시하고 있는 체크리스트와 비교하고, 필요한 항목을 추출하여 새로운 체크리스트를 제작하였다.
본 연구에서는 방화문의 사용기간이 증가함에 따른 불량요소, 불량률에 대한 정량적인 데이터를 확보하고자 현장 조사에 사용되는 체크리스트를 기본정보조사, 사용에 따른 불량률 도출, 주요 손상여부조사, 유지관리 실태조사로 구성하였다. 주요 점검 항목으로는 Figure 1과 같이 방화문의 문짝, 문틀, 부속품으로 구분하여 틈새, 부식, 비틀림, 변형 등의 불량요소를 판단할 수 있도록 설정하였다. 또한 현재로서는 국내와 국외에서 방화문의 불량 상태를 점검하는 방법으로 육안 검사를 실시하는 상황으로서 본 조사에서도 동일한 방법을 사용하였다.
3.3 현장조사 결과
육안검사를 통한 현장 조사의 경우 불량의 정도를 정확하게 판단하기는 어려운 부분이 있다. 따라서 본 연구에서는 Figure 2와 같이 방화문의 기능을 수행할 수 없을 것으로 판단되거나 현장조사 체크리스트의 항목과 일치되는 방화문을 불량으로 구분하였으며 결과는 다음과 같다.
피난계단에 설치된 방화문의 불량도출 개수는 Figure 3과 같다. 사용 연수 20년 이상인 방화문은 28개, 15년 이상 20년인 방화문은 17개, 10년 이상 15년 미만의 방화문 48개, 5년 이상 10년 미만의 방화문 9개, 5년 미만의 방화문 6개로 조사되었다. 특히 10년 이상 경과 된 공동주택에서는 피난 반대 방향으로 열리는 방화문이 다수 검출되었다. 다만 본 조사를 수행할 당시 10년 이상 15년 미만 경과 한 방화문에서는 장애물 적치에 대한 지적사항이 대부분을 차지하였다. 그러나 장애물의 적치는 방화문 자체에 대한 불량으로 보기 어려워 불량률 도출 시에는 제외하였다.
가스켓 등의 부속품은 해당 부속품(가스켓, 도어클로저, 손잡이 등)이 누락, 마모, 탈락하였을 경우를 불량으로 취급하였다. 결과는 Figure 4와 같이 사용기간이 20년 이상인 방화문은 140개, 15년 이상 20년인 방화문은 22개, 10년 이상 15년 미만의 방화문 10개, 5년 이상 10년 미만의 방화문 4개, 5년 미만의 방화문 0개로 조사되어 사용기간이 증가함에 따라 부속품의 불량 가능성이 증가하는 것으로 나타났다. 특히 가스켓의 경우 사용기간이 증가함에 따라 누락, 마모 등의 문제가 심각하게 나타났다. 특히 20년 이상 된 방화문에서는 가스켓의 마모, 탈락 등의 문제가 큰 것으로 나타났다.
방화문의 손상은 문짝의 부식, 찍힘, 비틀림, 변형, 손잡이 부분의 파손 등이 도출되었을 경우 불량으로 취급하였다. 불량 검출 개수는 Figure 5와 같이 사용기간이 20년 이상인 방화문은 42개, 15년 이상 20년 미만인 방화문은 34개, 10년 이상 15년 미만의 방화문 25개, 5년 이상 10년 미만의 방화문 17개, 5년 미만의 방화문 5개로 조사되어 사용기간 증가에 비례하여 문짝의 손상 가능성이 증가하는 것을 확인하였다.
방화문의 불량요소는 문짝, 프레임, 부속품에 부식, 파손, 누락 등의 상태 이상이 발견되었을 경우를 모두 포함하여 취합한 후 각 사용기간에 따른 주요 불량요소를 도출하였다. 결과는 Figure 6과 같이 사용기간이 20년 이상인 방화문은 173개, 15년 이상 20년 미만인 방화문은 82개, 10년 이상 15년 미만의 방화문 77개, 5년 이상 10년 미만의 방화문 57개, 5년 미만의 방화문 36개로 조사되어 방화문은 사용기간이 경과 됨에 따라 전체적인 불량요소 검출개수가 증가하는 것으로 나타났다. 다만, 전체적으로 불량요소가 발견되었으나, 사용 연수가 증가함에 따라 불량 상태의 정도가 심각해지는 경향을 보였다. 또한 부식 및 구멍 손상같은 경우 사용 연수 15년이 경과 한 후부터 증가하는 경향을 보였다. 20년이 경과 한 후부터 가스켓의 손상이 다수 발생하였으며 자동폐쇄장치의 불량률도 높게 나타났다. 결과적으로 사용기간의 경과와 함께 나타나는 방화문의 주요 불량요소는 Table 3과 같다.
Table 3
M ajor D efect F actors b y Fire Door Usage P eriod
3.4 사용기간에 따른 방화문의 불량률 도출
전술한 바와 같이 방화문은 사용기간이 증가함에 따라 부식, 구멍, 찌그러짐, 비틀림 등을 포함한 불량 건수가 증가하는 것으로 나타났다.
또한 방화문이 외력 등으로 인해 손상되며 방화문과 프레임 사이의 틈새가 벌어지는 경우도 다소 큰 비중을 차지하였다. 방화문은 화재 시 연기유입을 방지하기 위해 그 틈새를 가스켓 등의 자재를 사용하여 차연성을 확보 해야한다. 그러나 사용 중 문짝 찌그러짐, 가스켓 손상 등의 이유로 틈새가 발생하여 차연성능의 확보가 미흡할 것으로 판단되었다.
이에 본 연구에서는 사용기간에 따른 방화문의 불량률을 도출하였으며 추가적으로 방화문의 차연성능 장애를 야기하는 문틈의 평균 크기를 도출하였다. 방화문의 불량률은 아래와 같은 방법으로 계산하였다.
여기서 Nn은 방화문의 불량요소 도출 개수, Nyn는 사용기간 별 방화문 조사 건수이다.
방화문의 틈새 크기는 줄자를 이용하여 방화문의 하부, 상부, 측면의 틈새를 측정하였다. NFPA 80을 참고하여 틈새의 크기가 9.5 mm 이상인 방화문은 불량의 상태가 심각한 것으로 판단하였다.
실제 건축물에서 조사된 방화문의 불량률을 분석한 결과 Figure 7과 같이 5년 미만의 방화문은 3.7%, 5년 이상 10년 미만의 방화문은 13.4%, 10년 이상 15년 미만의 방화문은 14.8%, 15년 이상 20년 미만의 방화문은 22.7%, 20년 이상의 방화문은 27.6%로 나타나 시간이 지남에 따라 방화문의 불량률이 높아지는 것으로 나타났다. 특히 15년이 경과 한 이후부터는 방화문의 불량률이 20%를 초과하는 것으로 나타났다.
방화문 사용기간에 따른 평균 틈새 크기를 도출한 결과 Figure 8과 같이 5년 미만의 방화문은 0 mm, 5년 이상 10년 미만의 방화문은 12.25 mm, 10년 이상 15년 미만의 방화문은 14.11 mm, 15년 이상 20년 미만의 방화문은 13.95 mm, 20년 이상의 방화문은 23.71 mm로 나타났다. 이것은 사용기간에 따라 방화문의 틈새 크기가 증가한다는 것을 평균적으로 나타낸 것이기에 실제 방화문 틈새 크기와의 차이가 분명히 있다. 그러나 15년 이상 된 방화문의 관리가 미흡했던 건축물의 경우 30 mm 이상의 틈새가 비교적 많이 도출되었다.
공동주택의 공용 방화문의 유지 및 관리가 미흡하여 사용기간이 경과 함에 따라 방화문의 불량률과 틈새 크기가 증가하는 것으로 나타났다. 사용 중인 방화문의 주요 불량요소는 자연적 노후화, 구멍, 개폐 장애, 틈새 발생, 가스켓 및 도어클로저 등 부속품의 고장 및 마모 등의 문제점이 나타나는 것으로 조사되었다.
4. 결 론
방화문은 전술한 바와 같이 차염성, 차열성, 개폐 반복성, 내충격성 등 일정한 성능을 확보한 후 건축물에 설치된다. 그러나 성능이 확보된 방화문이라도 설치 후 장기적인 사용으로 인하여 자연적 부식, 외력에 의한 파손, 높은 사용 빈도에 의한 변형 등의 이유로 기존의 성능에 부합하지 못하여 화재확산을 방지하지 못할 우려가 있다. 이에 주기적인 관리를 통해 일정 성능이 장기적으로 유지되도록 하는 것은 매우 중요하다. 그러나 현재 국내에서는 방화문 자체에 대한 관리 대책이 미흡하며, 기능을 상실한 방화문을 수리하지 않고 방치해놓는 경우가 다수 존재한다. 이에 본 연구에서는 방화문의 유지관리 대책의 개선을 위한 기초적 자료를 제시하고자 현장 조사를 통해 방화문의 사용기간 경과에 따른 불량률 및 불량요소를 도출하였다. 이에 대한 결과를 정리하면 다음과 같다.
방화문은 사용기간이 경과 하면서 노후화가 나타나 불량률이 높아지고 있는 것으로 조사되었다. 특히 15년 이상 된 방화문은 불량률이 20% 이상으로 나타났다. 방화문의 불량요소는 각 사용기간에 따라 상이하며, 주로 자연적 노후화, 구멍, 개폐장애, 틈새발생, 가스켓 및 도어클로저 등 부속품의 고장 및 마모로 나타났다. 또한 방화문의 노후화가 진행되면서 외력에 의한 문짝 변형 및 가스켓 마모 등으로 인하여 틈새가 점점 벌어지는 경향이 나타났다.
국내외 방화문 유지관리 기준 조사 결과 국내의 경우 건축물의 최초 사용승인일부터 5년 이내에 방화문 점검을 처음 실시하며 이후 3년 마다 1회씩 점검을 하도록 규정한다. 물론 1년 주기로 소방 점검을 통해 방화문의 도어클로저가 감지기와 연동하여 작동하는지 판단하지만, 이는 방화문 자체의 관리 상태 및 성능에 대한 사항은 판단하지 않는다. 반면에 일본과 미국에서는 매년 1회 이상 방화문 점검을 하도록 하며, 영국에서는 6개월에 1회 이상 점검을 하도록 규정하고 있다. 또한 국내에서는 방화문 점검을 위한 체크리스트를 정하여 그에 맞는 점검을 진행하고 있으나 점검 항목이 비교적 미흡하며, 불량 방화문의 수리 및 교체에 대한 명확한 기준이 없다. 반면 국외에서는 방화문을 소방설비와 피난⋅방화설비로 구분하여 점검을 진행하며, 방화문을 독립적인 설비로 보고 점검 방법, 점검 내용, 점검 주기에 대한 사항을 제시하고 문제가 발생한 방화문에 대한 대처방안을 제시하고 있다.
전술한 내용과 같이 방화문의 성능저하 요소를 중심으로 체크리스트를 배포하여 점검 및 관리를 해야 한다. 또한 국외와 같이 방화문의 장기내구성 확보를 위해 주기적인 점검을 실시하여 방화문 성능에 지장을 줄 수 있는 불량요소가 발견되면 즉시 수리하거나 교체를 할 수 있도록 기준적인 대책을 마련해야 한다.
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