화학설비의 안전 설계에서 중요한 요소 중 하나는 화재 시 구조물의 내화 성능입니다. 이는 단순히 설비가 불에 타지 않는다는 것을 넘어, 구조물이 하중을 견디며 일정 시간 이상 붕괴되지 않아야 한다는 의미입니다. 산업안전보건법령에서는 이러한 내화 성능을 확보하기 위한 내화구조의 적용 대상과 범위를 명확히 규정하고 있으며, 특히 강재 기둥에 대해서는 재비하 가열시험을 통해 내화성능을 평가하도록 하고 있습니다.
이 글에서는 산업안전보건법령에 따른 화학설비의 내화구조 적용 범위와 강재 기둥의 내화성능 판정기준에 대해 자세히 정리하였습니다.
1. 화학설비 내화구조 대상 및 범위
화학설비의 구조적 안전성 확보를 위해 산업안전보건기준에 관한 규칙과 KOSHA Guide D-45-2012에서는 다음과 같이 내화구조 적용 대상을 명확히 규정하고 있습니다.
1.1. 건축물의 기둥 및 보
- 기본 기준: 지상 1층 또는 높이 6m 이하 구간은 반드시 내화구조로 해야 합니다.
- 강화 기준: 다음 조건에 해당되면 9m 이상까지 확대 적용:
- 위험물 보유량이 많은 설비
- 공정압력이 높은 경우
- 누출된 가연물질이 바닥에 고일 수 있는 구조
- 지속적 누출 가능성이 있는 가연물질을 사용하는 설비
1.2. 위험물 저장·취급 용기의 지지대
누출된 액체가 고일 수 있는 지면부터 지지대 끝까지 내화구조 적용. 단, 지지대 높이 300mm 이하는 예외 적용 가능.
1.3. 배관 및 전선관 지지대
최대 6m 또는 1단 구간까지 내화구조로 설계해야 하며, 위험물 이송 펌프 존재 시 9m까지 확대 적용합니다.
2. 재비하 가열시험과 강재 기둥의 내화성능
2.1. 재비하 가열시험이란?
재비하 가열시험(load-bearing fire test)은 하중을 받은 상태에서 구조물이 화재에 얼마나 견디는지를 평가하는 시험입니다. 구조물이 실제 사용 상태에서도 붕괴되지 않아야 한다는 조건을 갖습니다.
2.2. 시험 절차
- 시험체 구성: 실제 구조물과 유사한 기둥 또는 보
- 하중 부여: 설계 하중의 일정 비율 적용
- 가열 방식: 표준 화재곡선 (ISO 834 등)에 따라 가열
- 온도 측정 및 구조 안정성 판단
2.3. 판정기준 (KS F 2257)
- 평균온도 538℃ 초과 시 불합격
- 최고온도 649℃ 초과 시 불합격
- 시험 중 구조적 붕괴 발생 시 불합격
2.4. 내화성능 확보의 의미
화재 시 구조체가 1~3시간 이상 붕괴되지 않고 견디는 것이 내화성능의 핵심입니다. 이는 피난 시간 확보와 소방활동을 위한 결정적 요소입니다.
결론
화학설비의 내화구조 적용은 단순한 규제 준수를 넘어서 인명 보호와 재산 피해 최소화의 핵심 전략입니다. 특히 강재 구조물의 내화 성능 확보는 재비하 가열시험을 통해 검증되며, 관련 법령과 기술 기준(KOSHA Guide D-45-2012, KS F 2257 등)에 따라 설계와 시험이 이루어져야 합니다. 이는 화공안전 전문가에게 요구되는 중요한 기술 역량이며, 화공안전기술사 시험에서도 자주 출제되는 핵심 영역입니다.