인공 석재 벽 패널이 내화 기준을 충족합니까?

방화 등급 이해하기: ASTM E84 Class A와 인조석 벽 패널에 미치는 실제적 의미

ASTM E84가 화염 확산과 연기 발생을 측정하는 방법

미국시험재료협회(ASTM) E84 시험—일반적으로 스타이너 터널 시험(Steiner Tunnel Test)이라고 불리는—24피트 길이의 가마에서 표면 연소 특성을 평가합니다. 재료는 기술자가 다음을 측정하는 동안 10분간 제어된 화염에 노출됩니다:

• 화염 확산 지수 (FSI) : 표면을 따라 번지는 불꽃의 속도 (0–25 = Class A)
• 연기 발생 지수(SDI) : 배출된 연기의 농도 (0–450 = Class A 기준으로 허용 가능)

수평 방향의 불꽃 전파가 최소화됨을 나타내는 등급 A는 FSI ≤25 및 SDI ≤450인 시료에서 달성되며, 이 평가는 표준화된 조건 하에서 개별 소재의 성능에만 초점을 맞춘 실험실 기반 평가입니다. 실제 설치 환경의 변수는 고려하지 않습니다.

등급 A가 전체 어셈블리 규정 준수를 보장하지 않는 이유

A등급은 기본적으로 표면에서 물질이 얼마나 가연성인지 평가합니다. 하지만 이 기준은 재료가 그 뒤에 있는 가연성 구조물(예: 목재 골격)과 어떻게 반응하는지, 틈이나 접합부를 통해 불이 수직으로 확산되는지, 또는 장시간 열에 노출된 후 재료가 어떻게 분해되는지와 같은 요소는 고려하지 않습니다. 오늘날 대부분의 건축 규정, 특히 IBC 7장의 규정들은 ASTM E119와 같은 방법을 사용하여 실제 구성 부재들의 내화 성능을 시험하도록 요구합니다. 이러한 시험은 벽체가 무너지지 않고 한 시간에서 두 시간 동안 지속적으로 열전달을 막을 수 있는지를 확인합니다. 인공석 외장 패널이 A등급이라는 인증을 받았다고 해서, 일반 상용 접착제, 표준 단열재 또는 흔한 체결재로 설치했을 때도 동일한 성능을 보장한다는 의미는 아닙니다. UL이 2023년 실시한 연구에 따르면, A등급을 받은 외장 클래딩 시스템 중 약 다섯 분의 일은 시공 과정에서 세부 사항을 제대로 고려하지 않아 실패한 것으로 나타났습니다. 따라서 건축 규준을 준수하기 위해서는 단순히 재료 등급에만 의존해서는 안 됩니다.

인공석 벽 패널을 위한 글로벌 방화 기준 일치: EN 13501-1, IBC 및 ISO 요구사항

미국 Class A와 비교한 EN 13501-1 B-s1, d0 등급 설명

유럽의 EN 13501-1 표준은 재료가 화재에 노출되었을 때의 성능을 세 가지 주요 요소를 통해 평가합니다: 연소 정도(등급 A1에서 F까지), 발생하는 연기 양(등급 s1에서 s3까지), 그리고 불이 붙은 파편이 떨어지는지 여부(등급 d0에서 d2까지). 고품질 인조석 벽판 대부분은 B-s1,d0 등급에 속하는데, 이는 쉽게 불이 붙지 않고, 연기를 거의 배출하지 않으며, 아래에 있는 사람에게 뜨거운 물질을 떨어뜨리지 않는다는 의미입니다. 이는 미국의 ASTM E84 Class A 시험과 상당히 다른데, 후자는 단순히 화염 확산 속도가 25 이하이고 연기 발생 수치가 450 이하인지를 확인합니다. EN 13501-1이 두드러지는 점은 위험한 드립(drop) 현상까지 고려한다는 것이며, 이는 다수의 층을 가진 건물에서 특히 중요합니다. 해당 등급에 대해서는 대부분의 전문가들이 제3자 기관의 시험을 요구합니다. 고층 건물 프로젝트를 진행하는 사양 담당 전문가 5명 중 약 4명은 유럽연합의 화재가 통제 불능으로 번지기 전에 이를 억제하려는 접근 방식에 부합하기 때문에 구체적으로 B-s1,d0 인증을 요구합니다.

IBC 제14장 및 제26장 준수: 외장재 사용 시 추가 시험이 필요한 경우

국제건축규준(IBC)은 외벽 시스템에 대해 엄격한 시험을 요구합니다. 제14장에 따르면, 12미터(~40피트) 이상 높이에 설치되는 인조석 벽 패널은 개별적으로 A등급(FSI ≤25)으로 평가받았더라도 NFPA 285 어셈블리 시험을 통과해야 합니다. 제26장은 또한 경계선 근처의 외벽에 사용되는 가연성 재료를 추가로 제한합니다(IBC 제1406조). 주요 요구사항은 다음과 같습니다:

뉴욕시와 같은 건축 관할 기관들은 특히 2022년 외장재 화재 차단을 강조하는 개정 이후 이러한 규정을 시행하고 있습니다. 경계선 근처에서 가연성 비율이 10%를 초과하는 패널은 IBC 제7장에 따라 내화 장벽을 필요로 합니다.

인조석 벽 패널의 화재 성능에 직접적인 영향을 미치는 재료 구성

인공석 벽판의 화학적 조성은 근본적으로 그들의 화재 안전 특성을 결정짓는다. 천연석과 달리, 이러한 합성 제품은 결합제와 골재로부터 특성을 유도하며, 시멘트계 제형과 폴리머 혼합물은 각각 중요한 화재 안전성 차이를 나타내는 두 가지 별개의 경로를 의미한다.

시멘트계 대 폴리머 혼합 제형: 가연성 한계

시멘트 패널은 포틀랜드 시멘트와 같은 무기질 결합제를 사용하기 때문에 ASTM E136 기준에 따라 자연스럽게 비연소성 등급을 받는다. 대부분의 이러한 소재는 화염 전파 지수(Flame spread)가 25 이하로 매우 낮으며, 연기 발생량도 최대 약 50 수준으로 거의 발생하지 않아 Class A 요건을 특별한 조치 없이도 쉽게 충족한다. 반면, 폴리머 혼합 패널은 유연성을 높이고 전체 중량을 줄이기 위해 폴리우레탄 또는 아크릴과 같은 합성 수지를 혼합한다. 제조업체에서 난연제를 첨가하더라도 유기 폴리머 성분이 존재함에 따라 화재 상황에서의 거동에 대한 우려가 여전히 제기된다. NFPA의 2023년 자료에 따르면, 수지 함량이 중량 기준 15%를 초과하면 기존 시멘트 제품 대비 최대 열 방출률(Peak heat release rate)이 약 40% 증가하기 시작하는 것으로 나타났다. 이러한 성능의 변동성 때문에 폴리머 기반 대체재를 고려하는 사람은 반드시 ASTM E84 규정에 따른 철저한 시험을 거쳐야 하며, 그 내화성은 재료 자체에 내재된 것이 아니라 특정 첨가물에 따라 좌우되기 때문이다.

인공 석재 벽 패널을 규격 준수 내화 등급 어셈블리에 통합하기

내화 등급이 요구되는 부재에 인공석 벽 패널을 적절히 시공하는 것은 단순히 Class A 등급으로 표시된 제품을 선택하는 것을 훨씬 넘어서는 문제입니다. 이러한 부재는 골조와 단열재, 구획 간의 방화 댐퍼, 그리고 외장재 자체에 이르기까지 모든 구성 요소가 유니버설 랩(Underwriters Laboratories, UL) 기준에서 1시간 또는 2시간과 같은 내화 성능 목표를 달성하기 위해 함께 작동해야 하는 하나의 시스템입니다. 예를 들어 패널 뒷면에 설치되는 광물섬유(미네랄 울) 단열재는 상당한 내화 보호 성능을 추가합니다. 또한 조인트 부분과 관통부 주위에 설치되는 특수 방화 차단재도 틈새를 통해 화염이 확산되는 것을 막아주므로 반드시 고려해야 합니다. 중요한 점은 패널 자체가 ASTM E84 Class A 요건을 충족한다고 하더라도, IBC Chapter 7 규정에 따라 외벽이나 수직 샤프트에 적용할 경우 여전히 추가적인 내화 등급의 지지 구조가 필요할 수 있다는 것입니다. 따라서 재료 자체의 등급만으로 판단해서는 안 되며, UL Design XYZ와 같은 전체 부재의 공인 시험 인증 번호를 반드시 확인해야 합니다. 시공 시에는 정밀도가 매우 중요합니다. 공인된 방화 실란트 제품으로 틈새를 적절히 밀봉하고, 공극의 치수를 명시된 대로 정확히 유지해야 하며, 그렇지 않으면 온도가 상승했을 때 전체 시스템의 내화 보호 기능이 상실될 수 있습니다.