KR101997849B1 - 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체 및 이를 이용한 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템 - Google Patents
수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체 및 이를 이용한 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 건물의 외벽에 설치되는 외장마감재 설치용 프레임에 결합되어 외벽과 외장마감재 사이의 공간을 차단하여 수직 방향으로의 화재 확산을 효과적으로 방지할 수 있으며, 시공성이 우수한 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체 및 이를 이용한 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체는, 난연 수지 재질로 되어 건물의 외벽면에 간격을 두고 설치되는 프레임에 결합되는 결합부와; 난연 수지 재질로 이루어지며, 상기 결합부에 건물의 외벽면을 향해 연장되게 형성되어 건물의 외벽면과 프레임 사이의 간극을 메우면서 화염 및 연기가 상측으로 확산되지 않도록 차단하는 확산방지부;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 건물의 외벽면에 설치되어 수직 방향으로의 화재 확산을 방지하는 가스켓 구조체 및 이를 적용한 외단열 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건물의 외벽면에 설치되는 외장마감재 시공용 프레임에 결합되면서 외벽면과 외장마감재 사이의 공간을 차단함으로써 외장마감재와 건물의 외벽면 사이의 공간을 통해 화재가 수직 방향으로 확산되는 것을 방지할 수 있도록 한 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체 및 이를 이용한 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템에 관한 것이다.
건축물을 건축하고자 하는 경우에는 열류를 차단하여 에너지를 절약하고 실내를 쾌적하게 조성시키기 위한 외벽의 단열구조를 반드시 필요로 한다. 이러한 외벽의 단열구조는, 단열재의 설치위치에 따라 내단열, 중단열 및 외단열로 나뉘어지는데, 그 중 외단열 구조는 벽체의 외부에 단열재를 부착한 후 외장마감재를 부착하는 구조로서, 구조체의 외부를 단열재로 완전히 감싸기 때문에 열손실량을 최소화시킬 수 있는 가장 효과적인 단열 구조이다.
그러나, 최근의 건물은 단열성능 향상을 위하여 제천 화재 시에 밝혀진 것과 같이, 대부분 건물의 외벽에 가연성 유기질 단열재를 사용한 외단열 공법을 이용하여 주로 시공되는 바, 이러한 외단열 구조는 화재에 취약하고 특히, 도 1에 도시한 것과 같이 외벽(W)과 알루미늄 복합패널 등의 외장마감재(E) 사이에 이격 공간이 발생하여 화재 발생시 연돌효과에 의해 상부로 매우 빠르게 화재가 확산되는 문제점을 가지고 있다.
상기와 같은 외단열 구조의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 국내 등록특허 제10-1217257호와 제10-1729703호에는 건물의 외벽면과 외장마감재 사이의 공간을 불연재질의 차단부재를 차폐하여 화재 발생시 차단부재에 의해 화재가 수직 방향으로 확산되는 것을 방지할 수 있도록 한 수직 화재확산 방지 구조가 개시되어 있다.
그러나, 종래의 수직 화재확산 방지 구조는 브라켓과 같은 별도의 고정부재를 사용하여 외벽면에 설치해야 하기 때문에 시공이 복잡해지는 문제가 있다.
또한 건물의 외벽면은 정확하게 연직하게 설치되지 않고 약간의 구배를 갖는 경우가 있는데, 종래의 차단부재는 그 크기가 일정하기 때문에 건물의 외벽에 소정의 구배가 있을 경우 차단부재의 끝단과 외장마감재의 면이 완전히 밀착되지 않고 어느 정도 틈새가 발생하여 이 틈새를 통해서 화재가 확산될 수 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 건물의 외벽에 설치되는 외장마감재 설치용 프레임에 결합되어 외벽과 외장마감재 사이의 공간을 차단하여 수직 방향으로의 화재 확산을 효과적으로 방지할 수 있으며, 시공성이 우수한 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체 및 이를 이용한 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템을 제공함에 있다.
특히 본 발명은 외벽의 프레임에 결합되는 가스켓 구조체가 건물 외벽에 탄력적으로 밀착되면서 공간을 차단함으로써 외벽에 구배가 있더라도 가스켓 구조체가 공간을 완전히 차단하면서 화재 확산을 방지할 수 있는 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체 및 이를 이용한 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체는, 난연 수지 재질로 되어 건물의 외벽면에 간격을 두고 설치되는 프레임에 결합되는 결합부와; 난연 수지 재질로 이루어지며, 상기 결합부에 건물의 외벽면을 향해 연장되게 형성되어 건물의 외벽면과 프레임 사이의 간극을 메우면서 화염 및 연기가 상측으로 확산되지 않도록 차단하는 확산방지부;를 포함할 수 있다.
상기 확산방지부는 상기 결합부에 일체로 탄성 변형이 가능하게 형성되어 끝단부가 건물의 외벽면에 탄력적으로 밀착되면서 건물의 외벽면과 프레임 사이의 간극을 차폐하도록 구성될 수 있다.
상기 결합부 및 확산방지부는, 설탕인산캐러멜 또는 설탕실리카캐러멜과, 팽창흑연과, 이소시아네이트 및, 폴리올을 혼합하여 만들어져 화재 시 발생하는 열에 의해 팽창하는 열팽창성 난연 수지로 이루어질 수 있다.
본 발명의 한 형태에 따르면, 상기 결합부는 상기 프레임에 탄력적으로 끼워져 결합되는 'ㄷ'자형 단면을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 한 형태에 따르면, 상기 결합부는 상기 프레임에 고정수단에 의해 고정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 형태에 따르면, 상기 결합부는 상기 프레임의 상부면에 안착되며, 상기 확산방지부는 상기 결합부의 일단부에 일체로 형성되어 상기 프레임과 건물의 외벽면 사이에 끼워지고, 상기 확산방지부에 건물의 외벽면 또는 프레임의 일측면에 탄력적으로 접촉하면서 결합부 및 확산방지부를 건물의 외벽면과 프레임에 대해 탄력적으로 지탱하는 탄성지지유닛이 설치될 수 있다.
상기 탄성지지유닛은 상기 확산방지부의 내측에 형성되는 챔버와, 상기 챔버 내에 건물의 외벽면 또는 프레임의 일측면을 향해 연장되게 형성되어 건물의 외벽면 또는 프레임의 일측면에 탄력적으로 밀착되는 지지대와, 상기 챔버 내에서 상기 지지대에 탄성력을 가하는 탄성체를 포함할 수 있다.
본 발명의 가스켓 구조체는, 탄성 재질의 코어와, 상기 코어의 외면에 코팅되는 열팽창성 수지 재질의 외피재로 이루어져, 상기 건물의 외벽면과 프레임 사이에 탄력적으로 끼워지면서 건물의 외벽면과 프레임 사이의 간극을 메우는 간격메움재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템은, 건물의 외벽면에 간격을 두고 설치되는 프레임; 상기 프레임에 고정되게 설치되는 가스켓 구조체; 2개의 금속시트 사이에 난연 플라스틱시트가 접합된 구조를 가지며, 상기 프레임에 고정되면서 건물의 외벽면을 덮도록 설치되는 복수의 금속복합패널; 및, 상기 금속복합패널과 외벽면 사이에 배치되는 난연성 단열재;를 포함할 수 있다.
상기 난연성 단열재는 금속복합패널의 면에 접합되어 금속복합패널과 함께 프레임에 고정될 수 있다.
또한 상기 금속복합패널의 난연 플라스틱시트는, 폴리에틸렌 수지 90~95중량%와 핫멜트수지 10~5 중량%를 혼합한 후 이를 325 ~ 800메쉬 크기의 분말로 만든 점착성의 열가소성 수지 12~15 중량%와, 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물 76~80 중량%와, 일정한 온도 범위 하에서 상기 무기성 금속수산화물과 반응하여 결정성 금속수산화물을 생성하는 1~3 중량%의 액상의 염기성 재료와, 스테아린산 아연(Zinc Stearate) 또는 EBS(Ethylene Bis Stearamide)로 된 활제 1중량%와, 잔부의 면사 형태로 된 불연성 규사질 재료를 포함하는 조성물로 만들어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 건물의 외벽면에 가로 방향으로 연장되게 설치되는 복수의 프레임에 열팽창성 난연 수지로 된 가스켓 구조체가 결합되어 프레임과 건물 외벽면 사이의 공간을 차폐하며, 화재 발생시 열팽창성 난연 수지로 된 가스켓 구조체가 팽창하여 건물 외벽면과 프레임 사이의 공간을 단단히 메우게 되므로 화재가 상측으로 확산되지 않고 화재 진압 및 대피에 충분한 시간 동안 화재를 지연할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템은 상기 가스켓 구조체가 건물 외벽면과 프레임 사이의 공간을 차폐함과 더불어, 금속복합패널이 난연 플라스틱시트를 심재로 가지며, 난연성 단열재가 금속복합패널의 내측면에 설치되어 단열성을 제공하므로 화재 발생시 단열재와 금속복합패널을 통해서 수직 방향으로 화재가 확산되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 외단열 시스템은 금속복합패널을 시공하기 위한 프레임에 가스켓 구조체를 결합하면 되므로, 가스켓 구조체 설치를 위한 별도의 브라켓이나 프레임 구조물 등을 필요로 하지 않으며, 따라서 시공성 및 경제성이 매우 우수한 효과도 있다.
도 1은 종래의 외단열 시스템에서 발생하는 수직 화재 확산 현상을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체가 적용된 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체의 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 가스켓 구조체의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가스켓 구조체의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 가스켓 구조체의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 가스켓 구조체의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 가스켓 구조체의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 가스켓 구조체의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템을 시공하는 예를 순차적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체가 적용된 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체의 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 가스켓 구조체의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가스켓 구조체의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 가스켓 구조체의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 가스켓 구조체의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 가스켓 구조체의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 가스켓 구조체의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템을 시공하는 예를 순차적으로 나타낸 단면도이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체 및 이를 이용한 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템을 후술된 실시예들에 따라 구체적으로 설명하도록 한다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체가 적용된 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템을 나타낸 것으로, 외단열 시스템은 건물의 외벽면(W)에 간격을 두고 설치되는 프레임(10), 상기 프레임(10)에 결합되는 가스켓 구조체(100), 상기 프레임(10)에 고정되면서 건물의 외벽면을 덮도록 설치되는 복수의 금속복합패널(20) 및, 상기 금속복합패널(20)과 외벽면(W) 사이에 배치되는 난연성 단열재(30)를 포함한다.
상기 프레임(10)은 앵커볼트와 같은 체결수단에 의해 건물의 외벽면에 고정되며, 외단열 시스템의 외장마감재인 금속복합패널(20)을 고정하는 사각형의 금속 프레임 또는 'ㄷ'형 채널 프레임 등을 적용할 수 있다. 상기 프레임(10)은 건축물의 외벽면에 가로방향과 세로방향으로 연장되게 설치되어 격자 형태로 배열되거나, 복수개가 가로 방향으로 연장되게 설치되어 상하방향으로 배열되어 고정된다. 상기 프레임(10)은 상하로 배치되는 프레임(10)이 지면(地面)에 대해 정확하게 연직방향으로 배열되어 복수의 금속복합패널(20)이 반듯한 평면을 이룰 수 있도록 레이저 등으로 그 위치가 정확하게 맞춰져서 시공되고 있다. 다시 말해서 건축물의 시공시 외벽면은 완전히 반듯한 평면으로 시공되지 않고 약간의 구배(勾配)가 있을 수 있으나, 프레임(10)은 지면(地面)에 대해 정확하게 연직방향으로 배열되게 시공되므로 금속복합패널(20)은 건물의 외측에 완전히 편평한 평면으로 시공될 수 있게 된다.
상기 금속복합패널(20)은 건물의 외벽면(W)을 덮는 외장마감재로서, 자체적으로 화재에 견디는 성질이 우수한 난연성을 갖는 금속복합패널(20)을 적용하는 것이 바람직한데, 예를 들어 상기 금속복합패널(20)은 알루미늄 등으로 이루어진 2개의 금속시트(21) 사이에 난연성을 갖는 난연 플라스틱시트(22)가 접합된 구조를 갖는다.
상기 난연 플라스틱시트(22)는 아래와 같은 조성으로 이루어진 난연성 수지로 만들어져 매우 우수한 난연성 또는 준불연성과 함께 우수한 단열성을 갖는다.
구체적으로, 상기 난연 플라스틱시트(22)는, 325 ~ 800메쉬 크기로 분쇄된 열가소성 수지와, 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물과, 일정한 온도 범위 하에서 상기 무기성 금속수산화물이 액상의 염기성 재료와 반응하여 생성된 결정성 금속수산화물과, 면사 형태의 불연성 규사질 재료를 포함하며, 국토부의 건물 마감재료에 대한 난연성능 및 화재 확산 방지 기준을 만족시키는 난연 성능 또는 준불연 성능을 갖는다.
좀 더 구체적으로, 상기 난연 플라스틱시트(22)는 325 ~ 800메쉬 크기로 분쇄된 열가소성 수지 12~15 중량%, 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물 76~80 중량%, 20℃ 내지 60℃를 유지하는 반응기 내에서 상기 무기성 금속수산화물이 반응기 내로 스프레이식으로 분사되는 1~3 중량%의 액상의 염기성 재료와 반응하여 생성된 결정성 금속수산화물, 활제 1중량%, 잔부의 면사 형태의 불연성 규사질 재료를 포함한 난연성 수지 조성물로 만들어진다. 상기 활제는 경우에 따라 첨가되지 않을 수 있다.
상기 열가소성 수지는, 폴리에틸렌 수지 90~95 중량%와, 핫멜트수지 5~10중량%를 혼합한 후 이를 325 ~ 800메쉬 크기의 미립자로 분쇄하여서 된 분말 상의 점착성 수지로 이루어진다. 상기 핫멜트 수지는 에틸렌 초산비닐(EVA), 폴리아미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 열가소성 수지를 주원료로 제조된 것으로, 고온에서 액상으로 피착제로 도포, 압착 후 수초 내에 대기에서 냉각되어 고화되면서 접착력을 발휘하는 열용융형 접착제로도 작용한다.
상기 무기성 금속수산화물은 난연 플라스틱시트(22)의 전체 조성물에 대해 76~80 중량%가 혼합된다. 상기 무기성 금속수산화물은 수산화마그네슘과 수산화알루미늄 중 어느 하나를 사용할 수도 있으나, 수산화마그네슘과 수산화알루미늄을 중량비로 90~98 : 2~10 의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 성형성 및 난연성 측면에서 우수한 성능을 발휘하는 것으로 확인되었다.
상기 결정성 금속수산화물은 상기 염기성 재료와 무기성 금속수산화물이 20℃ 내지 60℃를 유지하는 반응기 내에서 반응하여 생성된 것으로, 상기 염기성 재료는 난연 플라스틱시트의 제조 과정에서 반응기 내로 스프레이식으로 분사되어 반응기 내의 무기성 금속수산화물과 반응하여 결정성 금속수산화물을 생성하는데, 상기 염기성 재료는 난연 플라스틱시트 전체 조성물에 대해 1~3 중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 염기성 재료는 용액 속에서 이온화하여 하이드록시기(-OH)를 발생시키는 알칼리 용액으로, 수산화암모늄, 수산화나트륨, 수산화칼슘 중 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 이와 같이 염기성 재료는 표면적이 늘어난 무기성 금속수산화물의 하이드록시기(-OH)의 함유량을 증가시켜 난연효과를 극대화하는 작용을 한다.
상기 활제는 스테아린산 아연(Zinc Stearate), EBS(Hi-LUBE는 스테아린산으로부터 합성된 고융점 왁스로서 화학명은 N,N'-ethyiene bis-stearamide 으로 EBS(Ethylene Bis Stearamide)로 칭함)를 사용할 수 있다.
상기 불연성 규사질 재료는 불연성을 더욱 증대시키는 작용을 하는 성분으로, 불연 성능이 탁월한 규사(주성분:SiO2) 및 물체의 연결기능이 뛰어나 광물의 접착제 역할을 하는 소다장석(Na2O·Al2O3·6SiO2)을 포함한 천연광물을 소성하여 고압분사기를 통해 솜 형태로 만든 다음, 이를 0.3 내지 1㎜ 길이의 면사 형태로 분쇄하여 만들어진다.
이러한 금속 복합패널은 난연 플라스틱시트(22)의 연소 시 다량의 하이드록시기(-OH)가 배출되어 뛰어난 난연 성능을 발휘하면서 플라스틱 고유의 성형성 및 강도를 확보하는 효과를 제공한다.
전술한 것처럼 건물의 외벽면의 프레임(10)에 시공되는 금속복합패널(20)이 난연성이 우수한 재질로 이루어지므로, 화재가 발생하였을 때 화재가 금속복합패널(20)을 통해 확산되는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 난연성 단열재(30)는 상기 금속복합패널(20)의 내측면에 고정되게 접합되어, 금속복합패널(20)이 프레임(10)에 고정되어 시공될 때 금속복합패널(20)과 함께 고정된다. 즉, 상기 난연성 단열재(30)와 금속복합패널(20)은 상호 접합되어 모듈화되어 프레임(10)에 시공된다.
상기 난연성 단열재(30)는 레졸형 페놀수지 100중량부, 팽창흑연 및 난연제 중에서 선택된 1종 이상 1 내지 60중량부, 발포제 1 내지 20중량부, 정포제 1 내지 20중량부, 및 산경화제 1 내지 30중량부를 포함하는 레졸형 페놀수지 조성물을 발포 성형하여 만들어질 수 있다. 이러한 조성물과 배합비로 이루어진 레졸형 페놀수지 조성물을 이용하여 만들어진 난연성 단열재(30)는 KS F ISO 5660-1 (콘칼로리미터법)에 따른 준불연재료 시험 결과 가열 개시 후 10분간 총방출열량이 대략 4.5 MJ/m2이하로서 준불연재료의 성능 기준을 만족하는 것으로 확인되었다.
상기 가스켓 구조체(100)는 상기 프레임(10)에 결합되어 상기 금속복합패널(20) 및 난연성 단열재(30)의 모듈과 건물의 외벽면 사이에 형성되는 공간을 상하방향으로 일정간격으로 차단함으로써 수직 방향으로의 화재 확산을 방지하는 작용을 한다.
상기 가스켓 구조체(100)는 난연 수지 재질로 되어 건물의 외벽면에 간격을 두고 설치되는 프레임에 결합되는 결합부(110)와, 역시 난연 수지 재질로 이루어지며 상기 결합부(110)에 탄성 변형이 가능하게 설치되어 건물의 외벽면(W)과 프레임(10) 사이의 간극을 메우면서 화염 및 연기가 상측으로 확산되지 않도록 차단하는 확산방지부(120)를 포함한다.
상기 결합부(110)와 확산방지부(120)는 동일한 난연성 수지 조성물로 일체로 성형될 수 있다.
상기 결합부(110)는 상기 프레임(10)에 결합되어 가스켓 구조체(100)를 건물의 외벽에 고정하는 부분으로, 기존의 수직 화재 확산 방지용 차단재와 다르게 별도의 고정구조물로 건물의 외벽면에 고정되는 것이 아니라 금속복합패널(20)을 시공하기 위해 사용되는 프레임(10)에 결합되므로 시공성이 매우 용이하며, 공간 차단이 용이한 이점이 있다.
도 3 내지 도 9에 도시한 가스켓 구조체(100)의 여러 가지 실시예를 통해 알 수 있는 것과 같이, 상기 결합부(110)는 다양한 형태로 되어 프레임(10)에 결합될 수 있다. 상기 결합부(110)는 난연 수지 재질로 만들어지므로 프레임(10)에 억지끼워맞춤식으로 결합될 수 있으며, 이 경우 별도의 고정부재를 사용하지 않고 프레임(10)에 결합할 수 있다. 물론 가스켓 구조체(100)를 프레임(10)에 결합시킨 후에 이탈을 방지하기 위하여 상기 결합부(110)를 나사 또는 볼트, 접착제와 같은 고정수단을 사용하여 프레임(10)에 단단히 고정될 수도 있다.
상기 확산방지부(120)는 상기 결합부(110)에 건물의 외벽면(W)을 향해 연장되게 형성되어 건물의 외벽면(W)에 탄력적으로 밀착되면서 건물의 외벽면(W)과 프레임(10) 사이의 간극을 메워 화염 및 연기가 상측으로 확산되지 않도록 차단하는 작용을 한다.
상기 확산방지부(120)는 건물의 외벽면(W)에 탄력적으로 밀착되게 구성되므로, 도 3에 도시한 것과 같이 건물을 시공하는 과정에서 외벽면(W)에 약간의 구배가 발생하여 프레임(10)과 외벽면(W) 간의 간극이 달라지더라도 확산방지부(120)가 간극의 크기에 따라 탄력적으로 대응하여 간극을 완전히 메울 수 있다. 따라서 프레임(10)과 외벽면(W) 간의 간극 별로 가스켓 구조체(100)를 제작하여 적용할 필요가 없이 단일한 가스켓 구조체(100)를 다양한 간극에 적용하여 프레임(10)과 외벽면(W) 사이의 공간을 완전히 차단할 수 있다.
상기 가스켓 구조체(100)의 결합부(110)와 확산방지부(120)는 화재시 열에 의해 팽창하여 금속복합패널(20)과 외벽면(W) 사이의 공간을 효과적으로 차폐할 수 있도록 열팽창성 난연수지로 만들어질 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 가스켓 구조체(100)는 설탕인산캐러멜 또는 설탕실리카캐러멜과, 팽창흑연과, 이소시아네이트 및, 폴리올을 혼합하여 만들어진 열팽창성 난연 수지로 만들어질 수 있다.
상기 가스켓 구조체(100)를 이루는 열팽창성 난연 수지는 설탕인산캐러멜 또는 설탕실리카캐러멜에 팽창흑연과 분산제, 이소시아네이트, 폴리올을 혼합하여 1액형으로 제조되거나, 이소시아네이트를 함유하는 A액과, 폴리올과, 팽창흑연(Expandable Graphite)과, 설탕인산캐러멜 또는 설탕실리카캐러멜을 함유하는 B액을 일정비로 반응시킨 2액형으로 제조될 수 있다.
상기 설탕인산캐러멜과 설탕실리카캐러멜은 점질성이 우수하여 팽창흑연에 의해 가스켓 구조체(100)가 발포한 후 형붕괴 방지 작용을 하여 발포흑연의 비산을 방지하고 연소도 억제하여 우수한 난연 및 차열 성능을 구현한다.
설탕인산캐러멜을 적용하여 열팽창성 난연 수지를 제조할 경우, 설탕(Sucrose)과 인산(Phosphoric Acid)을 혼합하여 설탕가인산분해 반응시켜 설탕인산캐러멜을 제조한 다음, 설탕인산캐러멜에 우레탄용 폴리올과 팽창흑연(Expandable Graphite)과 분산제를 혼합하여 교반하고, 설탕인산캐러멜과 팽창흑연의 혼합물에 이소시아네이트를 혼합하여 제조한다.
상기 설탕가인산분해 반응을 이용하여 설탕인산캐러멜을 제조할 때 설탕 100 중량부 대비 인산 20 내지 70 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 또한 상기 우레탄용 폴리올은 설탕인산캐러멜 100 중량부 대비 200 내지 800 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 우레탄용 폴리올은 폴레에테르 폴리올(Polyether Polyol) 또는 폴리에스테르 폴리올(Polyester Polyol) 중 어느 하나 이상일 수 있다. 그리고, 상기 이소시아네이트는 메틸렌디페닐이소시아네이트(MDI, Methylene Diphenyl Diisocyanate)인 것이 바람직하다. 상기 메틸렌디페닐이소시아네이트는 MDI 단량체 또는 Polymeric MDI 중 어느 하나일 수 있다.
상기 설탕인산캐러멜과 팽창흑연을 혼합할 때, 고체상의 소듐옥타보레이트테트라하이드레이트를 콜로이드 상의 메타 실리케이트에 혼합하여 생성된 소듐옥타보레이트 용액을 추가로 첨가할 수 있다. 상기 소듐옥타보레이트 용액 형성 시, 소듐옥타보레이트 100 중량부 대비 콜로이드상의 메타 실리케이트 10 내지 40 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 소듐옥타보레이트 용액을 설탕인산캐러멜과 혼합할 때에는 설탕인산캐러멜 100 중량부 대비 소듐실리케이트 용액 10 내지 50 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 설탕인산캐러멜과 팽창흑연의 혼합물에 이소시아네이트를 혼합시, 열팽창성 접착제의 점도를 유지하기 위하여 페트롤라늄 또는 바셀린 중 어느 하나 이상을 더 첨가하는 것이 바람직하다.
한편, 설탕실리카캐러멜을 이용하여 열팽창성 난연 수지를 제조할 경우, 콜로이드 실리카에 설탕을 첨가하여 용해함으로써 설탕실리카캐러멜을 제조한 다음, 설탕실리카캐러멜에 우레탄용 폴리올과 팽창흑연(Expandable Graphite)과 분산제를 혼합하여 교반하고, 설탕실리카캐러멜과 팽창흑연의 혼합물에 이소시아네이트를 혼합하여 제조한다.
이 때, 설탕실리카캐러멜은 콜로이드 실리카 100 중량부 대비 설탕을 50 내지 80 중량부를 첨가하여 용해하여 제조된다.
상기 설탕실리카캐러멜과 팽창흑연 혼합할 때에도 고체상의 소듐옥타보레이트테트라하이드레이트를 콜로이드 상의 메타 실리케이트에 혼합하여 생성된 소듐옥타보레이트 용액을 추가로 첨가할 수 있다.
또한 상기 설탕실리카캐러멜과 팽창흑연의 혼합물에 이소시아네이트를 혼합시, 열팽창성 접착제의 점도를 유지하기 위하여 페트롤라늄 또는 바셀린 중 어느 하나 이상을 더 첨가할 수 있다.
이러한 열팽창성 난연 수지로 만들어진 가스켓 구조체(100)는 도 3 내지 도 4에 도시한 실시예와 같이, 프레임(10)의 측방에서 또는 상측에서 다양한 방식으로 결합되어 공간을 차단할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 가스켓 구조체(100)의 첫번째 실시예는 대략 'ㄷ'자형 단면을 갖도록 되어 프레임(10)의 일측에서부터 프레임(10)에 탄력적으로 끼워져 결합되는 결합부(110)와, 상기 결합부(110)의 상단부 및 하단부에 일체로 형성되어 건물의 외벽면(W)과 탄력적으로 밀착되는 확산방지부(120)를 포함한다.
여기서 상기 결합부(110)는 프레임(10)에 끼워져 결합된 후 나사(112) 또는 앵커볼트 또는 접착제와 같은 고정수단에 의해 프레임(10)에 단단히 고정될 수 있다.
상기 확산방지부(120)는 결합부(110)의 상단 및 하단에서 건물 외벽면(W) 쪽으로 날개와 같이 연장되어 건물의 외벽면(W)에 탄력적으로 밀착된다.
도 5에 도시한 가스켓 구조체(100)는 결합부(110)가 프레임(10)에 끼워지지 않고 편평한 일자형 단면을 가지며, 나사(112) 또는 앵커볼트, 접착제와 같은 고정수단에 의해 프레임(10)에 결합되는 구조를 갖는다. 결합부(110)의 상단 및 하단에 형성되는 확산방지부(120)는 상기한 첫번째 실시예의 가스켓 구조체(100)의 확산방지부(120)와 동일 또는 유사한 형태를 갖는다.
도 6에 도시한 세번째 실시예의 가스켓 구조체(100)는 결합부(110)가 대략 역 'U'자형으로 되어 프레임(10)의 상단부에 결합되며, 결합부(110)의 일단부에 확산방지부(120)가 외벽면(W)을 향해 연장되게 일체로 형성된 구조를 갖는다.
도 7에 도시한 네번째 실시예의 가스켓 구조체(100)는 세번째 실시예의 가스켓 구조체(100)와 유사하게 결합부(110)는 대략 역 'U'자형으로 되어 프레임(10)의 상단부에 안착되어 결합되지만, 확산방지부(120)가 날개형으로 이루어지지 않고 스프링과 같은 별도의 탄성지지유닛에 의해 건물 외벽면(W)에 탄력적으로 밀착되면서 공간을 차단하는 구조를 갖는다.
즉, 상기 확산방지부(120)는 상기 결합부(110)의 일단부에 일체로 형성되어 상기 프레임(10)과 건물의 외벽면(W) 사이에 끼워지고, 상기 확산방지부(120)의 끝단부와 건물의 외벽면 사이에 간극에 탄성지지유닛의 지지대(122)가 건물의 외벽면에 탄력적으로 접촉하면서 결합부(110) 및 확산방지부(120)를 건물의 외벽면(W)과 프레임(10)에 대해 탄력적으로 지탱함과 동시에 확산방지부(120)의 끝단부와 건물의 외벽면(W) 사이의 간극을 완전히 차단한다.
상기 지지대(122)는 상기 확산방지부(120) 내측에 형성된 챔버(121)의 내외측으로 슬라이딩 가능하게 설치되어, 챔버(121) 내부에 설치되는 스프링과 같은 탄성체(123)에 의해 건물의 외벽면(W) 쪽으로 탄성력을 받아 끝단부가 건물의 외벽면(W)에 탄력적으로 밀착된다.
도 8은 전술한 네번째 실시예에 따른 가스켓 구조체(100)의 변형례로서, 이 다섯번째 실시예의 가스켓 구조체(100)의 결합부(110)는 프레임(10)의 상단부에 안착되어 결합되고, 확산방지부(120)는 상기 결합부(110)의 일단부에 일체로 형성되어 상기 프레임(10)과 건물의 외벽면(W) 사이에 끼워진다. 이 때, 확산방지부(120)의 일측 끝단부는 건물의 외벽면에 밀착되고, 확산방지부(120)의 다른 일측 끝단부, 즉 프레임(10)과 마주보는 면에 프레임(10)의 일측면에 대해 탄력적으로 접촉하면서 결합부(110) 및 확산방지부(120)를 건물 외벽면(W)과 프레임(10)에 대해 탄력적으로 지지하는 탄성지지유닛이 설치된다.
이 실시예에서 상기 탄성지지유닛은 상기 확산방지부(120)의 내측에 형성되는 챔버(121)와, 상기 챔버(121) 내에 프레임(10)의 일측면을 향해 슬라이딩 가능하게 연장되어 프레임(10)의 일측면에 탄력적으로 밀착되는 지지대(125)와, 상기 챔버(121) 내에서 상기 지지대(125)에 탄성력을 가하는 탄성체(126)를 포함한다.
따라서 결합부(110) 및 확산방지부(120)를 프레임(10)의 상측에서부터 프레임(10)과 건물 외벽면(W) 사이로 밀어 넣으면 확산방지부(120)의 지지대(125)가 프레임(10)의 일측면에 탄력적으로 접촉하면서 가스켓 구조체(100)가 프레임(10)에 대해 안정적으로 지지될 수 있다. 물론 이 상태에서 결합부(110)를 나사 등의 고정수단을 이용하여 프레임(10)의 상부면에 고정하면 가스켓 구조체(100)가 프레임(10)에 더욱 견고하게 고정될 수 있다.
또한 도 9는 본 발명에 따른 가스켓 구조체(100)의 여섯번째 실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예의 가스켓 구조체(100)는 결합부(110)가 대략 'ㄷ'자 형태로 되어 프레임(10)의 측면에서 끼워져 결합되고, 확산방지부(120)가 결합부(110)의 일단부에 건물 외벽면(W) 쪽으로 일체로 연장되어 프레임(10)과 건물 외벽면(W) 사이의 공간을 차단함과 더불어, 건물의 외벽면(W)과 프레임(10) 사이에 원형 단면을 갖는 봉 형상의 간격메움재(130)가 탄력적으로 끼워져 상기 확산방지부(120)의 상측에서 지지됨으로써 프레임(10)과 건물의 외벽면(W) 사이의 공간을 확실하게 차단할 수 있도록 구성된다.
상기 간격메움재(130)는 고무 또는 실리콘과 같은 탄성 재질로 된 원형봉 형태의 코어(131)와, 상기 코어(131)의 외면에 코팅되는 열팽창성 수지 재질의 외피재(132)로 이루어져, 상기 건물의 외벽면(W)과 프레임(10) 사이에 탄력적으로 끼워지면서 건물의 외벽면(W)과 프레임(10) 사이의 간극을 완전히 메움으로써 건물의 외벽면(W)과 확산방지부(120) 사이에 발생할 수 있는 간극을 제거하게 된다.
이와 같이 구성된 가스켓 구조체(100)를 갖는 외단열 시스템을 다음과 같이 시공될 수 있다.
도 10a에 도시한 것과 같이, 건물의 외벽면(W)에 상하 및 좌우로 소정의 간격을 두고 복수의 프레임(10)을 설치한다. 상기 프레임(10)은 앵커볼트와 같은 고정수단에 의해 건물의 외벽면에 고정된다.
이어서 도 10b에 도시한 것과 같이, 상기 프레임(10) 중 상하로 배열된 복수의 프레임(10)에 상기 가스켓 구조체(100)의 결합부(110)를 결합시킨다. 이 때, 상기 결합부(110)를 프레임(10)에 끼워서 결합하거나 안착시킨 후에 나사 또는 볼트, 접착제, 클램프, 와이어 등의 고정수단으로 결합부(110)를 더욱 단단히 결합시킬 수 있다.
그리고 도 10c에 도시한 것과 같이, 상기 프레임(10)에 금속복합패널(20)의 가장자리 부분을 나사 또는 볼트와 같은 고정수단으로 고정한다. 이 때, 금속복합패널(20)의 상단 및 하단은 프레임(10)에 결합된 가스켓 구조체(100)에 밀착된 후 나사 또는 볼트를 가스켓 구조체(100)의 결합부(110)를 관통하여 프레임(10)에 체결함으로써 고정될 수 있으나, 금속복합패널(20) 양측의 가장자리만 세로 프레임(11)(도 4 참조)에 고정하고 상단 및 하단 가장자리는 프레임(10)에 결합된 가스켓 구조체(100)의 외면에 단순히 접촉된 상태로 시공되거나 접착제 등으로 부착하여 시공할 수도 있다.
상기 금속복합패널(20)과 이에 인접한 다른 금속복합패널(20)의 사이는 시공이 완료된 후에 실링재에 의해 메워질 수 있다.
상기 금속복합패널(20)의 일면에는 난연성 단열재(30)가 접합되어 일체화되어 있으므로, 금속복합패널(20)과 난연성 단열재(30)는 동시에 시공된다.
이와 같이 본 발명의 외단열 시스템은 금속복합패널(20)을 프레임(10)에 결합하여 시공하기 직전에 가스켓 구조체(100)를 프레임(10)에 결합시켜 시공하는 작업만 추가하여 수행하면 되기 때문에 수직 화재 확산 방지를 위한 외단열 시스템의 시공이 매우 간단하며, 제작 비용과 시공 비용도 매우 저렴한 이점이 있다.
상술한 것과 같이 건물의 외벽면(W)에 가로 방향으로 연장되게 설치되는 복수의 프레임(10)에 가스켓 구조체(100)가 결합되어 프레임(10)과 건물 외벽면(W) 사이의 공간이 차폐되며, 화재 발생시 열팽창성 난연 수지로 된 가스켓 구조체(100)가 팽창하여 건물 외벽면(W)과 프레임(10) 사이의 공간을 단단히 메우게 되므로 화재가 상측으로 확산되지 않고 화재 진압 및 대피에 충분한 시간 동안 화재를 지연할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
W : 외벽면 10 : 프레임
20 : 금속복합패널 21 : 금속시트
22 : 난연 플라스틱시트 30 : 난연성 단열재
100 : 가스켓 구조체 110 : 결합부
120 : 확산방지부 121 : 챔버
122, 125 : 지지대 123, 126 : 탄성체
130 : 간격메움재 131 : 코어
132 : 외피재
20 : 금속복합패널 21 : 금속시트
22 : 난연 플라스틱시트 30 : 난연성 단열재
100 : 가스켓 구조체 110 : 결합부
120 : 확산방지부 121 : 챔버
122, 125 : 지지대 123, 126 : 탄성체
130 : 간격메움재 131 : 코어
132 : 외피재
Claims (11)
- 난연 수지 재질로 되어 건물의 외벽면에 간격을 두고 설치되는 프레임에 결합되는 결합부와;
난연 수지 재질로 이루어지며, 상기 결합부에 건물의 외벽면을 향해 연장되게 형성되어 건물의 외벽면과 프레임 사이의 간극을 메우면서 화염 및 연기가 상측으로 확산되지 않도록 차단하는 확산방지부;
를 포함하고,
상기 결합부는 상기 프레임의 상부면에 안착되며, 상기 확산방지부는 상기 결합부의 일단부에 일체로 형성되어 상기 프레임과 건물의 외벽면 사이에 끼워지고, 상기 확산방지부에 건물의 외벽면 또는 프레임의 일측면에 탄력적으로 접촉하면서 결합부 및 확산방지부를 건물의 외벽면과 프레임에 대해 탄력적으로 지탱하는 탄성지지유닛이 설치되며,
상기 탄성지지유닛은 상기 확산방지부의 내측에 형성되는 챔버와, 상기 챔버 내에 건물의 외벽면 또는 프레임의 일측면을 향해 연장되게 형성되어 건물의 외벽면 또는 프레임의 일측면에 탄력적으로 밀착되는 지지대와, 상기 챔버 내에서 상기 지지대에 탄성력을 가하는 탄성체를 포함하는 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 결합부 및 확산방지부는, 설탕인산캐러멜 또는 설탕실리카캐러멜과, 팽창흑연과, 이소시아네이트 및, 폴리올을 혼합하여 만들어져 화재 시 발생하는 열에 의해 팽창하는 열팽창성 난연 수지로 된 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체.
- 제1항에 있어서, 상기 결합부는 상기 프레임에 탄력적으로 끼워져 결합되는 'ㄷ'자형 단면을 갖는 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체.
- 제1항에 있어서, 상기 결합부는 상기 프레임에 고정수단에 의해 고정되는 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 탄성 재질의 코어와, 상기 코어의 외면에 코팅되는 열팽창성 수지 재질의 외피재로 이루어져, 상기 건물의 외벽면과 프레임 사이에 탄력적으로 끼워지면서 건물의 외벽면과 프레임 사이의 간극을 메우는 간격메움재를 더 포함하는 수직 화재확산 방지용 가스켓 구조체.
- 건물의 외벽면에 간격을 두고 설치되는 프레임;
상기 프레임에 고정되게 설치되는 제1항 및 제3항 내지 제5항 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 가스켓 구조체;
2개의 금속시트 사이에 난연 플라스틱시트가 접합된 구조를 가지며, 상기 프레임에 고정되면서 건물의 외벽면을 덮도록 설치되는 복수의 금속복합패널; 및,
상기 금속복합패널과 외벽면 사이에 배치되는 난연성 단열재;
를 포함하는 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템. - 제9항에 있어서, 상기 난연성 단열재는 금속복합패널의 면에 접합되어 금속복합패널과 함께 프레임에 고정되는 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 금속복합패널의 난연 플라스틱시트는, 폴리에틸렌 수지 90~95중량%와 핫멜트수지 10~5 중량%를 혼합한 후 이를 325 ~ 800메쉬 크기의 분말로 만든 점착성의 열가소성 수지 12~15 중량%와, 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물 76~80 중량%와, 일정한 온도 범위 하에서 상기 무기성 금속수산화물과 반응하여 결정성 금속수산화물을 생성하는 1~3 중량%의 액상의 염기성 재료와, 스테아린산 아연(Zinc Stearate) 또는 EBS(Ethylene Bis Stearamide)로 된 활제 1중량%와, 잔부의 면사 형태로 된 불연성 규사질 재료를 포함하는 조성물로 만들어진 수직 화재확산 방지형 외단열 시스템.
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