내화설비 관련 서류

공정안전보고서(PSM, Process Safety Management) 이행 상태 점검이나 확인 시, 내화(Fireproofing) 설비는 화재 시 설비의 구조적 붕괴를 지연시켜 대형 사고를 방지하는 핵심 항목이다. 내화(Fireproofing) 설비 관련 서류 준비 및 점검 포인트에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

내화설비 관련 서류

내화 대상 설비 및 범위 (Scope of Fireproofing)

내화 처리는 모든 설비가 아닌, 화재 시 붕괴로 인해 대량 유출이나 연쇄 폭발이 우려되는 하중 지지 구조물에 적용한다.

1. 내화 대상 구조물 (Fireproofing Structures):

• 지면으로부터 6m(약 20ft) 이내의 배관 지지대(Pipe Rack) 및 건축물 기둥.
• 반응기, 탑류(Tower), 수평 용기(Vessel)의 스커트(Skirt) 및 안장(Saddle) 지지대.
• 하역 설비 및 위험물 저장 탱크의 지지 구조물.

2. 제외 대상:설비 상부의 비구조물, 소형 배관 지지대, 화재 위험이 없는 구역의 설비 등.

 

 

내화 성능

내화성능이란 화재 시 발생하는 고온의 열에 노출되었을 때, 건축 구조물이나 설비 지지대가 일정 시간 동안 구조적 강도를 유지하며 붕괴되지 않는 능력을 의미한다.

• 목적: 설비 붕괴에 따른 화재 확산(Domino Effect) 방지 및 초기 소화/대피 시간 확보.
• 성능 지표: 화재 노출 시간(Time, t) 동안 철골의 온도(Tₛ)가 임계 온도(T_cr ≈ 538°C) 이하로 유지되는지 여부.

1. 일반 건축 화재 기준 (Standard Fire Test)

• 관련 규격: 산업표준화법에 의한 KS F 2257-1, 6, 7 (건축 부재의 내화시험방법).
• 최소 내화 시간: 최소 1시간(1hr) 이상이어야 한다.
• 적용 시 고려사항: 공장 건축물의 내화구조 지침, 화재 지속시간, 초기 소화대책 및 소화설비 능력을 고려하여 내화 시간을 상향(2~3hr) 조정한다.

 

2. 탄화수소 화재 기준 (Hydrocarbon Fire Test)

• 대상 시설: 정유 및 석유화학공장 등 탄화수소 물질을 다량 취급하는 설비.
• 관련 규격: UL 1709 (철골에 대한 내화물질의 급속한 화재에 의한 시험방법) 또는 동등 이상의 기준.
• 특징: 일반 화재보다 온도 상승 속도가 매우 빠르며(5분 이내 1000°C 도달), 이에 견딜 수 있는 특수 내화재료(Intumescent Coating 등)를 적용해야 한다.

3. 내화시간 적용 기준 요약 (Summary of Fire Resistance Rating)

내화 시간은 설비의 위험도와 화재 하중에 따라 차등 적용한다.

구분	적용 기준 (Reference)	최소 요구 시간
일반 공장 건축물	KS F 2257 / 건축법 제40조	1시간 ~ 2시간
석유화학 설비 지지대	UL 1709 / KOSHA GUIDE	2시간 이상 권고
고위험 저장 시설	화재 하중 분석 결과 반영	3시간 상향 고려

 

 

내화재 두께(Thickness, d) 결정 기준

내화재 두께(Thickness, d)를 결정하는 기준은 크게 법적 요구 시간, 철골의 형상(Section Factor), 그리고 내화재의 열적 특성에 의해 산정한다.

1. 내화 시간 기준 (Fire Resistance Rating)

가장 먼저 설비가 화재 상황에서 고온에 노출되었을 때 붕괴되지 않고 견뎌야 하는 시간을 정의한다.

• 일반 석유화학 플랜트: 주요 지지 구조물에 대해 보통 2시간(2hr) 이상의 내화 성능을 요구한다.
• 위험물 저장 시설: 화재 하중(Fire Load)이 높은 구역은 3시간(3hr)까지 상향 적용하기도 한다.
• 건축법 및 산안법 기준: 건축물의 용도와 층수에 따라 법정 내화 시간이 규정되어 있으며, 플랜트 내부 설비는 KOSHA GUIDE(D-45)를 준용한다.

2. 철골 형상 계수 (Section Factor, Hp / A)

동일한 두께의 내화재를 시공하더라도, 철골의 단면 형상에 따라 온도 상승 속도가 다르다. 이를 수치화한 것이 형상 계수이다.

• Hp (Heated Perimeter): 화재에 노출되는 철골의 주장(둘레 길이).
• A (Cross-sectional Area): 철골의 단면적.
• 결정 원리: Hp / A 값이 클수록(즉, 단면적 대비 노출 둘레가 길수록) 열 흡수가 빨라지므로, 목표 온도를 유지하기 위해 더 두꺼운 내화재가 필요하다.

 

 

3. 임계 온도 기준 (Critical Temperature)

철강재는 온도가 상승함에 따라 항복 강도(Yield Strength)가 급격히 저하한다. 일반적으로 내화 설계 시 철골의 허용 임계 온도를 기준으로 두께를 산출한다.

• 일반 탄소강 기준: 약 538°C (1000°F)를 임계 온도로 설정한다.
• 설계 목표: 화재 발생 후 규정된 시간(예: 2시간) 동안 철골 본체의 온도가 538°C를 초과하지 않도록 내화재 두께(d)를 결정한다.

4. 실무적 결정 방법 (Empirical Method)

현업에서는 복잡한 계산 대신 자재 제조사에서 제공하는 두께 도표(Thickness Table)를 활용한다.

• 목표 시간 설정: 1hr, 1.5hr, 2hr 중 선택.
• 부재 확인: 사용될 철골의 규격(H-Beam 사이즈 등) 확인.
• Hp / A 값 계산: 해당 부재의 형상 계수 확인.
• 도표 매칭: 제조사의 공인 시험(UL 1709 등) 데이터 시트에서 해당 Hp / A 값에 대응하는 최소 두께(d_min)를 선택한다.

 

 

필수 준비 서류 목록 (Required Documentation)

점검 시 감독관에게 제시해야 할 주요 서류는 다음과 같다.

1. 내화 설계 기준 및 평면도 (Design Basis and Layout)

• 내화 적용 기준서: KOSHA GUIDE(D-45) 또는 API RP 2218 등의 준수 여부를 명시한 문서.
• 내화 구역 도면 (Fireproofing Area Map): 공정 내 어느 구역의 어느 설비에 내화가 적용되었는지 표시한 도면.

2. 내화 자재 및 시공 증빙 (Material and Installation Records)

• 시험 성적서 (Test Report): 내화재의 내화 시간(보통 2시간 이상)을 인증하는 국가공인기관의 성적서.
• 자재 승인서 (Material Approval): 사용된 내화재(콘크리트, 인튜메센트 도료 등)의 사양서(MSDS 포함).
• 시공 사진 및 검사 보고서: 시공 전/후 사진, 내화재 두께(t) 측정 기록, 부착력 시험 결과.

3. 유지 보수 관리 이력 (Maintenance Records)

• 정기 점검 결과: 내화재의 균열, 탈락, 부식 발생 여부를 점검한 이력.
• 보수 이력: 손상된 부위에 대한 보수 시공 기록 및 사진.

 

 

현장 확인 및 점검 포인트 (Inspection Points)

서류와 실제 현장 상태의 일치 여부가 가장 중요하다.

• 내화 두께 (Thickness, tₐ): 설계 시 산정된 두께가 실제 시공 시 유지되었는지 확인한다.
• 마감 상태 (Finishing): 내화재 내부로 수분이 침투하여 지지 철골의 부식(CUI, Corrosion Under Insulation)이 발생하지 않도록 코킹이나 마감 도장이 완벽한지 확인한다.
• 종료 지점 처리 (Termination): 내화 처리가 끝나는 지점(예: 지면에서 6m 지점)의 빗물 유입 방지 처리를 확인한다.

 

 

작성 및 관리 팁

• 목록화 (Inventory): 공정 내 모든 내화 대상 설비를 리스트로 만들고, 각 설비별로 내화 시간(1hr, 2hr 등)을 매칭하여 관리한다.
• 변경 관리 (MOC): 설비 증설이나 배관 변경 시 내화 범위가 누락되지 않도록 변경 관리(MOC, Management of Change) 절차에 내화 검토 항목을 포함한다.