RWS 화재 곡선

RWS 화재 곡선: 터널 안전 및 화재 방호의 핵심 도구

터널의 화재 안전은 현대 인프라 설계, 특히 극한 화재 상황에 대비하는 데 있어 매우 중요한 요소입니다. 이러한 위험을 모델링하고 완화하는 데 사용되는 가장 중요한 도구 중 하나가 바로 RWS 화재 곡선입니다. 이 곡선은 흔히 터널 화재 곡선이라고도 불립니다. 네덜란드 수자원부(Rijkswaterstaat)에서 개발한 이 곡선은 특히 대량의 인화성 액체를 운반하는 탱크 트럭이 관련된 도로 터널에서 발생할 수 있는 강렬하고 장시간 지속되는 화재를 시뮬레이션하도록 특별히 설계되었습니다.

터널의 수동적 화재 방호에 대한 서론에서 언급했던 룬하마르 터널 화재 시험은 RWS 화재 곡선에 적용된 화재 하중 및 매개변수의 타당성을 입증했습니다.

본 글에서는 RWS 화재 곡선, 터널 설계에서의 중요성, 그리고 화재 안전 공학에서 사용되는 다른 화재 곡선과의 비교에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

RWS 화재 곡선이란 무엇인가요?

RWS 화재 곡선은 터널과 같은 밀폐된 환경에서 대형 화재(예: 유조 트럭 화재)를 시뮬레이션하는 시간-온도 그래프입니다. 특히 45,000리터의 휘발유가 관련된 화재 시나리오를 극한으로 모델링한 것입니다. 이 화재 곡선은 급격한 온도 상승, 지속적인 고온, 그리고 점진적인 냉각 단계를 통해 화재가 시간에 따라 어떻게 진행되는지를 보여줍니다.

RWS 화재 곡선의 주요 특징은 다음과 같습니다.

– 최고 온도: 화재 온도는 약 1350°C(2462°F)까지 치솟는데, 이는 일반적인 건물 화재 시나리오보다 훨씬 높은 온도입니다.

– 콘크리트 표면 최고 온도: 380°C 이하

– 철근 최고 온도: 250°C 이하
– 지속 시간: 화재는 일반적으로 2시간 동안 고온을 유지합니다. 경우에 따라, 곡선을 수정하여 고온 지속 시간을 최대 3시간까지 연장할 수 있습니다.

– 목적: 이 곡선은 터널 구조물 및 재료의 내화성을 평가하여 구조적 무결성을 손상시키지 않고 고온을 견딜 수 있는지 확인하는 데 사용됩니다.

최근 터널 설계자와 운영자는 터널 라이닝으로 사용될 콘크리트 시편에 대한 화재 시험을 요구하고 있습니다. 때로는 380°C 미만의 온도에서도 박리 현상이 발생할 수 있습니다. 이러한 경우, 터널 화재 방호 시스템은 낮은 온도에서도 콘크리트를 보호할 수 있어야 합니다.

RWS 화재 곡선은 왜 개발되었을까요?

터널은 현대 교통망, 특히 도시 지역과 산악 지역에서 필수적인 요소입니다. 하지만 터널은 화재 안전 측면에서 특별한 어려움을 야기하기도 합니다. 터널 내 화재, 특히 휘발유나 디젤과 같은 인화성 물질을 운반하는 차량이 관련된 화재는 매우 높은 온도로 확산되고 장시간 지속될 수 있어 일반 건물 화재보다 훨씬 위험합니다.

RWS 화재 곡선은 유조차 화재와 같이 도로 터널에서 발생할 수 있는 최악의 화재 시나리오를 시뮬레이션하기 위해 개발되었습니다. 설계 및 안전성 평가에 이 곡선을 활용함으로써 엔지니어는 터널에 충분한 화재 방지 대책이 갖춰져 있는지 확인할 수 있습니다.

네덜란드 수자원부 산하 운영 기관인 Rijkswaterstaat(RWS)는 네덜란드 도로 터널에 대한 엄격한 내화 기준을 마련했습니다. 이러한 기준은 주로 “2008-Efectis-R0695 콘크리트 터널 라이닝 화재 시험 절차”에 명시된 화재 시험 절차를 기반으로 합니다.

초기 시험 지침은 1986년 TNO의 보고서 “BI-86-69 – 터널 방화 시험 절차”에서 소개되었으며, 이 보고서에는 탄화수소 화재를 모사한 새로 개발된 RWS 화재 곡선을 사용한 콘크리트 슬래브 시험이 포함되었습니다. 1998년 RWS와 TNO(현재 Efectis Nederland)는 “1998-CVB-R1161 (rev.1) – 터널 방화” 문서에서 보다 포괄적인 절차를 공동 개발했는데, 이 문서는 방화 시스템 시험 범위를 확장하고 화재 발생 시 콘크리트 박리 현상 평가를 포함했습니다.

Efectis는 2008년 더 광범위한 터널 설계 및 방화 재료를 수용할 수 있도록 설계된 “2008-Efectis-R0695” 문서로 이 절차의 업데이트 버전을 발표했습니다. 최근 화재 방호 기술의 발전과 새로운 내화 재료의 등장으로 RWS와 Efectis는 2020년에 절차를 다시 개정했습니다. 이 개정안에는 콘크리트 구성 성분을 평가하여 박리 현상을 더욱 정확하게 평가할 수 있도록 하는 새로운 기준과 문, 케이블 덕트 등 추가적인 터널 구성 요소에 대한 내화 시험 기준이 포함되었습니다. 또한, 현장 화재 안전 평가에 대한 수요 증가를 반영하여 이동식 소성로를 활용한 현장 시험 기능을 도입했습니다. 이러한 시험의 예는 수동 화재 방호 시공업체 중 하나인 TBT(터널 내화 시험)와 Efectis에서 제공하는 자료를 통해 확인할 수 있습니다.

“Efectis-R0695 2020 콘크리트 터널 라이닝 및 기타 터널 구성 요소에 대한 화재 시험 절차”라는 제목의 2020년 버전은 터널 화재 안전 분야의 최신 지식과 관행을 반영하여 이러한 변경 사항을 담고 있습니다.

RWS 화재 곡선은 어떻게 사용되나요?

RWS 화재 곡선은 터널 설계 및 시공에서 다음과 같은 구조 요소의 내화성을 평가하는 데 사용됩니다.

– 콘크리트 라이닝: 터널 내 콘크리트는 균열이나 박리 없이 극한의 열을 견뎌야 하며, 이는 터널의 구조적 안정성을 저해할 수 있습니다.

– 철근: 터널 내 철근 또한 내열성을 갖추어 화재 발생 중 및 발생 후 붕괴를 방지해야 합니다.

– 터널 방화 시스템: 터널의 수동 방화 자재, 방화판 또는 방화 클래딩, 환기 시스템은 RWS 곡선으로 모델링된 화재의 온도와 지속 시간을 기반으로 설계됩니다.

RWS 곡선을 적용함으로써 터널 설계자는 대규모 화재 발생 시에도 터널 구조물이 안전한 대피 및 소방 활동을 위한 충분한 시간 동안 온전하게 유지되도록 보장할 수 있습니다.

다른 터널 화재 곡선과의 비교

RWS 화재 곡선은 화재 안전 공학에서 사용되는 여러 화재 곡선 중 하나이며, 각 곡선은 서로 다른 화재 시나리오를 나타냅니다.

– ISO 834 곡선: ISO 834 화재 곡선은 일반적인 건물 설계에 사용되는 표준 화재 곡선입니다. 이 곡선은 일반적인 건물 화재 시나리오를 나타내며, RWS 곡선에 비해 최고 온도가 낮습니다(약 1000°C). 일반적인 건물에는 적합하지만, 터널 화재와 같은 극한 상황은 고려하지 않습니다.

– 탄화수소 곡선(HC): 탄화수소 곡선은 석유 및 가스와 같은 탄화수소 연료 화재를 시뮬레이션하는 데 사용됩니다. 최고 온도가 약 1100°C에 도달하며 산업 현장, 해양 플랫폼 및 일부 터널 설계에 사용됩니다. RWS 곡선은 더 높은 최고 온도와 더 긴 지속 시간을 나타내는 더욱 심각한 시나리오를 나타냅니다.

– 수정된 탄화수소 곡선(HCM): HCM 곡선은 탄화수소 곡선을 변형한 것으로, 최고 온도가 약 1300°C로 더 높습니다. 터널에서도 사용되지만 RWS 곡선에 비해 화재 강도가 약간 낮은 시나리오를 나타냅니다.

RWS 화재곡선을 적용하는 국가 및 표준

RWS 화재곡선은 특히 도로 터널을 비롯한 터널 화재 안전 분야에서 여러 국가에서 널리 인정받고 사용되고 있습니다. RWS 화재곡선을 국가 표준 또는 설계 기준에 포함하는 주요 국가는 다음과 같습니다.

대한민국 – 대한민국 국토교통부의 최근 도로 터널 방화 지침 개정판에서 RWS 화재곡선을 언급하고 있습니다.

240103 도로터널 내화 지침 해설서_배포(최종)

네덜란드 – RWS 화재곡선의 창시국인 네덜란드는 도로 터널 설계 및 화재 안전에 대한 국가 표준에서 이 곡선을 광범위하게 사용하고 있습니다.

벨기에 – 벨기에의 네덜란드어 사용 지역에서도 터널 설계 및 시방서에 RWS 화재곡선을 활용하고 있습니다.

폴란드 – 최근 개정된 터널 건설 규정에 폴란드 도로 터널용 RWS 화재곡선이 포함되었습니다. 전문은 여기에서 확인할 수 있습니다.

미국 – NFPA 502는 RWS 화재곡선을 이용한 터널 방화에 대해 언급하고 있습니다.

사우디아라비아 – 사우디아라비아의 여러 프로젝트에서 NFPA 502에 따른 요구사항을 접했습니다.

터널 안전 설계에서 화재 곡선의 중요성

RWS와 같은 화재 곡선은 터널을 최고 수준의 안전 기준으로 설계하는 데 필수적인 도구입니다. 실제 화재 시나리오를 시뮬레이션하는 이러한 곡선은 엔지니어가 재료와 구조물에 필요한 내화성을 결정하는 데 도움을 줍니다. 터널은 밀폐된 공간 특성상 막대한 피해를 방지하고 대피 시 거주자의 안전을 확보하기 위해 강력한 화재 방호가 필수적입니다.

화재 곡선은 구조 설계뿐만 아니라 환기 시스템 및 소화 기술 개발에도 중요한 정보를 제공합니다. 이러한 시스템은 터널 구조물과 내부 인원을 보호하기 위해 극한의 열과 연기를 효과적으로 관리할 수 있어야 합니다.

RWS 화재 곡선은 특히 도로 터널의 화재 안전 분야에서 매우 중요한 도구입니다. 유조차 화재와 같은 대형 화재의 극한 상황을 시뮬레이션하는 RWS 곡선은 터널이 극한의 열을 견디고 대피 및 소방 활동을 위한 안전한 통로를 지속적으로 제공할 수 있도록 보장합니다.

기반 시설이 확장되고 교통망이 더욱 복잡해짐에 따라, RWS와 같은 고급 화재 곡선의 활용은 인명 보호와 중요 구조물 보존에 핵심적인 역할을 할 것입니다. 엄격한 시험과 화재 안전 기준 준수를 통해 터널은 가장 심각한 화재 시나리오에도 견딜 수 있도록 설계되어 비상시에도 안전하고 기능적으로 유지될 수 있습니다.

RWS120이란 무엇인가요?

RWS120은 120분 동안 지속되는 RWS 화재 곡선을 나타내는 용어입니다. 이 곡선에서는 처음 60분 동안 온도가 1350°C까지 급격히 상승한 후 120분까지 1200°C를 유지합니다.

RWS180이란 무엇인가요?

RWS180은 180분 동안 지속되는 RWS 화재 곡선입니다. 시험 첫 1시간 동안 온도가 1350°C에서 최고치를 기록한 후 180분까지 1200°C로 떨어집니다.

Aestuver Tx 터널 방화판과 RWS 화재 곡선

Aestuver Tx 터널 방화판과 관련하여 왜 이 화재 곡선에 대해 이야기하는 것일까요?

터널 구조물을 화재의 파괴적인 영향으로부터 보호하는 가장 효과적인 방법 중 하나는 Aestuver Tx 방화판을 사용하는 것입니다.

Aestuver Tx25 방화판(두께 25mm)과 Aestuver Tx35 방화판(두께 35mm)은 수많은 터널에 사용됩니다.

Aestuver Tx 방화재를 설치하면 콘크리트 표면의 최대 온도를 설계 기준에 맞게 제한할 수 있습니다.

Aestuver Tx 터널 방화판은 RWS120 및 RWS180과 같은 RWS 화재 조건에서 시험을 거쳤습니다. 이러한 경우 방화판 두께는 설계 기준과 콘크리트 표면의 최대 허용 온도를 기준으로 선택됩니다. 따라서 Aestuver Tx 터널 방화판은 구조물의 박리 현상을 방지합니다.