1. 서 론
2. SC구조의 내화성능 검토
2.1 내화성능 평가시험 방법과 관련 기준
2.2 SC구조 벽 시험체 제작, 설치 및 시험
2.3 시험결과 분석
2.4 축하중의 민감도 분석
2.5 SC구조 관통부의 내화성능평가
2.6 관통부 시험결과 분석
3. 결 론
1. 서 론
강판콘크리트(SC) 구조는 표면강판을 타이바로 연결하고 내부에 콘크리트를 채우는 구조 시스템으로 표면강판과 콘크리트는 강판에 압접된 스터드에 의해 합성 거동한다. 이 구조시스템에서 표면강판은 철근콘크리트(RC) 구조의 철근 역할과 콘크리트 타설을 위한 거푸집의 역할을 동시에 수행하게 된다. SC구조는 내력과 연성능력 측면에서 RC구조에 비해 탁월한 장점을 나타내므로 내진 및 내충격 성능이 매우 우수하고, 공장에서 모듈로 제작이 가능하여 원자력발전소 구조물과 같은 대규모 구조물에 적용할 경우 공기의 단축을 실현할 수 있게 된다. 이런 장점에도 불구하고, 축하중을 받는 SC구조의 표면강판이 화재에 노출될 경우, 화재에 노출된 표면강판과 콘크리트의 강도 저하와 축하중에 의한 휨모멘트의 증가로 인해 구조물이 조기에 붕괴되는 약점을 나타낼 수 있다. 특히, 원전 안전성 관련 구조물로 적용되고 있는 RC구조를 대체하여 SC구조를 적용할 경우, 원전의 운영 특성상 표면강판의 내화피복이 어렵기 때문에 내화 피복이 안 된 상태의 화재 노출로 인한 취약점은 더욱 부각될 수 있다.
원전 안전성 관련 구조물은 Standard Review Plan(SRP) 9.5.1(USNRC, 2003)에 따라 최소 3시간 동안 내화성능을 확보하도록 설계되며, 내화성능은 ASTM E119(ANS, 2022) 또는 ISO 834(2014)에 따라 시험으로 확인해야 한다. 원전 구조물의 내화성능은 원칙적으로 ASTM E119 기준을 따라야 하나, 시험체의 크기 등 구체적인 내용이 ISO 834에 제시되어 있으므로 준용하여 사용할 수 있다. ISO 834에서는 시험체의 가로 및 높이는 각각 3,000 mm 이상이어야 하며, 두께는 검증하고자 하는 실제 내화벽의 두께로 반영하여야 한다고 제시하고 있다. 원전 안전성 관련 구조물은 격납건물, 보조건물 및 필수냉각수건물 등이 있으며, 이 구조물들의 최소 벽체 두께는 300 mm이므로 벽 시험체의 크기는 3,000 mm × 3,000 mm × 300 mm가 되어야 한다.
ASTM E119의 내화성능 평가실험 절차와 합격 기준에서는 내력벽, 칸막이벽, 층 슬래브, 지붕에 대해서 열전달과 재하능력에 대하여 평가하고, 보와 기둥은 재하능력에 대해서만 평가하도록 규정하고 있다. 그 밖에 층 슬래브-벽 접합부 및 벽-벽 접합부 등은 평가대상에서 제외된다. 실험방법은 fire endurance test와 hose stream test로 구분하며, 일반적으로 벽체와 슬래브의 내화성능은 fire endurance test를 적용하고 벽체에 배관 및 전기 관통부가 설치된 경우는 hose stream test를 적용한다. 그리고 내화성능시험 결과의 합격 판정기준은 규정된 시간 동안 부재가 하중을 지지하면서 화염 또는 물의 통과가 없어야 하고, 열의 전도에 의한 화재 이면의 온도가 룸의 대기온도보다 250°F(121°C) 이상 높지 않아야 한다.
원전의 화재 발생 조건에 따를 경우, 화재는 임의의 시각에 발생 가능하지만 발전소의 사고하중이나 가장 극심한 자연환경조건 하중과 동시에 발생하지 않는 것으로 규정하고 있으므로(Regulatory Guide 1.189, USNRC, 2009), 고정하중과 활하중이 조합된 축하중 재하상태에서 SRP 9.5.1 요건에 따라 원전 안전성 관련 구조물은 3시간 이상의 내화성능을 확보하여야 한다. 결과적으로, 원전 안전성 관련 구조물의 내화성능의 확인은 고정하중과 활하중이 조합된 축하중이 재하된 상태에서 3시간 동안의 화재에 대해 ASTM E119의 합격기준을 만족시키거나, 3시간 화재에 노출시키는 동안 축하중을 증가시키면서 확인하여야 한다.
본 연구에서는 원전 안전성 관련 구조물에 적용될 SC구조 벽을 대상으로 내화성능 검증시험을 수행하고, 내화성능에 미치는 중요 요인에 대해 이론 및 시험을 통해 검증하였다. SC구조의 내화성능시험은 ASTM E119에 따라 관통부가 없는 순수 SC구조 벽과 배관 및 전기 관통부가 있는 SC구조 벽에 대하여 각각 수행하였다. 시험방법으로는 전자의 경우 fire endurance test와 후자의 경우 hose stream test를 각각 적용하였다. 시험을 통해 화재에 노출된 SC구조 부재의 하중 재하능력은 축하중의 크기에 크게 좌우됨을 확인하였으며, 원전 안전성 관련 구조물에 적용되는 SC구조의 화재에 대한 안전성 보장을 위하여 축하중비의 제한요건을 제시하였다.
2. SC구조의 내화성능 검토
2.1 내화성능 평가시험 방법과 관련 기준
ASTM E119에 따른 SC구조 벽의 fire endurance test는 축하중이 가력된 상태에서 한쪽 표면강판을 Fig. 1의 화재 곡선에 따라 가열하고, SRP 9.5.1에 따라 3시간의 하중재하능력을 확인하는 시험이다. Regulatory Guide 1.189 요건에서 원전의 사고하중이나 극심한 환경하중과 화재는 조합되지 않는 것으로 규정하고 있으므로, 축하중은 고정하중과 활하중의 조합으로 정의할 수 있다. Fig. 1의 ASTM E119와 ISO 834의 가열곡선은 유사하지만, ISO 834의 가열곡선이 초기 가열속도가 빠르고 50분 이후 가열온도가 높기 때문에 보다 큰 손상을 발생시킬 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 ISO 834의 가열곡선이 시험에서 구현되도록 가스버너를 이용하여 SC구조 시험체의 한쪽 표면을 가열하였다. SC벽체의 내화성능시험은 관통부가 없는 순수 SC구조 벽에 대하여 ASTM E119에 따라 fire endurance test로 수행하였다.
관통부가 존재하는 SC구조 벽의 경우에는 ASTM E119에 따라 hose stream test로 수행하고, ASTM E814(ANS, 2023)의 절차에 따라 3시간 화재 가열 후 배관 노즐 팁을 통해 30psi(0.207 MPa)의 수압으로 물을 분사하여 배관 및 전기 관통부가 설치된 벽의 화재 이면에서의 온도를 계측하고 이면에서의 물의 누수를 확인한다.
내화성능의 합격기준은 ASTM E119와 ASTM E814에 따르며, (1) 3시간 가열 동안 부재가 붕괴되지 않아야 하며, (2) 화재 이면에서의 온도가 룸의 대기온도보다 250°F(121°C) 이상 높지 않아야 하고, (3) 화염이나 물이 부재를 지나 화재 이면으로 관통되어서는 안 된다. 내화성능 평가시험에서 부재의 붕괴에 도달할 수 있는 변위 파괴기준은 식 (2)와 식 (3)의 변위량과 변위속도비로 정의한다.
여기서, D = 고정하중, L = 활하중, S = 설하중이다.
여기서, h = 시험체의 높이를 나타낸다.
2.2 SC구조 벽 시험체 제작, 설치 및 시험
ISO 834 규정과 SRP 9.5.1에 따라 3시간 이상의 내화성능이 요구되는 원전 안전성 관련 구조물의 최소 두께를 고려할 경우 SC구조 벽 시험체의 크기는 3,000 mm × 3,000 mm × 300 mm이고, 표면강판의 두께는 6 mm, 표면강판을 연결하는 타이 바 또는 타이 형강의 간격은 675 mm이다. 그리고 표면강판과 내부 콘크리트의 합성거동은 표면강판에 용접된 스터드에 의해 이뤄진다. 콘크리트의 강도는 원전 안전성 관련 구조물들의 설계 특성을 포괄할 수 있도록 최소설계강도인 25 MPa로 설정하고, 강판은 ASTM A36 재질의 내화피복이 안 된 탄소강이다.
Fig. 2는 SC구조 벽 시험체의 크기를 나타낸 것으로 폭이 3,000 mm와 1,650 mm인 2개의 시험체를 제작하였다. Fig. 3에 보인 것과 같이 축하중의 가력을 위해 시험체 상부에 충분한 강성을 가지는 철골 거더를 설치하고 철골 거더를 가력하여 시험체에 전반에 골고루 축력이 재하되도록 시험체를 설치하였다. 그러나 축하중 재하를 위한 많은 고려에도 불구하고, 폭 3,000 mm의 시험체에서는 축하중 가력시 SC 벽 전반에 압축응력이 발생하기 보다는 일부 응력의 중앙부에 집중되는 현상이 발생하는 것이 해석적으로 분석되었다. 따라서 해석을 통해 이러한 현상이 발생하지 않는 시험체의 폭을 재설정하여 추가로 시험체를 제작하였다. 또한, 시험체의 한쪽 표면강판이 화재에 노출되는 경우 내부 콘크리트에서 발생하는 증기압력이 표면강판에 압력으로 작용하는 점을 고려하여 300 mm 간격의 증기배출 구멍을 설치하였다.
축하중을 받는 SC구조 벽의 한쪽 표면강판이 가열될 경우, 국부좌굴 등에 의해 조기에 한계변위에 도달할 가능성이 있기 때문에 시험체가 전반좌굴에 의해 정상적인 한계변위에 도달할 수 있도록 경계조건을 설정하였다. 경계조건에 따라 시험체의 좌굴에 대한 유효길이가 달라지는 점을 고려하여 시험체 하부 지지부에 회전 지지대(rotational support)를 설치하였다.
1차 시험은 3,000 mm × 3,000 mm × 300 mm의 크기를 갖는 시험체를 시험장치에 설치하고 식 (1)에 의하여 계산된 설계축강도(ΦPn)에 대한 축하중(N)의 비가 63%가 되도록 축하중을 가력한 상태에서 가스버너를 이용하여 Fig. 1의 화재 곡선으로 시험체의 한쪽 면을 180분 동안 가열하였다. 그리고 2차 시험은 1차 시험결과의 분석을 통해 시험체의 크기를 1,650 mm × 3,000 mm × 300 mm로 조정한 후 원자로건물 내부구조물 등 원전 안전성 관련 구조물의 축하중비와 해석을 통해 검토한 N/ΦPn= 40% 축하중을 가력한 상태에서 180분 동안 가열하였다. 1차 시험은 ISO 834 요건에 부합하도록 시험체를 제작하고 시험을 수행하였으나 SRP 9.5.1에서 요구하는 180분이 아닌 89분만에 한계 수평변위에 도달하였고, 과도한 수평변위 발생으로 인해 그 이상 축하중을 가력할 수 없는 상태에 도달하였다. 1차 시험에서 조기 파괴의 원인을 분석한 결과, 가열면의 강판과 콘크리트의 손상과 콘크리트 폭열현상에 의한 증기압이 표면강판의 압축거동에 영향을 미쳐 조기 좌굴 후 파괴에 도달하였으며, 이 거동은 축력비(N/ΦPn)에 의해 매우 민감한 것으로 나타났다. 또한, 큰 강성의 철골 거더를 이용하여 축하중이 균등 재하되도록 고려하였음에도 불구하고 시험체의 중앙부와 외곽부의 압축응력에 차이가 발생하였으므로, 이 영향이 시험체에서 발생하지 않도록 시험체의 폭의 축소와 축력비의 조정 검토가 필요하였다.
Fig. 3은 시험체의 설치 및 시험 과정을 나타낸 것으로 상부 철골 거더와 하부 회전 지지부 사이에 시험체를 설치하여 축력을 가력한 후 시험체의 한쪽 표면을 가스버너로 가열하였다. 시험체의 펴면 및 두께 방향의 콘크리트 및 타이 형강에 128개의 thermoelectric couple을 설치하여 온도를 계측하였으며, 화재 이면에 등간격의 높이로 수평 변위계를 5개 설치하여 변위를 계측하였다.
2.3 시험결과 분석
SC구조 벽 시험체의 설계 축강도(ΦPn)에 대한 축하중(N)의 비가 63%인 경우는 89분에 한계변위에 도달하여 급격한 수평변위가 발생하였으며, 이 비율이 40%인 시험에서는 180분까지 한계변위에 도달하지 않았다. 후자의 시험체에 대해서는 180분 가열 후 내화성능을 확인한 상태에서 축하중 크기를 늘리면서 파괴에 도달할 때까지 시험을 수행하였다. 시험이 완료된 후 시험체를 잘라 분석한 결과에 따르면, 시험체 파괴의 주요 원인이 화염에 노출된 강판의 좌굴 및 손상, 그리고 콘크리트의 두께 방향 쪼갬파괴로 인한 단면손실에 의해 시험체가 한계변위에 도달하였으며, 축하중의 크기에 매우 민감한 것으로 나타났다.
Fig. 4는 N/ΦPn이 각각 63%와 40%인 시험체의 내화시간을 타나낸 것으로 SRP 9.5.1에 따른 원전 안전성 관련 구조물의 가열시간 180분의 내화성능은 축하중 비율이 40%인 경우에만 만족되었다. 결과적으로 원전 안전성 관련 구조물에 적용될 수 있는 SC구조는 내화성능 측면에서 N/ΦPn ≤ 40%로 제한되어야 한다.
Fig. 5는 가열시간에 따른 시험체 두께 방향의 콘크리트 온도 변화를 나타낸 것으로 2개 시험의 경우에서 타이 형강의 온도 분포 HCT-B-03에서 약간의 차이가 발생하였으나, 나머지 계측 위치에서는 큰 차이가 없음을 알 수 있다. Fig. 6은 화재 이면의 표면으로부터 두께 방향의 잔류강도를 나타낸 것으로 N/ΦPn= 63%의 경우는 잔류강도가 남아있음에도 불구하고 조기에 파괴하는 것을 알 수 있다. SC구조 벽 시험체의 가열 초기에 가열표면 방향으로 수평 변위가 발생하고 가열 온도의 증가와 함께 증가되었다. 이것은 건전한 상태의 강판과 콘크리트의 열팽창에 의한 휨 모멘트의 발생현상으로 판단되며, 20분 가열 시점에서 수평 변위의 방향이 반대 방향으로 전환되어 한계 수평변위까지 증가되었다. 이와 같이 수평변위의 방향이 바뀌는 것은 20분 경에 이미 표면온도가 400도를 넘었기 때문에 표면강판의 강도 손실과 콘크리트의 두께방향 쪼갬 파괴로 인한 단면 손실의 영향으로 판단된다. Fig. 7은 시험이 완료되어 상온으로 냉각된 상태에서 시험체를 잘라서 단면을 촬영한 것으로 화재에 노출된 표면강판의 좌굴 및 손상과 콘크리트의 쪼갬파괴를 볼 수 있다.
2.4 축하중의 민감도 분석
Table 1은 원전 안전성 관련 구조물인 격납건물(또는 원자로건물)의 내부구조물에 대한 N/ΦPn를 조사하여 정리한 것이다. 격납건물 내에서 SC구조를 적용할 수 있는 구조물은 내부구조물로 제한되며, 외벽은 프리스트레스트콘크리트(PSC) 구조로 건설되므로 SC구조를 적용하기에는 많은 문제점을 내포하게 된다. 다만, 철근콘크리트 격납건물로 설계될 수 있는 소형모듈원전(SMR)의 경우에는 SC구조를 적용할 경우 우수한 내충격성능을 활용할 수 있는 장점이 있다. Table 1에 기반할 경우 내화성능 측면에서 본 연구에서 제시한 SC구조 적용 조건인 N/ΦPn ≤ 40%를 모두 만족하므로 격납건물의 내부구조물에 SC구조를 적용하는 것은 문제점이 없다. 그리고 원전 안전성 관련 구조물의 대부분이 두꺼운 벽으로 구성되므로 N/ΦPn ≤ 40% 조건을 만족시킬 것으로 평가되었다. 참고로, Table 1에서 최대 N/ΦPn는 극심한 환경 하중조합에 의한 축력비 20.14%로 조사되었으며, 일반 하중조합에 대한 최대값은 13.26%로 조사되었다.
Table 1.
Typical axial load ratio of reactor containment building
Kodaira et al.(2003)은 SC구조 벽의 내화성능 평가시험을 통해 축하중(N), 벽체 높이(H) 및 두께(T)의 관계로 내화시간 예측 경험식 (4)와 (5)를 제안하였다. 그들이 수행한 시험들의 시험체 높이/두께(H/T)의 비는 각각 9와 15인 경우로 제한되었기 때문에 각각의 시험을 기준으로 경험식을 제안한 것으로 판단되며, 식에서 는 콘크리트의 압축강도이고, 는 콘크리트의 단면적, 그리고 는 가열시간을 나타낸다.
본 연구에서 수행한 시험의 H/T의 비는 10이므로 식 (4)와 식 (5)를 보간하여 적용하였으며, 그 결과를 Fig. 8에 나타냈다 이 식에 따르면 H/T의 비가 10인 시험체에서 N/ΦPn의 비가 63%인 경우는 내화시간이 52분, 40%인 경우에는 180분으로 각각 계산된다. 이 관계식에 따르면 H/T의 비가 작아질수록 내화 시간이 증가하는 경향을 나타내므로 H/T의 비가 보통 5 ~ 6에 존재하는 격납건물 내부구조물 및 보조건물과 같은 원전 안전 관련 구조물의 내화 시간은 시험으로 검증한 내화성능보다 더욱 증가하는 것으로 평가할 수 있다. 분석결과에 따르면, 화재로 인해 한쪽 강판의 손상과 콘크리트 단면 손실이 발생한 SC구조에서 축하중비는 내화성능을 결정하는 민감한 요소로 평가되며, 구조물의 높은 안전성이 요구되는 원전 안전성 관련 구조물의 경우에는 민감 요소인 축하중비의 제한이 필요한 것으로 판단되었다.
2.5 SC구조 관통부의 내화성능평가
원전 안전성 관련 구조물에는 배관 및 전기케이블 등의 격실 사이 연결을 위해 배관 관통부와 전기 관통부가 설치되며 이웃한 격실에서 화재가 발생할 경우, 화재 전파나 화재 중 작업원의 피난에 대해 관통부가 취약부로 작용할 가능성이 높다. 배관 계통은 원형의 관통슬리브를 벽체에 설치하고 관통슬리브의 해드피팅과 배관이 용접되며, 케이블과 전선관 등은 직사각형의 전기 관통부에 설치된다. 그리고 관통부와 구조물 사이의 간극은 단위중량 2.24 g/cm3의 고밀도 실리콘으로 밀봉된다.
원전 안전성 관련 구조물의 관통부에 대한 내화성능시험은 ASTM E119 기준과 ASTM E814 기준이 적용된다. 본 연구에서는 수행한 관통부의 내화성능시험은 SC구조와 RC구조의 화재시 온도분포의 차이와 관통부 설계의 차이에 의한 영향을 평가하기 위한 것이다. 이 시험을 위해 크기가 9ft10in. × 4ft11in. × 12in.(2,997 mm × 1,499 mm × 304 mm)인 벽체 시험체 SC구조와 RC구조를 각각 1/2씩 배치하였다. 그리고 SC구조와 RC구조 부분에 Table 2와 같은 원전 배관 관통부와 전기 관통부를 설치한 후 고밀도 실리콘으로 간극을 밀봉하였다.
Table 2.
Composition of penetrations in SC and RC wall
Fig. 9는 시험체에 설치된 관통부들과 온도 계측을 위해 설치된 122개의 thermoelectric couple을 나타낸다. 이 센서들은 관통슬리브와 SC구조의 타이 형강 부위, 관통슬리브와 배관 사이의 인슐레이션(insulation) 부위 및 콘크리트 내에 각각 설치되었다. 시험은 ASTM E119와 STM E814에 따라 hose stream test로 수행하였으며, Fig. 1의 가열곡선이 구현되도록 한쪽 표면을 180분 동안 가열한 상태에서 2.5 in.(63.5 mm) 직경의 배관 끝단에 설치된 1/8 in.(3.18 mm) 직경의 노즐 팁을 통해 수압 30 psi(0.207 MPa) 및 단위면적에 대해 1.5 s/ft2로 물을 분사하였다. 단, 이 시험은 SC구조 벽에 설치된 관통부의 내화성능을 평가하는 것이 목적이므로 축하중이 재하되지 않은 상태에서 화재 이면에서 온도와 화재 이면에서의 불꽃 또는 누수를 관측하는 것으로 내화성능을 검증한다. 시험 기준은 구조물의 수평변위 요건을 제외하고 2.1항에 따른다.
2.6 관통부 시험결과 분석
Fig. 10은 180분 가열하는 동안 RC구조와 SC구조 콘크리트 부위의 두께 방향 온도 분포를 나타낸 것으로 SC구조가 RC구조에 비해 높게 나타났다. 콘크리트는 강재에 비해 열전달속도가 매우 작은 특성을 나타내므로 표면강판과 타이 형강 등 강재량이 많은 SC구조에서 온도 분포가 높게 나타나는 것은 당연한 결과로 판단된다. 그럼에도 불구하고, RC구조와 SC구조의 이면에서의 온도는 100°C를 초과하지 않는 것으로 나타났다.
Fig. 11은 관통슬리브와 내부 인슐레이션 등의 온도 계측결과를 나타낸 것으로 SC구조가 RC구조에 비해 계측 온도가 다소 높게 나타났다. 열전달속도가 빠른 관통슬리브와 표면강판이 상호 용접되고 표면강판들이 타이 형강으로 연결되는 SC구조의 온도 상승이 강재량이 상대적으로 적은 RC구조 관통부의 온도 상승에 비해 높게 계측되는 것은 자연스러운 결과로 판단된다. 이런 온도 상승에도 불구하고 인슐레이션 이면에서의 온도는 최대 124°C로 나타났다. 시험시 화재 이면의 룸의 대기 온도가 6°C였다는 점을 고려하면 화재 이면에서의 온도는 126°C가 되므로 계측온도는 이 기준 이하에 존재한다. 또한, 180분 가열하는 동안 관통부가 포함된 SC구조와 RC구조 벽체의 화재 이면에서 불꽃은 관찰되지 않았다.
Fig. 12는 180분 가열 완료 후 ASTM E814에 따라 수행한 hose stream test의 결과를 나타낸 것이다. 이 그림에서 파악할 수 있는 것과 같이, 0.207 MPa의 수압으로 관통부에 물을 분사하였음에도 불구하고 화재 이면으로 물이 누수되지 않았다. 결과적으로 SC구조와 RC구조의 관통부는 ASTM E119와 ASTM E814 기준을 만족시켰다.
3. 결 론
본 연구에서는 강판이 표면에 노출되어 있어 화재에 취약한 SC구조 부재의 내화성능시험을 수행하고, 시험을 통해 분석된 내용을 다음과 같이 요약하였다.
1) 원전 안전성 관련 구조물은 SRP 9.5.1에 따라 180분 이상의 내화성능이 검증되어야 하며, 시험은 ASTM E119에 따라 축하중을 재하하여 유지한 상태에서 시험체의 한쪽 표면에 화재 가열곡선이 구현되도록 가스버너로 가열하는 fire endurance test가 적용된다. 그리고 화재 취약부인 관통부에 대해서는 ASTM E814의 절차에 따라 hose stream test를 통해 내화성능을 확인한다.
2) SC구조 벽 시험체를 이용한 시험을 두 차례 수행하였으며, 두 시험의 차이는 축하중의 크기이다. 축하중이 가력 및 유지된 상태에서 화재 가열곡선에 따라 SC구조의 표면강판을 가열하게 되면 가열 후 20분까지는 후 표면강판과 콘크리트의 열팽창으로 인해 가열 방향으로 수평 변위가 발생하다가 400oC가 넘는 20분 이후에 강판의 좌굴 후 손상과 콘크리트의 쪼갬파괴로 인한 단면 손실로 인해 수평변위의 방향이 변경된다. 그리고 SC구조 벽의 내화성능은 축하중비의 크기에 따라 좌우된다는 것을 본 연구에서 확인하였으며, 벽의 높이/두께(H/T) 비가 10인 경우에 180분의 내화성능을 확보하기 위해서는 N/ΦPn ≤ 40% 조건을 충족시켜야 함을 확인하였다. 그리고 H/T의 비가 작아질수록 부재의 두께가 커지게 되어 내화성능은 더욱 향상되는 것으로 분석되었다. 원전 격납건물의 내부구조물 및 보조건물과 같은 원전 안전성 관련 구조물의 경우 H/T의 비가 5 ~ 6에 대부분이 분포하므로 N/ΦPn ≤ 40% 조건의 완화가 가능할 것으로 판단되나, 이것은 추가 시험을 통해 확인이 필요하다.
3) 원전 보조건물과 같이 격실로 구성될 경우 배관계통이나 전기 케이블은 벽을 관통하는 관통 슬리브를 이용하여 연속되나, 이 관통부는 화재의 전파와 작업원 피난시 화염에 의한 위해(危害) 등에 취약부위가 된다. 따라서, 본 연구에서는 SC구조 벽 관통부에 대하여 ASTM E119와 ASTM E814 규정에 따라 hose stream test를 통해 내화성능을 검증하였다. 이 시험은 하나의 시험체를 SC구조와 RC구조로 각각 1/2씩 구성하고 각 구조 부위에 배관 관통부 및 전기 관통부를 설치하여 시험을 수행하고, 화재 이면에서의 온도 특성과 누수 상태를 확인한다. SC구조 부위에서의 온도 분포 특성이 RC구조에 비해 상대적으로 높은 특성을 나타냈으나, 화재 이면에서의 온도가 기준을 만족시켰으며 화재 이면에서의 누수 역시 발견되지 않았으므로 SC구조 관통부의 내화성능은 본 연구를 통해 검증되었다.
