모듈러 건축(Modular Construction)은 구조체와 내·외장 마감까지 대부분을 공장에서 사전 제작한 후 현장에서 조립하는 방식으로 진행되는 건축 방식입니다. 이 시스템은 시공 기간 단축, 공사 품질 균일화, 폐기물 절감 등의 장점으로 인해 최근 공공시설, 학교, 숙소, 병원, 군시설 등 다양한 분야에서 빠르게 확대되고 있습니다. 특히 국내에서는 ‘공공건축물 그린리모델링’ 및 ‘신속 주택 공급’ 정책과 맞물려 모듈러 건축의 활용이 점차 늘어나고 있습니다. 하지만 이러한 모듈러 건축물은 기본적으로 모듈 단위로 조립되는 특성상 각 모듈 간의 연결부(접합부)가 내화 성능 측면에서도 가장 취약한 지점으로 작용하게 됩니다. 모듈 본체는 공장 제작 시 내화처리가 비교적 용이하지만 현장 조립 시 생성되는 연결부는 공정이 단순화되거나 시공 편의성 중심으로 설계되어 화재 시 열전도, 연기 확산, 구조 손상 등 다양한 위험 요소로 작용할 수 있습니다. 이에 따라 최근 내화 성능 확보는 모듈러 건축의 품질 인증과 화재 안전 성능 평가의 핵심 요소로 부각되고 있으며 이를 충족시키기 위해 연결부 설계의 정밀도 향상, 내화재료 보강, 화재시험 적용 등 다양한 기술적 노력이 병행되고 있습니다. 본 글에서는 모듈러 건축에서 연결부의 내화 성능 저하 원인을 분석하고 이를 방지하기 위한 설계 원칙, 재료 선택, 시공 디테일 및 국내외 사례를 기반으로 실효성 있는 내화 성능 확보 전략을 제시합니다.
모듈러 건축물의 약점
모듈러 건축물의 연결부는 모듈 간의 수평 또는 수직 접합이 이루어지는 부위로 화재 안전 측면에서 일반 구조와는 다른 몇 가지 고유의 약점을 지니고 있습니다. 1. 이질 재료 간 접합 문제 대부분의 모듈은 강재 프레임과 경량 골조로 구성되며 내부에는 단열재와 방화보드 등이 설치됩니다. 그러나 연결부는 두 모듈 간 프레임이 만나는 지점으로 강재와 보드, 우레탄, 실리콘 등 다양한 재료가 혼합되어 사용됩니다. 이로 인해 재료 간 팽창계수 차이, 열전도율 차이로 인해 연소 시 내부 공극 생성 및 단열 붕괴가 일어나기 쉽습니다. 2. 연결부 단열 및 내화재 처리 부족 공장에서 제작된 모듈 내부에는 섬세한 내화층이 적용되지만 현장 조립 시 연결부에는 내화 마감재가 간소화되거나 실링 처리만으로 마감되는 경우가 많습니다. 이로 인해 1시간 내화 기준을 만족하지 못하거나 연기 차단 기능이 미흡한 경우가 빈번히 발생합니다. 3. 프레임 중심 전도현상 강재 프레임을 통한 열의 전도는 연결부를 통해 인접 모듈로 급속히 확산될 수 있으며 이는 일반 목조 구조에 비해 화재 확산 속도가 빠르다는 단점으로 작용합니다. 실제 실험에서도 내부 화재 발생 후 연결부를 통해 인접 공간으로 불꽃과 열이 빠르게 전이되는 현상이 확인되었습니다. 4. 연결부 틈새의 기밀성 부족 현장에서 이루어지는 조립 시 모듈 간 오차에 의해 틈이 발생할 수 있으며 이 틈은 연기 확산 경로가 되거나 온도 상승 시 내화재가 탈락하면서 화염 확산을 유도하게 됩니다. 5. 접합 방식에 따른 내화 취약 볼트 고정, 용접, 슬라이딩 조립 등 다양한 접합 방식 중 일부는 열영향을 그대로 전달하거나 고온에서 구조적 강도를 상실할 수 있어 화재 시 조기 붕괴의 위험도 존재합니다. 이와 같은 특성으로 인해 연결부는 내화 시험 시 가장 먼저 실패하는 부위로 나타나며 내화 성능을 보강하기 위한 별도의 설계와 시공 기준이 필수적입니다.
성능 확보 기준
연결부의 내화 성능 확보는 사후 보강보다는 설계 초기 단계부터 고려된 내화 구조 설계와 재료 선택, 시공 품질 관리가 병행되어야 합니다. 성능 확보 기준은 다음과 같습니다. 1. 내화 상세 설계 기준 적용 - 연결부는 구조용 접합 이상의 내화 성능을 갖춰야 하며 벽체·슬래브·지붕 등 구획별 최소 내화시간(30, 60, 120분 등)을 만족하도록 설계되어야 합니다. - 복층 구조에서는 수직 연결부를 통한 화염 상승을 차단할 수 있도록 내화성 격벽(Vertical Fire Barrier)이 연결 프레임 내부에 삽입되어야 합니다. 2. 비가연성 및 내열성 재료 선택 - 모듈 간 연결부는 무기계 내화 보드(시멘트보드, 섬유보드 등), 내화 퍼티, 팽창형 실란트(Intumescent Sealant) 등으로 보강하며 고온에서도 물리적 강도를 유지할 수 있는 내열 실링재를 적용해야 합니다. - 우레탄폼, PE폼 등 고발열 유기재료 사용은 지양하며 반드시 KS 인증 또는 준불연 인증 제품을 채택해야 합니다. 3. 열교 차단 설계 - 강재 프레임이 화염을 따라 인접 모듈로 연속 전도되지 않도록 단열 패드(Insulated Pad) 또는 절연 스트립을 연결부 프레임 사이에 설치하여 열교를 차단해야 합니다. - 필요시 세라믹 내화 와셔 또는 절연 간섭재를 삽입하여 고온 시 강재의 직접 접촉을 피해야 합니다. 4. 현장 시공 품질 확보 - 연결부 실링 작업은 도면상에 명확히 표기되어야 하며 실링재의 두께, 폭, 겹침 길이 등 상세 기준을 숙련된 작업자에 의해 시공해야 합니다. - 내화재 이음부는 반드시 이중 실링 또는 덧댐 보강이 적용되어야 하며 수직부 연결 시에는 최소 100mm 이상의 겹침 길이를 확보해야 합니다. 5. 시공 후 내화 성능 시험 및 검증 - 주요 연결부는 KS F ISO 834에 따른 내화 성능 시험 또는 샘플 모듈 제작 후 화재 테스트를 통해 실증 평가되어야 하며 연기 차단 성능까지 포함한 평가가 권장됩니다. 이와 같은 설계-시공-검증 프로세스를 통해 연결부의 내화 성능은 비로소 전체 모듈러 건축물의 내화 등급을 만족할 수 있게 됩니다.
국내외 사례
모듈러 연결부 내화 성능 향상을 위한 기술은 국내외 사례에 대해 알아보겠습니다. 1. 국내 사례 - 서울 모듈러 임시병동(2020년) 프로젝트에서는 연결부에 무기질 복합패널과 비열전도 실링재를 조합하여 1시간 내화 성능을 확보하였으며 실증 시험을 통해 KS 기준을 초과 만족한 사례로 평가됩니다. - 한국건설기술연구원은 철골 모듈러의 벽체 수직 접합부에 대한 내화 시뮬레이션과 실험을 통해 연기 차단이 불완전할 경우 20분 이내 연기 확산이 가능한 것으로 보고하였고 팽창형 씰과 내화 보드 이중 처리를 권장하고 있습니다. 2. 해외 사례 - 영국 런던 모듈러 고층 아파트(25층)는 모듈 간 접합부에 세라믹 와셔 삽입, 이중 강재 프레임 절연 처리, 내화 조인트 테이프 적용으로 2시간 내화 등급을 인증받았습니다. - 일본은 건축기준법상 모듈러 접합부 내화 기준을 독립 조항으로 관리하고 있으며 건축물 내벽 연속선에서 내화 성능 단절이 없어야 하는 ‘불연 구획 연결 지침’을 따릅니다. 적용 전략에 대해 말씀드리겠습니다. 구조설계자, 건축설계자, 시공사, 자재공급사가 초기부터 연결부 내화 방식을 협의하고 상세 시방서에 시공 위치·방식·자재 종류를 명시합니다. 건설사가 공급하는 모듈에 대해 사전 성능시험을 통해 인증을 받고 현장 조립 시 품질관리자가 실링 상태, 재료 일치 여부를 검수하도록 프로세스를 고도화합니다. 결국 연결부 내화 성능은 전체 건축물의 안전성을 좌우하는 구조-시공 통합 품질관리 요소로 인식되어야 합니다.
결론
모듈러 건축은 빠른 시공성과 비용 절감 측면에서 유리한 장점이 있지만 화재 안전 측면에서는 연결부의 취약성이 근본적인 리스크로 작용할 수 있습니다. 연결부는 열의 전도, 기밀성 부족, 재료 접합의 이질성 등 복합적 요인으로 인해 내화 성능 저하의 시작점이 될 수 있으며 따라서 구조 설계 단계부터 철저한 검토와 시공 시 품질 확보가 이루어져야 합니다. 비가연성 재료 적용, 팽창형 실링재 보강, 단열형 프레임 설계, 실증 시험 기반 인증 등의 기술은 내화 성능 확보의 핵심 전략이며 특히 국내 기준에 따라 최소 1시간 이상의 내화 성능 확보를 목표로 구체적인 설계가 이루어져야 합니다. 향후에는 3D 설계 기반 연결부 시뮬레이션, BIM 연동 내화 성능 예측, 스마트 계측을 통한 화재 확산 실시간 모니터링 등 첨단 기술이 결합되면서 연결부의 화재 안전은 더욱 정밀하게 제어될 것으로 기대됩니다. 모듈러 건축의 성공은 연결의 안전성 확보에서 출발하며 그 핵심이 바로 연결부의 내화 성능에 있습니다.