이방향 중공 슬래브 공법이란 슬래브 내부에 중공을 형성시켜 일정 수준 이상의 구조성능을 확보하면서도 슬래브의 자중을 경감 시키는 공법이다. 이러한 이방향 중공 슬래브의 구조 성능은 다양한 연구를 통하여, 성능과 안전성이 평가되었다. 하지만 이방향 중공 슬래브의 실제 적용을 위해서는 구조 성능뿐만 아니라 화재시의 안전성과 같은 내화성능의 확보가 중요하다. 그러나 현재 중공슬래브에 대한 내화성능평가에 관한 연구는 미흡한 수준이다. 일반 철근콘크리트 슬래브는 콘크리트의 재료적 특성에 따라 우수한 내화 부재이다. 하지만, 이방향 중공 슬래브는 내부에 중공이 형성됨에 따라 일반 철근콘크리트 슬래브와는 다른 온도 분포 및 성능을 보일 것으로 예상된다. 따라서 본 논문에서는 Wickström’s method를 적용하여 이방향 중공슬래브에 대한 내화성능 평가 방법을 제안하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 일반 철근콘크리트 슬래브 및 본 연구진에서 개발한 도넛형 이방향 중공 슬래브를 대상으로 Wickström’s method를 적용하여 간략한 방식으로 도넛형 이방향 중공슬래브의 내화성능 평가 방안을 제안하였다. 또한, 상용 유한요소해석 프로그램(Ansys v.11)를 이용하여 제안된 방안으로 도출된 결과에 대한 검증을 실시하였다. 본 연구 결과, 제안된 방법을 통하여 화재에 노출되어 있는 도넛형 이방향 중공슬래브의 내부 온도를 구체적으로 산출할 수 있었으며, 산출된 결과와 유한요소해석결과의 비교를 통하여 제안한 방안에 대한 신뢰성을 확인할 수 있었다.

화재발생시 콘크리트충전 강관(CFT)기둥은 강재의 표면이 고열에 직접 노출되기 때문에 강관의 내화피복에 따라 내화성능에서 많은 차이가 예상된다. 본 연구에서는 내화피복 CFT기둥의 온도분포특성을 파악하기 위하여 내화피복의 종류와 두께 및 내화시간을 변수로 하여 실험을 실시하였다. 실험결과 가열온도를 기준으로 내화성능은 내화뿜칠, 내화페인트, 무내화의 순으로 나타났다. 가열시간-위치별 온도분포는 콘크리트부분은 완만한 증가를 보이고 있으나, 강관외부표면에 도달하면 급격한 온도의 증가를 보이는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 철도터널내 화재시 터널내 구조체의 내화성능을 평가하기 위한 시간-온도곡선의 기준을 제시하고자 실시하였다. 현재 국내에서는 철도터널건설과 터널의 수가 빠른 속도로 증가하고 있으며, 터널연장이 길어짐에 따라 터널 내 화재사고가 갈수록 높아지고 있는 상황이다. 철도터널의 화재빈도수는 적지만 화재시 인명과 교통차단으로 인한 사회적 피해는 막대하다. 하지만 우리나라에서는 철도터널 화재에 대한 적합한 시간-온도 곡선을 규정하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 철도의 통행량, 차량 종류 등을 고려한 열방출율을 기초로 외국에서 제시된 시간-온도 곡선을 검토해 보았으며 국재 실정에 가장 적합한 설계화재 모델을 제시하였다. 탄화수소(HC)시간-온도 곡선이 국내 철도터널의 설계화재모델로 가장 적합하였으며, 탄화수소 시간-온도곡선에 의한 철도터널 구조체의 온도분포를 예측하기 위하여 유한요소해석을 통하여 콘크리트터널 구조체의 구조성능을 검토하였다.

본 연구에서는 RC구조물의 내구 및 내화성능을 동시에 향상시킬 수 있는 고인성 모르타르 (FR-ECC)를 개발하여, 이를 RC구조물의 보수재료로서 사용하기 위한 실험적 연구를 실시하였다. 즉, FR-ECC를 이용하여 제조한 콘크리트 시험체의 강도, 열적특성, 모의부재의 철근부식특성, 내화성능 등에 대하여 검토하였으며, FR-ECC의 현장적용 가능성에 대해서도 평가하였다. 그 결과, FR-ECC는 기존 보수 모르타르에 비해 우수한 강도 및 내구성능을 보유하고, 휨균열 발생 후에도 외부열화 인자의 침입을 억제하여 철근부식을 방지하는 것으로 나타났다. 또한 FR-ECC를 적용한 부재는 ISO 834 가열조건에서도 우수한 내화성능을 갖는 것으로 나타났으며, 뿜칠성능 등의 현장시공 성능에서도 우수한 특성을 나타냈다.

본 논문의 목적은 경량기포모르터를 충전한 스틸스터드와 복합스터드 내력벽체의 내화성능을 KS규준에 따라 평가하는데 있다. 주거용과 상업용 건물의 최소 내화 요구시간은 2시간이다. 시험 결과로부터 스틸 스터드와 복합스터드에 경량기포 모르터를 충전한 두 시험체 모두 2시간 내화 성능을 만족하는 것으로 나타났다. 또한 복합스터드 패널 시험체의 경우 내화 성능면에서 스틸 스터드 패널 시험체 보다 우수하다는 것을 정량적 평가하였다.

건축물의 초고층화에 따라 최근 고성능 콘크리트의 사용이 증가하고 있다. 이러한 고성능 콘크리트는 고강도, 고유동, 고내구성 등 다양한 성능을 발휘하지만, 화재시 폭열에는 약한 것으로 알려져 있다. 본 연구는 PP섬유 혼입 및 마감재 변화에 따른 고성능 RC 기둥의 폭열방지 성능을 검토한 것이다. 실험결과 내화시험 후 폭열특성으로, 먼저 플레인의 경우 심한 파괴 폭열과 함께 철근이 노출됐고 내화뿜칠로 마감한 고성능 콘크리트는 내부 수분의 영향으로 플레인보다 더욱 심한 폭열을 나타냈다. 또한, 마감재 변화에 따른 시험체의 폭열특성으로는 내화도료로 마감한 경우가 가장 우수한 폭열방지 효과를 나타냈으며 폴리프로필렌 섬유를 0.1%혼입한 콘크리트는 3시간 가력 내화시험 후 가장 안전한 폭열방지 성능을 입증하였다.