내화구조 – 법정 치수 기준과 철골에 내화피복을 입히는 이유

업데이트 2026년 10월 15일읽는 시간 약 4분

내화구조는 화재가 나도 정해진 시간 동안 무너지지 않고 하중을 버티도록 만든 구조다. 목표는 불에 타지 않는 건물이 아니라, 사람이 대피하고 소방대가 진입해 불을 끌 때까지 건물이 서 있게 하는 데 있다. 그래서 성능도 ‘몇 시간을 견디는가’로 표시한다. 건축물 외에도 선박, 터널의 콘크리트 라이닝, 플랜트 설비처럼 화재 위험이 큰 곳에서 같은 개념을 쓴다.

내화와 방화의 역할 구분

두 말은 자주 섞여 쓰이지만 맡은 일이 다르다. 내화는 기둥, 보, 바닥 같은 구조체가 고온에서도 붕괴하지 않게 버티는 성능이다. 방화는 벽, 바닥, 방화문, 댐퍼로 공간을 나눠 불과 연기가 다른 구역으로 번지지 않게 막는 성능이다. 기둥이 세 시간을 버텨도 방화문이 열린 채 고여 있으면 연기가 계단실로 들어가 피난로가 먼저 막히고, 구획이 완벽해도 구조체가 일찍 휘면 구획 자체가 무너진다. 어느 한쪽만으로는 피난 시간을 확보할 수 없다.

법령이 정한 내화구조의 치수

「건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙」 제3조는 부위별로 내화구조로 인정하는 구성을 열거한다. 주요 항목을 표로 옮기면 다음과 같다.

부위	규칙 제3조의 대표 기준(발췌)
벽	철근콘크리트조·철골철근콘크리트조로서 두께 10cm 이상 / 벽돌조로서 두께 19cm 이상 / 철골 골구의 양면을 철망모르타르 4cm 이상 또는 콘크리트블록·벽돌·석재 5cm 이상으로 덮은 것
외벽 중 비내력벽	철근콘크리트조·철골철근콘크리트조로서 두께 7cm 이상 / 무근콘크리트조·콘크리트블록조·벽돌조·석조로서 두께 7cm 이상
기둥	작은 지름 25cm 이상으로서 철근콘크리트조·철골철근콘크리트조, 또는 철골을 철망모르타르 6cm(경량골재 사용 시 5cm) 이상, 콘크리트블록·벽돌·석재 7cm 이상, 콘크리트 5cm 이상으로 덮은 것
바닥	철근콘크리트조·철골철근콘크리트조로서 두께 10cm 이상 / 철재의 양면을 철망모르타르 또는 콘크리트 5cm 이상으로 덮은 것
보(지붕틀 포함)	철근콘크리트조·철골철근콘크리트조, 또는 철골을 철망모르타르 6cm(경량골재 사용 시 5cm) 이상이나 콘크리트 5cm 이상으로 덮은 것

설계기준강도 50MPa 이상의 고강도 콘크리트를 쓴 기둥과 보는 치수만으로 인정되지 않고, 국토교통부장관이 고시하는 고강도 콘크리트 내화성능 관리기준을 따로 충족해야 한다. 고강도 콘크리트는 조직이 치밀해 화재 때 내부 수증기가 빠져나가지 못하고 표면이 튀어 떨어지는 폭렬이 잘 일어나기 때문이다. 표에 없는 뿜칠 피복, 내화보드, 내화도료 같은 공법은 같은 조 제8호부터 제10호에 따라 한국건설기술연구원장의 시험이나 인정을 거쳐 내화구조가 된다.

내화 시험로의 온도를 계산해 보기

‘1시간 내화’는 실제 화재 1시간을 뜻하지 않는다. 부재를 시험로에 넣고 정해진 표준 가열 곡선대로 온도를 올리면서, 하중을 버티는지와 불꽃·열이 반대편으로 넘어가지 않는지를 확인한 시간이다. 국내 시험 방법인 KS F 2257-1이 따르는 ISO 834 표준 가열 곡선은 T = 345×log₁₀(8t+1)+20(t는 분, T는 ℃)으로 표시된다.

가열 시간	계산	시험로 온도
30분	345×log₁₀(241)+20 = 345×2.382+20	약 842℃
60분	345×log₁₀(481)+20 = 345×2.682+20	약 945℃
120분	345×log₁₀(961)+20 = 345×2.983+20	약 1,049℃
180분	345×log₁₀(1,441)+20 = 345×3.159+20	약 1,110℃

처음 30분 사이에 온도가 800℃를 훌쩍 넘을 만큼 가파르게 오르고, 그 뒤로는 완만하게 올라간다. 1시간과 3시간의 차이는 최고 온도보다 고온에 노출되는 시간의 길이에 있다. 초기의 급가열을 견디지 못하면 뒤의 시간은 의미가 없어서, 피복재가 떨어지거나 콘크리트 표면이 튀어 나가는 결함은 시험 초반에 드러나기 쉽다.

타지 않는 철골에 피복을 입히는 이유

강재는 불에 타지는 않지만 온도가 오르면 강도와 강성이 함께 떨어진다. 600℃ 부근에서는 항복강도가 상온의 절반 아래로 내려가, 평소 하중만으로도 보가 처지고 기둥이 휜다. 열전도율이 높아 한쪽에 닿은 열이 부재 전체로 빨리 퍼진다는 점도 불리하다. 그래서 철골에는 열이 닿는 속도를 늦추는 옷을 입힌다.

뿜칠 피복: 암면이나 석고계 재료를 뿜어 붙인다. 복잡한 접합부에도 쓰기 쉽지만 충격에 떨어지고 두께가 고르지 않기 쉽다.
내화보드: 규산칼슘판이나 석고보드로 부재를 감싼다. 두께 관리가 쉽고 마감이 깔끔하지만 이음부 틈이 약점이다.
내화도료: 평소에는 얇은 도막이다가 고온에서 부풀어 단열층을 만든다. 노출 철골의 형태를 살릴 수 있는 대신 도막 두께와 손상 여부를 꼼꼼히 봐야 한다.

철근콘크리트 부재에서 철근 바깥 콘크리트를 규정 두께만큼 남기는 것도 같은 원리다. 콘크리트가 열을 가로막는 동안 철근의 온도 상승이 늦춰진다.