가스폭발 위험장소 또는 분진폭발 위험장소에서 화재가 발생하면, 설비 손상보다 먼저 철골 구조부의 강도 저하가 위험을 키우는 경우가 많다.
내화구조는 “불을 끄기 전까지 구조를 버티게 하는 설계·시공·유지관리 체계”이며, 법적 요구사항과 현장 위험도를 동시에 만족해야 한다.
이 글은 2026년 개정 기술지원규정의 기준을 바탕으로, 내화 대상 선정부터 범위 산정, 재료·시험기준 선택, 시공 품질관리, 유지보수 점검까지 실무에 바로 적용 가능한 형태로 정리한 안내서이다.
◦ 관련규격 및 자료
- API RECOMMENDED PRACTICE 2218 THIRD EDITION, JULY 2013 (Fireproofing Practices in Petroleum and Petrochemical Processing Plants)
- IRI Information(Fireproofing for oil and chemical properties)
- KSF 2257-1,6,7(건축 부재의 내화 시험 방법)
- UL 1709(Rapid rise fire test of protection materials for structural steel)
◦ 관련법규․규칙․고시 등
- 산업안전보건기준에 관한 규칙 제270조(내화기준)
1. 내화구조를 먼저 맞춰야 하는 이유
폭발위험장소에서 화재는 배관·플랜지 누출, 펌프 씰 손상, 드레인·배수로 유출 등으로 급격히 확대되는 특성이 있다.
이때 철골 기둥·보, 용기 지지대, 파이프랙이 열을 받아 변형되면 2차 피해가 커지며, 비상 차단·감압 계통이 작동하더라도 구조물이 먼저 무너지는 상황이 발생할 수 있다.
내화구조는 구조부의 온도 상승을 지연시키고, 소화·차단·대피가 작동할 시간을 확보하는 역할을 한다.
2. 법적 필수사항: 현장에서 반드시 맞춰야 하는 최소 기준
폭발위험장소에 설치되는 건축물 등은 법에서 정한 부분을 내화구조로 해야 하며, 성능이 유지되도록 점검·보수하는 체계도 함께 요구된다.
다만 물 분무시설 또는 폼헤드(foam head) 설비 등 자동소화설비로 화재 시 2시간 이상 안전성을 유지하도록 한 경우에는 내화구조를 생략할 수 있는 예외가 존재한다.
| 구분 | 법이 요구하는 내화 대상 | 법정 최소 범위(현장 해석 기준) | 실무 점검 포인트 |
|---|---|---|---|
| 건축물 구조부 | 기둥 및 보 | 지상 1층까지(1층 높이가 6 m 초과 시 6 m까지) | 1층 정의(바닥 기준), 구조 부재 누락(곡재·가새) 여부 확인이 필요하다. |
| 용기 지지부 | 위험물 저장·취급용기 지지대(높이 30 cm 이하 제외) | 지상으로부터 지지대 끝부분까지(= 지지대 전 구간) | “높이” 측정 기준(바닥/받침대), 스커트·새들·브래킷 포함 여부가 쟁점이다. |
| 배관·전선관 지지부 | 배관·전선관 등의 지지대 | 지상으로부터 1단까지(1단 높이가 6 m 초과 시 6 m까지) | 파이프랙/독립 지지대/행거 등 형태별로 범위를 도면에 표시해야 한다. |
| 예외 | 자동소화설비 설치 등 | 화재 시 2시간 이상 안전성 유지가 기술적으로 확보되는 경우 | “2시간 유지”를 설계 문서와 성능 검증 자료로 입증해야 한다. |
3. 내화구조 대상 및 범위: 설비별로 ‘어디까지’가 달라지는 지점
내화구조는 “대상 설비 목록”만으로는 사고를 막기 어렵다.
내화의 핵심은 범위 설정이며, 동일한 설비라도 배치(다층 바닥, 펌프 유무, 공랭기 설치 위치)에 따라 요구 범위가 달라진다.
3-1. 공통 원칙: 6 m가 끝이 아닌 경우
건축물 기둥(Column)과 보(Beam)는 기본적으로 지상 1층까지가 내화 범위이며, 1층 높이가 6 m를 넘으면 6 m까지를 최소 범위로 본다.
다만 위험물 보유량이 많거나 공정 압력이 높은 석유화학 공정 등에서는 9 m 이상까지 확대 적용을 고려하는 접근이 실무적으로 합리적이다.
또한 다층 구조에서 바닥면이 콘크리트 등으로 막혀 누출된 가연물이 고이기 쉬운 구조이거나, 누출이 지속되어 화재가 장시간 지속·확대될 가능성이 있으면 가장 높은 위치까지 내화구조로 잡는 방식이 안전측면에서 유리하다.
3-2. 건축물의 기둥 및 보: 곡재·가새(Bracing) 누락이 가장 흔한 결함이다
내화대상 지역 내 건축물의 주 기둥과 보는 내화구조 대상이다.
수직 하중을 받는 지지대, 기둥의 수평 안정성에 기여하는 곡재(Knee), 대각선 가새(Bracing)도 내화구조로 포함하는 것이 원칙이다.
단, 바람·지진 하중에만 사용되는 곡재·가새는 내화처리를 요구하지 않는 해석이 가능하며, 이 구분은 구조설계 의도와 하중 경로를 근거로 문서화해야 한다.
3-3. 위험물 저장·취급용기 지지대: ‘스커트 내부’와 ‘개구부’가 승부처이다
용기 지지대는 바닥(또는 누출물이 고일 수 있는 바닥)으로부터 지지대 끝부분까지 전체를 내화구조로 잡는 것이 기본이다.
지지대 높이가 300 mm 이하인 경우는 제외할 수 있으나, 실제 현장에서는 받침대 높이, 그레이팅 하부 콘크리트 받침, 배수턱 등으로 기준이 흔들리므로 측정 기준을 도면에 명확히 적는 방식이 안전하다.
- 스커트(Skirt)에 개구부가 없으면 외부 표면을 내화구조로 적용한다.
- 밀폐되지 않은 직경 600 mm 이상(또는 동등 이상)의 개구부가 있거나, 스커트 내부에 플랜지·밸브 등 누출위험 연결부가 있으면 스커트 내·외부 모두 내화구조로 적용한다.
- 맨홀 등 개구부를 막아 운용한다면, 탈착 가능한 두께 6 mm 이상의 철판 마개로 제작하는 방식이 기준에 부합한다.
직경 750 mm 이상인 수평 열교환기·응축기·드럼·리시버·축적기 등을 지지하는 철제 받침대(Steel saddle)는 내화구조 적용 대상이다.
또한 반응기·탑조류 등 용기가 내화구조물 위에 설치되는 경우 브래킷(Bracket)과 러그(Lug)도 지지대와 동등한 내화구조로 보는 접근이 일관된다.
3-4. 배관·전선관 지지대와 파이프랙(Pipe Rack): 1단/6 m/9 m 기준을 분리해야 한다
파이프랙이 배관·전선관 지지대에 해당하는 경우, 지상으로부터 1단까지 주 기둥·보를 내화구조로 잡는 방식이 기본이며 1단 높이가 6 m를 넘으면 6 m까지를 최소로 본다.
- 첫 번째 수평 보 높이에 150 A 초과 배관이 설치되면 9.0 m까지 내화 확대를 적용하는 접근이 권장된다.
- 파이프랙 아래에 대형 탄화수소 펌프가 설치된 경우도 9.0 m까지 내화 확대가 실무적으로 합리적이다.
- 배관의 고정·수축팽창을 위해 배관에 부착된 지지대는 내화 대상에서 제외하는 해석이 가능하나, “구조 지지”와 “배관 운동 제어”를 구분해 도면에 표기해야 한다.
파이프랙 상단에 공랭식 열교환기(air cooled heat exchanger)가 설치되면, 높이와 관계없이 파이프랙 전 높이의 수직·수평 지지대에 대해 내화구조를 적용하는 기준이 적용된다.
또한 주 파이프랙 외부의 보조 지지대(측면 소형 랙, 독립형 지지대, T형 기둥, 브래킷 기둥 등)라도 150 A 이상의 배관이나 릴리프/블로우다운/펌프 흡입 등 “중요 배관”을 지지하면 내화구조 대상이 된다.
3-5. 공냉식 열교환기 지지대: 배치와 온도가 기준을 바꾼다
공랭식 열교환기가 위험물 또는 가연성 액체가 들어있는 용기·장치 상부에 위치하면, 해당 용기·장치의 수평 반경 6 m~12 m 범위 내에서 높이와 관계없이 수직 하중을 받는 기둥·보를 내화구조로 잡는 기준이 적용된다.
또한 공랭식 열교환기 입구온도가 자연발화온도보다 높거나 315 ℃ 이상인 가연성 기체·액체를 취급하는 경우, 구조 지지대는 내화구조 대상으로 본다.
반대로 가스만 취급하고 지상의 다른 장비 화재에 노출되지 않으며, 고장 시에도 화염 충돌(Flame impingement) 가능성이 기술적으로 낮다면 내화에서 제외하는 판단이 가능하나, 이 경우도 근거 문서(배치·화재 시나리오·유출물 유무)를 갖춰야 한다.
3-6. 가열로(Fire Heater) 지지 구조물: “연도(스택) 지지대”를 빼먹기 쉽다
인화성·가연성 액체 및 증기 과열기(Steam superheater)를 취급하는 연소 히터를 지지하는 구조 부재는 내화구조 적용 대상이다.
가열로의 연도(배기가스 통로) 지지대도 내화구조로 포함하는 것이 기준이다.
매달린 형태의 가열로 지지대 역시 내화구조 적용 대상이다.
3-7. 전력 및 계측제어 전선: “15분”이 안전계통 연속성의 하한이다
화재를 제어하거나 화재 결과를 완화하는 데 필요한 비상 시스템(비상정지, 비상격리, 비상감압 등)에 사용되는 전기·계측·제어 계통은, 화재 노출 시 안전하게 작동하도록 설계되지 않았다면 15분 이상 화재 피해로부터 보호되도록 내화구조로 잡는 기준이 적용된다.
지하 매설 전선과 비위험장소를 통과하는 전선은 내화에서 제외할 수 있다.
| 항목 | 허용되는 케이블 보호 방식(예) | 실무 검증 포인트 |
|---|---|---|
| 케이블 자체 내화 | MI/SI(미네랄 절연) 케이블, 고온 15분 이상 견딤이 입증된 케이블 | 시험성적서·인증 범위가 “15분 이상” 및 적용 조건(온도·설치)을 포함하는지 확인한다. |
| 트레이 시스템 내화 | 내화 인증 케이블 트레이, 규산칼슘 패널/블록 기반 밀폐형 트레이 등 | 알루미늄 재질은 허용되지 않는 기준이므로 재질 확인이 필요하다. |
| 외피 보호 | foil-backed endothermic wrap(흡열 랩) 등 | 현장 곡률·관통부·단부 마감이 성능을 좌우하므로 시공 상세를 표준화해야 한다. |
3-8. 공압·유압 계측라인: 재질 인정과 단열 내화가 함께 간다
STS 304, 316 재질은 내열온도가 높아 내화구조로 볼 수 있다는 기준이 제시된다.
튜빙은 650 ℃ 이상에서 사용 가능한 사전 성형 파이프 단열재로 내화처리하는 방식이 기준에 부합한다.
옥외 환경에서는 내후성(우수·자외선·결로) 유지 조치가 함께 설계되어야 한다.
3-9. 긴급차단장치(ESD): 밸브 본체보다 “전원·신호선”이 먼저 끊기는 문제가 많다
정상 작동 가능성을 높이기 위해 밸브에 연결된 전원 및 신호선 모두를 내화 처리하는 접근이 기준이다.
모터 작동장치는 밸브가 완전히 열리거나 닫힐 때까지 충분한 시간을 확보할 수 있도록 내화성능을 확보해야 한다.
화재로 고장 시 안전위치로 고장 날 수 있도록 설계된 경우에는 내화처리 요구가 완화될 수 있으며, 이때 “안전위치” 정의와 기능시험 근거가 문서로 남아야 한다.
3-10. 기타 설비: 유해 방출을 막는 목적의 방호가 포함된다
방사성 물질을 사용하는 레벨 표시기, 유독가스 분석기 등은 화재 시 유해 방출을 방지하기 위해 보호 대상이 될 수 있으며, 내화 외함을 활용하는 방식이 가능하다.
플레어 라인 지지대가 공정지역에 있거나 대량 유출 가능성이 있는 개방 도랑·배수로 근처에 있으면 내화 처리 대상이 된다.
4. 내화성능을 숫자로 고정하기: 합격 조건과 예외 조건
내화성능은 시험 조건에서 강재 온도가 기준을 넘지 않는 상태를 의미한다.
실무에서는 “강재 평균온도 538 ℃ 이하, 어느 측정점도 649 ℃를 넘지 않음”이라는 판단 기준을 내화성능의 핵심 숫자로 관리하는 방식이 유효하다.
또한 법적 예외(자동소화설비로 2시간 이상 안전성 유지)는 문서로 입증되는 경우에만 적용하는 것이 안전하다.
5. 내화재료와 시험기준 선택: KS F 2257과 UL 1709를 어떻게 적용할 것인가
내화재료는 내화 콘크리트, 내화 뿜칠재, 내화 도료 등으로 구분할 수 있다.
중요한 점은 재료 종류보다 “어떤 화재 시나리오를 기준으로 성능을 인정할 것인지”를 먼저 정하는 일이다.
| 구분 | 권장 시험기준(예) | 적용 판단 기준 | 실무 메모 |
|---|---|---|---|
| 표준화재(건축 중심) | KS F 2257(일반/보/기둥 등) 또는 동등 기준 | 일반 건축 부재 내화 등급 판단, 법정 최소 1시간 이상 성능 확인 | 내화시간은 최소 1시간을 기준으로 하되, 화재 지속시간·소화능력을 고려해 상향 적용을 검토한다. |
| 탄화수소 화재(급속 가열) | UL 1709 또는 동등 이상의 급속 화재 시험 | 정유·석유화학 등 탄화수소 물질을 대량 보유/취급하여 초기 온도 상승이 빠른 경우 | 동일 재료라도 시험기준이 다르면 두께·시공 상세가 달라질 수 있으므로, 구매 사양서에 시험기준을 먼저 고정한다. |
내화재료는 KS 기준에 적합하거나 그 이상의 성능을 갖는 것이어야 하며, “인증 성적서의 시험 조건”과 “현장 시공 사양”이 일치해야 한다.
특히 뿜칠재·내화도료 등은 제조업자가 성능 인정을 위해 제출한 시공방법과 동일한 공사 시방서를 적용해야 한다는 원칙이 중요하다.
6. 시공 품질관리: 내화 두께와 부착강도는 현장에서 숫자로 남겨야 한다
내화는 설계가 50%이고, 시공 품질관리가 나머지 50%이다.
현장에서는 “피복 두께 부족”, “충격·진동으로 인한 탈락”, “동절기 양생 불량”이 반복적으로 발생한다.
6-1. 내화 콘크리트 적용 시 핵심 기준
내화 콘크리트를 사용할 경우 철골 부재 외면으로부터 내화 콘크리트 두께 50 mm 이상을 확보하는 기준이 제시된다.
또한 철망(예: 2.5 mm 굵기 철망)과 커버플레이트 등 상세를 적용해 박리·탈락을 줄이는 방식이 실무적으로 유효하다.
6-2. 뿜칠재·내화도료 적용 시 핵심 기준
- 제조사 성능 인정 시방서와 동일한 공법을 적용하는 것이 원칙이다.
- 시공 중 일부 탈락·균열이 발생하면 표준 양생기간 이후 보수하는 기준이 제시된다.
- 시공 후 외관검사 + 피복두께 + 밀도 + 부착강도 등 공사 품질검사를 통해 이상 유무를 확인해야 한다.
- 동절기에는 난방 또는 보온으로 제조사가 요구하는 적정 온도를 유지하는 방식이 필요하다.
[내화구조 시공 QA/QC 체크리스트 예시]
1) 설계/문서
- 내화 대상 리스트(설비 Tag 기준)와 내화 범위(높이/반경/층) 도면 표기 완료
- 적용 시험기준(KS F 2257 또는 UL 1709 등)과 요구 내화시간 명시
- 제조사 시방서, 시험성적서, 인증 범위(재료/두께/기재) 확보
2) 시공 전
- 바탕면(녹/오염/유분) 처리 기준 확인
- 관통부/브래킷/러그/새들 등 취약부 상세 승인
- 동절기 온도관리 계획(난방/보온/양생) 수립
3) 시공 중
- 공정별 피복 두께 실측 기록(부재별 최소/평균)
- 이음부/단부 마감 확인(탈락 방지, 수분 유입 차단)
- 충격 가능 구간(통로, 장비 인양, 차량 동선) 보강 적용
4) 시공 후
- 외관검사(균열/공극/박리)
- 두께/밀도/부착강도 등 품질시험 및 합격 기준 기록
- 손상 발생 시 보수 절차(양생 후, 제조사 보수법) 적용 기록7. 성능 유지 및 보수: 운영 단계에서 내화가 가장 많이 망가진다
내화구조는 설치 순간이 아니라 “운영 중 손상 관리”에서 성능이 갈린다.
배관 교체, 밸브 작업, 비계 설치, 단열 보수, 인양 작업은 내화 피복 손상의 주요 원인이다.
정기 점검으로 균열·탈락·침수·부식 유발 요인을 조기에 발견하고, 제조사가 제시하는 보수 방법으로 복구하는 체계를 운영해야 한다.
8. 적용 사례: 범위 산정에서 가장 자주 발생하는 5가지 판단
사례 1) 파이프랙은 1단까지만 했는데, 랙 아래에 대형 탄화수소 펌프가 설치된 경우
이 경우는 9.0 m까지 내화 확대 적용이 기준에 부합하는 방향이다.
펌프 화재는 랙 하부에서 시작해 랙 전체로 확산되는 경우가 많으므로, “하부 화원 + 상부 배관” 조합은 내화 범위 확대의 대표 조건이다.
사례 2) 수직 용기 스커트에 큰 개구부가 있고 내부에 플랜지·밸브가 있는 경우
스커트 내부 누출 가능성이 존재하므로 스커트 내·외부 모두 내화 적용이 기준 방향이다.
개구부를 막아 운용한다면 두께 6 mm 이상 탈착형 철판 마개 적용과 통풍·관통부로 인한 외풍 영향 최소화가 함께 검토 대상이다.
사례 3) 공랭식 열교환기가 파이프랙 최상단에 설치된 경우
이 경우는 파이프랙 전체 높이의 수직·수평 지지대에 내화를 적용하는 기준이 적용된다.
연결용 보 중 수직 하중을 받지 않는 부재는 제외가 가능하나, 하중 기여 여부는 구조기준으로 판단해야 한다.
사례 4) 비상정지(ESD) 케이블이 일반 케이블 트레이(알루미늄)로 구성된 경우
알루미늄은 허용되지 않는 기준이 제시되므로, 재질 변경 또는 인증된 내화 트레이 시스템으로 대체하는 방식이 필요하다.
대체가 어렵다면 15분 이상 보호 성능을 만족하는 케이블/랩/밀폐형 트레이 솔루션으로 설계를 변경하는 접근이 현실적이다.
사례 5) 지지대 높이 300 mm 이하라 내화 제외했는데, 바닥이 콘크리트 턱으로 막혀 유출물이 고이는 구조인 경우
형식적으로는 높이 예외에 해당할 수 있으나, 누출물이 고이는 구조는 화재 지속과 구조 가열을 키우는 조건이다.
이 경우는 정량적 위험성 평가 결과와 구조 온도 평가로 제외를 입증하지 못하면, 보수적으로 내화 적용을 검토하는 편이 안전하다.
9. 실무자가 바로 쓰는 내화구조 적용 절차
- 1단계: 폭발위험장소(가스/분진) 구분도와 설비 배치도를 최신 상태로 확정한다.
- 2단계: 법정 최소 내화 대상(기둥·보, 용기 지지대, 배관·전선관 지지대)을 목록화한다.
- 3단계: 범위를 숫자로 고정한다(6 m/1단/지지대 전 구간/9 m 확대 조건/반경 6~12 m 조건/케이블 15분).
- 4단계: 화재 시나리오에 맞는 시험기준(KS F 2257 또는 UL 1709 등)과 요구 내화시간을 확정한다.
- 5단계: 제조사 시방서 기반으로 시공 상세(관통부, 브래킷, 단부 마감, 충격 보호)를 표준화한다.
- 6단계: 시공 품질검사(두께·밀도·부착강도) 기록을 남기고, 운영 점검·보수 체계를 절차로 고정한다.
FAQ
폭발위험장소에서 “내화구조”는 건축물에만 적용되는 개념인가요?
건축물 기둥·보뿐 아니라, 위험물 저장·취급용기 지지대와 배관·전선관 지지대까지 포함하는 개념이다. 현장에서는 구조물 전체 하중 경로(기둥·보·가새·곡재)와 지지 구조를 함께 대상으로 잡는 접근이 필요하다.
내화 범위를 6 m까지만 하면 법을 충족한 것 아닌가요?
법정 최소는 6 m 또는 1단 등으로 정리되지만, 공정 특성(대형 펌프, 대구경 배관, 공랭기 설치, 바닥에 유출물 고임)에 따라 9 m 이상 확대가 필요한 조건이 존재한다. 최소 충족과 위험도 기반 확대는 분리해서 판단하는 것이 안전하다.
용기 스커트는 외부만 내화하면 되나요?
개구부가 없으면 외부만 적용하는 기준이 가능하다. 다만 밀폐되지 않은 큰 개구부(직경 600 mm 이상 등)가 있거나 내부에 누출위험 연결부가 있으면 스커트 내·외부 모두 내화 적용이 필요하다.
비상정지(ESD) 관련 케이블은 어느 수준으로 보호해야 하나요?
화재를 제어하거나 결과를 완화하는 비상 시스템에 필요한 전기·계측·제어 계통은, 화재 노출 시 안전 작동 설계가 아니라면 최소 15분 이상 보호되도록 내화구조로 잡는 기준이 적용된다. 케이블 자체 내화, 인증된 트레이 시스템, 흡열 랩 등으로 성능을 입증하는 방식이 필요하다.
내화구조를 생략할 수 있는 “2시간 예외”는 어떻게 적용하나요?
자동소화설비(물 분무, 폼헤드 등)로 화재 시 2시간 이상 안전성을 유지하도록 한 경우에 한정된다. 단순히 설비가 설치되어 있다는 사실이 아니라, 설계 사양과 성능이 2시간 안전성에 연결된다는 점이 문서로 정리되어 있어야 한다.
