플랜트 철골 내화피복 물량 산출 : CAFCO FENDOLITE 기준

플랜트 철골의 내화피복 물량은 단순히 철골 표면적을 계산하는 것과는 조금 다르다.

철골의 단면 형상과 피복 방식에 따라 계산방법이 달라지고, Stiffener, PAD, Base Plate와 같은 부위도 추가 물량으로 고려해야 한다.

이번 글에서는 CAFCO FENDOLITE 관련 자료에 제시된 Work Volume 계산방법을 기준으로 정리한다.

 

 

1. CAFCO와 FENDOLITE란?

CAFCO는 Isolatek International이 사용하는 내화피복 제품 브랜드다. Isolatek은 철골 및 콘크리트 구조물 등에 적용되는 수동식 내화(Passive Fire Protection) 제품을 제조하고 있다.

FENDOLITE는 그중 산업시설용 내화피복 제품군으로, 정유·석유화학 플랜트, 발전시설 등과 같은 산업시설의 철골 구조물에 적용된다.

따라서 현장에서 말하는 "CAFCO 내화피복"은 하나의 특정 제품을 의미하기보다는 CAFCO 브랜드의 여러 내화피복 시스템을 통칭하는 경우가 많다.

이번에 검토한 자료는 FENDOLITE의 철골 내화피복 Work Volume을 산출하기 위한 계산자료다.

내화피복의 실제 적용에서는 제품명만 확인할 것이 아니라 다음을 함께 확인해야 한다.

• 요구 내화시간
• 적용 제품
• 요구 피복두께
• 철골 형상
• Project Specification
• 제조사 Measurement 기준

플랜트 철골 내화 피복 개념

 

 

 

 

2. 내화피복 Work Volume은 무엇인가?

철골은 불연재료지만 고온에 노출되면 강도와 강성이 저하된다. 내화피복은 철골의 온도 상승을 늦춰 화재 시 구조적 성능을 일정 시간 유지하기 위해 적용한다.

그런데 H형강은 Flange와 Web으로 구성되어 있어 단순한 사각형으로 볼 수 없다.

따라서 실제 피복 형상을 고려하여 물량을 계산해야 한다.

자료에서는 다음과 같이 구분한다.

구분	적용 대상	계산 개념
Solid Fill	203 x 203 mm 이하	단면을 단순한 형상으로 계산
Profile	203 x 203 mm 초과	실제 철골 Profile을 따라 계산
Additional	Stiffener, PAD, Base Plate	별도 추가 물량

여기서 Work Volume은 기본적으로 ㎡/m, 즉 철골 1m당 필요한 환산 피복 물량으로 이해할 수 있다.

 

 

 

3. Solid Fill Method

기호는 다음과 같다.

• h = 철골 높이
• w = 철골 폭
• t = 내화피복 두께

Column

Work Volume = (h + 2t) x (w + 2t) / t

Beam / Girder

Work Volume = (h + t) x (w + 2t) / t

Beam과 Column의 공식이 다른 것은 피복되는 면과 상부 접촉 조건이 다르기 때문이다.

계산 예제

190 x 200 mm Beam에 38 mm 내화피복을 적용한다.

• h = 0.190 m
• w = 0.200 m
• t = 0.038 m

Work Volume

= (0.190 + 0.038) x (0.200 + 0.076) / 0.038

= 0.228 x 0.276 / 0.038

= 1.656 m²/m

따라서 190 x 200 Beam의 Work Volume은 1.656 m²/m이다.

 

 

 

 

4. Profile Method

Profile Method는 자료에서 203 x 203 mm를 초과하는 철골에 적용한다.

실제 H형강의 Flange와 Web 형상을 따라 피복되는 부분을 계산하는 방식이다.

Column

Work Volume = (h + 2t) x 2 + (w + 2t) x 4

Beam / Girder

Work Volume = (h + t) x 2 + (w + 2t) x 3

계산 예제

350 x 300 mm Column에 38 mm 내화피복을 적용한다.

• h = 0.350 m
• w = 0.300 m
• t = 0.038 m

Work Volume

= (0.350 + 0.076) x 2 + (0.300 + 0.076) x 4

= 0.852 + 1.504

= 2.356 m²/m

따라서 계산 결과는 2.356 m²/m이다.

원자료와 계산값이 다른 이유

원자료에는 같은 조건의 결과가 2.336 m²/m로 표시되어 있다.

그러나 제시된 공식과 치수를 그대로 적용하면 2.356 m²/m가 나온다.

구분	결과
원자료 표기	2.336 m²/m
공식 재계산	2.356 m²/m
차이	0.020 m²/m

따라서 단순 오기인지 별도의 계산 조건이 있었는지는 확인이 필요하다.

제시된 공식 기준으로는 2.356 m²/m가 계산된다.

 

 

 

5. Stiffener와 PAD 추가 물량

철골 본체만 계산하면 Stiffener나 PAD 부분이 누락될 수 있다.

자료에서는 다음과 같이 추가 Work Volume을 계산한다.

Additional Work Volume = h x w x 2 x 2

그리고 6m당 추가 물량으로 제시한다.

실제 적용에서는 다음 사항을 확인해야 한다.

• Stiffener 크기
• 설치 개수
• 설치 위치
• 양면 피복 여부
• Project Measurement 기준

따라서 구조도면의 실제 Stiffener 형상과 수량을 확인하여 반영하는 것이 좋다.

 

 

 

6. Column Base Plate 추가 물량

Column 하부의 Base Plate도 별도로 고려할 수 있다.

기호는 다음과 같다.

• A = Base Plate 외곽 치수
• a = Column 접촉부 치수
• h = 피복 형상의 높이
• THK = 내화피복 두께

공식은 다음과 같다.

Work Volume = h / 6 x {(2A + a) x A + (2a + A) x a} / THK

자료에서는 Base Plate 주변의 피복 형상을 입체적으로 보고 환산 물량을 계산한다.

 

 

 

7. Base Plate 계산 예제

다음 조건을 적용한다.

• A = 0.3 m
• a = 0.3 m
• h = 0.2 m
• THK = 0.038 m

공식에 대입하면,

Work Volume

= 0.2 / 6 x {(2 x 0.3 + 0.3) x 0.3 + (2 x 0.3 + 0.3) x 0.3} / 0.038

= 0.2 / 6 x (0.27 + 0.27) / 0.038

= 0.00972 / 0.038

= 0.474 m²

따라서 Base Plate의 추가 Work Volume은 약 0.474 m²이다.

자료의 표와도 일치한다.

Base Plate A	a	h	THK.	Work Volumn
0.3 m	0.3 m	0.2 m	38 mm	0.474 m²
0.4 m	0.4 m	0.2 m	38 mm	0.842 m²
0.5 m	0.5 m	0.2 m	38 mm	1.316 m²
0.6 m	0.6 m	0.2 m	38 mm	1.895 m²

 

 

 

8. 공식의 /t는 왜 들어가는가?

Solid Fill과 Base Plate 공식에는 /t 또는 /THK가 들어간다.

기본적인 관계는 다음과 같다.

Volume = Area x Thickness

따라서,

Area = Volume / Thickness

가 된다.

즉, 해당 공식은 피복 형상의 체적을 계산한 뒤 피복두께를 기준으로 환산 면적을 구하는 개념으로 이해할 수 있다.

다만 이는 공식의 구조를 이해하기 위한 설명이며, 실제 프로젝트에서는 제조사가 정의한 Work Volume 및 Measurement 기준을 우선 적용해야 한다.

 

 

 

9. 실제 물량 산출 순서

실제 플랜트에서는 다음 순서로 확인하면 된다.

 

내화피복 대상 확인
→ 요구 내화시간 확인
→ 제품 및 피복두께 확인
→ Beam / Column 형상 확인
→ Solid Fill / Profile 구분
→ 본체 Work Volume 계산
→ Stiffener / PAD / Base Plate 추가
→ Project Measurement 기준 확인

결국 중요한 것은 어떤 공식이 있는가보다 어떤 조건에서 어떤 공식을 적용하는가이다.

 

 

 

10. 핵심 공식과 실무 포인트

구분	계산 공식
Solid Fill - Column	(h + 2t) x (w + 2t) / t
Solid Fill - Beam/Girder	(h + t) x (w + 2t) / t
Profile - Column	(h + 2t) x 2 + (w + 2t) x 4
Profile - Beam/Girder	(h + t) x 2 + (w + 2t) x 3
Stiffener / PAD	h x w x 2 x 2 / 6m
Base Plate	h / 6 x {(2A + a) x A + (2a + A) x a} / THK

 

마무리

 

CAFCO FENDOLITE 자료에서 확인할 수 있는 핵심은 철골의 실제 형상과 피복 방식을 고려하여 내화피복 물량을 산출한다는 것이다.

소형 부재는 Solid Fill, 대형 부재는 Profile 방식으로 구분하고, Stiffener/PAD와 Base Plate는 추가 물량으로 검토한다.

또한 제조사 자료의 계산값을 그대로 사용하는 것보다 공식과 입력조건을 직접 검산하는 과정이 중요하다. 이번 자료의 350 x 300 Column처럼 원자료의 2.336 m²/m와 재계산값 2.356 m²/m가 다를 수 있기 때문이다.

실제 프로젝트에서는 최신 제조사 기술자료와 Project Specification, 계약상 Measurement 기준을 최우선으로 확인해야 한다.

 

내화피복 물량 산출의 핵심은 철골 표면적이 아니라 실제 피복 형상과 적용 기준을 이해하는 것이다.

 

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