[법규] 플랜트 방호벽 설계 실무 — KOSHA GUIDE D-65-2018

D-65-2018 방호구조 설계 및 설치에 관한 기술지침.pdf

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플랜트에서 방호벽은 흔하게 접하는 구조물은 아니지만, 화공 및 발전 플랜트의 Plot Plan을 검토하다 보면 한 번쯤 만나게 된다.

특히 공정설비와 건축물이 가까이 배치되거나, 부지 여건 때문에 충분한 이격거리를 확보하기 어려운 경우 방호벽을 검토하게 된다.

건축설계 입장에서는 단순히 방호벽을 그려 넣는 것으로 끝나는 문제가 아니다. 방호벽의 위치와 높이부터 벽체 형식, 기초, 방호문, 배관 및 케이블 관통부까지 같이 확인해야 한다.

이번 글에서는 KOSHA GUIDE D-65-2018 「방호구조 설계 및 설치에 관한 기술지침」을 기준으로 건축설계에서 주로 확인하는 내용을 정리한다.

항목	주요 내용
목적	폭발 영향으로부터 보호시설 방호
주요 검토 대상	가스·분진 폭발 위험시설 등
기본 위치	폭발원과 보호시설 사이
설비와의 거리	1 m 이상
RC 방호벽	두께 120 mm 이상
블록 방호벽	두께 150 mm 이상
강판 방호벽	1면 6.0 mm 이상 / 2면 3.2 mm 이상
방호벽 높이	2 m 이상
설계 시점	Plot Plan 단계부터 검토
주요 협업	Process / Safety / Civil / Structural / Piping / Electrical / Architectural

 

 

 

1. 방호구조는 무엇인가

방호구조는 폭발이 발생했을 때 폭발압력 등의 영향이 주변의 보호대상 시설로 직접 전달되는 것을 막기 위한 구조물이다.

여기서 방호벽은 철근콘크리트 등 일정 수준 이상의 강도를 가진 벽체를 말한다.

건축설계에서 혼동하기 쉬운 부분이 있다.

방호벽과 방화벽, 내화벽은 같은 개념이 아니다.

내화구조는 화재에 대한 구조적 성능을 확보하기 위한 것이고, 방화벽은 화재의 확대를 방지하기 위한 것이다.

반면 방호벽은 폭발에 의한 영향을 차단하기 위한 구조물이다.

따라서 건축물에 내화구조가 적용되어 있다고 해서 방호벽이 필요한 경우 이를 생략할 수 있는 것은 아니다. 반대의 경우도 마찬가지다.

 

 

 

2. 어디에 방호벽을 설치하는가

D-65에서는 방호구조를 여러 상황에서 적용할 수 있도록 하고 있다.

플랜트 건축설계에서 주로 접하는 경우는 다음과 같다.

• 위험물질 취급시설과 사무실 등이 인접한 경우
• 가스폭발 위험장소 주변
• 분진폭발 위험장소 주변
• 폭발 위험이 있는 설비와 보호시설 사이의 충분한 이격거리를 확보하기 어려운 경우

특히 Plot Plan 단계에서 문제가 되는 경우가 많다.

예를 들어 공정설비와 Control Room 또는 전기실 등의 위치를 잡았는데 필요한 이격거리가 나오지 않는 경우가 있다.

이때 단순히 건축물 위치를 옮기는 것만이 방법은 아니다. 방호벽을 설치하여 보호시설을 방호하는 방안을 같이 검토할 수 있다.

그래서 방호벽은 건축 상세설계 단계보다는 Plot Plan을 잡는 초기 단계에서 검토하는 것이 중요하다.

 

 

 

3. 방호벽의 위치와 크기

방호벽 설계에서 가장 먼저 확인할 것은 벽의 두께가 아니다.

폭발원과 보호시설의 위치 관계를 먼저 봐야 한다.

방호벽은 폭발원과 보호시설 사이에 설치하고, 폭발원에서 방호벽의 상단 및 양쪽 끝을 연결한 가상의 선이 보호시설과 만나지 않도록 높이와 폭을 결정한다.

쉽게 말하면 방호벽 뒤에 보호시설이 가려지는 형태가 되어야 한다.

폭발원                 방호벽              보호시설

  ●                       │                   ███
   \                      │                  ███
    \                     │                 ███
     \____________________│________________

 

따라서 평면도만 보고 방호벽 위치를 결정하면 부족하다.

방호벽의 높이가 충분한지, 양쪽 끝부분으로 폭발 영향이 빠져나가지 않는지를 입면이나 단면에서도 확인해야 한다.

방호벽 설치 예

 

방호벽과 설비의 거리

방호벽을 설치할 때에는 대상 설비와 방호벽 사이에 최소 1 m 이상의 이격거리를 확보해야 한다.

여기서 실무적으로 주의할 부분은 치수의 기준점이다.

설비의 중심선이나 구조물의 기둥 중심선을 기준으로 치수를 잡는 것이 아니라 대상 설비의 외면을 기준으로 확인해야 한다.

건축물과 관련된 검토에서도 벽체 중심선이나 기둥 중심선으로 판단하지 않도록 주의할 필요가 있다.

 

 

 

 

4. 철근콘크리트 방호벽

실제 플랜트에서는 철근콘크리트 방호벽을 가장 먼저 검토하는 경우가 많다.

D-65에서 제시하는 주요 기준은 다음과 같다.

구분	기준
벽 두께	120 mm 이상
벽 높이	2,000 mm 이상
철근 직경	9 mm 이상
철근 간격	400 mm 이하
기초 높이	350 mm 이상
기초 매립 깊이	300 mm 이상

 

철근은 수직 및 수평 방향으로 배근한다.

방호벽 자체의 두께만 맞추는 것이 아니라 기초까지 포함하여 구조적으로 검토해야 한다.

 

기초가 의외로 중요하다

방호벽을 설계하면서 벽체만 보고 넘어가는 경우가 있다.

하지만 실제 도면을 그려보면 방호벽 하부의 기초 형상이 문제가 되는 경우가 많다.

방호벽은 기초와 일체로 된 철근콘크리트 구조로 계획해야 하며, 기초 형상과 매립 깊이도 기준에 맞춰야 한다.

따라서 구조도면을 작성할 때 벽체만 별도로 세워 놓는 방식보다는 방호벽과 기초를 하나의 구조물로 보고 계획하는 것이 좋다.

또한 방호벽 기초가 Underground 배관이나 Drain, Cable Duct와 충돌하는 경우가 있기 때문에 토목 및 구조와 초기부터 위치를 맞춰 놓는 편이 낫다.

철근 콘크리트 방호벽 설치 예

 

 

5. 콘크리트 블록 방호벽

콘크리트 블록으로 방호벽을 구성하는 경우도 기준에서 별도로 다루고 있다.

구분	기준
벽 두께	150 mm 이상
벽 높이	2,000 mm 이상
철근 직경	9 mm 이상
철근 간격	400 mm 이하
보조벽 간격	3,200 mm 이하
보조벽 두께	150 mm 이상

 

블록 공동부에는 모르타르를 충전하고 철근을 배치한다.

또한 벽체가 일정 길이 이상 연속되지 않도록 보조벽을 설치한다.

보조벽의 높이는 방호벽 상단과 큰 차이가 나지 않도록 계획해야 한다. 기준에서는 방호벽 최상단과 보조벽 상단의 높이 차이를 400 mm 이하로 두고 있다.

실무에서는 RC 방호벽에 비해 시공성과 구조적인 검토사항이 많기 때문에 프로젝트 조건에 따라 적용 여부를 판단하게 된다.

보조벽의 배치

• 보조벽 높이: 방호벽 최상단으로 부터 400mm 이상 차이가 발생하지 않도록 계획해야 한다.
                      (아래 이미지 참조)

보조벽의 높이

 

 

6. 강판제 방호벽

강판제 방호벽은 일반적인 독립 방호벽보다는 설비에 부착하거나 방호문 등을 계획할 때 접하게 되는 경우가 있다.

강판을 단순히 세워 놓는 구조는 아니다.

강판 자체를 형강으로 보강하고 지주를 설치하여 구조적인 안정성을 확보해야 한다.

주요 기준은 다음과 같다.

구분	기준
강판 1면 시공	6.0 mm 이상
강판 2면 시공	3.2 mm 이상
보강재	L-30×30 형강
보강 간격	400 mm 이하
지주 간격	1,800 mm 이하
방호벽 높이	2,000 mm 이상

 

지주는 기초에 견고하게 고정해야 한다.

기초부에서는 강판을 일정 깊이 이상 매립하거나 앵커볼트 등을 이용하여 고정한다.

강판 방호벽의 경우 현장에서 실제로 중요한 것은 강판의 두께만이 아니다.

강판 → 보강재 → 지주 → 기초

이 연결관계가 제대로 구성되어 있는지를 같이 봐야 한다.

강판제 방호벽의 앵글강 보강

지주의 설치 방법

강판제 방호벽의 고정방법 예

 

 

7. 방호문과 관통부도 같이 봐야 한다

방호벽에 문이 필요한 경우 일반적인 철제문을 설치하고 끝낼 수 있는 것은 아니다.

방호벽에 요구되는 성능을 유지할 수 있도록 방호문을 별도로 검토해야 한다.

배관이나 케이블 트레이가 방호벽을 관통하는 경우도 마찬가지다.

방호벽을 설치해 놓고 바로 옆으로 배관이나 케이블 트레이가 지나가면서 방호 범위를 사실상 무력화하는 경우가 생길 수 있다.

그래서 방호벽 위치가 결정되면 다음 항목을 같이 확인하는 것이 좋다.

• 방호문
• 배관 관통부
• 케이블 트레이
• Drain
• 계단 및 Access
• 유지관리 동선
• 주변 구조물
• Underground 시설물

이 부분은 건축 단독으로 해결하기 어렵기 때문에 관련 공종과 함께 검토해야 한다.

 

 

 

8. 건축설계에서 실제로 확인할 항목

방호벽이 설계에 들어오면 건축에서는 다음 정도를 체크해 두는 것이 좋다.

PLAN

• 폭발원 위치
• 보호시설 위치
• 방호벽 위치
• 설비와 방호벽 사이 거리
• 방호벽 양쪽 끝단 위치
• 출입구 및 방호문
• 배관·Cable Tray 간섭

ELEVATION / SECTION

• 방호벽 높이
• 설비 높이와의 관계
• 보호시설과의 관계
• 방호 범위
• 벽체 두께
• 기초 높이 및 매립 깊이

STRUCTURAL

• 벽체 구조
• 철근 배근
• 기초 형식
• 지주 및 보강재
• 앵커 및 고정방법

이 정도를 초기 설계에서 잡아 놓으면 이후 상세설계에서 수정하는 일이 많이 줄어든다.

 

 

 

9. 방호벽은 Plot Plan에서 결정해야 한다

방호벽을 건축 상세설계에서 처음 발견하면 이미 늦은 경우가 많다.

공정설비와 건축물의 위치가 결정된 뒤 방호벽을 추가하려고 하면 배관이나 Road, Drain, Cable Tray와 계속 충돌한다.

반대로 Plot Plan 단계에서 방호 필요성을 먼저 확인하면 설비와 건축물의 배치 자체를 조정할 수도 있다.

 

실무적으로는 다음 순서로 보는 것이 편하다.

① 폭발 위험 설비 확인

↓

② 보호시설 확인

↓

③ 이격거리 검토

↓

④ 방호벽 필요 여부 검토

↓

⑤ 방호벽 위치·높이·폭 결정

↓

⑥ 구조 및 기초 검토

↓

⑦ 배관·전기·토목 등 간섭 확인

방호벽 자체는 건축 구조물이지만, 방호벽의 필요 여부를 결정하는 단계는 건축만의 업무가 아니다.

 

 

 

10. 마무리

플랜트에서 방호벽을 검토할 때 흔히 벽체의 두께나 높이부터 확인하게 된다.

하지만 실제 설계에서는 그보다 먼저 왜 방호벽이 필요한지, 무엇을 보호하려는 것인지, 어디에 설치해야 하는지를 확인해야 한다.

그다음에 방호 범위에 맞춰 높이와 폭을 결정하고, RC·블록·강판 등의 형식에 따라 벽체와 기초를 설계한다.

특히 건축설계에서는 방호벽을 단순한 벽체 하나로 보지 않는 것이 중요하다.

Plot Plan에서 위치를 잡고, 구조와 기초를 확인하고, 방호문과 관통부까지 정리해야 실제 설계가 끝난다.

방호벽 설계에서 먼저 볼 것은 벽의 두께가 아니라 폭발원과 보호시설 사이의 관계다.

 

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