이방향중공슬래브(TVS)공법은 보가 없는 무량판 구조형식으로 층고를 절감할 수 있으며, 경량체를 매립하여 콘크리트의 양을 줄여 자중을 경감한 공법으로 중력하중에 대한 철근과 콘크리트량을 줄이며, 지진에 대한 위험성도 줄이는 경제적이며 친환경적인 공법이다.

근래에 시공 중 화재가 발생하여 중공을 갖는 슬래브가 손상되는 사고를 경험하여 관련 법령도 강화되고 중공슬래브에 대하 인식이 악화되고 있는 실정이다.
중공슬래브가 자중경감의 같은 목적을 갖으나, 구조형식에 따라 일방향과 이방향으로 구분할 수 있으며, 경량체의 형상에 따라 그 특성이 크게 다르고 중공을 형성하기 위한 경량체의 재질도 다르다.

일반적으로 내화구조란, 건축물 시행령에 따르면 화재에 견딜 수 있는 성능을 가진 구조로, 철근콘크리트조 바닥의 경우 두께가 10cm이상인 것을 당연내화구조로 간주한다.
그러나, 중공슬래브는 중공체를 제외한 두께를 10cm로 관리하지만, 중앙부에 중공체가 있어 가열시 내부 공간의 공기가 팽창하여 최근 사고 사례와 같이 슬래브의 하부가 탈락되는 현상이 발생할 수 있다.
이와 같은 사고를 예방하기 위해서는 경량체 재질의 난연성은 물론 그 형상과 크기 등에 영향을 받는다.

결과적으로 중공슬래브는 현장에 적용되는 조건에 맞게 설계하여 내화실험을 기준에 따라 1,200도의 온도로 가열 상태에서 처짐량과 이면온도의 차, 그리고 유해가스 배출 등에 대한 안전성을 검증하여야 한다.
일방향 중공슬래브는 한 방향에 대해서 검증을 하여야 하나, 이방향슬래브는 양방향에 대해서 검증을 하여야한다. 다만, 경량체의 형상이 사방대칭일 경우에는 일방향 형태의 실험결과로 양방향의 안전성을 평가할 수 있으나, 그 형상이 사방대칭이 아닐 경우에는 경량체가 불리하게 배치되는 형태를 반드시 검증할 필요가 있다.
이에 반석TVS는 최초 개발시 내화성능실험부터 내화인증실험 그리고 공동주택에 사용되는 규격의 내화실험 등 지난 10여년에 걸쳐 건설기술연구원과 한국방재센타에서 5차례에 걸쳐 20여개 이상의 실험체 제작 및 실험을 진행 하였으며, 그 성능을 확인하여 문제가 되는 부분을 수정보완 하였다.

최근에 대형 물류창고 등 잦은 화재사고로 인한 불안감해소 및 중공슬래브의 안전성을 다시 한번 확인하고자 내화실험 및 가스유해성 시험을 진행하였다.

내화시험체는 실제 시공되는 경간과 실험시 경계조건을 고려하였고 콘크리트 타설 후 약 2개월간 양생하였다. 내화실험은 한국건설기술연구원에서 진행하였으며, 실험시 실제 슬래브의 상부에 작용하는 온돌 등의 마감하중과 사용하중을 고려하여 중량(400kg/㎡)을 산정하고 동일 중량의 모래를 재하하면서 내화성능을 확인하였다.



아래의 사진은 2시간동안 1,200도의 온도로 가열한 후 시험체 하부면(가열면) 사진이다.


실험결과 모든 부분에서 아래의 성적서와 같이 내화실험기준에 적합하였으며, 가열면도 일부 작은 부분에서 일반적인 콘크리트 슬래브에서 나타나는 콘크리트 폭열에 따른 표면 박리현상 만 나타났다.

TVS의 경량체는 콘크리트를 비우기 위해 캡슐형태의 거푸집 모양으로 두께 25~30mm의 난연성의 EPS를 사용한다. 내화실험 후 단면을 절취해 보면 아래의 사진과 같이 간접연소되어 그 형체는 남지 않는다.

경량체(난연EPS) 단면

내화시험후 중공슬래브 단면

그러나 중공슬래브에 적용하는 경량체(난연EPS)가 직간접적으로 연소되어 가스가 누출되었을 경우 안전성 검증을 위하여 가스유해성시험을 진행하였다.
가스유해성시험은 시험용 흰 쥐를 연소가스에 노출시켰을 때 나타나는 흰쥐의 평균행동정지시간(min)을 측정하는 방식으로 진행하였으며, 시험체는 중공슬래브에 적용하는 경량체(난연EPS)와 동일한 재질로 준비하여 실제 시공조건과 같은 콘크리트 피복(상하 50mm) 두께로 제작하였다.



가열시작 후 15분 동안 개개의 시험용 흰쥐마다 행동을 정지할 때까지의 시간을 측정하고 평균행동 정지시간을 계산하여 시험체 2개에 대한 각각의 흰쥐 평균행동 정지시간의 값이 9분 이상일 경우 합격 기준으로 실험 결과 각 시험체별로 13분 53초, 15분 이상의 결과를 보여 가스유해성부분도 안전함을 확인하였다.



추가로 콘크리트 속의 난연성 EPS가 가열될 경우 현상을 육안으로 확인하기 위해 경량체 일부를 잘라 실험한 비이커 안에 넣고 유리 뚜껑으로 덮어 가열해 보았다.



가열시 착화현상 없이 발포이전의 상태로 되돌아가며 작아지는 현상을 확인하였다. 또한 현장 설치 작업시에 용접 등의 원인으로 불씨가 경량체에 붙었을 경우를 고려하여 경량체 조각에 직접 불을 붙여 보았으나, 불에서 이격되자마자 불이 꺼지는 것을 확인하였다.