고층·대형 건물의 방화구획에서 관통부와 선형 조인트(linear joint) 부위는 화재 확산의 핵심 취약점으로 꼽힌다. 이 부위를 효과적으로 밀봉하면서도 장기 내구성을 확보하는 소재 개발이 건축 방화 분야의 오랜 과제였다. 이러한 배경에서 실리카 에어로겔(silica aerogel)과 나노그래핀 플레이크(nanographene flakes)를 복합 적용한 하이브리드 변성 실리콘 실란트 연구가 국제 학술지에 게재돼 업계의 관심을 끌고 있다.

국제 학술지 『Architectural Research』에 따르면, 윤도수(Do Su Yoon)·박기선(Kee Sun Park)·김수민(Sumin Kim) 연구팀은 2026년 7월 7일 「A Hybrid Modified Silicone Sealant for Firestop Linear Joints: Toward Fire-Resistant Sealing Integrated with Architectural Finishes」 논문을 발표했다(DOI: 10.1007/s44515-026-00015-z). 연구팀은 실리카 에어로겔과 나노그래핀 플레이크를 실리콘 폴리머 매트릭스에 혼합한 하이브리드 실란트를 개발하고, 난연성·열안정성·내화 성능을 체계적으로 평가했다.

표면 개질로 기계적 열화 문제 극복

무기계 난연제를 고함량 적용할 경우 폴리머 매트릭스와의 계면 결합력이 저하돼 기계적 물성이 떨어지는 문제가 발생한다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 실리카 에어로겔에는 대기압 플라즈마 처리(atmospheric-pressure plasma treatment)를, 나노그래핀 플레이크에는 실란 에멀전 침지(silane emulsion immersion) 처리를 각각 적용해 폴리머 매트릭스와의 계면 상용성을 높였다. 이 같은 표면 개질 전략은 충전재 분산성을 개선하고 복합체 전체의 기계적 완결성을 유지하는 데 핵심 역할을 한 것으로 분석된다. 실험 결과, 하이브리드 배합 실란트는 UL-94 수직 연소 시험에서 최고 등급인 V-0를 달성했다. 또한 200℃에서 4주간 가속 열노화 시험을 거친 후에도 초기 인장강도의 85% 이상을 유지해 열적 내구성이 우수한 것으로 확인됐다. 연구팀은 나노복합체가 형성하는 다중 스케일 물리적 장벽 효과와 실리카 에어로겔의 나노다공성 구조가 열전달을 억제하는 시너지 효과가 이러한 성능 향상의 주요 원인이라고 분석했다.

KS F 2845(유리 구획 부재의 내화 시험 방법) 기준에 따른 내화 시험에서는 무결성(integrity)과 단열성(insulation) 기준을 60분 이상 동시에 충족하는 결과를 얻었다. 국내 건축 방화 관련 기준인 KS F 2845는 방화구획 부재의 내화 성능을 평가하는 핵심 시험 규격으로, 이 기준을 통과했다는 점은 국내 건축 시장 적용 가능성을 직접적으로 시사한다.

방화셔터·방화문 업계 시사점

『Architectural Research』 게재 논문에 따르면, 이번 연구는 건물 외피(building envelope)와 방화구획 시스템에 적용 가능한 고성능 방화 밀봉재 솔루션으로서의 잠재력을 강조하고 있다. 방화셔터와 방화문 업계 관점에서 이 연구는 중요한 함의를 지닌다. 방화셔터·방화문이 설치된 개구부 주변의 선형 조인트와 관통부는 셔터·문 본체의 내화 성능이 아무리 우수해도 실란트 부위에서 화염이나 열기가 누출되면 방화구획 전체의 완결성이 훼손된다. 기존 실란트 제품은 고온 노출 시 기계적 물성 저하와 수축·균열 문제가 지적돼 왔다. 이번 연구에서 제시된 하이브리드 실란트는 200℃ 열노화 후에도 인장강도를 85% 이상 유지하고 60분 내화를 달성함으로써, 방화구획 시스템의 취약 연결부를 보완하는 소재로 실용화 가능성이 높다. 국내 건축물 방화구획 관련 기준인 「건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙」에서도 관통부 및 조인트 부위의 내화 충전재 성능 요건을 규정하고 있어, 향후 KS 인증 및 국내 제품화 과정에서 이번 연구 결과가 기술 기준 마련에 기여할 수 있을 것으로 전망된다.

논문 출처 : Yoon, D., Park, K. & Kim, S. A Hybrid Modified Silicone Sealant for Firestop Linear Joints: Toward Fire-Resistant Sealing Integrated with Architectural Finishes. Archit. Res. 28, 13 (2026). https://doi.org/10.1007/s44515-026-00015-z

출처: Architectural Research, 셔터뉴스 편집국