한계온도설계법을 이용한 강재 모듈러 건축물의 구조화재성능 평가

1. 서 론

모듈러 건축 시스템은 현대 건설 산업에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있다. 공장에서 제작된 모듈러 건물의 구성 요소들은 현장으로 운송되고 조립된다. 이러한 제작 방식은 공사 기간 단축, 비용 절감, 품질 제어 등 다양한 장점을 통해 건설의 효율성을 향상시켰다^[1]. 모듈러 건축 시스템에 대한 연구 개발은 지속적으로 수행되어 오고 있으며^[2],[3], 특히 다양한 위험(hazards) 조건에서 모듈러 시스템에 관한 연구가 수행되어 오고 있다^[4]. 이 중 모듈러 건축물의 화재 취약성은 여전히 해결해야 할 중요한 문제이며, 모듈러 건축물의 사용이 증가함에 따라 화재 시 강재 부재의 구조적 안전성을 확보하기 위한 내화 성능 평가는 필수적이다^[5]-[7].

하지만 한국에서는 모듈러 시스템과 같은 특정 구조 시스템에 대한 별도의 내화 평가 방법이 마련되지 않아, 해외 사례 및 선행 연구를 참고하여 실대형 화재 실험을 적용하는 연구가 진행 중이다. 영국과 러시아 등에서는 모듈러 건축물의 내화 성능을 평가하기 위해 실대형 화재 실험 및 인증 제도를 운영하고 있다. 모듈 단위의 실대형 화재 실험을 통한 내화 성능 평가는 인접 모듈로의 화재 확산, 화재 시 취약 구조 부재의 위치, 주변 부재 및 모듈 간 열적 상호작용^[8]과 같은 실제 화재 환경을 반영하여 평가를 수행하므로, 기존 부재 단위 평가 방식보다 모듈러 건축물의 내화 성능을 평가하는 데 적절한 방법이 될 수 있다. 영국의 건물 연구 기관(BRE, Building Research Establishment)은 공장 제작 기반 주택 및 건설 시스템의 품질과 성능을 보장하기 위해 BPS 7014 표준 및 인증 제도를 운영하고 있으며 LPS 1501­1.1^[9]에 따라 모듈러 건축물을 포함한 혁신적인 건축 시스템의 실대형 화재 실험을 수행하여 내화 성능을 평가한다. 러시아에서는 NPB 233-96를 통해 모듈러 건축물을 포함한 특정 건축 시스템의 내화 성능을 평가하며, 이는 기존 건축물과 달리 내화 성능 및 화재 위험성을 명확하게 분류하기 어려운 시스템에 대해 실대형 화재 실험을 수행하여 실험적 데이터를 제공한다.

그럼에도 불구하고, 실대형 화재 실험을 수행하는 것은 현실적으로 비용과 시간이 많이 소요되기 때문에 이를 보완하기 위하여 전산유체해석(CFD, Computational Fluid Dynamics)과 유한요소해석(FEM, Finite Element Method) 기반의 커플링 해석을 활용한 화재­구조 통합해석이 주목받고 있다. 화재 시뮬레이션을 통해 화재 확산 및 연기 거동을 재현하여 온도 분포와 화염 전파를 확인할 수 있으며, 구조 부재의 열전달 및 변형 특성을 분석하여 구조적 안전성을 공학적으로 평가할 수 있다. 두 가지 해석 기반의 커플링 해석은 화재 확산과 열적­구조적 반응을 동시에 분석할 수 있는 강력한 도구로, 실험적 제약을 보완하면서 경제적인 분석을 가능하게 한다.

한편, 실험 및 해석 기반의 다양한 평가 방법론이 제시되고 있음에도 불구하고, 모듈러 건축물에 적용 가능한 LPS 1501­1.1^[9] 실화재 실험 기준은 구획을 이루는 벽체와 바닥에 대한 사양적 기준만 제시하고 있어 강재 골조를 주요 구조체로 사용하는 모듈러 강재 시스템에는 적용상 한계가 있다. 또한, 국내 건축법에서도 모듈러 건축물의 구조 부재에 적합한 내화 기준이 마련되어 있지 않기 때문에 기존 사양기반 평가를 보완하는 성능기반 내화설계 기반의 접근이 필요하다.

본 연구에서는 LPS 1501­1.1^[9]을 준수하여 모듈 단위 실대형 화재 실험을 수행하고, CFD­FEM 커플링 해석을 활용하여 모듈러 건축물의 온도 분포를 분석하였다. 실험 결과와 비교를 통해 검증된 커플링 해석 방법을 활용하여 성능기반 내화설계에서 사용되는 두 가지 설계화재를 적용하여 모듈러 부재의 온도 분포를 분석하였으며, ANSI/AISC 360-22^[10]의 한계온도설계법을 적용하여 부재의 하중비를 산출하였다.

2. 실대형 화재 실험

2.1 실험체 개요

본 실대형 화재 실험에서는 Fig. 1(a)에 나타난 바와 같이 동일한 모듈 유닛 3개가 사용되었다. 실험에 사용된 모듈러 실험체의 강재 골조는 각형 강관으로 구성된 보와 기둥, 장선으로 이루어졌으며, 강재 부재 자체에는 별도의 내화 도료나 피복 처리가 되지 않았다. Fig. 1(b)–Fig. 1(d)에 나타난 바와 같이, 기둥과 보로 이루어진 골조 내부에는 글라스울이 채워지고 실 내부 면으로 세 겹의 석고보드가 부착되어 벽체를 이루었으며, 석고보드는 상부보 높이까지 설치되어 실내 방향으로 내화층 역할을 할 수 있는 방식을 적용하였다. 또한 천장 역시 동일한 석고보드 3겹으로 구성되어 상부 골조는 실내 화재로부터 간접적 열차단이 가능하도록 설계되었다. 정확한 화재 시나리오 유추를 위해 모듈 내부의 칸막이벽은 설치되지 않았고 화재원을 제외한 일반적인 가연물은 배제되었다.

Fig. 1.

Full-scale experimental modualr units

실대형 실험을 통한 모듈러 시스템의 내화 성능을 평가하기 위해서 인접 모듈과 중앙 모듈 골조의 온도 변화가 측정되었다. 추가로 Fig. 2와 같이 강재 골조의 온도를 측정하기 위하여 중앙 모듈의 보와 기둥에 열전대를 설치하였다.

Fig. 2.

Thermocouples located on the steel frame of the central module

2.2 실험 방법

Fig. 3에 나타난 것처럼 상부 모듈 바닥에는 주거용 건축물의 하중 모사를 위해 총 1.6 ton의 모래주머니를 사용하여 0.75 kN/m²의 등분포 하중을 가하였다^[9]. 화재는 중앙 모듈 내부에 있는 목재크립에서 시작되어 2시간 동안 지속되었다. 화재하중은 Annex F of EN 1991-1-2^[11]에서 제공하는 화재 노출 등가 시간(equivalent time of fire exposure) 산정식에 따라 2시간의 표준화재에 해당하는 화재하중이 계산되었다. 따라서, 본 실험에는 6개의 목재크립을 배치하여 940 MJ/m²의 화재하중을 사용한 실험을 수행하였다.

Fig. 3.

Schematic drawing

실험에 사용된 모듈러 실험체의 창호에는 유리가 설치되지 않았으며, 이를 통해 공기의 유입이 진행되었다. 또한 방화문은 개방되지 않은 상태로 실험을 진행하였다.

2.3 실험 결과

Fig. 4는 실험 경과 사진을 보여준다. 실험 시작 후 30분 내 플래시오버(flashover)가 발생하여 개구부를 통해 다량의 화염이 분출되었다. 실험 종료 후 중앙 모듈 창호 프레임의 전소와 프레임 상부에 위치한 글라스울 패널 충진재의 연소가 관찰되었으며, 중앙 모듈 내 석고보드의 부분적인 탈락이 관찰되었다. 또한 실험 1시간 경과 이후 방화문 상부의 틈으로 화재가 관찰되었는데 이는 실험에 사용된 1시간 방화문의 성능 저하의 영향인 것으로 사료된다.

Fig. 4.

Process of experiment

중앙 모듈 내부의 평균 온도 변화는 Fig. 5(a)에 나타났다. 목재크립의 발화 편차로 인해 두 번의 급격한 온도 상승이 관찰되었다. 실험 시작 약 8분까지 급격한 온도 상승이 나타났으며, 일정 시간 온도가 유지되는 구간이 관찰되었다. 두번째 급격한 온도 상승은 약 43분 경과 시점에 발생하였으며, 이때 중앙 모듈 내부의 최대 온도는 약 1199℃에 도달하였다. 실험 약 60분까지는 온도가 큰 변화 없이 유지되었으며, 60분 경과 이후부터 감소 구간이 나타났고 중앙 모듈 내부의 온도는 표준화재 곡선보다 낮은 값을 보이기 시작하였다.

Fig. 5.

Temperature distribution in modular specimens

Fig. 5(b)와 Fig. 5(c)는 상부 모듈 바닥과 측면 모듈 벽체의 시간에 따른 온도를 나타낸다. 상부 모듈 바닥의 온도 변화량은 평균 45°C, 최대 50°C로 측정되었으며, 측면 모듈의 벽체 온도는 모두 30℃를 넘지 않고 실험 당시 상온(23℃)과 비슷한 온도를 유지하였다. 본 실험에 사용된 모듈러 건축물의 구획을 형성하는 벽체와 바닥은 모두 LPS 1501-1.1^[9]에서 제시하는 온도 변화량 기준(평균 140℃, 최대 180℃)을 모두 만족하였다.

3. CFD-FEM 커플링 해석

3.1 전산유체해석

3.1.1 화재 시뮬레이션

본 연구에서 화재 시뮬레이션 프로그램인 PyroSim을 사용하여 모듈단위 실대형 화재 실험을 재현하였다. 실대형 화재 실험과 동일한 조건으로 시뮬레이션을 수행하였으며, 사용된 매개변수는 Table 1에 요약되었다. 해석에 사용된 모듈러 유닛은 실험과 동일하게 강재, 콘크리트, 석고보드를 활용하여 모델링 되었다. 화재는 중앙 모듈 내부 바닥에서 발생하여 2시간 동안 지속되었다. 화재원은 실대형 화재 실험에서 사용된 목재크립의 특성을 바탕으로 계산된 열방출률(heat release rate)을 기반으로 발생하도록 정의하였다.

Table 1.

Fire simulation parameters

화재 시뮬레이션을 통해 화재 시 중앙 모듈 내부 및 인접 모듈의 시간에 따른 기체의 온도 분포를 측정하고자 Fig. 6와 같이 실대형 화재 실험과 동일한 위치에서 중앙 모듈과 인접 모듈의 온도 변화를 측정하였다. 추가로 실험에서는 측정되지 않았던 중앙 모듈 개구부 상부 근처(Front facade)의 온도가 측정되었다. 이는 플래시오버 발생 시 개구부를 통해 외부로 분출되는 화염이 모듈러 건축물에 미치는 열적 영향을 분석하기 위한 것이었으며, 실대형 실험에서 관찰된 창호 파괴와 측정된 골조 온도를 참고하였다.

Fig. 6.

Locations of temperature measurement in fire simulation

3.1.2 해석 결과

Fig. 7은 화재 시뮬레이션과 실험에서 측정된 온도를 보여준다. 화재 시뮬레이션을 통해 얻은 중앙 모듈의 최고 온도는 약 965℃로 실험 결과에 비해 약 90℃ 낮게 측정되었다. 화재 시뮬레이션의 결과는 한 번의 급격한 증가 구간 이후 꾸준히 온도를 유지하는 양상을 보였다. 실험에서 목재크립의 발화 편차로 인해 두 번의 급격한 온도 상승이 관찰된 것과 달리, 화재 시뮬레이션의 화재원은 모두 동일한 특성이 부여되어 동시에 발화하고 종료되었기 때문이다. 화재 시뮬레이션에서 측정된 온도는 바닥에 위치한 화재원에서 방출되는 대류 및 복사열의 영향이 지배적이었기 때문에 유지 구간 이후 급격한 온도 감소가 관찰되었다. 실제 실험 화재의 감소 구간에서는 연소되고 남은 탄화 목재가 방출하는 열과 가열된 고온의 실험체가 방출하는 열로 인하여 모듈러 내부의 온도는 서서히 감소하였기 때문에 차이를 보였다.

Fig. 7.

Measured temperature in a fire simulation

중앙 모듈의 개구부 상부에 위치한 외부 열전대에서 측정된 온도는, 개구부를 통해 불규칙하게 분출되는 화염의 영향으로 인해 온도 변화가 불균일하게 나타났다. 상부 및 측면 모듈의 온도는 중앙 모듈에 비해 낮게 측정되었으며, 특히 측면 모듈의 경우 상온과 거의 유사한 온도를 보였다.

3.2 유한요소해석

3.2.1 열전달 해석

본 연구에서는 Abaqus/CAE 2025를 활용하여 모듈러 건축물의 3D 열전달 해석이 수행되었다. 실험과 동일한 부재가 모델링 되었으며, 열전달 해석에 사용된 콘크리트와 강재의 물성은 Eurocode 2^[12]와 Eurocode 3^[13]를 참조하였으며, 글라스울과 석고보드는 선행 연구^[14],[15]를 바탕으로 정의하였다.

모듈단위 화재 실험처럼 다양한 부재가 인접한 모델에서 정확한 열전달 해석을 수행하기 위해 부재 간의 적절한 접촉 특성을 정의하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 열접촉컨덕턴스(thermal contact conductance)를 활용하여 접촉된 두 물질 간의 상호 관계를 정의하였다. 재료 간의 열접촉 특성은 여러 연구를 통해 다양하게 제안된 바 있으며^[16]-[22], 본 연구에서의 열접촉컨덕턴스는 실험 데이터와 선행 연구에서 제시된 값을 참고하여 Table 2와 같이 정의되었다.

Table 2.

Thermal contact conductance

Fig. 7에서 나타난 바와 같이 화재 시뮬레이션을 통해 얻은 시간에 따른 온도 결과는 열전달 해석의 경계조건으로 모듈 내부 표면 전체와 개구부 상부의 외부 표면의 대류와 복사의 형태로 적용되었다. Eurocode 1^[11]에 따라 화재에 노출된 표면은 대류 열전달 계수는 35 W/m²·K, 방사율은 0.9를 사용하였다. 바닥과 외기에 접촉된 비노출면에는 복사를 포함한 대류 열전달 계수 9 W/m²·K를 사용하였다.

실험에서 발생한 화재 확산을 정확하게 재현하기 위하여 추가 가열 표면을 정의하였다. 개구부 상부 프레임의 탈락으로 인해 석고보드와 글라스울 사이로 화염이 침투하는 현상을 모사하기 위해 추가 가열 표면을 설정하였다. 이는 일반적인 화재 실험에서 최외각 석고보드가 탈락되는 30분 시점에 적용되었으며, 실제 실험에서 석고보드의 탈락이 유발되는 플래시오버 발생 시간과 일치하였다. 또한 방화문의 성능 저하로 인한 화염 전파를 모사하기 위하여 방화문 상부에 위치한 글라스울과 석고보드 사이에 실험 1시간 경과 시점부터 추가 가열 표면을 설정하였다.

3.2.2 해석 결과

본 연구의 유한요소 해석 모델은 실대형 화재 실험에서 얻어진 부재의 온도 결과를 기반으로 검증되었다. Fig. 8은 상부 모듈 바닥과 측면 모듈 벽체의 온도 비교를 나타낸다. 열전달 해석에서 상부 모듈 바닥의 평균 온도 변화량은 22℃로 실험 결과(21.9℃)와 상당히 유사한 결과를 나타냈다. 측면 모듈 벽체의 최대 온도는 실온과 유사하게 유지되었으며, 실대형 실험에서 측정된 측면 모듈 벽체의 온도 범위(20℃–30℃)와 높은 유사성을 보였다.

Fig. 8.

Temperature comparison by experiment and analysis

골조의 최대 온도는 Table 3에 요약되었다. 실험에서 측정된 골조의 최대 온도는 305.9℃로 창호 측 상부 보(UB1)에서 나타났으며, 이는 플래시오버 발생 후 창호 상부의 프레임이 탈락하면서 발생한 틈으로 침투한 외부 분출 화재의 영향으로 해석된다. 또한, 방화문 측 상부 보(UB3)는 136.8℃로 높은 온도가 측정되었는데, 이는 60분 경과 이후, 방화문의 성능 저하가 발생하여 상부 벽체 레이어를 통해 전파된 화염의 영향으로 사료된다.

Table 3.

Maximum temperature of steel members

한편, 해석 모델의 기둥(C) 및 하부 보(UB)의 온도 분포는 실험과 달리 모듈 간의 접촉 여부 및 외부 공기와의 접촉 여부에 큰 영향을 받지 않고 대부분 유사한 온도 분포를 보였다. 이는 커플링 해석의 효율성을 고려하여, 열전달 해석에 적용된 경계조건이 화재 시뮬레이션에서 측정된 온도의 평균 기체 온도를 구획 전체에 일률적으로 적용하는 방식으로 단순화되었기 때문이다. 이러한 단순화로 인해 위치에 따른 온도 차이가 나타나지 않았으나, 전반적인 온도 수준과 주요 부재의 온도 경향은 실험과 유사한 결과를 보여주었다.

4. 내화성능평가

4.3 모듈러 강재 건축물의 성능기반 내화설계

앞서 검증된 CFD-FEM 커플링 해석 방법을 활용하여 성능기반 내화 설계에 적용되는 두 가지 설계 화재 시나리오를 고려하였다. 대상 건물은 국내 모듈러 건축물 시공 사례를 기반으로 설정되었으며, 주거용 모듈러 건물 유닛의 대표적인 크기들을 참고하여 3,270×7,950×3,050 크기의 모듈러가 사용되었다. 정확한 화재 시나리오 산정을 위하여 기업에서 제공하는 모듈러 제품 카탈로그 및 사례 조사를 통하여 모듈러 내부의 가연물 특성을 정립하였다.

본 연구에서는 설계 화재로 사용되는 표준화재(standard fire)와 상세화재(natural fire)를 적용하였다. 표준화재는 ISO 834 공칭화재곡선이 사용되었으며, 식 (1)과 같다^[24].

$\[ T=20+345\text{log} \left(8t+1\right) \]$

(1)

• 여기서, T : 표준화재 시 온도(℃),
• 　　　  t : 시간(분).

상세화재의 온도 곡선은 성장기 및 쇠퇴기로 구분하여 산정하였다^[25],[26]. 성장기의 온도 곡선은 모듈러의 구획 및 가연물의 특성을 반영하여 계산하며, 식 (2)와 같다. 화재 지속시간은 식 (3)을 통해 계산되었으며 약 51분까지 성장기가 지속되었다.

$\[ T_f=T_0+\alpha t^{1/6 }\left(0\le t\le t_f\right) \]$

(2)

$\[ t_f=W_d/60q_b \]$

(3)

• 여기서, T_f : 상세화재 시 온도(℃),
• 　　　  α : 화재 상승계수(K/min^1/6),
• 　　　  t_f : 화재 지속시간(min),
• 　　　  W_d : 구획 내 설계 열방출량(MJ),
• 　　　  q_b : 열방출률(MW).

성장기 화재 곡선에서 최대 온도는 약 1519℃까지 상승하였다. 이후, 쇠퇴기에는 일정하게 온도가 감소하여 2시간에 약 908℃까지 도달하는 곡선이 도출되었다. 이러한 표준화재와 상세화재의 온도-시간 곡선 비교는 Fig. 9에 나타난 바와 같다.

Fig. 9.

Temperature-time curves of standard and natural fire

4.4 해석 결과

표준화재는 Table 4에서 나타난 것처럼 화재 종료 시 개구부 측 상부 보(UB1)는 최대 온도 554.3℃에 도달하였다. 높은 온도가 관찰된 방화문 및 개구부 측 상부 보(UB1, UB3)의 하중비는 각각 0.50, 0.80으로, 다른 위치의 휨 부재들과 달리 1.0 이하로 계산되었다. 수직부재인 기둥의 좌굴에 대한 하중비는 부재 위치별 온도 차이가 크지 않아 모두 1.0으로 계산되었다.

Table 4.

Maximum temperature and load ratio for frames with standard fire

상세화재 조건 골조는 Table 5에 나타난 것처럼 표준화재에 비해 상대적으로 높은 온도를 나타냈으며, 특히 상부 보(UB1)의 최대 온도는 623.8℃까지 상승하였다. 또한, 하중비는 0.33으로 상당히 낮은 값이 도출되었으며, 이는 상온에서의 부재 내력의 약 2/3 이상의 하중이 화재 시 설계하중으로 작용할 경우, 보의 휨 파괴가 발생할 가능성이 높음을 의미한다. 따라서, 해당 상부 보의 내화 성능을 확보하기 위해 추가적인 내화 피복 적용 또는 단면 최적화 설계가 필요할 것으로 판단된다.

Table 5.

Maximum temperature and load ratio for frames with natural fire

5. 결 론

본 연구에서는 모듈러 건축물의 내화 성능을 평가하고자 BRE에서 제시하는 모듈단위 실대형 화재 실험을 수행하였으며 CFD-FEM 커플링 해석을 수행하였다. 실험 결과를 기반으로 검증된 해석 방법을 활용하여 두 가지 설계 화재에 따른 강재 부재의 온도를 비교하고, ANSI/AISC 360-22의 한계온도설계법을 활용하여 부재별 하중비를 분석하였다.

• (1) 모듈단위 실대형 화재 실험을 통해 모듈러 건축물의 내화 성능 평가를 수행하였다. 구획을 형성하는 측면 모듈 벽체와 상부 모듈의 바닥 온도는 평균 변화량과 최대 변화량의 성능 기준을 만족하였다. 개구부 측 상부 보(UB1)와 방화문 측 상부 보(UB3)의 온도가 비교적 높게 나타났으며, 이는 창호 프레임의 탈락과 방화문의 성능 저하로 인한 상부 벽체 사이로의 화재 전파 영향으로 사료된다.
• (2) 화재 시뮬레이션과 열전달 해석을 사용한 CFD-FEM 커플링 해석 방법을 제안하여 다양한 설계 변수를 적용할 수 있는 방법론을 제시하였다. 실대형 실험 데이터를 활용한 해석 모델을 구축하고, 이를 기반으로 창호 파괴 및 방화문 성능 저하를 모사하여 신뢰성을 확보하였다.
• (3) 본 연구에서 해석의 효율성을 고려하여 제안한 단순화 해석 모델은 구획 내부에 일률적인 평균 온도를 적용하는 방식으로 경계조건이 단순화되었다, 이는 일부 경계조건이 다른 부재 위치에서도 유사한 온도분포를 나타내는 원인이 되었으나, 전반적인 부재의 온도 경향은 실험과 유사한 결과를 보였다.
• (4) 열전달 해석을 통해 실대형 화재 실험을 모사하여 골조의 온도 분포를 분석할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 내화 설계에 사용되는 극심한 환경의 설계 화재를 활용한 CFD-FEM 커플링 해석 모델을 통하여, 보수적인 화재 환경을 모사하고 이를 통해 모듈러 건축물의 부재 온도 분포를 확인하였다.
• (5) 측정된 부재 온도를 기반으로 ANSI/AISC 360-22에서 제공하는 한계온도설계법을 적용하여 기둥과 보의 하중비를 도출하였다. 성능기반 내화설계에서 부재의 온도를 이용한 평가 방법을 통해, 취약 부재의 단면 변경과 추가적인 피복 설계를 효율적으로 결정할 수 있음을 입증하였다.
• (6) 본 연구에서 수행한 모듈러 실대형 화재 실험은 폐쇄된 구획 조건과 고온 환경으로 인해 부재의 실시간 구조 거동을 정량적으로 계측하는 데 한계가 있었다. 향후 계측 방법의 도입을 통해 고온 조건에서 모듈러 강재 시스템의 구조 거동에 관한 해석 연구가 필요하다.

Acknowledgments

이 성과는 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(RS-2024-00416604, RS-2025-00558843). 또한 국토교통부/국토교통과학기술진흥원의 지원으로 수행되었음(RS-2025-02220885).

References

• Kamali, M., and Hewage, K. (2016) Life Cycle Performance of Modular Buildings: A Critical Review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Elsevier, Vol.62, pp.1171–1183. [https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.05.031]
• Choi, J.Y., and Cho, B.H. (2023) Performance-Based Structural Fire Design of Modular Buildings with 3-Hour Fire Resistance Using Robot S/W, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.35, No.3, pp.149–157 (in Korean). [https://doi.org/10.7781/kjoss.2023.35.3.149]
• Kwon, K.-H., Shin, K.-J., Lee, J.-S., Noh, D.-H., and Lee, K.-M. (2021) Evaluation of Fire Resistance of Square Steel Pipe Structural Members According to Coating Type of Fire Resistance Cover, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.33, No.3, pp.181–190 (in Korean). [https://doi.org/10.7781/kjoss.2021.33.3.181]
• Lacey, A.W., Chen, W., Hao, H., and Bi, K. (2018) Structural response of modular buildings - An overview, Journal of Building Engineering, Elsevier, vol. 16, pp. 45–56. [https://doi.org/10.1016/j.jobe.2017.12.008]
• Choi, H.S., Kang, S.D., and Kim, J.E. (2013) The Experimental Study on the Resistance Forces and the Failure Temperatures of H-Shaped Steel Compressive Members by Elevated Temperatures, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.25, No.2, pp.131–139 (in Korean). [https://doi.org/10.7781/kjoss.2013.25.2.131]
• Koo, J.H., Lee, C.H., Shin, D.J., and Ahn, J.K. (2021) An Evaluation of Design Equations for Steel Column at Elevated Temperatures, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.33, No.1, pp.21–29 (in Korean). [https://doi.org/10.7781/kjoss.2021.33.1.021]
• Cho, Y.H., Park, M.J., Ahn, J.K, and Ryu, E.M. (2024) Elevated-temperature Material Properties and Constitutive Model of Fire Resistant Steel for Thermo-mechanical Simulation, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol.36, No.1, pp.91–102 (in Korean). [https://doi.org/10.7781/kjoss.2024.36.1.091]
• Yu, Y., Tian, P., Man, M., Chen, Z., Jiang, L., and Wei, B. (2021) Experimental and Numerical Studies on the Fire-Resistance Behaviors of Critical Walls and Columns in Modular Steel Buildings, Journal of Building Engineering, Elsevier, Vol. 44, 102964. [https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.102964]
• Building Research Establishment (2014) Fire Test and Performance Requirements for Innovative Methods of Building Construction, LPS 1501-1.1, UK.
• American Institute of Steel Construction (2022) Specification for Structural Steel Buildings, ANSI/AISC 360-22, USA.
• European Committee for Standardization (2002) Eurocode 1: Actions on Structures, Part 1-2: General Actions - Actions on Structures Exposed to Fire, EN 1991-1-2, Belgium.
• European Committee for Standardization (2004) Eurocode 2: Design of Concrete Structures, Part 1-2: General Rules - Structural Fire Design, EN 1992-1-2, Belgium.
• European Committee for Standardization (2005) Eurocode 3: Design of Steel Structures, Part 1-2: General Rules - Structural Fire Design, EN 1993-1-2, Belgium.
• Keerthan, P., and Mahendran, M. (2013) Thermal Performance of Composite Panels Under Fire Conditions Using Numerical Studies: Plasterboards, Rockwool, Glass Fibre and Cellulose Insulations, Fire Technology, Springer, Vol.49, pp.329–356. [https://doi.org/10.1007/s10694-012-0269-6]
• Thomas, G. (2002) Thermal Properties of Gypsum Plasterboard at High Temperatures. Fire and Materials, Wiley, Vol.26, No.1, pp.37–45. [https://doi.org/10.1002/fam.786]
• Ding, J., and Wang, Y.C. (2008) Realistic modelling of thermal and structural behaviour of unprotected concrete filled tubular columns in fire, Journal of Constructional Steel Research, Elsevier, Vol.64, No.10, pp.1086–1102. [https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2007.09.014]
• Ding, J., and Wang, Y.C. (2009) Temperatures in Unprotected Joints Between Steel Beams and Concrete-Filled Tubular Columns in Fire, Fire Safety Journal, Elsevier, Vol.44, No.1, pp.16–32. [https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2008.02.004]
• Park, M.J., Bae, J., Ryu, J., and Ju, Y.K. (2020) Fire Design Equation for Steel-Polymer Composite Floors in Thermal Fields Via Finite Element Analysis, Materials, MDPI, Vol.13, No.23, 5573. [https://doi.org/10.3390/ma13235573]
• Park, M.J., Alemayehu, R.W., and Ju, Y.K. (2022) Fire Resistance Performance of Steel-Polymer Prefabricated Composite Floors Using Standard Fire Tests, Polymers, MDPI, Vol.14, No.7, 1488. [https://doi.org/10.3390/polym14071488]
• Park, M.J., and Ju, Y.K. (2022) Finite Element Model for the Steel-Polymer Composite Floor Filled with Phase-Change Amorphous Polymers at Elevated Temperatures, Construction and Building Materials, Elsevier, Vol.319, 126059. [https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.126059]
• Le, V.L., Lee, C.-H., Alemayehu, R.W., and Park, M.J. (2025) Finite Element Modeling of the Behaviors of Concrete-Filled Steel Tube (CFT) Columns at Elevated Temperatures, Buildings, MDPI, Vol.15, No.1, 11. [https://doi.org/10.3390/buildings15010011]
• Park M.J., Min J.K., Bae J., and Ju Y.K. (2020) Thermal Contact Conductance-Based Thermal Behavior Analytical Model for a Hybrid Floor at Elevated Temperatures, Materials, MDPI, Vol.13, No.19, 4257. [https://doi.org/10.3390/ma13194257]
• American Society of Civil Engineers (2020) Performance-Based Structural Fire Design, USA.
• International Organization for Standardization (1999) Fire Resistance Tests­Elements of Building Construction, Part 1: General Requirements, ISO 834-1:1999, Switzerland.
• KSSC, and Architectural Institute of Korea (2022) Guidelines of Performance-Based Structural Fire Design for Steel Structure, Korea (in Korean).
• Harada, K., Ohmiya, Y., Natori, A., and Nakamichi, A. (2004) Technical Basis on Structural Fire Resistance Design in Building Standards Law of Japan, Fire and materials, Vol.28, No.2–4, pp.323–341. [https://doi.org/10.1002/fam.857]