아파트 세대의 수용인원에 따른 피난안전성 확보방안 = A measure to secure evacuation safety according to the occupancy of apartment households

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to use the evacuation simulation program to arrange the same conditions of entrances and stairs by NFPA 101, analyze the number of people accommodated per household according to the number of 3, 4, 5, and 6 per household, and to suggest ways to secure evacuation safety of apartments. The experimental results are as follows. First, if there are 3 residents per household, the total number of households in apartments is 156, and 85.25% of them were evacuated as a result of checking the number of evacuees within 5 minutes. Second, if there are 4 residents per household , the total number of households in apartments is 208, and 81.25% of them were evacuated within five minutes. Third, if there are 5 residents per household, the total number of households in apartments is 260, and 71.92% of them were evacuated within five minutes. Fourth, if there are 6 residents per household, the total number of households in apartments is 312, and 62.82% of them were evacuated within 5 minutes. The measures to secure evacuation safety for apartments derived from the experimental results were largely divided into four categories and suggested. Under the current law, only the minimum regulations are stipulated regardless of the capacity required for evacuation passages, such as emergency exit routes and emergency exit doors, the use of buildings, the number of households, and the behavior of households. Therefore, in order to secure efficient and safe evacuation, it is necessary to establish new regulations such as separation distance and installation angle between the stairs of evacuation so that the evacuee can depart from the fire room and evacuate in two directions. In case of the subject apartment, there was no evacuation elevator installed, so it was confirmed that the evacuation time was increased by evacuating only to the direct stairs. Accordingly, a measure to install an evacuation elevator and use it as a means of evacuation for residents was proposed. The reason why it should be considered as a means of evacuation is that many evacuees actually use passenger elevators when outbreaking of fire , and as the aging society progresses, there is a limit to evacuating evacuees living in upper floors using stairs and aerial ladder cars. Therefore, it is considered to amend the law necessary that mandate the installation of evacuation elevators in case of fire. In addition, as visibility gets shorter assuming that smoke spreads to all floors through direct stairs due to the lack of evacuation stairs or special evacuation stairs, it was analyzed that the evacuation route and time was delayed for the occupants in consideration of the obstacle during evacuation. The reason why is that the subject apartment was built before 1958, and only the direct stairs are installed. Therefore, regardless of the number of year of the building completion, it is necessary to retroactively apply the relevant laws to make it mandatory to install evacuation stairs and special evacuation stairs for apartments on the 16th floor or higher.
In case of scenarios, men, women, children, and the elderly were designated. Children and the elderly have the characteristics of "the vulnerable" who are difficult to evacuate quickly when outbreaking of fire. Under the current law, evacuation safety performance is determined according to the floor, height, and total floor space, use of the apartment without considering the resident's response characteristics. Therefore, it is necessary to shift the classification in the application of the law of apartments to focus on the reaction characteristics of residents, not on each floor, height, total floor space, and use. It is also necessary to improve the resident's response characteristics, the size of fire loading, and risk of accommodation, including the building's density of residence, resident’s accommodation and meals, freedom of body, period of residence, type of residence, evacuation safety performance determinant, number of visits, frequency of visits, etc.
In case of apartment fires, most of them spread rapidly compared to other buildings, and fires spread across households. Early detection and notification of unexpected ignition situations is very important in controlling evacuation and combustion expansion. But, effective detection is impossible with the current fire detection system. Therefore, it is expected to minimize casualties if the occupants inside the apartment are evacuated sequentially through a systematic early warning system such as priority and cross-alert methods according to the characteristics of each fire zone.

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 피난 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 NFPA 101에 의해 문과 계단의 조건을 동일하게 배치하여 1세대당 3명이 거주하는 경우 4명, 5명, 6명이 거주하는 경우의 수에 따른 세대당 수용 인원수를 분석하고 아파트의 피난안전성 확보방안을 제시하는 데 그 목적이 있다. 실험결과는 다음과 같다. 첫째, 한 세대에 3명이 거주하는 경우 아파트의 총 세대수는 156명이며 5분 이내에 대피한 인원을 확인결과 85.25%가 대피한 것으로 확인하였다. 둘째, 한 세대에 4명이 거주하는 경우 아파트의 총 세대수는 208명이며 5분 이내에 대피한 인원을 확인결과 81.25%가 대피한 것으로 확인하였다. 셋째, 한 세대에 5명이 거주하는 경우 아파트의 총 세대수는 260명이며 5분 이내에 대피한 인원을 확인결과 71.92%가 대피한 것으로 확인하였다. 넷째, 한 세대에 6명이 거주하는 경우 아파트의 총 세대수는 312명이며 5분 이내에 대피한 인원을 확인결과 62.82%가 대피한 것으로 확인하였다. 실험결과를 통해 도출한 아파트의 피난안전성 확보방안을 크게 네 가지로 구분하여 제시하였다. 현행법상 피난로와 비상문의 세부규정 및 건축물의 용도, 입주자의 수, 입주자의 행태 등 피난 통로에 요구되는 용량에 관계없이 최소규정만 규정되어 있어서 효율적이고 안전한 피난확보를 위해 피난자가 화재실로부터 출발하여 실질적인 두 방향 피난이 가능하도록 피단계단 사이의 이격거리, 계단의 설치각도 등의 규정의 신설이 필요하다. 대상아파트의 경우 피난용 승강기가 설치되지 않아 직통계단으로만 대피를 하여 대피 시간이 증가된 것을 확인할 수 있었다. 피난용 승강기를 설치하여 거주자 피난 수단으로 활용하는 방안을 제시하였다. 승용 승강기가 피난의 수단으로 고려하여야 하는 이유는 실제 화재발생 시 대부분의 피난자가 실제로 승용 승강기를 이용하고 있으며, 고령화 사회가 진행됨에 따라 고층의 피난자가 계단 및 고가사다리차 등을 이용하여 피난하는 것에는 한계가 있다. 그러므로 화재 시 피난 승강기의 설치를 의무화하는 법 규정의 개정이 필요하다고 판단된다. 또한, 피난계단 또는 특별피난계단이 설치가 되어 있지 않아 직통계단으로 대피 시 연기가 직통계단을 통해 전 층으로 확산된다고 가정하여 가시거리가 짧아지므로 대피 시 장애요인으로 작용하는 것을 감안하여 재실자에게 피난동선에 피난시간이 지체된 것으로 분석되었다. 그 이유는 대상 아파트 1958년 이전에 지어진 특정소방대상물로서 직통계단만 설치되어 있는 상태이다. 따라서 건물의 준공연수와 관계없이 관련법을 소급적용하여 16층 이상의 아파트에는 피난계단 및 특별피난계단의 설치를 의무화하는 방안이 필요하다.
시나리오의 경우 남자, 여자, 아동, 노인으로 지정하였다. 아동과 노인은 화재가 발생 했을때 신속한 대피가 어려운 ‘피난약자’의 특성을 가진다. 현행법에는 이러한 입주자의 반응특성을 고려하지 않고 아파트의 층, 높이, 연면적 용도별에 따라 피난안전성능을 결정하고 있다. 그러므로, 아파트의 법 적용에 있어서의 분류를 층, 높이, 연면적, 용도별이 아닌 입주자의 반응특성 중심으로 전환하여 건축물의 거주밀도, 입주자의 숙식여부, 거주기간, 거주형태, 신체의 자유 허용여부, 피난안전성능 결정인자, 방문횟수, 방문빈도 등을 고려한 입주자의 건축물인지도 감각능력, 반응성, 기동성 및 민감성 등의 입주자대응특성 및 화재하중의 크기, 수용품의 위험성을 중심으로 한 개선이 필요하다.
아파트 화재의 경우 다른 건축물에 비하여 급속하게 확산되어 화재 발생세대 이외에도 여러 세대에 걸쳐 화재가 빠르게 확대되는 사례가 많다. 예기치 않은 화재상황을 조기에 발견하고 통보하는 것이 안전한 피난을 위해서 연소의 확산확대를 제어하는데 매우 중요하다. 이를 위해서는 현행법상 규정되어있는 화재감지시스템으로는 효과적인 감지가 어려운 실정이다. 그러므로 화재구역별로 경보방식을 달리하여 아파트 특성에 맞게 우선 및 교차경보방식 등의 체계적인 조기경보시스템으로 아파트 내부의 재실자를 빠르게 대피시킨다면 인명피해를 최소화할 수 있을 것이다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 배경 및 목적 1
• 2. 연구의 범위와 방법 2
• 3. 연구의 구성 및 흐름 3
• Ⅱ. 이론적 고찰 5
• 1. 아파트의 주거환경 5
• 2. 인명안전코드(NFPA 101) 6
• 가. 접근로(Exit Access) 9
• 나. 피난통로(Exit) 9
• 다. 탈출구(Exit Discharge) 9
• 3. 수용인원 분석 10
• 가. 한국 기준 10
• 나. 미국 기준 12
• Ⅲ. 선행연구 검토 17
• 1. 아파트 피난 관련 선행연구검토 17
• 2. 인명안전코드에 관한 선행연구검토 27
• 3. 기타 피난에 관한 선행연구검토 42
• 4. 선행연구 종합검토 50
• Ⅳ. 실험 방법 52
• 1. 연구모델 52
• 2. 실험도구 53
• 3. 대상 아파트 개요 57
• 4. 입력변수 및 입력 값 58
• 가. 수용인원 산정 59
• 나. 재실자의 신체적 특성 59
• 다. 피난용 승강기유무 : 무 60
• 5. 시나리오의 구성 61
• 6. 평가기준 62
• Ⅴ. 실험결과 64
• 1. 한 세대당 거주자 3명 64
• 2. 한 세대당 거주자 4명 65
• 3. 한 세대당 거주자 5명 67
• 4. 한 세대당 거주자 6명 68
• 5. 실험결과 종합정리 69
• Ⅵ. 아파트의 피난안전성 확보방안 71
• 1. 두 방향 계단의 설치 71
• 2. 피난용 승강기의 도입 73
• 3. 피난계단 및 특별피난계단 설치의 소급적용 75
• 4. 입주자의 반응특성 고려 및 조기경보시스템 도입 77
• Ⅶ. 결론 81
• 1. 실험결과 요약 81
• 2. 연구한계 및 향후 연구과제 84
• 참고문헌 85
• 국문초록 89