建築物 內 避難徑路의 遲延要素를 反映한 移動時間 算定 알고리즘 開發 = Development of a Travel Time Algorithm Reflecting the Delay Factors of Evacuation Paths in Buildings

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In Korea, the Act on Firefighting Facilities Construction Projects was amended in 2005 to prepare the legal basis for performance-oriented design, and in 2007, the Enforcement Decree of the Fire-Fighting Facilities Construction Business Act was amended to define the design target as a specific fire-fighting target, and the performance-oriented design was implemented in earnest from 2009. In 2011, performance-oriented design methods and standards for fire-fighting facilities were officially announced. Currently, the number of fire-fighting targets in Korea is increasing trend. Therefore, the importance of performance-oriented design is emerging. The term "special fire-fighting objects" here means those subject to fire-fighting, which are required to install fire-fighting facilities, as prescribed by Presidential Decree. Special fire-fighting targets include multi-family housing, neighborhood living facilities, cultural and assembly facilities, religious facilities, sales facilities, business facilities, educational research facilities, training facilities, factories, and complex buildings.
Evacuation safety assessment of the target of performance-based design is carried out through evacuation simulation, which is a good tool for evaluating evacuation safety of buildings that are difficult to demonstrate through actual experiments or training. Evacuation simulation is similar to reality, but it does not reflect all the factors of the building, facilities and facilities, and the behavior of the occupants, so continuous improvement is needed. In this study, we wanted to enhance the reliability of evacuation simulation by developing algorithms for delay factors that have not yet been reflected in evacuation simulation.
First of all, Chapter 2 conducted a theoretical review of the definition and characteristics of evacuation simulation and the method of calculating travel time and related prior studies. In addition, a survey of performance-oriented design experts was conducted to derive the factors of delay in evacuation.
In Chapter 3, the difference between the direction of rotation of the stairs and the travel time according to the type of door layout in the stairwell was analyzed. According to the study, it was the fastest way to go down the stairs by turning right at 0.34m/s when turning left and 0.38m/s when turning right. The fastest way to go up was to turn left, turning left at 0.32m/s at walking speed when turning left and 0.28m/s when turning right. In addition, the simulation results based on the type of stairwell door layout indicated the fastest travel time of 36.8 seconds for case D with two doors perpendicular to the time of 40 people passing through.
In Chapter 4, we examined the applicability of the evacuation delay factors through a walking experiment on the door opening and closing process. Studies have shown that the majority of people in real buildings are closed, but the process of opening and closing doors, which is not reflected in evacuation simulations, was significant compared to the other cases. The handle types were not statistically significant, and the opening and closing directions differed statistically significantly. The results indicated that the type of handle did not differ much in which one was installed, and that the direction of opening and closing was advantageous in a particular direction (open door/close direction). However, there was a difference in travel time, and Panic Bar was the most advantageous for pushing in the opening and closing doors and for pulling in the direction. However, the bar's handle was most advantageous when wearing an opaque eye patch assuming smoke, regardless of the opening and closing directions. The opening and closing directions of the doors are most advantageous, but depending on the evacuation situation, there is a possibility that the buildings will not be able to walk through the doors of a certain opening and closing direction. This requires consideration of all opening and closing directions.
Chapter 5 conducted a study on the changes in the speed of walking according to the height of the walking space. The average walking speed of all participants was 1.42m/s at 1.8m, 1.42m/s at 1.7m, 1.41m/s at 1.6m, 1.43m/s at 1.5m, 1.41m/s at 1.4m, 1.36m/s at 1.3m, and 1.26m/s at 1.2m. The average walking speed of the participants did not increase or decelerate statistically significantly compared to the free walking speed. However, the average walking speed under the 1.2 m height of the walking space was significantly reduced compared to the free walking speed. In relation to the breathing limit line in the evacuation situation, there was a decrease in walking speed until the smoke layer came down to 1.2 meters, but no significant decrease occurred. However, 1.2m indicated a significant decrease in walking speed for participants.
In Chapter 6, the evacuation delay element algorithm was developed based on the research results conducted in Chapter 3, 4, and 5. The algorithm consists of a formula to analyze the process of evacuating from a target site by setting up an arbitrary destination and calculating the required travel time in each process. At this time, the evacuation delay factor derived from this study was applied, and the existing formula was applied to the essential factors for calculating travel time. The algorithm developed was implemented as a mobile time calculation simulator through Python for verification, and the error rate and differentiation were recognized through comparison with the existing evacuation simulation.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.1.1 연구의 배경 1
• 1.1.2 연구의 목적 4
• 1.2 연구의 범위 및 방법 6
• 1.3 용어의 정의 9
• 제 2 장 피난시뮬레이션의 지연요소 도출 및 선행연구 11
• 2.1 피난시뮬레이션의 정의와 특성 11
• 2.1.1 피난시뮬레이션의 개요 11
• 2.1.2 피난시뮬레이션의 종류 및 특성 13
• 2.1.3 피난시뮬레이션의 수행기법 16
• 2.1.4 피난안전성 평가방법 18
• 2.2 피난시뮬레이션의 이동시간 산정 20
• 2.2.1 재실자 보행의 고려사항 20
• 2.2.2 피난허용시간과 피난소요시간 20
• 2.2.3 유동 흐름율 (Flow rate) 21
• 2.2.4 보행속도 및 기타 요소 22
• 2.3 피난지연요소 관련 선행연구 고찰 26
• 2.3.1 국내 선행연구 고찰 26
• 2.3.2 국외 선행연구 고찰 29
• 2.4 이동시간 산정 알고리즘 개발을 위한 지연요소 도출 33
• 2.4.1 피난지연요소 도출을 위한 설문조사 개요 33
• 2.4.2 신뢰도 분석 35
• 2.4.3 피난지연요소 도출 41
• 2.4.4 도출한 피난지연요소의 필요성 45
• 제 3 장 계단 피난지연요소에 따른 보행특성 분석 51
• 3.1 계단의 회전방향과 계단 부속실 문 배치유형에 따른 보행실험 51
• 3.1.1 계단의 회전방향에 따른 보행실험 51
• 3.1.2 계단 부속실 문 배치유형에 따른 피난시뮬레이션 실험 56
• 3.2 계단의 회전방향과 계단 부속실 문 배치유형에 따른 이동시간 분석 60
• 3.2.1 계단의 회전방향에 대한 보행실험 분석 60
• 3.2.2 계단 부속실 문 배치유형에 대한 피난시뮬레이션 분석 66
• 3.3 계단의 회전방향 및 계단 부속실의 문 배치유형에 따른 산정식 도출 68
• 3.3.1 계단의 회전방향에 따른 보행속도 산정식 68
• 3.3.2 계단 부속실 문 배치유형에 따른 이동시간 산정식 73
• 제 4 장 문 피난지연요소에 따른 보행특성 분석 76
• 4.1 문 개폐과정을 반영하기 위한 보행실험 76
• 4.1.1 문 피난지연요소 보행실험 개요 76
• 4.1.2 실험 방법 및 절차 77
• 4.1.3 실험 분석 방법 79
• 4.2 문 개폐과정 반영을 위한 보행실험 결과분석 83
• 4.2.1 일반적인 실험결과 83
• 4.2.2 문 개폐과정의 적용 유무에 따른 이동시간 특성 84
• 4.2.3 연기 유무에 따른 이동시간 특성 87
• 4.2.4 문 개폐방향에 따른 이동시간 특성 89
• 4.2.5 문 손잡이 종류에 따른 이동시간 특성 91
• 4.3 문 개폐과정의 지연시간 도출 95
• 제 5 장 복도 피난지연요소에 따른 보행특성 분석 100
• 5.1 보행공간의 높이 변화에 따른 보행실험 100
• 5.1.1 보행공간의 높이 변화에 따른 보행실험 개요 100
• 5.1.2 실험 방법 및 절차 100
• 5.2 보행공간의 높이 변화에 따른 보행속도 분석 105
• 5.2.1 보행공간의 높이 변화에 따른 보행속도 분석 105
• 5.2.2 BMI지수별 보행공간의 높이 변화에 따른 보행속도 분석 107
• 5.3 보행공간의 높이 변화에 따른 보행속도 산정식 개발 114
• 제 6 장 피난지연요소를 반영한 이동시간 산정 알고리즘 개발 및 검증 115
• 6.1 피난지연요소를 반영한 이동시간 산정 알고리즘 개발 115
• 6.1.1 이동시간 산정 알고리즘의 개요 115
• 6.1.2 분석 대상지의 구간 116
• 6.1.3 피난지연요소를 반영한 이동시간 산정 알고리즘 개발 117
• 6.2 이동시간 산정 알고리즘 구현 130
• 6.2.1 이동시간 산정 시뮬레이터 개요 및 입력값 정의 130
• 6.2.2 이동시간 산정 시뮬레이터 구현 131
• 6.3 이동시간 산정 알고리즘 검증 136
• 6.3.1 이동시간 산정 알고리즘 검증 개요 136
• 6.3.2 검증 절차 및 방법 136
• 6.3.3 검증 결과 분석 138
• 제 7 장 결론 140
• 7.1 연구의 결론 140
• 7.2 연구의 성과 및 한계 142
• 참 고 문 헌 143
• Abstract 148

참고문헌 (Reference)

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15. 특별피난계단 부속실 제연설비의 방연풍속 기류특성에 관한 실험적 연구, 박재현, 최금란, 류성호, 홍대화, 이수경, 윤명오, 한국화재소방학회논문지 :24(5):79-86, , 2010

16. 화재․ 피난시뮬레이션의 커플링방식별 인명안 전성평가 결과 비교에 관한 연구, 오륜석, 구현모, 황철홍, 안성호, 최준호, 한국화재소방학회논문지 :33(1):121-129, , 2019

17. 연기발생으로 인한 시야장애가 초고층 공동주택 거주자의 피난계단실 진입시간과 피난경로에 미치는 영향, 서상목, 최준호, 홍원화, 한국주거학회 논문집 :19(5):103-111, , 2008

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