건축물 화재 시 재실자에게 화재 발생사실을 알리는 화재경보장치는 재실자의 생명과 관련하여 매우 중요한 역할을 갖는다. 국내·외 자료에 의하면 화재사실의 인지지연으로 인한 피난 여유시간 부족이 화재 시 인명손실의 원인으로서 큰 부분을 차지하고 있는 것으로 보고되고 있다.
화재의 징후는 시각, 후각, 청각 등의 감각기관으로부터 인지하게 되는데, 청각인지와 관련하여서는 일정 크기 이상의 소음을 발생하는 경보장치를 건축물에 갖추도록 규정하고 있으며, 국내의 공동주택에서 화재사실을 음량으로 발생하는 경보장치는 비상경보장치와 비상방송설비로 나누어 분류하고 있다.
그러나 최근 ...
건축물 화재 시 재실자에게 화재 발생사실을 알리는 화재경보장치는 재실자의 생명과 관련하여 매우 중요한 역할을 갖는다. 국내·외 자료에 의하면 화재사실의 인지지연으로 인한 피난 여유시간 부족이 화재 시 인명손실의 원인으로서 큰 부분을 차지하고 있는 것으로 보고되고 있다.
화재의 징후는 시각, 후각, 청각 등의 감각기관으로부터 인지하게 되는데, 청각인지와 관련하여서는 일정 크기 이상의 소음을 발생하는 경보장치를 건축물에 갖추도록 규정하고 있으며, 국내의 공동주택에서 화재사실을 음량으로 발생하는 경보장치는 비상경보장치와 비상방송설비로 나누어 분류하고 있다.
그러나 최근 삶의 질 향상과 더불어 쾌적한 주거환경에 대한 요구 증가로 건축물 부재의 차음성능이 지속적으로 향상되고 있으며 이로 인해 화재 시 경보장치가 작동 하더라도 수면공간에서 재실자가 인지할 수 있는 적절한 청취조건을 제공하고 있는지에 대한 문제가 제기되고 있는 실정이다. 따라서 현행 경보장치의 음향적 조건, 경보음의 전달특성, 주거공간에서 요구되는 음향적 특성 등을 고려하여 경보음이 수면공간으로 적절히 전달되기 위한 세밀한 검토가 필요하다.
본 연구는 화재 시 인적피해를 줄이는 화재 경보음의 청취환경 개선을 위한 연구로서 외국의 기준 및 문헌을 통한 수면공간 안에서의 적정 경보음의 레벨 제시, 경보음 전달측면의 물리적 평가, 주관적 실험평가 등 경보장치의 음향적 조건에 관련한 다양한 측면에서 단계적으로 진행된 연구이다.
수면공간에서의 적정 경보음의 레벨을 결정하기 위해 화재경보음과 관련한 기준과 문헌을 조사·분석하였고, 현장 측정으로서 전용면적이 63~73m² 범위인 계단실형, 편복도형, 집중형 평면형식의 5개 아파트의 총 17개 세대와 주거공간이 19개로 구성된 대학 기숙사를 대상으로 화재 경보음의 전달실태를 측정하였다. 또한 적절한 경보음 전달의 목적으로 전용면적이 81~184m² 범위의 아파트 5개 세대와 대학 기숙사를 대상으로 음원에서부터 수면공간(침실)까지 거리에 의한 전달 감쇠와 침실문과 현관문의 차음성능을 측정‧분석하였다. 그리고 측정된 결과와 시뮬레이션을 이용하여 경보음의 전달 예측설계를 수행하여 공동주택의 주거공간에서의 화재경보장치의 조건을 제시하였다.
또한 주관적 평가로서 건축물에서 일반적으로 사용되고 있는 경종(alarm bell), 전자식 사이렌(electronic siren), 혼(horn), 차임(chime)의 신호를 이용하여 136명의 피험자를 대상으로 옳은 피난행동을 유도하는 화재경보신호의 조건을 통계적 기법으로 분석하였다.
이와 같이 다양한 측면에서의 화재경보음과 관련한 음향적 조건을 분석하여 얻어진 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 현행 공동주택에서의 비상경보장치(설비) 및 비상방송장치(설비) 관련 국내 기준은 화재안전기준(NFSC 201, 202 National Fire Safety Codes)에서 규정하고 있으며, 주로 음향장치의 음량 크기에 대해 제시하고 있다. 음향장치의 음량 크기도 중요하지만 화재 시 많은 인명손실을 야기 시키는 것으로 지적되고 있는 수면 중인 재실자에게도 경보음이 충분히 인지될 수 있도록 침실 등 수면공간의 경보음 음향조건에 대한 세부적인 기준 정립이 필요하다.
2) 외국의 기준과 문헌을 바탕으로 수면공간에서의 적정 경보음 레벨을 조사한 결과, 수면상태, 연령조건 등 재실자의 개인적 차이에 따라 차이가 있으나, 대체로 수면공간(sleeping area)에서 최소 경보음레벨로 75dBA을 제시하고 있었다. 이와 함께 미국(NFPA 72) 및 영국(BS 5839 : Part 1)에서는 주변 배경소음과 경보음레벨과의 차이가 각각 15dBA, 5dBA이상 되도록 규정하고 있다. 향후 경보음 음향조건에 대한 보다 세부적인 기준 연구가 필요하나, 기준이 미흡한 현행 국내 여건을 고려할 때 우선적으로 침실에서의 최소 경보음레벨로서 75dBA를 준용하는 것이 타당하다고 사료된다.
3) 전용면적이 63~73m² 범위의 아파트 17세대를 대상으로 화재경보음 전달실태를 현장에서 측정한 결과, 복도 또는 계단실에 설치된 비상경보장치만을 작동시킨 경우 침실문의 개‧폐 조건과 상관없이 모든 침실에서 75dBA을 만족시키지 못하는 것으로 나타났다. 또한 비상경보장치와 거실에 설치된 비상방송장치를 동시에 작동 시켰을 경우 침실 문을 닫아놓은 조건에서는 마찬가지로 75dBA를 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 반면 중복도를 사이에 두고 출입문 하나로 주거공간이 중복도와 배치되어 있는 원룸형식의 갖는 대학 기숙사에서는 중복도에 설치된 비상경보장치 작동 시 주거공간에서의 경보음레벨이 75dBA를 만족하는 것으로 측정되었다. 따라서 침실로의 경보음의 전달은 경보장치가 설치된 공간과 침실사이의 위치관계에 따른 거리감쇠와 경보음 전달과정에서의 음향적 장애물(출입문 등)의 차음성능에 크게 영향을 받는 것으로 확인되었다. 이러한 관점에서 아파트의 경우 각 침실로의 효율적인 경보음 전달을 위해서는 세대 내(거실)에 경보장치를 설치∙운용하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.
4) 전용면적이 81~181m² 로 다양한 범위를 갖는 국내 아파트 세대를 선정하여 거실(AV system 단자들이 설치되어 거실 벽면의 중앙부)에 설치한 음원으로부터 각 침실(실 중앙부 기준)까지의 음향감쇠 특성을 측정한 결과, 음원에서 침실까지의 이격거리 1m당 침실 문을 열어 놓은 조건에서는 0.72dB (R2=0.7982), 침실 문을 닫은 조건에서는 0.48dB (R2=0.3001)로 감쇠되었다. 또한 아파트 세대 9개 침실 문의 차음성능 측정결과, 차음성능(Dp.w)은 하부 틈새 폭의 크기에 따라서 18~23dB로 평가되었다. 대학 기숙사의 경우 공용복도와 연결된 출입문과 내부 침실문의 차음성능(Dp.w)은 각각 21~22dB, 19dB로 평가되었다.
5) 경보장치의 적정 설계조건을 파악하기 위해 상용 음향해석프로그램을 활용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 단, 경보장치로부터 1m 이격된 지점에서의 최대 소음레벨은 재실자의 청력손실 등을 고려하여 110dBA로 설정하였으며, 경보장치는 거실 내(또는 거실과 연결된 복도)에 설치하되 설치장소의 음이 감쇠특성을 고려하여 대체로 평면상 가장 멀리 배치된 두 침실 사이의 중앙부에 위치시키는 조건에서 수행하였다. 전용면적 81~304m² 범위의 아파트를 대상으로 검토한 결과, 세대 내 모든 침실에 대해 75dBA를 만족시키기 위해서는 침실의 배치조건이나 아파트 세대의 전용면적 등에 따라 경보장치의 개수는 1~3개가 필요하였으며, 경보장치의 음향파워레벨은 99~108.2dBA이 요구되는 것으로 평가되었다. 또한 중복도를 갖는 원룸 형태의 건축물(기숙사, 호텔, 주거용 오피스텔)에 대한 사례검토에서는 중복도에 약 104~105dBA을 유지하는 조건으로 중복도 내에 설치되는 경보장치의 음향파워레벨은 약 109.6dBA, 경보장치의 개수는 4~7개(경보장치간의 거리: 6.1~17.9m)가 요구되는 것으로 분석되었다.
6) 재실자가 화재경보음을 들었을 때 옳은 피난행동을 하는데 유효한 경보신호(음)를 검토하기 위해 정상청력을 가진 총 136명의 피험자를 대상으로 주관적 평가실험을 수행하였다. 평가 결과 인지성(identification), 즉 화재경보신호의 의미를 이해하는 것이 옳은 피난행동과 관련이 있는 것으로 분석되었으며, 화재경보신호에 보이스 알람(voice alarm)을 부가함으로서 인지성이 향상되는 것으로 분석되었다. 또한 국내·외에서 사용되고 있는 4종의 경보신호 중 경종이 상대적으로 인지성이 우수한 것으로 평가되었다. 화재 경보신호로서의 인지성을 높이기 위해서는 재실자들에게 경보신호의 의미를 교육을 통해 알리는 것이 중요하며, 향후 건축물에서의 경보음 전달특성과 재실자의 인지조건 등을 고려하여 국내 여건에 적합한 화재경보신호 마련을 위한 연구가 필요하다고 판단된다.
건축물 화재 시 재실자에게 화재 발생사실을 알리는 화재경보장치는 재실자의 생명과 관련하여 매우 중요한 역할을 갖는다. 국내·외 자료에 의하면 화재사실의 인지지연으로 인한 피난 여유시간 부족이 화재 시 인명손실의 원인으로서 큰 부분을 차지하고 있는 것으로 보고되고 있다.
화재의 징후는 시각, 후각, 청각 등의 감각기관으로부터 인지하게 되는데, 청각인지와 관련하여서는 일정 크기 이상의 소음을 발생하는 경보장치를 건축물에 갖추도록 규정하고 있으며, 국내의 공동주택에서 화재사실을 음량으로 발생하는 경보장치는 비상경보장치와 비상방송설비로 나누어 분류하고 있다.
그러나 최근 삶의 질 향상과 더불어 쾌적한 주거환경에 대한 요구 증가로 건축물 부재의 차음성능이 지속적으로 향상되고 있으며 이로 인해 화재 시 경보장치가 작동 하더라도 수면공간에서 재실자가 인지할 수 있는 적절한 청취조건을 제공하고 있는지에 대한 문제가 제기되고 있는 실정이다. 따라서 현행 경보장치의 음향적 조건, 경보음의 전달특성, 주거공간에서 요구되는 음향적 특성 등을 고려하여 경보음이 수면공간으로 적절히 전달되기 위한 세밀한 검토가 필요하다.
본 연구는 화재 시 인적피해를 줄이는 화재 경보음의 청취환경 개선을 위한 연구로서 외국의 기준 및 문헌을 통한 수면공간 안에서의 적정 경보음의 레벨 제시, 경보음 전달측면의 물리적 평가, 주관적 실험평가 등 경보장치의 음향적 조건에 관련한 다양한 측면에서 단계적으로 진행된 연구이다.
수면공간에서의 적정 경보음의 레벨을 결정하기 위해 화재경보음과 관련한 기준과 문헌을 조사·분석하였고, 현장 측정으로서 전용면적이 63~73m² 범위인 계단실형, 편복도형, 집중형 평면형식의 5개 아파트의 총 17개 세대와 주거공간이 19개로 구성된 대학 기숙사를 대상으로 화재 경보음의 전달실태를 측정하였다. 또한 적절한 경보음 전달의 목적으로 전용면적이 81~184m² 범위의 아파트 5개 세대와 대학 기숙사를 대상으로 음원에서부터 수면공간(침실)까지 거리에 의한 전달 감쇠와 침실문과 현관문의 차음성능을 측정‧분석하였다. 그리고 측정된 결과와 시뮬레이션을 이용하여 경보음의 전달 예측설계를 수행하여 공동주택의 주거공간에서의 화재경보장치의 조건을 제시하였다.
또한 주관적 평가로서 건축물에서 일반적으로 사용되고 있는 경종(alarm bell), 전자식 사이렌(electronic siren), 혼(horn), 차임(chime)의 신호를 이용하여 136명의 피험자를 대상으로 옳은 피난행동을 유도하는 화재경보신호의 조건을 통계적 기법으로 분석하였다.
이와 같이 다양한 측면에서의 화재경보음과 관련한 음향적 조건을 분석하여 얻어진 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 현행 공동주택에서의 비상경보장치(설비) 및 비상방송장치(설비) 관련 국내 기준은 화재안전기준(NFSC 201, 202 National Fire Safety Codes)에서 규정하고 있으며, 주로 음향장치의 음량 크기에 대해 제시하고 있다. 음향장치의 음량 크기도 중요하지만 화재 시 많은 인명손실을 야기 시키는 것으로 지적되고 있는 수면 중인 재실자에게도 경보음이 충분히 인지될 수 있도록 침실 등 수면공간의 경보음 음향조건에 대한 세부적인 기준 정립이 필요하다.
2) 외국의 기준과 문헌을 바탕으로 수면공간에서의 적정 경보음 레벨을 조사한 결과, 수면상태, 연령조건 등 재실자의 개인적 차이에 따라 차이가 있으나, 대체로 수면공간(sleeping area)에서 최소 경보음레벨로 75dBA을 제시하고 있었다. 이와 함께 미국(NFPA 72) 및 영국(BS 5839 : Part 1)에서는 주변 배경소음과 경보음레벨과의 차이가 각각 15dBA, 5dBA이상 되도록 규정하고 있다. 향후 경보음 음향조건에 대한 보다 세부적인 기준 연구가 필요하나, 기준이 미흡한 현행 국내 여건을 고려할 때 우선적으로 침실에서의 최소 경보음레벨로서 75dBA를 준용하는 것이 타당하다고 사료된다.
3) 전용면적이 63~73m² 범위의 아파트 17세대를 대상으로 화재경보음 전달실태를 현장에서 측정한 결과, 복도 또는 계단실에 설치된 비상경보장치만을 작동시킨 경우 침실문의 개‧폐 조건과 상관없이 모든 침실에서 75dBA을 만족시키지 못하는 것으로 나타났다. 또한 비상경보장치와 거실에 설치된 비상방송장치를 동시에 작동 시켰을 경우 침실 문을 닫아놓은 조건에서는 마찬가지로 75dBA를 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 반면 중복도를 사이에 두고 출입문 하나로 주거공간이 중복도와 배치되어 있는 원룸형식의 갖는 대학 기숙사에서는 중복도에 설치된 비상경보장치 작동 시 주거공간에서의 경보음레벨이 75dBA를 만족하는 것으로 측정되었다. 따라서 침실로의 경보음의 전달은 경보장치가 설치된 공간과 침실사이의 위치관계에 따른 거리감쇠와 경보음 전달과정에서의 음향적 장애물(출입문 등)의 차음성능에 크게 영향을 받는 것으로 확인되었다. 이러한 관점에서 아파트의 경우 각 침실로의 효율적인 경보음 전달을 위해서는 세대 내(거실)에 경보장치를 설치∙운용하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.
4) 전용면적이 81~181m² 로 다양한 범위를 갖는 국내 아파트 세대를 선정하여 거실(AV system 단자들이 설치되어 거실 벽면의 중앙부)에 설치한 음원으로부터 각 침실(실 중앙부 기준)까지의 음향감쇠 특성을 측정한 결과, 음원에서 침실까지의 이격거리 1m당 침실 문을 열어 놓은 조건에서는 0.72dB (R2=0.7982), 침실 문을 닫은 조건에서는 0.48dB (R2=0.3001)로 감쇠되었다. 또한 아파트 세대 9개 침실 문의 차음성능 측정결과, 차음성능(Dp.w)은 하부 틈새 폭의 크기에 따라서 18~23dB로 평가되었다. 대학 기숙사의 경우 공용복도와 연결된 출입문과 내부 침실문의 차음성능(Dp.w)은 각각 21~22dB, 19dB로 평가되었다.
5) 경보장치의 적정 설계조건을 파악하기 위해 상용 음향해석프로그램을 활용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 단, 경보장치로부터 1m 이격된 지점에서의 최대 소음레벨은 재실자의 청력손실 등을 고려하여 110dBA로 설정하였으며, 경보장치는 거실 내(또는 거실과 연결된 복도)에 설치하되 설치장소의 음이 감쇠특성을 고려하여 대체로 평면상 가장 멀리 배치된 두 침실 사이의 중앙부에 위치시키는 조건에서 수행하였다. 전용면적 81~304m² 범위의 아파트를 대상으로 검토한 결과, 세대 내 모든 침실에 대해 75dBA를 만족시키기 위해서는 침실의 배치조건이나 아파트 세대의 전용면적 등에 따라 경보장치의 개수는 1~3개가 필요하였으며, 경보장치의 음향파워레벨은 99~108.2dBA이 요구되는 것으로 평가되었다. 또한 중복도를 갖는 원룸 형태의 건축물(기숙사, 호텔, 주거용 오피스텔)에 대한 사례검토에서는 중복도에 약 104~105dBA을 유지하는 조건으로 중복도 내에 설치되는 경보장치의 음향파워레벨은 약 109.6dBA, 경보장치의 개수는 4~7개(경보장치간의 거리: 6.1~17.9m)가 요구되는 것으로 분석되었다.
6) 재실자가 화재경보음을 들었을 때 옳은 피난행동을 하는데 유효한 경보신호(음)를 검토하기 위해 정상청력을 가진 총 136명의 피험자를 대상으로 주관적 평가실험을 수행하였다. 평가 결과 인지성(identification), 즉 화재경보신호의 의미를 이해하는 것이 옳은 피난행동과 관련이 있는 것으로 분석되었으며, 화재경보신호에 보이스 알람(voice alarm)을 부가함으로서 인지성이 향상되는 것으로 분석되었다. 또한 국내·외에서 사용되고 있는 4종의 경보신호 중 경종이 상대적으로 인지성이 우수한 것으로 평가되었다. 화재 경보신호로서의 인지성을 높이기 위해서는 재실자들에게 경보신호의 의미를 교육을 통해 알리는 것이 중요하며, 향후 건축물에서의 경보음 전달특성과 재실자의 인지조건 등을 고려하여 국내 여건에 적합한 화재경보신호 마련을 위한 연구가 필요하다고 판단된다.
The fire alarm device plays a very important role in the life and safety of the occupants of a building: notifying them that a fire has broken out in the building. According to Korea and foreign country fire reports, lack of time to escape due to the delayed realization that a fire is raging account...
The fire alarm device plays a very important role in the life and safety of the occupants of a building: notifying them that a fire has broken out in the building. According to Korea and foreign country fire reports, lack of time to escape due to the delayed realization that a fire is raging accounts for a large proportion of all the lives lost in fires.
The signs of a fire can be recognized by a person’s sensory organs, through his/her sense of vision, smell, and hearing (auditory sense). With regard to the auditory sense, the law stipulates that a building must be equipped with fire alarm devices that generate a sound beyond a certain loudness level. The fire alarm devices of the apartments in Korea consist of a alarm bell and an emergency broadcasting speaker.
Due to the increase in the demand for a comfortable residential environment, however, as well as the enhancement of the quality of life of people, t the sound insulation of buildings has been consistently improving. It is thus necessary to consider whether the sound produced by a building’s fire alarm devices loud enough to enable the building’s occupants to detect it. Thus, there is a need to examine the various aspects of the attenuation of the alarm sound to the sleeping area (bedroom), such as the auditory conditions of the fire alarm devices that are currently in use, the fire alarm sound delivery properties, and factors of sound characteristic required in residential spaces.
This study was conducted for the purpose of an improved design for audibility of fire alarm sound in residential buildings. The study was conducted in stages, including the proposal of a proper fire alarm sound level within the sleeping area based on the international standards and on the related literature, the physical evaluation of the fire alarm sound attenuation, and a jury evaluation through auditory experiments and surveys.
The relevant standards and literatures of fire alarm sound level were researched on and analyzed to determine the proper fire alarm sound level within the sleeping area, and the attenuation of the fire alarm sound in 17 dwelling units of five different -type apartments with 63-73 m² floor areas and in a university dormitory consisting of 19 residential spaces was measured.
Furthermore, the sound insulation of the bedroom and front doors, and the sound attenuation based on the distance from the sound source to the bedroom, were measured and analyzed in the university dormitory and five apartments with 81-184 m² floor areas, for better fire alarm sound delivery. And Fire alarm delivery prediction design was performed, based on the measurement results and simulation, for the proposal of the proper fire alarm device conditions in residential buildings.
As a jury evaluation, the adequate fire alarm signal conditions were statistically analyzed that leads to correct escape actions by performing an experiment on 136 subjects with the use of the alarm bell, electronic siren, horn, and chime signals generally used in buildings.
The results of the study based on the acoustic condition analysis of the fire alarm sound concerning various aspects are summarized as follows :
1) The national standards related to the alarm bells and emergency broadcasting speakers of the current residential building are regulated by NFSC201and202 National Fire Safety Codes and propose the loudness of acoustic devices. The loudness of acoustic devices is important, but there is a need to establish detailed standards based on the acoustic conditions of the fire alarm sound in the sleeping area, so that the sleeping area occupants can recognize such alarm sound.
2) The results of the research on the adequate alarm level in the sleeping area based on the foreign standards and the related literature showed that there are individual differences among bedroom occupants concerning sleeping pattern and age, but 75 dBA was mainly proposed as the minimum alarm level in the bedroom. In the U.S. (NFPA 72) and U.K. (BS BS 5839: Part 1), the difference between the fire alarm sound level and the background noise is regulated to be not more than 15 dBA and 5 dBA, respectively. There is a need for a detailed study on the standards of the acoustic conditions of the fire alarm sound, but considering South Korea’s insufficient standards, it is adjudged that 75 dBA is adequate as the minimum alarm level in the bedroom.
3) The results of the measurement of the attenuation of the fire alarm sound in 17 apartment dwelling units with 63-73 m² floor areas do not correspond to 75 dBA in all the bedrooms in this study, with no relation to the opening of closing of the bedroom door, when only the alarm bell installed in the corridor or staircase was activated. Furthermore, when the emergency speaker installed in the living room, and the alarm bell, were simultaneously activated, 75 dBA could not be satisfied with the bedroom door closed. Meanwhile, when the alarm bell installed in the double-loaded corridor in a studio-type university dormitory was activated, the alarm sound level was determined to satisfy 75 dBA in the residential space. Accordingly, the delivery of the fire alarm sound to the bedroom was confirmed to be greatly affected by the sound insulation of acoustic obstacles such as the door as well as by the sound attenuation based on the positioning relationship between the bedroom and the space where the alarm device was installed. Concerning this aspect, it was adjudged that the installation and operation of a fire alarm device within the dwelling unit(living room)is desirable so that the alarm sound would be efficiently delivered to each bedroom in the apartment.
4) The results of the measurement of the properties of sound attenuation from the sound source installed in the living room (the central part of the wall of the living room where an AV system terminal was installed) to each bedroom (the central area of the bedroom) showed an attenuation of 0.48 dB (R2=0.7982) per meter of the distance from the source to the bedroom, with the bedroom door closed, and 0.72 dB (R2=0.3001) with the bedroom door open.
Furthermore, the results of the measurement of the sound insulation of the bedroom doors of nine apartment dwelling units showed 18-23 dB sound insulation (Dp.w) based on the size of the gap at the bottom of the bedroom door. For university dormitories, the sound insulation (Dp.w) values of the bedroom door and the front door connected to the main corridor were 21-22 dB and 19 dB, respectively.
5) To determine the adequate design conditions of a fire alarm device, the acoustic -analysis program was used to conduct a simulation. The maximum noise level at the point 1 m away from the fire alarm device was set at 110 dBA, considering the hearing loss of the occupant, and the fire alarm device was installed within the living room (or in the corridor connected to the living room), with the device located at the center of the two bedrooms farthest from the device considered sound attenuation. The results of the examination of the apartment dwelling units with 81-304 m² floor areas showed that one to three fire alarm devices were required according to the location of the bedroom or the floor area of the dwelling units, to satisfy the sound level of 75 dBA in all the bedrooms, and it was determined that the sound power level of the fire alarm device must be 99-108.2 dBA. Furthermore, in the case analysis of studio type residential space with double-loaded corridors (dormitories, hotels, and residential officetels), it was determined that the sound power level of the fire alarm device installed within the double-loaded corridors should be approximately 109.6 dBA, with four to seven alarm devices (distance between devices: 6.1-17.9 m).
6) A jury evaluation experiment was conducted on a total of 136 subjects with normal hearing, to determine the conditions of fire alarm signal(sound) that will drive the room occupant to carry out correct escape behavior. The results of the experiment showed that the identification or understanding of the meaning of the fire alarm signal is related to the carrying out of the correct escape behavior. The effect of the addition of a voice alarm (human-voice warning) in the fire alarm to enhance the degree of identification of the alarm was analyzed. Moreover, the alarm bell, among the four types of fire alarm signals used nationally and internationally, was determined to have relatively excellent identification. It is important to educate building occupants regarding the meaning of the fire alarm signal, to heighten their identification of such fire alarm signal, and it is adjudged that a study on the preparation of a fire alarm that is appropriate for the domestic conditions, considering the properties of the fire alarm sound delivery in buildings and the identification of the alarm signal by the occupants, is required.
The fire alarm device plays a very important role in the life and safety of the occupants of a building: notifying them that a fire has broken out in the building. According to Korea and foreign country fire reports, lack of time to escape due to the delayed realization that a fire is raging accounts for a large proportion of all the lives lost in fires.
The signs of a fire can be recognized by a person’s sensory organs, through his/her sense of vision, smell, and hearing (auditory sense). With regard to the auditory sense, the law stipulates that a building must be equipped with fire alarm devices that generate a sound beyond a certain loudness level. The fire alarm devices of the apartments in Korea consist of a alarm bell and an emergency broadcasting speaker.
Due to the increase in the demand for a comfortable residential environment, however, as well as the enhancement of the quality of life of people, t the sound insulation of buildings has been consistently improving. It is thus necessary to consider whether the sound produced by a building’s fire alarm devices loud enough to enable the building’s occupants to detect it. Thus, there is a need to examine the various aspects of the attenuation of the alarm sound to the sleeping area (bedroom), such as the auditory conditions of the fire alarm devices that are currently in use, the fire alarm sound delivery properties, and factors of sound characteristic required in residential spaces.
This study was conducted for the purpose of an improved design for audibility of fire alarm sound in residential buildings. The study was conducted in stages, including the proposal of a proper fire alarm sound level within the sleeping area based on the international standards and on the related literature, the physical evaluation of the fire alarm sound attenuation, and a jury evaluation through auditory experiments and surveys.
The relevant standards and literatures of fire alarm sound level were researched on and analyzed to determine the proper fire alarm sound level within the sleeping area, and the attenuation of the fire alarm sound in 17 dwelling units of five different -type apartments with 63-73 m² floor areas and in a university dormitory consisting of 19 residential spaces was measured.
Furthermore, the sound insulation of the bedroom and front doors, and the sound attenuation based on the distance from the sound source to the bedroom, were measured and analyzed in the university dormitory and five apartments with 81-184 m² floor areas, for better fire alarm sound delivery. And Fire alarm delivery prediction design was performed, based on the measurement results and simulation, for the proposal of the proper fire alarm device conditions in residential buildings.
As a jury evaluation, the adequate fire alarm signal conditions were statistically analyzed that leads to correct escape actions by performing an experiment on 136 subjects with the use of the alarm bell, electronic siren, horn, and chime signals generally used in buildings.
The results of the study based on the acoustic condition analysis of the fire alarm sound concerning various aspects are summarized as follows :
1) The national standards related to the alarm bells and emergency broadcasting speakers of the current residential building are regulated by NFSC201and202 National Fire Safety Codes and propose the loudness of acoustic devices. The loudness of acoustic devices is important, but there is a need to establish detailed standards based on the acoustic conditions of the fire alarm sound in the sleeping area, so that the sleeping area occupants can recognize such alarm sound.
2) The results of the research on the adequate alarm level in the sleeping area based on the foreign standards and the related literature showed that there are individual differences among bedroom occupants concerning sleeping pattern and age, but 75 dBA was mainly proposed as the minimum alarm level in the bedroom. In the U.S. (NFPA 72) and U.K. (BS BS 5839: Part 1), the difference between the fire alarm sound level and the background noise is regulated to be not more than 15 dBA and 5 dBA, respectively. There is a need for a detailed study on the standards of the acoustic conditions of the fire alarm sound, but considering South Korea’s insufficient standards, it is adjudged that 75 dBA is adequate as the minimum alarm level in the bedroom.
3) The results of the measurement of the attenuation of the fire alarm sound in 17 apartment dwelling units with 63-73 m² floor areas do not correspond to 75 dBA in all the bedrooms in this study, with no relation to the opening of closing of the bedroom door, when only the alarm bell installed in the corridor or staircase was activated. Furthermore, when the emergency speaker installed in the living room, and the alarm bell, were simultaneously activated, 75 dBA could not be satisfied with the bedroom door closed. Meanwhile, when the alarm bell installed in the double-loaded corridor in a studio-type university dormitory was activated, the alarm sound level was determined to satisfy 75 dBA in the residential space. Accordingly, the delivery of the fire alarm sound to the bedroom was confirmed to be greatly affected by the sound insulation of acoustic obstacles such as the door as well as by the sound attenuation based on the positioning relationship between the bedroom and the space where the alarm device was installed. Concerning this aspect, it was adjudged that the installation and operation of a fire alarm device within the dwelling unit(living room)is desirable so that the alarm sound would be efficiently delivered to each bedroom in the apartment.
4) The results of the measurement of the properties of sound attenuation from the sound source installed in the living room (the central part of the wall of the living room where an AV system terminal was installed) to each bedroom (the central area of the bedroom) showed an attenuation of 0.48 dB (R2=0.7982) per meter of the distance from the source to the bedroom, with the bedroom door closed, and 0.72 dB (R2=0.3001) with the bedroom door open.
Furthermore, the results of the measurement of the sound insulation of the bedroom doors of nine apartment dwelling units showed 18-23 dB sound insulation (Dp.w) based on the size of the gap at the bottom of the bedroom door. For university dormitories, the sound insulation (Dp.w) values of the bedroom door and the front door connected to the main corridor were 21-22 dB and 19 dB, respectively.
5) To determine the adequate design conditions of a fire alarm device, the acoustic -analysis program was used to conduct a simulation. The maximum noise level at the point 1 m away from the fire alarm device was set at 110 dBA, considering the hearing loss of the occupant, and the fire alarm device was installed within the living room (or in the corridor connected to the living room), with the device located at the center of the two bedrooms farthest from the device considered sound attenuation. The results of the examination of the apartment dwelling units with 81-304 m² floor areas showed that one to three fire alarm devices were required according to the location of the bedroom or the floor area of the dwelling units, to satisfy the sound level of 75 dBA in all the bedrooms, and it was determined that the sound power level of the fire alarm device must be 99-108.2 dBA. Furthermore, in the case analysis of studio type residential space with double-loaded corridors (dormitories, hotels, and residential officetels), it was determined that the sound power level of the fire alarm device installed within the double-loaded corridors should be approximately 109.6 dBA, with four to seven alarm devices (distance between devices: 6.1-17.9 m).
6) A jury evaluation experiment was conducted on a total of 136 subjects with normal hearing, to determine the conditions of fire alarm signal(sound) that will drive the room occupant to carry out correct escape behavior. The results of the experiment showed that the identification or understanding of the meaning of the fire alarm signal is related to the carrying out of the correct escape behavior. The effect of the addition of a voice alarm (human-voice warning) in the fire alarm to enhance the degree of identification of the alarm was analyzed. Moreover, the alarm bell, among the four types of fire alarm signals used nationally and internationally, was determined to have relatively excellent identification. It is important to educate building occupants regarding the meaning of the fire alarm signal, to heighten their identification of such fire alarm signal, and it is adjudged that a study on the preparation of a fire alarm that is appropriate for the domestic conditions, considering the properties of the fire alarm sound delivery in buildings and the identification of the alarm signal by the occupants, is required.
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