초고층건축물 화재 시 피난지연 요인의 실증실험을 통한 개선연구 Improvement Study through Verification Experiment of the Causes of Delaying Evacuation in the Event of Fire at High-rise Buildings원문보기
초고층건축물과 심층의 넓은 공간 등 새로운 형태의 건물이 급증하고 있다. 이러한 건물축들은 규모가 매우 클 뿐 아니라 동시이용자가 많고 동선체계도 복잡하여 재난 발생 시 피난 소요시간이 길어지고 유도피난의 부담도 매우 크다. 따라서 재난 발생 시 안전확보를 위해 현실적인 부분들을 고려한 피난계획을 수립하고, 운영절차를 확립하여야 한다. 이를 위해 이론적으로 발견하기 어렵지만, 실제 상황에 존재하는 돌발 상황이나 피난 장애요소들을 살펴볼 필요가 있다. 이 연구의 목적은 초고층 건축물에 맞는 피난계획을 수립하여 재난 발생 시 인명피해를 줄이고 피난의 완성도를 높이는 데 있다. 이를 위해 건축물에서 피난실험을 실시하고, 이를 통해 피난 장애요인들의 발생원인과 구조를 명확히 하고 ...
초고층건축물과 심층의 넓은 공간 등 새로운 형태의 건물이 급증하고 있다. 이러한 건물축들은 규모가 매우 클 뿐 아니라 동시이용자가 많고 동선체계도 복잡하여 재난 발생 시 피난 소요시간이 길어지고 유도피난의 부담도 매우 크다. 따라서 재난 발생 시 안전확보를 위해 현실적인 부분들을 고려한 피난계획을 수립하고, 운영절차를 확립하여야 한다. 이를 위해 이론적으로 발견하기 어렵지만, 실제 상황에 존재하는 돌발 상황이나 피난 장애요소들을 살펴볼 필요가 있다. 이 연구의 목적은 초고층 건축물에 맞는 피난계획을 수립하여 재난 발생 시 인명피해를 줄이고 피난의 완성도를 높이는 데 있다. 이를 위해 건축물에서 피난실험을 실시하고, 이를 통해 피난 장애요인들의 발생원인과 구조를 명확히 하고 해결방안을 제시함으로써 연구의 목적을 달성할 수 있을 것이다. 국내외 초고층 건축물 화재사례를 조사한 결과, 초고층 화재의 위험요소로는 피난계단 내 연기 유입과 건축물의 구조로 인한 인명구조의 어려움이 있었고, 제도적 문제로는 실제 실험 없이 이론에 근거하여 작성된 현실성 없는 피난계획이 있었다. 또한 70년대부터 존재했던 이러한 공통적 문제점이 최근의 화재에서도 여전히 존재하는 것으로 보아 현 시점에서도 기존의 문제가 개선되지 않았음을 알 수 있었다. 현재 피난 시뮬레이션은 대상 건축물의 공간의 폭, 동선의 길이, 피난하는 사람의 밀도와 속도 등을 설정하여 실시하고 있다. 이 때 건물 내에서 피난계획을 어떻게 운영하는지와 건물의 특성에 따라 피난상황이 달라질 수 있는 점이 반영되지 않았다. 또한 피난하는 사람들이 이성적인 상태에서 질서정연하게 비상구로 이동하여 탈출한다는 것이 전제되어 있다. 따라서 이러한 시뮬레이션 결과에서 발견하기 어려운 피난상의 문제점들을 발견하기 위해 63빌딩의 입주고객 및 방문고객을 대상으로 피난실험을 3회 실시하였다. 실험 결과 3회의 피난실험 소요시간에는 큰 차이가 없었고, 약간의 시차는 실험 참가자들의 신체적 특정 및 컨디션의 차이에서 오는 것으로 보인다. 실험에서 나타난 피난 지연요소로는 지휘체계의 복잡화, 피난계단 내 연기 유입, 피난계단 역주행 문제, 재해약자의 피난 문제 등이 있었다. 특히 실험 당시 건물에 있던 재해약자 중 일부는 비상용 승강기로 따로 피난하도록 했기 때문에 승강기를 이용하지 못할 경우도 고려해야 할 것으로 보인다. 이와 동시에 피난실험과 동일하게 63빌딩 30층에서 화재가 발생하였다는 것을 가정하여 피난 시뮬레이션을 실시하였다. 수용인원 역시 피난실험 인원을 기준으로 하였으며 다양한 신체 지수와 피난능력을 가진 사람들을 가정하여 시뮬레이션의 신뢰도를 높였다. 피난실험과 피난 시뮬레이션을 모두 실시한 결과, 피난실험 시의 피난시간과 피난 시뮬레이션 시의 피난시간 사이에 4~6분의 차이가 발생하였다. 이러한 차이를 불러오는 피난 지연요인은 크게 두 가지로 나눌 수 있었다. 한 가지는 건축물의 특성에서 발생하는 요인이고, 다른 한 가지는 피난하는 사람의 특성에서 발생하는 요인이다. 건축물의 특성에서 발생하는 요인으로는 지휘체계의 복잡화, 피난계단 내 연기 유입, 피난계단 조명 소등, 피난계단 역주행 문제가 있었다. 또한 피난하는 사람의 특성에서 발생하는 요인으로는 고령자, 임산부, 장애인 등의 재해약자 피난 문제가 있었다. 이 요인들에 대한 해결방안을 다음과 같이 제시하려고 한다. 일단 건축물의 구조적 특성에서 발생하는 문제를 해결하기 위해서는, 첫째 지휘체계 개선이 필요하다. 첫 번째 실험에서 발견된 문제를 바탕으로 세 번째 실험에서 지휘체계를 간소화한 결과 조치 시간을 단축할 수 있었고 결재권자 부재 시에도 빠른 조치가 가능했다. 둘째, 피난계단 연기 유입 문제의 경우 연기감지기와 연동되는 연동제어기를 옥상 출입문에 설치하여 연기감지기 작동 시 자동으로 옥상 출입문이 열리도록 하고, 급기 가압 시스템을 도입하여야 한다. 하지만 기존 건축물의 경우 건축 구조적인 문제와 비용이 수반되므로 반영하기 어렵다는 한계가 있다. 셋째, 피난계단 역주행 문제는 두 가지로 나누어 해결할 수 있는데, 소방구조대 역주행 문제는 소방용 승강기의 활용으로, 귀중품을 가지러 올라오는 피난자 문제는 철저한 소방교육으로 해결 가능하다. 마지막으로 피난계단 내 소등 문제는 피난자들이 자체적으로 휴대폰 조명을 사용하는 경우 대부분 해결이 가능했으나, 휴대폰 조명을 활용하지 못하는 경우를 대비하여 유도등과 유도표지 외에 바닥 형광타일과 같이 전기 공급 없이 사용 가능한 조명 장비의 설치가 필요하다. 재해약자의 피난 문제는 피난용 승강기를 비롯한 다양한 피난 장비의 활용으로 해결할 수 있다. 소방구조대가 재해약자를 일일이 보조하여 피난시키는 경우 피난 소요시간이 길어지고, 구조대원들의 체력소모로 시간이 지날수록 피난의 완성도가 떨어진다. 최근 여러 선진국들을 시작으로 우리나라도 피난용 승강기를 피난 장비의 일부로 인정한 것으로 보아 재해약자의 피난에 승강기를 활용하는 것이 좋겠지만, 이에 전적으로 의존하기보다는 여러 대안 중의 하나로 활용하는 것이 바람직할 것으로 보인다.
초고층건축물과 심층의 넓은 공간 등 새로운 형태의 건물이 급증하고 있다. 이러한 건물축들은 규모가 매우 클 뿐 아니라 동시이용자가 많고 동선체계도 복잡하여 재난 발생 시 피난 소요시간이 길어지고 유도피난의 부담도 매우 크다. 따라서 재난 발생 시 안전확보를 위해 현실적인 부분들을 고려한 피난계획을 수립하고, 운영절차를 확립하여야 한다. 이를 위해 이론적으로 발견하기 어렵지만, 실제 상황에 존재하는 돌발 상황이나 피난 장애요소들을 살펴볼 필요가 있다. 이 연구의 목적은 초고층 건축물에 맞는 피난계획을 수립하여 재난 발생 시 인명피해를 줄이고 피난의 완성도를 높이는 데 있다. 이를 위해 건축물에서 피난실험을 실시하고, 이를 통해 피난 장애요인들의 발생원인과 구조를 명확히 하고 해결방안을 제시함으로써 연구의 목적을 달성할 수 있을 것이다. 국내외 초고층 건축물 화재사례를 조사한 결과, 초고층 화재의 위험요소로는 피난계단 내 연기 유입과 건축물의 구조로 인한 인명구조의 어려움이 있었고, 제도적 문제로는 실제 실험 없이 이론에 근거하여 작성된 현실성 없는 피난계획이 있었다. 또한 70년대부터 존재했던 이러한 공통적 문제점이 최근의 화재에서도 여전히 존재하는 것으로 보아 현 시점에서도 기존의 문제가 개선되지 않았음을 알 수 있었다. 현재 피난 시뮬레이션은 대상 건축물의 공간의 폭, 동선의 길이, 피난하는 사람의 밀도와 속도 등을 설정하여 실시하고 있다. 이 때 건물 내에서 피난계획을 어떻게 운영하는지와 건물의 특성에 따라 피난상황이 달라질 수 있는 점이 반영되지 않았다. 또한 피난하는 사람들이 이성적인 상태에서 질서정연하게 비상구로 이동하여 탈출한다는 것이 전제되어 있다. 따라서 이러한 시뮬레이션 결과에서 발견하기 어려운 피난상의 문제점들을 발견하기 위해 63빌딩의 입주고객 및 방문고객을 대상으로 피난실험을 3회 실시하였다. 실험 결과 3회의 피난실험 소요시간에는 큰 차이가 없었고, 약간의 시차는 실험 참가자들의 신체적 특정 및 컨디션의 차이에서 오는 것으로 보인다. 실험에서 나타난 피난 지연요소로는 지휘체계의 복잡화, 피난계단 내 연기 유입, 피난계단 역주행 문제, 재해약자의 피난 문제 등이 있었다. 특히 실험 당시 건물에 있던 재해약자 중 일부는 비상용 승강기로 따로 피난하도록 했기 때문에 승강기를 이용하지 못할 경우도 고려해야 할 것으로 보인다. 이와 동시에 피난실험과 동일하게 63빌딩 30층에서 화재가 발생하였다는 것을 가정하여 피난 시뮬레이션을 실시하였다. 수용인원 역시 피난실험 인원을 기준으로 하였으며 다양한 신체 지수와 피난능력을 가진 사람들을 가정하여 시뮬레이션의 신뢰도를 높였다. 피난실험과 피난 시뮬레이션을 모두 실시한 결과, 피난실험 시의 피난시간과 피난 시뮬레이션 시의 피난시간 사이에 4~6분의 차이가 발생하였다. 이러한 차이를 불러오는 피난 지연요인은 크게 두 가지로 나눌 수 있었다. 한 가지는 건축물의 특성에서 발생하는 요인이고, 다른 한 가지는 피난하는 사람의 특성에서 발생하는 요인이다. 건축물의 특성에서 발생하는 요인으로는 지휘체계의 복잡화, 피난계단 내 연기 유입, 피난계단 조명 소등, 피난계단 역주행 문제가 있었다. 또한 피난하는 사람의 특성에서 발생하는 요인으로는 고령자, 임산부, 장애인 등의 재해약자 피난 문제가 있었다. 이 요인들에 대한 해결방안을 다음과 같이 제시하려고 한다. 일단 건축물의 구조적 특성에서 발생하는 문제를 해결하기 위해서는, 첫째 지휘체계 개선이 필요하다. 첫 번째 실험에서 발견된 문제를 바탕으로 세 번째 실험에서 지휘체계를 간소화한 결과 조치 시간을 단축할 수 있었고 결재권자 부재 시에도 빠른 조치가 가능했다. 둘째, 피난계단 연기 유입 문제의 경우 연기감지기와 연동되는 연동제어기를 옥상 출입문에 설치하여 연기감지기 작동 시 자동으로 옥상 출입문이 열리도록 하고, 급기 가압 시스템을 도입하여야 한다. 하지만 기존 건축물의 경우 건축 구조적인 문제와 비용이 수반되므로 반영하기 어렵다는 한계가 있다. 셋째, 피난계단 역주행 문제는 두 가지로 나누어 해결할 수 있는데, 소방구조대 역주행 문제는 소방용 승강기의 활용으로, 귀중품을 가지러 올라오는 피난자 문제는 철저한 소방교육으로 해결 가능하다. 마지막으로 피난계단 내 소등 문제는 피난자들이 자체적으로 휴대폰 조명을 사용하는 경우 대부분 해결이 가능했으나, 휴대폰 조명을 활용하지 못하는 경우를 대비하여 유도등과 유도표지 외에 바닥 형광타일과 같이 전기 공급 없이 사용 가능한 조명 장비의 설치가 필요하다. 재해약자의 피난 문제는 피난용 승강기를 비롯한 다양한 피난 장비의 활용으로 해결할 수 있다. 소방구조대가 재해약자를 일일이 보조하여 피난시키는 경우 피난 소요시간이 길어지고, 구조대원들의 체력소모로 시간이 지날수록 피난의 완성도가 떨어진다. 최근 여러 선진국들을 시작으로 우리나라도 피난용 승강기를 피난 장비의 일부로 인정한 것으로 보아 재해약자의 피난에 승강기를 활용하는 것이 좋겠지만, 이에 전적으로 의존하기보다는 여러 대안 중의 하나로 활용하는 것이 바람직할 것으로 보인다.
The number of skyscrapers and other large, high-rise buildings are rapidly increasing. These spaces are not only very large, but the large number of people inside of them present unique challenges to their evacuation. Complex human traffic systems lead to longer evacuation times during a disaster an...
The number of skyscrapers and other large, high-rise buildings are rapidly increasing. These spaces are not only very large, but the large number of people inside of them present unique challenges to their evacuation. Complex human traffic systems lead to longer evacuation times during a disaster and the burden of induction evacuation is high. Therefore, special evacuation plans and operational procedures for skyscrapers and other large buildings should be established in order to secure safety in the event of a disaster. To this end, it is necessary to look at the unexpected situations and obstacles to evacuation that exist in real situations. The purpose of this study is to reduce casualties in the event of a disaster and increase the rate of escapement by establishing an escapement plan suitable for high-rise buildings. We conduct three escapement tests involving the workers and visitors of the 63 Building, a famous skyscraper in Korea, and compare the evacuation test results with those of simulations assuming the same conditions to identify problems in the actual evacuation and its management. This comparison will clarify causes and inherent challenges of escaping high-rise buildings and then present solutions. Escapement is the act of moving the person in charge to a safe place in the event of a fire; this occurs in by first evacuating the fire room, then evacuating the fire floor, and finally, evacuating the building. Thus, the characteristics of the place of refuge and the person taking refuge must be considered. According to an investigation of skyscraper fires, domestic and international, the risk factors of a high-rise fire were smoke inflow into the evacuation stairway and the difficulty of saving lives due to the structural organization of the building. The investigation also found issue with existing high-rise evacuation plans being unrealistic and based on theory without accompanying empirical support. Because related problems in skyscraper escapement, which have existed since the 70’s, are still present in recent fires, we have reason to believe that the fundamental issues also persist. Currently, evacuation simulations are carried out by defining the width of the target building’s space, the length of the copper wire, and the density and speed of evacuees. The simulations did not reflect how the escapement plan was conducted within the building or the fact that the escapement situation could vary depending on the characteristics of the building. It is also assumed that evacuees move out of rational state into an emergency exit in an orderly manner. Therefore, three evacuation tests were conducted with visitors and visiting customers of the 63 Building to discover the difficulties of escape from these simulation results. Our experiment showed that there was not a large difference in the time required among the three evacuation tests, and a slight time difference appears to arise from differences in the physical conditions of the experiment participants. The factors behind the evacuation delay shown in the experiment included the complexity of the command system, the inflow of smoke into the evacuation stairways, the problem of reverse walking of the evacuation stairs, and the problem of evacuations of the re-defectors. In particular, some of the disabled people in the building at the time of the experiment were forced to take refuge in emergency lifts, so they would have to consider the possibility of not being able to use the elevator. At the same time, an escapement simulation was performed assuming that a fire broke out on the 30th floor of the 63building ,just like the escapement test. The number of workers and visitors was based on the number of participants in the escapement tests. The reliability of the simulation was further increased by assuming people with various body indices and evacuation capabilities. As a result of both escapement tests and evacuation simulations, there was a 4-6 minute difference between the escapement time of the test and that of the simulation. The factors causing these differences largely fall into two categories: those that stem from the characteristics of the considered building and those that stem from the characteristics of the evacuee. Factors from the former category included the complexity of the command system, the inflow of smoke from the evacuation steps, the extinguishment of the escape stair lights, and the reverse walking of the evacuation stairs. Factors arising from the latter category included difficulties in the emergency evacuation of the elderly, pregnant women, and the disabled. We recommend improving command systems, installing interlock controllers tied to smoke detection systems at roof entrance doors, having firefighters use fire elevators during an emergency, increasing fire evacuation education among potential evacuees, providing lighting in evacuation stairways, and providing evacuation equipment for the disabled. Once the problems arising from the structural characteristics of the building are resolved, the first priority is to improve the command system. Based on the problems found in the first experiment, the command system was simplified in the third experiment, reducing action time and enabling quick action, even in the absence of the authorizer. Second, in the case of the problem of inflow of smoke from the escape stair, an interlock controller linked to the smoke detector should be installed at the roof entrance door to automatically open the roof entrance door when the smoke detector is operated, and the supply air pressurization system shall be introduced. However, this solution is limited by the difficulty of implementation in existing buildings because it entails architectural problems and costs. Third, the problem of reverse walking of evacuation stairs can be solved by addressing the two component problems: the reverse walking of fire brigades and that of evacuees. The reverse walking of fire brigades can be resolved by requiring use of fire elevator and the reverse walking of evacuees attempting to retrieve valuables can be solved by thorough fire evacuation education. Fourth, the problem of lighting in the evacuation steps can be resolved most of the time if evacuees use their own mobile phone lights; however, installation of lighting equipment that is available without electricity, such as inductive lights and induction signs, is necessary, in case of mobile light failure or absence. Finally, the problem of evacuating re-defectors can be solved through the use of various types of evacuation equipment, including an escape elevator. If the fire department assists the disabled in evacuating the area, the time required for evacuation will be extended, and the completion of evacuation will be reduced over time due to the increased burden on and exhaustion of rescue workers. As Korea, starting with many advanced countries , has recognized evacuation lifts as one of many types of evacuation equipment, it would be better to use them as one of the alternatives rather than relying entirely on them.
The number of skyscrapers and other large, high-rise buildings are rapidly increasing. These spaces are not only very large, but the large number of people inside of them present unique challenges to their evacuation. Complex human traffic systems lead to longer evacuation times during a disaster and the burden of induction evacuation is high. Therefore, special evacuation plans and operational procedures for skyscrapers and other large buildings should be established in order to secure safety in the event of a disaster. To this end, it is necessary to look at the unexpected situations and obstacles to evacuation that exist in real situations. The purpose of this study is to reduce casualties in the event of a disaster and increase the rate of escapement by establishing an escapement plan suitable for high-rise buildings. We conduct three escapement tests involving the workers and visitors of the 63 Building, a famous skyscraper in Korea, and compare the evacuation test results with those of simulations assuming the same conditions to identify problems in the actual evacuation and its management. This comparison will clarify causes and inherent challenges of escaping high-rise buildings and then present solutions. Escapement is the act of moving the person in charge to a safe place in the event of a fire; this occurs in by first evacuating the fire room, then evacuating the fire floor, and finally, evacuating the building. Thus, the characteristics of the place of refuge and the person taking refuge must be considered. According to an investigation of skyscraper fires, domestic and international, the risk factors of a high-rise fire were smoke inflow into the evacuation stairway and the difficulty of saving lives due to the structural organization of the building. The investigation also found issue with existing high-rise evacuation plans being unrealistic and based on theory without accompanying empirical support. Because related problems in skyscraper escapement, which have existed since the 70’s, are still present in recent fires, we have reason to believe that the fundamental issues also persist. Currently, evacuation simulations are carried out by defining the width of the target building’s space, the length of the copper wire, and the density and speed of evacuees. The simulations did not reflect how the escapement plan was conducted within the building or the fact that the escapement situation could vary depending on the characteristics of the building. It is also assumed that evacuees move out of rational state into an emergency exit in an orderly manner. Therefore, three evacuation tests were conducted with visitors and visiting customers of the 63 Building to discover the difficulties of escape from these simulation results. Our experiment showed that there was not a large difference in the time required among the three evacuation tests, and a slight time difference appears to arise from differences in the physical conditions of the experiment participants. The factors behind the evacuation delay shown in the experiment included the complexity of the command system, the inflow of smoke into the evacuation stairways, the problem of reverse walking of the evacuation stairs, and the problem of evacuations of the re-defectors. In particular, some of the disabled people in the building at the time of the experiment were forced to take refuge in emergency lifts, so they would have to consider the possibility of not being able to use the elevator. At the same time, an escapement simulation was performed assuming that a fire broke out on the 30th floor of the 63building ,just like the escapement test. The number of workers and visitors was based on the number of participants in the escapement tests. The reliability of the simulation was further increased by assuming people with various body indices and evacuation capabilities. As a result of both escapement tests and evacuation simulations, there was a 4-6 minute difference between the escapement time of the test and that of the simulation. The factors causing these differences largely fall into two categories: those that stem from the characteristics of the considered building and those that stem from the characteristics of the evacuee. Factors from the former category included the complexity of the command system, the inflow of smoke from the evacuation steps, the extinguishment of the escape stair lights, and the reverse walking of the evacuation stairs. Factors arising from the latter category included difficulties in the emergency evacuation of the elderly, pregnant women, and the disabled. We recommend improving command systems, installing interlock controllers tied to smoke detection systems at roof entrance doors, having firefighters use fire elevators during an emergency, increasing fire evacuation education among potential evacuees, providing lighting in evacuation stairways, and providing evacuation equipment for the disabled. Once the problems arising from the structural characteristics of the building are resolved, the first priority is to improve the command system. Based on the problems found in the first experiment, the command system was simplified in the third experiment, reducing action time and enabling quick action, even in the absence of the authorizer. Second, in the case of the problem of inflow of smoke from the escape stair, an interlock controller linked to the smoke detector should be installed at the roof entrance door to automatically open the roof entrance door when the smoke detector is operated, and the supply air pressurization system shall be introduced. However, this solution is limited by the difficulty of implementation in existing buildings because it entails architectural problems and costs. Third, the problem of reverse walking of evacuation stairs can be solved by addressing the two component problems: the reverse walking of fire brigades and that of evacuees. The reverse walking of fire brigades can be resolved by requiring use of fire elevator and the reverse walking of evacuees attempting to retrieve valuables can be solved by thorough fire evacuation education. Fourth, the problem of lighting in the evacuation steps can be resolved most of the time if evacuees use their own mobile phone lights; however, installation of lighting equipment that is available without electricity, such as inductive lights and induction signs, is necessary, in case of mobile light failure or absence. Finally, the problem of evacuating re-defectors can be solved through the use of various types of evacuation equipment, including an escape elevator. If the fire department assists the disabled in evacuating the area, the time required for evacuation will be extended, and the completion of evacuation will be reduced over time due to the increased burden on and exhaustion of rescue workers. As Korea, starting with many advanced countries , has recognized evacuation lifts as one of many types of evacuation equipment, it would be better to use them as one of the alternatives rather than relying entirely on them.
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