[논문]도시화재 사례 조사 및 시뮬레이션을 이용한 위험성 평가 - 시장지역을 중심으로 -

신이철; 구인혁; 요시히코 하야시; 요시후미 오미야; 권영진

도시화재 사례 조사 및 시뮬레이션을 이용한 위험성 평가 - 시장지역을 중심으로 -
A Study on the Risk Assessment Using Simulation and Case Study of Urban Fire - Focusing on Market - 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.25 no.6, 2011년, pp.1 - 7

신이철 (동경이과대학) , 구인혁 (한국철도기술연구원) , 요시히코 하야시 (일본건축연구소) , 요시후미 오미야 (동경이과대학) , 권영진 (호서대학교)

초록
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우리나라는 경제성장과 더불어 건축물의 형태 및 용도, 재료가 다양해지고 첨단화 되고 있는 반면에 도심 곳곳에 노후화된 건축물 밀집 지역들이 자리잡고 있다. 이러한 노후화된 도시는 재해로부터 상당히 취약하며, 특히 화재 발생시 방내화성능이 신축 건물에 비하여 현저히 낮아 화재가 인근 건물로 확대 되어 도시화재로 발전 될 위험성이 높다. 따라서 본 연구는 도시화재위험성 평가시스템 구축을 위하여 도시화재의 발생 위험성과 화재경계지구의 실태 및 우리나라 도시화재 사례의 전파과정을 살펴보고 일본 건축연구소의 "도시화재 시뮬레이션 모델"에 불티의 비산 모델을 추가하여 구축된 평가 모델을 이용한 실화재 사례에 대한 위험성 평가를 실시 하고자 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

As population grows and urban facilities are concentrated in specific areas due to recent urbanization and industrialization, cities have structures vulnerable to both natural and man-made disasters. Most of these structures, whether buildings or residential houses, are left in a defenseless state if not given the appropriate check-up before they are built. The process of rapid urbanization without establishing the proper urban fire risk assessment will surely lead to disasters. This phenomenon occurred during the process of rapid urbanization and maybe said the result of chaotic urban expansion where modern urban infrastructure is not yet equipped in the city. Under the said circumstances, propagation processes of Korean urban fire cases were investigated to establish fire risk assessment system. Moreover, this paper explains the experiment performed for establishing urban risk assessment model. The said experiment was conducted using the new urban fire risk assessment model.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

더욱이 건축물이 밀집한 도시지역에서의 대규모 화재에 대한 예측은 더욱더 어렵다. 따라서 도시화재에 대하여 오랜 기간 연구를 지속해온 일본건축연구소의 도시화재시뮬레이션 모델을 토대로 불티의 발생량 측정실험을 하여 한국형 모델을 구축하고자 하였다.
따라서 본 연구에서는 우리나라의 도시화재위험성 평가시스템 구축을 위하여 도시화재의 발생 위험성과 화재경계지구의 실태 및 우리나라 도시화재 사례의 전파과정을 살펴보고 도시화재위험성 평가 모델을 구축을 위하여 도시화재에 대하여 선구적인 연구를 진행중인 일본건축연구소와의 공동실험을 통해 기존의 일본 건축연구소의 「도시화재 시뮬레이션 모델」에 불티의 비산 모델을 추가하여 구축된 평가 모델을 이용한 실화재 사례에 대한 위험성 평가를 실시 하고자 하였다.

제안 방법

건축물화재 중 시장화재는 일반적인 건축물화재와 달리 가연물의 비율이 높고 노후화된 건물이 밀집되어 있으며 방화구획 또한 설정되어 있지 않아 화재가 발생 시 대형화재로 확대될 위험성이 높다. 따라서 앞서 화재전파과정을 조사한 신진시장을 대상으로 도시화재 위험성 평가를 구축된 시뮬레이션 모델을 이용하여 실시하였다. Table 9, Figure 11은 시뮬레이션의 개요이다.
사용한 목재는 미송(美松)이며, Crib의 질량감소와 불티의 발생량과의 상관관계를 확인하기 위하여 로드셀을 설치하였다. 또한 불티의 발생량을 비디오 해석을 통해 파악하기 위하여 CCD카메라를 설치하였다(Figure 8).
기존의 일본건축연구소의 도시화재 시뮬레이션 모델에는 연소요인으로 복사전열, 대류전열 등의 영향이 적용되어 있었다. 본 실험에서는 나목조(裸木造) 가옥에 있어 붕괴까지의 불티 발생 속도를 실험에 근거하여 정식화 한 결과 기존의 연구 성과와 더불어 불티를 고려한 새로운 도시화재 시뮬레이션 모델을 구축하였다. 향후 불티의 비산성상에 대한 다양한 실험을 통하여 모델 개선과 모델 검증이 필요할 것으로 판단된다.
실험 개시로부터 CCD 카메라에 의한 촬영을 실시하여 비디오 해석으로 불티의 발생량을 파악하였다. 본 실험의 결과 풍속, Crib의 체적, 질량조건이 클수록 불티의 발생량도 증가한다는 것을 정량적으로 파악할 수 있었다.
일본건축연구소의 풍동시설 내에서 Table 8의 조건으로 목재 Crib를 착화시켜 발생하는 불티가 바람의 영향으로 비산하게 되고, 이때 각 풍속에 따라 Crib의 질량감소 및 불티의 발생량을 파악하여 불티의 비산성상을 평가하였다. 사용한 목재는 미송(美松)이며, Crib의 질량감소와 불티의 발생량과의 상관관계를 확인하기 위하여 로드셀을 설치하였다.

대상 데이터

일본건축연구소의 풍동시설 내에서 Table 8의 조건으로 목재 Crib를 착화시켜 발생하는 불티가 바람의 영향으로 비산하게 되고, 이때 각 풍속에 따라 Crib의 질량감소 및 불티의 발생량을 파악하여 불티의 비산성상을 평가하였다. 사용한 목재는 미송(美松)이며, Crib의 질량감소와 불티의 발생량과의 상관관계를 확인하기 위하여 로드셀을 설치하였다. 또한 불티의 발생량을 비디오 해석을 통해 파악하기 위하여 CCD카메라를 설치하였다(Figure 8).

이론/모형

또한 풍속이 증가 할수록 불티의 발생량이 최대점에 도달하는 시점이 빨라지는 것을 확인하였다. 이를 모델화 하여 일본건축연구소 모델에 적용하였다.

성능/효과

본 실험의 결과 풍속, Crib의 체적, 질량조건이 클수록 불티의 발생량도 증가한다는 것을 정량적으로 파악할 수 있었다. 또한 풍속이 증가 할수록 불티의 발생량이 최대점에 도달하는 시점이 빨라지는 것을 확인하였다. 이를 모델화 하여 일본건축연구소 모델에 적용하였다.
실험 개시로부터 CCD 카메라에 의한 촬영을 실시하여 비디오 해석으로 불티의 발생량을 파악하였다. 본 실험의 결과 풍속, Crib의 체적, 질량조건이 클수록 불티의 발생량도 증가한다는 것을 정량적으로 파악할 수 있었다. 또한 풍속이 증가 할수록 불티의 발생량이 최대점에 도달하는 시점이 빨라지는 것을 확인하였다.
신진시장화재의 경우 Table 7에 나타낸 바와 같이 화재발생 후 강풍에 의해 화재가 빠르게 확대되었고, 건물 간 인동거리가 평균 0.5 m로 협소하였으며, 더욱이 건축물 대부분이 목조건물로 되어 있어 화염전파가 더욱 용이하였다. 또한 노후화된 건물의 보온을 위해 건물의 지붕을 서로 연결한 후, 지붕과 건물의 사이에 스티로폼을 삽입한 구조로 되어 있어 화재가 빠르게 확대 되었다.
우리나라의 화재경계지구는 전국에 114개소가 지정되어 있으나 현실적인 대책이 마련되어있지 않아 그 숫자가 좀처럼 줄어들지 않고 있다. 화재경계지구를 용도별로 분류하면 Table 2에 나타낸 것처럼 시장지역이 84개소로 대부분을 차지하고 있으며, 목조건물 밀집지역이 10개소로 높게 나타났고, 지역별로 분류할 경우 서울, 경기 강원 순으로 나타났다(Figure 4).

후속연구

또한 건물 간 방화구획이 미비 된 상태였으며, 좁은 골목으로 인해 소방대가 제 시간에 도착하여 소화활동을 할 수 없었던 것도 화재가 확산 된 원인인 것으로 판단된다. 따라서 이러한 도시화재 위험지구에 대하여 복잡한 화재확대 현상을 예측할 수 있는 위험성 평가 방법의 구축이 필요하며, 이를 이용한 도시화재로의 확대 저감대책을 마련해야 할 것으로 사료된다.
또한 도시화재에 대한 실규모 실험 및 모형실험을 지속적으로 실시하여 분출화염의 길이 및 화염의 경사각 등의 새로운 모델화가 필요하다. 또한 용도별 화재하중의 정확성을 확보하기 위하여 대대적인 조사가 필요할 것으로 판단된다.
본 실험에서는 나목조(裸木造) 가옥에 있어 붕괴까지의 불티 발생 속도를 실험에 근거하여 정식화 한 결과 기존의 연구 성과와 더불어 불티를 고려한 새로운 도시화재 시뮬레이션 모델을 구축하였다. 향후 불티의 비산성상에 대한 다양한 실험을 통하여 모델 개선과 모델 검증이 필요할 것으로 판단된다. 또한 도시화재에 대한 실규모 실험 및 모형실험을 지속적으로 실시하여 분출화염의 길이 및 화염의 경사각 등의 새로운 모델화가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	재해 시 도심 곳곳에 노후화된 건축물이 위험한 이유는?	우리나라는 경제성장과 더불어 건축물의 형태 및 용도, 재료가 다양해지고 첨단화 되고 있는 반면에 도심 곳곳에 노후화된 건축물 밀집 지역들이 자리잡고 있다. 이러한 노후화된 도시는 재해로부터 상당히 취약하며, 특히 화재 발생시 방내화성능이 신축 건물에 비하여 현저히 낮아 화재가 인근 건물로 확대 되어 도시화재로 발전 될 위험성이 높다. 따라서 본 연구는 도시화재위험성 평가시스템 구축을 위하여 도시화재의 발생 위험성과 화재경계지구의 실태 및 우리나라 도시화재 사례의 전파과정을 살펴보고 일본 건축연구소의 "도시화재 시뮬레이션 모델"에 불티의 비산 모델을 추가하여 구축된 평가 모델을 이용한 실화재 사례에 대한 위험성 평가를 실시 하고자 하였다.

참고문헌 (20)

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신이철, 구인혁, 남동군, 林吉彦, 권영진, "건물간격에 따른 개구분출화염의 성상에 대한 실험", 한국화재소방학회 추계학술발표 논문집, pp.34-39(2009).
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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