현대 도시는 수평적 토지이용의 제한, 지가 상숭, 인간 요구의 다양화 등으로 인하여 도시기능의 일부를 지하공간으로 흡수하고자 하는 노력이 증가하는 추세이다. 따라서 건축물의 지하층, 지하철 역사 등이 점차 대심도화 되어 지하공간에서 지상으로 피난에 대한 안전성 여부가 부각되고 있다. 그동안 계단에서 군집보행에 관한 연구는 내려가는 군집보행을 중심으로 진행되어 왔으며, 계단에서 올라가는 군집보행에 대한 연구는 거의 전무한 상황이다. 본 연구에서는한 방향 군집유통이 형성되는 지하철 역사 숭강장 내 계단에서 올라가는 군집의 밀도에 따른 보행속도를 직접 실촉하여 조사하였다. 올라가는 보행은 실측결과 경사도 $23^{\circ}$에서 관계식 V=0.638-0.0949p에 의해 보행속도가 결정되며, 이를 일본건축학회에서 제안하는 계단 경사도에 따른 평균보행속도를 근거로 환산하면 경사도 $30^{\circ}$에서는 V=0.597-0.1067p가 되는 것으로 분석되었다.
현대 도시는 수평적 토지이용의 제한, 지가 상숭, 인간 요구의 다양화 등으로 인하여 도시기능의 일부를 지하공간으로 흡수하고자 하는 노력이 증가하는 추세이다. 따라서 건축물의 지하층, 지하철 역사 등이 점차 대심도화 되어 지하공간에서 지상으로 피난에 대한 안전성 여부가 부각되고 있다. 그동안 계단에서 군집보행에 관한 연구는 내려가는 군집보행을 중심으로 진행되어 왔으며, 계단에서 올라가는 군집보행에 대한 연구는 거의 전무한 상황이다. 본 연구에서는한 방향 군집유통이 형성되는 지하철 역사 숭강장 내 계단에서 올라가는 군집의 밀도에 따른 보행속도를 직접 실촉하여 조사하였다. 올라가는 보행은 실측결과 경사도 $23^{\circ}$에서 관계식 V=0.638-0.0949p에 의해 보행속도가 결정되며, 이를 일본건축학회에서 제안하는 계단 경사도에 따른 평균보행속도를 근거로 환산하면 경사도 $30^{\circ}$에서는 V=0.597-0.1067p가 되는 것으로 분석되었다.
The effort of transferring some parts of urban functions to the underground space is growing trend among modem cities because of the limit of horizontal land use, the rise of land value, the diversification of human desire, etc. Thus, the basement of building and the subway station have deepened. It...
The effort of transferring some parts of urban functions to the underground space is growing trend among modem cities because of the limit of horizontal land use, the rise of land value, the diversification of human desire, etc. Thus, the basement of building and the subway station have deepened. It calls our attention to safety about evacuation from the underground space to the ground. Until now, the study about crowding walk in stairs has been progressed, focusing on the crowding walk that is going down the stairs, and there is no study about crowding walk that is going up the stairs. This study measured walking pace by crowd density that is going up the stairs in the subway station stairs making one-way movement of crowd. The actual survey showed that the mathematical relation 'V=0.638-0.0949p' determines going up walking velocity at a gradient of $23^{\circ}$, and the mathematical relation will be 'V=0.597-0.1067p' at a gradient of $30^{\circ}$, when it is converted, based on the average walking velocity of crowd by the slope of the stairs which is recommended by Architectural Institute of Japan.
The effort of transferring some parts of urban functions to the underground space is growing trend among modem cities because of the limit of horizontal land use, the rise of land value, the diversification of human desire, etc. Thus, the basement of building and the subway station have deepened. It calls our attention to safety about evacuation from the underground space to the ground. Until now, the study about crowding walk in stairs has been progressed, focusing on the crowding walk that is going down the stairs, and there is no study about crowding walk that is going up the stairs. This study measured walking pace by crowd density that is going up the stairs in the subway station stairs making one-way movement of crowd. The actual survey showed that the mathematical relation 'V=0.638-0.0949p' determines going up walking velocity at a gradient of $23^{\circ}$, and the mathematical relation will be 'V=0.597-0.1067p' at a gradient of $30^{\circ}$, when it is converted, based on the average walking velocity of crowd by the slope of the stairs which is recommended by Architectural Institute of Japan.
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문제 정의
본 연구에서는 계단에서 군집보행의 특성을 분석하고, 한 방향 군집유동이 형성되는 지하철 역사 승강장 내 계단에서 올라가는 군집의 밀도에 따른 보행속도를 조사하였다. 그 결과의 분석을 통해 지하공간 등 피난을 위해 상행의 피난보행이 요구되는 피난경로에서의 피난 행동예측에 필요한 보행밀도에 따른 보행속도 모델 수식 등 기초 자료를 도출하여 제안하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 한 방향 군집유동이 형성되는 지하철 역사 승강장 내 계단에서 올라가는 군집의 밀 도에 따른 보행속도를 조사하였다. 그 결과의 분석을 통해 지하공간 등 피난을 위해 상행의 피난보행이 요구되는 피난경로에서의 피난 행동예측에 필요한 보행속도 관계식을 도출하는데 그 목적이 있다. 또한 계단에서 군집보행에 관한 기존 연구의 비교분석을 통해 내려가는 군집보행속도의 적정성을 분석하여 제안하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 한 방향 군집유동이 형성되는 지하철 역사 승강장 내 계단에서 올라가는 군집의 밀 도에 따른 보행속도를 조사하였다. 그 결과의 분석을 통해 지하공간 등 피난을 위해 상행의 피난보행이 요구되는 피난경로에서의 피난 행동예측에 필요한 보행속도 관계식을 도출하는데 그 목적이 있다.
그 결과의 분석을 통해 지하공간 등 피난을 위해 상행의 피난보행이 요구되는 피난경로에서의 피난 행동예측에 필요한 보행속도 관계식을 도출하는데 그 목적이 있다. 또한 계단에서 군집보행에 관한 기존 연구의 비교분석을 통해 내려가는 군집보행속도의 적정성을 분석하여 제안하고자 한다.
본 연구에서는 계단에서 군집보행의 특성을 분석하고, 한 방향 군집유동이 형성되는 지하철 역사 승강장 내 계단에서 올라가는 군집의 밀도에 따른 보행속도를 조사하였다. 그 결과의 분석을 통해 지하공간 등 피난을 위해 상행의 피난보행이 요구되는 피난경로에서의 피난 행동예측에 필요한 보행밀도에 따른 보행속도 모델 수식 등 기초 자료를 도출하여 제안하고자 한다.
가설 설정
그러나 군집보행 시 사람들은 이동방향보다 측면으로 더 밀착해서 보행하는 경향이 있다.2)이는 사람이 걸음을 내딛기 위해서는 어느 정도의 공간이 필요하기 때문이다. 따라서 전후좌우로 인접한 피난자들의 중심간 거 리가 같다는 가정은 밀도에 의해 인접 피난자와의 거리로 변환시키는 것이 가능하며 피난자간 거리는 1군집밀도와 같은 이론적인 식으로 나타낼 수 있다.
제안 방법
계단 중앙에 핸드레일이 설치되어 있어 핸드레일 우측 계단으로 한정하여 군집보행을 조사하였으며, 핸드 레일이 없는 계단참에서 양측간에 유동이 발생하지 않도록 차단물을 설치하였다. 해당 부분은 유효폭 2.
전동차에서 내린 승객이 군집을 형성하여 계단을 올라가고, 계단 전체가 승객으로 가득 차 있는 상태에서 군집유동이 끊어지지 않고 연속적으로 형성되는 시점이 발생하게 된다. 그 시점에 계단이 시작되는 부분에 대기하고 있던 조사자 중 한 명이 군집의 유동을 따라 계단을 올라가면 다른 조사자는 계단이 끝나는 부분에서 유출되는 승객의 수와 시간을 계측하는 방식으로 실시하였다. 또한 군집이 형성되기 전 자유보행으로 계단을 올라가는 승객의 보행시간과 군집보행이 끝난 후 자유보행을 하는 노인의 보행시간을 측정하였다.
그 시점에 계단이 시작되는 부분에 대기하고 있던 조사자 중 한 명이 군집의 유동을 따라 계단을 올라가면 다른 조사자는 계단이 끝나는 부분에서 유출되는 승객의 수와 시간을 계측하는 방식으로 실시하였다. 또한 군집이 형성되기 전 자유보행으로 계단을 올라가는 승객의 보행시간과 군집보행이 끝난 후 자유보행을 하는 노인의 보행시간을 측정하였다.
본 조사에는 군집보행이 형성되는 최저 밀도를 1.00인/n?로 설정하고, 그 이하 밀도에서는 자유보행을 하는 것으로 가정하여 조사범위에서 제외하고, Table 2와 같이 총 31회의 유효결과에 대해 분석하였다.
조사기간은 보행에 장애가 발생하지 않도록 비가 오 지 않는 평일을 조건으로 설정하여 사흘 동안 오전 7시에서 9시까지 출근시간대에 실시하였으며, 조사공간 인 승강장 계단은 Figure 3과 같은 공간 요소로 구성되어 있다.
대상 데이터
본 조사는 다중이용건축물 중 한 방향 군집보행이 형성되고, 보행에 공간 및 시각적으로 장애물이 없으며, 가능한 한 빠른 보행이 형성되는 장소인 중앙선 옥수역 승강장 계단에서 실시하였다. 중앙선 옥수역은 조 사시간대 전철의 운행간격이 약 8~10분으로 길고, 중앙선 승강장에서 지하철 3호선 승강장으로 환승하기 위한 승객이 출근시간대 집중되기 때문에 한 방향 군집보행이 형성되는 조건을 갖추고 있다.
데이터처리
계단에서 올라가는 보행속도에 관하여 중앙선 옥수역 승강장에서 올라가는 군집을 실측하여 군집밀도에 따른 보행속도의 관계를 회귀분석을 통해 회귀식V = 0.638-0.0949p을 도출하였다. 小關과 木村이 제시한 계단에서 내려가는 군집보행속도와 비교하면 보행 속도가 약 80% 수준인 것으로 분석되었다.
성능/효과
이상이 되면 군집유동에 혼잡이 발생하여 보행속도가 빠르게 감소한다고 분석하였다.6)밀도 0.1인/m2에서 보행속도는 1.3m/s이 되며, 2.2인/구에서 되면 보행속도는 0.7m/s까지 감소하게 된다. Older가 런던 가로 상에서 보행자를 관찰하여 분석한 결과는 자유보행 시 1.
0949p을 도출하였다. 小關과 木村이 제시한 계단에서 내려가는 군집보행속도와 비교하면 보행 속도가 약 80% 수준인 것으로 분석되었다.
계단에서 내려가는 보행속도에 대한 기존 연구자료를 비교분석한 결과에 의하면 군집이 형성되기 시작하는 밀도인 1.0인/m2에서 계단에서 내려가는 보행속도는 계단의 경사도(26.5°~30°)에 따라 0.63~0.80m/s 범위에 분포하며 밀도가 증가함에 따라 비슷한 비율로 감소하는 것으로 나타났다. 국내 다중이용건축물에 설치되는 피난계단의 경사도는 일반적으로 27°~30°범위에 분포하고 안전율 등을 고려하면 경사도 30°에서 관계식 V = 0.
본 연구의 결과와 木村, 小關의 결과는 계단의 경사도 등 실험 및 분석조건이 다르기 때문에 정확한 비교는 어렵지만, 군집밀도 1.00인/nF일 때 본 연구의 회귀 식에 의한 보행속도는 0.54m/s이고, 하행 계단에서는 0.80m/s와 0.64m/s로서 계단에서 내려가는 군집보행이 올라가는 군집보 행보다 다소 빠른 보행을 하게 되는 것으로 판단된다.
분석결과에 의하면 군집밀도는 1.00~3.18인/nF 범위에 분포하였으며 최대 보행속도는 군집밀도 1.00°l/m2 에서 O.58m/s를 기록한 후 밀도가 증가함에 따라 감소하여 밀도 3.18인/m2에서 최저 보행속도인 0.35s를 기록한 것으로 분석되었다.
오피스빌딩에서 피난훈련 시 계단을 통해 내려가는 피험자를 관찰한 결과3)에 의하면 피험자들은 벽에 충 돌하지 않기 위해서 벽으로부터 떨어지려는 행동을 하기 때문에 약 15cm의 경계 영역 (boundary layer)이 발생한다는 것을 확인하였다. 그러나 경기장이나 극장처럼 좌석 사이에 계단이 있다면 경계영역은 존재하지 않는다.
참고문헌 (13)
日本建築學會編, "建築人間工學事典", 彰國社, p.54 (1997).
George A Wilson, "Logic Engineering in Public Safety", Proceeding of the International Conference on Engineering for Crowd Safety, London, UK, p.232(1993.3).
J. Pauls, "Movement of People", SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. NFPA Quincy MA, p.98(1998).
J.J. Fruin, "Pedestrian Planning and Design", Metropolitan Association of Urban Designers and Environmental Planners Inc., New York, p.35(1971).
日本建築學會編, "建築人間工學事典", 彰國社, p.56 (1997).
A. Polus, J.L. Schofer, and A. Ushpiz, "Pedestrian Flow and Level of Service", Journal of Transportation Engineering, Proc ASCE, 109, Reston, pp.46-57(1983).
S.J. Older, "Pedestrians. Dept Scientific and Industrial Research", Road Research Laboratory, LN275/SJO, Crowthone, England, pp.17-28(1964).
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