[논문]FDS_EVAC에 적용된 독성가스모델(FED)이 피난에 미치는 영향 분석 및 개선에 대한 연구

김홍진; 배승용; 최영기; 홍기배; 유홍선

doi:10.14346/jkosos.2013.28.1.125

FDS_EVAC에 적용된 독성가스모델(FED)이 피난에 미치는 영향 분석 및 개선에 대한 연구
Numerical Analysis on the Effect of Improved Fractional Effective Dose(FED) for Evacuation by FDS_EVAC 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.28 no.1, 2013년, pp.125 - 131

김홍진 (중앙대학교 기계공학부) , 배승용 (중앙대학교 기계공학부) , 최영기 (중앙대학교 기계공학부) , 홍기배 (한국교통학교 에너지시스템공학과) , 유홍선 (중앙대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

When fire occurs in complex or building, toxic gas is important factor for evacuation because it cause death of evacuees. The effect of toxic gas which effects human motion is calculated using Purser's Fractional Effective Dose(FED). The FDS_EVAC is used for evacuation. However, FED of FDS_EVAC has some problem of application because it dose not considers evacuees's gender and age groups but using single subject. In this study, numerical analysis using modified FED which considers gender and age group of evacuees was performed. We investigate the effect of improved FED on the evacuation. We applied evacuation analysis to exhibition centre where the evacuees was set one thousand five hundred people. The FED is increasing with children 2%, male 17%, female 4%, adult 13% and elderly people 22%. Fatality is increasing due to increased FED.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

하지만 지금까지 수행된 연구는 독성 가스가 피난 시뮬레이션 시 피난에 주는 영향에 대한 연구는 매우 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 피난 대상에 적합한 독성효과(Fractional Effective Dose)¹⁰⁾를 적용하여 피난 소요시간이나 사망시간 등의 피난 특성을 파악하고자 한다. 또한 기존의 독성효과와 수정된 독성효과가 적용된 시뮬레이션 결과와 비교 분석하여 피난 프로그램의 독성 영향에 대한 개선 방향을 제시하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 피난 대상에 적합한 독성효과(Fractional Effective Dose)¹⁰⁾를 적용하여 피난 소요시간이나 사망시간 등의 피난 특성을 파악하고자 한다. 또한 기존의 독성효과와 수정된 독성효과가 적용된 시뮬레이션 결과와 비교 분석하여 피난 프로그램의 독성 영향에 대한 개선 방향을 제시하고자 한다.

가설 설정

이는 최초 사망자가 발생한 시간과 최종 피난시간의 차가 짧기 때문이다. 피난 시간이 지연됐다면 사망자 수도 많은 차이가 발생했을 것이다.

제안 방법

본 논문에서 FDS_EVAC에 적용된 조건은 가벼운 운동 상태이기 때문에 Table4²⁰⁾와 같이 가벼운 운동 상태 일 때의 분당 호흡수와 일호흡용적을 FDS_EVAC의 function code를 수정하여 적용하였다.
본 연구에서는 피난 해석 프로그램인 FDS_EVAC을 사용하여 대형 공간(코엑스 전시장)에서 화재 시 피난 대상의 계층별, 나이, 성별 등에 따라 적합한 Fractional Effective Dose(FED)를 적용하여 수치해석을 수행하였다.
본 연구에서는 화재와 피난 과정을 동시에 계산하는 피난 해석 프로그램인 FDS_EVAC¹¹⁾을 사용하여 대형 공간에서 화재 시 피난 대상의 계층별, 나이, 성별 등에 따라 적합한 FED를 적용하여 수치해석을 수행한다.

대상 데이터

FDS_EVAC을 이용하여 코엑스의 전시장을 대상으로 하였다. Fig.
피난 시나리오는 A 전시장에 1000명, B 전시장에 500명 총 1500명의 피난인원을 설정하였다. 피난 대상 별로 RMV 값이 다르고 기존의 FDS_EVAC에 적용된 RMV와 개선된 RMV의 결과를 비교하기 위하여 피난 대상을 각각 성인, 성인남성, 성인여성, 어린이, 노인으로 총 5 가지 경우를 수행하였다. 화재감지는 대상인원의 위치에서 연기밀도(mg/m³)와화재감지기의 감지 시간을 이용하여 피난 시작시간을 설정하였다.
피난 대상의 연령층은 5~16세까지 어린이, 17~70세까지 성인남성과 성인여성, 성인은 성인남성과 성인여성의 평균, 70세 이후는 노인으로 구분하여 각 연령층 및 성별에 맞는 RMV를 적용하였다.
피난 시나리오는 A 전시장에 1000명, B 전시장에 500명 총 1500명의 피난인원을 설정하였다. 피난 대상 별로 RMV 값이 다르고 기존의 FDS_EVAC에 적용된 RMV와 개선된 RMV의 결과를 비교하기 위하여 피난 대상을 각각 성인, 성인남성, 성인여성, 어린이, 노인으로 총 5 가지 경우를 수행하였다.

성능/효과

1) 화재가 발생 약 400초 이후에는 거주한계 온도인 60^oC에 도달하여 피난 대상이 고온의 열기로 화상의 위험성이 발생할 수 있는 것으로 나타났으며, 약 440초 이후 전시장 안에 연기가 가득 차게 되어 전시장 안의 모든 시야가 1 m 이하로 감소하여 피난 소요 시간 증가의 가장 큰 요인으로 나타났다.
2) 성인남성은 피난하는데 총 860초가 소요되었지만, 이에 반해 노인은 성인남성보다 131초 증가한 991초가 소요되었다. 피난 시간 결과로 병원, 요양소 등의 노약자 대상의 시설물에 대해 좀 더 엄격한 화재안전기준이 요구되어야 한다.
3) 기존의 RMV와 개선된 RMV의 차이 만큼 모든 사례에서 FED의 차이가 비례하게 발생하였다. FED의 차이 만큼 사망자 수 또한 차이가 발생하는 것을 확인하였다.
3) 기존의 RMV와 개선된 RMV의 차이 만큼 모든 사례에서 FED의 차이가 비례하게 발생하였다. FED의 차이 만큼 사망자 수 또한 차이가 발생하는 것을 확인하였다. 향후 개선된 FED를 이용하여 성능위주설계의 화재안전성능 평가를 위한 피난 시뮬레이션 수행 시 건물용도, 건물사용자의 특성 등을 고려하여 좀 더 정확한 평가를 할 수 있을 것으로 사료된다.
피난 시간 결과로 병원, 요양소 등의 노약자 대상의 시설물에 대해 좀 더 엄격한 화재안전기준이 요구되어야 한다. 기존의 FED와 개선된 FED의 총 피난소요시간은 차이가 거의 없는 것을 확인하였다. FED값이 1 이하일 경우 보행속도에 영향을 주지 않기 때문이다.

후속연구

FED의 차이 만큼 사망자 수 또한 차이가 발생하는 것을 확인하였다. 향후 개선된 FED를 이용하여 성능위주설계의 화재안전성능 평가를 위한 피난 시뮬레이션 수행 시 건물용도, 건물사용자의 특성 등을 고려하여 좀 더 정확한 평가를 할 수 있을 것으로 사료된다.
이에 반해 개선된 FED는 각 경우 별로 사망자 수가 다르게 나타난다. 향후 피난 시뮬레이션을 수행할 때 개선된 FED를 적용한다면 피난 대상에 따라 좀 더 정확한 결과를 낼 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	FDS_EVAC는 무엇을 사용하여 개별 피난자의 움직임을 계산하는가?	FDS_EVAC는 2차원 피난 격자를 사용하여 개별 피난자의 움직임을 계산한다. 피난 대상의 크기는 Simulex 프로그램12-15) 및 MASSEgress 프로그램16) 그리고 CrowdDMX 모델17,18)에서 제안한 Fig.
	해외에서 발생한 초고층 건축물 사고사례에는 무엇이 있는가?	11)과 같이 초고층 건축물들은 점점 증가하고 있지만, 화재나 재난에 대한 위험성도 같이 증가하고 있다. 해외에 발생한 초고층 건축물 사고사례는 2001년 미국 World Trade Center에서 발생한 9.11 테러는 2500~3000명의 엄청난 인명 피해가 발생했으며, 2004년 베네수엘라에서 발생한 56층 빌딩 화재로 16개 층이 전소하였으며, 2010년 상하이에서 발생한 고층건물 화재로 53명이 사망하였다. 국내에서는 1971년 서울에서 발생한 대연각 호텔 화재는 약 200명의 인명피해가 발생하였으며, 2010년 부산에서 발생한 고층건물 화재는 인명 피해는 없었지만 약 54억의 재산피해가 생겼다.
	국내에서 발생한 초고층 건축물 사고사례는 무엇이 있는가?	11 테러는 2500~3000명의 엄청난 인명 피해가 발생했으며, 2004년 베네수엘라에서 발생한 56층 빌딩 화재로 16개 층이 전소하였으며, 2010년 상하이에서 발생한 고층건물 화재로 53명이 사망하였다. 국내에서는 1971년 서울에서 발생한 대연각 호텔 화재는 약 200명의 인명피해가 발생하였으며, 2010년 부산에서 발생한 고층건물 화재는 인명 피해는 없었지만 약 54억의 재산피해가 생겼다. 이와 같이 초고층 건축물의 화재는 많은 인명 및 재산 피해가 발생하였지만 최근까지 국내 소방시설 설계는 사양 중심(Prescriptive Based)로 법의 세부적인 지침과 기술, 고시에 의해서 설계를 하여 화재특성을 고려하지 않은 획일적 이며 경험적이었다.

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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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