[논문]시뮬레이션을 통한 대학도서관의 피난 소요시간 비교 관한 연구

안정필; 김광희

doi:10.7743/kisee.2017.16.2.010

시뮬레이션을 통한 대학도서관의 피난 소요시간 비교 관한 연구
A Study on Comparison and Shortening of Evacuation Time Required of University Library by Simulation 원문보기

교육녹색환경연구 = The journal of Sustainable Design and Educational Environment Research, v.16 no.2, 2017년, pp.10 - 18

안정필 (경기대학교 일반대학원 건축공학과) , 김광희 (경기대학교 플랜트건축공학과)

초록
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대학 도서관은 학생들의 공부할 공간과 도서자료를 비축할 수 있는 공간으로 시설물이 대규모화가 될 수 밖에 없는 현실이다. 또한 많은 인쇄자료로 인해 화재 시 불이 급속도로 번져 많은 유독가스로 인하여 대량의 인명 피해로 연결될 수 있다. 이에 합리적인 도서관의 피난설계안을 도출하고자 시뮬레이션을 통해 현재의 상태의 피난에 소요되는 시간과 개선된 안을 적용한 피난에 소요되는 시간을 비교 분석한 결과 피난 소요시간을 줄이는 가장 확실한 방법은 피난 로를 다양하게 하여 재실 자들을 분산시켜 이동하게 하는 것이다. 그러나 피난 로의 확충이 불가할 경우 문의 너비와 계단 폭을 늘리는 것만으로도 피난 소요시간을 감축할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구결과를 도서관신축이나 리모델링 등에 적용하여 화재피난에 대비한다면 훨씬 더 안전한 도서관 시설이 될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The University library is a reality where facilities can be a massive upset by the space of students to study space and book materials. Also, many print materials can cause fires quickly in fires, resulting in massive amounts of human casualties caused by many toxic gases. This study purpose is compares the time spent in the evacuation of the current state through the simulation, which seeks to derive a reasonable library of evacuation design, and improved inside the evacuation. As a result, the most obvious way to reduce the time required to evacuate is to diversify the evacuation routes and to disperse them. However, if the extension of the gate is not feasible, it is possible to reduce the time of escape by increasing the width of the gate and the width of the stair. If the results of this study are applied to new construction or remodeling of the library and prepare for fire evacuation, it will be a much safer library facility.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구는 시뮬레이션을 통해 현재의 사용되는 도면의 피난에 소요되는 시간을 예측하고, 여러 대안별로 피난에 소요되는 시간을 예측하여 비교함으로서 피난 소요시간의 절감방안을 도출하여 향후 도서관의 신축이나 리모델링을 할 경우 합리적인 피난 안전설계안을 도출하는데 도움이 되고자 한다.
김보경 외1(2017)의 연구에서는 피난 계단만을 변수로 설정하여 피난 성능을 비교하였다. 이에본 연구는 피난 계단을 포함하여 계단의 폭, 문의 너비를 변수로 추가하여 도서관 구성 형태에 따른 이용객의 피난 소요시간을 분석하여 합리적인 피난 설계에 도움을 주고자 한다.

가설 설정

지하1층의 기계실에서 화재가 발생하였다고 가정하여 각층마다 화재 인지 시간의 차이를 두었다. 그이유는 건물 내 연기의 속도로 각층마다 연기가 중앙부에 다다랐을 때 화재를 인지하여 피난이 시작하도록 설정하였다.

제안 방법

첫째, 도서관에 관한 기존연구 및 국내 법령을 고찰하였다. 둘째, 시뮬레이션에 적용한 설정 값들을 정리하였다. 셋째, 시공 허가를 위한 모델과 현재 사용되고 있는 모델, 계단 폭을 넓힌 모델, 계단을추가한 모델과 문을 확장시킨 모델의 피난 소요시간을 비교 분석하였다.
본 연구에서 대학도서관의 피난대피 시간을 시뮬레이션을 통하여 예측하였다. 시뮬레이션을 위해 사용된 소프트웨어는 Simulex로 가상 환경시뮬레이션 모듈중 하나로 거주자 피난 경로 시뮬레이션을할 수 있는 소프트웨어이다.
둘째, 시뮬레이션에 적용한 설정 값들을 정리하였다. 셋째, 시공 허가를 위한 모델과 현재 사용되고 있는 모델, 계단 폭을 넓힌 모델, 계단을추가한 모델과 문을 확장시킨 모델의 피난 소요시간을 비교 분석하였다. 넷째.
넷째. 시뮬레이션을 통해 나온 피난 소요시간을 비교 분석하여 보다 합리적인 피난 설계 모델을 도출하였다.
또한 본 연구는 다음과 같은 절차로 진행되었다. 첫째, 도서관에 관한 기존연구 및 국내 법령을 고찰하였다. 둘째, 시뮬레이션에 적용한 설정 값들을 정리하였다.

대상 데이터

그러나 본 연구에 적용한 대상 건물의 경우 재실자가 400명이 넘을 경우 계단의 막힘 현상에 의해 결과 값을 측정할 수가 없어 재실자의 인원을 400명으로 한정할 수밖에 없는 문제점도 발견하였다. 시뮬레이션을 시행하는 대상으로는 현재 사용하고 있는 대학도서관 건물을 대상으로 서고나 열람용 책상이 없는 상태와 있는 상태, 출입문의 폭과 계단의 폭을 증가시킨 상태, 그리고 계단실을 추가로 설치한 상태 등 여러 가지 경우를 조합하여 시행하였다.
[그림6]평면에서 우측에 외부로 연결된 피난계단을 적용시켜 [그림7]과 같은 평면을 구성하였다. 외부 피난계단의 수치는 기존 평면의 서고 계단과 같이 폭 1.7m, 길이 8.738m을 적용 하였다.
피난 모델의 대상으로 경기도 수원시에 위치하고 있는 00대학교 도서관으로 선정하였다. 지하1층, 지상5층으로 구성되어있으며, 주제별 열람실 818석, 일반열람실 862석, 전자정보실 136석으로 총 1,816 석의 좌석과 약 74만권의 장서를 보유하고 있다. [그림1]은 도서관의 서가 배치되지 않은 도면이다.
추가된 계단실의 수치는 기존 평면의 중앙계단과 같은 수치로 폭 2.1m, 길이 10.8m을 적용 하였다. 계단실이 추가된 경우의 피난 소요시간은 [표14]와 같다
피난 모델의 대상으로 경기도 수원시에 위치하고 있는 00대학교 도서관으로 선정하였다. 지하1층, 지상5층으로 구성되어있으며, 주제별 열람실 818석, 일반열람실 862석, 전자정보실 136석으로 총 1,816 석의 좌석과 약 74만권의 장서를 보유하고 있다.

성능/효과

1) 또한 매년 도서관이 늘어나고 있는 추세이며, 하루 평균 이용자 수 또한 2011년에 50만을 넘어섰다.²⁾ 그중 대학 도서관의 경우 그 지역의 공공 도서관의 역할과 대학생들의 공부할 장소를 제공하고 있다.
전문대학 외의 대학은 학생1명당 70권 이상으로 연간 최소 증가하는 도서숫자는 학생 1명당 2권이상이다.³⁾ 이러한 상황 속에 학생들의 공부할 공간과 도서자료를 비축할 수 있는 공간이 향후 증축할 공간까지 생각하면 시설물이 대규모화가 될 수밖에 없는 현실이다.
추가된 계단들의 계단 폭을 30cm넓힌 경우 기존 사용되는 평면의 피난 소요시간보다 105초 감소한 240초로 [그림7]의 평면에 문을 30cm 넓힌 경우와 똑같이 나왔지만 1-4층인 경우 15초 더 감소하는 것으로 나왔다. 31%감소한 수치이며, 계단 폭만 넓힌 평면의 피난 소요시간보다도 15초 감소한 것으로 나타났다.
계단실이 추가된 평면에 외측 피난 계단이 추가된 경우 기존 사용되는 평면의 피난 소요시간보다 95초 감소한 250초로 약 27%감소한 수치이며, 이는 서가가 배치되지 않은 모델의 피난 소요시간인 275초보다 15초 감소한 수치이다.
기존 사용되는 평면에 계단실이 하나 추가된 경우 기존 평면의 피난 소요시간보다 80초 감소한 265초로 약 23%감소하는 것으로 나타났다.
모든 변수를 변화한 평면의 경우 기존 사용되는 평면의 피난 소요시간보다 115초 감소한 230초로 약 32%감소한 수치이며, 이는 서가가 배치되지 않은모델의 피난 소요시간인 275초보다 45초나 감소한수치이다.
모든 변수를 시뮬레이션을 돌려본 결과 2개의 계단과 문 폭과 계단 폭의 넓이를 넓힌 경우의 피난 소요시간이 가장 적게 나왔다. 기존 사용평면의 피난 소요시간 대비 가장 이상적인 평면은 [그림8]과 같으며 피난 소요시간 변화량은 [표19]와 같다.
문의 너비20cm, 계단 폭30cm를 넓힌 경우 계단폭만을 30cm넓힌 경우의 피난 소요시간과 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 재실 자들의 문이 넓어져보다 많은 재실 자들의 피난이 가능하지만 계단 폭이 증가하면서 계단을 가로지르며 피난을 하게 되는 재실 자들의 피난 거리가 증가한 것으로 판단된다.
기존 평면의 계단 폭을 10cm 넓힌 경우 피난 소요시간보다 45초가 줄었으며, 20cm를 넓힌 경우 65초, 30cm를 넓힌 경우 75초로 서가가 배치되지 않은 모델의 피난 소요시간과 흡사하게 나왔다. 문의 너비와 계단 폭 중 계단 폭을 늘리는 것이 피난 소요시간을 더 줄이는 것으로 나타났다.
기존에 사용하고 있는 도서관에 대하여 시뮬레이션한 것과 서가가 배치된 경우, 출입문 폭과 계단실 폭을 조정한 경우, 그리고 계단실을 추가한 경우 등 여러 가지 조건을 바꿔가며 시뮬레이션 한 결과에 대하여 피난시간을 비교한 결과는 다음과 같다. 서가가 배치되지 않은 경우는 275초, 서가가 배치된 경우 345초로 서가를 배치하게 되면 약 70초가량 피난시간이 증가하는 것으로 나타났다.
시뮬레이션을 통해 서가가 배치되지 않은 평면 대비 실제 사용되는 서가가 배치된 평면의 피난 소요시간은 약 25%증가하는 것으로 나타났다. 이는 피난 설계 시 건물 내부의 가구 및 가전제품 등이 피난 소요시간을 늘리는 원인이 될 수 있다.
추가된 계단들의 계단 폭을 30cm넓힌 경우 기존 사용되는 평면의 피난 소요시간보다 105초 감소한 240초로 [그림7]의 평면에 문을 30cm 넓힌 경우와 똑같이 나왔지만 1-4층인 경우 15초 더 감소하는 것으로 나왔다. 31%감소한 수치이며, 계단 폭만 넓힌 평면의 피난 소요시간보다도 15초 감소한 것으로 나타났다.

후속연구

이는 피난 설계 시 건물 내부의 가구 및 가전제품 등이 피난 소요시간을 늘리는 원인이 될 수 있다. 따라서 피난을 위한 설계는 사용되는 목적에 따라 향후 변화를 예측하고 예측한 결과에 맞는 피난설계를 하는 것이 합당할 것이다.
본 연구에서는 현재 사용되고 있는 대학도서관을 시뮬레이션을 통해 피난 소요시간을 비교 분석하고 건축물의 요소들을 변수로 작용하여 각 요소들이 증가할시 피난 소요시간이 얼마나 줄어드는 지에 대하여 비교 분석한 결과는 향후 기존 도서관의 리모델링 혹은 도서관의 신축 시 사용하여 피난 설계에 적용한다면 좀 더 효율적인 피난 대피가 가능한 도서관이 될 수 있을 것으로 예상된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대학 도서관은 무엇인가?	대학 도서관은 학생들의 공부할 공간과 도서자료를 비축할 수 있는 공간으로 시설물이 대규모화가 될 수 밖에 없는 현실이다. 또한 많은 인쇄자료로 인해 화재 시 불이 급속도로 번져 많은 유독가스로 인하여 대량의 인명 피해로 연결될 수 있다.
	화재 시 인지영향요인 중 중요도가 높은 것은 무엇인가?	화재 시 인지영향요인 중 타인의 행동, 화재소음, 연기가 가장 중요도가 높다는 연구 결과 7)가 있다. 그러나 본 논문에서 피난 모델로 적용한 대학도서관의 경우 방송장비가 없고 또한 도서관의 특성상방음이 잘되어 화재 인지를 연기만으로 한정하였다.
	대학 도서관에 합리적인 피난설계안이 도출되어야 하는 이유는 무엇인가?	대학 도서관은 학생들의 공부할 공간과 도서자료를 비축할 수 있는 공간으로 시설물이 대규모화가 될 수 밖에 없는 현실이다. 또한 많은 인쇄자료로 인해 화재 시 불이 급속도로 번져 많은 유독가스로 인하여 대량의 인명 피해로 연결될 수 있다. 이에 합리적인 도서관의 피난설계안을 도출하고자 시뮬레이션을 통해 현재의 상태의 피난에 소요되는 시간과 개선된 안을 적용한 피난에 소요되는 시간을 비교 분석한 결과 피난 소요시간을 줄이는 가장 확실한 방법은 피난 로를 다양하게 하여 재실 자들을 분산시켜 이동하게 하는 것이다.

참고문헌 (13)

이지희 외, 전시공간의 화재안전을 위한 통합적 방재 가이드라인, 대한건축학회 논문집 : 계획계, 2010, pp.399-407
문화 체육관광부, 2014 전국 도서관통계, 2014
대학도서관진흥법 시행령, 2015
국민안전처, 2016 화재발생총괄표, 2016
이정수 외3명, 공공도서관 안전관리 매뉴얼 개발 연구, 한국문헌정보학회지, 50권, 2호, 2016, pp.77-100

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고주연, 대학도서관의 화재예방현황과 대응방안에 관한 연구: 전북지역을 중심으로, 전북대학교대학원 문헌정보학과 석사학위논문, 2006
임혜원 외2명, 학교도서관의 현황분석을 통한 개선방향에 관한 연구, 한국교육시설학회, 13권, 2호, 2006, pp,15-24
윤용기 외1명, 공공도서관 설치 현황과 운영 분석에 대한 효율화 방안 연구, 교육.녹색환경연구, 6권, 1호, 2007, pp.1-24
김보정 외1명, 공공도서관 건물의 피난계단 배치형황과 이격 거리를 고려한 배치기준 개선에 관한 연구, 대한건축학회 춘계학술발표대회논문집, 37권, 1호, 2017, pp453-456
건축물의 피난.방화구조 등의 기준에 관한 규칙, 2015
산업통상자원부, 2015 한국인인체치수조사, 2015
전상민 외3, 화재 피난 시 인지영향요인에 관한 설문조사 연구, 대한건축학회 춘계학술발표대회논문집, 37권, 1호, 2017, pp.587-588
김유식 외1명, 소방학개론, 동진출판사, 2000

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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