설계도서 전수조사를 통한 소방시설분야 성능위주설계 현황조사 A Survey on the Performance-based Design Status of Fire-fighting Facilities through the Whole Design Drawings and Specifications원문보기
우리나라에서는 건축물의 화재안전을 확보하기 위해 관련 법령을 개정하여 2011년 이후 대규모 특정소방대상물을 대상으로 성능위주설계를 시행하고 있다. 하지만 아직 우리나라 성능위주설계는 기존의 방식과 비교해보았을 때 화재·피난 시뮬레이션을 통한 인명안전성평가가 추가된 수준에 그치고 있다. 성능위주설계 의무화 이전부터 관련 연구 또한 지속적으로 이루어져 왔으나 주로 행정·제도적 개선방안이나 컴퓨터 시뮬레이션에 치우쳐 소방시설의 설계나 시공 등과 관련된 내용에 대해서는 상대적으로 아쉬움이 큰 것도 사실이다. 이에 본 연구에서는 실제 시행 초기단계인 2016년까지 전국적으로 수행된 91편의 성능위주설계 사전심의도서를 수집하여 소방시설에 대한 성능위주설계 현황을 분석하여 문제점을 도출하였다. 그 결과, 소화설비를 제외한 소방시설들은 성능위주설계가 제대로 이루어지지 않고 있었고, 설계자들은 기존의 법규위주설계에 비해 추가적으로 해당설비를 더 설치하거나 업그레이드된 성능을 가진 상위설비를 설치하면 성능위주설계를 수행하였다는 판단을 하고 있는 것으로 나타났다.
우리나라에서는 건축물의 화재안전을 확보하기 위해 관련 법령을 개정하여 2011년 이후 대규모 특정소방대상물을 대상으로 성능위주설계를 시행하고 있다. 하지만 아직 우리나라 성능위주설계는 기존의 방식과 비교해보았을 때 화재·피난 시뮬레이션을 통한 인명안전성평가가 추가된 수준에 그치고 있다. 성능위주설계 의무화 이전부터 관련 연구 또한 지속적으로 이루어져 왔으나 주로 행정·제도적 개선방안이나 컴퓨터 시뮬레이션에 치우쳐 소방시설의 설계나 시공 등과 관련된 내용에 대해서는 상대적으로 아쉬움이 큰 것도 사실이다. 이에 본 연구에서는 실제 시행 초기단계인 2016년까지 전국적으로 수행된 91편의 성능위주설계 사전심의도서를 수집하여 소방시설에 대한 성능위주설계 현황을 분석하여 문제점을 도출하였다. 그 결과, 소화설비를 제외한 소방시설들은 성능위주설계가 제대로 이루어지지 않고 있었고, 설계자들은 기존의 법규위주설계에 비해 추가적으로 해당설비를 더 설치하거나 업그레이드된 성능을 가진 상위설비를 설치하면 성능위주설계를 수행하였다는 판단을 하고 있는 것으로 나타났다.
In Korea, the relevant laws and regulations for fire safety in buildings have been revised. Since 2011, Performance-based Design has been conducted for large-scale or high-rise buildings. However, the Korea's performance-based design is still at a level where life safety evaluation using fire and ev...
In Korea, the relevant laws and regulations for fire safety in buildings have been revised. Since 2011, Performance-based Design has been conducted for large-scale or high-rise buildings. However, the Korea's performance-based design is still at a level where life safety evaluation using fire and evacuation simulation tools is compared with existing methods. Although related studies have been conducted continuously for the mandatory performance-based design, the fact that it is relatively unsatisfactory for design and construction of fire-fighting facilities as it mainly focuses on administrative and institutional improvement measures or computer simulation. This study collected 91 performance-based design documents that were carried out nationwide at the initial stage of implementation until 2016 to analyze the status of performance-based design of fire-fighting facilities. As a result, fire-fighting facilities, except for fire extinguish system facilities, were not properly designed for performance. Furthermore, the designers found that if corresponding facilities or higher-level equipment with upgraded performance is additionally installed, the performance-based design fared well compared to the existing the prescriptive-based design.
In Korea, the relevant laws and regulations for fire safety in buildings have been revised. Since 2011, Performance-based Design has been conducted for large-scale or high-rise buildings. However, the Korea's performance-based design is still at a level where life safety evaluation using fire and evacuation simulation tools is compared with existing methods. Although related studies have been conducted continuously for the mandatory performance-based design, the fact that it is relatively unsatisfactory for design and construction of fire-fighting facilities as it mainly focuses on administrative and institutional improvement measures or computer simulation. This study collected 91 performance-based design documents that were carried out nationwide at the initial stage of implementation until 2016 to analyze the status of performance-based design of fire-fighting facilities. As a result, fire-fighting facilities, except for fire extinguish system facilities, were not properly designed for performance. Furthermore, the designers found that if corresponding facilities or higher-level equipment with upgraded performance is additionally installed, the performance-based design fared well compared to the existing the prescriptive-based design.
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문제 정의
의 연구결과에 따르면, 전문가들이 요구한 성능위주설계 개선필요사항 19건 가운데 소방시설분야와 관련된 내용이 4건으로 전체의 약 21%를 차지하는 것으로 나타났는데, 이는 소방시설의 선택이나 배치 및 설치계획, 규격이나 용량 산정 등을 통한 성능개선 노력 및 경제성까지도 고려한 최적설계 등과 관련된 연구가 더욱 필요하다는 것을 의미한다. 따라서 본 연구에서는 소방시설의 성능위주설계와 관련된 기초자료의 수집 및 분석을 위해 실제 국내 전 지역에서 골고루 수행된 사전심의단계의 성능위주설계도서 91편(5)을 수집하고 카테고리별로 분류하여 현행 성능위주설계 시 소방시설관련 내용의 현황을 분석하였다. 이 때, 현황 분석은 ｢소방시설 등의 성능위주설계 방법 및 기준｣에 따라 설계자가 설계도서에 명시한 항목과 근거들을 토대로 이루어졌다.
본 연구는 국내 4개 지역에서 실제 수행된 성능위주설계도서를 수집하여 소방시설의 성능위주설계 실태를 분석하였다는데 그 의의를 가진다. 하지만 현재 발생한 문제점에 대한 개선방안을 제시하지 못한다는 한계점을 가지며 향후 전문가 설문, 국외 사례분석, 해당설비의 요구성능에 대한 수리적 검증 등 추가적인 연구와 건축허가동의단계에서 수정된 설계도서를 통해 추적조사하는 등의 후속연구가 뒤따라야 한다.
본 연구에서는 성능위주설계 시 소방시설분야에 대한 수행실태를 조사하기 위해, 2016년까지 성능위주설계 시행 건수가 많은 상위 4개 광역지차체에서 13개 소방설계업체가 수행한 총 91편의 건축허가 신청 전 단계의 설계도서를 전수조사하였다. 건축허가 신청 전 단계의 설계도서를 선정한 이유(1)는 평가위원단의 의견이 반영되어있지 않은 최초의 설계안으로 설계자의 판단을 직접적으로 확인할 수 있기 때문이었다.
본 연구에서는 소방시설에 대한 성능위주설계에 관한 연구동향을 분석하기 위해 최근 5년간 소방시설과 성능위주설계에 대한 선행연구 고찰을 실시하였다. 성능위주설계와 관련된 선행연구는 크게 국외 기준조사를 통한 개선방안 관련 내용과 화재·피난 시뮬레이션 측면에서의 개선방안, 화재·피난시뮬레이션 수행 시 소방시설의 시나리오 적용 및 입력값 산정을 위한 실험이나 로데이터 수집 및 모델링 관련 내용 등으로 구분할 수 있었다.
제안 방법
앞서 언급한 바와 같이 본 연구에서 수집한 설계도서 가운데 성능위주설계가 적용된 소화설비는 스프링클러설비, 옥내소화전설비, 물분무등소화설비, 자동소화설비 등이 있었으며, 특히 옥내소화전과 스프링클러의 소화수원에 대해 설계자들은 성능위주설계를 실시한 것으로 제시하였다. 각각의 설비들에 적용된 성능위주설계를 분석한 결과는 Table 6과 같은데 소화설비와 관련된 성능위주설계는 총 5개의 소화설비와 6개의 설계요소들로 구분되었다.
대상 데이터
따라서 이 경우 예외조항에 따라 법규에서 규정하고 있는 성능 이상을 제시하고 있으나 예외조항이 아닌 원래 기준을 적용하는 수준에 그치는 것으로 판단하였다. 또한, 89편의 설계도서 중 이 설계요소만을 소방시설의 성능위주설계를 수행한 것으로 제시한 도서가 전체의 총 21편(24%)으로 조사되었다.
본 연구에서는 2011년부터 2016년까지 성능위주설계 시행 초기단계에서 4개 광역지자체를 대상으로 실제 성능위주설계가 수행된 총 91편의 설계도서를 수집하여 소방시설분야 성능위주설계에 대한 수행실태를 조사하였다. 이 때 설계자들이 성능위주설계를 수행한 근거는 소방시설법령과 소방청 고시에 의거, 설계자가 직접 작성하여 제출하는 ‘소방시설 설치계획 및 설계 설명서’, 화재안전기준과 성능위주설계에 따라 소방시설을 설치하였을 경우의 ‘화재안전성능 비교표’, ‘소방시설의 설치계획 및 설계 설명서’, ‘소방시설 계획 및 설계도면’, ‘소방시설에 대한 부하 및 용량계산서’ 등이었다.
수집된 설계도서 상에서, 피난구조설비에서 성능위주설계가 적용된 대상은 Table 7와 같이 총 3개의 피난구조설비(유도등, 인명구조기구, 휴대용 비상조명등)와 3개의 설계요소들로 구분되었다. 이 때, 모든 설계요소들은 추가설치를 고려하고 있었을 뿐, ‘고성능확보’를 위한 설계변경은 없는 것으로 조사되었다.
성능/효과
1) 설계자의 설계의도와 주장대로 총 91편의 설계도서에 대해 적용된 소방시설분야의 설계 건수를 살펴보면, 소방시설 카테고리별로 소화설비(90편), 피난구조설비(10편), 경보설비(1편) 등으로 나타났다. 그러나 소화용수설비 또는 소화활동설비에 대한 성능위주설계 반영실적은 전무하였다.
주방용 자동소화장치의 경우 ｢소방시설법｣ 시행령 별표 5에서 아파트등 및 30층 이상 오피스텔의 모든 층에 설치를 하도록 규정되어 있는데, 이 장치의 설치가 반영된 설계도서는 모두 3편이었다. 그러나 법적 설치의무가 없는 사례는 27층의 공동주택 용도의 대상물에 적용된 설계안 서 1편에 불과하여 설계자들이 주장한 3건의 주방용 자동소화장치 ‘고성능확보’ 성능위주설계 사례 중 2건은 법적 기준을 그대로 적용한 것으로 나타났다.
그러나 이상 사례들에서 확인한 바와 같이, 성능위주설계의 정의와 취지에 맞게 과학적이고 수리적인 계산을 통해 설비의 성능을 변경시키거나 설비를 추가한 사례는 1개(1-F) 에 불과하였고, 현재 소화설비의 성능위주설계는 현행 국내기준에 비해 ‘고성능확보’를 위한 법규의 예외조항만을 적용하고 있는 수준으로 확인할 수 있었다.
그러나 소화용수설비 또는 소화활동설비에 대한 성능위주설계 반영실적은 전무하였다. 또한 91편의 설계도서에서 각 카테고리에 속하는 하위설비들 중 총 9개 설비에서 10가지의 세부 설계요소를 발견할 수 있었는데, 설계자가 성능위주설계 수행근거를 제시한 건수는 총 188가지로 나타났다. 또한, 법적 설치의무가 있는 설비임에도 불구하고 이를 성능위주설계의 대상으로 간주한 잘못된 사례가 다수 발견되었는데 이 때에도 이에 추가적 근거가 될 수 있는 과학적이거나 수리적, 경제적 해석은 제시되지 않았으므로 이는 성능위주설계의 수행 사례라 볼 수 없다고 판단된다.
본 연구에서 수집한 91편의 성능위주설계도서 내에서 소방시설에 대한 내용을 조사한 결과, Figure 12)과 같이 모든 설계도서에서 소방시설에 대해 현행 화재안전기준에서 제시하고 있는 요구성능 이상을 제시하고 있는 것으로 나타났다. 아래 Figure 1은 각 설계도서 내에서 설계자가 작성한 화재안전성능 비교표의 예시로 실제 수집한 설계도서에서 랜덤으로 인용한 것이다.
“윈도우 스프링클러 추가 설치”의 경우 설계도서상에서 “30층 이상의 건축물 상층부 연소방지를 위해 윈도우 스프링클러 설치함”으로 명시되어 있었는데 현재 윈도우 스프링클러의 설치와 관련해서는 국내법령이나 화재안전기준으로 정해진 내용이 없는 실정이다. 수집된 91편의 설계도서 가운데, 유리창의 파괴에 따른 급격한 화재 확산을 방지하기 위해 설치되는 윈도우 스프링클러의 설치건수는 총 15편으로 전체 91편의 설계도서 가운데 약 16%의 비중을 차지하고 있었다. 그러나 어느 설계도서에서도 윈도우 스프링클러의 성능에 대한 과학적이고 수리적인 계산을 통한 설계 근거는 제시되어 있지 않았다.
” 라고 명시하고 있었다. 수집한 설계도서 가운데 55편의 설계도서에서 이 설계요소를 적용하고 있는 것으로 조사되었으나, 4편의 설계도서는 법규에서 명시한 기준과 동일한 기준을 따르고 있는 것으로 나타났고, 51편의 설계도서는 법규에서 명시된 기준 이상을 적용하여 설계자들이 성능위주설계 ‘고성능확보’ 사례로 제시하고 있었다.
시각경보기의 경우 추가설치에 대한 내용으로 “재해 약자의 피난을 고려하여 시각경보기 전층 추가설치(3-A)”라 기술되어 있었다. 시각경보기는 ｢소방시설법｣ 시행령 별표 5에서 그 설치대상 건축물을 명시하고 있으며, 그 설치대상건축물에서 제외되는 공동주택 설계안 1건에서 성능위주설계로 적용되고 있는 것으로 나타났다. 시각경보기의 경우 수집된 설계도서 가운데 설계자들이 8편에서 성능위주설계로 명시하고 있으나, 이 중 7건은 법적설치의무 대상에 속하고 법규에서 명시하는 기준 이상을 제시한 ‘추가설치’ 설계도서는 공동주택 용도의 설계도서 단 1편으로만 조사되었다.
Table 5는 수집한 성능위주설계도서 91편에 대해 성능위주설계 수행여부를 소방시설의 종류에 따라 다시 분류한 것인데, 소화설비의 경우 90편(99%)의 설계도서에서, 피난구조설비의 경우 10편(11%)의 설계도서에서, 특히, 경보설비의 경우 단 1편(1%)의 설계도서에서만 관련 설계내용이 언급되었다. 이상에서 알 수 있듯이 대부분의 설계자들은 소방시설 중에서는 소화설비에만 초점을 두고 있는 것으로 나타났으며 피난구조설비, 경보설비는 그 도서 상에서 내용이 미흡하였을 뿐만 아니라 소화용수설비, 소화활동설비에 대해 언급한 설계도서는 단 1편도 없었던 것으로 조사되었다.
자동소화설비의 경우 “주방용 자동소화장치 추가설치(1-E)”라는 설계자의 작성 문구에서 성능위주설계가 수행되었다는 것을 확인할 수 있었는데, 수집한 설계도서 중에서는 동일한 설계업체의 공동주택에서만 적용되어 있었다. 주방용 자동소화장치의 경우 ｢소방시설법｣ 시행령 별표 5에서 아파트등 및 30층 이상 오피스텔의 모든 층에 설치를 하도록 규정되어 있는데, 이 장치의 설치가 반영된 설계도서는 모두 3편이었다.
후속연구
본 연구는 국내 4개 지역에서 실제 수행된 성능위주설계도서를 수집하여 소방시설의 성능위주설계 실태를 분석하였다는데 그 의의를 가진다. 하지만 현재 발생한 문제점에 대한 개선방안을 제시하지 못한다는 한계점을 가지며 향후 전문가 설문, 국외 사례분석, 해당설비의 요구성능에 대한 수리적 검증 등 추가적인 연구와 건축허가동의단계에서 수정된 설계도서를 통해 추적조사하는 등의 후속연구가 뒤따라야 한다.
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