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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 건물 내부에서의 화학사고를 가정하여 시나리오를 구성하였고, 모듈별로 모의 훈련을 수행하여 활동성을 분석, 향후 건물 내에서의 화학사고 현장에서 소방대원이 보다 향상된 활동능력을 발휘하고 안전성을 확보한 상태에서 구조와 대응활동을 수행할 수 있도록 훈련강도에 따른 심박수 및 호흡수 등 신체 변화를 분석하여 제시하였다.
- 본 논문은 건물 내부 화학사고를 가정한 모의 훈련설계 및 특수구조대원의 활동성 분석 연구로써 다음과 같은 결론을 도출하였다.
제안 방법
- 1) 화학사고 및 화학사고를 위장한 화학테러에 대한 대응능력 향상 및 구조대원의 안전성을 확보하기 위해 2인 1조로 진행하는 총 8단계의 모의 훈련 시나리오를 설계하였고, 크게 4가지로 구성하였다. 1단계 및 2단계는 현장지휘소에서 사고거점지역으로 이동, 3단계 및 4단계는 사고거점지역에서 요구조자 수색 및 구조, 5단계 및 6단계는 사고 거점지역에서의 대응조취, 7단계 및 8단계는 사고거점지역에서 현장지휘소로 복귀하는 것으로 설정하였다.
- 이와 같이 훈련 단계 및 시간을 설정한 이유는 기존 연구결과(1)를 바탕으로 화학사고 발생 시 소방화학복 및 공기호흡기(일선소방서 45분용, 특수구조대 및 화학구조대 60분용)를 착용한 상태에서 구조 활동이 이루어지는데, 소방화학복의 양압에 사용되는 공기량, 사고지점으로의 이동 및 탈출에 필요한 공기량, 소방화학복의 활동성 저하에 따른 불규칙한 호흡으로 급격히 소모되는 공기량 등을 제외하면, 구조 활동에 사용 가능한 공기량은 평균 20∼30 min으로 추정되기 때문에 안전성 및 실제 활동가능시간을 고려하여 약 25 min 정도의 시나리오로 설정하였다. 1단계 훈련은 현장지휘소에서 10 kg 바스켓들것을 들고 200 m 지점 사고거점건물로 이동하기로 설정하였다. 이는 화학사고 발생 시 구조대원의 1차 목표는 인명구조로 소방전술 매뉴얼(2,3)에 의거하여 최소 2인(최대 4인)이 한 팀으로 들것을 이용한 작전을 요구하고 있어, 본 훈련에서도 2인 한 팀으로 10 kg 바스켓들것을 들도록 하였다.
- 또한, 화생방테러·사고 대응 매뉴얼(2)에 상에서 오염 지역(Hot zone)의 경우 화학사고지역으로 부터 200 m 이상인 지역으로 설정하고 있어, 이점을 참고하여 사고거점건물까지 200 m 이동하도록 하였다. 2단계 훈련은 7층 사고거점구역으로 진입하기(7층 계단 올라가기)로 설정하였다. 이는 기존 연구논문(5-7)을 참고하여 화학사고 및 화학사고를 위장한 화학테러의 경우 인구가 밀집된 지하철 및 복합 쇼핑몰 등과 같은 실내에서 발생할 경우가 높으며, 실내 화학사고 발생 시 구조대원들이 인명구조를 위해서는 계단을 이용한 다는 점을 고안하였다.
- 또한, 본 실험이 진행된 중앙소방학교 소방종합훈련타워 7층의 경우 암흑화된 내부로 미로구조 형태를 띠고 있어 화학테러 및 화학사고에서 발생될 수 있는 가장 최악의 시나리오를 구현할 수 있기 때문에 사고거점구역으로 설정하였다. 3단계 훈련은 7층 거점지역에서 요구조자 수색으로 설정하였다. 이는 한치 앞도 안 보이는 최악의 현장에서도 구조대원의 임무는 인명구조이기 때문에 먼저 내부 수색을 진행하여 요구조자를 발견하도록 하였다.
- 이때, 7층 내부의 경우 2단계에서 언급했듯 가시거리 0인 최악의 상태로 진행하기 위해 랜턴을 사용하지 않고, 구조대원들의 직감에 의한 수색을 진행하도록 하였다. 4단계 훈련은 일반 성인남성 체중인 약 70 kg의 요구조자(마네킹)를 바스켓들것을 이용하여 안전지대인 6층 옥외탈출로로 이송하기로 설정하였다. 이와 같이 2인 1조로 바스켓들것을 이용하여 요구조자를 6층까지 이송하도록 설정한 이유는 소방화학복을 착용할 경우 활동성 저하로 인한 육체적 부담이 크고, 암흑화된 미로구조에서의 탈출은 심리적 부담을 가중시킬 수 있기 때문에 실험 중 발생할 수 있는 사고 위험성을 최소화하고 구조대원의 안전성을 확보하기 위해 1층까지 이송은 배제하였다.
- 5단계 훈련은 7층 사고거점 구역의 1차 누출 파이프의 플랜지볼트 8개 완전 조이기, 6단계 훈련은 7층 사고거점구역의 2차 누출 휠 밸브 완전 잠그기로 설정하였다. 5단계 및 6단계 훈련의 경우 인명구조를 마친 구조대원의 경우 사고확산 방지를 위해 대응조취를 즉시 취해야하기 때문에 다시 7층 사고거점구역내로 이동 후 누출방지작업을 진행하도록 하였고, 실험의 안전성 및 정확한 사고처리를 위해 1차 및 2차의 누출지점을 발견할 경우 누출지점을 랜턴으로 비추어 2인 1조로 스패너(2개)를 이용한 1차 누출 파이프 플랜지 볼트(8개) 완전히 조이기, 손을 이용한 2차 누출 휠 밸브를 완전히 잠그기를 진행하도록 하였다. 또한, ASTM F1154-11 규정 및 불산누출사고 등 유해가스사고 현장의 경우 초동대응이 밸브 및 틈새로 누출되는 유해가스를 차단하는 조취(1)이기 때문에 5단계 및 6단계 훈련의 경우 소방화학복을 이용한 작업 수행 시 고도의 집중력 및 숙련도 향상을 위한 목적으로 손작업 위주의 훈련으로 설정하였다.
- 5단계 및 6단계 훈련의 경우 인명구조를 마친 구조대원의 경우 사고확산 방지를 위해 대응조취를 즉시 취해야하기 때문에 다시 7층 사고거점구역내로 이동 후 누출방지작업을 진행하도록 하였고, 실험의 안전성 및 정확한 사고처리를 위해 1차 및 2차의 누출지점을 발견할 경우 누출지점을 랜턴으로 비추어 2인 1조로 스패너(2개)를 이용한 1차 누출 파이프 플랜지 볼트(8개) 완전히 조이기, 손을 이용한 2차 누출 휠 밸브를 완전히 잠그기를 진행하도록 하였다. 또한, ASTM F1154-11 규정 및 불산누출사고 등 유해가스사고 현장의 경우 초동대응이 밸브 및 틈새로 누출되는 유해가스를 차단하는 조취(1)이기 때문에 5단계 및 6단계 훈련의 경우 소방화학복을 이용한 작업 수행 시 고도의 집중력 및 숙련도 향상을 위한 목적으로 손작업 위주의 훈련으로 설정하였다. 7단계 훈련은 7층 사고거점구역에서 벗어나기(7층 계단 내려가기), 8단계 훈련은 사고거점건물에서 200 m 지점 현장지휘소로 복귀하기로 설정하였다.
- 또한, 화생방테러·사고 대응 매뉴얼(2)에 상에서 오염 지역(Hot zone)의 경우 화학사고지역으로 부터 200 m 이상인 지역으로 설정하고 있어, 이점을 참고하여 사고거점건물까지 200 m 이동하도록 하였다.
- , Korea) 및 Self-contained breathing apparatus (SCBA) 60분용 그리고 구조헬멧을 착용하였고, 이때 소방화학복 및 SCBA의 착용 무게는 약 20 kg 정도이다. 또한, 화학사고 및 화학테러 사고 시 현장대원의 안전성 확보가 최우선이기에 모의 훈련 시나리오 각 단계별 훈련 속도는 평상시 걸음과 작업속도로 진행하도록 하였고, 소방화학복을 착용할 경우 숙련된 대원들도 폐소공포증이 발생되는 경우가 있어 실험 전 응급수신호를 결정한 후 진행하였다. 모의 훈련 시나리오에 따른 활동성 분석은 각 단계별 훈련강도에 따른 심박수(Heart rate) 및 호흡수(Breathing rate) 변화 그리고 체수분 감소량 측정을 통해 확인하였다.
- 7단계 훈련은 7층 사고거점구역에서 벗어나기(7층 계단 내려가기), 8단계 훈련은 사고거점건물에서 200 m 지점 현장지휘소로 복귀하기로 설정하였다. 모든 사고처리가 끝난 구조대원들은 사고 거점구역에서 벋어나기 위해 7층 계단을 내려간 후, 다시 현장지휘소로 복귀한 후 모의 훈련 시나리오가 종료되도록 하였다.
- 또한, 화학사고 및 화학테러 사고 시 현장대원의 안전성 확보가 최우선이기에 모의 훈련 시나리오 각 단계별 훈련 속도는 평상시 걸음과 작업속도로 진행하도록 하였고, 소방화학복을 착용할 경우 숙련된 대원들도 폐소공포증이 발생되는 경우가 있어 실험 전 응급수신호를 결정한 후 진행하였다. 모의 훈련 시나리오에 따른 활동성 분석은 각 단계별 훈련강도에 따른 심박수(Heart rate) 및 호흡수(Breathing rate) 변화 그리고 체수분 감소량 측정을 통해 확인하였다.
- Figure 2에서 보는 바와 같이 미로구조 형태로 된 소방 훈련타워 7층 내부에 붉은색 표시지점을 1차 누출지점으로 노란색 표시지점을 2차 누출지점으로 설정하고, 초록색 표시지점에 요구조자인 마네킹(70 kg)이 위치되도록 설정하였고, 실험의 신뢰성 및 정확성을 높이기 위해 실험 전 시나리오에 대한 부분만 설명할 뿐 1차 및 2차 누출지점 및 요구조자의 위치 정보에 대한 부분은 실험대상자들에게 제공하지 않았다. 실험은 실제 현장 투입 시 복장과 동일하게 활동복을 입은 상태에서 1형식(긴급용) 소방화학복(SCA 1800ET-RK, SanCheong Co., Korea) 및 Self-contained breathing apparatus (SCBA) 60분용 그리고 구조헬멧을 착용하였고, 이때 소방화학복 및 SCBA의 착용 무게는 약 20 kg 정도이다. 또한, 화학사고 및 화학테러 사고 시 현장대원의 안전성 확보가 최우선이기에 모의 훈련 시나리오 각 단계별 훈련 속도는 평상시 걸음과 작업속도로 진행하도록 하였고, 소방화학복을 착용할 경우 숙련된 대원들도 폐소공포증이 발생되는 경우가 있어 실험 전 응급수신호를 결정한 후 진행하였다.
- 이는 한치 앞도 안 보이는 최악의 현장에서도 구조대원의 임무는 인명구조이기 때문에 먼저 내부 수색을 진행하여 요구조자를 발견하도록 하였다. 이때, 7층 내부의 경우 2단계에서 언급했듯 가시거리 0인 최악의 상태로 진행하기 위해 랜턴을 사용하지 않고, 구조대원들의 직감에 의한 수색을 진행하도록 하였다. 4단계 훈련은 일반 성인남성 체중인 약 70 kg의 요구조자(마네킹)를 바스켓들것을 이용하여 안전지대인 6층 옥외탈출로로 이송하기로 설정하였다.
- 전제적인 결과는 개인별 신체특성 및 컨디션에 따라 편차가 크기 때문에 각 단계별 전체 평균에 대한 최대값, 최소값, 평균값 위주로 분석하였고, 훈련강도에 따른 신체적 부담감 증대로 인해 가장 높게 측정된 개인을 대상으로 추가적으로 최대값 위주로 분석을 진행하였다.
- Figure 2는 실험의 구성도를 나타낸 것으로 중앙소방학교의 소방종합훈련센터 및 소방종합훈련타워에서 실험을 진행하였다. 전체적인 실험은 소방종합훈련센터를 현장지휘소로 소방종합훈련타워 7층을 사고거점구역으로 설정하고, 한 팀당 2인 1조로하여 A, B, C, D, E, F의 7개 팀으로 구성하여 Table 1의 모의 훈련 시나리오를 바탕으로 1단계에서 8단계 훈련을 휴식 없이 연속적으로 실험을 진행하였다. Figure 2에서 보는 바와 같이 미로구조 형태로 된 소방 훈련타워 7층 내부에 붉은색 표시지점을 1차 누출지점으로 노란색 표시지점을 2차 누출지점으로 설정하고, 초록색 표시지점에 요구조자인 마네킹(70 kg)이 위치되도록 설정하였고, 실험의 신뢰성 및 정확성을 높이기 위해 실험 전 시나리오에 대한 부분만 설명할 뿐 1차 및 2차 누출지점 및 요구조자의 위치 정보에 대한 부분은 실험대상자들에게 제공하지 않았다.
- 8단계 훈련의 경우 모든 훈련을 마치고 현장지휘소로 최종 복귀하는 단계로써 심리적 안전감이 가장 크게 작용 하여 1단계 다음으로 심박수 및 호흡수가 가장 낮게 측정된 것으로 생각된다. 추가적으로 8단계 훈련 종료시점에서 호흡수가 전체적으로 높았던 E팀 2번 구조대원의 공기호흡기 잔량이 0이여서 구조대원의 안전을 위해 소방화학복 및 SCBA 시스템을 탈착 후 복귀하였다.
- 특수구조대원(이하; 구조대원)의 신체조건은 나이 26∼47세(평균 36세), 키 163∼186 cm(평균 175 cm), 몸무게 62∼98 kg(평균 79 kg), 소방근무경력 2∼9년(평균 6년)으로 실험 전 참여 동의서 작성 및 안전교육을 실시한 후 실험을 진행하였다.
대상 데이터
- Figure 2는 실험의 구성도를 나타낸 것으로 중앙소방학교의 소방종합훈련센터 및 소방종합훈련타워에서 실험을 진행하였다. 전체적인 실험은 소방종합훈련센터를 현장지휘소로 소방종합훈련타워 7층을 사고거점구역으로 설정하고, 한 팀당 2인 1조로하여 A, B, C, D, E, F의 7개 팀으로 구성하여 Table 1의 모의 훈련 시나리오를 바탕으로 1단계에서 8단계 훈련을 휴식 없이 연속적으로 실험을 진행하였다.
- 실험대상은 충청·강원 119특수구조대 12명을 대상으로 모의 훈련 시나리오에 따른 활동성 측정실험을 진행하였다.
성능/효과
- 2) 모의 훈련 시나리오에 따른 활동성 측정결과 구조대원의 전체 평균 최대 심박수는 4단계에서 177.50 ppm으로 가장 높게 나타났고, 그 다음으로 5단계 176.67 ppm, 2단계 171.17 ppm, 3단계 169.33 ppm, 6단계 162.17 ppm, 7단계 159.58 ppm, 8단계 148.75 ppm, 1단계 139.33 ppm 순으로 나타났다. 전체 평균 최대 호흡수는 4단계에서 38.
- 먼저, 최대 심박수의 전체 평균값에 따른 훈련 단계별 운동강도를 분석해 보면 1단계 및 8단계 훈련은 level 3, 3단계 및 6단계, 7단계 훈련은 level 4, 2단계 및 4단계, 5단계 훈련은 level 5로 측정되었다. 또한, 각 훈련 단계별 개인별 최대 심박수에 따른 최대 운동강도를 분석해보면, 1단계 훈련의 경우 level 3 및 level 4에서 33.33%, 2단계 훈련의 경우 level 5에서 58.33%, 3단계 훈련의 경우 level 5에서 50.00%, 4단계 훈련의 경우 level 5에서 83.33%, 5단계 훈련의 경우 level 5에서 75.00%, 6단계 훈련의 경우 level 4에서 41.67%, 7단계 훈련의 경우 level 3에서 41.67%, 8단계 훈련의 경우 level 3에서 50.00%로 가장 높게 나타났다.
- 또한, 실험 전·후 체중변화를 통한 체수분 감소량 측정결과 최대 0.7 g까지 감소되는 것으로 측정되었다.
- 이상과 같은 결과 화학사고시 소방대원의 안전성을 확보하기 위해 착용하는 소방화학복의 경우 활동성 저하 및 심리적 부담감 가중 등으로 인해 심박수 및 호흡수 증가 등 신체적 부담이 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 본 연구에서 제안된 모의 훈련 시나리오와 같이 소방화학복을 착용한 지속적인 훈련을 통해 적응성 및 숙련도의 향상이 필요할 것으로 생각된다.
- 이와 같이 훈련 단계 및 시간을 설정한 이유는 기존 연구결과(1)를 바탕으로 화학사고 발생 시 소방화학복 및 공기호흡기(일선소방서 45분용, 특수구조대 및 화학구조대 60분용)를 착용한 상태에서 구조 활동이 이루어지는데, 소방화학복의 양압에 사용되는 공기량, 사고지점으로의 이동 및 탈출에 필요한 공기량, 소방화학복의 활동성 저하에 따른 불규칙한 호흡으로 급격히 소모되는 공기량 등을 제외하면, 구조 활동에 사용 가능한 공기량은 평균 20∼30 min으로 추정되기 때문에 안전성 및 실제 활동가능시간을 고려하여 약 25 min 정도의 시나리오로 설정하였다.
- Table 2는 1단계 훈련인 현장지휘소에서 10 kg 바스켓들 것을 들고 200 m 지점 사고거점건물로 이동하기의 활동성 측정결과를 나타낸 것이다. 전체 평균 심박수는 최대 139.33 bpm, 최소 105.08 bpm, 평균 125.50 bpm으로 측정되었고, 최대 심박수는 E팀 1번 구조대원이 최대 160 bpm까지 측정되었다. 전체 평균 호흡수는 최대 22.
- Table 9는 8단계 훈련인 사고 거점건물에서 200 m 지점 현장지휘소로 복귀하기의 활동성 측정결과를 나타낸 것이다. 전체 평균 심박수는 최대 148.75 bpm, 최소 131.58 bpm, 평균 139.33 bpm으로 측정되었고, 최대 심박수는 E팀 1번 및 F팀 2번 구조대원이 최대 170 bpm까지 측정되었다. 전체 평균 호흡수는 최대 28.
- Table 8은 7단계 훈련인 7층 사고거점구역에서 벋어나기(7층 계단 내려가기)의 활동성 측정결과를 나타낸 것이다. 전체 평균 심박수는 최대 159.58 bpm, 최소 133.83 bpm, 평균 145.08 bpm으로 측정되었고, 최대 심박수는 E팀 1번 및 2번 그리고 F팀 2번 구조대원이 최대 185 bpm까지 측정되었다. 전체 평균 호흡수는 최대 31.
- Table 7은 6단계 훈련인 7층 사고거점구역내의 2차 누출 휠 밸브 완전 잠그기의 활동성 측정결과를 나타낸 것이다. 전체 평균 심박수는 최대 162.17 bpm, 최소 132.67 bpm, 평균 148.83 bpm으로 측정되었고, 최대 심박수는 E팀 1번 및 F팀 2번 구조대원이 최대 186 bpm까지 측정되었다. 전체 평균 호흡수는 최대 32.
- Table 4는 3단계 훈련인 7층 사고거점구역에서 요구조자 수색하기의 활동성 측정결과를 나타낸 것이다. 전체 평균 심박수는 최대 169.33 bpm, 최소 144.17 bpm, 평균 157.00 bpm으로 측정되었고, 최대 심박수는 B팀 1번 구조대원이 최대 188 bpm까지 측정되었다. 전체 평균 호흡수는 최대 31.
- Table 3은 2단계 훈련인 7층 사고거점구역으로 진입(7층 계단 올라가기)하기의 활동성 측정결과를 나타낸 것이다. 전체 평균 심박수는 최대 171.17 bpm, 최소 129.08 bpm, 평균 153.67 bpm으로 측정되었고, 최대 심박수는 C팀 2번 및 E 팀 1번 구조대원이 최대 185 bpm까지 측정되었다. 전체 평균 호흡수는 최대 31.
- Table 6은 5단계 훈련인 7층 사고거점구역 내의 1차 누출 파이프의 플랜지볼트 8개 완전 조이기의 활동성 측정결과를 나타낸 것이다. 전체 평균 심박수는 최대 176.67 bpm, 최소 133.50 bpm, 평균 153.08 bpm으로 측정되었고, 최대 심박수는 F팀 1번 구조대원이 최대 192 bpm까지 측정되었다. 전체 평균 호흡수는 최대 37.
- Table 5는 4단계 훈련인 약 70 kg의 요구조자(마네킹)를 바스켓들것을 이용하여 안전지대인 6층 옥외탈출로로 이송하기의 활동성 측정결과를 나타낸 것이다. 전체 평균 심박수는 최대 177.50 bpm, 최소 142.17 bpm, 평균 164.25 bpm으로 측정되었고, 최대 심박수는 F팀 1번 구조대원이 최대 192 bpm까지 측정되었다. 전체 평균 호흡수는 최대 38.
후속연구
- 하지만, 본 연구의 경우 개인적인 신체 및 업무 능력 그리고 당일 컨디션 등에 의해 결과가 다르게 나타날 수도 있다. 따라서 지속적인 훈련과 훈련 시 대원들의 심박수 및 호흡수 등 신체적 특성에 대한 지속적인 모니터링을 통해 관리가 된다면 소방대원의 안전성을 최대한 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
- 시나리오를 선정하기 위해서는 CBRN이 혼재되어 발생하는 경우도 상정할 수 있으나 실험의 변수를 고정하고, 실험 결과의 효율적 분석을 위하여 단일 사건으로 고정하는 것이 바람직하다. 또한 공간적 상황을 설정하여 화학보호복을 착용한 상태에서 소방대원의 종합적인 활동 부담을 모듈별로 분석하는 것이 추후 현장대원이 실제 사건에서 겪게 되는 활동 부담을 파악하고, 훈련하는데 활용될 수 있을 것이다.
- 이상과 같은 결과 화학사고시 소방대원의 안전성을 확보하기 위해 착용하는 소방화학복의 경우 활동성 저하 및 심리적 부담감 가중 등으로 인해 심박수 및 호흡수 증가 등 신체적 부담이 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 본 연구에서 제안된 모의 훈련 시나리오와 같이 소방화학복을 착용한 지속적인 훈련을 통해 적응성 및 숙련도의 향상이 필요할 것으로 생각된다. 하지만, 본 연구의 경우 개인적인 신체 및 업무 능력 그리고 당일 컨디션 등에 의해 결과가 다르게 나타날 수도 있다.
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