[논문]NFPA 101에 의한 아파트 한 세대당 적정 수용인원 분석

조지은; 공하성

doi:10.17703/jcct.2020.6.4.331

초록
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이 연구는 NFPA 101기준에 의한 대상아파트인 27층 아파트에서 한 세대 당 적정 수용인원 수를 피난시뮬레이션을 통해 분석하였다. 분석결과는 다음과 같다. 첫째, 한 세대당 3명이 거주하는 경우 아파트 총 세대수는 156명이고 5분 이내에 대피인원을 확인 한 결과 85.25%가 대피한 것으로 나타났다. 둘째, 한 세대당 4명이 거주하는 경우 아파트 총 세대수는 208명이고 5분 이내에 대피인원을 확인한 결과 81.25%가 대피한 것으로 나타났다. 셋째, 한 세대당 5명이 거주하는 경우 아파트 총 세대수는 260명이고 5분 이내에 대피인원을 확인한 결과 71.92%가 대피한 것으로 나타났다. 마지막으로 한 세대당 6명이 거주하는 경우 아파트 총 세대수는 312명이고 5분 이내에 대피인원을 확인한 결과 62.82%가 대피한 것으로 나타났다. 피난시간의 단축방안으로 실내인원 수, 건물 층수, 계단 경사도, 사용자의 특성에 따른 계단 폭의 결정, 계단 환기조건을 반영한 설계, 옥외피난계단, 양방향 계단, 피난용 승강기, 층 중간에 건물외부로 대피할 수 있는 피난안전구역 등의 설치, 옥상에 비상문 자동개폐장치의 의무설치로 인한 옥상대피를 용이하게 하는 등의 방안이 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

The study analyzes the appropriate number of people per a household by applying an evacuation simulation to a 27-floor apartment in accordance with the NFPA 101 standard. The results of the analysis are as follows. First, if there are three people residing in each household, there would be 156 house...

The study analyzes the appropriate number of people per a household by applying an evacuation simulation to a 27-floor apartment in accordance with the NFPA 101 standard. The results of the analysis are as follows. First, if there are three people residing in each household, there would be 156 households in total, of which 85.25% were evacuated within 5 minutes. Second, 208 households with 4 residents were evacuated within 5 minutes. Third, if there are five people residing in each household, there would be a total of 260 households and 71.92% of residents were evacuated within 5 minutes. Lastly, 62.82% of the 312 households, each consisting of 6 people, were evacuated within 5 minutes. Measures to reduce evacuation time include determining the width of the stairs according to the number of people indoors, the number of floors in the building, the slope of stairs, and the users' characteristics, the design reflecting the ventilation conditions of the stairs, the installment of outdoor evacuation stairs, two-way stairs, evacuation lift, and the installation of an evacuation safety zone for people to evacuate outside of the building in the middle floors. In addition, measures, such as the mandatory installation of automatic emergency door open-close device to the rooftop, are required to facilitate rooftop evacuation.

주제어

표/그림 (8)

표 표 1. 설계도면 Table 1. Design drawing
표 표 2. 재실자의 신체적 특성 Table 2. Physical characteristics of residents
표 표 3. NFPA 101에 의한 시뮬레이션 문과 계단의 조건 Table 3. Conditions required for door and stairs in accordance with NFPA 101
그림 그림 1. 한 세대당 3명이 거주하는 경우 Figure 1. Case of 3 residents per household
그림 그림 2. 한 세대당 4명이 거주하는 경우 Figure 2. Case of 4 residents per household
그림 그림 3. 한 세대당 5명이 거주하는 경우 Figure 3. Case of 5 residents per household
그림 그림 4. 한 세대당 6명이 거주하는 경우 Figure 4. Case of 6 residents per household
표 표 4. 세대 당 거주인원 수에 따른 대피인원 Table 4. Evacuees according to the number of residents per household

AI 본문요약
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문제 정의

이 연구는 NFPA 101기준에 의한 대상아파트인 27층 아파트에서 한 세대 당 적정 수용인원 수를 분석하고자 인원수 별로 5분 이내에 대피한 인원에 대해서 시뮬레이션을 통해 다음과 같은 결과를 얻었다.
이 연구는 피난 시뮬레이션 프로그램인 Pathfinder를 통해 NFPA 101기준에 의한 문과 계단의 조건을 동일하게 배치하여 1세대 당 3명이 거주하는 경우,4명,5명,6명이 거주하는 경우의 수에 따른 세대 당 적정 수용 인원수를 분석하고 비교, 평가하고자 한다.

제안 방법

플래시 오버 현상은 화재 발생 후 약 5분 이후에 실내온도를 800℃~900℃까지 높아지게 되며, 실내 전체가 순간적으로 화염에 휩싸이게 된다. 그러므로 실내 거주자의 피난은 플래시 오버 현상이 발생하기 이전에 이루어져야 하므로 피난가능시간을 5분 이내로 설정하였다.[13]
피난 시작은 최초 재실자가 계단실을 진입하여 계단을 이용하여 세대 당 적정 인원수를 가정하여, 한 세대당 3명이 거주하는 경우, 해당 층에는 2세대이므로 6명이 거주한다. 또 8명이 거주하는 경우, 10명이 거주하는 경우, 12명이 거주하는 경우의 수를 두어 피난완료 인원의 수를 분석하고자 한다.
선행연구에서는 기존 피난관련 기준의 개선방안을 제시하였고, 현장피난실험을 통해 피난행동 데이터를 수집·분석하였다. 또한 피난시나리오 설정요소인 피난 출구, 피난 개시시간, 재실자수, 재실자 특성 등의 중요도를 분석하고, 승강기를 이용한 피난의 유용성을 제시하였다.
아파트 화재 시 층별 피난소요시간 예측 및 평가를 위해 피난시뮬레이션의 입력 값은 수용인원 산정기준, 수용인원 산정, 수용인원 신체적 특성, 피난용승강기유무 등을 고려하여 입력하였으며 입력 값은 다음과 같다.
이 연구에서는 플래시 오버 현상이 발생하기 전인 5분을 기준으로 측정하였다. 피난 시작은 최초 재실자가 계단실을 진입하여 계단을 이용하여 세대 당 적정 인원수를 가정하여, 한 세대당 3명이 거주하는 경우, 해당 층에는 2세대이므로 6명이 거주한다.

대상 데이터

아파트 총 인원은 156명이다. 5분 이내에 전체인원 156명 중 피난을 완료한 사람은 133명으로 85.
이 연구를 위한 대상지는 27층 규모의 아파트로서 지하2층, 지하1층, 지상1층으로 되어있고, 지상 1층은 필로티 구조로 되어있다. 전유부분은 지상 2층부터 최상층인 27층의 고층아파트이다.
이 연구에서의 대상 아파트는 27층 건축물이며 고층건축물에 해당하지 않기 때문에 피난용승강기는 설치되어 있지 않다. 그러므로 피난은 계단피난만을 이용하는 것으로 하였다.
한 세대당 5명이 거주하는 경우를 분석한 결과 Figure 3과 같다. 한 층에는 10명이 거주하며 아파트총 인원은 260명이다. 5분 이내에 전체인원 260명 중 피난을 완료한 사람은 187명으로 71.
한 세대당 6명이 거주하는 경우를 분석한 결과 Figure 4와 같다. 한 층에는 12명이 거주하며 아파트총 인원은 312명이다. 5분 이내에 전체인원 312명 중 피난을 완료한 사람은 196명으로 62.
한 세대당 3명이 거주하는 경우를 분석한 결과 Figure 2과 같다. 한 층에는 8명이 거주하며 아파트 총인원은 208명이다. 5분 이내에 전체인원 208명 중 피난

데이터처리

재실자의 신체적 특성은 통계청의 ‘한국인인체치수 조사’에 의해 아동, 성인남성, 성인여성, 노인의 각 연령대 별로 평균치를 산정하였다.

이론/모형

이 연구는 아파트 화재 시 층별 피난소요 시간을 예측하기 위하여 피난 시뮬레이션 프로그램인 pathfinder를 사용하였다. 재실자의 신체적 특성이란 성별, 나이, 키, 어깨너비, 보행속도 등을 말한다.

성능/효과

(1) 한 세대당 3명이 거주하는 경우 아파트 총 세대 수는 156명이고 5분 이내에 대피인원을 확인 한 결과 85.25%가 대피한 것으로 나타났다.
(2) 한 세대당 4명이 거주하는 경우 아파트 총 세대 수는 208명이고 5분 이내에 대피인원을 확인한 결과 81.25%가 대피한 것으로 나타났다.
(3) 한 세대당 5명이 거주하는 경우 아파트 총 세대 수는 260명이고 5분 이내에 대피인원을 확인한 결과 71.92%가 대피한 것으로 나타났다.
(4) 한 세대당 6명이 거주하는 경우 아파트 총 세대 수는 312명이고 5분 이내에 대피인원을 확인한 결과 62.82%가 대피한 것으로 나타났다.
국토가 좁고 인구가 많은 한국에서는 용적률이 높은 아파트가 합리적이고 효율적인 주거공간이지만 화재 발생 시 단독주택에 비해 화재위험성은 증가하고, 화재로 인한 인명피해 및 재산피해가 발생할 수 있는 취약성이 존재한다.[3] 화재 시 거주자들이 최종적으로 피난을 완료해야 하는 곳은 지상 1층이기 때문에 거주자들이 피난을 하기 위해서는 수직적으로 피난동선을 가질 수밖에 없어 대피하는 시간이 오래 걸린다. 고층아파트의 경우 피난용 승강기가 없으므로 화재 시 대피는 피난계단을 이용하게 된다.
이상의 결과를 Table 4와 같이 종합적으로 볼 때, 아파트 한 세대 당 인원 수에 따라 5분 이내에 피난을 완료한 인원수가 다르게 나타남을 알 수 있었다.

후속연구

이 연구의 한계로 아파트 내 거주하는 인원은 가변적이고 불특정적이기 때문에 세대 인원을 피난시뮬레이션과 같이 임의로 정할 수는 없어서 실제 환경과는 일정부분 차이가 있을 수 있다. 향후 연구과제로 각 아파트에 대한 적정한 수용인원은 NFPA 101에서 정해 놓은 외국의 규정이 아닌 한국의 소방관련법령 및 건축관련법령을 기준으로 아파트 자료를 분석하여 층수, 건축면적, 세대수 등을 고려한 피난안전성을 분석할 필요가 있다.

참고문헌 (13)

Lee, So-Young, Lee, Myung-Sik, Fire Safety Awareness and Assessment of Alternate Escape Methods by Residents in Apartment Building, JOURNAL OF THE ARCHITECTURAL INSTITUTE OF KOREA Planning & Design 24(6), (2008), p.43.
National Fire Data System (http://www.nfds.go.kr/stat/general.do)
Kwon, Mi-Jin, Improvement Measures for the Fire-fighting Safety Management of Multi-family Housing: Focusing on the Apartment Houses with Less Than 15 Stories, ,Kyungil University, (2012), p.1.
Hyun, Eun Mi, Ahn, Kwang Ho, Lee, Jae Eun, Kim, Yong Sik, Improvement of Standard by Analyzing Evacuation Plans of Domestic High-rise Buildings - Focused on Domestic and Foreign Buildings Laws and Case Analysis, KIEAE Journal 19(3), (2019), pp.53-62.

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Choi, Jun-Ho, Hong, Won-Hwa, Two-way Evacuation Modelling and Human Behaviour Analysis from a Full-scale High-rise Apartment Data-set, JOURNAL OF THE ARCHITECTURAL INSTITUTE OF KOREA Planning & Design 29(10), (2013), pp.233-240.

상세보기
Kim, Hye-Jin, Lee, Soo-Ho, Kim, In-Han, Hong, Won-Hwa, A Study on the Evaluation Index through Weight Analysis of Fire and Egress Scenario Factors - Focused on High-rise Mixed-use Apartment, JOURNAL OF THE ARCHITECTURAL INSTITUTE OF KOREA Planning & Design 28(12), (2012), pp.371-378.
Kim, Won kook, Seo Dong Hyun, A Study on Egress Algorithm for High-rise Buildings Using Egress Simulation, Fire Science and Engineering., (2018), pp.33-39.
Kim, Hye-Jin, Lee, Soo-Ho, Hong, Won-Hwa, Sensitivity Analysis on the Staircase Evacuation Time for Occupant Input Attributes of Evacuation Simulation Tools - Focused on SIMULEX, building EXODUS, Pathfinder ,JOURNAL OF THE ARCHITECTURAL INSTITUTE OF KOREA Planning & Design 29(11), (2013), pp.319-326.

상세보기
Kim, Jung meyon, Park, Sung yong, Lim, Chang su, Yeon, Kyu seok, Kim, Yong seong, Improved Plan for Evacuation of Residents in Landslide-Prone Rural Area, Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, (2017) pp.1-10.
Kim, Jin-Su, Rie, Dong-Ho, A study of comparative of evacuation time by platform type according to the propagation speed of smoke in subway platform fire, Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association 19(4), (2017), pp.577-588.
Lee, Kyung Soon, Study of Correlation between Gait Velocity and Angle of Pelvic of Elderly Women, NEUROTHERAPY 17(1), (2013), pp.15-23.
Liu Yue, Kim, Sun-Kuk, Kim, Ki-Hyuk, Lee, Dong-Hoon, Economic and Evacuation Time Analysis of Horizontally-installed Indoor Emergency Exit, J. Korea Inst. Build. Constr. 18(4), (2018), pp.363-373.
Kong, Ha-Sung, Bae, Ik Su, Bak, Yeul-Sun, Jeun, Il Ryun, Choi, Young-Sang, Fire Science, Yesmedia, (2011), pp.1-33

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