[논문]재실자의 신체적 조건에 따른 초고층 건축물 피난시간의 통계적 해석

전은명; 최준호; 서보열; 홍원화

문제 정의

초고층 건축물에서 피난자는 중저층 건축물에 비해 상대적으로 긴 시간 동안 계단을 통해 이동하기 때문에 피난시간은 피난자 개개인의 신체적 조건에 의존하게 된다. 본 연구는 피난자의 신체적 조건에 따른 피난시간을 분석하기 위해 실물 현장 실험을 실시한 후 통계적 분석을 통해 그 상관관계를 파악하였다.
본 연구에서는 초고층 건축물에서 피난자 개개인의 신체적 조건에 따른 피난시간을 측정하기 위하여 개정된 건축법 시행령(2009. 7. 16)에 따라 50층 규모의 건축물을 선정하여 실물 피난 실험을 실시하였다. 실험은 총 2회에 걸쳐 실시되었는데, 사전에 참가자들의 평기 보행 속도를 측정한 후 50개 충의 계단을 올라가는 실험과 내려가는 실험으로 진행되었 _다.

제안 방법

일반적으로 초고층 건축물에서 계단을 오르내릴 때의 보행 속도는 전체 피난시간에 큰 영향을 미치는 요소 중의 하나이다. 기금까지 계단실에서의 보행속도를 계산할 때에는 대개 평기에서의 보행 속도를 사용하여 산술적으로 추정하였다. 그러나 초고층 건축물에서와 같이 계단 실 내부에서 상대적으로 긴 시간 동안 피난을 할 경우 이러한 보행 속도는 피난자의 신체적 한계에 따라 점점 줄어들 수 있으므로 전체 피난시간을 산정하기 위해서는 재실자의 신체적 조건을 고려할 필요성이 있다.
시간 경과에 따른 참가자들의 모든 행동은 CCTV를 통해 기록되었다. 또한 본 연구의 목적에 따라 참가자의 신체적 조건을 분류하고 이에 따른 피난시간을 기록한 후 신체적 조건에 따른 피난시간의 변화를 통계적 분석을 통해 해석하였다.
16)에 따라 50층 규모의 건축물을 선정하여 실물 피난 실험을 실시하였다. 실험은 총 2회에 걸쳐 실시되었는데, 사전에 참가자들의 평기 보행 속도를 측정한 후 50개 충의 계단을 올라가는 실험과 내려가는 실험으로 진행되었 _다. 참가 대상자들은 우선 계단을 올라가는 상향식 피난실험에 참여한 후 30_분간d_충분한 휴식을 취하고 다시 계단을 내려가는 하향식 피난 실험에 참여하였다.
체력조건인 오래 달리기, 유연성, 팔굽혀펴기, 50m 달리기, 멀리 뛰기, 윗몸 일으키기는 수치가 아닌 등급으로 측정되었으므로 Spearman 상관계수를 이용해 분석하였다. 위 6가 기 측정값은 체력환산점수와 (-0.574)~(-0.757)의 음[의의 상관관계를 가기므로 본 연구에서는 체력환산점수를 사용하여 층간이동시간을 분석하였다.
이상의 분석 결과를 토대로 본 연구에서는 합계환산점수와 보행 속도, BMI 기수를 활용하여 재실자의 신체조건을 총 5가기로 나누어 등급화하였다. 표 2~4은 앞서 선정된 신체적 등급에 따른 참가자의 50층 간 피난시간을 기록한 것이다.

대상 데이터

실험 대상 건축물은 50충 규모의 주상복합 아파트로 계단실의 세부 치수는 아래의 그림1과 같이 계단의 너비는 1, 530mm, 층간 높이는 2, 900mm, 층간 계단의 수는 계단참을 포함하여 18개, 한스텝당 높이는 172mm였다. 계단 실 내부에는 창문이 설치되어 있었으나 모두 닫힌 상태로 실험하여 바람이나 추위 등으로 인한 영향은 배제되었다.
실험 참가자들은 20대의 신체 건강한 남녀 60명(남30명, 여30명)으로 구성되었으며 실험에 앞서 참가자 개개인의 신체 조건을 12가기로 분류하여 조사하였다. 또한 실험을 실시하기 1주일 전, 교육과학기술부령게38호 (2009.
현장 실험에서 측정된 데이터를 독립 표본 T검정으로 분석한 결과 성별과 이동방향에 따라 구분하였고 또한 12가기의 신체조건의 상관관계 분석을 통하여 체력환산점수, 보행속도, BMI의 3가 기 항목을 선별하였다. 각 항목은 모두 5단계로 등급화시켜 분류하였고 각 등급별 피난시간을 분석한 결과 피난시간은 대체적으로 체력환산점수와 연관성이 높은 것으로 나타났으며 특히, 여성의 경우 체력등급이 낮을 때 피난시간이 급격하게 증가하는 경향을 보였다.

데이터처리

체력조건인 오래 달리기, 유연성, 팔굽혀펴기, 50m 달리기, 멀리 뛰기, 윗몸 일으키기는 수치가 아닌 등급으로 측정되었으므로 Spearman 상관계수를 이용해 분석하였다. 위 6가 기 측정값은 체력환산점수와 (-0.

성능/효과

현장 실험에서 측정된 데이터를 독립 표본 T검정으로 분석한 결과 성별과 이동방향에 따라 구분하였고 또한 12가기의 신체조건의 상관관계 분석을 통하여 체력환산점수, 보행속도, BMI의 3가 기 항목을 선별하였다. 각 항목은 모두 5단계로 등급화시켜 분류하였고 각 등급별 피난시간을 분석한 결과 피난시간은 대체적으로 체력환산점수와 연관성이 높은 것으로 나타났으며 특히, 여성의 경우 체력등급이 낮을 때 피난시간이 급격하게 증가하는 경향을 보였다.
아래 그림 3~6은 분석 데이터들을 성별, 이동 방향별로 분류하여 그래프로 나타낸 것인데 우선 이동방향별 결과를 살펴보면 계단을 올라갈 때의 피난시간은 계단을 내려갈 때의 피난시간에 비해 체력등급과 보행속도, B\Ⅱ에 더 의존하는 것으로 나타났다. 총 체력점수의 경우 하향 피난을 하는 여성들을 제외하고 기울기가 30이상으로 참가자들의 피난시간은 체력에 크게 의존하는 것으로 나타났다. 특히 각 신체등급이 4등급과 5등급인 여성이 계단을 올라가는 경우 피난시간이 큰 폭으로 증가하는 것을 확인할 수 있는데 이는 해당등 급의 여성 피난자들이 상당수 피난도중에 연속적으로 이동하기 않고 휴식을 취했기 때문인 것으로 CCT\.
이때 검정 변수는 각 층을 이동하는 데 걸린 시간이며 집단 변수는 성별과 수직적 이동방향이다. 한편 체격 조건의 상관관계 분석 결과 층별 이동시간과 키, 체중, 어깨너비는 강한 양[+]의 상관관계가 있었으며, 보행 속도는 음[의의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. BMI 기수는 신장과 체중으로 표현되는 수치이므로 충간 이동 시간을 예측하는 모형에 보속과 함께 활용될 수 있다.

후속연구

하기만 본 연구에서는 다양한 신체 조건을 가진 사람들을 모두 반영하기 못하였고 또한 피험자의 수가 적어 일반화시키기에는 무리가 있을 수 있다. 후속 연구에서는 다양한 신체조건의 충분히 많은 사람들을 대상으로 데이터를 해석하여 신뢰성을 높여야 할 것이다.
하기만 본 연구에서는 다양한 신체 조건을 가진 사람들을 모두 반영하기 못하였고 또한 피험자의 수가 적어 일반화시키기에는 무리가 있을 수 있다. 후속 연구에서는 다양한 신체조건의 충분히 많은 사람들을 대상으로 데이터를 해석하여 신뢰성을 높여야 할 것이다.

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