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피난지연시간 및 방화문 개방정도에 따른 피난안전성 확보에 관한 고찰 : 주거형태를 중심으로

A Study on Securement of Evacuation Safety according to Evacuation Delay Time and Fire Door Openness Levels:Based on Residence Types

초록/요약

현대 건축물은 대지의 한계성과 건설기술 발전 등으로 건축물이 대형화, 고층화, 심층화되고 이로 인한 성능위주설계 건축물이 증가하고 있다. 특히 최근에 신축 및 재건축 되는 성능위주설계 건축물의 경우 주민의 편의성과 건축물의 합리성, 효율성 등을 높이기 위해 공동주택과의 복합형태 또는 주거형태를 띄는 생활형 숙박시설, 주거형 오피스텔 등의 건축물이 증가하고 있는 추세이다. 성능위주설계 건축물은 화재 시뮬레이션을 통해 화재로 인한 위험정도를 파악하고 피난 시뮬레이션을 통해 피난완료시간을 계산한 다음 두 시뮬레이션 결과를 비교하는 피난안정성 평가를 실시하여 피난안정성을 확보하여야 한다. 그러나 공동주택을 포함한 주거형태의 건축물의 경우 피난지연시간과 화재실 세대의 출입문 개방정도에 따라 피난완료시간(RSET)이 피난허용시간(ASET)을 초과하는 경우가 곧잘 발생하여 피난안전성을 확보하기 어려운 문제가 있다. 따라서 본 연구에서는 피난 안정성 평가를 위한 피난완료시간 요소 중 피난지연시간 즉, 피난가능시간인 W1, W2, W3 중 현재 공동주택에서 일반적으로 사용되고 있는 W1과 W2의 적용에 따른 피난안전성 확보여부를 ◯◯광역시 성능위주설계 건축물의 대상으로 수행조사를 통해서 먼저 파악하고 화재실 세대 출입문의 개방정도에 따라 비화재실 입구 및 피난계단에서의 인명안전기준 도달시간의 차이가 크게 발생하므로 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 유형의 공동주택을 대상으로 출입문의 완전개방, 1/4개방, 피난자의 출입문 통과 시에만 개방(출입문 밀폐상태에서 누설틈새 반영)하는 세 가지 조건을 반영하여 피난 시뮬레이션을 수행하고 피난안전성 평가를 실시하여 피난안전성이 확보되는지를 고찰하고자 한다. 이를 위해 화재 시뮬레이션 프로그램인 FDS(Fire Dynamic Simulator)와 피난 시뮬레이션 프로그램인 Pathfinder를 이용하여 공동주택을 포함한 주거형태 건축물의 피난허용시간과 피난완료시간을 도출해 피난안정성 확보 여부 및 문제점을 살펴보고 이 문제점을 해결할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 그 결과는 다음과 같다. 1. 피난허용시간 비교 피난허용시간을 비교한 결과 전체개방과 1/4개방은 약 20초 내외에서의 차를 보였으나 누설틈새는 약 350 초 이상의 차를 나타내었다. 출입문의 전체개방이 가장 빠른 시간을 나타내었고, 1/4개방, 누설틈새 적용 순으로 나타났다. 2. 피난가능시간 W1, W2의 비교 피난지연시간을 적용하여 피난안전성 평가를 수행한 결과 세대내 방화문을 전체 개방하였을 경우 W1과 W2 모두 피난안전성을 확보하지 못하는 것으로 나타났고, 1/4 개방을 하였을 경우 W1에서만 피난안전성을 확보였으며, W2는 피난안전성을 확보하지 못하였다. 누설틈새를 적용하였을 경우에는 W1과 W2 모두 피난안전성을 확보하는 것으로 나타났다. 3. 기타 공동주택에서 화재실의 연기를 배출하는 배연창 설치와 계단의 개수 증가는 피난안전성 평가 결과에 큰 영향을 미치지 않았으며 하향식 피난구의 적용은 비화재실의 피난자가 오염된 환경에 노출되지 않고 직하층으로 피난할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과에서 확인 하였듯이 공동주택의 피난안전성 평가 시 보수적인 상황을 가정하기 위한 문 전체 개방과 1/4 개방을 실시하고 있으나 건축법에서 방화구획의 목적인 화재를 방화구획내로 한정하여 화재의 피해를 최소화하고 안정성을 확보하는 것에 부합되지 않는 것으로 문 개방에 대한 제고가 필요하며 방화문의 누설틈새 적용과 피난안전성 증대를 위해 비 화재실에서의 피난로확보가 필요하다고 본다. 본 연구는 피난안전성 평가 시 수행되는 문 개방의 정도와 법으로 규정된 피난지연시간(피난가능시간)의 적용에 적절함을 파악하기 위한 논문으로 향후 성능위주설계 시 수행되는 피난안전성 평가에 좀 더 정확하고 안전한 평가를 수행하기 위한 기초자료로 이용되기를 기대한다.

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목차

목 차
목차 i
표 목차 vii
그림목차 xii
국문초록 xiii

제 1 장 서 론 1
1.1 연구의 배경과 필요성 1
1.2 연구의 방법 및 범위 2

제 2 장 이론적 배경과 고찰 4
2.1 성능위주설계의 수행조사 4
2.1.1 수행조사 개요 4
2.1.2 수행조사 4
2.2 성능위주소방설계 개요 7
2.2.1 성능위주설계 정의 7
2.2.2 사양위주소방설계와 성능위주소방설계 7
2.2.2.1 사양위주소방설계 7
2.2.2.2 성능위주소방설계 8
2.3 성능위주소방설계의 관련 기준 10
2.3.1 성능위주소방설계 대상 및 기술인력 기준 10
2.3.2 성능위주설계 절차 12
2.4 피난안전성 평가 13
2.4.1 피난안전성 평가 13
2.4.1.1 피난허용시간 (ASET : Available Safe Egress Time) 14
2.4.1.2 피난완료시간 (RSET : Required Safe Egress Time) 15
2.4.2 피난안전성 평가 절차 17
2.4.3 피난안전성 평가 시나리오 작성기준 18
2.4.3.1 시나리오 유형 19
2.4.3.2 인명안전 기준 21
2.4.3.3 피난가능시간 기준 22
2.4.3.4 수용인원 산정 기준 25
2.5 피난안전성 평가 프로그램 26
2.5.1 화재 시뮬레이션 프로그램(FDS) 26
2.5.2 피난 시뮬레이션 프로그램(Pathfinder) 27

제 3 장 실험모델의 구성과 제반조건 28
3.1 실험 모델 선정 28
3.2 화재 시뮬레이션의 입력 조건 29
3.2.1 실험 모델의 기본구성 29
3.2.2 화원 설정 32
3.2.3 측정 및 감지장치 33
3.2.4 해석공간 35
3.2.5 방화문 누설틈새 및 배연창의 면적 37
3.3 피난 시뮬레이션의 입력 조건 39
3.3.1 수용인원 39
3.3.2 재실자 구성 40
3.3.3 피난개시시간 42
3.4 시나리오 45

제 4 장 실험모델의 시뮬레이션 결과 분석 46
4.1 화재 시뮬레이션 결과 46
4.1.1 방화문 개방정도에 따른 화재 시뮬레이션 결과 46
4.1.1.1 문 전체 개방 시 46
4.1.1.2 문 1/4 개방 시 50
4.1.1.3 문 누설틈새 적용 시 54
4.1.1.4 소결 58
4.1.2 배연창 설치에 따른 화재 시뮬레이션 결과 59
4.1.2.1 문 전체 개방 시 59
4.1.2.2 문 1/4 개방 시 61
4.1.2.3 문 누설틈새 적용 시 63
4.1.2.4 소결 65
4.1.3 계단 2개소 설치에 따른 화재 시뮬레이션 결과 66
4.1.3.1 문 전체 개방 시 66
4.1.3.2 문 1/4 개방 시 67
4.1.3.3 문 누설틈새 적용 시 68
4.1.3.4 소결 70
4.2 피난 시뮬레이션 결과 71
4.2.1 공동주택 A의 지연시간 변경에 따른 피난완료시간 71
4.2.1.1 지연시간(W1) 적용에 따른 피난완료시간 71
4.2.1.2 지연시간(W1)과 하향식 피난구 적용에 따른 피난완료시간 72
4.2.1.3 지연시간(W2) 적용에 따른 피난완료시간 73
4.2.1.4 지연시간(W2)과 하향식 피난구 적용에 따른 피난완료시간 74
4.2.2 공동주택 B의 지연시간 변경에 따른 피난완료시간 75
4.2.2.1 지연시간(W1) 적용에 따른 피난완료시간 75
4.2.2.2 지연시간(W1)과 하향식 피난구 적용에 따른 피난완료시간 76
4.2.2.3 지연시간(W2) 적용에 따른 피난완료시간 77
4.2.2.4 지연시간(W2)과 하향식 피난구 적용에 따른 피난완료시간 78
4.2.2.5 소결 79
4.2.3 공동주택 C의 계단 2개소 설치에 따른 피난완료시간 80
4.2.3.1 계단 모두 이용 시 피난완료시간 80
4.2.3.2 계단 1개소 폐쇄 시 피난완료시간 82
4.2.3.3 소결 84

제 5 장 피난안전성 평가 결과 85
5.1 방화문 개방정도에 따른 피난안전성 평가 결과 85
5.1.1 방화문 전체 개방에 따른 피난안전성 평가 결과 85
5.1.1.1 공동주택 A 85
5.1.1.2 공동주택 B 86
5.1.2 방화문 1/4 개방에 따른 피난안전성 평가 결과 87
5.1.2.1 공동주택 A 87
5.1.2.2 공동주택 B 88
5.1.3 방화문 누설틈새 적용에 따른 피난안전성 평가 결과 90
5.1.3.1 공동주택 A 90
5.1.3.2 공동주택 B 91
5.1.4 소결 92
5.2 배연창 설치에 따른 피난안전성 평가 결과 93
5.2.1 방화문 전체 개방에 따른 피난안전성 평가 결과 93
5.2.1.1 공동주택 A 93
5.2.1.2 공동주택 B 94
5.2.2 방화문 1/4 개방에 따른 피난안전성 평가 결과 95
5.2.2.1 공동주택 A 95
5.2.2.2 공동주택 B 96
5.2.3 방화문 누설틈새 적용에 따른 피난안전성 평가 결과 98
5.2.3.1 공동주택 A 98
5.2.3.2 공동주택 B 99
5.2.4 소결 100
5.3 계단 2개소 설치에 따른 피난안전성 평가 결과 101
5.3.1 문 전체 개방 시 피난안전성 평가 결과 101
5.3.1.1 피난계단 모두 이용 시 피난안전성 평가 결과 101
5.3.1.2 피난계단 1개소 폐쇄 시 피난안전성 평가 결과 102
5.3.2 문 1/4 개방 시 피난안전성 평가 결과 104
5.3.2.1 피난계단 모두 이용 시 피난안전성 평가 결과 104
5.3.2.2 피난계단 1개소 폐쇄 시 피난안전성 평가 결과 105
5.3.3 문 누설틈새 적용 시 피난안전성 평가 결과 106
5.3.3.1 피난계단 모두 이용 시 피난안전성 평가 결과 106
5.3.3.2 피난계단 1개소 폐쇄 시 피난안전성 평가 결과 108
5.3.4 소결 109
5.4 하향식 피난구 설치에 따른 피난안전성 평가 결과 110
5.4.1 문 전체 개방 시 피난안전성 평가 110
5.4.1.1 공동주택 A 110
5.4.1.2 공동주택 B 111
5.4.2 문 1/4 개방 시 피난안전성 평가 112
5.4.2.1 공동주택 A 112
5.4.2.2 공동주택 B 113
5.4.3 문 누설틈새 적용 시 피난안전성 평가 114
5.4.3.1 공동주택 A 114
5.4.3.2 공동주택 B 115
5.4.4 소결 117

제 6 장 결 론 118

참 고 문 헌 122
(Abstract) 124

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