2.1 주거시설의 전기화재 발생 현황

노후 공동주택의 전기화재 발생 현황을 확인하기 위하여 한국전기안전공사의 “전기재해통계보고” 를 참고하였으며 경과년수별 공동주택의 전기화재 발생건수는 별도로 통계가 작성되고 있지 않아 전기설비의 유형 및 경과년수별 전기화재 발생수를 참고하여 추정하였다.

전기설비의 유형은 일반용, 자가용, 사업용을 의미하며 공동주택은 단지 규모에 따라 일반용과 자가용 모두 해당 가능하다. 일반용 및 자가용 전기설비 중 공동주택의 전기화재건수를 유추하기 위하여 연도별 주거시설의 비율과 공동주택의 비율을 적용하여 주거시설 및 공동주택 전기설비들의 전기화재 발생 건수를 산출하였다.

분석 대상은 최근 5년(`16~`20)을 대상으로 하였으며 임의적으로 0년 이상 10년 미만, 10년 이상 20년 미만, 20년 이상 30년 미만, 30년 이상으로 범위를 나누어 분석을 수행하였다.

분석 결과는 그림 1과 같으며 그림 1은 최근 5년(`16~`20)간 주거시설 내 전기설비들의 경과년수별 전기화재 발생수를 나타낸 결과이다. 그림 1의 그래프 내 1 ~ 5의 표시는 분석 대상인 2016년부터 2020년까지의 결과값을 구분하여 나타낸 것이다.

그림 1을 통해서는 경과년수가 30년을 초과한 전기설비들의 전기화재 발생 건수는 다른 범위의 값들보다 적으나 증가율은 다른 범위의 값들 대비 매우 급격함을 확인 가능하였다.

그림 1. 최근 5년(`16~`20)간 주거시설 내 전기설비들의 경과 년수별 전기화재 발생수

Fig. 1. Number of fires in electrical equipment in residential building by year of use (in `16~`20)

국내 주거시설 중 공동주택의 비중을 확인한 결과는 표 1과 같으며 공동주택의 범위는 아파트와 주상복합으로 한정 하였다. 주거시설 중 공동주택의 비중은 5년간 평균 약 31%였으며 1.94% 수준의 표준편차를 보였다.

이를 통해 주거시설 내 전기화재 중 일부가 공동주택에서 지속 유사한 비율로 발생하고 있음을 알 수 있었다. 2019년을 기점으로 다소 감소하고 있는 것으로 확인되나 최근 5년간의 추세를 고려시 지속 증가하고 추세이다.

주거시설 내 전기설비들의 경과년수에 따른 전기화재 발생 건수에 공동주택의 비중을 적용하여 산출한 분석값을 통해 공동주택 내 전기설비들의 전기화재 발생 규모를 추정하였다. 비중을 활용한 결과이므로 주거시설 내 전기설비들의 추세와 유사한 결과를 보이며, 이는 주거시설 중 공동주택이 아닌 타 주거시설들의 전기설비들도 유형 및 특성이 유사하므로 해당 분석 자료를 활용 가능하다.

그림 1과 표 1의 분석 결과를 통해 공동주택 내 설치 경과년수가 30년을 초과한 전기설비들의 전기화재 발생 건수가 매년 최대치를 갱신하고 있음을 확인할 수 있다.

앞서 제시된 분석자료를 고려시 공동주택 내 노후전기설비들로 인한 전기화재를 예방하기 위해선 전기화재 안전 확보 방안이 필요함을 알 수 있으며, 전기안전관리법의 노후 공동주택에 대한 안전점검 제도 운영은 적절한 조치인 것으로 판단되었다.

2.2 노후 공동주택의 규모

공동주택은 우리나라의 대표적인 주거 형태 중 하나이며 전기화재 발생시 참사로 이어질 수 있는 가능성이 높으므로 전기설비뿐만 아니라 공동주택의 현황 또한 상세 분석이 필요하다. 공동주택의 현황을 확인하기 위하여 국토교통부에서 매년 발표하고 있는 “건축물 현황 통계” 자료를 활용하였으며 노후 전기설비와의 연관성을 검토하기 위하여 경과년수에 따른 공동주택의 규모도 함께 확인하였다.

건축물 현황 통계에서는 건축물 준공 이후 경과년수별 동수와 연면적을 모두 제공하고 있으나 본 논문에서는 연면적 통계자료를 통해 공동주택의 규모를 검토하였다. 이는 공동주택의 경우 지역 및 입지 등에 따라 동별 가구수가 상이하므로 동수를 활용한 판단은 적절하지 않을 것으로 검토되었기 때문이다.

전기설비와 공동주택의 경과년수에 따른 상관관계 분석을 위하여 공동주택의 연면적 현황도 최근 5년(`16~`20)을 대상으로 0년 이상 10년 미만, 10년 이상 20년 미만, 20년 이상 30년 미만, 30년 이상으로 범위를 나누어 검토하였다.

검토 결과는 그림 2와 같으며 그래프 내 1 ~ 5의 표시는 분석 대상인 2016년부터 2020년까지의 결과값을 구분하여 나타낸 것이다. 공동주택의 연면적은 지속 증가하고 있는 추세이며 준공이후 30년을 초과한 노후 공동주택들의 증가가 타 범위 대비 급격하게 증가하고 있음을 확인 가능하다.

앞서 노후 전기설비들의 전기화재 발생건수 추세와 비교시, 30년을 초과한 공동주택의 규모와 전기화재 발생건수가 함께 급격한 증가를 보이고 있었다. 이는 공동주택 내 전기설비들과 공동주택 건축물의 생애주기가 유사하기 때문으로 판단되었다.

일반적으로 주거시설의 전기설비는 사용중 고장 또는 사고가 발생하지 않으면 교체 및 유지보수를 수행하지 않는 경우가 많아아 전기설비들이 건축물과 유사한 생애주기를 갖는 경우가 다수 발생하고 있다. 하지만 전기설비의 평균수명은 건축물 보다 짧으며 사용 환경에 따라 수명 저하 및 오·부동작 확률이 높아지므로 전기설비와 건축물이 동일한 생애주기를 갖는 것은 부적절하다.

그림 2. 최근 5년(`16~`20)간 공동주택의 경과년수 별 연면적 총합

Fig. 2. Total of GFA(Gross Floor Area) in apartment & mixed use residential building by year of use

앞서 제시된 결과들을 통해 노후 공동주택 및 노후 전기설비들의 지속적인 증가가 예상되며 이는 전기화재 발생률 증가를 야기할 것으로 예상된다. 이러한 추세와 분석을 고려시 공동주택의 효과적인 전기안전 확보를 위해 노후 전기설비에 대한 주기적인 점검과 개선이 필요되며, 전기안전관리법을 통한 노후 전기설비들에 대한 체계적인 관리제도 도입은 적절한 방향성임을 재차 확인 가능하였다.

3.1 안전 영역 설정 및 분석 예시

안전영역 설정 방안은 공동주택의 규모와 전기화재 발생건수를 함께 활용한 방안으로 기존 화재발생 건수와 설비의 유형을 중심으로 한 통계보다 공동주택의 전기안전 현황과 추세를 명확하게 확인 가능하다.

안전영역 설정을 위하여 공동주택의 규모를 x축, 전기화재 발생건수를 y축에 각각 나타내 평면을 구성하고, 위험영역, 주의영역, 안전영역을 설정한다. 각 영역에 대한 정의는 다음과 같다. 위험영역은 공동주택의 규모 대비 전기화재 발생률이 높은 영역이며 주의 영역은 공동주택의 규모와 전기화재 발생률이 비례하는 영역이다. 또한 안전영역은 공동주택 규모 대비 전기화재 발생률이 낮은 영역이며 영역의 설정은 사용자가 설정한 관리정도에 따른다.

안전영역 설정 방안의 예시를 그림 3을 통해 나타내었다. 2016년부터 2020년까지의 공동주택의 규모를 x축, 전기화재발생건수는 y축에 나타낸 결과이며 위험, 주의, 안전영역은 임의로 설정하였다. 그래프 내 1 ~ 5의 표시는 예시의 분석 대상으로 활용된 전기화재 및 공동주택의 연면적 값의 분석 대상 년도인 2016년부터 2020년까지를 구분하여 나타낸 것이다.

건축물의 면적 증가량 대비 전기화재의 발생수가 적은 경우에는 안전 영역으로 그래프가 이동하며, 건축물의 면적 증가량보다 전기화재의 발생수가 높은 경우에는 위험 영역으로 그래프가 이동하는 것을 확인 가능하다. 2016년부터 2020년까지의

그림 3. 안전영역 설정 방안 적용 예시

Fig. 3. Example of application of safety area setting method

전기화재 발생 위험도는 임의로 설정된 주의영역 내에 모두 분포하고 있어 전반적으로 공동주택 내 전기설비들의 전기화재 발생률이 공동주택의 규모에 비례하고 있음을 알 수 있다.

이는 일반적으로 경과년수가 30년을 초과한 전기설비들의 전기화재 위험도가 월등히 높다고 알려진 것과 배치되는 결과이다. 공동주택의 규모를 함께 고려하여 단위면적당 전기화재 발생율을 분석하면, 30년 초과 설비들의 전기화재 발생률이 0년 이상 30년 미만 설비들 보다 월등히 높다고 판단하기에는 어렵다.

경과년수 0년 이상 30년 미만 설비들의 전기화재 발생율은 최근 감소세를 보이고 있으나, 경과년수 30년 초과 설비들은 지속 증가하고 있고 임의로 설정된 안전영역에서는 전기화재 발생 추세가 안전영역에서 주의영역으로 급격히 천이하고 있는 것으로 나타나 주의 깊은 관리가 필요한 것으로 분석되었다.

이러한 분석 결과들을 고려시, 공동주택 내 전기화재 발생은 특정 경과년수를 초과한 설비들에서만 두드러진다고 판단하기 어려우므로 전반적인 관리방안이 필요할 것으로 예상되었다.

3.2 노후 공동주택의 전기화재 위험도 회귀분석

안전영역 설정 방안은 전기화재 발생율을 나타내는 지표로서 활용 가능하며 안전영역 설정 범위에 따른 관리정도가 상이해진다. 안전영역의 설정 정도에 따라 전기안전 확보를 위한 다양한 정책 및 활동이 수반되므로 많은 검토와 의견을 반영하여 설정되어야 한다.

본 논문에서는 안전영역의 설정을 위한 다양한 검토의 한 요소로서 안전영역 내 표시되는 단위면적당 전기화재 발생률을 회귀분석하여 예측값을 산출하고 해당 값의 추세 및 증감 등을 반영하여 영역 설정을 추진하는 방안을 함께 제안한다.

전기화재 발생률 예측을 위하여 로그함수를 활용한 회귀 분석을 수행하였다. 선형함수와 지수함수를 활용한 회귀 분석은 꾸준히 증가하거나 감소하는 경우에 적합하나 분석 대상으로 활용되고 있는 2016년부터 2020년의 전기화재 발생 추세는 증가와 감소를 동시에 보이고 있어 적합하지 않은 것으로 판단하였다. 로그함수는 분석 대상값이 빠르게 증가거나 감소하는 등의 경우에 적합한 분석방안이며 로그함수를 활용한 회귀분석의 결정계수 R2이 타 방안 대비 약 31% 높은 것으로 확인되어 가장 적합한 방안으로 판단하였다.

기반 데이터 값과 회귀분석한 데이터 값의 오차율은 발생년도 및 경과년수 별로 산정해 본 결과, 평균 19.86%로 나타났다. 경과년수가 30년을 초과한 전기설비들을 제외할 경우의 오차율은 평균 4.70%로 급격한 증감이 있는 경우에는 예측값의 오차율도 함께 증가하는 것으로 확인되었다. 이는 향후 데이터의 유형에 따라 적절한 함수 유형, 데이터 사용적합성 결정 등에 따라 보완 가능할 것으로 판단된다.

회귀분석 결과는 그림 4와 같으며 실선 및 사각형 내 1 ~ 5로 표시한 값은 분석 대상인 2016년부터 2020년까지의 현황을 나타낸 값이다. 점선 및 1 ~ 8로 표시한 값은 회귀분석을 통한 예측 값으로 2016년부터 2023년까지의 값이다.

6 ~ 8에 해당하는 2021년~2023년의 예측 값들이 전반적으로 지속 증가하는 것으로 확인됨에 따라 향후 전기화재가 지속 증가할 것으로 예상되었다. 이러한 결과는 2019년, 2020년 전기화재 발생건수의 감소와는 상반된 추세이며 이는 과거의 증가 추세가 회귀 분석 내에 반영되었기 때문으로 예상된다.

그림 4. 회귀분석을 통한 공동주택의 전기화재 발생률 예측

Fig. 4. Prediction of electrical fire occurrence rate in apartment and mixed use residential building through regression analysis

경과년수가 30년을 초과한 노후 공동주택 및 전기설비들의 전기화재 발생률은 향후에도 지속적인 급격한 증가가 예상되므로 집중관리가 필요하다. 또한 0년 이상 30년 이하의 건축물 및 전기설비들도 30년 초과의 경우보다는 증가율은 적으나 지속 증가가 예상되므로 위험 관리정도를 높이기 위해 위험영역을 확대하고 전기안전을 확보하기 위한 다양한 검토와 관리가 필요할 것으로 판단되었다.