1. 서론

우리가 주위에서 보는 초고층 건축물은 화재 확산이 빠르고, 피난이 어려우며 소방 활동 및 진압의 한계성을 가진다. 그래서 초기에 진화하지 못하면 상층으로 연소가 급격히 확대되어 대형 화재로 인한 많은 인명피해와 상당한 규모의 재산피해가 발생할 수 있는 물리적인 특성(table 1)을 가진다.(5)

공동주택은 화원의 사용을 피할 수 없어 발화위험이 높은 건축물이며, 가연물이 대량으로 존재하지만, 세대마다 칸막이된 평면으로 구성되어 방재 계획상의 경계벽을 구성하기 쉬워 연소 확대를 방지하는데 유리한 조건을 가진다. 다만, 계단이나 복도가 화염 및 연기에 오염되었을 경우 각 세대에서 복도 쪽으로 피난하는데 지장을 줄 우려가 있다.(3) 반면, 업무시설은 작업공간의 개별화 추세로 공간마다 화재하중이 매우 높고, 파티션 및 사무용 기기의 플라스틱과 같은 가연물의 연소 확대 속도가 매우 빠르다. 또한, 공조 및 제연시스템을 공용으로 사용하는 경우가 많아 제연 및 배연시스템의 시퀀스제어가 복잡하여 화재시에 제대로 작동하지 않을 가능성이 많으며, 덕트가 방화구획을 관통하는 부위의 마감처리 불량으로 연기와 유독가스가 급속도로 확산될 위험이 있다.(6) 국내의 초고층 아파트를 선정, 피난시뮬레이션을 수행한 결과를 바탕으로 국내 아파트에 안전구역(대피장소)을 적용할 경우, 그 효용성이 있으며,(1) 초고층 건축물에 대피층을 도입하였을 경우 방재상의 효용성 또한 큰 것으로 확인되기도 하였다.(2) 초고층 건물에서 자력으로 계단을 이용하여 지상 옥외로 안전하게 피난할 수 없는 부상자, 노약자 및 장애우들이 이용할 수 있는 시설인 피난안전구역은 피난에서 중요한 역할을 하지만,(4) 고가사다리차의 최대 전개 작업높이가 46~52 m(중앙소방학교, 2015)인 것을 감안하면 초고층 건축물의 피난안전구역에 대한 보완이 필요한 것으로 사료된다. 이처럼 초고층 건축물은 수직적인 높이 및 수평적인 공간에서 다양하고 복잡할 뿐만 아니라 많은 재실자 및 시설을 수용하게 되므로 발생 가능한 재해의 관점에 대한 예방대책이 필요하다. 2009년 7월부터 피난안전구역을 건축법 시행령에서 정의하고 있으며, 2010년 2월에는 피난층에 대한 규정에 피난안전구역을 포함하도록 개정하였다. 다만, 현행 건축법에서는 용도별 피난안전구역관련 규정이 일반적인 건축물에 통용될 수 있는 규칙을 중심으로 규정되어 있어 화재 발생 시 안전성을 확보할 수 없어 재실자의 피난 성능확보에 대한 연구가 필요한 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 초고층 건축물의 용도별 피난관련 법규를 검토하여 재실자의 피난안전구역 성능확보 방안을 도출해 나가는 것을 주요 목적으로 하고 있다.

2. 국내·외 법규 검토

현재 국내 초고층 건축물의 피난위험요소와 관련된 내용 중 피난안전구역과 관련된 법규를 국외와 비교하여 요약하면 table 2와 같다.

국내는 건축법에서 건축물의 피난에 관련된 규정을 하고 있으며, 국토교통부령에서 건축물의 피난․방화구조 등의 기준에 관한 규칙을 정하고, 소방시설 설치․유지 및 안전관리에 관한 법률에서 피난설비와 관련된 사항을 규정하고 있다. 초고층 건축물의 수직피난에 대한 대피공간으로 피난층 또는 지상으로 통하는 직통계단과 직접 연결되는 피난안전구역을 최대 30개 층마다 1개소 설치하도록 하고 있어 지상층으로 피난 및 건물 내부의 거주자 안전성에 대해 강화되어 있다. 미국은 미국소방협회(NFPA)의 101 인명안전규정에서 대피공간(Areas of Refuge)을 방화 설비 및 구획, 둘 이상의 피난경로를 갖춘 공간 또는 건물 내에서 화재와 분리되어 안전지대로의 접근을 확보하여 피난여유시간을 벌어주는 역할을 하는 공간으로 정의하고 있으며(NFPA 101(2006) 3.3.18), 휠체어를 타는 장애인을 고려하여 거주자 200명당 한 대의 휠체어 면적(760 mm×1220 mm)이 확보되어야 하며, 휠체어가 통과할 수 있는 너비 915 mm가 대피공간 어느 곳에서든 확보할 수 있도록 제안하고 있다(NFPA 101(2006) 7.2.12.3.1). 캐나다는 승강기 로비, 계단참, 고층건축물 사이의 브릿지, 아파트 발코니를 피난안전구역으로 활용하도록 하고 있다. 중국은 100 m를 초과하는 공공건축물에 대하여 15층마다 대피층을 설치할 것을 권장하고 있다. 초고층 건축물의 피난 특성은 수직으로의 피난시간 지연, 피난 안전사고 및 병목현상의 발생, 신체약자의 피난 곤란 등을 들 수 있으며, 건축물의 용도별 피난 특성은 각각 다른 특성으로 나타난다. 따라서 일관된 법 적용은 피난으로 인한 피해 규모가 커질 수 있어 건축물의 특성에 맞게 피난안전구역을 설정할 필요가 있다.

대규모의 수직적 복합공간인 초고층 건축물은 화재성능과 재실자의 형태를 고려한 합리적인 피난활동을 이끌어낼 수 있는 설계가 부족한 것으로 판단된다. 현재 국내 피난과 관련된 규정을 용도별 즉 공동주택과 업무시설을 비교하여 요약하면 table 3 과 같다.

3. 시뮬레이션 개요

본 연구에서는 공동주택과 업무시설의 2곳을 선정하였다. 동일한 조건으로 분석하기 위하여 63층을 적용하였으며, 피난안전구역의 검토를 위해 지하층은 고려하지 않고 각각 지상층만 시뮬레이션을 실시하였다. 공동주택과 오피스텔의 기준층 평면도는 각각 Fig. 1, Fig. 2와 같다.

Fig. 1. Apartment housing plan view of the reference floor.

Fig. 2. Business facility plan view of the reference floor.

피난안전구역의 성능확보를 알아보기 위하여 시뮬레이션 조건을 다음과 같이 실시하였다.

CASE(1) 전층에 피난안전구역이 없고 1층으로 피난하는 것으로 설정

CASE(2) 피난안전구역을 30층과 47층에 두고 1층, 30층과 47층으로 피난하는 것으로 설정

CASE(3) 피난안전구역을 20층과 42층에 두고 1층, 20층과 42층으로 피난하는 것으로 설정

각각 입력한 데이터는 공동주택의 출입구는 0.9 m, 계단은 1.2 m, 세대당 인원수는 5명, 층당 10명으로 입력하였으며 재실자 성격은 특정인으로 설정하였다. 업무시설의 출입구는 0.9 m, 계단은 1.2 m, 층당 인원수는 재실자 밀도 18.6 m2/인을 적용하여 130명으로 입력하였으며, 재실자 성격은 사무소 직원으로 설정하였으며 각각 입력 데이터는 table 4와 같다.

Simulex에 의한 가정은 모든 재실자는 정상이며, 상호간의 보행속도에 저해를 받지 않는다. 보행속도는 사람과의 간격이 조밀해질수록 감소하게 된다. 또한 앞지르기, 몸의 회전, 측면으로 걸어가기 및 뒤로 밀리기 등이 포함되는 조건이며, 기준층 재실자 배치는 Fig. 3, Fig. 4와 같다.

Fig. 3. Apartment housing plan view of the reference floor.

Fig. 4. Business facility plan view of the reference floor.

4. 시뮬레이션 결과

5. 결 론

본 연구에서의 초고층 건축물의 용도별 피난안전구역 성능확보 방안에 대해 분석한 결과는 다음과 같다.

(1) 피난안전구역의 역할이 목적에 맞게 사용되려면 현재 법규에서 규정하고 있는 최대 30층 마다 설치하는 것은 불합리한 요소가 있는 것으로 판단된다.

(2) 이용약자의 구급이나 구조 활동을 위해서는 고가사다리차를 이용할 수밖에 없는 상황에서 지상으로부터 피난안전구역의 첫 번째 층은 상층부 재실자의 피난을 확보하기 위한 높이에 설정을 해야 할 필요가 있는 것으로 판단된다.

(3) 본 시뮬레이션 결과와 같이 30층(47층)보다 20(42층)층에 설치하는 경우 피난시간이 단축되는 것을 알 수 있었으며, 업무시설의 층고 높이를 4.5 m, 공동주택의 층고 높이를 3 m로 가정하였을 경우, 업무시설은 15층, 공동주택은 20층이 고가 사다리차를 이용한 소방 활동에 적합한 것으로 사료되어 업무시설은 15층에 공동주택은 20층에 피난안전구역을 설정하는 것이 적합하다고 판단된다.

화재 발생 시 피난은 여러 가지 제약 조건이 많은 관계로 일관된 적용보다는 안전성을 고려하여 적용할 필요성을 가지며, 고가사다리의 구조 안전성의 검토는 차후에 연구․개발을 통해 피난성능을 확보하는데 부응할 것이라 사료된다.