화재시 피난계획 일반사항

가 .피난계획수립시 고려해야 할 인간의 본능

1. 화재시 피난특성

歸巢본능
인간은 본능적으로 비상시 자신의 신체를 보호하기 위하여 원래 온 길 또는 늘 사용하는 경로에 의해 탈출을 도모하고자 한다. 따라서 일상의 경로 즉 복도나 계단 등이 그 말단까지 알기 쉽고 안전하게 보호되는 것이 중요하다.
指光본능
화재시 정전 또는 검은 연기의 유동으로 주위가 어두워지면 사람들은 밝은 곳으로 피난하고자 한다. 따라서 채광이 나쁜 옥내의 피난경로는 집중적으로 밝게 하고 이와 혼동하기 쉬운 장식등 등은 제한 또는 소등될 수 있도록 하여야 한다. 또한 출입구 계단 등은 가능한 한 외부에 접하게 한다.
追從본능
비상시에는 많은 군중이 한 사람의 리더를 추종하는 경향이 있다. 불특정 다수인이 모이는 시설에서는 피난유도를 할 수 있는 리더의 육성이 중요한 문제가 된다.
退避본능
이상상황이 발생하면 확인하려 하고, 긴급사태가 확인되면 반사적으로 그 지점에서 떨어지려고 한다. 건물의 중심부에서 연기와 불꽃이 상승하면 外周방향으로 외주부가 위험하면 중앙방향으로 퇴피하려고 한다.
左廻본능
오른 손잡이인 경우 오른손, 오른발이 발달해 있기 때문에 왼쪽으로 도는 것이 자연스럽다. 피난로의 관리에 이를 적용할 수 있을 것이다.

2. 피난시 행동

발화점으로부터 조금이라도 먼 곳으로 피난한다. 연기나 불의 차폐물이 있는 곳으로 도망하여 숨는다. 방의 중심보다 구석 쪽으로 도망한다(퇴피본능)
평상시 사용한 익숙한 경로를 사용한다(귀소본능)
밝은 방향을 택하여 그 방향으로 피난한다(지광본능)
군중심리에 의해 남을 따라하기 쉬워 적극적인 사람이 있으면 그 사람을 따르기 쉽다(추종본능)
혼잡이 적은 방향으로 향한다.

나. 피난대책의 일반원칙

2개방향의 피난로를 상시 확보한다.
건물내 임의의 지점에서 피난시 한 방향이 화재로 사용불가이면 다른 방향이 사용되도록 한다.
피난경로는 간단 명료할 것
복잡하게 굴곡하고 길이가 긴 것은 부적당하다.
피난의 수단은 원시적 방법에 따르는 것을 원칙으로 한다.
비상사태에서는 복잡한 조작을 필요로 하는 장치는 부적당하며 가장 원시적인 보행에 의한 것을 첫째로 하여야 한다.
피난설비는 고정적인 시설을 기본으로 한다.
가반식의 기구와 장치 등은 도피하는 소수의 인원을 위한 것으로서 보조수단으로 생각해야 한다.
피난대책은 Fool Proof와 Fail Safe의 원칙을 중시할 것
"fool proof"라고 하는 것은 비상상태에서 정신이 혼란하여 동물과 같은 지능 상태로 되므로 누구나 알아보기 쉬운 방법을 취해야 한다. "예"를 들어 문자보다는 형태와 색을 사용하여 직감적으로 알아볼 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 아래에 그 "예"를 표시한다.
- 소화설비,경보기기의 위치, 유도표시 판별이 쉬운 색체를 사용한다
- 피난방향으로 문이 열릴 수 있게 한다.
- 도어의 노브는 회전식이 아닌 레버식으로 한다.
- 정전시에도 피난구를 알 수 있도록 외광이 들어오는 위치에 도어를 설치한다.
"fail safe"는 하나의 수단이 고장 등으로 실패하여도 다음의 수단에 의하여 구체할 수 있도록 고려하는 것을 의미하며 2방향 피난원칙이 이에 해당한다. 아래에 그 "예"를 표시한다.
- 재해 초기부터 서브시스템 일부가 적극적으로 붕괴되도록 해 둔다. 이상사태의 전체 파급방지
- 시스템의 여분 또는 병렬화
- 화재의 발생이나 확대방지를 위한 안전율을 높인 설계
피난유도와 배연설비 등 전력을 이용하는 설비에는 반드시 예비전원을 갖추어야 할 필요가 있다. 또한 피난로에는 정전시에도 피난방향을 명백히 할 수 있는 표시를 한다.
피난경로에 따라서 일정한 구획을 한정하여 Zone을 설정하고 최종적으로 안전성을 높이는 것이 합리적이다.
피난구는 상시 사용할 수 있도록 하고 관리상의 이유로 자물쇠를 채워두는 것은 큰 위험을 초래하므로 유의하여야 한다.

다. 피난계획의 수립순서

건물의 기본적 평면계획이 주어진 경우에 피난계획을 수립하는 일반적인 순서는 다음과 같다.

대피해야 할 피난자의 수를 추정한다.
건물내에 가상 출화점을 일정의 기준에 따라 선정한다.
- 피난 행동상의 가장불리한 지점
- 출화 확률이 최대라고 생각되는 지점
피난자의 피난경로를 일정한 기준에 따라서 결정한다
- 가상출화점으로부터 조금이라도 먼 방향으로 피난
피난경로마다 피난군집의 유동상황을 해석하여, 시간적 경과를 밝히고, 체류인원수의 시간적변화의 상황을 밝힌다.
피난경로마다 연기 및 유해가스의 유동상황을 해석하여 유동하는 시간적 경과를 밝히고 연기 및 유해가스 농도의 시간적 변화를 밝힌다.
4와5의 상호관계를 조합하여 피난자의 안전성을 검토한다.
- 최후 피난자 혹은 체류지점마다 허용한계 이상의 연기농도 등
위험이 있다고 판정되는 경우에는 출입구와 계단의 폭 및 개수의 증가와 방연대책의 강화 등의 수단에 따라 당초의 기본계획에 수정을 가하여 안전성을 확보한다.

라. 안전구역

안전구획이란 피난자를 화염,연기로부터 보호하면서 동시에 계단으로의 연기유입을 방지하는 역할을 하는 공간이다. 불연재료 이상의 방화성능을 가진 칸막이 벽에 의해 구획된 복도 등이 해당된다

1. 안전구역의 조건

약 30분 미만정도의 단시간 : 0.3㎡/인 이상
30분 ~ 수 시간 : 0.5㎡/인 이상의 기준에 따라 산출한 면적
안전구획과 같은 격리된 공간에는 수용인원을 위한 필요한 환기량, 최저조도 및 외부와 연락을 취할 수 있는 통신연락설비가 필요하고 될 수 있는 한 외부를 직접 볼 수 있는 개구부가 있는 것이 바람직한 조건이 된다.
개구부는 자동폐쇄장치가 있는 문이어야 하며, 안전구역에는 배연설비를 설치하여야 한다.
피난에 긴 시간을 요하는 건축물의 경우 거실은 출발점으로 피난계단에 이르는 피난경로상 화염,연기로부터 보호된 안전구획을 단계적으로 설정하여 보다 높게 방호된 안전구획에 순차적으로 피난하도록 구성하는 것이 원칙이다.
거실에 가까운 순으로 복도를 제1차 안전구획, 특별피난계단 부속실을 제2차 안전구획이라 한다.
계단전실 : 안전구획 중에는 피난계단이 거실에 직접 면해 있는 경우, 피난계단의 전실형태로 설치하는 것도 있다. 이는 화재실에서 수직관통부인 계단실을 방호하면서 피난자가 체류할 수 있게 하여 피난 안전성을 높이는 방식이다.
평면을 복수의 zone으로 구획하여 방화구획된 비 발화지역으로 우선 피난하고 피난층에 피난하기까지 일시적으로 체류하게 하여 피난안전을 도모하는 방식이다 비 발화지역을 발화지역에 대한 안전구획으로 활용할 수 있게 하는 방법이다(병원,양로시설 등에 적합하다)
옥상광장이나 발코니 등의 경우 하층으로부터의 화재와 연기에 의한 위험성에 대해서도 충분히 고려할 필요가 있다.

2. 안전구역의 범위

일반적으로 건물의 외부에 있는 지표면으로서 어느 정도 이상의 면적을 가진 개방적인 장소
직접 지상으로 통하는 안전한 통로와 계단 등을 가지 옥상광장, 발코니 등으로 어느 정도 이상의 면적이 있는 장소
고층건물 또는 대규모 건물 등으로써 그 내부의 일부에 화재 또는 기타의 재해에 대하여 일정시간 인명을 안전하게 확보할 수 있는 구조와 설비를 가지 공간을 설치함으로써 통상 안전구획이라고 부르는 장소
고층건물등으로서 출화층으로부터 2~3층 아래까지 피난할 수 있으면 일단 안전이 확보되고 그 이후는 천천히 피난할 수 있는 장소

마. 피난시간

총 피난시간 = 피난개시시간 + 피난행동시간

1. 피난시간의 조건

총 피난시간은 다음의 3가지 요소로 구성
- 발화로부터 화재의 인지까지의 시간 : tp
- 화재인지로부터 피난행동 개시까지의 시간 : ta
- 안전지역으로 이동하는데 필요한 시간(피난 행동시간): trs
피난이 성공적으로 되기 위한 조건
tp + ta + trs < tu
- tu : 발화로부터 건물이 지탱될 수 없는 조건 발생까지의 시간
tp와 ta는 대개 인지상태에 의존
trs는 개인의 민첩성, 건물의 기하학적 구조, 인간의 화재생성물에 의해 영향받는 정도 등에 영향을 받는다.
성공적 피난확률을 높이기 위한 수단
- tp의 감소 : 조기 감지설비
- tu의 증가 : 급속한 화재성장을 유도하는 자재나 구조의 회피
- ta나 tn의 감소 : 유도표지, 잘 설계된 피난로(free of smoke)

2. 피난 개시시간

거주밀도가 높은 거실에서는 연기 인지에 따라 피난이 시작되므로 인지가능한 연기층 두께(천장높이의 10%)가 된 시간을 피난개시시간으로 한다

2-1. 피난개시 시간의 간략법

- 화재실의 피난개시시간(aT0)

[A : 화재실의 면적㎡]

- 비화재실의 피난 개시시간(bT0)

(비화재실에서는 화재정보전달의 시간손실을 고려하여 화재실에서의 피난개시시간의 2배로 하는 것이 일반적이다)

3. 피난 행동시간

피난 행동에 필요한 시간은 이동에 필요한 시간과 병목구간 통과에 필요한 시간으로 구한다.
이동시간은 보행속도 v(m/sec)에서 구해지며, 병목구간 통과시간은 유출계수 N(인 / m·sec)에서 구한다.

바. NFPA 기준에 의한 고층 대형건물의 피난시설계산

1. NEPA에서 정하는 피난계산

사람이 건물에서 피난시 피난속도 : 평균 3.5 ft/sec
피난거리시설 : 피난자로부터 150ft 이내

피난시간

T : 피난완료시간(분)
N : 1층을 제외한 층에 있는 피난자의 수(인)
n : 계단에 있는 사람 수(이 경우 1인당 계단점유면적은 3ft²으로 함) 또는 그 계단에 있는 층의 사람 수 (N/층수) 중 적은 값(인)
r : 매 분 피난 단위幅당 피난할 수 있는 피난자의 수(인)
계단을 내려갈 때 피난단위幅 22인치당 1분간 피난자 수는 45명까지로 정하고, 수평면의 경우는 60명까지로 규정한다)
u : 피난단위幅의 수(이 경우 22인치를 1 피난단위 폭으로, 피난幅을 22인치로 나누고 나머지가 12인지 이상이면 1/2 피난 단위幅을 산입하고 12인지 미만은 삭제함)

2. 피난통로幅의 계산방법

2-1. Flow method

정해진 최고시간 범위內에 건물전체를 피난시킨다는 이론을 이용한다.이 방법은 극장 또는 교육장 같이 항상 사람들이 깨어있고, 경계상태이며 신체적으로 좋은 조건에 있는 집단시설에 적용한다

수평통로인 경우 flow rate는 전통적으로 60인/22인치(559mm) 幅/min로 정해져있다.
유효 계단幅의 개념을 이용한다. 유효계단幅은 기능적으로 실제 피난상황에서 피난자의 효율적인 이동에 이용되는 계단부분을 의미하며 계단의 양쪽 벽으로부터 6인치(150mm)의 경계층간격을 뺀 폭을 의미한다.

2-2. Capacity method

건물內에 충분한 수의 계단통로가 준비되어 있어서 빌딩 내 거주자가 계단에서 나와서 어떠한 움직임이나 흐름을 요구하지 않도록 적절하게 수용해야 한다는 이론을 이용한다. 이론적으로는 계단공간이 모든 거주자를 위해 계단전체가 구획된 방호벽으로 둘러싸여 안전하고 방호된 구역이라고 가정하면 건물의 피난은 사람들이 신체적 능력 범위內에서 비율로 이동하게 하는 더욱 여유로운 것이 된다. 이 방법은 고층건물에서의 피난에 적용되며 또한 병원시설에서의 피난은 매우 느리기 때문에 설계시에는 출구 또는 피난구역內 거주자를 안전하게 가두어 둘 수 있도록 하여야 한다.