II. 이론적 고찰
2. 입력 조건
가. 연구 대상건물의 입력 조건
피난 시뮬레이션 대상건물은 [그림 Ⅳ-1]과 같이 전라북도 정읍시 에 위치하고 있는 ○○여자고등학교 기숙사이며, 특별교실인 정보과 학관과 연결되어 서로 이동이 가능하게 설계되어 있다.
[그림 Ⅳ-1] 기숙사와 정보과학관 배치도
대상 건물은 [그림 Ⅳ-2]와 같이 평면도를 보면, 지하 1층, 지상 3 층 규모이며 건축물 높이는 12.3m, 연면적 1,174.95㎡ 이다. 각 층의 세부 구조는 [그림 Ⅳ-3]과 같이 지상 1층은 건축면적이 384.75㎡로 서 2인 침실 2개, 4인 침실 5개, 자율학습실, 사감실과 상담실, 세탁 실, 샤워실, 화장실로 구성되어 있다. 지상 2층은 지상 1층과 같은
건축면적으로 384.75㎡이며, 4인 침실 9개, 정보검색실, 휴게실, 세탁 실, 샤워실, 화장실로 구성되어 있다. 지상 3층은 건축면적이 347.85
㎡로서 2인 침실 2개, 4인 침실 5개, 자율학습실, 세탁실, 샤워실, 화 장실로 구성되어 있다.
⒜ 1층
⒝ 2층
⒞ 3층
[그림 Ⅳ-2] 기숙사 평면도
⒜ 침실 ⒝ 정보검색실 ⒞ 자율학습실
⒟ 사감실 및 상담실 ⒠ 세탁실 ⒡화장실
[그림 Ⅳ-3] 기숙사 내 주요 시설
대상 건물인 기숙사의 출입구 및 피난로는 [그림 Ⅳ-4], [그림 Ⅳ -5]와 같이 건물 북서쪽으로 3층 높이의 정보과학관과 연결되어 있 어 피난시에는 기숙사와 정보과학관 출입구를 모두 사용할 수 있으 며, 필요한 경우 기숙사 옥상 출입구를 사용할 수 있다. 학생들이 평상시에 출입하는 중앙 현관은 건물 남동쪽에 있고 중앙 현관 근 처로 1, 2, 3층을 연결하는 계단이 있어 주 피난로 역할을 한다. 북 서쪽에는 1층 자율학습실, 2층 정보검색실, 3층 자율학습실을 경유 하여 정보과학관의 계단과 연결된 출입문이 있다. 그리고 1층 자율 학습실에 바로 외부로 나갈 수 있는 출입문이 있다. 각층에 정보과 학관과 연결된 출입문과 1층 자율학습실 외부출입문은 평상시에는 사용하지 않지만, 비상시에 추가 피난로로 활용할 수 있다. 즉 주
피난로는 일상생활 중에는 모든 학생이 기숙사 계단을 이용하여 1 층 중앙현관 출구를 사용하고 있다. 비상시 추가 피난로는 각 층마 다 정보과학관의 계단과 연결된 비상문과 1층 자율학습실의 외부출 입문을 사용할 수 있다. 또한, 외부 출입구로 피난이 불가능할 경우 3층 중앙계단을 이용하여 옥상 출입구가 있다.
⒜ 중앙 현관 ⒝ 한쪽에 침실있는 복도 ⒞ 양쪽에 침실있는 복도
⒟ 중앙 비상계단(왼쪽)과 계단참 ⒠ 중앙 비상계단(오른쪽) ⒡ 옥상출입구
⒢ 자율학습실 내부출입구 ⒣ 자율학습실 외부출입구 ⒤ 방화셔터 [그림 Ⅳ-4] 기숙사 피난 시설
⒜ 외부 출입구 ⒝ 비상계단(긴 쪽) ⒞ 비상계단(짧은 쪽)
⒟ 계단참 ⒠ 자율학습실 출입구(내) ⒠ 자율학습실 출입구(외) [그림 Ⅳ-5] 정보과학관 피난 시설
이 연구의 대상은 학생들이 생활하고 있는 지상 1, 2, 3층이 해당 되며, 지하 1층은 기계실만 있고 침실은 없으므로 연구 대상에서 제 외하였다. 각 층의 복도 너비는 양쪽에 침실이 있는 경우 2.7m이고, 한쪽에만 침실이 있는 경우 2.15m로, <표 Ⅳ-1>처럼 건축관련법령 에서 명시하는 기준을 만족하고 있다.[37]
구분 양옆에 거실이 있는 복도 기타 복도
기준(공동주택) 1.8m이상 1.2m이상
대상건물(기숙사) 2.7m 2.15m
적합여부 적합 적합
<표 Ⅳ-1> 복도의 너비 및 설치 기준에 따른 적합 여부
각 층을 연결하는 계단은 주 피난로인 기숙사 계단과 비상시 추 가 피난로인 정보과학관 계단이 있다. 기숙사 계단은 층고 3m로 계 단 너비 152cm, 단높이 18cm, 단너비 29.5cm, 계단참의 너비 171cm 이며, 난간이 설치되어 있다. 정보과학관 계단은 층고 3m로 계단 너 비 196cm, 단높이 15.6cm, 단너비 29cm, 계단참의 너비 380cm이며 난간이 설치되어 있어 <표 Ⅳ-2>처럼 건축관계법령의 기준을 충족 한다.[38]
구분 계단 및 계단참
너비 단높이 단너비 난간
기준
중․고등학교의 경우 유표너비
150cm이상
중․고등 학교의
경우 18cm이하
중․고등 학교의
경우 26cm이상
높이 1m를 넘는 계단 및 계단참 옆에 난간
설치 기숙사
계단
계단 너비 152cm
계단참 너비 171cm 18cm 29.5cm 유 정보과학관
계단
계단 너비 196cm
게단참 너비 380cm 15.6cm 29cm 유
적함여무 적합 적합 적합 적합
<표 Ⅳ-2> 계단의 설치 기준에 따른 적합 여부
나. 연구 대상건물의 배치 기준 인원
이 연구대상 기숙사는 <표 Ⅳ-3>과 숙박시설이 있는 특정소방대 상물이며 침대가 있는 숙박시설이다. 침대 1개당 1인이 사용하고 있 어 침대수와 동일한 인원이 배치되어 1층 24명, 2층 36명, 3층 24명 등 총 84명의 학생과 1명의 사감이 생활하고 있다. 침실별 수용인원 은 살펴보면, 1층과 3층에는 각각 2인실 2개와 4인실 4개가 있으며, 2층에는 4인실 9개가 있어, 전체적으로는 2인실 4개에 8명, 4인실 19개에 76명이 배치되어 있다. 이 연구에서는 학생들만을 연구 대상 으로 하고 있으므로 사감은 연구에서 제외하였다.
대상 수용인원
산정기준
수용
가능인원 층별 실제
수용인원 비고 숙박시설이
있는 특정소방대상물
침대가 있는 숙박시설
침대수와 동일한
인원
지상 1층 24명
사감 (1명) 제외 지상 2층 36명
지상 3층 24명
<표 Ⅳ-3> 배치 기준인원
다. 연구 대상자의 입력 조건
이 연구에서 Pathfinder를 활용하여 피난소요시간(RSET)을 산출 하는 입력변수는 학생들의 PAPS 결과를 기초로 하였다. PAPS는 심폐지구력, 유연성, 근력 및 근지구력, 순발력, 비만 등 5개 요소를
종합하여 등급으로 산출된다. PAPS 등급은 1등급에서 5등급까지 구 분된다. 이를 피난 시뮬레이션에 적용하기 위하여 표 4와 같이 1～2 등급 학생은 A group, 3등급은 B group, 4～5등급은 C group으로 분류하였다.
피난소요시간(RSET)을 산출하기 위한 입력변수를 적용하기 위하 여 피난 시뮬레이션 대상인 ○○여자고등학교 기숙사생 84명을 대 상으로 A group 28명, B group 28명, C group 28명에 대하여 실제 보행속도와 어깨너비, 신장을 측정하여 입력변수를 적용하였다. 또한, 연구의 대상이 취침 중에 화재 발생 상황인 점, 그리고 여학생인 점 을 가정하여 2분의 피난 대기시간을 추가로 부여하였다.
이 연구를 위하여 연구 대상인 ○○여자고등학교 기숙사생 84명 을 대상으로 <표 Ⅳ-4>, [그림 Ⅳ-6], [그림 Ⅳ-7]와 같이 2021.5.17.
부터 2021.5.28.까지 대상 학교 체육관에서 보행속도를 2회에 걸쳐 측정하여 평균값을 산출하고, 대상학교 보건실에서 신장과 어깨너비 를 측정하였다.
대상 기간 입력변수 측정
횟수
측정 장소
측정
단위 비고
○○여고 기숙사생
84명
2021.5.17.
~2021.5.28
보행속도 2회 체육관 m/s 20m거리측 정 후 환산
신장 1회 보건실 cm 실측
어깨너비 1회 보건실 cm 실측
<표 Ⅳ-4> 연구 대상자에 대한 입력변수 측정
⒜ 출발점 대기 ⒝ 보행 장면 ⒞ 도착 및 측정 [그림 Ⅳ-6] 보행속도 측정 모습
⒜ 신장 측정 ⒝ 어깨너비측정 1 ⒞ 어깨너비측정 2 [그림 Ⅳ-7] 신장 및 어깨너비 측정 모습
이 연구에서 사용하고자 하는 Pathfinder 프로그램에 반영할 입력 변수를 측정한 결과를 살펴보면, A그룹 입력변수에 대한 실제 측정 결과는 <표 Ⅳ-5>과 같고, B그룹 입력변수에 대한 실제 측정 결과 는 <표 Ⅳ-6>과 같으며, C그룹 입력변수에 대한 실제 측정 결과는
<표 Ⅳ-7>과 같다.
A group 입력변수 순
번 성 명 PAPS (등급) 신장
(cm) 어깨너비 (cm)
보행속도
보행속도(1차)
(s/20m) 보행속도(2차)
(s/20m) 보행속도 평균
(s/20m) 보행속도 (m/s)
1 김○연 2 168.5 45 15.80 15.10 15.45 1.29
2 김○리 2 160.2 35 14.37 13.50 13.94 1.44
3 김○우 2 166.6 39 14.10 13.66 13.88 1.44
4 김○은 2 162.0 36 15.77 16.73 16.25 1.23
5 김○원 2 166.1 40 12.69 13.84 13.27 1.51
6 김○영 2 171.1 38 14.05 14.71 14.38 1.39
7 박○은 1 160.1 37 13.42 12.98 13.20 1.52
8 손○정 2 161.4 40 13.94 14.07 14.01 1.43
9 이○영 2 165.6 42 11.54 11.11 11.33 1.77
10 고○영 2 160.7 36 11.70 12.55 12.13 1.65
11 유○진 1 162.6 36 12.85 12.31 12.58 1.59
12 김○정 2 166.3 46 14.34 13.88 14.11 1.42
13 노○경 2 165.6 38 11.60 10.93 11.27 1.78
14 박○민 2 165.2 46 13.81 13.51 13.66 1.46
15 서○지 1 162.3 43 16.09 15.24 15.67 1.28
16 고○송 2 162.2 39 14.90 12.82 13.86 1.44
17 기○지 2 159.8 39 15.04 15.12 15.08 1.33
18 김○진 2 175.7 45 13.78 13.83 13.81 1.45
19 김○은 2 146.8 41 14.16 13.49 13.83 1.45
20 임○현 2 154.0 36 12.75 12.60 12.68 1.58
21 최○랑 1 163.1 39 14.54 14.76 14.65 1.37
22 박○현 2 169.1 37 12.48 11.96 12.22 1.64
23 양○경 2 158.7 36 13.63 13.63 13.63 1.47
24 이○현 2 173.4 41 15.34 15.41 15.38 1.30
25 이○수 2 160.6 37 14.97 14.84 14.91 1.34
26 추○미 2 158.1 39 12.86 12.39 12.63 1.58
27 김○서 2 166.5 46 14.42 13.56 13.99 1.43
28 조○원 2 175.0 42 14.51 14.54 14.53 1.38
입력값(평균값) 163.83 39.79 1.46
<표 Ⅳ-5> A그룹 입력변수에 대한 실제 측정 결과
B group 입력변수 순번 성 명 PAPS
(등급) 신장 (cm)
어깨너비 (cm)
보행속도
보행속도(1차)
(s/20m) 보행속도(2차)
(s/20m) 보행속도 평균
(s/20m) 보행속도 (m/s)
1 유○은 3 162.8 39 15.66 16.01 15.84 1.26
2 김○미 3 161.0 45 16.04 16.64 16.34 1.22
3 박○언 3 170.9 42 13.51 13.20 13.36 1.50
4 오○채 3 165.9 39 16.63 17.14 16.89 1.18
5 장○서 3 158.5 36 16.04 15.34 15.69 1.27
6 정○영 3 155.5 39 15.50 15.44 15.47 1.29
7 최○영 3 156.7 39 14.28 13.84 14.06 1.42
8 김○림 2 165.1 33 12.63 13.56 13.10 1.53
9 김○빈 3 156.0 44 13.12 12.08 12.60 1.59
10 박○오 3 162.0 43 12.94 12.86 12.90 1.55
11 박○윤 3 152.7 41 14.67 14.48 14.58 1.37
12 신○은 3 159.2 39 14.27 13.01 13.64 1.47
13 이○선 3 167.4 45 16.81 15.93 16.37 1.22
14 정○희 3 155.8 43 13.84 12.94 13.39 1.49
15 정○영 3 158.0 43 15.64 13.25 14.45 1.38
16 김○비 3 166.4 43 12.74 12.48 12.61 1.59
17 김○현 3 160.9 41 14.03 14.74 14.39 1.39
18 이○우 3 158.5 48 13.05 12.90 12.98 1.54
19 이○민 3 166.4 42 14.54 14.42 14.48 1.38
20 이○인 3 160.6 42 15.41 14.50 14.96 1.34
21 전○연 3 174.1 47 14.82 14.78 14.80 1.35
22 조○주 3 161.5 40 13.98 14.08 14.03 1.43
23 한○경 3 166.8 48 13.39 13.35 13.37 1.50
24 한○윤 3 163.3 38 14.24 15.74 14.99 1.33
25 송○정 3 165.5 46 14.70 14.10 14.40 1.39
26 이○은 3 159.5 37 14.09 15.41 14.75 1.36
27 조○련 3 161.2 40 17.17 17.47 17.32 1.15
28 최○우 3 170.1 41 16.17 16.01 16.09 1.24
입력값(평균값) 162.23 41.54 1.38
<표 Ⅳ-6> B그룹 입력변수에 대한 실제 측정 결과
C group 입력변수 순번 성 명 PAPS
(등급) 신장 (cm)
어깨 (cm)너비
보행속도
보행속도(1차)
(s/20m) 보행속도(2차)
(s/20m) 보행속도 평균
(s/20m) 보행속도 (m/s)
1 손○름 4 162.3 55 17.44 16.72 17.08 1.17
2 김○주 5 157.1 42 16.28 15.57 15.93 1.26
3 나○결 4 161.1 45 16.27 16.00 16.14 1.24
4 송○원 4 162.4 48 15.12 14.35 14.74 1.36
5 박○민 4 155.7 38 15.06 14.76 14.91 1.34
6 오○롬 4 177.7 47 19.86 18.43 19.15 1.04
7 김○현 4 160.1 46 15.33 15.22 15.28 1.31
8 박○린 4 158.0 40 15.01 14.30 14.66 1.36
9 이○인 4 166.5 48 13.21 13.08 13.15 1.52
10 고○혜 4 169.7 45 18.10 17.46 17.78 1.12
11 김○현 4 160.6 50 17.10 16.36 16.73 1.20
12 권○하 4 163.7 52 14.64 15.40 15.02 1.33
13 오○은 4 160.9 46 15.60 15.18 15.39 1.30
14 유○현 5 165.2 42 13.54 12.72 13.13 1.52
15 유○은 4 171.0 38 14.28 14.22 14.25 1.40
16 임○리 4 167.4 42 13.13 13.59 13.36 1.50
17 김○연 5 158.4 39 13.67 13.68 13.68 1.46
18 최○영 4 156.0 40 17.31 16.96 17.14 1.17
19 강○민 4 167.0 48 15.62 15.13 15.38 1.30
20 김○은 4 162.4 42 15.49 15.66 15.58 1.28
21 왕○은 4 160.0 41 13.97 14.22 14.10 1.42
22 권○지 4 161.1 34 14.11 13.86 13.99 1.43
23 이○은 4 160.5 39 15.10 14.44 14.77 1.35
24 조○은 4 154.8 35 14.45 14.66 14.56 1.37
25 박○연 4 163.5 42 18.16 17.56 17.86 1.12
26 이○나 4 162.1 52 16.31 16.84 16.58 1.21
27 장○서 4 169.5 39 17.34 16.94 17.14 1.17
28 한○진 4 167.4 43 14.74 15.05 14.90 1.34
입력값(평균값) 162.93 43.50 1.31
<표 Ⅳ-7> C그룹 입력변수에 대한 실제 측정 결과
연구 대상 84명의 학생들 각각에 하여 Pathfinder프로그램에 들어 갈 입력변수인 신장, 보행속도, 어깨너비를 측정한 입력값을 산출하 고 그룹별 평균값을 산출한 결과는, <표 Ⅳ-8>과 같이 A그룹은 1～2등급 학생 28명으로 신장 163.83cm, 보행속도 1.46m/s, 어깨너 비 39.79cm으로 나타났다. B그룹은 3등급 학생 28명으로 신장 162.32cm, 보행속도 1.38m/s, 어깨너비 41.54cm으로 나타났으며, C 그룹은 4～5등급 학생 28명으로 신장 163.28cm, 보행속도 1.31m/s, 어깨너비 43.50cm으로 나타났다.
group PAPS level
모집단 (명)
신장 (cm)
보행속도 (m/s)
어깨넓이 (cm) A group 1~2 level 28 163.83 1.46 39.79 B group 3 level 28 162.32 1.38 41.54 C group 4~5 level 28 163.28 1.31 43.50
<표 Ⅳ-8> 연구대상자 입력변수 및 입력값