ISSN: 1738-7167
DOI: http://dx.doi.org/10.7731/KIFSE.2016.30.3.048
필로티 구조의 공동주택 화재 위험성 연구
- 의정부 대봉그린 도시형아파트 화재 사례를 중심으로 - 최승복 · 최돈묵*
†
경기북부지방경찰청 과학수사계, *가천대학교 설비 · 소방공학과
A Study on Fire Risk of Apartment House with Pilotis Structure
- Focused on the Fire case of Uijeongbu-si Urban Livig Homes -Seung-Bok Choi · Don-Mook Choi*
†
Dept. of Fire Investigation Team of Gyeonggibukbu Provincial Police Agency
*Dept. of Building Equipment System & Fire Protection Eng. Gachon Univ.
(Received May 18, 2016; Revised June 13, 2016; Accepted June 15, 2016)
요 약
대부분 필로티 구조 건물은 필로티를 통해야만 출입이 가능한 구조이고 주차장으로 사용할 경우 차량이 연쇄적으로 소 훼되면서 짧은 시간에 필로티 전체로 확산된다. 연소 하중이 높은 차량과 천장 단열재에서 생성된 뜨거운 열기와 유독가 스는 출입문을 파손시키고 건물내부로 유입되어 계단과 승강기 그리고 전선이 지나가는 피트(EPS)와 같은 경로를 통해 건물 상층으로 확대된다. 필로티에서 화재가 발생할 위험성은 다양하다. 만약 이곳에서 화재가 발생할 경우 입주민들은 건물에 갇혀 생존에 위협을 받을 수밖에 없다. 본 연구는 필로티에서 화재가 발생하여 5명이 사망하고 139명의 다친 의 정부 아파트 화재 사례를 살펴보고 필로티 구조의 건물의 화재 취약성을 분석하였다.
ABSTRACT
Pilotis are support columns that lift a building above the ground. Thus, they can elevate the lowest floor to the second- floor level and, in Korea, are used to leav a parking area below multifamily housing. However, if there is a fire in the piloti area, the cars and main entrance door are wrapped in flames. Due to the inflammability of the materials, the com- bustion of the cars and insulation at the ceiling of the pilotis, having a high heat release rate, can quickly destroy the front entrance of the building and spread heat, flames and a poisonous gas to the stairs and elevator pit. Therefore, the fire can quickly spread to the whole building, putting the lives of the residents in danger. This study was an in-depth accidental case study of the “Uijeongbu Fire Accident” that killed 5 residents and injured 139 others. The study identified the rela- tionships between the fire at the piloti structure of multifamily housing and the vulnerability of this structure and its inher- ent weaknesses.
Keywords : Fire, Fire investigation, Piloti, Multifamily housing
1. 서 론
국토의 면적이 좁은 우리나라의 경우 택지에 사용되는 비용이 외국에 비해 높아 건축법상 건물의 면적에 비례하 여 주차시설을 갖추어야 하는 관계로 법적 제한이 없고 비 교적 시공이 간단한 필로티 공간을 선호하기 때문에 필로 티 공간에 대한 화재예방과 진화대책이 무엇보다 시급한 과제이다.
필로티는 지상층에 면한 부분에 기둥, 내력벽 등으로 건 물의 하중을 지지하는 구조로 외벽이 없이 개방시킨 구조
를 말한다. 다가구 주택 또는 다세대 주택의 경우 1층 바 닥면적의 1/2 이상을 필로티 구조로 하여 주차장으로 사용 하고 나머지 공간을 주택외의 입주민들의 커뮤니티 공간 과 쾌적한 건물의 환경 그리고 정서적 안정 등의 목적으로 활용한다. 공동주택의 입주민의 조사에 의하면 커뮤니티 공간으로 활용과 독서의 공간 활용이 전체의 30%를 차지 하고, 그 외 어린이 놀이터, 주차 공간, 물품보관소 등으로 활용하기를 원하고 있는 것으로 나타났다(1).
필로티 공간은 건축법상 건물의 면적과 층수에서 제외 되고 그 공간을 주차장으로 활용가능하기 때문에 많은 시
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Corresponding Author, E-Mail: [email protected]
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TEL: +82-31-750-5716, FAX: +82-31-750-8749
공사 또는 건물주 등이 선호하는 구조이다. 또한 답답한 1 층을 기피하고 보다 좋은 조망 권을 확보하기 위한 입주자 의 기호에도 부합되기 때문에 필로티 구조의 건물은 우후 죽순처럼 생겨나고 있다. 하지만 필로티 건물의 구조상 필 로티를 통해야만 출입이 가능한 구조이기 때문에 필로티 에서 화재가 발생할 경우 입주자들은 화재의 위험으로부 터 안전을 보장할 수 없게 될 것이다. 하지만 필로티 공간 사용에 대한 규제 등 필로티 안전에 대한 법적 근거가 없 어 대부분의 필로티는 주차장과 재활용쓰레기 수거장 등 으로 사용하고 있고, 이곳은 불특정 다수인의 출입이 가능 한 구조이기 때문에 방화범죄 또는 행인이 버린 담배꽁초 등에 의해 늘 화재의 위험에 노출되어 있어 필로티 구조의 공동주택에 대한 방화설비, 화재 발생 시 대피계획 등의 대책이 시급하다.
본 연구는 필로티 공간에서 화재가 발생하여 입주민들 이 사망하거나 다친 의정부의 도시형주택 대봉그린 아파 트 화재사건을 통해 필로티 공간을 통해 서만 출입이 가능 한 구조에서 화재가 발생하였을 경우 그 위험성과 안전 대 책을 제시하고자 한다.
2. 필로티의 화재 위험성
2.1 인적요인에 의한 화재위험
필로티는 사방이 개방되어 일반인도 필로티를 통한 통 행이 가능하다. 그러기 때문에 방 · 실화 등의 화재위험에 노출되어 있다. 국민안전처 화재현황 통계에 따르면 지난 2015년 화재발생 44,435건 중 공동주택 화재가 4,806건으 로 전체 발생 중 약 10.8%를 차지했으며, 이 중 부주의가 66%, 방화 및 방화의심이 4%, 전기 17%였다. 통계에서 보듯 실화 및 방화가 차지하는 비율이 70%에 달해 인위적 인 착화로 인한 화재가 상대적으로 높음을 알 수 있다. 방 화의 경우 장난에 의한 것과 계획적, 사회적 관심 유발, 성 도착, 장난 등 다양한 양상에서 발생되는 것으로 보인다(2). 실화의 경우는 그 태양이 다양하여 딱히 어떠한 원인을 꼽기는 어렵지만 필로티 공간은 불량청소년이나 대중의 시선을 피하기 좋은 공간이기도 하다. 이러한 장소를 이용 하기 좋아하는 이들에 의한 담배꽁초 투기와 같은 불씨의 유입이 그 대표적인 예일 것이다.
2.2 차량에 의한 화재위험
필로티 공간을 주차장으로 활용할 경우 좁은 공간에 많 은 차량을 주차하기 위해 차량이 서로 밀착될 수밖에 없다.
주차장화재 대부분은 한 대의 차량에서 화재가 발생하면 그 주변의 차량은 물론이고 주차장 전체의 차량으로 확산 되기도 한다. 차량은 연소 하중이 높아 연료를 제거한 실 물차량 화재실험에서 최로 최대 발열량이 3.4~4.9 MW까 지 올라가는 것으로 확인되었다(3). 만약 차량의 연료를 제 거하지 않은 상태였다면 더 많은 발열량이 검출되었을 것
이다. 또한 차량 화재는 차량의 특성상 진화가 곤란하고 휘발유 또는 LPG와 같은 연료로 가득 차 있기 때문에 폭 발의 위험성도 내포하고 있다. 차량은 수많은 부품으로 구 성되어 있고, 배터리로부터 연결된 전원이 상시 충전되어 있고, 차량의 대부분의 기능이 자동으로 제어되고 있는 관 계로 전기에 의한 화재 또한 우려 된다(4).
2.3 전기적 요인에 의한 화재위험
필로티 공간을 커뮤니티 공간이나 주차장 등으로 활용 하기 위해서는 조명이나 그밖에 필요한 전기설비를 할 수 밖에 없다. 전기설비는 연한 규정이 없기 문에 벽체나 천 장 깊숙이 설치된 전기배선이나 접속부와 같은 부위가 은 폐된 곳에 방치되는 경우가 많다. 전기설비는 전류가 흐르 면 전류의 량에 비례하여 열이 발생하게 된다. 이러한 열 은 배선의 경년열화를 촉진시키고 배선설비의 절연을 파 괴시켜 접촉저항 증가와 불완전 접촉과 같은 원인으로 화 재의 원인이 된다(5).
건축물은 다양한 원인에서 화재가 발생할 수 있다. 그러 기 때문에 설계단계 부터 화재가 발생할 수 있다는 조건에 서 성능위주 설계가 고려되어야 한다. 특히 필로티에 주차 를 할 수 있는 구조를 가진 건물의 경우 이곳에 주차된 차 량이나 전기설비 그리고 불씨의 유입에 따른 인위적인 착 화에 의한 발화가능성 까지도 고려되어야 할 것이다.
3. 결과 및 고찰
3.1 화재 사례 및 분석
2015. 1. 10. 09:27경 의정부 소재 필로티 구조의 도시형 아파트에서 화재가 발생하였다. 화재는 필로티에 주차된 사륜오토바이의 얼어붙은 키박스를 녹이기 위해 터보라이 터를 이용하여 열을 가하여 키를 뽑은 후 오토바이 운전자 가 그 자리를 벗어 난 후 오토바이 키박스 부위에서 화재 가 발생하여 그 불이 주차장에 주차된 차량으로 옮겨 붙은 후 인근 주택으로 확산되어 5명이 사망하고 139명이 다쳤 다. 사상자는 대피로가 막혀 유독가스와 화염에 노출되었 던 것으로 확인되었다.
오토바이로 부터 발화된 화염은 오토바이가 연소되면서 그 불꽃으로 인해 천장에 시공된 약 15 cm 가량의 우레탄 폼 단열재에 옮겨 붙었고, 이어서 주변에 있던 또 다른 오 토바이와 차량으로 옮겨 붙으면서 순차적으로 필로티에 주차된 13대의 차량으로 확산되었다. 차량과 천장 단열재 가 연소되면서 생성된 높은 열기는 출입구인 유리문을 파 손시켰고, 출입문으로 유입된 다량의 화염과 연기 등의 유 독가스는 계단과 전선(통신)피트 그리고 승강기 공간을 상 층부로 확산되었다.
당시 필로티에는 화재감지기 2개가 설치되어 있었으나 화재 경보가 작동되었을 때는 이미 필로티 전체가 화염에 휩싸여 건물 밖으로 대피가 불가능한 상태였다.
2015년 12월 분당의 학원상가에서도 의정부 아파트와 유사한 형태의 건물의 필로티 천장에서 화재가 발생하여 160여명이 연기 마셔 병원으로 후송되는 사례가 있었다.
이 건물 또한 필로티 공간을 통과해야만 출입이 가능한 구 조였기 때문이다.
3.2 필로티구조 건물의 화재 취약성
화재건물은 10층 높이의 쌍둥이 빌딩이 Figure 1과 같이 나란히 위치해 있다. 도로변과 인접한 1층 필로티에는 13 대의 승용 차량과 3대의 오토바이 그리고 발화가 시작된 사륜오토바이가 서로 밀착된 상태로 Figure 2와 같이 주차 되어 있고 천장에는 단열재인 우레탄 발포 폼이 15 cm 두 께로 시공이 되어 있는 상태이다.
화재 이후 모습은 천장의 우레탄폼 단열재는 모두 소훼 되고 반자가 고정되어 있던 경량철골 일부가 남아 있는 정 도로 처참한 모습이다.
필로티공간은 입구와 중앙 좌 · 우측에 Figure 3과 같이 4개의 기둥이 있고 그 사이 빈 공간에는 차량이 주차되어 있다. 필로티 중앙 통로에 해당하는 부위에는 또 다른 차 량 4대가 옆으로 주차되어 Figures 3, 6과 같이 출입문 전 면 약 1.5 m 지점까지 근접해 주차되어 있다.
Figure 2. Combustion feature of pilotis space.
Figure 1. Burned feature of multifamily housing.
Figure 3. Inner structure of parking lot.
Figure 4. Combustion feature of wire pit.
Figure 5. Feature of the fire spreading through a pit.
필로티에 주차된 차량은 모두 소훼된 상태로 각 차량의 연소 형태와 열 변형 및 수열의 형상은 외부 화염에 의해 창문과 범퍼 등이 연소되면서 차량 내부로 타 들어간 상태 이다.
필로티를 내부 공간에는 관리실과 승강기 그리고 계단 실이 있으며, 전면 벽체에는 10층까지 연결된 전선과 통신 케이블이 지나는 피트(EPS)가 Figure 4와 같이 설치되어
있고 피트의 상단은 채광을 위해 Figure 5와 같이 유리창 으로 마감 처리되어 있으나 화재로 인해 전선피트와 채광 유리는 모두 깨어지거나 벽체가 소훼된 상태이다.
현재 아파트 및 연립주택과 같은 공동주택의 주차장은 차간의 거리는 차문을 열고 겨우 나올 정도인 약 60~1 m 가량으로 좁다. 그러기 때문에 차량에서 화재가 발생하거 나 차량으로 전이된 화염이 연쇄적으로 소훼되는 차량들 에 의해 수천 oC 이상의 높은 열을 발생시킨다.
차량이 연소되면서 생성된 높은 열은 필로티 공간을 순 식간에 최성기인 플래쉬오버에 다다르게 하며, 필로티 구 조는 스프링클러와 같은 화재를 초기 진화할 수 있는 소방 설비가 없기 때문에 화재가 발생하면 이곳에 주차된 차량 모두가 화재의 영향을 받아 순차적으로 연소된다. 이러한 열은 필로티 공간의 강화출입문은 파괴할 것이다. 필로티 를 통한 한곳으로만 출입이 가능한 구조의 건물의 경우에 는 필로티에서 화재가 발생하였을 경우를 대비하여 입주 자들이 안전하게 대피할 수 있는 필로티 이외의 비상탈출 구가 반드시 적용되어야 할 것이다.
건물 상층으로 올라가는 계단실은 Figure 7과 같이 방화 문 설비가 되어있으나 도어클로져는 부착되지 않았고 문 틀과 벽체가 맞닿는 부위에 그을음 흔적과 밀착된 형태의
Figure 7. An open fire door. Figure 8. Feature of the broken door by fire.
Figure 6. Parked vehicle at exit of door.
수열흔적으로 보아 평상시에 열어 놓았던 것으로 보인다.
각 층의 복도 출입문은 방화 문이 설치되어 있으나 입주 민들이 대피하면서 대부분 열려 있는 상태였으며, 복도 끝 에 설치된 완강기는 약 1.5 m 높이의 벽에 설치되고 그 옆 에는 에어컨 실외기와 높은 난간이 설치되어 있어 이로 인 해 완강기는 사용할 수 없는 상태였다. 복도와 계단실 같 은 출입문은 필히 도어클로져를 부착하여야 하여 상시 닫 힘 상태를 유지되어야 하며, 완강기는 사용자가 쉽게 이용 할 수 있는 높이를 규정하고 완강기가 설치된 주변에는 장 애물이 없어야 한다.
3.3 연소 확산 따른 분석
필로티는 사방이 개방되어 환기의 공급이 원활하고 내 부에 주차된 많은 차량과 연소하중이 높은 우레탄폼 천장 재로 인해 심하게 소손되어 대부분의 기둥과 벽체는 완전 연소된 백화형태이고 천장 보에 남아 있는 천장재의 탄화 형태와 경량철골의 만곡 정도와 변색의 흔적은 사륜오토 바이가 세워진 부위에서 옆 쌍둥이 건물 방향으로 확산되 었음을 알 수 있다.
단열을 위한 우레탄폼과 같은 천장의 단열재는 연소하 중을 높이고 화염의 확산 속도를 증가시켜 인체에 유해한 유독가스 발생을 증가시키는 요인으로 작용한다(6). 그러기 때문에 불연성 재질의 새로운 단열재 보급이 요구된다.
처음 발화가 시작되었던 사륜오토바이는 심하게 소손되 어 이연성 재질은 모두 소실되고 철골 뼈대만 남은 상태로 배터리와 연결된 각부의 전기배선은 끊기거나 외열에 의 해 일부가 용융되어 전기합선흔적 등 육안에 의한 발화원 인 판단 확인은 불가한 상태였으나 주변 차량과 주차장에 세워진 차량의 연소 흔적은 이곳 오토바이에서 발화되었 음을 가늠하게 해 준다.
주차장에 세워진 차량은 대부분 천장에서 바닥 방향으 로 소훼된 흔적을 보이며, 실내는 외부에서 내부로 타 들 어간 상태로 주차된 차량의 전체적인 소손정도, 수열의 흔 적 등은 사륜오토바이 부위에서 건물 입구 방향 그리고 건
물 내부로 순차적으로 진행된 형상이다.
출입문은 약 10 mm의 두꺼운 자동문으로 유리는 Figure 8과 같이 파손되었고, 출입문을 통해 실내로 유입된 화염 과 유독가스는 계단과 전선(통신)피트를 통해 상층으로 확 산된 상태이다.
일반적으로 필로티와 같은 건물은 자동 유리문으로 설 치되어 있다. 유리문은 소재에 따라 파괴되는 시간이 다소 다르긴 하지만 주택건설기준 등에 관한 규정에서 출입문 에 설치되는 유리는 안전유리는 45 kg의 추가 75 cm 높이 에서 낙하하는 충격량에 관통되지 않아야 한다.
전자식 출입시스템을 갖추고, 화재 발생 시 소방시스템 과 연동되어 잠김 상태가 자동으로 풀려야 한다고 규정하 고 있으나 화재 안정 강도에 대한 규정은 없다.
강화유리는 플레쉬오버가 발생하는 약 5~6분 정도인 500oC 전후에 파괴되기 때문에 필로티의 출입문은 소방 시스템과 연동하는 방화 문으로 설치할 필요가 있으며, 재 실 자들이 대피할 수 있는 열에 강한 강화유리의 적용이 요구된다(7).
건물 내부 2층에서 10층까지는 계단을 통해 상승한 열 기와 유독가스는 열린 복도의 방화 문을 통해 복도내부로 유입된 상태이며, 각 층은 복도 끝단벽체에 설치된 분전함
Figure 12. Feature of the combustion of external wall.
Figure 10. Feature of the combustion of corridor (10th floor).
Figure 9. Feature of the flame through pit. Figure 11. Feature of the combustion of adjacent buildings.
(EPS)의 전선 피트를 통해 상승한 화염은 Figures 9, 10과 같이 그 주변의 채광창과 천장 반자를 태우고 복도 전체로 확산되었고, 분전함 주변과 복도 천장 등에서 생성된 열과 유독가스는 다시 각 방실로 유입된 상태이다.
또한 기둥으로 구성된 필로티 형태의 건물에서의 화재 는 주변으로 확산되어 인근 가옥을 소훼시킨다. Figure 11 은 필로티 건물 주변에 있던 가옥 4채가 소훼된 모습이다.
현행 건축법에서는 건물과 건물사이 이격의 규정이 없다.
그러기 때문에 사방이 뚫린 필로티 형태의 건물은 그 주변 의 건물로 화재 확인이 우려된다.
주변 가옥으로 확산된 화염은 다시 아파트 외벽에 시공 된 드라이피트 Figure 12와 같이 아파트 외벽 마감재인 드 라이피트를 태우면서 5층까지 타 올라가 더 한층 화재 확 산을 부추긴다.
외벽이 소훼된 곳의 각 층의 호실은 창문을 통해 화염이 내부로 유입되었고, 화염이 유입된 각층의 재실자는 복도 에서 밀려오는 화염과 창문을 통해 유입되는 화염으로 인 해 피해는 더욱 클 수밖에 없었다.
3.4 발화원인에 따른 방화설비
화재 발생당시 필로티 주차장에서 화재가 발생하는 모
습이 출입구 주변에 부착된 CCTV 영상에 녹화되어 있어 화재원인은 화재 발생 직후 확인되었으며, CCTV 영상에 의하면 Figure 13과 같이 사륜오토바이를 타고 외출하였 던 입주민이 돌아와 오토바이에서 내리면서 키를 뽑으려 고 하였으나 뽑히지 않아 몇 번에 걸쳐 뽑기를 시도하다 동작을 멈추고 가만히 오토바이를 응시하다가 바지 주머 니에 서 무언가 꺼내 오토바이 의자를 뒤로 젖혀 그 내부 를 보면서 웅크린 자세로 약 10초가량을 있다가 오토바이 열쇠를 뽑고 건물 안으로 사라진다. 그리고 사륜오토바이 에서 내린 운전자가 떠난 후 약 3분2초가 지나자 오토바 이 의자 부위에서 불꽃이 3~4번 깜빡거리다가 서서히 화 염이 외부로 출화되는 모습이 보인다.
화염은 안장과 주변의 이연성 재질을 태우면서 점점 성 장하여 8분이 경과할 즈음에 오토바이 전체로 확산되고 곧이어 오토바이 직 상단 천장 우레탄폼 단열재와 차량을 차례로 연소 시키면서 짙은 연기와 함께 화염이 피어오르
다 필로티 전체로 휩싸이고 9분6초가 경과한 시점에서 전 원이 차단되어 CCTV 영상은 꺼진다.
경찰은 CCTV 영상과 필로티의 연소 상태를 토대로 오 토바이 운전자가 바지주머니에서 터보 라이터를 꺼내 얼 어붙은 박스 부위를 가열하였음을 확인하였다.
필로티와 같은 구조는 화재경보기가 설치되어 있다고 하더라도 외부 환경의 영향을 많이 받는 구조이기 때문에 발화 초기에 작동하지 않을 수 있다(8).
필로티는 건축법상 건물에 포함되지 않기 때문에 각종 소방법의 규제를 받지 않고 스프링클러와 같은 소화설비 나 경보장치를 설치할 의무가 없다. 그러기 때문에 이곳에 서 화재가 발생하면 재실자 등은 화재초기에 대응하지 못 하여 건물 내부가 갇히고 만다.
의정부 화재가 피해가 컸던 이유는 건축법상 필로티 구 조에 대한 아무런 법적 기준이 없었고, 건물의 이격 기준 또한 없었기 때문이다.
현재 신축되는 많은 건물이 1층을 필로티 형태로 짓고 있어 필로티에 대한 화재안전기준의 마련이 시급하다.
4. 결 론
의정부 아파트 화재는 필로티에서 발생한 화재가 초기 에 진화되지 못하였고, 화재 경보 또한 늦어져 많은 인명 피해가 발생했다.
필로티와 같은 개방된 구조는 바람의 영향을 많이 받기 때문에 화염의 확산이 빠르고 연소 하중이 높은 차량과 단 열재 등으로 인해 유리 출입문이 깨어지면 건물 내부로 유 입된 화염과 유독가스는 계단과 승강기 그리고 피트와 같 은 공간을 통해 상층으로의 연소가 급격히 진행된다. 그러 므로 공동주택에 1층을 필로티로 하려면 다음과 같은 조 건을 갖추어야 한다.
1) 주차장으로 활용을 자제하고, 주차장으로 사용할 경 우 스프링클러 설치를 의무화 하여야 한다.
2) 필로티의 출입문은 방화 문으로 하고 별도의 비상구 를 갖추어야 한다.
3) 초기 화재 발생을 알릴 수 있는 화재경보장치를 설치 하여야 한다.
4) 전선(통신)피트와 같은 공간은 완벽하게 밀폐하여 화 염 확산을 방지하여야 한다.
5) 계단실의 방화문은 도어클로져를 부착하여 항상 닫힌 상태를 유지하여야 한다.
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