An Investigation Study on the Coefficient of Occupants Density for Performance Evacuation Capacity Computation in Buildings

성능적 피난용량산정을 위한 대형할인마트의 재실자밀도 계수 조사연구

An Investigation Study on the Coefficient of Occupants Density for Performance Evacuation Capacity Computation in Buildings

서동구^†·신이철·이재영·권영진

Dong-Goo Seo

^†

· Yi-Chul Shin · Jae-Young Lee · Young-Jin Kwon

호서대학교 소방방재학과

(2009. 1. 14.

접수

/2009. 10. 9.

채택

)

요 약

최근건축물의비약적인발달에따라점차초고층화·대형화·지하심층화등다양하게변화하고있 다. ^{하지만이러한대형건축물은화재시기존의사양적인설계로서는인명의피난안전을확보할수없}

다. ^{따라서이러한대형건축물의피난용량확보를위하여재실자의밀도를정립하는방안의기초연구로서}

대형할인마트를대상으로재실자밀도실태조사를실시하였다. 조사결과로 0.30, 0.46, 0.42, 0.38 인/m²로 조사되었다. 실태조사를토대로국내의대형할인마트의재실자밀도정립에관한재실자밀도값을제시하 였다.

ABSTRACT

As the rapid and various changing of social aspects, the structures are getting bigger, higher and more complex. The importance of evacuation is on the rise as increased using frequency of multiplex sale facility and it's a high population density. According to the result of a survey with 4 domestic wholesales mart's population density, the maximum was 0.30, 0.46, 0.42, 0.38 ^人/m² in and 0.46 ^人/ m²). Considering evacuation dangerousness, the maximum value will be suitable for computation of evacuation capacity and this will be submitted as a basic DATA for computation of evacuation capacity.

Key words :Coefficient of occupants density, Derformance evacuation capacity

1. 연구배경 및 목적

최근건축물의비약적인발달에따라점차

(

초

)

고층 화·대형화·지하심층화 등과 더불어 복합적인 구조 의 형태를 지니고있다

.

이에 따라건축물의 화재시 기존의 사양적인 설계로는인명의 피난안전성의 확보 하기어려울것으로판단된다

.

건축물화재시피난행 동을예측하고

,

^{안전성능을평가할때가장중요한요}

소는건축물내에존재할것으로예상되는재실자수의 산정이다

.

해외선진국인미국

,

영국등은자체적인기

준이

Code

나

Standard

에건축물용도에따른단위면적

당 재실인원 즉

,

재실자밀도를 산정하여 규정하고있 다

.

^1,2)또한우리나라와비슷한법규체계를이루고있

는일본의 경우도 화재학회에서조사위원회를 조직하

여

1960

년대부터동경소방청과각건설회사의협력하

에각건축물용도별 재실인원을조사하여이를 건축 물피난설계 시고려하여성능적인설계를하도록 규 정하고있다

.

³⁾

하지만국내의경우건축물용도에따른재실자밀도 기준이없이건축물규모에따른사양적기준의법적 용으로재실자를고려한피난안전설계및평가가제대 로이루어지지않고있다

.

특히소방시설설치유지및 안전관리에관한법률별표

3

^{의수용인원의산정방법4)}

은

Table 1

에나타난바와같이소방시설등의설치를위

한수용인원의산정으로 피난용량을위한재실자밀도 와는다른의미를가진다

.

하지만미국과일본의 피난 안전검증법을 살펴보면 피난용량및피난계산을 위한 재실자밀도로정의하고 있는것으로 나타났다

.

일례로

†E-mail: [email protected]

일본의 백화점 및 판매시설에 관하여 매장의 밀도가 소방법규의 수용인원에는

0.25

인

/m

²

,

피난안전검증법

은

0.5

^인

/m

^{2로상당히 큰차이가 있다는 것을알수}

있다

.

^5,6) 이에따라 현재국내의 피난안전설계시 활용 되고있는재실자밀도는국외의기준을활용하는경우 가많다

.

따라서본연구는성능적인피난안전설계시피난계 획의 일환으로서선진국외에서선조사된 기존의조 사를검토하고

,

국내대형건축물중대형할인마트를대

상으로 실태조사를 실시하였다

.

이를 통하여 국내 피 난안전설계를위한재실자밀도계수정립에관한기초

적인

DATA

를확보하고향후연구방안에대하여 제시

하는데그목적이있다

.

2. 국내·외 재실자밀도의 선행조사의 고찰

2.1일본

건축물의피난안전의계획에 관하여첫번째로

“

보 다 현실적으로 정확한 설계를 하는 것

”,

두 번째로

“

성능평가와연결한합리적인설계를하는것

”

이중요 하다

.

이러한현실적이고합리적인설계는피난설계의 한계성을 절감시키며

,

피난안전성의 성능향상에도 기 여한다

.

그러나 이러한 합리적인설계법의 확립을 도 모함과 더불어 피난설계의 전제가 되는 피난하중 즉

,

재실자인수를 공학적으로설정하는가에 대하여 일본 은기존의자료를정비함과동시에재실자인수를파악 하기위하여조사가 되었다

.

³⁾

1991

년 일본화재학회에서는 전술한 목적을 가지고 현행기준에 따른 자료조사

,

기존 실측데이터 등의 자 료수집조사

,

고정장해물을제외한레이아웃에관한자 료수집

,

주요건축물에 있어서 재실자인원의 실측조사 의

4

가지 방법으로자료조사와실태조사를더불어 실 시하였다

.

이에따라낙후되어있는기존에제시된재 실자의 밀도수치를고찰한 결과현존에 있는건축물 에서이전의밀도를사용하는것을위험하다고판단하

였다

.

따라서기존의조사인

1959~1960

년사이에上田

光雄

(

당시 大阪시립대학

)

이 도심지구의

6

개의 백화점

을대상으로실시한조사

, 1962

년岡田光正가도심의

2

개백화점을대상으로실시한조사

, 1971

년에동경소

Table 1. Definition of Occupant Capacity in Korea and Foreign

구분 수용인원및재실자밀도정의 한국 “^법제9^조제1^{항에따라특정소방대}

상물의관계인이특정소방대상물의 규모·용도및별표3^{에따라산정}

된수용인원(^이하 ‘^수용인원’^이라

한다) ^{등을고려하여갖추어야하}

는소방시설등의종류는별표4^와

같다”^{라고명시되어있음}.

소방시설설치유지 및안전관리에관한 법률시행령제15^조

미국 Occupant Capacity.

피난용량확보를위한밀도계수로 정의.

NFPA101, Life Safety Code, 2004

일본

日本消防法施行規則,

2007 ^{소방설비의}선임유무를^설치명확하게^{및방화관리자의}하기위하여 산정.

避難安全檢證法の解 說及び計算例とその 解說, 2001

피난용량확보및피난계산을위한 밀도계수.

Table 2. The Result on the Occupants Density in Japan

구분 조사결과 조사일시

백화점

A ^평균 0.33~0.60 ^인/m^{2의범위로측정}

지상 8^층(^{연말상품코너}) 1.02 ^인/m^{2로최대수치} 1992.12.12(^일)

날씨-^매우맑음 B 0.2~0.3의범위에있으며, 평균 0.235 인/m²

지상 12층(GIFT코너) 0.67 인/m²기록 1992.12.13(일)

날씨-맑은후흐림 사무소빌딩 최대수치 0.085 ^인/m², ^평균밀도 0.060 ^인/m²

업무시간내평균 0.079 ^인/m²

기존의조사한수치와유사(^{기존조사결과}:0.067~0.083 ^인/m²) 1993.03.10

이벤트홀 평균치 0.19 ^인/m², ^최대수치 0.60 ^인/m²(1^호관 16^시측정)

대부분의수치의범위가 95% ^이내 0.4 ^인/m² 1993.11.27(^토), 11^시~18^시

라이브하우스 A ^{스테이지직전의집중부분} 5 인/m²

객석전체밀도 1.97 인/m² 1993^년 19^시~21^시 30^분

B 객석전체밀도 4.03 ^인/m²

방청의화재예방심의회가도심의

2

개백화점에서실시 한조사를고찰하였다

.

기존의 조사된 내용을 토대로

Table 2

에나타난 바

와같이

1991

^{년에 백화점}

,

^사무소

,

^{이벤트 홀}

,

^라이브

하우스의

4

개의건축물을 대상으로 조사하였다

.

조사 일시의 범위는 날씨및시간대를 고려하여측정한것

으로

Peak Time

즉

,

최대재실자인수의조사를위함이다

.

2.2영국

영국은

Approved Document B

^{에재실자밀도의계수}

를 제시하고 있으며

,

여기서는최고 밀도가 체크되는 것에서의평균수치의값을적용하고있다

.

재실자밀도 의 단위는

m

²

/

인이며

,

일본의 계수와는 차이가 있다

.

하지만 이는계수를 표현하는 방법의 차이이며

,

공간 상의밀도의의미는동일하다

.

현재규정에제시되는재 실자밀도의 계수는 일본과마찬가지로 오래전에이미 선행조사를 토대로 적용한 것이다

.

이 후 영국의

Loughborough University

에서

2005

년에유출계수조사

연구⁷⁾를살펴보면스타디움

,

경마장

,

학교등의시설에 군집의밀도에 관하여재검토를실시하였으며

,

조사방 법은선행조사된것을기반으로재조사및영상기기를 활용하여단위면적 당재실자를측정하였다

.

조사결과는 스타디움등의건축물에서의 재실자밀

도범위는

0.1~0.46

인

/m

² 이상의 분포를 나타내었다

.

Figure 1

은전술한

2005

년에 조사된 재실자밀도 조사

현장을 나타낸것이다

.

2.3한국

현재한국은피난용량을목적으로한재실자밀도조 사는미비하다

.

방재계획시사용되는재실자밀도는미

국의

NFPA

및일본의건축방재지침에서제시하는계

수를사용하는경우가일반적이다

.

국내의 재실자밀도실측조사된경우를 살펴보면박

재성이

2004

년 다중이용시설을 대상으로 재실자밀도

조사⁸⁾와김영일이대형할인매장에서의피난안전계획을

위한재실자인수의조사⁹⁾를진행하였다

. Table 3

은한 국의재실자밀도조사연구의목적

,

^일시

,

^{방법등에관}

하여서술한것이다

.

국내또한조사일시에관하여상 당히 많은 고려를 두었으며

,

^{방법은 계수기를활용한}

실측조사와내부자료 이용에관한 방법으로 조사하였 다

.

박재성은다중이용시설건축물인대형쇼핑몰과백 화점을 대상으로 조사를 실시한 결과 밀도의 범위는

0.20~0.43

^인

/m

^{2로나타났으며}

,

^{연구에서는재실자의밀}

도가일본의판매시설의

0.5

인

/m

²의계수보다작은값 이지만안전율

(%)

을고려한다면유사한결과의수치로 보고있다

.

또한김영일은피난계획의중요한요소가되는고객 의연령층

,

남녀노소의비율

,

고객의 이동동선

,

매장배 치에 따른통로의 폭

,

쇼핑카트의분포 및수량 등을 정확하게 파악하기위하여 거주밀도분포조사를 실시 하였다

.

조사방법은직접할인점에상주하면서매시체 크하는관찰조사방법및월간지디스카운트머천다이 저등의참고문헌조사방법

,

내부자료이용의세가지 방법을 활용하였다

.

조사결과 대상 할인점의일일 평

균내점 고객 수는 약

13,700

명정도이며

,

또한 시간

대별요인별내점고객수를산정하였다

.

조사일시는 내점 고객 최대 날인 추석

2~3

일전

,

설날

2

일전으로 조사하였다

.

하지만 이 연구에서보이는 재실자의 측 정의 결과는 밀도의 계수를 제시하지 않았으며

,

피난 안전평가를위한실제재실자인수를측정하였다

. I

¹과

I

2의조사연구는이를통한국내재실자밀도계수의제 안으로좋은사례이지만규정으로하기에는연구가더 진행되지않아실제적인조사의꾸준한연구가진행되 어야할것으로판단된다

.

2.4국내외선행조사의한계성

피난에관한안전성능을달성하기위해서는그수준 을어디에 두는가가 중요한 요소이다

.

그것은 출화로 Figure 1. The result on the occupants density in U.K.

Table 3. A Studies on the Investigation in Korea

구분 연구자 연구목적 조사시기 조사방법

I1 박재성

다중이용시설에서의 피난행동을지배하는 재실자밀도의화재위 험성

건축물내 부자료에 의하여주 말에조사

계 수 기 이용

I2 김영일

대형할인매장에서의 피난안전계획을위한 재실자인수의조사및 피난용량적정성검토

명절 및 주말

대상물의내부자료 이용

부터 연소까지 또는 설계시공으로부터 유지관리까지 레벨과 관련하여결정되는 부분이 적지 않다

.

^숙박시

설및장애자시설등은당연히피난에기대되는목표 수준이높아진다

.

^{하지만공간용량과이용형태가인원}

의상한을 규정하고있으므로이용형태로부터 정해지 는상한의밀도를물리적으로설정하여이용의안전성 및 관리의 신뢰성에 따라 밀도의 순화를 측정한다는 방안도 성립한다

.

따라서피난안전성능이증가하고성능설계가정밀하 게가능하다면계단등의시설이배치및용량에관하 여도구조설계등과마찬가지로엄밀하거나필요최소 한으로 결정하는시스템의 도입이 가능하다

.

이 경우 건물의 형태

,

용도

,

성격등건축물의특성에따른설 계가 가능하게 되고인원설정 또한건물특성에 따라 정해 질수있다

.

여기서 건축물 특성과 피난자의대 응관계의모델화 또는건축물 특성을고려한 보다면 밀한설정법의개발을측정할 필요가있다

.

최종적으로는 각공간으로부터피난경로의 용량등 을 결정하기 위한 재실자밀도는 대표 값으로서 통상 예상되는최대인수를추정하는값이어야한다

.

이용실 태의 인수는적어도 어느정도표준적인인수를 산정 하는 것이 필요하다

.

하지만 소위 통계적인 수치로서 정하는 것은 조사 여건상 한계점이 존재하기 때문에 그러한 표준적인데이터 값은 어려움이 존재한다

.

대 표적인 값을정한다는것은밀도에 의하여 인수를제 한하는데목적이있는것은아니다

.

피난경로의 용량이충분하게확보되었다고 한다면 대표 값으로 계산된 인수보다 많은 인수를 수용하는 것이 가능하다

.

단

,

피난경로의 용량으로부터 제한된 인수의 상한은적절하게관리가되어야 한다

.

다시말 해서인수가증가하더라도피난용량은이를만족할수 있는용량을가져야한다는 것이다

.

이에대하여일본 에서는이러한한계점에대하여건축물에서발생할수 있는 인원에 관하여 일년에

1~2

회 밖에 최대인수가 발생하지않는것이라고하면인정하여도좋은것으로 사료된다고 서술하고 있다

.

하지만 백화점 등의 연말 바겐세일과같이 매년확실하게나타나는경우는

1~2

회라하더라도산정에포함시켜야할것이라는의미를 내포하고있다

.

^{결정적으로일본의재실자밀도의수치}

는 재실자밀도의 수치는 최대 인원의 수치로부터 약

90%

^{정도의수치를적용하였다고말하고있다}

.

^따라서

건축물의재실자밀도 실태조사를통하여 얻어진 결과 값을 분석하고피난용량을산정하기위하여 최대인원 수의몇

%

를피난용량에관여하는인원밀도에산정시 키는 것은 중요한요소라고 할수있겠다

.

^{따라서 국}

내의대형건축물의피난산정인원조사가필요할것이 며

,

^{특히규정화하기위해서는전술한바와같이몇}

%

의밀도의범위를둘것인지에대한검토가필요하다

. 3. 대형할인마트의 재실자밀도 실태조사

3.1조사대상물의개요

본조사의대상물인대형할인마트는

1990

^{년대 경제}

성장이 성숙기에접어들면서중산층 확대와 합리적이 고실용적인소비패턴이정착하기시작할시기에건설

되어졌다

. 1993

년이마트창동점이개장하면서할인점

시대가 개막했고

, 1996

년유통시장개방을 맞아 마크

로

,

까르푸

,

월마트가 연이어 국내 시장에 진출했다

. 2000

년대들어서면서 대형할인마트시장규모는

10

조

원이상으로 늘어나게되며

, 2003

년말에는 백화점을

추월하여 국내최고업태로자리매김하게 되었다

.

Table 4

는 국내대형할인마트의

2006

년 매출현황¹⁰⁾

으로

A

마트가매출액

91,000

억원으로국내최대의할

인점으로서시장점유율

1

위

(2

위

B

마트

58,000

억원

,

총 점포수

51

개

)

를차지하고있어다수의마트중재실자 밀도 산정을 위해가장 적합할 것으로 판단되어

A

마 트를 선정하였다

. A

마트는

1993

년

11

월

12

일서울특 별시도봉구 창동에

1

호점이문을연뒤꾸준히 점포

를확장하여

2006

년현재서울특별시인천

,

경기에

53

개를비롯하여전국에

110

개점포를운영중에있다

.

본조사는

A

마트의 점포중 매출순위가

5

위권안에 포함¹¹⁾되는천안점

,

월계점을실측조사하였으며

,

은평 점

,

가양점은계산대경유한고객을 조사하였다

.

3.2조사시기선정및방법

동일한건축물이라하더라도

1

년중어느시점에실 태조사를하느냐에따라재실자밀도값은다르게산 정되므로 조사시기를 정하는것이매우중요하다

.

조 사시기는 판매시설의 최대 재실자 밀도 산정을 위한 것으로

1

년중최대피크타임이

2~3

번뿐이라하더라 도화재로 인한대형인명피해를사전에 방지하기위 한목적이며

,

또한이용고객이많을수록화재의 위험 Table 4. The Sales of Discount Stores in 2006

구분 매출액 총점포수

A^마트 91,000 110

B^마트 58,000

051

C마트 40,000

052

D마트 19,570

032

성이 높기때문에고객이 집중되는대명절 기간에실

태조사를 하였다

.

^{따라서 본조사의 시기는}

2007

^년

9

월

15~16

일

(

천안점

), 2008

년

1

월

27

일

(

월계점

)

에조사 하였다

.

^{계산대를경유하는고객조사는실측조사와같}

은시기를선정하여비교하였다

.

조사의방법은전관의재실자밀도조사를위하여각 출입구에서 입퇴관하는 재실인원을 계수기를 통하여 체크하였다

.

이를자세히살펴보면 다음과같다

.

첫째

,

조사대상판매시설의재실인원산정을위해각 출입구와무빙워크 및엘리베이터에조사인원을 배치 하여

10

분동안입퇴관인수를기록하였다

.

둘째

,

물품구매를 위해 계산대를경유한 고객의 수

를계측한

DATA

를취합하여시간대별계산대 경유인

원을분석하였다

.

셋째

,

직원의경우는기록에서제외하고

,

조사완료후 직원의 수를합산하는것으로 하였다

.

넷째

, 3

세이하유아의경우는피난시보호자가동 반하기 때문에본조사에서는제외하여기록하였다

.

다섯째

,

고령자와장애인과같은재해약자는육안으 로판단이어렵기 때문에따로기록하지않았다

.

본조사후의

DATA

의분석은

Microsoft Excel 2007

을사용하여분석하였으며

,

전관의재실자인수산정방 법은다음식

(1)

에의하여 산정하였다

.

(1)

여기서

, N

^ρ는전관재실자밀도인

/m

²이며

, N

ⁱⁿ과

N

^out

은각각입관누계인수

(

인

)

와퇴관누계인수

(

인

)

이다

. A

area

는건축물의유효면적

(m

²

)

으로건축물의총면적중판 매대및거치대 등사람이지나다닐수없는곳은제 외한통로면적으로산출된 값을적용하였다

.

또한현 장조사의경우모든입·퇴관자를직접조사하므로정

확한

DATA

를얻을수있지만

,

현재국내에입점해있

는대형마트의점포수는

350

개이상으로모든 시설을 조사하기에는 시간적·경제적인어려움이 따른다

.

전 술한 일본의 경우 이러한 한계점을 보완하기 위하여 센서조사를병행하였으며

,

데이터를비교하였을때시 간대별로유사한형태의재실인원분포가확인됨에따 라센서조사에 보정치를 적용하여재실인원을 산출하 였다

.

본 조사에서도 또한 국내의 판매시설의 재실자 밀도산정의 현장조사와센서조사 데이터를비교·분 석하여 할인마트의재실자밀도값을산출하였다

.

3.3조사결과

Figure 2

^{는천안점과월계점의재실자밀도현장조사}

결과 그래프이다

.

^{천안점의 실태조사를 통해 도출된}

시간대별 전관 재실자인수는

15

일

(

토요일

)

이

16

일

(

일 요일

)

^{의최대인원수가높은것을확인할수있으며}

, 16

일

17

시

40

분경에

3,700

명으로 최대재실자인수가 측

정되었다

.

^{각층별 재실자인원수는}

1

^{층의 재실자인수}

가

2

층보다

2

배 높은 것으로 측정되었다

.

또한 설날

전 주

2008

년

1

월

27

일

(

월계점

)

의 현장조사 결과 전

관 최대 재실자인원은

15

시

20

분경으로

5,036

명으로 조사되었다

.

천안점과월계점의최대재실자인원으로는월계점이 천안점보다

1,174

^{명더높은재실자인수를기록하여지}

방과수도권의최대재실인원의큰차이를 보였다

.

계 측시간 때별관계자를포함한 재실자의밀도는 수도

권에 위치한 월계점의경우

0.42

인

/m

²으로 조사되었

으며

,

지방에 위치한천안점은

0.30

인

/m

²으로조사되

었다

.

Figure 3

은 물품구매를 위해 계산대를경유한 인원

을측정하는센서조사이다

.

천안점

,

은평점

,

월계점

,

가 양점총

4

개의지점이며

, 2007

년

9

월

1

일부터

30

일까

지조사하고

2008

년

1

월

1

일부터

31

일까지 조사를실

시하였다

. 2007

년

9

월의 센서조사 결과

18

시 전후로

재실자인수가가장높게측정되었으며

,

평일보다는주 말에높은밀도값을보이는것으로 조사되었다

.

또한 지역별센서값을분석하였을때수도권에위치한할인 마트가 지방에위치한 할인마트보다 재실인원이 높게 나타난것으로확인할수있었으며

,

월계점과가양점

의

2008

년

1

월센서조사는현장조사날인

1

월

27

일에

재실인원이가장높게측정되었다

. N

ρ

= N

^{in −}

N

out

A

area

---

Figure 2. The comparison graphs of occupants density in Cheon-An and Wol-Gye.

3.4현장실태조사와센서조사의비교분석

Figure 4

에서 보는 것과 같이 천안점

(2007

년

9

월

15~16

^일

)

^과월계점

(2008

^년

1

^월

27

^일

)

^{의현장조사와센}

서조사 값을 비교하였을 경우 대략

100:80

의 비율로 센서조사값이낮게측정되었다

.

^즉

,

^{센서조사값은계}

산대를 경유한 고객을 측정한값이므로현장실태조사

한값과비교를위해

1.25

배의보정치를적용하였을때

조금의 오차범위가 존재하지만

Figure 5

와같이 그래 프의성상을 나타내었다

.

현장조사와 센서조사값의보정치를적용하여비교 한결과천안점과월계점모두신뢰성높은결과값을 얻을 수있어 현장조사의한계성을극복하기 위한방

안으로적합할것으로판단되었다

.

^{따라서추가적으로}

센서조사를수행한 가양점과은평점에이를 적용하여 재실자밀도값을유출할수있을것으로판단된다

.

현장조사값을토대로센서값에의한지방시와수도 권의최대재실자밀도값은예상했던추석전주일요 일보다 추석연휴주일이더높은재실자밀도 값을나 타냈다

.

센서값에의한지방과수도권의한달동안최 대재실자인원으로산출한 재실자 밀도값으로평일보 다재실자인원이많은주말이밀도가높게나타났으며

,

추석의경우전주일요일보다추석연휴주일이더높 은재실자밀도 값을보였다

.

이중에서 가장높은 재 실자밀도를 보인 곳은전국

109

개점 중매출

1

위인 Figure 3. The comparison graphs of sensor`s investigation.

Figure 4. Wholesales mart’s in Cheon-An. Figure 5. Wholesales mart’s in Wol-Gye.