석 사 학 위 논 문
PAPS에 기반한 여자고등학교 기숙사생의 피난 안전성 평가
2022년 2월
우석대학교 일반대학원
소방방재학과
석 사 학 위 논 문
PAPS에 기반한 여자고등학교 기숙사생의 피난 안전성 평가
지도교수 공 하 성
2022년 2월
우석대학교 일반대학원
소방방재학과
PAPS에 기반한 여자고등학교 기숙사생의 피난 안전성 평가
지도교수 공 하 성
이 논문을 소방방재학 석사학위 청구논문으로 제출함 .
2021년 11월
우석대학교 일반대학원
소방방재학과
전승덕의 소방방재학석사 학위논문을 인준함 .
심사위원장 김 찬 영 인 심 사 위 원 하 태 현 인 심 사 위 원 공 하 성 인
2021년 12월
목 차
표목차
···ⅳ그림목차
···ⅵ ABSTRACT ···ⅶⅠ. 서론 ···1
1. 연구의 필요성 및 목적 ···1
가. 연구의 필요성 ···1
나. 연구의 목적 ···2
2. 연구의 범위 및 방법 ···4
가. 연구의 범위 ···4
나. 연구의 방법 ···4
3. 연구 모델 및 흐름 ···6
가. 연구 모델 ···6
나. 연구의 흐름 ···8
II. 이론적 고찰 ···10
1. PAPS ···10
가. PAPS의 개념 ···10
나. PAPS의 평가 종목 ···10
다. PAPS의 평가 등급 ···13
2. 학교 기숙사에 대한 이해 ···15
가. 건축법과 소방법 상의 기숙사의 정의 ···15
나. 학교 기숙사의 개념 ···16
다. 학교 기숙사의 구조 ···17
라. 학교 기숙사의 운영 현황 ···19
마. 학교 기숙사에서의 화재 발생 현황 ···20
3. 피난 안전성의 개념 ···22
가. 피난가능시간(ASET) ···24
나. 피난소요시간(RSET) ···25
Ⅲ. 선행 연구 분석 ···27
1. 일반 건축물의 피난 안전성에 관한 선행 연구 ···27
2. 학교 시설의 피난 안전성에 관한 선행 연구 ···33
3. 학교 기숙사의 구조와 안전에 관한 선행 연구 ···37
4. 선행 연구에 대한 분석 ···40
Ⅳ. 피난 시뮬레이션의 설정 ···46
1. 피난 시뮬레이션의 선정 ···46
2. 입력 조건 ···48
가. 연구 대상건물의 입력 조건 ···48
나. 연구 대상건물의 배치 기준 인원 ···54
다. 연구 대상자의 입력 조건 ···54
3. 시나리오 구성 ···61
4. 평가 기준 ···64
Ⅴ. 연구 결과 및 고찰 ···66
1. 연구 결과 ···66
가. 피난로 미지정 시 피난 시뮬레이션의 RSET 분석 ···67
나. 피난로 지정 시 피난 시뮬레이션의 RSET 분석 ···72
다. 피난로 미지정과 지정 시 피난 시뮬레이션의 RSET 비교 분석·· 76
2. 연구 고찰 ···81
Ⅵ. 결론 ···82
1. 연구의 요약 및 의의 ···82
2. 연구의 시사점 ···83
3. 연구의 한계 및 향후 연구과제 ···84
참고문헌 ···85
국문요약 ··· 89
표 목 차
<표 Ⅱ-1> 경상남도 기숙형 고등학교 기숙사 공간 구성 내용 ··· 17
<표 Ⅱ-2> 한국 초·중·고·특수학교 기숙사 운영 현황 ···20
<표 Ⅱ-3> 한국 초·중·고·특수학교 화재 현황 ···21
<표 Ⅱ-4> 피난가능시간(ASET) 기준 ···24
<표 Ⅲ-1> 일반 건축물의 피난 안전성에 관한 선행 연구 ···41
<표 Ⅲ-2> 학교 시설의 피난 안전성에 관한 선행 연구 ···43
<표 Ⅲ-3> 학교 기숙사의 구조와 안전에 관한 선행 연구 ···44
<표 Ⅳ-1> 복도의 너비 및 설치 기준에 따른 적합 여부 ···52
<표 Ⅳ-2> 계단의 설치 기준에 따른 적합 여부 ···53
<표 Ⅳ-3> 배치 기준인원 ···54
<표 Ⅳ-4> 연구 대상자에 대한 입력변수 측정 ···55
<표 Ⅳ-5> A그룹 입력변수에 대한 실제 측정 결과 ···57
<표 Ⅳ-6> B그룹 입력변수에 대한 실제 측정 결과 ···58
<표 Ⅳ-7> C그룹 입력변수에 대한 실제 측정 결과 ···59
<표 Ⅳ-8> 연구대상자 입력변수 및 입력값 ···60
<표 Ⅳ-9> 시나리오 구성 ···61
<표 Ⅳ-10> 시나리오별 인원배치표 ···62
<표 Ⅳ-11> 피난개시시간과 피난가능시간(ASET) ···65
<표 Ⅴ-1> 피난로 미지정 시 재실자의 피난가능시간(ASET)과 피난소요시간(RSET) 및 판정 ···68
<표 Ⅴ-2> 피난로 지정 시 재실자의 피난가능시간(ASET)과 피난소요시간(RSET) 및 판정 ···72
<표 Ⅴ-3> 피난로 미지정 시와 지정 시 160초시 피난자수와
피난소요시간(RSET) 비교 ···77
<표 Ⅴ-4> 피난로 지정여부에 따른 시나리오별·출입구별 피난자 ··· 80
그 림 목 차
[그림 Ⅰ-1] 연구 모델 ···7
[그림 Ⅰ-2] 연구의 흐름도 ···9
[그림 Ⅱ-1] PAPS의 필수 평가와 선택 평가 ···12
[그림 Ⅱ-2] PAPS 시스템의 구성 및 흐름도 ···14
[그림 Ⅱ-3] 기숙사 영역별 구성 ···19
[그림 Ⅱ-4] 피난의 흐름도 ···22
[그림 Ⅱ-5] ASET와 RSET의 구성 요소 ···23
[그림 Ⅱ-6] RSET 수계산 ···25
[그림 Ⅳ-1] 기숙사와 정보과학관 배치도 ···48
[그림 Ⅳ-2] 기숙사 평면도 ···49
[그림 Ⅳ-3] 기숙사 내 주요 시설 ···50
[그림 Ⅳ-4] 기숙사 피난 시설 ···51
[그림 Ⅳ-5] 정보과학관 피난 시설 ···52
[그림 Ⅳ-6] 보행속도 측정 모습 ···56
[그림 Ⅳ-7] 신장 및 어깨너비 측정 모습 ···56
[그림 Ⅳ-8] Pathfinder 프로그램에 의한 시나리오별 인원배치현황 ··· 63
[그림 Ⅴ-1] 피난로 미지정 시 시뮬레이션 결과 ···69
[그림 Ⅴ-2] 피난로 미지정 시 시간별·출입구별 피난의 흐름 ···71
[그림 Ⅴ-3] 피난로 지정 시 시뮬레이션 결과 ···73
[그림 Ⅴ-4] 피난로 지정 시 시간별·출입구별 피난의 흐름 ···75
[그림 Ⅴ-5] 시나리오별 RSET 비교 ···78
[그림 Ⅴ-6] 시나리오별 160초 경과 후 피난 인원 비교 ···79
ABSTRACT
Safety Evaluation of Evacuation
in a Dormitory Girls' High School based on PAPS
Jeon Seung-duk Department of Fire and Disaster Prevention Graduate School of Woosuk University.
Supervised by Professor Kong, Ha-sung
This study is for increasing evacuation safety by analyzing the required safe escape time(RSET) through the arrangement of personnel by floor and by room while evacuating in a Girls' High School Dormitory.
For this study, PAPS results that have not been studied so far were analyzed and reflected in evacuation simulations on the premise that an individual student's physical strength can affect evacuation.
In this study, Pathfinder(Revision 2021×64) was used as an evacuation simulation program to apply physical characteristics such as walking speed, height, and shoulder width of normal students as input variables.
Based on the PAPS results, four scenarios were applied. In addition, evacuation simulation using the pathfinder program was conducted in two situations: the evacuation route was assigned or not.
In Scenario 1, A, B, and C groups were mixed and placed in each room in a way that focuses on improving academic ability, excluding students' physical strength. In Scenario 2, all groups were integrated into each room in a way that excludes students' physical strength and focuses on student life guidance, but A, B, and C groups were mixed and arranged for each floor. In Scenario 3, in a way that focuses on the safety of students, Group A, which is an upper grade, was placed on the second floor, which is a dense area, Group C on the first floor, and Group B on the third floor. In Scenario 4, evacuation simulation was applied by placing Group A on the third floor, Group B on the second floor, and Group C on the first floor in accordance with the evacuation time required (RSET) for each floor.
As a result of analyzing the evacuation simulation, the evacuation time (RSET) was faster than the evacuation time (ASET) of 240 seconds in all scenarios, and the evacuation time was 0.7 seconds to 4.5 seconds faster for each scenario than the evacuation route was not assigned. In addition, scenario 4 was the fastest at 168.5 seconds of the required safe escape time(RSET) in assigning evacuation routes among scenarios.
As a result of this study, the arrangement of students
focusing on improving their academic ability and student life guidance excluding a student’s physical strength has a problem.
In order to solve this problem, it is effective to place C group students(low grade on PAPS) on low floors and A group students(high grade on PAPS) on high floors and to assign evacuation routes in each room.
In addition, if three grades are mixed in each room after arrangement by PAPS grade, it is expected that it will be effective not only in evacuation safety but also in improving academic ability and student life guidance.
Future research tasks require research on ways to increase evacuation safety through practical evacuation training, and research on evacuation safety evaluation methods reflecting female students' lifestyle and physical strength, and research on evacuation route designation methods according to the point of fire. In particular, measures to secure evacuation routes in the event of a fire near stairs or entrances should also be studied.
Keywords:
PAPS(Physical Activity Promotion System), Evacuation Safety, Girls' High School, DormitoryⅠ. 서 론
1. 연구의 필요성 및 목적 가. 연구의 필요성
한국에서는 고등학교 시기가 인생에 있어서 중요한 시기라는 데는 이론의 여지가 없을 것이다. 학생 자신의 진로와 적성에 맞는 대학에 입학해야만 좋은 직장, 더 나은 생활을 하는 출발점이 되기 때문이다.
그래서 대학 입학을 목표로 하는 고등학교 학생들은 취침시간을 제외한 대부분의 일과를 학교에서 보내고 있다. 이러한 상황에서 고등 학교 학생들에게 정규교육과정은 물론 방과 후 보충학습, 야간 자기 주도학습, 기숙사 생활 등 학교생활 전반에 안전이 보장되어야 할 것이다.
2014년 세월호 참사 이후 교육부는 ‘학교 안전교육 7대 표준안’1)을 마련하여 안전에 관한 지식과 기능을 체계적으로 습득하고 생활 속 에서 안전생활 의식을 함양하여, 안전사고에 도움을 주고자 노력하고 있다. 하지만, 아직도 학교 현장에서는 화재사고 예방과 대비, 대응, 복구 등 재난관리 시스템이 체계적으로 확립되어 있지 않은 현실이다.
특히 여학생 기숙사의 경우 화재 시 연기나 유독가스 발생 가능
1) 학교 안전교육 7대 표준안은 ① 생활안전, ② 재난안전, ③ 교통안전, ④ 폭력 및 신변안전, ⑤ 약물·유해물질 안전, ⑥ 직업안전, ⑦ 응급처치의 영역으로 구성되어 있다.
성이 현저히 높다고 할 수 있다. 여학생들은 머리 인두기, 난방기구, 헤어드라이기 등으로 인해 화재 발생요인이 많을 뿐만 아니라 화재 발생 시에도 각종 화장품, 다량의 의류, 헤어스프레이, 방향제 등으로 인해 연기와 유독가스 발생 요인이 매우 크다.
화재 발생 시 사상원인으로 연기 또는 유독가스 흡입이 주요 요인 으로 나타나고 있어 이에 대한 예방과 대응 노력이 절실하다.
실제 최근 5년간 사상원인별 건수를 보면 ‘연기, 유독가스 흡입’이 10,230명의 사상자 중 3,900명으로 38.1%(2016년 전체 1,901명 중 715명(37.6%), 2017년 전체 2,043명 중 808명(39.5%), 2018년 전체 2110명 중 822명(39.0%), 2019년 전체 2105명 중 762명(36.2%), 2020년 전체 2,071명 중 793명(38.3%))을 차지하고 있다[1].
이러한 중요성에 기인하여 화재대피용 방연마스크 비치 및 지원에 관한 조례를 제정한 시군구가 늘어나고 있는 실정이다. 특히, 지난 3월 10일 경기도의회는 화재 발생 시 학생과 교직원의 생명을 지키 기 위해 ‘화재대피용 방연마스크 지원 조례안’을 발의했다[2]. 이 조례 안에서 교육감이 유치원과 초·중·고등학교, 특수학교, 교육청 등에 방연 마스크 비치를 권장할 수 있도록 규정했다.
나. 연구의 목적
이 연구에서는 학교 기숙사의 대부분을 차지하고 있는 고등학교 기숙사, 특히 여학생 기숙사의 실별 학생배치가 대부분의 학교에서 일반적으로 이루어지고 있는 방법인 학생들의 학력 증진과 학생 지
도의 편의성에 중점을 두고 배치하고 있어 재난시 학생들의 안전에 문제가 있다는 전제하에 피난소요시간(RSET : Required Safe Egress Time)을 단축하여 피난 안전성을 확보하고자 하였다. 이에 피난소요시간(RSET)을 단축할 수 있는 방법으로 학생들의 건강체력 평가제도(Physical Activity Promotion System: PAPS) 결과를 바탕 으로 학생들의 건강 상태와 신체 능력을 반영한 층별 및 실별 적절한 인원 배치 방안을 마련하고자 여러 시나리오 등을 변수로 반영한 피난 시뮬레이션을 통하여 서로 다른 실별 배치에 따른 재실자의 피난소 요시간(RSET)을 분석하고, 피난안전성이 확보되는 최적화 방안을 마련하는 데 목적이 있다. 또한, 재난 발생 시 학생들 간의 혼선과 병목현상을 최소화할 수 있도록 피난 시뮬레이션을 통하여 최적의 피난로를 지정하여 숙지하도록 하고 체계적이고 실질적인 화재대피 훈련을 실시하여 피난 안전성을 확보하고자 한다.
2. 연구의 범위 및 방법
가. 연구의 범위
이 연구는 여자고등학교 기숙사생들을 대상으로 층별, 실별 재실자의 배치 상황을 분석하여 재난 시 피난 안전성을 확보할 수 있도록 최적의 학생배치 방안을 마련하기 위해 다음과 같은 연구범위를 설정하였다.
첫째, 피난소요시간(RSET)은 학생들이 건강상태와 신체능력에 좌우된다는 전제하에 한국의 초·중·고등학교에서 학생들의 건강체력을 평가하는 시스템인 PAPS 결과를 바탕으로 층별・실별 재실자 배치를 위한 여러 시나리오를 적용하여 피난소요시간(RSET)을 분석하고, 이를 통해 최적의 학생배치 방안을 찾고자 한다.
둘째, 이 연구의 연구대상은 전라북도 정읍시 ○○여자고등학교 기숙사 건물과 이를 사용하고 있는 기숙사생 84명을 대상으로 하였다.
셋째, 이 연구에서는 연구대상 건물의 소방 설비 상황, 실내의 장애물, 재실자의 훈련도, 재실자의 신체리듬 등은 연구자료로 반영 하지 않았다.
나. 연구의 방법
이 연구는 여자고등학교 기숙사에서 재난 발생 시 피난소요시간 (RSET)을 분석하기 위해 다음과 같은 방법으로 연구를 진행하였다.
첫째, ○○기숙사생 84명을 대상으로 PAPS로 나타난 평가등급인
1등급에서 5등급까지의 5개 등급을 3개 그룹으로 분류하여 1~2등급은 A그룹, 3등급은 B그룹, 4～5등급은 C그룹으로 재분류하고 그룹별 보행속도(m/s), 어깨너비(cm), 신장(cm)의 평균값을 적용하였다.
둘째, 연구 대상인 지상 3층 건물에 대하여 실별·층별 재실자의 배치를 다르게 4개의 시나리오를 설정하였다. 시나리오의 구분은 재실자를 그룹별로 다르게 배치하였다. 선후배 간의 멘토링 활동을 통한 학력신장에 중점을 둔 일반적인 배치방법인 전체 층과 호실에 혼합하여 배치, 선후배 간의 갈등을 최소화하여 생활지도에 중점을 둔 방법인 각 실별로 동일한 등급 배치, 밀집지역에 피난속도를 높이기 위해 밀집지역인 2층에 우수 등급을 우선 배치, 원거리 학생의 피난을 고려하여 원거리 지역인 3층에 우수 등급을 우선 배치하였다.
셋째, 4개의 시나리오별로 피난 시뮬레이션 프로그램인 Pathfinder (Revision 2021×64) 프로그램에 침실과 복도, 계단, 현관, 기타 시설 등 연구대상건물의 입력변수와 초기지연시간, 보행속도, 어깨너비, 신장 등 연구 대상자의 입력변수를 적용하여 프로그램을 실행하였다.
넷째, 시나리오별로 피난로를 미지정한 방법과 피난로를 지정한 방법을 구분하여 피난 시뮬레이션을 실행하였다. 피난로를 미정한 경우는 외부와 가장 가까운 거리로 피난을 하는 방법을 적용하였고, 피난로를 지정한 방법은 정체구간의 병목현상을 해소할 수 있도록 호실마다 사전에 지정된 피난로로 피난하도록 하는 방법이다.
마지막으로, Pathfinder 실행 결과값을 바탕으로 4개의 시나리오별로 피난로 미지정 시와 지정 시로 구분하여 피난소요시간(RSET)을 산출 하여 피난 안전성을 비교 분석하였다.
3. 연구의 모델 및 흐름
가. 연구 모델
이 연구는 여자고등학교 기숙생들을 대상으로 피난 상황에서 한국의 초·중·고 학생들의 PAPS 등급을 바탕으로 층별・실별 인원 배치를 다르게 하여 Pathfinder 피난 시뮬레이션 프로그램을 실행하고, 실행 데이터를 근거로 피난소요시간(RSET)을 비교·분석하여 최적 화된 피난 안전성의 확보하고자 한다. 일반적으로 일반계 고등학교의 기숙사 실별 배치는 대학입학이라는 명제 아래 학생들의 학력 신장에 중점을 두고 학생배치가 이루어지고 있거나, 학생 간의 갈등으로 인 한 학생 사안이 빈번하게 발생하고 있는 상황을 해결하기 위해 생 활지도에 중점을 두고 이루어지고 있다. 이 연구에서는 학력신장과 생활지도 중심의 기숙사 실별 학생배치 시나리오와 비상상황 시 학 생들의 안전한 피난에 중점을 두는 학생배치 시나리오를 마련하고 자 한다.
구체적인 학생배치 방법으로, ○○여자고등학교 기숙사생 84명을 PAPS 등급에 따라 분류한 후, 체력이 높은 학생 28명을 A그룹, 체력이 보통인 학생 28명을 B그룹, 체력이 낮은 학생 28명을 C그룹 으로 편성하여 층별·실별 학생배치를 다르게 하였는데, 등급별 혼합 배치, 실별 동일등급 배치, 밀집지역 우수 등급 우선 배치, 원거리 우수등급 우선배치 등 4가지 시나리오를 적용하고자 한다.
또한, 피난 상황 발생 시 학생들이 최단 거리로 피난할 수 있도록 피난로를 지정하지 않는 방법과 최단거리로 피난할 경우 정체구간의
병목현상 발생 문제를 개선하기 위해 피난로를 지정해 주는 방법의 두 가지 시나리오를 적용하고자 한다.
Pathfinder 프로그램의 입력변수로 초기지연시간, 보행속도, 어깨 너비, 신장 등 입력변수를 적용하여 학생배치가 상이한 4개의 시나 리오와 피난로 지정 여부 시나리오에 대한 피난 시뮬레이션을 실행 하고자 한다.
각각의 피난 시뮬레이션 결과값을 바탕으로 피난소요시간(RSET)을 비교·분석하여 여자고등학교 기숙사생의 피난 안전성을 확보하고자 하며, 이에 대한 연구 모델은 [그림 Ⅰ-1]과 같다.
[그림 Ⅰ-1] 연구 모델
나. 연구의 흐름
이 연구는 여자고등학교 기숙사생들을 대상으로 PAPS 결과에 따른 피난 안전성의 최적화 방안을 마련하기 위한 연구의 흐름은 [그림
Ⅰ-2]와 같이 6장으로 구성되어 있으며, 각 장의 주요 내용을 살펴 보면 다음과 같다.
첫째, 서론에서는 화재 시 인명 피해가 높은 여자고등학교 기숙사생 피난 안전성 확보의 필요성이 있음을 기술하고 이 연구에서 달성 하고자 하는 목표를 제시하였다.
둘째, PAPS의 개념과 평가 종목 및 평가 등급을 살펴보고, 학교 기 숙사에 대한 이해와 화재 발생 현황, 피난가능시간(ASET : Available Safe Egress Time)과 피난소요시간(RSET : Required Safe Egress Ti me)의 비교·분석을 통한 피난 안전성에 이론적 고찰을 기술하였다.
셋째, 선행 연구 분석에서는 일반 건축물과 학교 시설의 피난 안전성, 그리고 학교 기숙사의 구조와 안전에 관한 선행 연구 등을 조사하여 검토하고 분석하였다.
넷째, 피난 시뮬레이션의 선정과 입력변수와 입력값 등을 제시하고 기숙사 층별·실별 학생배치 방법과 피난로 지정 여부 등을 다르게 시나리오를 구성하여 평가 기준을 제시하였다.
다섯째, 4개의 시나리오별로 피난로 미지정 시와 지정 시로 구분 하여 피난 시뮬레이션을 실행하고, 각각의 시나리오별로 재실자의 피난소요시간(RSET)을 비교·분석하여 피난 안전성을 평가하였다.
마지막으로, 연구 결과 여자고등학교 기숙사생의 피난 안전성을
높이기 위해서는 원거리에 건강체력이 우수한 학생들을 우선적으로 배치하고, 정체구간의 병목현상과 피난시의 혼선을 줄이기 위해서 피난로를 지정하는 방안을 제시하였다. 아울러 실질적인 화재대피 훈련의 강화, 여학생의 특성을 반영한 피난계획의 수립, 화재발생지점 별로 피난로 지정 등의 종합적인 개선방안을 제시하였다.
[그림 Ⅰ-2] 연구의 흐름도
Ⅱ. 이론적 고찰
1. PAPS가. PAPS의 개념
PAPS란 학생 건강 체력 평가 제도를 말한다. 과거 초·중·고등학교 학생 체력장 제도를 전면적으로 개정한 새롭고 선진화된 체력 평가 시스템으로, 학생들의 건강 체력과 비만, 그리고 선택적으로 심폐 지구력 정밀평가와 심리검사인 자기신체평가, 자세평가와 같이 학생 들의 신체활동과 관계된 종합적인 평가가 이루어지고 평가 결과를 토대로 신체활동 처방이 주어지는 종합 평가시스템을 의미한다.[3]
나. PAPS의 평가 종목2)
PAPS를 위한 평가 종목은 [그림 Ⅱ-1]과 같이 필수 평가와 선택 평가로 구분된다. 필수평가는 심폐지구력, 유연성, 근력·근지구력, 순발력, 체지방 등 5개 영역이며, 선택평가는 심폐지구력 정밀평가, 비만평가, 자기신체평가, 자세평가 등 4개 영역이다.
필수평가를 구체적으로 살펴보면, 심폐지구력은 심장과 폐의 기능이 잘 발달해서 지치지 않고 오랫동안 운동을 할 수 있는 능력을
2) 교육부(2009), “학생건강체력평가 매뉴얼”(서울대학교 스포츠과학연구소)의 전체 내용을 요약 정리함.
말한다. 심폐지구력이 좋으면 먼 거리를 지치지 않고 달릴 수 있다.
심폐지구력 종목으로는 왕복오래달리기, 오래달리기-걷기, 스텝검사 등이 있다. 유연성은 우리 몸의 관절이 앞뒤·좌우로 잘 굽혀지는 정도를 말하며, 유연성이 좋으면 몸을 구부리는 동작을 마음대로 할 수 있다. 유연성 종목으로는 앉아 윗몸 앞으로 굽히기, 종합 유연성 등이 있다. 근력·근지구력은 한 번에 얼마나 큰 힘을 낼 수 있는 정도가 근력이며, 일정한 힘을 얼마나 오래 반복해낼 수 있는 정도가 근지구력이다. 근력이 좋으면 무거운 물건을 잘 들어 올릴 수 있고, 근지구력이 좋으면 힘든 동작을 반복해서 여러 번 할 수 있다. 근력·근지구력 종목으로는 무릎대고팔굽혀펴기, 윗몸말아올리 기, 악력 등이 있다. 순발력은 짧은 시간에 순간적으로 힘을 내는 능력을 말한다. 순발력이 좋으면 몸을 재빠르게 움직일 수 있어 빨리 달리고 멀리 뛰는 데 도움이 된다. 순발력 종목으로는 50m 달리기, 제자리멀리뛰기 등이 있다. 체지방은 우리 몸에 있는 지방의 양을 비율(%)이나 무게(kg)로 표시한 것이다. 체지방은 우리 몸에 꼭 필요 하지만, 적정량을 초과하면 운동능력을 떨어뜨리고 심장병, 당뇨병 등 여러 질병을 일으킬 수 있다. 체지방 종목으로는 기본형인 체질량 지수(BMI), 선택형인 체지방률(%Fat) 등이 있다.
선택평가에는 심폐지구력 정밀평가는 심박수 측정 장비를 이용, 왕복오래달리기, 오래달리기-걷기, 스텝검사 3종목에 선택 적용하여 측정하며, 그 결과값으로 정확한 운동량 및 신체 운동 강도를 파악 한다. 비만평가는 체지방자동측정장비(BIA방법)를 이용하여 학생의 성장평가, 체중조절필요량, 체성분 구성도, 근육량, 지방량, 체지방률
(%Fat)의 결과를 얻는다. 자기신체평가는 질문지 20문항을 이용하여 심폐지구력, 유연성, 근력․근지구력, 체지방(날씬함), 신체활동, 스포츠 자신감, 외모, 건강, 신체전반, 자기존중감 등을 파악한다. 자세평가는 학생들의 자세이상의 잠재가능성을 학교에서 집단검사를 실시하여 자세에 이상이 있다고 의심되는 학생들은 2차적인 전문 진단과 치료를 통하여 올바른 자세유지나 교정을 위한 체조를 제시한다.
심폐지구력 유 연 성
왕복오래달리기 오래달리기-걷기
스텝검사
※ 심박수 측정 장비 없이 측정하는 경우
앉아 윗몸 앞으로 굽히기 종합 유연성 검사
근력․근지구력 순 발 력 체 지 방
(무릎대고)팔굽혀펴기 윗몸 말아 올리기
악력검사
50m 달리기 제자리멀리뛰기
체질량지수 체지방률
⒜ 필수 평가
심폐지구력정밀평가 비만평가 자기신체평가 자세평가
왕복오래달리기 오래달리기-걷기
스텝검사
※심박수 측정 장비사용
체지방
※체지방자동 측정장비(BIA방
법) 사용
자기신체평가 20문항 질문지
사용
자세평가 설문지 사용
⒝ 선택 평가
[그림 Ⅱ-1] PAPS의 필수 평가와 선택 평가 자료: 교육부(2009), 학생건강체력평가 매뉴얼 p.8. 인용
다. PAPS의 평가 등급
PAPS는 [그림 Ⅱ-2] [4]와 같이, 필수분야인 심폐지구력, 유연성, 근력·근지구력, 순발력, 체지방 등에 대하여 종목별 20점을 배점하여 취득 점수에 따라 1등급은 16점～20점, 2등급은 12점～15점, 3등급은 8점～11점, 4등급은 4점～7점, 5등급은 3점 이하로 구분한다. 종목별로 최소건강체력 기준3)인 8점 이상을 양호구간, 8점 미만은 우려구간으로 정의하고 우려구간 학생은 건강체력교실 등 신체활동 증진프로그램 제공한다. 5개 종목 점수를 합한 건강체력점수는 1등급은 80～100점, 2등급은 60점～79점, 3등급은 40점～59점, 4등급은 20점～39점, 5등급은 19점 이하로 최종 산출한다.
3) 최소건강체력 기준: 통계실측 data(양적방법)와 현장 전문가 심층 판단(질적 방법)을 통합 적용하여 준거설정(Angoff 방법).
특징 및 평가
필수평가심폐 지구력
유 연 성
근력 근지구력
체 지 방 순발력
선택평가 심폐
지구력 정밀평가
비만 평가
자기 신체 평가
자세 평가
처방
활용 및 관리
• 구성 : 필수평가, 선택평가
• 등급 : 1 ~ 5등급
• 특징 : 요인별 종목선택가능 결과지 제공
• 체력 수준별 처방
• 목표 칼로리 소비량 제공
• 슈퍼 신체활동 10종 제공
• 다양한 교육모듈 제공
• 저체력, 비만관리 가능 • 수업시간
• 방과후 활동
• 가정활동
<교사>
<학생>
<학부모>
• 건강체력관리
• 신체활동관리
• 자녀 모니터링
<신체활동처방지]
[그림 Ⅱ-2] PAPS 시스템의 구성 및 흐름도
자료: 교육과학기술부. 학생건강체력평가제도(PAPS) 확대 시행 계획. 2008.12. p.5. 인용
2. 학교 기숙사에 대한 이해
가. 건축법과 소방법 상의 기숙사의 정의
학교 기숙사는 교육기본법에서 “국가 및 지방자치단체는 학생의 안전한 주거환경을 위하여 학생복지주택의 건설에 필요한 시책을 수립·실시하여야 한다.”[5]에 근거 하에 사회적 배려 대상자4)와 원거리 통학자(통학 불편자)5) 등에게 학생 기숙을 목적으로 설치하고 있다.
건축법 시행령에 의하면, 기숙사는 “학교 또는 공장 등의 학생 또는 종업원 등을 위하여 쓰는 것으로서 1개 동의 공동취사시설 이용 세대 수가 전체의 50퍼센트 이상인 것(「교육기본법」 제27조제2항에 따른 학생복지주택 및 「공공주택 특별법」 제2조제1호의3에 따른 공공 매입임대주택 중 독립된 주거의 형태를 갖추지 않은 것을 포함 한다)”로 정의하고 있다.[6]
화재예방, 소방시설 설치·유지 및 안전관리에 관한 법률 시행령에 의하면, 기숙사는 “학교 또는 공장 등에서 학생이나 종업원 등을 위하여 쓰는 것으로서 공동취사 등을 할 수 있는 구조를 갖추되,
4) 전라북도 학교기숙사운영 길라잡이, 전라북도 각급학교 기숙사 운영규정 제2조 제3항, “사회적 배려 대상자”란 「국민기초생활 보장법」에 따른 수급권자․차 상위 계층에 해당하는 사람과 자녀 등 학교장이 교육 기회의 균등을 위하여 필 요하다고 인정하는 사람을 말한다.
5) 전라북도 학교기숙사운영 길라잡이, 전라북도 각급학교 기숙사 운영규정 제2조 제4항, “원거리 통학자(통학 불편자)”란 통학 시간, 통학 거리, 통학 불편 등의 사유로 원거리 통학자 신청 방법에 따른 신청자 중에서 원거리 통학자(통학 불 편자) 서열명부에 따라 선정된 학생을 말한다.
독립된 주거의 형태를 갖추지 않은 것(「교육기본법」 제27조제2항에 따른 학생복지주택을 포함한다)”로 규정하고 있다[7].
나. 학교 기숙사의 개념
학교 기숙사는 원거리 통학 학생이나 사회적 배려대상자 등에게 학업을 수행하는 데 지장이 없도록 숙식을 제공하는 주거목적을 가지고 있으며, 정규교육과정과 방과후 학습을 위한 교육적 목적도 있으므로 가정과 학교의 중간적인 성격이라 할 수 있다.
조명제(2012)는 “기숙사의 단위 공간은 수면, 학습, 휴식, 사교, 수납 등 개인적인 생활 대부분이 이루어지는 곳이다. 기숙사는 공동생활을 통해 기숙사라는 하나의 사회에서 집단에 대한 애착심을 갖게 하고, 원만한 인간관계를 형성해 나갈 수 있도록 교육하는 장이다. 따라서 공동생활은 기숙사가 갖는 중요한 요소이며, 기숙사는 이러한 공동 생활이 잘 이루어질 수 있도록 적절한 제도와 물리적 환경을 조성해 주어야 한다. 즉 기숙사는 학생들이 자기 주도적 학습능력 향상을 위한 교육적인 목적을 지니고 숙식을 제공하는 거주체제를 의미한 다”고 하였다[8].
이를 종합해 보면 학교 기숙사란, 가정과 학교의 중간적인 성격으로 주거와 학습을 겸비하면서 공동생활을 통해 공동체 의식과 원만한 인간관계를 형성하는 곳이며 자기 주도적 학습을 통한 학력을 향상 시키는 교육적인 목적을 가지고 있다.
.
다. 학교 기숙사의 구조
학교 기숙사는 가정에서처럼 취침과 휴식 등 일과 후 휴식을 취하는 편안한 거주의 목적뿐만 아니라 학교교육의 연장선상에서 학습공간의 연장이며 자기계발의 시간을 보내는 장소이다.
따라서 기숙사의 공간 구성은 생활지원의 공간, 휴식의 공간, 숙 면의 공간, 건강관리의 공간 등 주거시설과 자치활동의 공간, 자기 계발의 공간, 자기주도학습의 공간 등 교육시설이 갖추어져야 한다.
조명제(2012)는 고등학교 기숙사의 공간 구성 현황으로 생활 공간·
관리 공간·학습 공간·휴게 공간·기타 공간으로 나누고 구체적인 세부 내용은 <표 Ⅱ-1>과 같이 제시하고 있다[9].
구 분 세부 내용
생활 공간 · 침실, 화장실, 세면실, 샤워실, 탈의실, 세탁실, 건조실 등 관리 공간 · 관리사무실, 안내 및 면회실, 사감실, 기계・전기실, 창고 등
학습 공간 · 독서실, 모둠학습실, 세미나실, 컴퓨터실(정보 검색실) 다 목적실 등
휴식 공간 · 휴게실, 매점, 체력 단련실, 취미실, 보건실 등 기타 공간 · 로비, 게스트룸, 홀・라운지, 현관, 복도 등
<표 Ⅱ-1> 경상남도 기숙형 고등학교 기숙사 공간 구성 내용
자료: 조명제(2012). 고등학교 기숙사 공간의 효율적 활용 방안. p.47.인용
이화룡·오형석(2010)은 기숙사의 목적이 단순히 침실과 잠시 머무는 공간이라는 개념에서 벗어나 안락한 거주와 교육목적에까지 활용해야 한다는 전제가 원활히 수행되기 위해서는 기숙사의 기능 자체도 합목적적이어야 하며, 기숙사 전체에서 차지하는 공적 공간의 중요 성은 매우 높으며 이에 대한 세심한 배려에 따라 분위기는 상당히 달라질 수 있다고 하였다.
기숙사 공간은 [그림 Ⅱ-3]과 같이 그 성격에 따라 침실, 학습, 생활 지원, 관리 공간으로 분류될 수 있다고 하였다. 침실영역은 개인 공간을 보호하고 쾌적한 거주공간을 확보해야 하는 장소이며, 학습 지원 영역은 학생들의 방과후 학습 프로그램 운영에 적합하도록 다양하게 구성되고, 생활지원 공간은 여가활동 및 체력향상을 위한 프로그램에 대응할 수 있어야 하며, 관리공간은 학생들의 생활을 지도 하고, 사무행정 및 사생관리 등 업무의 대부분을 처리하는 장소일 뿐만 아니라, 기숙사의 유지관리를 위한 공간을 포함한다고 하였다.
공용공간은 복도, 계단, 엘리베이터, 공용화장실, 출입구공용라운지 등 통로적 의미의 공간을 포함하며, 학습지원시설에는 모둠학습실, 정독실, 정보검색실 등을 포함하고, 생활지원시설은 체력단련실, 휴게실, 공용세탁실, 세면실, 화장실 등을 포함하고 있으며, 관리시설 에는 사감실, 관리실, 보건실 등으로 구성된다[10].
[그림 Ⅱ-3] 기숙사 영역별 구성
자료: 이화룡・오형석(2010). 기숙형고등학교의 기숙사 건축계획에 관한 연구, 대한건축학회 논문집, 제26권 제6호 p.81.인용
라. 학교 기숙사의 운영 현황
한국의 고등학교는 대부분 기숙사를 운영하고 있다. 기숙사에서 학생들은 3년간 의식주를 모두 해결하고 있어 삶의 장소이자 휴식 공간이며 편안한 보금자리인 것이다.
2020년 8월 31일 현재 한국 고등학교 이하 각 급 학교에서 기숙 사를 운영하는 학교는 <표 Ⅱ-2>와 같이 1,326개 교에서 139,177명 이 기숙사 생활을 하고 있다[11]. 더구나 고등학교 기숙사는 1,132개 교로 전체 학교의 85.4%를 차지하며, 기숙사 수용인원은 131,188명
으로 94.3%를 차지하고 있어서 거의 절대적이라 할 수 있다.
학교구분
기숙사 운영 학교 기숙사 수용인원 학교수 학교비율 기숙사생수 기숙사생 비율 초등학교 8 0.6% 144 0.1%
중학교 137 10.3% 5,574 4.0%
고등학교 1,132 85.4% 131,188 94.3%
초중통합 1 0.1% 35 0.03%
중고통합 8 0.6% 1,221 0.9%
초중고통합 2 0.2% 104 0.1%
특수학교 38 2.9% 911 0.7%
합계 1,326 100.00% 139,177 100.00%
<표 Ⅱ-2> 한국 초·중·고·특수학교 기숙사 운영 현황(2020.8.31. 기준)
마. 학교 기숙사에서의 화재 발생 현황
한국의 고등학교 이하 각 급 학교에서 일어난 화재는 <표 Ⅱ-3>과 같이 지난 10년간 1,292건이 발생하였으며 인명피해는 54명, 재산 피해는 83억 7,757만 2천 원으로 나타났다. 이 중·고등학교에서는 393건(30.4%), 인명피해 9명(16.7%), 재산피해 12억 7,214만 3천 원 (15.2%)으로 나타났다[12].
구분 화재발생수 인명피해 재산피해
화재건수 화재율 인원 피해율 피해액(천원) 피해율
전체 423,317 19,068 1,905,779,002
학 교
소계 1,292 0.3%* 54 0.3%* 8,377,572 0.4%*
초등학교 500 38.7% 16 29.6% 5,259,218 62.8%
중학교 333 25.8% 23 42.6% 1,539,639 18.4%
고등학교 393 30.4% 9 16.7% 1,272,143 15.2%
특수학교 18 1.4% 5 9.3% 18,611 0.2%
기타 48 3.7% 1 1.9% 287,961 3.4%
‘*’는 전국 대비 학교 발생 비율임
<표 Ⅱ-3> 한국 초·중·고·특수학교 화재 현황(2011～2020년 누계)
미국에서는 2000년에 발생한 Seton Hall 대학의 화재 이후 기숙사에 대한 소방법을 보다 강화하고 있다. 즉 모든 기숙사에 스프링클러를 설치하도록 하고 기존 기숙사에도 이를 보완하도록 하였으며, 배연 설비 등 소방시설 및 설비 규정을 강화하고 있다[13].
기숙사의 안전에 가장 중요시 되어야 할 부분은 화재 예방으로서, 일단 화재가 발생할 경우 인명 피해가 지대할 것으로 예상되기에 건축 계획 및 설계과정에서 면밀한 검토가 필요하다.
또한, 기숙사 화재 발생 시 피난 안전성에 대한 체계적인 연구가 이루어지지 않았으며, 학교 현장에서 화재대피훈련도 이론 중심의 형식적인 교육에 한정되어 있고 현장 실습 위주의 훈련은 미흡하다.
3. 피난 안전성의 개념
피난 안전성이란 대상 건물에서 화재 발생 시 인적 피해가 발생 하기 이전에 건물 내부의 재실자들이 안전한 장소까지 피난이 가능 한지에 대한 여부를 말하는 것이다. 피난소요시간(RSET)은 최초 발화 에서 감지기가 화재를 감지하고 화재 경보가 울리면 재실자가 상황을 인지하여 행동하기까지 피난이 지연되는 시간과 피난 행동을 시작 하여 피난을 완료하기까지의 시간으로 구성된다. [그림 Ⅱ-4][14]와 같이 화재가 발생한 건물 내부의 재실자들이 위험한 상황에 도달하는 시간과 재실자들이 피난을 완료하는 시간과의 비교를 통해 피난 안전성의 평가가 이루어진다.
[그림 Ⅱ-4] 피난의 흐름도
자료: 강은혜(2020). 장애학생의 보행속도 차이에 따른 피난안전성에 대한 연구. 박사학위논문 p.12. 재구성
피난 안전성이 확보되기 위해서는 화재로 인하여 위험에 도달하는 시간인 피난가능시간(ASET)과 피난이 완료되는 시간인 피난소요시간 (RSET)을 비교하여 피난소요시간(RSET)이 피난가능시간(ASET)을 초과하지 않아야 된다. 그러므로 피난소요시간(RSET)을 얼마나 단축 하느냐가 피난 안전성을 높이는 관건이 된다.
피난가능시간(ASET)과 피난소요시간(RSET)을 좌우하는 요소들은 [그림 Ⅱ-5][15]와 같다. 피난가능시간(ASET)은 화재의 전파 속도, 플래쉬 오버까지의 도달 시간, 연기층의 하강 시간에 따라 재실자의 인명 위험 수준까지의 도달시간이 정해진다. 반면 피난소요시간(RS ET)은 보행속도, 어깨너비, 신장 등 피난자의 신체적 특성과 피난로의 상태, 장해 요인, 정체 정도 등 피난 경로의 효율성, 그리고 건물 출구, 별도 대피 장소 등 안전구획까지의 거리 등에 따라 재실자 전원이 피난을 완료하는 시간이 정해진다.
피난가능시간(ASET)
>
피난소요시간(RSET)
요소
∙화재전파속도
∙플래쉬오버 도달시간
∙연기층 하강시간
요소
∙피난인원의 특성
∙피난경로의 효율성
∙안전구획까지의 거리
측정방법 ∙화재모델링/수계산 측정방법 ∙피난모델링/수계산
결과 ∙위험수준시간 결과 ∙피난완료시간
[그림 Ⅱ-5] ASET와 RSET의 구성 요소
자료: 강은혜(2020). 장애학생의 보행속도 차이에 따른 피난안전성에 대한 연구. 박사학위논문 p.13. 재구성
가. 피난가능시간(ASET)
피난가능시간(ASET)은 <표 Ⅱ-4>와 같이 에 의하면 건축물의 용도, 거주자의 건물에 대한 익숙 정도, 수면 상태 여부, 거주자의 도움 필요 여부, 직원의 훈련 상태, 화재 경보 전달 방식 등에 의해 차이가 있는데, ‘소방시설 등의 성능위주설계 방법 및 기준’[16]으로 규정하고 있다.
용 도 W1 W2 W3
사무실, 상업 및 산업건물, 학교, 대학교
(거주자는 건물의 내부, 경보, 탈출로에 익숙하고,
상시 깨어 있음) < 1 3 > 4
상점, 박물관, 레져스포츠 센터, 그 밖의 문화집회시설 (거주자는 상시 깨어 있으나, 건물의 내부, 경보,
탈출로에 익숙하지 않음) < 2 3 > 6
기숙사, 중/고층 주택
(거주자는 건물의 내부, 경보, 탈출로에 익숙하고,
수면상태일 가능성 있음) < 2 4 > 5
호텔, 하숙용도
(거주자는 건물의 내부, 경보, 탈출로에 익숙하지
도 않고, 수면상태일 가능성 있음) < 2 4 > 6 병원, 요양소, 그 밖의 공공 숙소
(대부분의 거주자는 주변의 도움이 필요함) < 3 5 > 8
<비고>
- W1 : 방재센터 등 CCTV 설비가 갖춰진 통제실의 방송을 통해 육성 지침을 제공할 수 있는 경우 또는 훈련된 직원에 의하여 해당 공간 내의 모든 거주자들이 인지할 수 있는 육성지침을 제공할 수 있는 경우
- W2 : 녹음된 음성 메시지 또는 훈련된 직원과 함께 경고방송 제공할 수 있는 경우 - W3 : 화재경보신호를 이용한 경보설비와 함께 비 훈련 직원을 활용할 경우
<표 Ⅱ-4> 피난가능시간(ASET) 기준
(단위 : 분)
나. 피난소요시간(RSET)[17]
피난소요시간(RSET)은 [그림 Ⅱ-6]과 같이 대상건물에서 화재가 발생하는 순간 재실자가 이를 감지하여 피난을 완료하는 시점까지의 걸리는 시간으로, 크게 피난 개시 이전과 이후의 시간인 두 가지 형태로 구분할 수 있다.
RSET =
td + ta + to + ti + te• td: 발화로부터 감지까지 소요시간
• ta: 감지로부터 재실자 통보까지 소요시간
• to: 통보로부터 재실자의 의사결정까지 소요시간
• ti: 결정으로부터 피난개시까지 소요시간
• te: 피난개시로부터 완료까지 소요시간
[그림 Ⅱ-6] RSET 수계산
피난개시 이전의 행태는 피난경로를 따라 움직이기 이전까지의 거주자의 대응에 관련되는 행동을 말하며, 이동행태는 거주자가 피난 경로를 따라 이동하면서 관련되는 행태를 포함한다.
td - ti는 화재발생 사실을 재실자가 인지하고 반응하여 피난개시 까지 걸리는 시간을 의미하고 이를 반응시간(Response time)이라고 한다. 이는 피난개시를 지연시키는 매우 결정적인 요소로 <표 2-8>과 같이 주로 해당 건축물 내에서 제공되는 경보설비의 유형이나 거주자의 특성에 따라 결정된다.
te는 실제 재실자가 피난개시로부터 완료까지의 소요시간으로 이 연구에서는 피난 시나리오에 따라 피난 시뮬레이션 프로그램인 Pathfinder를 통해 피난소요시간(RSET)을 구하였다.
Ⅲ. 선행 연구 분석
한국의 고등학교는 대부분 기숙사를 운영하고 있으며, 특히 여자 고등학교 기숙사는 화재 발생 시 연기나 유독가스 발생 가능성이 매우 높아 화재 예방과 대응 능력이 대단히 중요하다. 이에 이 연구에서는 일반 건축물과 학교 시설, 그리고 기숙사 등을 대상으로 피난 안전 성에 관한 선행 연구들을 살펴보고 이를 자세히 검토하고 분석하고자 하며 더불어 기숙사의 구조적 특징도 함께 살펴보았다. 이러한 선행 연구 문헌을 통하여 궁극적으로 여자고등학교 기숙사의 피난 안전 성이 확보되는 최적화 방안을 마련하고자 하며, 관련된 선행 연구들은 다음과 같다.
1. 일반 건축물의 피난 안전성에 관한 선행 연구
윤호주 등(2010)은 국내 건축물의 상황을 반영할 수 있는 피난 프로 그램의 개발 방향을 제시하였다. 국내・외에서는 화재로부터 인명 및 재산을 보호하기 위한 방법으로 종합적이고 과학적인 성능위주 소방 설계를 실시하고 건축물의 화재 및 피난에 대한 공학적 분석을 위하여 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램을 활용하고 있지만, 국내에서 아직 상용화된 프로그램이 없어 외국 피난프로그램과 데이터를 그대로 활용하고 있다고 하였다.
국외의 피난 프로그램은 국내의 건축물 및 재실자의 특성을 정확 하게 반영할 수 없으며 알고리즘 또는 해석방식에 대한 이해가
어려워 잘못된 분석결과를 가져올 수도 있다고 보고, 국내의 상황을 반영할 수 있는 피난 프로그램의 개발이 필요하다고 하였다.
이에 따라 국외의 피난 프로그램인 SIMULEX와 EXODUS를 활용 하여 국내 Data를 적용・분석한 후, 이를 바탕으로 국내 피난 프로 그램 개발을 위한 세부 모델을 제시하고자 하였다. 국내 피난 프로 그램 세부 모델은 성별, 나이, 위치를 입력변수로 설정하였는데, 성별과 나이는 신체 크기와 최대속도를 결정하게 되며 위치는 경로 설정에 영향을 준다. 성별, 나이, 위치 Data를 입력하여 피난을 시작 하면 코너 여부, 앞사람간의 간격, 장애물 등이 이동속도에 변화를 주게 되고, 이후 안전한 지역으로 이동을 하면 피난완료가 된다고 하였다[18].
이정수·권흥순(2013)는 한국형 피난 시뮬레이션 시스템을 개발하기 위한 한국형 피난부하모델을 구축하기 위하여 피난실험을 통해 도출된 한국인의 연령 및 장애유형별 피난 속도와 선행 연구에서 검증된 피난시간 계산 수식을 적용하였다. 건물 내부의 복도와 계단 및 출입구 정보를 바탕으로 연령, 장애정도 등의 유형에 따른 재실 자의 피난시간을 도출할 수 있는 피난부하모델을 도출하고자 하였다.
도출된 피난부하모델은 한국인의 신체적 특성이 반영된 피난속도 database를 기반으로 작성되었기 때문에, 한국형 피난부하모델이라고 할 수 있을 것이다. 기존의 피난 속도 계산 프로그램인 SIMULEX와 동일한 조건하에서 피난시간을 도출하여 비교 분석한 결과, 피난 속도가 느릴수록 상호간의 계산 결과가 비슷하였지만, 피난 속도가 높아지면 도출된 피난시간 결과값이 상이하였는데, 이는 한국형
피난부하모델과 SIMULEX의 피난속도 계산식 함수가 상이한 것에 기인한다고 하였다[19].
우수진·황은경(2014)는 실제 수행된 건축물 피난실험연구의 문헌 조사를 통해 국내 건축물 피난실험연구의 전반적인 현황을 살펴보고, 국내 건축물 피난실험 및 실험설계요소의 방향을 제시하였다.
현재 국내에서는 2005년부터 성능위주 소방설계를 도입하고 있으나, 많은 부분에서 외국 기준을 준용하고 있는 상황이며, 건축물 피난실험 및 실험설계요소도 대부분 일반인 중심으로 이루어졌다고 하였다.
따라서 고령자들의 지속적인 증가와 유아 또는 장애유무 등과 같은 재실자들의 연령별, 신체적 특성별 연구가 시급하며, 이들의 피난 특성을 파악하고 이를 고려한 피난실험 및 대책들을 수립해야 하는 문제점이 도출되었다.
인간의 피난행동은 재실자 개인의 심리적·신체적·생리적 특성뿐만 아니라 건축 요소, 화재요소 등 다양한 요소가 서로 연계하여 발현 되기 때문에 관계성 확립 및 요소에 대한 표준을 구축하고, 이를 토대로 개별 피난실험이 진행될 수 있도록 기반을 마련하는 것이 중요하다고 하였다. 특히, 피난 실험결과의 데이터 구축 및 범용적 활용을 위해서는 실험결과 보고서 등 절차의 표준화 작업이 요구된다.
표준화된 데이터 측정방법으로 분석하여 신뢰성이 확보된 재실자의 연령, 성별과 평지, 경사, 계단, 병목구간 등 피난 실험설계에 필요한 기본 데이터들은 시방·규정적 제도의 효율성을 증가하게 한다. 뿐만 아니라, 성능위주설계와 화재위험도평가의 피난예측에서 불확실성을 감소시켜 피난안전성의 신뢰성을 향상시키며 화재안전수준을 높일 수 있다고 하였다.
결과적으로, 국내의 소방 및 건축의 사양규정, 성능위주설계의 평가 방법 등에 있어 신뢰성 있는 피난실험을 기반으로 한 데이터들이 확보된다면 피난 설계 및 피난시설 등에 많은 기여를 할 것으로 예상 된다고 하였다[20].
박수로·황은경(2014)은 국내 피난안전성평가 사례분석을 통해 국내 피난안전성평가 관련 기준 개선방향을 제시하고자 하였다.
국내에서는 피난안전성 평가시 법규에서 정한 규칙 외에 컴퓨터 시뮬레이션 등을 실시하여 구조 및 용도에 적합한 합리적인 방재 계획을 수립하고 있다. 건축물 피난에 관한 법규는 기본적으로 건축법, 소방법 및 관계 법규를 따르고 있으나, 수용인원 및 피난용량설계는 모두 미국 IBC Code의 피난용량관련 기준을 준용하여 계획하고 있으며, 인명안전기준 등은 전적으로 해외에 의존하고 있어, 아직까지 국내 법규가 피난안전성평가 관련 기준 등을 체계적으로 수립하고 있지 않다는 것이 확인되었다.
피난안전성 평가의 경우 사례분석 대상 모두 시뮬레이션 방법을 사용하고 있었으나, 사용 프로그램은 전부 외국 시뮬레이션 프로그 램을 사용하고 있는데, 화재 시뮬레이션은 FDS, 피난 시뮬레이션은 Simulex를 이용하여 피난 안전성을 검증하고 있다고 하였다.
따라서 적절한 성능기반 설계가 정착되도록 인간행동특성 및 공간, 재실자 이동속도 등 국내특성을 반영한 화재, 피난 시나리오 개발 및 시뮬레이션 프로그램 개발이 필요하며, 피난안전성평가 관련 법규가 건축법 및 소방법으로 분산되어 있어 통합 Code 화가 시급 하다고 하였다[21].
이정수(2016)는 긴급상황 및 재난시 미국과 한국의 장애인을 위한 피난 대응체계 및 매뉴얼 실태를 비교·분석하여 재난약자인 장애인 의 행태를 고려한 피난매뉴얼 구축방안을 제시하였다.
이 연구 결과를 살펴보면 첫째, 건축물 주 이용자 및 재실부하를 고려하여 건축물 용도에 의한 피난계획 기준을 강화할 것을 제안하 였고, 경사로, 수평 출구 수 및 피난거리, 피난 발코니 등 시설 인가 기준을 제시하여 장애인의 피난 안전성을 강화할 필요성이 있다고 하였다. 둘째, 국가기관 및 장애인 관련단체는 장애유형에 따른 접 근성 및 피난특성을 고려한 표준 피난 매뉴얼 제시가 필요하며, 각 시설에서는 재실 장애인의 유형에 따른 피난계획을 수립할 필요성이 있다고 하였다. 셋째, 재실자의 장애 유형에 따라 장애인의 이동특성 및 피난 행태가 다르므로 장애 유형별 피난훈련이 필요하며, 피난 보조도구 및 서비스 동물 등 다양한 상황을 고려한 정기적인 피난 훈련을 통해 장애인과 관리자의 피난 숙련도 향상이 요구된다고 하 였다[22].
한운희(2018)는 피난실험을 통해서 건축물 관계자의 판단력을 제고 하고, 피난시간지연 요소를 개선하고 적극 활용하여, 재난으로부터 인명과 재산 피해를 최소화하는 방안을 제시하였다.
이 연구 결과를 살펴보면, 첫째, 초고층 주상복합건축물 화재에서 방재시스템 운영미숙으로 많은 인명피해가 발생하는 문제점을 사전에 예방하기 위하여 피난실험을 실시하여 적응력을 확보하고자 하였다.
둘째, 피난 시뮬레이션 통계와 피난실험에서 수집된 Data 수치를 비교·분석 검증하였다. 셋째, 피난실험 과정에서 실험에 참여가 불가한
다수 인원들의 사유를 분석하여 실제 피난시간에 미치는 영향을 검증 하였다. 넷째, 피난시간 지연 초래 요인에 대한 최적의 대응 방안을 수립하기 위하여 피난장비를 구입하고, 실험 전후 비교분석을 통하여 피난시간 지연을 최소화하기 위한 개선점을 도출, 피난자의 안전을 확보하는데 필요한 기준을 구체화하였다.[23].
2. 학교 시설의 피난 안전성에 관한 선행 연구
이정수·권흥순(2011)은 청소년기의 학생들이 주로 이용하는 중·고등 학교를 대상으로 실제 피난실험을 통하여, 재실자의 피난특성 및 행태를 분석하였다.
이 연구 결과를 살펴보면, 첫째, 중·고등학교에 설치된 복도와 계단의 경우, 국내 설치기준은 시공의 편리와 공간 확보 등이 우선 시되어, 피난시 안전성 확보에 대한 기준이 상대적으로 미흡하고, 국내 중·고등학생들의 신체치수 및 피난속도 기준은 해외의 연구결과 도출된 평균값을 적용하고 있어, 국내의 여건과 매우 다름을 확인 하였다. 둘째, 중·고등학교의 복도 및 계단에서의 피난 속도는 남자 보다는 여자가, 고등학생보다는 중학생이 피난행태적 관점에서 불리 하며, 남녀를 불문하고 신체치수의 차이뿐만 아니라, 연령변화에 따른 심리적 요인과 체력적 요인이 피난행태에 큰 영향을 미치고 있다고 하였다. 셋째, 또한 일정 수준의 피난자가 정체되면 이로 인해 뒤따라 오는 피난자의 피난 속도에 영향을 미치며, 그 영향은 계단이 복도 보다 더 크다고 하였다. 넷째, 국내의 중·고등학생들의 신체치수와 피난속도는 Simulex와 같은 피난 시뮬레이션 소프트웨어에 적용되는 기준나 SPFE, NFPA와 같은 국제기구에서 적용하는 피난속도 기준 치와 현저한 차이가 난다고 하였다[24].
강은혜·최정민(2019)은 장애인 학교시설을 대상으로 소방시설의 성능위주 설계에서 적용되는 화재 및 피난 시나리오 적용과 함께 장애인 특성에 따른 보행속도 차이가 인명안전기준을 만족하지 않는
인원수에 미치는 영향을 검토하여 장애인 학교시설의 설계 시 또는 피난훈련 시 화재 안전성 확보를 위한 기초자료를 제시하였다.
이 연구 결과를 살펴보면, 첫째, 고등학교에 재학중인 장애 학생의 보행속도는 기존 문헌의 보행속도보다 느리다는 결과를 제시하였다.
둘째, 화재는 발화장소와 발화되는 층별 위치, 화재건물과 주변 건물의 배치에 따라 각 출구와 계단실, 경사로에 미치는 영향이 다르게 나타나며 일부 계단실이나 경사로, 출구 등이 폐쇄되어야 하는 경우가 발생하므로 이를 가정한 다양한 화재 시나리오를 작성하여 검토하는 것이 요구된다고 하였다. 셋째, 화재 및 피난안전성 검토 시 보행속도를 일정하게 적용하기 보다는 기존 자료와 측정 데이터를 기반으로 구해진 보행속도를 분포화시켜 적용하는 방안이 실제 피난 상황을 보다 정확히 반영할 수 있다고 제안하였다[25].
김희교(2021)는 학교시설의 건축 계획적 분석을 통하여 향후 학교 시설의 계획 단계에서 실용적으로 활용 가능한 피난 및 대피 동선의 최적화 방안을 제시하였다.
이 연구의 결과를 살펴보면, 첫째, 학교시설에 대해서는 피난인원의 분산을 위한 출구와 관련한 세부적이고 정량적인 기준의 수립이 시급 하다고 하였다. 둘째, 연령별 특성을 고려한 학교시설의 가이드라인이 필요하다고 하였다. 지역주민의 사용으로 수용인원이 많은 개방시설 (강당, 도서관, 식당 등)의 경우 방화구획과 방화셔터가 설치되어야 하는데, 초등학교의 경우에는 방화셔터의 설치를 가급적 지양하는 방향으로 설비계획을 세워야 하며, 부득이하게 방화셔터의 설치가 필요한 경우에는 초등학생의 개폐력으로 개방이 가능한 구조인지
여부에 대한 검증이 필요하다고 하였다. 셋째, 등·하교 및 교과목을 위한 이동에서 평상시에 이동하지 않는 비상구에 대해서는 비상시를 대비한 친숙해지는 훈련이 필요하다고 하였다. 마지막으로 지상층의 창문은 재난의 발생 시 대피통로로 사용이 가능할 수 있으므로, 실을 사용하는 학생, 교직원의 신장을 고려하여 크기를 결정하여야 하며, 외부에서의 창틀의 높이 또한 안전하게 착지할 수 있는 범위 내에서 설치하는 것이 피난에 효과적이다고 하였다[26].
따라서 건축물의 계획단계에서부터 건축물의 기능과 목적에 따라 구분된 평면 및 단면상의 조닝(Zoning)을 하고, 이에 따라 동선을 결정하여야 하며, 인간의 행동특성을 분석하여 최적화된 동선계획을 마련함으로써 효과적으로 피난이 가능할 수 있도록 건축계획 및 설계가 되어야 한다고 하였다
이정수, 오영숙과 권용원(2021)은 피난 부하 및 모델에 대한 이론적 고찰 및 장애아전문 어린이집 피난 훈련을 통해 장애아동의 피난 행태 및 방법을 분석하고, 이를 기초로 장애아전문 어린이집의 장애 아동 피난 부하 모델을 제시하였다.
이 연구 결과를 살펴보면 첫째, 장애아동의 피난은 장애 유형 및 수준, 피난 행태를 고려하여 피난 계획 수립의 필요성이 있으며, 피난시 피난 수단 및 방법의 특별한 고려의 필요성이 있다고 하였다.
둘째, 재난시 장애아동의 피난 부하는 비장애인의 피난 부하와 상이한 조건을 보이며, 장애아동의 특별한 피난 행태(피난 방법 및 수단)를 반영하는 피난 통로 및 피난 부하 모델 구축의 필요성이 있다고 하였다. 셋째, 휠체어 또는 뇌성마비 등 장애 유형 및 수준에 따라
수직 피난이 불가능한 경우, 장애아동의 안전한 피난을 위해서 2층 이상의 활동실에는 장애아동의 안전한 구난시까지 대기할 수 있는 피난안전구역을 설정할 필요성이 있다고 하였다[27].
최창준(2021)은 학교 건물의 수직 피난 경로 중 계단과 경사로를 이용하여 피난하는 경로에서 발생할 수 있는 계단의 단높이 변화와 경사로의 기울기 변화에 따른 피난 시뮬레이션과 피난 실험을 통해 피난소요시간의 차이를 분석하여 안전한 피난 대책을 제시하고자 하였다. 또한, 학생들의 피난 훈련 상황에서의 피난 시뮬레이션을 통해 교실 배치에 따라 모든 재실자의 피난소요시간을 분석하여 피난 안전성이 확보되는 최적의 교실 배치 방안을 제시하고자 하였다.
이 연구 결과를 살펴보면 첫째, 시뮬레이션과 피난 실험 결과에서 남학생이 여학생보다 피난로 모두에서 피난소요시간(RSET)이 단축되 었으며, 경사로가 계단보다 피난소요시간(RSET)이 짧게 나타나 경사 로가 계단보다 피난 안전성이 높은 것으로 분석되었다. 둘째, 피난 시뮬레이션 결과 남・여 학생 모두 계단의 단높이가 0.16m보다는 0.18m나 0.2m에서 RSET이 단축된 결과로 나타나, 계단의 단높이를 피난 안전성이 높은 0.18m～0.2m로 관련 법령 개선을 제시하였다.
셋째, 일반인과 장애인으로만 구분된 경사로의 경사도를 특정 소방 대상물별 경사로 경사도 선정의 개선을 제안하였다. 마지막으로, 각 학교의 교실 배치는 학교 편의보다는 층별 균등과 건물의 중앙 배치로 재난 발생 시 피난 경로를 단축하여 피난 안전성을 우선 생각 하는 방안을 제시하였다[28].
3. 학교 기숙사의 구조와 안전에 관한 선행 연구
이화룡·오형석(2010)은 기숙형 고교의 정책 방향과 방과후 교육프 로그램 특성에 적합한 기숙사 건축 표준(prototype)을 제시하여 시·
도간 균형 있는 표준모델을 정립하고, 기숙사 시설의 적정화를 도모 하여 기숙형 고교가 추구하는 교육철학을 안정적으로 정착될 수 있는 기반을 마련하고자 하였다.
이 연구의 결과를 살펴보면, 기숙형 고교의 기숙사가 단순히 침실과 같이 잠시 머무는 공간 개념에서 벗어나 안락한 거주와 교육 목적을 달성하기 위해서는 영역별 공간 구성의 중요성을 강조하여 네 가지 영역으로 구분하고 있다. 즉 침실영역은 개인공간을 보호하고 쾌적한 거주공간을 확보해야 하는 장소이며, 학습지원 영역은 학생들의 방과후 학습 프로그램 운영에 적합하도록 다양하게 구성하고, 생활지원공간은 여가활동 및 체력향상을 위한 프로그램에 대응할 수 있어야 하며, 관리공간은 학생들의 생활을 지도하고, 사무행정 및 사생관리 등 업무의 대부분을 처리하는 장소일 뿐만 아니라, 기숙사의 유지관리를 위한 공간으로 구분하였다[29].
조명제(2012)는 고등학교 기숙사의 다양한 프로그램 운영에 필요한 시설 공간의 효율적인 활용 방안을 제시하였다.
이 연구 결과를 살펴보면, 고등학교 기숙사 시설 공간의 효율적인 활용을 위해서는 다양한 방과 후, 주말, 방학 중 교육프로그램 운영, 침실의 방음 및 소음 문제 개선, 냉·난방 및 공기환기 등 실내 환경 개선, 자기 주도적 학습능력 신장을 위한 독서실(학습실·자습실)의
책걸상, 조명, 칸막이 등의 시설 개선이 필요하다고 하였다. 또한, 기 숙사생의 복리·후생을 위해 휴게실·매점의 현대화, 체력단련실 확충, 개인생활공간과 공동생활공간의 확보, 동아리실, 도서관, 보건실의 확보 등을 확충하는 등 학교 시설과 연계하여 친환경성·쾌적성·안전성 등을 고려한 개선 및 확충이 필요하다고 하였다[30].
백정선(2013)은 기숙사의 물리적 주거환경에 대한 개선방향을 모색하여 기숙사생들의 주거 만족도를 높이고 기숙형 고등학교 기숙사 건축 방향의 정책적 시사점을 제시하고자 하였다.
이 연구 결과를 살펴보면, 학교 기숙사 전체 이용 만족도는 대체로 높은 편이나 침실 및 지원 공간에 대한 개선의 필요성을 제기하고 있다. 침실공간에서는 침실 내 화장실 및 샤워실 설치, 고밀도 수납 가구 설치, 침실내 제습 및 환기 등이 필요하다고 하였고, 학습지원 시설에 있어서는 정보검색실을 확충하고 정독실 내 소음개선을 위한 칸막이 설치 등이 필요하다고 하였다. 또한, 생활지원시설 개선에 있어서는 청소전담 용인인력을 활용한 화장실 및 세면실 청소, 배수 설비 시설의 확충, 샤워실의 충분한 공간확보 등을 고려해야 한다고 하였다. 아울러 기숙형 고등학교 기숙사 학생들에 대한 거주 만족도 향상을 위해 학교 측의 절대적인 관심과 배려, 지자체의 행·재정적 지원도 필요함을 강조하고 있다[31].
황미영(2015)는 수능 이후 사생수 감소와 인구 급감시대에 대비한 기숙사의 안정적 운영 방안을 제시하였다. 기숙사 비용의 임의적인 편성 방지와 합리적인 정산이 될 수 있도록 기숙사 학교에 공통으로 적용할 수 있는 기준이 필요하며, 재정적 안정화를 위해 입사율과
연동한 탄력적 재원 규정의 마련이 필요하고, 기숙형고 기숙사 운영 의 표준 모형 마련을 위한 협의체 활성화가 필요하며, 사감의 휴게 시간 등으로 인한 공백 시간에 실효성 있는 학생 보호 방안의 마련 이 필요하고, 사감의 전문성 신장을 위해 전문교육이 절실하다고 강 조하였다[32].
신영수(2016)는 고등학교 기숙사 생활환경에 관한 실태 및 사용자 인식을 토대로 안전교육은 물론 안전한 환경을 조성할 수 있는 기 초자료를 제시하였다.
이 연구결과를 살펴보면, 기숙사 안전을 확보하기 위해서는 체험 중심의 교육을 통해 안전지식 및 행동의 생활화·습관화로 안전에 대 한 올바른 가치관과 안전사고 대처능력을 높여야 하고, 전문적인 안 전 관리자 양성과 다양한 교육프로그램 개발을 통한 체계적인 안전 교육이 필요하며, 기숙사 시설의 안전성 확보를 위해 동일층의 단차 제거, 간단명료한 동선, 둥근 모서리, 완만한 계단 기울기 등 물리적 환경 개선이 필요하고, 소방 설비 규정을 강화한 기숙사 설계 안전 기준을 마련하여 학생들이 쾌적하고 안전한 기숙사 생활이 가능하 도록 기숙사 안전 환경이 조성되어야 한다고 하였다[33].
최현(2018)은 고등학교 기숙사생들의 안전의식과 위기대응능력, 안전교육 중요성에 대한 성별 비교를 통해 문제점을 파악하고 기숙 사 안전 예방 대책을 제시하였다.
이 연구 결과를 살펴보면, 첫째, 기숙사생들의 안전인식과 위기대 응능력, 안전교육 중요성에 대해서 성별 비교 결과, 남학생보다 여 학생이 위기 경험, 역량수준, 위기대응, 화재발생 대응 등에서 대부
