외기 개방형 피난안전구역의 피난안전성에 관한 연구 :A Study on the Evacuation Safety of the Outdoor Open Refuge Area

이상우

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이상우 (서울시립대학교, 서울시립대학교 도시과학대학원)

지도교수: 윤명오

발행연도: 2020

저작권: 서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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급격한 도시 성장에 따른 다양한 문제를 해결하기 위해 건축물의 고층화 및 대형화에 주력해왔다. 건축물의 고층화 및 대형화는 한정된 대지 내 거주공간의 양적 확보에는 유리하나, 긴 피난동선 및 많은 수의 재실자 수용 등으로 인해 피난안전성 확보에는 불리하다. 국내의 경우 이에 따른 대안으로 건물 중간층 중 한층 전체에 피난안전구역을 설치하고 있다.

현행 기준의 경우 피난안전구역에 배연창 또는 환기창, 한쪽 면이 개방된 개구부를 설치 할 수 있다. 이렇게 피난안전구역에 개구부가 설치된 형태를 외기 개방형 피난안전구역이라고 정의하며, 화재 발생 시 외기 개방형 피난안전구역에 연기가 유입되어 피난안전성이 확보 되지 못할 경우
피난안전구역 내 재실자의 대피가 불가능할 뿐 만 아니라 피난안전구역에 연결되는 특별피난계단의 상·하층으로 분리된 구조로 수직피난경로의 단절이 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 외기 개방형 피난안전구역의 하부층에서 화재가 발생한 경우 연기의 이동을 분석하여 피난안전구역에 미치는 영향을 분석하고 피난안전구역의 설치 목적에 부합할 수 있는 대안을 제시하는 것이 목적이다.

이러한 연구목적을 달성하기 위해 화재시뮬레이션을 이용하여 연기의 이동을 분석하였고, 대안 Case 작성을 위해 연기의 이동에 관한 이론 및 피난안전층을 설치하고 있는 중국, 홍콩, 싱가포르의 관련 규정을 검토하여 피난안전구역의 2개면 개방 및 풍압이 작용하는 방향을 주요 변수로 적용해 대안 Case를 작성하여 총 9개의 Case로 시뮬레이션을 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 한 면을 외기에 개방할 경우 화재 시 피난로의 단절이 있을 수 있다. 둘째, 자연배기를 위해 2개면 이상 개방 시 기류의 방향은 유입방향에서 개방된 이면으로 형성되나 와류 및 연기의 급격한 유입으로 인해 피난안전성을 확보할 수 없다. 셋째, 개구부의 방향을 다르게 할 경우 풍압의 영향을 거의 받지 않아 피난안전성이 확보되는 것으로 나타났다.

위 사항을 종합적으로 고려해 제시하는 대안은 다음과 같다.

첫째, 피난안전구역의 벽 2개면 이상 외기에 개방된 구조로 해야 한다. 또한 피난안전구역에 연결되는 특별피난계단은 2개소 이상이어야 하며, 특별피난계단의 출입 방향은 서로 반대방향으로 설치되어야 한다.

둘째, 피난안전구역의 아래층 개구부가 없는 방향으로 피난안전구역의 벽면을 외기에 개방된 구조로 해야 한다.

셋째, 피난안전구역에 배연창을 설치할 경우 특별피난계단 부속실의 원활한 차압형성을 위해 피난안전구역을 거쳐 상·하층으로 갈 수 있는 구조로 설치하되 유입공기 배출이 가능하도록 해야 한다. 또한 피난안전구역으로 나가는 문은 피난안전구역의 상황을 확인할 수 있는 구조로 설치해야 하고 계단참에 문등의 개구부를 설치해 피난안전구역에 대피가 불가능할 경우 방재센터에서 개구부를 개방할 수 있는 구조로 하여 개구부를 통해 하부층으로 바로 피난할 수 있도록 한다.

In order to solve various problems associated with rapid urban growth, a building is getting taller and larger. High-rise and large buildings, which is advantageous for quantitative secure a limited living space, which is disadvantageous to ensure the evacuation safety due to long evacuation flow line and many occupants. In Korea, as an alternative, an evacuation safety zone has been set up in one entire floor on the middle of building.

According to the current standards, smoke evacuation windows or ventilation windows and openings with one side open can be installed in the evacuation safe area. Such a form in which an opening is installed in the evacuation safety area is defined as an open-air evacuation safety area. In the event of a fire, if smoke flows into an open-air evacuation safety area and no evacuation safety is secured, it is not only impossible for occupants in the evacuation safety area, but also the vertical evacuation route may be cut off due to a structure separated from the upper and lower floors of the special evacuation stairs connected to the evacuation safety zone. Therefore, the purpose of this study is to analyze the movement of smoke when a fire occurs in the lower parts of the open-air evacuation safety area, to analyze the impact of the smoke to the evacuation safety area, and to present an alternative that can be matched with the purpose of setting up the evacuation safety area.

In addition to being impossible to evacuate the room in the evacuation safety area, the structure is divided into upper and lower layers of the special evacuation stairs connected to the evacuation safety area, and the vertical evacuation route may be broken. Therefore, the purpose of this study is to analyze the movement of smoke in the event of a fire on the lower floor of an open air evacuation safety area, to analyze the impact on the evacuation safety area, and to present an alternative plan in accordance with the purpose of setting up the evacuation safety area.

To achieve the objectives of these studies, the movement of smoke was analyzed using fire simulation. To create an alternative case, the theory on the movement of smoke was studied and the relevant regulations of China, Hong Kong, and Singapore, which have set up an evacuation safety floor, were reviewed. Based on the data, an alternative case was prepared by applying the two-sided opening of the evacuation safety zone and the direction in which wind pressure is applied as the main variables, and the simulation was carried out in a total of nine cases. The results are as follows: First, if one side is open to the outside, there may be a disconnect form the evacuation route in case of a fire. Secondly, when more than two sides are opened for natural exhaust, air flows from the direction of inflow to the opposite direction, but evacuation safety cannot be ensured due to the rapid inflow of the eddy and the smoke. Thirdly, when the directions of the openings are different, the wind pressure is hardly affected to the smoke movement and evacuation safety is secured.

The following is an alternative to taking the above into consideration.

First, two or more openings in the evacuation safety zone must be open-aired to the outside. In addition, there must be at least two special evacuation stairs connected to the evacuation safety zone, and the entrance and exit directions of the special evacuation stairs must be opposite to each other.

Secondly, the wall of the evacuation safety area must be open to the outside air in the direction where there is no lower floor opening in the evacuation safety area.

Thirdly, when smoke ventilators are installed in an evacuation safety area, they are installed in such a way that they can go to the upper and lower floors through the evacuation safety zone in order to smoothly form differential pressure in the ancillary room of the special evacuation stairs, but the inflow air must be discharged. A door to the evacuation safety zone should be installed in a structure that can check the status of the evacuation safety zone. In addition, if it is impossible to evacuate to the evacuation safety area, an opening such as a door is installed on the stair landing so that the disaster prevention center can open the opening. So, it can be evacuated directly to the lower floor through the opening.

#피난안전구역 #고층 건축물 #초고층 건축물 #피난안전성평가

< 목 차 >
제1장 서론 1
제1절 연구의 배경 및 목적 1
제2절 연구방법 및 범위 2
제2장 이론적 고찰 4
제1절 고층 건축물의 분류 및 현황 4
1. 고층 건축물의 분류 4
2. 국내 고층 건축물 및 초고층 건축물 현황 6
3. 국내 피난안전구역 설치 현황(초고층 건축물 중심으로) 10
제2절 고층 건축물의 화재 특성 및 피난 특성 11
1. 화재 특성 11
2. 피난 특성 15
제3절 피난안전구역의 정의 및 역할 17
1. 피난안전구역의 정의 17
2. 피난안전구역의 의의 19
제3장 피난안전구역 관련 법규 검토 20
제1절 국내기준 20
1. 피난안전구역의 관련 기준 20
2. 피난안전구역에 관한 국내기준 고찰 24
제2절 해외기준 24
1. 중국의 피난층 기준 24
2. 홍콩의 피난층 기준 25
3. 싱가포르의 피난층 기준 28
제3절 국내기준과 해외기준 비교 분석 29
1. 개요 29
2. 국내기준과 해외기준의 피난안전구역 관련 기준 고찰 29
제4 시뮬레이션 분석 31
제1절 시뮬레이션 모델의 설정 31
1. 시뮬레이션 Case의 구성 31
2. 사용프로그램 32
3. 시뮬레이션 입력데이터 33
제2절 Case별 시뮬레이션 결과 38
1. Case1 시뮬레이션 결과 38
2. Case1-1 시뮬레이션 결과 43
3. Case1-2 시뮬레이션 결과 48
4. Case2 시뮬레이션 결과 53
5. Case2-1 시뮬레이션 결과 58
6. Case2-2 시뮬레이션 결과 63
7. Case3 시뮬레이션 결과 68
8. Case3-1 시뮬레이션 결과 73
9. Case3-2 시뮬레이션 결과 78
제3절 시뮬레이션결과 총괄 분석 83
제5장 결론 84
참고문헌 87
Abstract 89
감사의 글 93
< 표 목차 >
<표 2-1> 고층 건축물의 일반적 분류 5
<표 2-2> 고층 건축물 현황 7
<표 2-3> 국내 대표 초고층 건축물 8
<표 2-4> 초고층 건축물 현황 9
<표 2-5> 해외 초고층 건축물 현황 10
<표 2-6> 피난층 설치 초고층 건축물 현황 11
<표 2-7> 해외 피난안전구역의 정의 18
<표 3-1> 피난안전구역 설치 대상 20
<표 3-2> 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제 14조 22
<표 3-3> 초고층 및 지하연계 복합건축물 재난관리에 관한 특별법
시행규칙 제8조 22
<표 3-4> 고층 건축물의 화재안전 별표1 23
<표 3-5> 중국의 피난층 규정 25
<표 3-6> 홍콩의 피난층 규정 26
<표 3-7> 싱가포르의 피난층 규정 28
<표 4-1> 시뮬레이션 Case의 구성 32
<표 4-2> 격자 적정성 검토 35
<표 4-3> 인명한계기준 37
<표 4-4> 연기거동 39
<표 4-5> 가시거리 Slices file 40
<표 4-6> 온도 Slices file 41
<표 4-7> 연기거동 44
<표 4-8> 가시거리 Slices file 45
<표 4-9> 온도 Slices file 46
<표 4-10> 연기거동 49
<표 4-11> 가시거리 Slices file 50
<표 4-12> 온도 Slices file 51
<표 4-13> 연기거동 54
<표 4-14> 가시거리 Slices file 55
<표 4-15> 온도 Slices file 56
<표 4-16> 연기거동 59
<표 4-17> 가시거리 Slices file 60
<표 4-18> 온도 Slices file 61
<표 4-19> 연기거동 64
<표 4-20> 가시거리 Slices file 65
<표 4-21> 온도 Slices file 66
<표 4-22> 연기거동 69
<표 4-23> 가시거리 Slices file 70
<표 4-24> 온도 Slices file 71
<표 4-25> 연기거동 74
<표 4-26> 가시거리 Slices file 75
<표 4-27> 온도 Slices file 76
<표 4-28> 연기거동 79
<표 4-29> 가시거리 Slices file 80
<표 4-30> 온도 Slices file 81
< 그림 목차 >
<그림 1-1> 피난안전구역의 피난동선 예시 2
<그림 2-1> 고층 건축물 현황 그래프 6
<그림 2-2> Building airflows due to winter stack effect 13
<그림 2-3> 수직피난동선도 예시 19
<그림 3-1> Typical Layout of Refuge Floor 27
<그림 3-2> temporary refuge spaces in fireman’s lift lobby 27
<그림 4-1> Smoke View 실행장면 예시 33
<그림 4-2> 소파 발열량 34
<그림 4-3> 발열량 그래프 34
<그림 4-4> 시뮬레이션 대상 평면도 36
<그림 4-5> 화재 및 개구부위치, 개구부 상세 36
<그림 4-6> 인명한계기준 측정 위치 37
<그림 4-7> Case1 공간구성(Smoke view) 38
<그림 4-8> P-56 지점 가시거리 그래프 40
<그림 4-9> P-23 지점 온도 그래프 42
<그림 4-10> Case1-1 공간구성(Smoke view) 43
<그림 4-11> P-23 지점 가시거리 그래프 45
<그림 4-12> P-34 지점 온도 그래프 47
<그림 4-13> Case1-2 공간구성(Smoke view) 48
<그림 4-14> P-33 지점 가시거리 그래프 50
<그림 4-15> P-33 지점 온도 그래프 52
<그림 4-16> Case2 공간구성(Smoke view) 53
<그림 4-17> P-55 지점 가시거리 그래프 55
<그림 4-18> P-23 지점 온도 그래프 57
<그림 4-19> Case2-1 공간구성(Smoke view) 58
<그림 4-20> P-43 지점 가시거리 그래프 60
<그림 4-21> P-33 지점 온도 그래프 62
<그림 4-22> Case2-2 공간구성(Smoke view) 63
<그림 4-23> P-33 지점 가시거리 그래프 65
<그림 4-24> P-33 지점 온도 그래프 67
<그림 4-25> Case3 공간구성(Smoke view) 68
<그림 4-26> P-44 지점 가시거리 그래프 70
<그림 4-27> P-33 지점 온도 그래프 72
<그림 4-28> Case3-1 공간구성(Smoke view) 73
<그림 4-29> P-65 지점 가시거리 그래프 75
<그림 4-30> P-65 지점 온도 그래프 77
<그림 4-31> Case3-2 공간구성(Smoke view) 78
<그림 4-32> P-58지점 가시거리 그래프 80
<그림 4-33> P-33 지점 온도 그래프 82

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