신뢰도 향상을 위한 피난시뮬레이션 활용(복사열 유속)

 

국가화재평가원

현암 대리

 

 

현대 건축물의 구조 및 형상이 다양해진 만큼 인명안전성 평가에 대한 중요성이 대두되고 있습니다. 그 중에서도 화재가 발생했을 경우, 위험요소 파악 및 대피경로 등 해당 상황에 대응하기 위해서 피난시뮬레이션의 정확도가 개선될 필요가 있다고 느낍니다.  

현재 국가화재평가원에서 피난시뮬레이션은 ‘pathfinder’를 기반으로 수행하고 있는데, 이를 작업하면서 ‘RSET data’의 신뢰도를 증가시킬 수 있는 시뮬레이션의 활용방안에 대해 소개하고자 합니다.

 

ASET과 RSET 조건

 

【ASET RSET 비교표]

 

우선 인명안전성평가에 활용되는 시뮬레이션을 이야기 하기 앞서 위의 그림의 정의되어 있는 ‘ASET’과 ‘RSET’에 대한 이해가 먼저 필요합니다.

ASET(Available Safe Egress Time)이란, 거주자가 인명피해 없이 피난하는데 필요한 시간을 뜻합니다. ASET의 조건은 크게 온도, 가시거리, 호흡 한계선, 독성과 관련한 조건에 의해 각 시간이 결정됩니다. RSET(Required Safe Egress Time)은 ‘필요피난시간’으로 거주자가 실제 피난을 수행하는 시간으로 피난시뮬레이션을 통해 해당 시간의 값을 도출할 수 있습니다.

피난시뮬레이션 상의 별도의 작업을 통해 정확도가 높은 RSET값을 도출할 수 있는데, 그 중 한가지 방법을 소개하도록 하겠습니다.

 

보행자 피난 경로 조건

 

피난시뮬레이션과 화재시뮬레이션을 커플링 시킬 때, 별도의 작업을 하지 않은 경우 보행자가 화원을 관통하거나, 화원 근처로 지나가는 것을 확인할 수 있습니다.

【화원 근처로 피난하고 있는 보행자]

 

이와 같은 상황은 피난시간(RSET)값이 감소하고, 이는 인명안전성 ‘Data’의 신뢰도에 문제로 이어질 여지가 있습니다. 이와 같은 시뮬레이션 상의 문제점을 보완하기 위해 화원의 HRR을 통한 복사 열유속 값 산정이 필요합니다.

국가화재평가원 ‘화재 안전 계산 tool’ 내 복사열 유속 계산에서 화재시뮬레이션에서 설정한 가연물의 열방출률 값을 입력하면 복사열 유속의 거리별 영향이 나와있습니다. 해당 계산은 http://tool.kfsl.co.kr/login  다음 사이트에서 Guest로 로그인 하여 ‘화재 안전 계산 Tool’ → ’복사열 유속 계산’ 에서 활용가능합니다.

이 계산을 통해 피난경로의 한계 반경을 산정하고 그 반경 이내로는 보행자가 이동하지 못하도록 설정하고 있습니다.

【복사열 유속 계산 예시]

 

위의 예시와 같이 피난이 어려운 한계 반경을 구하고 난 후, 피난시뮬레이션 상에 보행자가 화원으로부터 해당 값의 반경 내에 관통하여 피난할 수 없도록 설정합니다.

Pathfinder 시뮬레이션 특성 상 보행자는 가장 빠른 경로로 이동하고자 하는 특성이 있기 때문에 얇은 장애물 (add obstacle)을 활용하여 피난 시 피난이 어려운 반경을 뚫고 피난하고자 하는 보행자들의 경로를 조정시키고 있습니다.

【화원으로 부터 복사열 유속 반경 밖으로 피난하고 있는 모습]

 

이와 같은 설정을 통해 실제 화재가 발생했을 경우, 피난자의 피난 경로를 유추하고 RSET의 신뢰도를 높일 수 있습니다.

 

추후에 기회가 된다면 이외에도 RSET값의 신뢰도를 높이는 방법을 이어서 소개하도록 하겠습니다.

 

참고문헌

1) ASET조건 “ 전기차 전용 주차구역 소방안전 가이드“ ,2022