화재안전계산 Tool과 Path Finder의 피난시간 비교

 

국가화재평가원

노재현 대리

 

화재안전계산 Tool과 Path Finder 비교

 

지난 호(화재안전계산 Tool을 활용한 ‘피난시간’ 산출)에서 화재안전계산 Tool을 사용해 피난시간을 산출하는 방법에 대해 설명했습니다. 이번 호에서는 국내 성능위주설계에서 많이 사용하는 Thunder Head사의 Path Finder를 활용한 피난시간 산출을 통해 화재안전계산 Tool과 Path Finder 간의 피난시간 산출 결과를 비교해 보도록 하겠습니다.

 

구역 정보 입력

 

먼저, 지난 호에서 화재안전계산 Tool의 입력값은 아래 표와 같으며, 동일한 조건값을 Path Finder에 적용시킵니다.

 

[구역 정보 입력값]

 

Path Finder에서는 추가적으로 ‘어깨너비‘와 ‘피난인원의 배치‘ 조건을 입력해야 합니다. 해당 조건은 일반적인 조건(어깨너비 45.5cm, 피난인원 배치 Random)을 적용했습니다.

 

데이터 분석

[화재안전계산 Tool(왼쪽)과 Path Finder(오른쪽) 구역 구분 예]

 

[화재안전계산 Tool 및 Path Finder 피난시간 결과값 비교]

 

   * Te는 보행시간, EXIT 통과시간, 내부 장애 피난시간 중 가장 느린 시간을 가져옵니다.

 

피난시간 계산 결과 화재안전계산 Tool과 Path Finder 간 차이는 약 5초가 발생하며, Path Finder의 결과값이 상대적으로 더 보수적인 계산 결과가 도출됐습니다.

 

화재안전계산 Tool과 Path Finder 차이

 

두 데이터가 차이나는 이유는 화재안전계산 Tool의 경우 보행시간을 계산할 때, 첫 피난자가 문을 통과한 시점 부터 시간을 계산하기 시작합니다. 하지만 Path Finder의 경우 첫 피난자가 문을 향해 이동하는 시간부터 계산을 시작합니다. 보정하여 결과를 확인해보면 아래 표와 같습니다.

 

 

보정 전의 Path Finder 결과값인 91.3초에서 보정 후의 Path Finder 결과값인 87.8초로 3.5초가 줄어들어 화재안전계산 Tool 결과값인 86.3초 보다 1.5초 느린값으로 계산됐습니다.

 

화재안전계산 Tool과 Path Finder의 비교

 

두 프로그램의 계산 방식에 차이가 있기 때문에 화재안전계산 Tool과 Path Finder에 동일한 조건을 구현해 서로 비교, 분석해보겠습니다.

 

1) 기본조건 : 50m X 50m 구역, 269명의 피난자
  * ‘피난시간’ 검증을 위해 감지기 작동시간 및 피난개시 지연시간은 적용하지 않습니다.

[화재안전계산 Tool 계산 결과]                                                           [Path Finder 구획 및 배치]

 

 

위와 같은 조건에서 화재안전계산 Tool은 137.9초, Path Finder는 133.8초가 도출되어, 두 프로그램상 결과값의 차이는 약 4.1초로, 오차범위 내의 계산결과가 도출된 것을 확인할 수 있습니다.

 

해당 조건에서 오차범위가 줄어든 이유는 ‘병목현상‘이 발생했기 때문입니다.

화재안전계산 Tool은 피난시간 산출 시 ‘보행시간‘, ‘EXIT 통과시간‘, ‘장애물 통과시간’ 중 가장 느린 시간으로 최종피난이동시간을 계산하는데, 여기서 ‘EXIT 통과시간’의 값이 병목시간과 관계가 있는 항목입니다.

 

이번 기본 조건에서의 검증 결과 인원이 많을수록, 병목시간이 길 수록 두 프로그램의 오차는 거의 없어지며, 비슷한 결과를 도출시킬 수 있는 것을 확인하였습니다.

 

 

2) 병목현상 없는 조건 : 50m X 50m 구역, 20명의 피난자

1번 검증과 같은 조건에 피난자와 출입구를 가장 멀게 배치하여 계산하였습니다.

       [검증용 화재안전계산 Tool결과]                                             [병목현상 없는 조건 Path Finder 구획 및 배치

 

 

계산 결과에 두 프로그램의 피난시간은 약 24.8초의 차이가 발생했습니다.

 

병목현상이 없는 조건에서는 두 프로그램의 시간 차이가 많이 차이가 나는 것을 확인할 수 있었습니다. 화재안전계산 Tool과 Path Finder의 피난시간 산출에 사용되는 수식 등은 유사합니다. 다만, 두 프로그램의 피난시간 산출 결과의 차이는 피난거리에서 발생한다고 판단됩니다.

 

화재안전계산 Tool은 피난시간 산정 시 ① 보행시간, ② EXIT 통과시간, ③ 내부 장애 피난시간 등을 모두 고려해 이 가운데 가장 긴 시간(최대)을 피난시간으로 산정합니다. 보행시간의 경우 가장 먼 거리(해당 구역의 가장 먼 곳에서 최장거리로 돌아가는 경로)를 선정해 시간을 산정하기 때문에 상대적으로 보수적인 값이 도출됩니다.

 

반면, Path Finder는 피난구까지 가장 가까운 보행거리(최단거리)로 계산됩니다. 단, 최단거리 경로 상 장애물이 있는 경우 이를 피해 이동합니다. 따라서, Path Finder 프로그램이 상대적으로 더 현실적으로 실제 상황과 유사한 결과를 도출한다고 볼 수 있습니다.

 

3)보행거리 조건 : 50m X 50m 구역, 20명의 피난자

2번 검증과 같은 조건을 설정하고 Path Finder상에서 보행거리(가장 긴 거리)로 이동할 수 있게 길을 따로 만들어 계산하였습니다.

        [검증용 화재안전계산 Tool결과]                                            [보행거리  조건의 Path Finder 구획 및 배치]

 

보행거리 통로 형태의 Path Finder 피난시간 계산 결과는 82초로 도출됐습니다.

 

위와 같은 조건에서 화재안전계산 Tool은 83.1초, Path Finder는 82초가 도출되어, 두 프로그램상 결과값의 차이는 약 1.1초로, 오차범위 내에 계산결과가 도출된 것을 확인할 수 있습니다.

 

 

2번, 3번의 조건으로 두 프로그램에서 피난거리 산출에 대한 차이점을 검증했습니다.

 

화재안전계산 Tool과 Path Finder 프로그램의 결론

 

총 3가지 조건을 통해 화재안전계산 Tool과 Path Finder의 계산의 차이가 있다는 것을 파악했습니다. 이 차이는 병목현상 여부, 피난 시 이동경로에서 차이가 발생하는 것을 확인 했습니다. 이번 저널에서 확인한 두 프로그램의 차이의 결론은 다음과 같습니다.

[프로그램별 계산방식의 차이점]