제 16회 TOMMs Webinar : 복합건축물 화재 시 대피계획을 위한Fire Dynamic & Viswalk 활용방안

복합건축물 화재 시 대피계획을 위한 Fire Dynamic & Viswalk 활용방안

연구원:  신승근

□ 연구배경

 

• 최근 GTX 환승역을 비롯한 영동대로 지하복합시설 등의 건설이 활발해지면서 화재 등 재난 상황에 대한 대피계획 수립이 중요한 과제로 부각되고 있음
• 본 연구는 화재 확산 시뮬레이션 모델과 보행 시뮬레이션을 연계하여 화재 발생 시 연기 확산에 따른 인명피해 규모를 분석하고 효율적인 대피를 위한 각종 방안을 사전에 검증하기 위한 것임

□ Viswalk

• Viswalk는 Social Force Model을 활용하여 보행자 간의 상호 작용을 묘사하는 모델로서 보행자와 보행자, 장애물 간의 움직임, 반응 시간, 보행 거리에 대해 세밀한 분석 가능함

 

 

 

 

□ FDS (Fire Dynamics Simulator)

 

• Fire Dynamics Simulator는 화재 역학 시뮬레이터로 유체 역학과 열전달의 기본 원리를 기반으로, 분석 공간을 격자로 나누고, 각 격자 셀에서의 질량, 에너지, 운동량 등의 변화를 시간에 따라 계산하여 화재 발생, 확산, 연기 이동 등을 예측
• 원하는 분석 공간의 화재에 대한 분석을 수행하려면 해당 구역의 벽 재질, 장애물 위치와 같은 기하학적 특성, 화재 발화점 위치, 발화속도 및 열 방출률을 설정하여 시뮬레이션을 실행하여 화재의 동작 및 영향을 정량적으로 평가 가능

 

 

 

• GTX 청량리역 설계도를 기반으로 보행 가능 공간, 장애물 및 이동시설별(계단, Elevator, Escalator 등) 위치, 폭원, 정원, 속도 구축하여 보행 Simulation 3D 모델 구축

 

 

• Viswalk와 FDS를 연계하여 화재 분석공간을 구축하고 분석범위, 분석시간과 화재 발생 위치를 설정하여 화재 발생 시 연기 확산모형과 보행행태를 분석함

 

 

 

□ Case Study

 

• 청량리역에는 1호선, 수인분당선, 경의중앙선, 경원선, KTX 강릉선, 경춘선, ITX-청춘 총 7개의 노선이 운행하고 있으며 장래에 GTX-B, GTX-C, 수서~의정부 SRT, 청량리역~부전역 ITX 노선이 통과 예정이며, 오후첨두(18시~19시) 10,552명으로 가장 많음
• 화재 시 대피분석을 위해 ES 이용 불가 등 3개 시나리오를 설정함.

 

□ 보행분석 결과

 

• 『도시철도 정거장 및 환승 편의시설 설계』는 모든 승객이 6분 이내에 연기나 유독가스로부터 안전한 외부 출입구로 벗어나도록 해야 하나,
• 청량리역을 대상으로 대피시간을 분석한 결과 모든 경로 이용 가능 11.3분을 비롯해 특별계단만 사용 시 15.5분으로 분석되어 화재 발생 시 대피기준 6분을 초과

 

 

• 화재 시 ES, EV 등의 이용이 불가한 점을 감안하고 시야 확보가 어려울 경우 벽을 짚으며 이동하는 행태를 반영하여 벽체를 원형으로 변경

 

• 벽면을 원형으로 개선한 결과 피해인원이 현황 781명 53.1% → 43.2%로 감소되며, 지상 대피까지 14.6분으로 분석되었으며, 추가적으로 피난계단을 증축할 경우 11.1분으로 분석됨

 

 

 

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