건축구조 레포트 - 고층 내화건축물 화재의 문제점과 화재가혹도에 대해 서술하시오.

I. 서론

건축구조 수업에서 초고층 건물의 단면을 볼 때는 기둥과 코어가 먼저 눈에 들어왔다. 화재 수업을 듣고 같은 그림을 다시 보니 계단과 방화구획, 설비 샤프트가 더 크게 보였다. 지상 가까운 건물에서는 출구까지 몇 층만 내려가면 되지만 수십 층 위에서는 피난 자체가 긴 이동이 된다. 소방대도 같은 높이를 거꾸로 올라가야 한다. 내화구조라는 말 때문에 불이 나도 구조체는 안전할 것 같지만, 내화성능은 무한히 버틴다는 뜻이 아니다. 고층 내화건축물의 화재 문제는 높이, 연기 이동, 피난 지연, 구조체의 고온 노출이 한꺼번에 겹친다는 데 있다.

II. 본론

1) 높이가 바꾸는 피난과 소방 활동의 조건

고층 건축물에서 가장 먼저 달라지는 조건은 이동 거리다. 재실자가 지상으로 내려오는 데 시간이 오래 걸리고 계단에는 여러 층의 사람이 합류한다. 김윤성 등의 연구는 고층건축물 화재에서 대부분의 재실자가 계단실 같은 수직 피난로를 이용하므로 계단실 안전이 중요하다고 지적한다. 층마다 사람들이 계단으로 들어오면 밀도가 높아지고 보행속도가 떨어질 수 있다. 피난계단의 폭이 충분해 보여도 실제 상황에서는 노약자, 어린이, 짐을 든 사람, 공포로 움직임이 느려진 사람이 함께 섞인다.

엘리베이터를 평상시처럼 사용할 수 없다는 점도 피난을 어렵게 만든다. 화재가 난 층과 연기 확산 상태에 따라 승강기 운행이 제한될 수 있고, 재실자는 계단에 의존하게 된다. 고층부에서 계단을 오래 내려오면 체력이 떨어진다. 중간에 문이 열릴 때마다 다른 층 사람이 합류하고, 일부는 다시 위로 움직일 수도 있다. 그래서 고층건물의 피난계획은 출구의 개수만 확인해서 끝나지 않는다. 피난안전구역, 계단실의 방연 성능, 층별 피난 전략처럼 긴 이동을 나누어 관리할 장치가 필요하다.

소방대의 접근도 어렵다. 외부 사다리차가 닿을 수 있는 높이에는 한계가 있고, 고층부 화재는 건물 내부의 계단과 소방용 승강기, 연결송수관 등 자체 설비에 크게 의존한다. 지상에서 장비를 가져오는 시간도 길어진다. 건물 안의 펌프와 배관이 정상 작동하지 않으면 소화활동이 크게 제한된다. 고층건물에서는 설비의 신뢰성이 곧 소방대의 전술 범위를 정한다고 해도 과하지 않다.

연기의 수직 이동은 고층건물에서 특히 까다롭다. 계단실, 엘리베이터 승강로, 설비 샤프트는 여러 층을 관통한다. 온도 차이 때문에 생기는 연돌효과는 연기를 위쪽으로 빠르게 이동시킬 수 있다. 박용환과 김범규의 연구는 80층 규모 건물을 대상으로 계단실 급기가압 조건과 연돌효과의 관계를 분석하면서 압력 분포가 급기 위치에 따라 크게 달라질 수 있음을 보여 주었다. 제연설비가 있다고 해서 자동으로 안전해지는 것이 아니라 건물 높이와 압력 차이를 고려해 설계해야 한다는 뜻이다.

방화문도 작은 부품처럼 보여도 중요하다. 계단실을 보호하려면 문이 닫혀 연기 유입을 막아야 하지만 압력 차이가 너무 크면 사람이 문을 열기 어려워질 수 있다. 반대로 압력이 부족하면 연기가 계단실로 들어온다. 고층건물의 제연은 "바람을 세게 넣으면 된다"는 방식으로 해결되지 않는다. 피난자가 문을 사용할 수 있는 조건과 연기 차단 성능을 함께 맞춰야 한다. 구조설계와 설비설계가 따로 움직이면 실제 화재에서 빈틈이 생긴다.