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미국 방재규정의 이해 (2)

- 피난안전규칙 -

글 유호정
KFPA 조사연구팀 과장, 미국소방기술사(FPE)



1. 미국의 건축물 피난안전규칙의 의의

가. 들어가며
건축물이 갈수록 대형화, 고층화 되고 복잡하게 연결되는 현대사회에서, 비상시에 건물 내의 사람들이 안전하고 신속하게 외부로 이동하는 것이 더욱 중요하면서 어려운 문제가 되어 가고 있다. 미국의 경우 대 도시화와 산업화의 과정 중에 큰 인명피해를 낸 화재사고를 경험하면서 건물 화재시 피난에 대한 관심을 가 지고 오랫동안 제도를 개선해 왔다.

한국은 건축법의 ‘건축물의 피난ㆍ방화구조 등의 기준에 관한 규칙(이하 피난방화규칙)’에서 피난계단 등 피난안전에 관한 규정을 하고 있는데, 미국의 건축법이라고 할 수 있는 IBC(International Building Code) 1) 의 10장에서는 Means of Egress에 대한 규정을 통해 건축물의 피난안전을 규정하고 있다. 또한 미국의 방 재기관인 NFPA는 NFPA 101, life safety code(인명안전코드, 이하 NFPA 101)를 제정하여 용도별로 좀더 세부적인 피난안전대책을 제시하고 있다.

나. NFPA 101과 IBC의 관계
지난 호의 ‘미국방재법규의 이해(1)-건축법’에서 기술한 바와 같이, 미국 모든 주에서 채택한 IBC 건축법 안에 피난안전규칙을 포함하고 있지만, 예외적으로 15개 주2)와 일부 연방기관, 특정업종 건물 등에서는 별도로 피난안전에 대해 NFPA 101을 기준으로 채택하고 있다. 양 기준의 차이점은 <표 1>과 같다.

<표 1> IBC와 NFPA 101

NFPA 101은 원래 Building Exit code로 시작하여 발전해 온 규정으로 미국의 여러 지역에서 준수하고 있 는 피난안전규정이다. 즉 화재시 건물에 있는 사람들이 무사히 빠져나오기 위해 어떻게 건물을 설계하고 유 지관리해야 하는지에 대한 폭넓은 대책을 기술하고 있다. 우리나라와 다른 점은, 건축법과 소방법을 동일 주체에서 제정하므로 피난안전을 위해 필요한 피난로 배치(건축법) 및 방호시설 설치(소방법)에 대하여 유 기적으로 규정하고 있다는 것이다.

<표 2>를 보면 NFPA 101의 각 장의 내용을 기술하는데, 각 용도별로 구분하여 인명안전 대책을 상세히 기술하고 있어, IBC보다 피난안전 관점에 있어서 좀 더 세부적이며 구체적이어 서, NFPA 101을 이해하면 미국의 전반적인 피난안전규칙을 알 수 있다고 할 수 있다. 특히 NFPA 101은 병원에서는 거의 예외 없이 준수하고 있는데 이는 미국병원인증기구(JCAHO, Joint Commission on Accreditation of Healthcare Organizations) 에서 준수하도록 요구하고 있기 때문이다. 이하 글에서는 NFPA 101을 기준으로 하여 미국의 피난안전규칙에 대해 설명한다. 따라서 이하 글에서 박스 내 인용한 조문의 내용은 NFPA 101 2000년판의 내용이다.

<표 2> NFPA 101의 장별 내용

1) 이에 관한 자세한 내용은 방재와보험 2015년 봄호에 있다.
2) 미국건축학회 자료 기준으로, 유타, 오클라호마, 캔사스, 네브래스카, 노스다코타, 위스콘신, 플로리다, 웨스트버지니아, 메인, 뉴헴프셔, 버몬트, 로드아일랜드, 델라웨어, 메릴랜드, 하와이 총 15개 주


2. 피난로의 구성


가. 피난로(means of egress)란?
애초에 Building exit code 라는 타이틀로 시작된 NFPA 101은 단순히 피난통로(exit, 예: 피난계단) 뿐 만 아니라 피난통로를 이동하는 피난통로 접근로 (Exit Access)와 피난통로를 빠져나와 건물 외부의 안 전한 공공장소에까지 나가는 경로인 피난통로 탈출 구(Exit discharge)가 유기적인 조합을 이루어야 신 뢰성 있는 피난로가 완성됨을 전제로 하여, 이 세 가 지 요소, 즉 Exit access, Exit, Exit discharge에 대 해 규정하고 있다.([그림 1] 참조)
3.3.170* 피난로(Means of Egress) 한 건물이나 구조물의 어떤 지점에서 (1) 피난통로 접근로, (2) 피난통로 (3) 피난통로 출구라 는 3개의 구획된 부분으로 구성되어 방해받지 않고 계속적으로 공공도로로 피난할 수 있는 통로.
[그림 1] 피난로의 구성요소 개념

(1) 피난로의 구성요소
(가) 피난통로 접근로(Exit Access) : 피난통로로 인도하는 부분
피난통로 접근로에는 사람들이 점유하는 방 및 공간과 피난통로에 도달하기 위해서 통과하는 문, 통로, 복도, 방호되지 않은 계단·경사로가 있다.([그림 2] 참조
[그림 2] 피난통로 접근로의 개념

(나) 피난통로(Exit)
피난로의 핵심요소로, 건물의 다른 부분과 격리된 구조로서 피난통로 탈출구로 가는 안전한 경로를 뜻한 다. 한국의 법규에서 보면 피난계단, 특별피난계단이 피난통로라 할 수 있다. 피난통로는 방호되는 개구부 가 있으며, 최소한의 내화성능이 있는 구조물로 건물의 다른 공간으로부터 구획된 부분이다. 피난통로에는 문, 계단, 경사로, 방연계단실, 비상구 통로 및 옥외 발코니 등이 포함된다. 피난통로의 가장 단순한 형태는 옥외 지표면에 직접 연결되는 출입구나 출입문이다. 계단의 경우는 피난계단실, 피난계단실로 통하는 문, 계단실 내의 계단 및 계단참, 계단실로부터 도로 또 는 건축물의 바깥쪽으로의 출구로 연결되는 문들이 피난통로에 포함된다.

(다) 피난통로 탈출구(Exit Discharge)
피난통로의 끝과 공공 도로 사이의 부분으로, 안전하 게 보호되는 피난통로의 끝이 바로 옥외가 아닌 경우에 그 사이의 경로가 취약할 수 있으므로, 이에 대한 규정 을 하고 있다. 즉 피난통로 탈출구는 피난통로의 끝 부 분에서 공공도로까지 연결되는 보행로로 정의된다. 그 예는 아래와 같다.
(a) 복도의 피난통로 문에서 시작하여 공공 도로(거 리)까지 연속되는 외부 공간
(b) 피난통로의 문에서 시작하여 공공 도로까지 건물 옆을 따라 연속되는 옥외 보도
(c) 2층 피난계단으로부터 1층 복도의 한 부분을 통하 여 피난하는 내부 보행로
[그림 3] 피난통로 탈출구의 개념

나. 피난로의 보호
(1) 피난통로 접근로(Exit Access)의 보호
모든 접근로를 방호하는 것은 현실적이지 못하므로, 일정 인원 이상을 담당하는 경우 일정수준의 내화성능을 요구하여 접근로에 대한 안전조치를 요구한다.
7.1.3 피난로의 구획(원칙)
7.1.3.1 피난통로 접근로 보호
30명을 초과하는 인원을 수용할 수 있는 공간을 위해 사용되는 것으로서 피난통로 접근로로 사용되는 복도는 8.2.3에 따른 내화성능 1시간 이상의 벽(비내력 방화벽)으로 건물의 다른 부분으로부터 구획해야 한다.
8.2.3 비내력 방화벽
8.2.3.1 내화구조로 된 부재
8.2.3.1.1 비내력 방화벽으로 이용되는 바닥/천장 부재와 벽(지지구조 부분 포함)은 NFPA 251, Standard Methods of Fire Tests of Building Construction and Materials의 시험을 통과하여 인수 기준을 충족시켜야 한다. 비내력 방화벽은 8.2.2.2에 따라 연속적으로 이어져야 한다.

(2) 피난통로(Exit)의 보호
피난통로에 필요한 내화성능은 건물의 높이가 아 닌 피난계단실에 연결되는 층수에 의해서 결정된다. 고층 건물에서도 3개 미만의 층만을 연결하는 계단 실이 있을 수 있다. 이러한 계단실 구조물에는 1시 간 이상의 내화성능이 요구되지 않는다. 4개 이상의 층을 연결하는 피난계단은 건물 내의 다른 공간들로부터 내화성능 2시간의 불연재 또는 준불연재를 사용하 여 구획해야 한다. 3개 이하의 층을 연결하는 방화구획은 내화성능을 1시간 이상으로 감소시킬 수 있다.

[그림 4] 피난통로에 요구되는 내화시간
7.1.3.2.1 이 코드에 의해서 피난통로를 건물의 다른 부분으로부터 방화구획해야 하는 경우의 방화구획의 구조는 8.2의 요구사항과 다음의 요구사항을 충족시켜야 한다.
(a)* 3개 이하의 층을 연결하는 피난통로 방화구획의 내화성능은 1시간 이상이어야 한다.
(b)* 4개 이상의 층을 연결하는 피난통로 방화구획의 내화성능은 2시간 이상이어야 한다. 방화구획 부분은 불연재나 준불연재 부재 구조이어야 하며, 내화성능 2시간 이상의 구조에 의해서 지지되어야 한다.

(3) 피난통로 탈출구(Exit discharge)의 방호
피난통로를 지나서 이제 건물 외부로 나가 안전한 공공구역으로 들어서야 하는 경우, 공공 도로나 구역 과 피난통로의 끝 사이의 경로가 제대로 방호되지 못 한다면 피난로가 완성되지 못하게 된다. 이런 상황을 피하기 위해 원칙적으로 피난통로가 옥외로 바로 연결 되어야 하고, 일정수준의 방호조치가 있는 경우에는 피난인원의 절반은 방호된 1층 공간을 지나 탈출할 수 있도록 약간의 완화규정이 있다.
[그림 5] 피난통로 탈출구의 방호 개념

이것은 국내법에 없는 개념으로, 실제 화재시 등의 비상상황에서 큰 의미가 있을 수 있다. 즉 국내법상에 는 1층 로비 등을 지나야 실제로 외부 안전지대로 벗어날 수 있는데, 1층 로비 부분의 안전을 담보할 수 있 는 규정이 충분치 않은 것이 문제가 될 수 있다. 실제로 1층은 불특정 다수가 출입하는 곳으로 화재안전 취 약할 수 있어 1층 로비를 피난로로 가정한 피난 시나리오가 무용지물이 된다면 피난층이 소멸하여 피난 자 체가 불가능한 상태가 될 수 있다.
7.7.1 피난통로는 공공도로나 피난통로 탈출구에서 종결되어야 한다. 구내, 뜰, 개방공간 또는 건축물의 바깥쪽으로의 출구의 기타 부분은 모든 점유자가 공공도로에 안전하게 접근할 수 있는 폭과 크기를 갖추어야 한다.
7.7.2 다음 7.2.2(1)~(3)의 기준을 만족시키는 경우, 필요한 피난통로 수의 50% 이하의 피난통로와 필요한 피난용량의 50% 이하의 피난 용량이 피난층 지역을 통해 옥외로 나가도록 허용된다.
(1) 그러한 옥외로의 연결은 막힘과 방해 없이 건물 외부로 나가는 길에 연결되어야 하며, 이러한 길은 피난통로의 출구에서 잘 보이고 잘 알아 볼 수 있어야 한다.
(2) 피난층 또는 이 목적으로 사용되는 피난층의 해당 부분 전체는 9.7에 따라 감시 및 승인된 자동식 스프링클러설비로 전체가 방호되어야 하며, 스프링클러설비로 방호되지 않는 그 층의 다른 부분으로부터 피난통로 방호구역 요구사항(7.1.3.2.1 참고)을 만족시키는 내화성능에 의해 구획되어야 한다.
예외: 이 7.7.2(2)의 요구사항은 옥외로 나가는 지역이 다음 사항 전체를 만족시키는 전실이나 휴게실인 경우적 용하지 않아야 한다.
(a) 건물 외부로부터의 깊이가 10 ft(3 m) 이하, 길이가 30 ft(9.1 m) 이하이어야 된다.
(b) 휴게실은 피난층의 나머지 부분으로부터 철제 창틀을 사용한 망입유리가 제공하는 방호 이상의 방호를 제공하는 구조에 의해 구획되어야 한다.
(c) 휴게실은 피난로로만 사용되어야 하며, 직접 외부로 향하는 피난통로를 포함하고 있어야 한다.
(3) 피난층의 전체 지역은 피난통로에 필요한 내화성능 이상의 구조물에 의해 아래 지역으로부터 구획되어야 한다.

다. 피난로의 설계
(1) 피난로의 개수
우리나라의 경우와 마찬가지로 원칙적으로 2방향 피난로를 갖추도록 규정하고 있고, 건물의 용도와 면적에 비례하여 계산되는 수용인원에 따라 3개에서 4개의 피난로가 요구된다.
(가) 원칙: 2개 이상
(나) 3개 이상의 피난로가 필요한 경우
- 수용인원 500명 초과 1,000명 이하 : 3개 이상
- 수용인원 1,000명 초과: 4개 이상
[그림 6] 2방향 피난로 개념

(2) 피난로의 배치
피난로는 언제든지 쉽게 발견하고 접근할 수 있게 배치하는 것이 원칙이다. 따라서 이것을 정량화해서 규 정한 것이 ‘대각선의 법칙(NFPA 101의 7.5.1.1)’ 이다. 이는 두 개의 피난경로가 동일 공간에 존재하는 경우, 이 경로의 시작점을 해당 실의 대각선 길이의 최소 절반 이상 이격시켜는 것을 말한다.3)

7.5.1.1 피난통로의 위치와 피난통로 접근로는 언제든지 쉽게 접근하게배치해야 한다.
7.5.1.3 건물이나 그 일부에 두개 이상의 피난통로가 필요한 경우, 그러한 피난통로는 서로 멀리 떨어지도록 배치되어야 하며, 두 개 이상의 피난통로가 화재나 그 밖의 비상사태에 의해 막힐 수 있는 가능성을 최소화할 수 있도록 배치 및 시공되어야 한다.
7.5.1.4* 2개의 피난통로 또는 피난통로 접근로 문이 필요한 경우에는, 이 두 비상구 문 또는 비상구 접근로 문들 사이의 서로 가장 가까운 가장자리 사이의 직선거리는 건물이나 사용 지역의 최대 대각선 길이의 1/2보다 작아서는 안 된다.
[그림 7] 피난로 설계의 기본 개념

3) 이것은 국내법 상 다중이용시설에서 비상구 이격개념과 유사하다


(3) 피난로의 용량(피난로 너비의 결정)
(가) 개념
비상시 피난을 위한 피난로의 너비를 결정하는 개념은 배관 설 비의 유체 흐름과 유사하다. 즉 병목현상이나 급격한 변화 없이 흐름의 양에 따라 배관의 구경을 설계하는 것처럼 피난로의 각 구 성요소별로 감당할 수 있는 피난용량을 계산하여 그 너비를 결정 한다.[그림 8]
이는 국내에 없는 개념으로 건물 용도 및 규모에 맞게 피난로가 감당해야 하는 용량을 계산하여 피난로의 용량(너비)를 계산하는 방법으로 일종의 성능위주적 설계방식이라 할 수 있다
[그림 8] 피난용량 합산 개념

(나) 원칙
피난로의 개수와 위치가 정해진다면, 이러한 피난로의 너비가 얼마나 되어야 하는지를 결정해야 한다. 이 피난로의 너비(=용량)는 해당 피난로를 이용할 수용인원을 계산한 후 이 수용인원이 이동하기에 충분해야 한다. 즉 1) 수용인원 결정 2) 결정된 수용인원에 맞는 피난용량 결정하는 것이다.
7.3 피난로의 피난용량
7.3.1 수용인원
7.3.1.1 어떤 층, 발코니, 관람석(계단식)의 열 또는 기타 공간이 사용하는 피난로의 총 피난용량은 그 곳의 수용인원을 처리하기에 충분해야 한다.
7.3.1.2* 어떤 건물 또는 그 일부든지, 수용인원은 해당용도에 사용하는 바닥면적을 표 7.3.1.2에 명시된 해당용도의 수용인원계수로 나누어 산출된 사람의 수보다 작아서는 안 된다. 동일한 용도에 총 면적과 순 면적이 함께 주어지는 경우에는, 총면적이 명시된 건물의 부분에는 그 총면적에 총면적 수치를 적용하여 계산하고, 순 면적이 명시된 건물의 부분에는 순 면적 수치를 적용하여 계산해야 한다.

(다) 수용인원의 결정
수용인원은 각 실의 용도에 따라 1명당 차지하는 면적이 규정되어 있어 이에 해당 면적에 이 계수를 나누어 수용인원을 결정된다.

(라) 피난용량(너비)의 결정
일단 결정된 수용인원을 감당할 수 있는 피난경로의 폭을 결정하려면 NFPA 101의 표 7.3.3.1(피난용량 계수)를 사용하여 “용량 계수(capacity factor) × 수용인원 = 피난경로의 폭(width)”으로 결정된다.

(4) 보행거리의 제한
막다른 복도(Dead end), 공통 경로(Common path), 피난통로(Exit) 까지의 보행거리(travel distance) 등 은 피난시 인명안전에 큰 영향을 끼치므로, 이러한 길이를 제한하고 있다. 이 때 스프링클러가 설치되는 경우 약간의 완화가 가능하다.

4. 맺음말



3. 한국 건축법의 피난방화규칙과의 비교

건축법상 건물의 구조 및 계획에 적지 않은 영향을 미치는 것이 피난안전 요소들인데, 이에 대한 접근방 식과 개념에 있어서 국내와의 차이를 이 글을 통해 알 수 있을 것이다. 어느 법체계가 우수하다고 단정할 수는 없지만, 적어도 미국에서는 인명안전을 담보할 수 있는 건물을 만들기 위해 고민해온 조직(NFPA, ICC등)과 전문가 그룹이 피난안전규칙을 지속적으로 개선시켜 나가고 있다는 사실이 시사할 만한 점이라고 여겨진다.

[참고자료]
NFPA 101, Life safety code handbook, NFPA
IBC 2012 handbook, ICC
NFPA 5000, NFPA
NFPA fire protection handbook, NFPA
Building Code illustrated, Ching