1. 서 론

1994년 의료법 개정으로 요양병원이 신설된 이래 한국의 요양병원은 2012년 1,103개소에서 2018년 1,560개소로 지속적인 증가추세를 보이고 있다.[1] 하지만 많은 수의 요양병원을 보유한 것과 비례로 많은 수의 요양병원이 고층에 배치되고 있다. 2018년 행정안전부에서 실시한 안전감찰 결과에 따르면 3~10층에 위치한 요양병원은 92%(1299개)에 달하며, 11층 이상에 위치한 요양병원도 2%(35개)에 달한다.[2] OOO도 OO시의 OOO요양병원은 지상 3층 규모의 건물 전부를 요양병원으로 사용하던 중 발생한 화재로 21명이 사망하였으며,[3] 2019년 화재로 2명이 사망하고 39명이 부상을 당한 OO도 OO시의 OO요양병원은 지하 2층, 지상 5층 규모의 건물에서 지상 3, 4층을 사용하다 참변을 당했다.[4]

요양병원은 다수의 근무자가 근무하는 주간시간에 비해 야간시간의 경우 근무자 부족으로 인한 초기대응인력이 부족하고, 매뉴얼은 없으며, 교육훈련은 미흡한 실정이다. 사고사례에서 나타난 바와 같이 초기대응인력이 부족하여 초기소화 실패 및 신고시간 지연으로 이어졌으며, 매뉴얼의 부재 및 형식적인 교육훈련으로 인해 신속하고 정확한 피난을 실시하지 못했다. 이와 더불어 거동이 불편한 요양병원 환자의 재실자 특성에 고층에 배치된 공간적 특성이 더해져 화재시 효과적인 피난이 불가능한 실정이다.

이현호(2019)는 Pathfinder를 활용하여 요양병원 단독건물을 대상으로 환자 재배치, 경사로와 계단 이용, 피난로 이용 방법 변경 등의 변수를 이용하여 피난시간을 산출하였다.[5] 김현우 외 3인(2019)은 OO권역에 위치한 4개의 요양병원에서 실시중인 피난 방법을 비교분석하여 병실이 있는 층은 발코니를 설치해 외부로 임시 피난할 수 있는 공간을 형성할 것을 제안하였고,[6] 김종범(2009)은 요양병원 화재 시 귀소본능을 적용하는 방법과 피난로를 분산하는 방법, 경사로를 설치할 경우, 환자 재배치 방법을 변수로 이용하여 피난시뮬레이션을 실시하였다.[7] 김종범과 이현호의 연구는 요양병원을 대상으로 피난시뮬레이션을 실시하였고, 여러 변수를 이용하여 요양병원의 적정 피난시간을 산출하는 연구를 진행하였다는 공통점을 가지고 있다.

선행연구에서는 주로 요양병원의 피난시간 개선을 위한 시뮬레이션의 여러 변수 중 하나로 연구되는 경우가 많았다. 환자 상태에 따른 층별 배치를 주요 변수로 설정하여 시뮬레이션을 실시한 연구는 드물다.

이 연구에서는 피난시뮬레이션을 통해 거동이 불가능한 환자와 자력 대피가 가능한 환자를 저층과 고층에 배치하였을 경우에 대한 결과를 비교분석하고, 환자 상태에 따른 층별 배치의 효과성을 분석하여 층별 배치 방법에 대한 피난안전성을 평가하고자 한다.

2. 피난시뮬레이션

2.1 시설개요

피난시뮬레이션 대상은 총 지하 1층, 지상 4층 규모이며, 건축물 높이는 17.313m이고, 건축면적은 1,506.1㎡, 연면적 6,930.96㎡ 규모의 요양병원이다. 2층과 3층을 단체 입원실로, 4층은 개인 입원실로 사용하고 있다. [Figure 1]은 지하 1층의 평면도로써 의료가스실, 식자재창고, 조리실, 식품저온창고, 식당, 기계실, 전기실, 창고, 의료소모품실 등으로 사용하고 있다. 지하층은 환자 입원 시설이 없어 이 연구에서는 제외하였다.

[Figure 2]는 지상 1층의 평면도이다. 지상 1층은 물리치료실, 진료실, 처치실, 임상병리실, 방사선실, 매점 등으로 사용하고 있다. 건물 중앙에 주출입구가 있으며, 건물 양 옆으로 출입구가 있다. 입원실은 다른 용도 실로 대부분을 사용하여 5인실 2개가 있다.

[Figure 3]은 지상 2층의 평면도이다. 지상 2층은 5인 병실 20개, 근무자휴게실, 목욕실, 린넨실, 탕비실로 사용하고 있다. 건물 중앙과 양 옆으로 계단이 있다. 지상 2층에는 현재 자력대피가 가능한 환자가 재실하고 있다.

[Figure 4]는 지상 3층의 평면도이다. 지상 2층과 동일하게 5인 병실 20개, 근무자휴게실, 목욕실, 린넨실, 탕비실로 사용하고 있다. 건물 중앙과 양 옆으로 계단이 있으며, 복도의 폭은 3.2m, 2.7m이다. 지상 3층에는 현재 자력대피가 가능한 환자와 자력대피가 불가능하여 피난상황시 도움을 받아야 피난이 가능한 환자가 혼재되어 재실하고 있다.

[Figure 5]는 지상 4층의 평면도이다. 지상 4층은 1인 병실 16개, 2인 병실 20개, 샤워실, 휴게실, 탕비실, 프로그램실 등으로 구성되어 있으며, 우측에는 옥상테라스로 통하는 비상구가 있다. 지상 4층은 자력대피가 가능한 환자가 재실하고 있다.

2.2 환자 수에 따른 야간 근무자 수

침대수를 기준으로 볼 때 수용가능한 환자 수는 1층에 5인실 2개가 있고, 2층과 3층은 5인실 20개씩으로 같은 구조이며, 4층에는 1인 병실 16개, 2인 병실 20개가 있으므로 최대 환자수는 266명이 된다. 환자 수 266명을 기준으로 할 때 야간 근무자수는 의사 1명, 간호사 4명, 시설 안전관리 담당 당직 근무자 1명으로 총 6명이 되며 <Table 1>과 같다.

2.3 재실자의 배치

[Figure 6]은 재실자 배치에 대한 입면도 및 평면도이다. 환자들은 2층과 3층의 5인 병실에 각 5명씩, 4층의 1인 병실과 2인 병실에는 각각 1명과 2명씩 배치하였으며, 의사, 간호사, 시설안전관리담당 등 병원 근무자들은 복도에 배치하였다.

2.4 재실자의 신체적 특성

요양병원의 피난안전성 평가를 위해 재실자의 신체적 특성을 연령, 키, 어깨너비, 보행속도로 구분하여 <Table 2>와 같이 나타내었다.

연령 및 성별을 통해 통계청의 ‘한국인 인체치수조사’ 자료를 참고하여 작성하였다.[9],[10]연령 및 성별에 따른 보행속도는 김응식 외 3인(2016)의 연구를 참고하였다.[11] 중증환자 및 치매환자를 자력대피 불가 환자로 분류하였으며 3층의 중증 및 치매환자 중 25명으로 선정하였다. 야간시간 층별 배치 인원수는 <Table 3>과 같다.

2.5 재실자의 행동특성

연구대상으로 사용된 요양병원에는 자력으로 이동이 불가능한 환자가 존재하므로, 자력이동 불가능한 환자의 이동에 도움을 줄 인원이 필요하다. 이러한 인원을 설정하기 위해 재실자의 행동특성을 설정하였다. <Table 4>와 같이 병원 근무자인 의사, 간호사, 시설안전관리담당을 Assisted Evacuation team으로 설정하고, 자력대피 가능환자를 Self-evacuation, 자력대피 불가환자를 Wait Assisted Evacuation team로 설정하였다.

2.6 시나리오의 구성 및 피난개시시간의 설정

연구에 사용된 요양병원에는 256명의 환자가 재실 중이며, 야간 시간에는 6명이 근무하고 있다. 현재 요양병원의 환자배치는 2층에 자력대피 가능환자 100명, 3층에 자력대피 가능환자 50명, 휠체어로 대피하는 환자 25명, 침상에 누워있어 자력대피가 불가능한 환자 25명, 4층에 자력대피 가능환자 56명이 배치되어 있다. 시나리오는 <Table 5>와 같이 현재 요양병원의 환자 배치와 동일하게 3층에 자력대피환자를 배치했을 때 피난시간 분석, 자력대피 불가환자가 있는 환자를 1층에 배치하였을 때 피난 시간분석, 각각 2층과 4층에 배치하였을 때 피난 시간을 분석하고, 각각의 시나리오에 따른 결과를 비교분석하고자 한다. 이동할 경우에 4개소의 출입문 중 무대부를 중심으로 좌,우측에 출입문에 설치된 자동개폐장치가 작동되어 한쪽방향은 자동개방이 되고 한쪽방향의 출입문은 체육관에 근무하는 직원이 신속히 이동하여 양문을 개방하게 되어 실외로 대피할 수 있는 시간을 파악한다.

피난개시시간은 야간시간의 특성상 환자의 안정을 위해 수면제를 처방하는 경우, 수면으로 인한 화재인지 지연, 주간 시간 대비 피난의 어려움 등을 감안하여 120초 후에 피난을 시작하는 것으로 설정하였다.

2.7 평가기준

피난시뮬레이션 결과를 평가하기 위해 3가지 기준을 설정하였다. 첫째, 소방대원이 현장에 도착하여 현장 활동을 시작할 경우 신속하고 안전하게 피난을 할 수 있을 것으로 판단하여 소방대 평균 현장 도착시간으로 설정하였다. 한국의 경우 화재신고 후 소방대원이 화재현장에 도착하는 시간이 2019년 전국 평균 7분 10초 소요되기 때문에 피난경과시간을 7분 10초[12]로 설정하였다.

둘째, ｢소방시설등의 성능위주 설계방법 및 기준｣의 인명안전기준을 이용한 것으로 이 연구에서는 요양병원인 점과 화재경보신호를 이용한 경보설비와 함께 비 훈련 근무자를 활용할 경우를 가정하여 피난가능시간을 8분 미만으로 산정하였으며, 기준은 <Table 6>과 같다.[13]

셋째, 플래시오버 발생시간을 기준으로 설정하였다. 김형진 외 3인(2003)의 연구에 따르면 플래시오버 발생시간은 짧게는 2~3분 내에 발생할 수 있으며, 길게는 10분 이상이 걸릴 수도 있다.[14] 이요양병원의 경우 개구부의 크기가 작고 구획된 실로 인해 다른 실로의 화재 확산이 지연된다는 점과 가연물의 양이 적고 내장재 및 가구 등이 화재에 안전성이 높다고 판단되어 화염의 크기를 저속난류화염으로 설정하여 결과 최초 화재발생부터 플래시오버까지의 소요시간을 9분으로 정하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1 시나리오 1에 따른 피난시간

시나리오 1은 현재 요양병원의 배치와 같이 1층에는 진료실, 처치실 등이 위치하고, 2층과 4층에는 자력대피 환자, 3층에는 자력대피환자와 자력대피 불가환자가 함께 재실하고 있는 것으로 가정하였다. 피난시뮬레이션 실시결과 환자 266명과 근무자 6명을 포함한 272명이 대피하는데 1,508초가 필요한 것으로 나타났다. [Figure 7]은 현재 요양병원의 배치와 같이 자력대피 가능환자와 자력대피 불가 환자가 3층에 재실할 경우 피난시뮬레이션 결과이다.

3.2 시나리오 2에 따른 피난시간

시나리오 2는 연구에서 사용한 건물의 최하층인 1층에 자력대피 가능 환자와 자력대피 불가 환자가 함께 재실하고, 2층에는 진료실, 처치실 등이 위치하고, 3층과 4층에는 자력대피 환자가 재실하고 있는 것으로 가정하였다. 피난시뮬레이션 실시결과 460초 경과 후 환자 266명과 근무자 6명 모두 대피 가능한 것으로 나타났다. 이 결과는 ｢소방시설등의 성능위주 설계방법 및 기준｣의 인명안전기준을 이용하여 설정한 480초보다 빠른 시간이다. [Figure 8]은 자력대피 불가 환자와 자력대피 가능한 환자를 1층에 배치할 경우 피난시뮬레이션 결과이다.

3.3 시나리오 3에 따른 피난시간

시나리오 3은 1층에는 진료실, 처치실 등이 위치하고, 2층에 자력대피 환자와 자력대피 불가 환자가 함께 재실하고, 3층과 4층에는 자력대피 환자가 재실하고 있는 것으로 가정하였다. 피난시뮬레이션 실시결과 건물 전체 재실중인 272명이 피난하는데 834초가 필요한 것으로 나타났다. [Figure 9]는 자력대피 불가능한 환자를 2층에 배치 중 화재발생 시 피난시뮬레이션 실시 결과이다.

3.4 시나리오 4에 따른 피난시간

시나리오 4는 1층에는 진료실, 처치실 등이 위치하고, 2층과 3층에 자력대피 가능환자가 재실하고, 건물의 최상층인 4층에 자력대피 가능환자 와 자력대피 불가 환자가 함께 재실하고 있는 것으로 가정하였다. 피난시뮬레이션 실시결과 272명의 건물 재실 전체 인원이 피난하는데 1,915초 경과되는 것으로 나타났다. [Figure 10]은 연구에 사용된 건물의 최상층인 4층에 자력대피 불가 환자를 배치했을 경우 피난시뮬레이션 실시결과이다.

4. 결 론

이 연구는 피난시뮬레이션을 통해 야간시간의 재실자 전원의 대피가 가능한 적정 층별 배치방법을 분석하였다. (1) 자력대피 불가 환자를 1층에 배치 시 460초 경과 후 환자 266명과 근무자 6명이 모두 대피하는 것으로 나타났다. 이 결과는 「소방시설등의 성능위주 설계방법 및 기준」의 인명안전기준을 이용하여 설정한 평가기준인 540초보다 빠른 시간으로 자력대피 불가 환자를 저층에 배치하는 것이 유의미함을 확인할 수 있는 결과이다.

(2) 자력대피 불가 환자를 1층부터 4층까지 배치시킨 결과 재실하고 있는 전원이 피난하는데 1층 배치시 460초, 2층 배치시 834초, 3층 배치시 1,508초, 4층 배치시 1,915초가 필요한 것으로 나타났다. 이 결과는 1층을 제외한 나머지 층에 자력대피 불가 환자 배치 시 플래시오버 발생시간인 540초를 초과하여 위험한 결과를 초래할 수 있다.

결과적으로 안전한 피난을 위해 자력대피가 불가능한 환자를 저층에 배치하는 것이 필요하다는 것을 알 수 있다. 이 연구의 정책적 함의로 첫째, 화재시 대형인명피해의 원인을 유발할 수 있는 복합건축물 상층부에 요양병원을 설치하는 것을 제한하는 기준을 마련할 필요가 있다. 2014년 OOO도 OO시의 OOO요양병원에서 발생한 화재로 다수의 사상자가 발생한 후 요양병원을 저층에 배치하는 방안에 대해 많은 논의가 있었지만 무산되고 말았고[15], 2018년 행정안전부 감찰결과 3~10층에 위치한 요양병원이 92%를 차지[16]하는 등의 반복되는 문제점을 개선하기 위해 기준 마련이 필요하다.

둘째, 자력대피가 불가능한 환자를 저층에 배치하는 기준을 마련할 필요가 있다. 시뮬레이션 결과 자력대피가 불가능한 환자를 저층에 배치할수록 피난시간 단축에 유의미한 결과를 보이는 것으로 나타났다. 현재 관련법령에 자력대피 불가 환자를 저층에 배치하는 규정이 미비한만큼 관련규정에 대한 검토가 필요하다.

마지막으로 원칙적으로 요양병원은 수평 피난이 가능하도록 설계기준을 마련해야 한다. 미국의 경우 고령자 시설 피난 계획 수립 시 수평 피난시설을 마련하도록 규정하고 있지만[17], 한국 건축법에는 관련 규정만 있을 뿐 세부규정이 없고, 법 위반에 대한 처벌규정이 없어 유명무실한 상태와 마찬가지이다.[18] 수평 피난을 원칙으로 하는 관련규정 검토가 필요하다.

이 연구는 요양병원 근무자 수 변화에 따른 피난 시간의 변화와 스프링클러설비 등 소방시설이 작동한 상황에 대한 비교 분석을 제외한 한계점을 지니고 있다. 향후 근무자 수 변화에 따른 피난시간과 소방시설 작동과 연동한 피난시간에 대한 연구가 필요하다.