The purpose of this study is to use an evacuation simulation program to measure the change in evacuation time according to the width of the evacuation route due to the installation of an intermediate sales counter and the placement of a shopping cart between the sales counters of a large supermarket and to analyze the results. Currently, the “Distribution Industry Development Act” does not regulate the size and installation method of intermediate sales counters installed between sales counters that serve as practical evacuation routes in the event of a fire at a large supermarket, the size of shopping carts, etc. Considering this, we set evacuation route widths of 40, 50, 60, 70, 80, and 100 cm and compared and analyzed evacuation times according to various variables in the facility space. As a result of the experiment, as the width of the evacuation route was expanded, there was a significant difference in the evacuation time, from a maximum of 468.3 seconds to a minimum of 320.8 seconds. Considering the safety of evacuees in large supermarkets used by many people, it is time to regulate the size of intermediate sales stands installed between sales counters in large supermarkets and shopping carts that can become obstacles in an emergency.
1. 서 론
대형마트는 유통산업발전법 별표 대규모점포의 종류에 의거하여 대통령령으로 정하는 용역의 제공장소를 제외한 매장면적의 합계가 3천제곱미터 이상인 점포의 집단으로서 식품·가전 및 생활용품을 중심으로 점원의 도움없이 소비자에게 소매하는 점포의 집단으로 정의된다[1]. 1993년 11월 한 대형마트의 개점을 시작으로 영업을 시작한 국내의 대형마트는 2023년 374개의 점포가 운영될 정도로 많은 국민이 이용하는 장소이다[2].
대형마트는 소방시설 설치 및 관리에 관한 법률 시행령 별표 2에 따라 판매시설로 분류되며 매장의 규모에 따라 스프링클러설비, 옥내소화전설비 등의 소방설비 설치를 통해 안전을 확보하고 있다[3]. 하지만 실질적으로 통로의 역할을 한다고 볼 수 있는 판매대와 판매대 사이에 중간 판매대를 설치하여 통로의 폭이 좁아지고 있으며, 매출향상을 위해 설치한 시식코너와 판촉 홍보대 등으로 인하여 피난의 어려움이 증가하고 있다. 또한 과거 85리터 크기였던 쇼핑용 카트의 크기가 180리터까지 커지며 편리함을 위해 사용하는 쇼핑용 카트가 화재 등 재난 발생시 피난에 장애를 주는 주요 요소가 될 위험성이 커지고 있다[4].
2024년 1월 12일 오전 5시 30분경 전북 전주의 한 대형마트에서 화재가 발생하여 건물 1개동 1,200m2이 전소됨에 따라 소방서 추산 2,500만원의 재산피해를 입은 사례가 있으며, 2023년 7월 18일 오전 11시 10분경 인천의 대형마트 푸드코트에서 화재가 발생하여 수십명이 대피를 하였고 2명이 연기를 흡입하여 현장에서 응급처치를 받은 사례가 있다.
김영일 외 3인(2001)은 대형 할인점의 지하 매장에 대한 피난성능 개선 방안을 제시하기 위해 할인매장의 건축적 공간 특성 및 피난상 문제점 분석, 지하매장의 거주밀도 분포 조사, 피난용량 적정성 검토를 위한 피난시뮬레이션을 실시하여 매장의 실질적인 수용인원을 기준으로 적정피난용량을 결정해야 하며, 피난시간을 기준으로 한 성능기준 피난설계 분석결과 사례분석으로 설정한 지하매장의 경우 적정피난용량을 확보하지 못하고 있음을 확인하였다[5]. 이수경 외 1인(2000)은 대형 할인 마트의 인명 안전 설계를 위해 대상 건물을 선정하고 시나리오를 설정한 후 EXODUS와 일본의 피난계산법을 이용하여 피난로의 피난시간을 계산한 결과 연구의 대상으로 설정한 건물은 매우 높은 피난시간이 계산되어 설계된 피난로는 설정된 인구 이상의 용량을 피난시킬 수 없다는 사실을 확인하였다[6]. 홍성우 외 1인(2002)은 대형 할인매장의 피난대책, 매장의 피난시설 설치의 문제점 및 대책, 매장의 방화구획 설치의 문제점 및 대책, 매장의 옥내소화전 설치의 문제점 및 대책 등에 대한 연구를 통해 건축계획시 면적기준에 의해 설치되는 피난계단의 경우 상주인원에 대한 수량, 설치위치, 규격 등이 결정되어야 한다는 점과 매장 부분의 방화구획은 시설물 설치로 인한 장애 및 피난로 확보 차원에서 매장부분에 한하여 설치를 완화하는 대신 스프링클러 설치 기준 강화 등을 주장하였다[7]. 백두산 외 1인(2015)은 불특정 다수의 인원이 지하 대공간에서 이용하는 할인매장에서 화재발생 시 출입구의 개수와 매장 내 판매점의 배치가 피난완료시간에 미치는 영향에 대해 분석을 실시한 결과 피난완료시간을 단축시키고, 병목현상을 해결하기 위해 지하 대형할인매장 내 피난계획을 이용객의 쇼핑패턴과 선호상품을 고려하여 배치해야 하며, 피난 시 항상 이용하던 경로만 이용하려는 귀소본능 때문에 병목현상이 발생하는 점을 감안하여 이용객들이 직원용 계단을 이용할 수 있도록 피난 유도등 추가 설치와 피난 유도 종업원에 대한 조직편성과 교육 실시 등을 대안으로 제시하였다[8]. Quanle Zou외 1인은 도시화에 따라 증가하고 있는 중국의 대형마트의 화재안전성 확보를 위해 정량화 된 안전 체크리스트와 엔트로피 가중치 기법을 이용하여 대형마트의 화재위험성을 평가하였다. 평가결과 대형마트 화재위험성 평가를 위한 이론적 체계를 마련하고, 화재예방을 위한 조기경보 체계 구축을 제안하였다[9].
대형마트에 대한 선행연구의 경우 피난용량 적정성 검토를 실시하거나 매장 내 판매점의 배치변화 등을 시나리오로 설정하여 피난시뮬레이션을 실시하거나 대형마트에 설치된 소방시설의 문제점을 분석하여 그에 따른 대책을 제시하는 연구 등이 주를 이루었다. 이 연구는 다수의 인원이 이용하는 대형마트에서 화재가 발생한 상황을 가정하여 피난시뮬레이션을 실시하고자 한다. 피난시뮬레이션 결과를 토대로 운영적 측면과 시설적 측면에서 분석을 실시하고자 한다. 먼저 운영적 측면에서 다수의 인원이 재실하고 있는 대형마트의 특성을 감안하여 화재 등 재난상황 발생 시 종사자들이 고객들이 평소 사용하지 않는 비상용 출입구 등으로 분산피난을 실시하는 경우와 종사자들이 고객의 피난을 유도하지 않고 함께 피난을 실시하여 무빙워크로 피난인원이 몰리는 상황에 대해 분석하고자 한다. 시설적 측면에서 피난안전성 확보를 위해 판매대와 판매대 사이에 설치하는 중간 판매대의 크기와 화재 등 재난 발생 시 피난에 장애를 주는 요소가 되는 쇼핑용 카트의 크기에 대해 연구를 실시한다는 점에서 의의가 있다.
이 연구에서는 J도 J시에 위치한 47,617.87m2 규모의 대형마트에 대한 모델링을 실시한 후 화재 발생 시 피난상황에 대해 시뮬레이션하고자 한다. 운영적 측면에서 종사자가 고객들의 피난을 유도하여 분산 피난을 실시하는 경우와 피난유도를 실시하지 않아 무빙워크로 피난이 밀집 될 때의 상황에 대해 시나리오를 설정하고, 시설적 측면에서 중간 판매대와 쇼핑용 카트의 크기 변화에 따른 피난양상을 비교 분석하기 위해 판매대와 중간 판매대를 통해 만들어진 피난로 폭에 쇼핑용 카트를 두고 피난을 실시하여 피난 공간이 감소하는 것으로 설정하였다. 연구대상으로 설정한 대형마트에서 현재 설치하고 있는 판매대와 판매대 사이에 가로 60cm × 세로 120cm 규모의 중간 판매대가 설치된 경우와 가로 40cm × 세로 100cm 규모의 중간 판매대를 설치한 경우, 중간 판매대가 설치되지 않은 경우와 쇼핑용 카트의 크기를 가로 1,090cm × 세로 560cm로 설정한 경우와 가로 870cm × 세로 450cm로 설정한 경우, 가로 650cm × 세로 340cm로 설정한 경우의 피난 소요시간을 측정하고 그에 따른 피난시간의 변화를 비교분석하고자 한다[10].
2. 본 론
대형마트의 경우 재실자의 밀도가 높아 화재 발생 시 피난상황에서 정체와 체류 현상이 발생할 가능성이 높으며, 상품이 고밀도로 적재되어 있어 비상구를 찾는 시야를 가리거나 피난 방향에 혼동을 줄 수 있어 피난장애가 발생할 가능성이 높고 이로 인해 피난시간이 지연될 가능성이 높다.
2.1 시설개요
피난시뮬레이션 대상은 연면적 47,617.87m2 규모의 대형마트로 지하 2층, 지상 4층의 건물 전체를 사용하고 있다. 지하 2층은 신선식품 및 식료품 매장, 지하 1층은 가전매장 및 생활잡화매장, 지상 1층은 의류매장 및 푸드코트, 지상 2층부터 지상 4층까지는 전기실 및 기계실, 주차장 등으로 사용하고 있다. 이 연구에서는 지상 2층부터 지상 4층은 전기실 및 기계실, 주차장 등의 용도인 점을 감안하여 피난시뮬레이션 대상에서 제외하였다. 피난시뮬레이션 대상으로 설정한 대형마트의 연면적 47,617.87m2 중 지상 2층 ~ 지상 4층의 바닥면적 25,404.03m2을 제외한 지하 2층, 지하 1층, 지상 1층의 바닥면적인 22,213.84m2을 연구의 범위로 설정하였다. 피난시뮬레이션 대상 대형마트의 층별 평면도는 [Figure 1]과 같다. 각 층별 비상구는 도식기호를 이용하여 표시하였으며, 피난인원이 몰리는 현상으로 인하여 병목현상이 발생할 것으로 예측되는 주요병목구간에 대해 지하 2층의 경우 E1, 지하 1층의 경우 E2, 지상 1층에 E3, E4로 각각 표시하였다.
2.2 입력변수 및 입력값
2.2.1 재실자의 배치
수용인원의 경우 소방청의 ‘성능위주설계 평가·운영 표준 가이드라인’의 화재 및 피난시뮬레이션의 시나리오 작성기준에서 제시하고 있는 수용인원 산정기준에 따라 1인당 면적을 지하 1~2층과 지상 1층 모두 2.8m2으로 산정하였다. 수용인원을 산정한 결과 지하 2층 2,961명, 지하 1층 2,957명, 지상 1층 2,014명이 재실하고 있는 것으로 설정하였다[11]. 연령별 현황의 경우 연령대별 대형마트 및 전통시장 월간 방문율 자료를 참고하여 13~18세 773명, 19~29세 1,271명, 30대 1,253명, 40대 1,587명, 50대 1,428명, 60대 이상 1,271명이 재실하고 있는 것으로 설정하였다[12]. 성별 배치의 경우 각 연령대별로 50%씩 인원이 있는 것으로 설정하였다. 연령 및 성별에 따른 재실자의 수는 <Table 1>과 같다.
2.2.2 재실자의 신체적 특성
재실자의 신체적 특성은 연령, 성별, 키, 어깨넓이, 보행 속도 등에 관한 것으로 연령 및 성별을 통해 통계청의 ‘한국인 인체치수조사’ 자료를 참고하여 작성했다[13],[14]. 보행속도는 박세진 외 5인(2007)의 연구를 참고하였으며, 무빙워크에서의 이동속도는 0.6m/s로 설정하였다[15]. 재실자의 신체적 특성은 <Table 2>와 같다.
2.3 시나리오의 구성
이 연구에서는 대형마트의 운영적 측면에서 화재 등 재난상황 발생 시 종사자들이 분산피난을 유도하여 고객들이 평소 사용하지 않는 비상용 출입구 등으로 분산피난을 실시하는 경우와 종사자들이 분산 피난을 유도하지 않아 고객들이 평상시 사용하는 통로인 무빙워크로 피난인원이 몰리는 상황에 대해 분석을 실시하기 위해 <Table 3>과 같이 시나리오를 구성하였다.
대형마트의 시설적 측면에서 판매대 사이에 중간 판매대를 설치한 후 카트가 배치됨에 따라 피난간격 확보에 어려움이 발생하는 상황에 대한 이해를 돕기 위한 실제 사진은 [Figure 2]와 같다. 판매대와 판매대 사이에 중간 판매대가 설치됨에 따라 카트 2개가 겨우 지나가는 상황이 발생하기도 하고, 카드 2개가 진입이 불가능한 상황이 발생하기도 함을 확인할 수 있다.
대형마트의 중간 판매대와 쇼핑용 카트의 크기 변화에 따른 피난양상을 비교 분석하기 위해 판매대와 중간 판매대를 통해 만들어진 피난로 폭에 쇼핑용 카트를 두고 피난을 실시하여 피난로 폭이 감소하는 것으로 설정하였다. 중간 판매대 크기의 경우 판매대와 판매대 사이에 가로 60cm × 세로 120cm 규모의 중간 판매대가 설치된 경우와 가로 40cm × 세로 100cm 규모의 중간 판매대를 설치한 경우, 중간 판매대가 설치되지 않은 경우로 설정하였다. 쇼핑용 카트의 크기는 가로 1,090cm × 세로 560cm로 설정한 경우와 가로 870cm × 세로 450cm로 설정한 경우, 가로 650cm × 세로 340cm로 설정하였다. 시나리오별 설정상황에 따른 피난상황에 대해 비교‧분석을 실시하고자 한다. 각 시나리오별 설정된 내용은 <Table 4>와 같다.
판매대와 중간 판매대, 쇼핑용 카트의 배치에 따른 간격 이해를 위한 각 시나리오별 판매대, 중간 판매대, 쇼핑용 카트 배치도는 [Figure 3]과 같다. 그림 (a)는 판매대와 중간 판매대 사이에 쇼핑용 카트가 배치되어 양쪽에 40cm의 피난로 폭이 발생한 것을 나타냈으며, 그림 (b)는 50cm의 피난로 폭이 발생한 것을 표시하였다. 그림 (c)는 판매대와 중간 판매대, 쇼핑용 카트 배치에 따라 80cm로 설정하였으며, 그림 (d)는 60cm의 피난로 폭을 설정한 것이며, 그림 (e)는 70cm의 피난로 폭을 설정한 그림이며, 그림 (f)는 100cm의 피난로 폭으로 이 연구에서 가장 넓은 피난로 폭을 설정한 결과이다.
대형마트 재실자의 피난시뮬레이션 실시에 따른 결과분석은 시설적 측면 시나리오의 경우 동일한 설정을 적용한 채 운영적 측면에서 분산피난을 실시한 경우 재실자가 위치한 장소에서 해당 층의 비상구를 통해 계단실로 진입하는 방법과 지상 1층 출입문을 통하여 외부로 피난을 완료하는 방법을 통하여 마지막 재실자의 피난소요시간을 비교·분석하였고, 분산피난을 실시하지 않은 경우 재실자가 위치한 장소에서 지상 1층 출입문을 통하여 외부로 피난을 완료하는 방법을 통하여 마지막 재실자의 피난소요시간을 비교·분석하였다.
3. 결과 및 분석
대형마트에서 화재 등 재난 발생시 피난시간 분석을 위해 운영적 측면과 시설적 측면에서 피난시뮬레이션을 실시한 결과는 다음과 같다. 먼저 종사자들이 분산 피난을 유도하지 않아 고객들이 평상시 사용하는 통로인 무빙워크로 피난인원이 몰리는 상황에 대해 분석을 실시한 결과 피난로 폭이 가장 넓게 설정된 시나리오 6의 상황의 경우 시뮬레이션 실시 시간이 1시간이 경과된 이후 전체 재실인원 7,932명 중 1,000명 이상이 피난을 실시하지 못한 것으로 나타나 피난안전성 확보에 문제점이 있는 것으로 판단되었다. 이와 같은 판단에 따라 연구자 회의 하에 분산피난을 미실시하는 시나리오는 사용하지 않는 것으로 결정하고 분산피난을 실시하는 시나리오에 따른 시설적 측면의 시나리오에 따라 피난소요시간을 비교·분석하였다.
판매대 사이에 중간 판매대를 설치하고, 카트 배치에 따른 피난 변화 추이를 측정하기 위해 이번 연구에서 주요 병목구간으로 선정한 구간을 E1~E4로 정의하였다. 지하 2층에서 무빙워크로 연결되는 구간은 E1으로 지하 1층에서 무빙워크로 연결되는 구간은 E2로 정의하였으며, 지상 1층 무빙워크와 가까운 위쪽 비상구를 E3로 아래쪽 비상구를 E4로 정의하였다. 주요 병목구간으로 선정한 네 곳은 회귀 본능에 따라 평소 사용하던 무빙워크로 이동하려는 지하 2층과 지하 1층의 피난인원과 지상 1층의 피난인원 몰려 피난통로의 역할을 하여 피난시간이 지연될 것으로 판단되어 분석지점으로 설정하였다.
<Table 5>는 피난시간이 가장 짧게 나타난 시나리오 6과의 비교분석을 위해 시나리오별 피난소요시간 및 시나리오 6과의 피난시간 차이, 피난 시간이 가장 짧은 시나리오 6의 피난소요시간인 320.8 초에서의 미피난 재실인원을 비교·분석하였다. 피난시간이 가장 길게 소요된 시나리오 1의 경우 시나리오 6과 147.5초라는 큰 차이를 나타냈으며 시나리오 6에서 피난을 완료한 320.8초를 기준으로 할 경우 679명이 피난을 실시하지 못한 것으로 나타났다.
시나리오 6의 피난소요시간인 320.8초를 기준으로 시나리오별 피난상황을 분석한 결과 지상 1층과 지하 1층의 재실인원은 피난을 완료한 것으로 나타났지만 지하 2층의 경우 피난인원이 남아있는 것으로 나타났다. [Figure 4]는 설정한 시나리오 중 피난 시간이 가장 짧은 시나리오 6의 피난소요시간인 320.8초에서 지하 2층의 미피난 재실인원 인원 및 피난상황을 비교·분석한 결과이다. 시나리오 1과 시나리오 2, 시나리오 3의 경우 판매대와 판매대 사이에 설치된 중간 판매대와 카트로 인해 피난이 원활히 이루어지지 못하고 있음을 확인할 수 있다.
대형마트의 판매대 사이에 설치된 중간 판매대의 크기 변화 및 피난로 폭에 배치된 카트 크기 변화에 따른 피난시간 분석을 위해 시나리오 1부터 6까지 피난시뮬레이션 실시결과를 정리한 결과는 <Table 6>과 같다. 피난 공간 확대에 따른 피난시간 분석을 위해 피난로 폭을 40cm, 50cm, 60cm, 70cm, 80cm, 100cm로 확대하며 피난시뮬레이션을 실시한 결과 피난소요시간이 최대 468.3초에서 최소 320.8초로 감소하는 결과를 나타냈다.
시나리오 설정에 따른 주요 병목구간 분석지점으로 E1~E4의 군집밀도 추이는 [Figure 5]와 같다. 지하 2층에서 무빙워크로 연결되는 구간인 E1의 경우 모든 시나리오에서 피난초기라 할 수 있는 약 50초 이후 군집밀도가 급격히 증가하였다가 약 66초 이후 감소하는 추세를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 지하 1층에서 무빙워크로 연결되는 구간인 E2의 경우 피난 공간이 가장 좁은 시나리오 1의 경우 다른 시나리오에 비해 군집밀도가 매우 높게 증가하는 모습을 확인할 수 있었다. 지하 2층, 지하 1층의 무빙워크를 이용한 피난인원과 지상 1층의 피난인원이 만나는 E3의 경우 피난인원이 몰려 약 30초부터 150초까지 병목현상이 지속되는 결과를 나타냈다. E4의 경우 시나리오 2의 군집밀도는 큰 증감을 나타내지 않는 모습을 나타냈지만 다른 시나리오의 경우 피난 초반이라 할 수 있는 약 55초부터 100초까지 군집밀도가 증가했다가 빠르게 감소하는 추세를 보였다.
피난시뮬레이션 결과를 비교·분석한 내용과 현재 유통산업발전법 등 관련 규정에서 판매대와 판매대 중간에 설치하는 중간 판매대와 쇼핑카트의 크기에 대해 규정하고 있다는 점이 없다는 점을 토대로 대형마트에서 통로와 같은 역할을 하는 판매대와 판매대 사이에 설치하는 중간판매대의 크기 및 설치방법, 쇼핑카트의 크기에 대한 규정의 신설이 필요함을 제안하고자 한다.
4. 결 론
이 연구는 피난시뮬레이션을 이용하여 대형마트에서 화재 발생 시 판매대와 판매대 사이에 설치하는 중간판매대 및 쇼핑카트 크기에 따른 피난시간을 비교ㆍ분석한 것이다. 「유통산업발전법」에서 대형마트의 중간판대대와 쇼핑카트의 크기 등에 대해 규정하고 있다는 점이 없는 부분에서 착안하여 대형마트에서 통로와 같은 역할을 하는 판매대와 판매대 사이를 이용하여 피난을 실시하는 상황에 대해 피난시뮬레이션을 실시하였다. 중간판매대와 쇼핑카트 크기의 변화에 따른 실험을 통해 도출한 결과는 다음과 같다.
(1) 100cm의 피난로 폭을 확보하기 위해 중간판매대와 쇼핑카트 크기를 설정할 경우 320.8 초가 소요되었고, 40cm의 간격으로 피난로 폭을 확보하기 위해 중간판매대와 쇼핑카트 크기를 설정할 경우 468.3초가 소요되어 피난소요시간에서 147.5초라는 큰 차이를 나타내었다.
(2) 피난시간이 가장 적게 소요된 시나리오 6의 피난완료시간인 320.8초를 기준으로 할 경우 시나리오 5의 경우 50명, 시나리오 4의 경우 108명, 시나리오 3의 경우 231명, 시나리오 2의 경우 331명, 시나리오 1의 경우 679명의 미피난 재실인원이 존재하는 점을 감안할 때 유의미한 차이를 나타낸다고 할 수 있다.
이 연구는 00 지역에 위치한 대형마트를 모델링하여 통로 역할을 하는 판매대와 판매대 사이에 설치하는 중간 판매대와 쇼핑카트의 크기 변화에 따른 피난시간의 변화를 측정하였다는 점에서 한계를 가지고 있다. 쇼핑카트의 크기변화 및 하지만 중간판매대와 쇼핑카트 크기 변화에 따른 피난로 폭이 확대됨에 따라 피난 시간이 감소하는 결과가 도출되어 유통산업발전법 등 대형마트 관련 규정에서 중간판매대의 크기 및 설치방법과 쇼핑카트의 크기 등에 대한 규정의 신설이 필요하다는 근거를 마련했다는 점에서 의미가 있다고 할 수 있다.
향후 이 연구에서 실시한 대형마트를 대상으로 화재시뮬레이션 분석을 이용해 ASET(Available Safety Escape Time)을 산정하여 RSET(Required Safety Escape Time)과 비교하는 피난안전성에 대한 분석과 중간판매대와 쇼핑카트 크기 변화에 따른 수량과 비용에 대한 증감 검토를 통해 규정의 신설에 대한 체계적인 분석이 필요하다.