건설현장 작업자의 임시소방시설용 화재경보음 인지 능력 분석
Analysis the Cognitive Ability of Workers to Hear Fire Alarms Construction Sites
Article information
Abstract
본 연구에서는 내부 칸막이가 많은 구조로 되어 있는 형태의 건설 현장에서 사이렌 및 휴대용 확성기에서 화재경보음이 울렸을 때 작업자들의 인지 여부에 대해 실험한 연구이다. 실험 결과 건설 현장에서 사용되고 있는 비상경보장치를 작동시켰을 때, 가까운 지점에서는 작업자가 인지를 하고 있으며, 먼 거리에서는 인지하지 못하는 것으로 나타났다. 건설 현장의 경우에는 작업자들의 작업 소음 및 다양한 공사 소음으로 인해 화재 경보음이 잘 들리지 않을 수 있다. 또한 이 연구에서 실험 모델로 정해진 건설 현장의 경우에는 시설 특성상 내부 구조가 칸막이가 많은 구조이므로 소리의 파장이 전달되는 데에 있어 장애가 많았을 것이라고 생각된다. 따라서 건설현장 전 구간에 화재경보가 완벽히 되지 않기 때문에 화재 발생 시 작업자들의 피난이 용이하지 않은 것으로 나타났다.
Trans Abstract
The purpose of this study was to investigate whether workers were aware of fire alarms when sirens and bullhorn loudspeakers sound at construction sites that have many internal partitions. The experimental results revealed that when a fire alarm was activated at a construction site, workers in close proximity to the source of sound heard the alarm, whereas those far away did not. Workers at construction site may be prevented from hearing a fire alarm because of the noise generated by both, the workers and construction work. In addition, it is inferred that construction sites have many obstacles that hinder the transmission of soundwaves because they tend to have internal structure that include many partitions. Thus, it was found that complete evacuation from a construction site in the event of a fire was difficult because the sound of the fire alarm was not adequately transmitted to the entire site.
1. 서 론
1.1 연구의 배경
건설 공사는 건축물이 없는 상태에서 새롭게 건축물을 건설하는 신축공사와 현재 사용하고 있는 건축물을 증축하거나 유지⋅보수하는 공사로 분류할 수 있다(Bae, 2022). 완공된 건축물은 법적인 규제를 통해 화재 예방이나 거주자의 피난에 필요한 시설을 갖추고 있어 체계적으로 관리가 되고 있지만, 공사 현장의 경우에는 화재 예방을 위한 시설들이 임시소방시설로 갖춰져 있어서 화재 발생 시 대피에 상당히 취약하다고 할 수 있다. 화재 예방을 위한 근본적인 소방 대책 마련을 위해 화재 위험이 큰 건설 현장에서의 소방시설의 화재안전기준을 2015년 1월 ｢임시 소방시설의 화재안전기준｣을 규정하게 되면서 임시소방시설을 각 건설 현장에서 공사 중 화재 예방을 위한 안전 대책으로 반드시 설치하도록 규정되었다(Shin, 2019). 하지만 공사 현장에서 화재 발생 시 비상 경보 장치가 작동하여도 공사 현장에서 발생하는 작업 소음 및 방화구획, 벽, 기둥 등에 대한 장애물로 인해 작업자들이 경보음을 인지하기까지 어려움이 따른다.
Bae and Yoon (2021)은 건설공사 현장의 화재사례를 통해 주된 원인으로 작용한 중대 위험 요인을 도출하고 관련 법규를 분석하였다. 또한 화재안전관리 실태와 문제점을 분석하여 NFPA Code의 화재안전 계층도를 기반으로 화재안전 관리 체계 모형을 개발하였다. Hwang (2019)은 고층건축물의 건설현장에서의 화재 사고 유형 및 원인을 파악하여 화기 작업시 안전 수칙 및 지침을 분석하고 국내 법규와 해외법규를 비교 분석하여 위험요인 및 예방 대책을 수립하고자 하였다. 이를 위해 최근 발생한 화재 사고를 분석하여 분석 결과를 기반으로 예방 대책을 제시하고, 건축 현장에서의 임시소방시설의 문제점과 화재감시자의 문제점을 파악하여 개선방안을 제시 하였다. Moon and Kong (2022)은 건설 공사 현장의 화재 관리 전반에 대한 위험 요인을 도출하고 현재 화재 관리 기준과 절차 등이 적합한 수준인지, 관리 소홀로 인한 누락된 위험요인들이 무엇인지 분석하여 화재 위험의 문제점 및 개선방안을 제시하였다. Lee (2020)은 현재 제도와 법규의 고찰과 사고사례 분석을 통하여 소규모 건설현장에서 발생되고 있는 재해 원인을 파악하고, 사고 유형별, 사고원인별 특징을 분석하여 소규모 건설현장의 안전관리의 문제점을 보완하고 대안을 제시하였다. Kim et al. (2019)은 고층 및 초고층 건축물에서의 피난 시 특성 및 인간행동에 대한 기초적 자료를 확보하고 이론적, 현실적인 실태파악을 위한 의견 수렴을 위해 설문조사 항목을 도출하였다. 실제 비상대피훈련을 한 후 대피 훈련 효율성을 높이기 위한 방안 마련을 위해 설문을 실시하여 비상 대피 시 시설물 관련 사항 및 비상대피 적정성 여부에 대한 설문 조사를 진행하였다.
선행연구에서는 건설현상에서의 화재 안전성 분석연구나 소규모 건설현장에서의 대피 안전성 분석 등에 대한 연구들이 대부분이다. 건설 현장에서의 화재 발생으로 인해 대피 발생 시 임시소방시설 중 화재경보 상황을 알려주는 비상경보장치의 작동 시 작업자의 인지 능력 여부에 대한 연구에 대해서는 많지 않은 실정이다.
따라서 본 연구에서는 내부 칸막이가 많은 구조로 되어 있는 형태의 건설 현장에서 임시소방시설용 화재경보음이 울렸을 때 작업자들의 인지 능력 여부를 실험하여 피난 상황에 대비하기 위한 방안을 마련하고자 한다.
2. 본 론
2.1 실험모델
건설 현장은 내부 칸막이가 많은 형태의 구조로 된 곳이며, 해당 건설 현장은 면적 5,000 m2이며, 지하층, 지상 1층, 지상 4층 구조로 되어 있다. 해당 장소에서 경보음 인지 실험은 실험 당시 작업 공정률이 70% 정도 진행된 곳에서 실험을 실시하였다. 또한 해당 건설 현장에서 아무 작업도 하지 않았을 때 평균 현장 소음을 측정하였을 때 51-57 dB의 범위로 나타났다.
2.1.1 지하층
지하층의 경우 임시소방시설이 설치된 지점과 지하층 높이가 4 m이며, 각 구역과의 거리는 Fig. 1과 같다. “a” 구역까지 거리 67.25 m, “b” 구역까지의 거리 57.25 m, “c” 구역까지 거리 47.25 m의 거리에서 작업자들이 작업할 수 있도록 하였다.
The Basement Plan
2.1.2 지상 1층
지상 1층의 경우 임시소방시설이 계단 입구에 설치되어 있으며, 각 구역과의 거리는 Fig. 2와 같다. “a” 구역까지 거리 87.25 m, “b” 구역과, “c”구역도 23.63 m의 거리에서 작업자들이 작업할 수 있도록 하였다.
The 1st Floor Plan
2.2 실험 환경
실험은 2022년 10월 5일에 실시되었으며, 이는 공사현장의 완공검사 전을 고려하여 건설현장에서 작업이 활발하게 진행되는 공정에서 시공사와 사전에 협의하여 실시하였다.
실험장소는 D도시의 건설 현장에서 실험을 진행하였으며, 작업 환경을 고려하여 Table 1과 같이 작업자가 활동하기 최적의 환경, 작업여건, 날씨 등을 고려하여 실험을 실시하였다.
Experimental Environment
2.3 실험 대상자 특징
실험 대상자는 건설 현장의 화재 발생 시 임시소방시설인 사이렌과 휴대용 확성기의 화재 경보음을 인지 할 수 있는 청력에 문제가 없는 신체 건강한 사람과 작업 경험이 풍부한 남성 작업자를 대상으로 실시하였다. 총 8명의 실험 대상자를 투입하여 실험을 진행하였다. 작업 중에 사이렌과 휴대용 확성기를 총 3회에 걸쳐 작업자들이 화재 경보음을 인지하였는지 확인하기 위해 각 구역에서의 화재 경보음 dB을 측정하고 8명의 작업자들 중 화재 경보음 인지 여부를 파악하기 위해 인지도를 기록하였다.
실험 대상자의 특성은 Table 2와 같이 청력, 호흡, 체온 검사, 신장, 체중 등을 검사하여 건강 상태를 확인하였다. 실험 대상자의 평균 연령은 49세, 신장은 172 cm, 체중은 83 kg, 경력은 15년, 청각상태는 정상이며, 질병은 없다.
Characteristics of Subjects
3. 실험 결과 분석
3.1 사이렌 경보음 인지 능력 분석
3.1.1 지하층
내부에 칸막이가 많은 구조인 형태의 건설 현장의 지하층에서 사이렌 경보음 인지 정도를 분석한 결과 Table 4와 같다. “가” 구역에서 작업을 했을 경우 “F” 실험자가 인지한 사이렌 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 66.2 dB, 2차 66.4 dB, 3차 66.8 dB로 평균 66.5 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
Siren Alarm Sound Perception Analysis (on the Basement)
“나” 구역에서 작업을 했을 경우 “G” 실험자가 인지한 사이렌 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 66.5 dB, 2차 66.7 dB, 3차 66.3 dB로 평균 66.5 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
“다” 구역에서 작업을 했을 경우 “H” 실험자가 인지한 사이렌 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 66.2 dB, 2차 66.4 dB, 3차 66.7 dB로 평균 66.4 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
지하층에서의 경보음 인지 능력 분석 결과 작업자 8명 중 3명(37.5%)이 인지하지 못하는 것으로 나타났다. 사이렌이 작동한 지점은 지상 1층 계단 입구이다. 지상 1층에서 사이렌이 작동하였을 때 지하층 전 구역까지 경보를 제대로 발하지 못하는 것으로 나타났다.
3.1.2 지상 1층
내부에 칸막이가 많은 구조인 형태의 건설 현장에서 지상 1층에서의 사이렌 경보음 인지 정도를 분석한 결과 Table 5와 같다. “가” 구역에서 작업을 했을 경우 “H” 실험자가 인지한 사이렌 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 78.6 dB, 2차 78.8 dB, 3차 78.1 dB로 평균 78.5 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
Siren Alarm Sound Perception Analysis (on the 1st Floor)
지상 1층의 경보음 인지 능력 분석 결과 작업자 8명 중 1명(12.5%)이 인지하지 못하는 것으로 나타났다. 사이렌을 작동한 지점은 지상 1층이기 때문에 작동한 지점에서 거리가 먼 ‘가’ 구역에서 작업한 작업자가 인지하지 못하는 것으로 나타났다. 이는 거리에 따라 경보음을 인지하는데 한계가 있다는 것으로 나타났다.
3.1.3 지상 4층
내부에 칸막이가 많은 구조인 형태의 건설 현장에서 지상 4층에서의 사이렌 경보음 인지 정도를 분석한 결과 Table 6과 같다. “가” 구역에서 작업을 했을 경우 “F” 실험자가 인지한 사이렌 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 58.3 dB, 2차 58.7 dB, 3차 58.6 dB로 평균 58.5 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
Siren Alarm Sound Perception Analysis (on the 4th Floor)
“나” 구역에서 작업을 했을 경우 “G” 실험자가 인지한 사이렌 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 58.7 dB, 2차 58.8 dB, 3차 58.3 dB로 평균 58.6 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
“다” 구역에서 작업을 했을 경우 “H” 실험자가 인지한 사이렌 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 58.1 dB, 2차 58.8 dB, 3차 58.3 dB로 평균 58.4 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
지상 4층에서의 경보음 인지 능력 분석 결과 작업자 8명 중 3명(37.5%)이 인지하지 못하는 것으로 나타났다. 사이렌이 작동한 지점은 지상 1층 계단 입구이다. 지상 1층에서 사이렌이 작동하였을 때 층고가 높아질수록 전 구역까지 경보를 제대로 발하지 못하는 것으로 나타났다.
즉, Table 7과 같이 임시 소방시설의 사이렌의 경보음 측정값 중 지하층에서 F, G, H, 지상 1층에서 H, 지상 4층에서 F, G, H가 사이렌 경보음을 인지하지 못한 것으로 나타났다. 즉, 건설 현장에서 사용되고 있는 비상 경보장치는 특정 지점에서 비상 경보장치를 작동시켰을 때, 해당 지점에서만 경보음을 발하고 다른 지점과 연동이 되지 않는 것을 확인할 수 있었다.
Analysis Result of Siren Alarm Perception
3.2 휴대용 확성기 경보음 인지 능력 분석
3.2.1 지하층
내부에 칸막이가 많은 구조인 형태의 건설 현장에서 지하층에서의 휴대용 확성기 경보음 인지 정도를 분석한 결과 Table 8과 같다. “가” 구역에서 작업을 했을 경우 “F” 실험자가 인지한 휴대용 확성기 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 65.5 dB, 2차 65.3 dB, 3차 65.1 dB로 평균 65.3 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
Bullhorn Alarm Sound Perception Analysis (on the Basement)
“나” 구역에서 작업을 했을 경우 “G” 실험자가 인지한 휴대용 확성기 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 65.2 dB, 2차 65.9 dB, 3차 65.4 dB로 평균 65.5 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
“다” 구역에서 작업을 했을 경우 “H” 실험자가 인지한 휴대용 확성기 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 65.4 dB, 2차 65.8 dB, 3차 65.9 dB로 평균 65.7 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
지하층에서의 경보음 인지 능력 분석 결과 작업자 8명 중 3명(37.5%)이 인지하지 못하는 것으로 나타났다. 휴대용 확성기가 작동한 지점은 지상 1층 계단 입구이다. 지상 1층에서 휴대용 확성기가 작동하였을 때 지하층 전 구역까지 경보를 제대로 발하지 못하는 것으로 나타났다.
3.2.2 지상 1층
내부에 칸막이가 많은 구조인 형태의 건설 현장에서 지상 1층에서의 휴대용 확성기 경보음 인지 정도를 분석한 결과 Table 9와 같다. “가” 구역에서 작업을 했을 경우 “H” 실험자가 인지한 휴대용 확성기 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 77.9 dB, 2차 77.4 dB, 3차 77.1 dB로 평균 77.5 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
Bullhorn Alarm Sound Perception Analysis (on the 1st Floor)
지상 1층의 경보음 인지 능력 분석 결과 작업자 8명 중 2명(25%)이 인지하지 못하는 것으로 나타났다. 휴대용 확성기를 작동한 지점은 지상 1층이기 때문에 작동한 지점에서 거리가 먼 ‘가’ 구역에서 작업한 작업자가 인지하지 못하는 것으로 나타났다. 이는 거리에 따라 경보음을 인지하는데 한계가 있다는 것으로 나타났다.
3.2.3 지상 4층
내부에 칸막이가 많은 구조인 형태의 건설 현장에서 지상 4층에서의 휴대용 확성기 경보음 인지 정도를 분석한 결과 Table 10과 같다. “가” 구역에서 작업을 했을 경우 “F” 실험자가 인지한 휴대용 확성기 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 56.4 dB, 2차 56.6 dB, 3차 56.9 dB로 평균 56.6 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
Bullhorn Alarm Sound Perception Analysis (on the 4th Floor)
“나” 구역에서 작업을 했을 경우 “G” 실험자가 인지한 휴대용 확성기 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 56.3 dB, 2차 56.4 dB, 3차 56.2 dB로 평균 56.3 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
“다” 구역에서 작업을 했을 경우 “H” 실험자가 인지한 휴대용 확성기 경보음의 dB 측정 결과 1차 측정값은 56.1 dB, 2차 56.3 dB, 3차 56.9 dB로 평균 56.4 dB이 측정되었으며, 경보음은 1차, 2차, 3차 모두 인지하지 못한 것으로 나타났다.
지상 4층에서의 경보음 인지 능력 분석 결과 작업자 8명 중 3명(37.5%)이 인지하지 못하는 것으로 나타났다. 휴대용 확성기가 작동한 지점은 지상 1층 계단 입구이다. 지상 1층에서 휴대용 확성기가 작동하였을 때 층고가 높아질수록 전 구역까지 경보를 제대로 발하지 못하는 것으로 나타났다.
즉, Table 11과 같이 임시 소방시설의 휴대용 확성기의 경보음 측정값 중 지하층에서 F, G, H, 지상 1층에서 H, 지상 4층에서 F, G, H가 휴대용 확성기 경보음을 인지하지 못한 것으로 나타났다. 즉, 건설 현장에서 사용되고 있는 비상 경보장치는 특정 지점에서 비상 경보장치를 작동시켰을 때, 해당 지점에서만 경보음을 발하고 다른 지점과 연동이 되지 않는 것을 확인할 수 있었다.
Analysis Result of Bullhorn Alarm Perception
4. 결 론
본 연구에서는 내부 칸막이가 많은 구조로 되어 있는 형태의 건설 현장에서 사이렌 및 휴대용 확성기에서 화재경보음이 울렸을 때 작업자들의 인지 여부에 대해 실험한 연구이다.
(1) 사이렌 경보음 인지 능력 분석 결과 지하층, 지상 1층, 지상 4층에서 측정한 결과 작업자 8명 중 지하층에는 3명(37.5%), 지상 1층에는 1명(12.5%), 지상 4층에는 3명(37.5%)이 사이렌 경보음을 인지하지 못하는 것으로 나타났다.
이는 사이렌 작동 지점과 작업자들이 작업하는 구역의 거리에 따라 경보음을 인지하는데 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 건설 현장에서의 임시소방시설용 화재경보음이 전체 구역을 경보하지 못하는 것으로 나타났다.
(2) 휴대용 확성기 경보음 인지 능력 분석 결과 지하층, 지상 1층, 지상 4층에서 측정한 결과 작업자 8명 중 지하층에는 3명(37.5%), 지상 1층에는 1명(12.5%), 지상 4층에는 3명(37.5%)이 휴대용 확성기 경보음을 인지하지 못하는 것으로 나타났다.
이는 휴대용 확성기 작동 지점과 작업자들이 작업하는 구역의 거리에 따라 경보음을 인지하는데 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 건설 현장에서의 임시소방시설용 화재경보음이 전체 구역을 경보하지 못하는 것으로 나타났다.
즉, 건설 현장에서 사용되고 있는 비상 경보 장치를 작동시켰을 때, 작동지점과 가까운 지점에서는 작업자가 인지를 하고 있으며, 먼 거리에서나 층고에 따라서도 경보음을 인지하는 데에 영향이 미치는 것으로 나타났다.
건설 현장의 경우에는 작업자들의 작업 소음 및 다양한 공사 소음으로 인해 화재 경보음이 잘 들리지 않을 수 있다. 또한 이 연구에서 실험 모델로 정해진 건설 현장의 경우에는 시설 특성상 내부 구조가 칸막이가 많은 구조이므로 소리의 파장이 전달되는 데에 있어 장애가 많았을 것이라고 생각된다.
따라서 이를 보완하기 위해서는 첫째, 건설 현장의 장애물, 내력벽 등을 고려하여 작업장 곳곳에서 화재 경보음을 인지하여 피난할 수 있는 임시방송설비를 추가로 설치하는 방안을 고려해야 할 것이다.
둘째, 현재 NFTC 201에서 음향장치의 음향 크기 기준이 음향장치의 중심으로부터 1 m 떨어진 위치에서 음압 90 dB 이상이 되어야 한다(NFTC 201, 2022). 건설 현장에서 공사 소음이 발생하게 되면 공사 소음만으로 90 dB이 넘는 경우가 발생한다(Lee and Rie, 2013). 건설 현장에서 작업자들이 경보음을 인지하기 위해서는 음향 크기의 음압 수치를 건설 현장의 경우 기준을 더 강화하여 개정하는 방안에 대해서도 고려해 볼 필요가 있다.
본 연구는 경로상의 장애물 벽체들로 인한 손실값 등에 대한 분석과 작업환경 등에 따라 기준 dB의 감소 및 증가에 대한 분석이 부족하다는 것이 연구 한계이다. 향후 연구를 진행할 때에 본 논문에서 부족했던 점을 활용하여 연구를 진행하고자 한다.