경사로에서의 군중 밀집도에 따른 이동시간 비교 및 분석

Analysis of Evacuation Time and Evacuation Direction with Respect to Crowd Density on a Ramp

Article information

J. Korean Soc. Hazard Mitig. 2023;23(2):51-60

Publication date (electronic) : 2023 April 27

doi : https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2023.23.2.51

Seo-young Kim ^*, Ha-sung Kong ^**

김서영^*, 공하성^**

* 정회원, 우석대학교 소방⋅안전공학과 박사과정(E-mail: ppiony@naver.com)

* Member, Ph.D. Candidate, Department of Fire Protection and Safety Engineering, Woosuk University

** 정회원, 우석대학교 소방방재학과 교수

** Member, Associate Professor, Department of Fire and Disaster Prevention, Woosuk University

^** 교신저자, 정회원, 우석대학교 소방방재학과 교수(Tel: +82-63-290-1686, Fax: +82-63-290-1478, E-mail: 119wsu@naver.com)

** Corresponding Author, Member, Associate Professor, Department of Fire and Disaster Prevention, Woosuk University

Received 2023 January 10; Revised 2023 January 12; Accepted 2023 February 16.

Abstract

이 연구에서는 경사로에서의 대피 방향과 인원이 증가했을 때의 이동시간에 대해 비교 분석하여 앞으로 군중 밀집도가 높은 장소에서 경사로로 대피해야 하는 상황이 발생할 시 기초적인 자료로 활용하고자 한다. 연구 결과 경사로에서 면적당 5명 이상의 보행자가 통행할 경우 경사로를 빠져나오는데 많은 시간이 소요되었으며, 가벽으로 인해 경사로의 폭이 좁아질 경우에도 많은 시간이 소요되는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 경사로에서의 보행자가 많은 경우 위험도를 낮추기 위해서는 한 쪽 방향으로만 통행하는 것이 경사로를 빠져나오는데 소요되는 시간이 적은 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 군집밀도가 상당한 곳에 경사로 통행길이 있을 경우 보행자의 통행 방향을 한 쪽 방향으로 통행할 수 있도록 하는 것이 위험성을 낮추는데에 도움이 된다는 결과를 도출하였다.

Trans Abstract

This study aims to use evacuation direction and time as primary data for a situation where one needs to evacuate from a crowd-density place on a ramp by comparing and analyzing the relationship between the evacuation direction and evacuation time with respect to the crowd density on a ramp. The results showed that it took longer to exit the ramp when more than five pedestrians per area passed on the ramp. In addition, reducing the width of the ramp with a faux wall also increased the duration required for pedestrians to evacuate safely. Furthermore, it was found that less time was required to exit the ramp when the pedestrians evacuated in one direction, reducing the risk of accidents. Therefore, this study concludes that when there is a ramped passage at a place with a high crowd density, pedestrians should move in one direction during the evacuation process.

Keywords: 경사로; 군중 밀집도; 이동시간; 가벽; 보행자

Keywords: Ramp; Crowd Density; Movement Time; Faux Wall; Pedestrian

1. 서 론

실내 공연장, 체육관, 만석의 영화관, 만석의 강의실 등 어느 특정 장소에 한해서 군중 밀집도가 높은 장소들이 있다(Song and Park, 2011). 이렇게 군중 밀집도가 높은 장소에 있을 경우 화재나 지진과 같은 재난이 발생하게 되면 패닉현상으로 인해 어느 특정한 곳에서 군중 밀집도가 더 커지게 된다. 군집 밀집이 커지게 되는 경우 보행에 장애를 받을 수 있으며, 면적 대비 피난 인원이 많아지므로 과밀상태가 되어 피난이 어려워지는 경우도 발생하게 된다. 인간의 피난 특성상 사고 현장에서 빠르게 대피하고 싶은 마음이 크다보니 뒤에서 밀게 되면 압사 사고가 발생할 가능성도 높아진다. 이와 같이 최근에도 압사 사고로 인해 156명이 사망하는 인명피해가 발생한 사고가 있었다(The JongAng, 2022). 해당 사고에서는 평평한 바닥이 아닌 경사로에서 일어난 사고였으며, 면적 대비 많은 사람들이 통행하는 거리에서 발생한 사고였다. 또한 1 m² 당 5명에 이르게 되면 군중 밀집도가 임계점에 도달하게 되어 안전사고 발생 가능성이 증가하게 된다(The Asia Business Daily, 2022). 이렇게 군중 밀집도가 높은 공간에서 경사로로 대피하는 상황이 생겼을 시 대책 마련이 시급하다.

Song and Park (2011)의 연구에서는 과밀 상태에서의 피난 상황에서 보행자들이 탈출 상황을 출구 각도와 출구 폭을 변화 시켜 가면서 보행자 유동에 대해서 연구를 진행하였다. 연구를 진행한 모델에서는 출구 각도가 30° 이상일 때 탈출 확률이 증가하였고, 출구 폭이 0.8 m 이상일 때 모두 탈출을 한다는 결과를 나타냈다. Choi (2017)의 연구에서는 재해약자와 조력자가 피난 할 때 경사도의 기울기의 변화를 주어 조력자와 재해약자가 휠체어로 동시에 피난할 경우 이동시간을 분석하여 경사로의 기울기를 제안하는 연구를 진행하였다. Park (2019)의 연구에서는 경사로 기울기와 경사로 높이를 고려하여 휠체어 사용자의 사용성과 생리적 특정을 분석하는 연구를 진행하였다. 결과 기울기가 급해짐에 따라 사용성이 감소하였고, 생리적 변화가 증가하였으며, 경사로의 높이가 낮을 경우 경사로 기울기 변화에 의한 사용성과 생리적 변화가 증가하였으며, 경사로의 높이가 낮을 경우 경사로 기울기 변화에 의한 사용성과 생리적 특성 변화가 적은 것으로 나타났다. 따라서 경사로를 1:10까지 완화해도 될 것이라는 결론을 도출하였다. Kim et al. (2022)의 연구에서는 노인요양병원을 대상으로 피난약자 대피 특성을 반영하여 ASET과 RSET을 산출하여 피난약자 동반 대피시 대피로 성능에 따른 효율에 대해 연구하였다. 그 결과 재난 약자 시설의 경사로와 가연물 관리의 중요성에 대해 제시하였다.

Choi (2007), Park (2019), Kim et al. (2010)의 연구에서는 피난 약자와 관련하여 경사로 대피에 관한 연구를 진행하였고, Song and Park (2011)의 연구에서는 과밀집 상태에서 피난시 압사사고 해석에 대한 연구를 진행하였다. 기존 선행연구와 비교하였을 때 이 연구는 경사로를 통해 이동 시 면적 대비 인원 증가로 인해 발생하는 이동시간에 대해 분석하는 것에 의의가 있다.

이 연구에서는 최근 발생한 사고 현장과 비슷하게 구현하여 경사로에서의 대피 방향과 인원이 증가했을 때의 이동시간에 대해 비교 분석하여 앞으로 군중 밀집도가 높은 장소에서 경사로로 대피 해야 하는 상황이 발생할 시 기초적인 자료로 활용하고자 한다.

2. 본 론

2.1 시설개요

2.1.1 모델링 대상 및 시설 개요

이 연구에서는 최근 발생한 사고 현장을 모델링 하였다. 평면도로 나타내면 Fig. 1과 같다. 모델링 대상은 이태원 A 골목이며 경사가 진 거리이다. 모델링은 평면도를 기준으로 피난시뮬레이션을 통해 비슷하게 구현하였다. 경사로의 경사각은 10°로 모델링은 Fig. 2와 같다.

Fig. 1

Floor Plan for Modeling

Fig. 2

Scenario 1 for Modeling

10° 경사로를 기준으로 상, 하는 통행이 가능한 도로가 있으며, 경사로의 길이는 40 m, 폭은 위쪽으로는 5 m, 아래쪽으로는 가벽으로 인해 3.2 m로 설정하였다. 양옆은 건물로 이루어져 있어 통행할 수 있는 공간이 없었다는 것을 고려하였다. 이 연구의 주요 분석 기준은 경사로를 벗어나는 시간을 분석하기 위한 것으로 경사로의 끝 부분을 최종 이동시간으로 설정하였다.

2.2 입력변수 및 입력값

2.2.1 피난시뮬레이션

피난시뮬레이션은 화재 발생 시 건축물 내 사람들이 대피하는데 소요되는 시간을 예측하는 프로그램이다. 범용으로 사용되고 있는 피난시뮬레이션의 종류는 Building EXODUS, Simulex, EVACNET4, Pathfinder 네가지 종류의 프로그램이 있다(Lee, 2019). 이 연구에서는 미국 THUNDERHEAD ENGINEERING사에서 개발한 Pathfinder Ver. 2022.3.1207 프로그램을 사용하였다.

2.2.2 보행자의 배치

시뮬레이션을 분석하기 위해 재실자의 배치는 경사로의 면적(m²)당 5명을 배치하였으며(The Asia Business Daily, 2022), 경사로의 면적은 길이 40 m, 폭 5 m이므로 200 m²의 면적이지만 가벽 설치로 인해 면적이 좁아지는 거리였기 때문에 길이 10 m, 폭 1.8 m의 가벽 면적인 18 m²을 제외한 면적으로 산정하였다. 따라서 경사로의 면적은 182 m²이고, 보행자의 인원은 910명으로 산정하였다.

해당 거리의 경우 주요 10-30대가 밀집해있었고 그 중 10-20대가 제일 많았기 때문에 그것을 감안하여 910명의 절반 인원인 450명을 각 남, 여로 구분하였다. 그 중 10대를 남여 각 137명(30%)으로 배치하였고, 20대를 남여 각 273명(60%)으로 배치하였고, 30대를 남여 각 45명(10%)으로 배치하였다. 경사로에 배치한 보행자 수는 Table 1과 같다.

Table 1

Number of Pedestrians on the Ramp

2.2.3 보행자의 신체적 특성

보행자의 신체적 특성을 연령, 키, 어깨너비, 보행속도로 구분하여 Table 2와 같이 구분하였다. 연령 및 성별을 통해 국가기술표준원의 ‘한국인 인체치수조사’ 자료를 적용하여 키, 위팔사이너비의 평균 값을 설정하였다(Size Korea, 2020~2011). 경사로에서의 인원 밀집 시 이동 통로가 충분히 확보가 되지 않아 보행속도가 느릴 것이라는 것을 감안하여 성인 보행속도는 발이 느린 사람의 보행속도를 기준으로 하였다(Egan, 2003).

Table 2

Pedestrian Physical Features

2.3 시나리오 구성

경사로에서의 대피 상황을 가정하였을 경우 이동시간을 비교 분석하기 위해 설정한 시나리오는 Table 3과 같다. 시나리오는 경사로의 면적당 5명의 경우를 기준으로 시나리오를 6가지로 구성하였으며, 면적당 인원이 감소했을 경우의 결과 산출을 통해 이동시간을 분석하고자 공간이 여유롭고 이동이 자유로운 면적당 인원이 2명일 때를 시나리오로 구성하였다(The Asia Business Daily, 2022). 따라서 크게 2명/m²일 경우, 5명/m²일 경우로 나뉘게 된다.

Table 3

Scenario Composition

3. 실험결과 및 분석

경사로에서의 과밀 상태에 따른 이동시간을 측정하기 위해 이번 연구에서의 주요 분석 구간은 경사로의 끝 지점이다. 과밀 상태일 경우와 과밀 상태가 아닐 경우의 경사로에서 빠져 나오는 시간을 분석하고자 분석 구간으로 설정하였다.

3.1 시나리오 1

시나리오 1의 경우에는 Fig. 2와 같이 경사로에 가벽이 있는 상태일 경우 양방향으로 통행할 때에 면적당 2명, 면적당 5명일 경우 시뮬레이션을 통해 경사로에서의 과밀 상태에 따른 이동시간을 측정하였다.

3.1.1 면적당 2명일 경우

시나리오 1의 경우에는 면적당 2명일 때 가벽이 있을 경우 양방향으로 통행 시 이동시간에 대해 분석하였다. 양방향으로 통행할 때에 보행자들이 경사로를 빠져나가는 시점을 파악하기 위해 Table 4와 Fig. 3과 같이 경사로의 양 끝 지점에 마지막으로 빠져 나온 인원을 파악하여 이동시간을 분석하였다. 먼저 경사로 위를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 132.9초이며, 경사로의 아래를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 134.2초이다. 총 모든 인원이 경사로에서 빠져 나온 시간은 경사로 끝 지점 중 가장 늦은 시간으로 산정하여야 하기 때문에 134.2초 내에 모든 인원이 경사로에서 빠져 나오는 것을 확인할 수 있었다.

Table 4

Movement Time of Scenario 1 in Case of 2 people/m²

Fig. 3

Movement Time of Scenario 1 in Case of 2 people/m²

3.1.2 면적당 5명일 경우

시나리오 1의 경우에는 면적당 5명일 때 가벽이 있을 경우 양방향으로 통행 시 이동시간에 대해 분석하였다. 양방향으로 통행 할 때에 보행자들이 경사로를 빠져나가는 시점을 파악하기 위해 Table 5와 Fig. 4와 같이 경사로의 양 끝 지점에 마지막으로 빠져 나온 인원을 파악하여 이동시간을 분석하였다. 먼저 경사로 위를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 578.3초이며, 경사로의 아래를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 590.2초이다. 총 모든 인원이 경사로에서 빠져 나온 시간은 경사로의 끝 지점 중 가장 늦은 시간으로 산정하여야 하기 때문에 590.2초 내에 모든 인원이 경사로에서 빠져 나오는 것을 확인 할 수 있었다.

Table 5

Movement Time of Scenario 1 in Case of 5 people/m2

Fig. 4

Movement Time of Scenario 1 in Case of 5 people/m²

3.2 시나리오 2

시나리오 2의 경우에는 Fig. 5와 같이 경사로에 가벽이 있는 상태일 경우 우측방향으로 통행할 때에 면적당 2명, 면적당 5명일 경우 시뮬레이션을 통해 경사로에서의 과밀 상태에 따른 이동시간을 측정하였다.

Fig. 5

Scenario 1 for Modeling

3.2.1 면적당 2명일 경우

시나리오 2의 경우에는 면적당 2명일 때 가벽이 있을 경우 우측방향으로 통행 시 이동시간에 대해 분석하였다. 우측방향으로 통행 할 때에 보행자들이 경사로를 빠져나가는 시점을 파악하기 위해 Table 6과 Fig. 6과 같이 경사로의 양 끝 지점에 마지막으로 빠져 나온 인원을 파악하여 이동시간을 분석하였다. 먼저 경사로 위를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 92.5초이며, 경사로의 아래를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 109.1초이다. 총 모든 인원이 경사로에서 빠져 나온 시간은 경사로 끝 지점 중 가장 늦은 시간으로 산정하여야 하기 때문에 109.1초 내에 모든 인원이 경사로에서 빠져 나오는 것을 확인할 수 있었다.

Table 6

Movement Time of Scenario 2 in Case of 2 people/m²

Fig. 6

Movement Time of Scenario 2 in Case of 2 people/m²

3.2.2 면적당 5명일 경우

시나리오 2의 경우에는 면적당 5명일 때 가벽이 있을 경우 우측방향으로 통행 시 이동시간에 대해 분석하였다. 우측방향으로 통행 할 때에 보행자들이 경사로를 빠져나가는 시점을 파악하기 위해 Table 7과 Fig. 7과 같이 경사로의 양 끝 지점에 마지막으로 빠져 나온 인원을 파악하여 이동시간을 분석하였다. 먼저 경사로 위를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 472.6초이며, 경사로의 아래를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 482.2초이다. 모든 인원이 경사로를 빠져 나온 시간은 경사로 끝 지점 중 가장 늦은 시간으로 산정하는 것이 바람직하므로 482.2초 내에 모든 인원이 경사로에서 빠져 나오는 것을 확인할 수 있었다.

Table 7

Movement Time of Scenario 2 in Case of 5 people/m²

Fig. 7

Movement Time of Scenario 2 in Case of 5 people/m²

3.3 시나리오 3

시나리오 3의 경우에는 Fig. 8과 같이 경사로에 가벽이 있는 상태일 경우 한 방향으로 일방 통행할 때에 면적당 2명, 면적당 5명일 경우 시뮬레이션을 통해 경사로에서의 과밀 상태에 따른 이동시간을 측정하였다.

Fig. 8

Scenario 3 for Modeling

3.3.1 면적당 2명일 경우

시나리오 3의 경우에는 면적당 2명일 때 가벽이 있을 경우 한 쪽 방향으로만 통행 시 이동시간에 대해 분석하였다. 한쪽 방향으로 통행 할 때에 보행자들이 경사로를 빠져나가는 시점을 파악하기 위해 Table 8과 Fig. 9와 같이 경사로의 양 끝 지점에 마지막으로 빠져 나온 인원을 파악하여 이동시간을 분석하였다. 해당 시나리오는 일방통행이기 때문에 경사로의 한 쪽 끝 지점에서의 마지막으로 빠져 나온 보행자의 시간만 파악하면 된다. 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 102.9초이다.

Table 8

Movement Time of Scenario 3 in Case of 2 people/m²

Fig. 9

Movement Time of Scenario 3 in Case of 2 people/m²

3.3.2 면적당 5명일 경우

시나리오 3의 경우에는 면적당 5명일 때 가벽이 있을 경우 한 쪽 방향으로만 통행 시 이동시간에 대해 분석하였다. 한쪽 방향으로 통행 할 때에 보행자들이 경사로를 빠져나가는 시점을 파악하기 위해 Table 9와 Fig. 10과 같이 경사로의 양 끝 지점에 마지막으로 빠져 나온 인원을 파악하여 이동시간을 분석하였다. 해당 시나리오는 일방통행이기 때문에 경사로의 한 쪽 끝 지점에서의 마지막으로 빠져 나온 보행자의 시간만 파악하면 된다. 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 258.1초이다.

Table 9

Movement Time of Scenario 3 in Case of 5 people/m²

Fig. 10

Movement Time of Scenario 3 in Case of 5 people/m²

3.4 시나리오 4

시나리오 4의 경우에는 Fig. 11과 같이 경사로에 가벽이 없는 상태일 경우 양방향으로 통행할 때에 면적당 2명, 면적당 5명일 경우 시뮬레이션을 통해 경사로에서의 과밀 상태에 따른 이동시간을 측정하였다.

Fig. 11

Scenario 4 for Modeling

3.4.1 면적당 2명일 경우

시나리오 4의 경우에는 면적당 2명일 때 가벽이 없을 경우 양방향으로 통행 시 이동시간에 대해 분석하였다. 양방향으로 통행 할 때에 보행자들이 경사로를 빠져나가는 시점을 파악하기 위해 Table 10과 Fig. 12와 같이 경사로의 양 끝 지점에 마지막으로 빠져 나온 인원을 파악하여 이동시간을 분석하였다. 먼저 경사로 위를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 126.8초이며, 경사로의 아래를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 130.4초이다. 총 모든 인원이 경사로에서 빠져 나온 시간은 경사로 끝 지점 중 가장 늦은 시간으로 산정하여야 하기 때문에 130.4초 내에 모든 인원이 경사로에서 빠져 나오는 것을 확인할 수 있었다.

Table 10

Movement Time of Scenario 4 in Case of 2 people/m²

Fig. 12

Movement Time of Scenario 4 in Case of 2 people/m²

3.4.2 면적당 5명일 경우

시나리오 4의 경우에는 면적당 5명일 때 가벽이 없을 경우 양방향으로 통행 시 이동시간에 대해 분석하였다. 양방향으로 통행 할 때에 보행자들이 경사로를 빠져나가는 시점을 파악하기 위해 Table 11과 Fig. 13과 같이 경사로의 양 끝 지점에 마지막으로 빠져 나온 인원을 파악하여 이동시간을 분석하였다. 먼저 경사로 위를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 538.8초이며, 경사로의 아래를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 540.7초이다. 총 모든 인원이 경사로에서 빠져 나온 시간은 경사로의 끝 지점 중 가장 늦은 시간으로 산정하여야 하기 때문에 540.7초 내에 모든 인원이 경사로에서 빠져 나오는 것을 확인 할 수 있었다.

Table 11

Movement Time of Scenario 4 in Case of 5 people/m²

Fig. 13

Movement Time of Scenario 4 in Case of 5 people/m²

3.5 시나리오 5

시나리오 5의 경우에는 Fig. 14와 같이 경사로에 가벽이 없는 상태일 경우 우측방향으로 통행할 때에 면적당 2명, 면적당 5명일 경우 시뮬레이션을 통해 경사로에서의 과밀 상태에 따른 이동시간을 측정하였다.

Fig. 14

Scenario 5 for Modeling

3.5.1 면적당 2명일 경우

시나리오 5의 경우에는 면적당 2명일 때 가벽이 없을 경우 우측방향으로 통행 시 이동시간에 대해 분석하였다. 우측방향으로 통행 할 때에 보행자들이 경사로를 빠져나가는 시점을 파악하기 위해 Table 12와 Fig. 15와 같이 경사로의 양 끝 지점에 마지막으로 빠져 나온 인원을 파악하여 이동시간을 분석하였다. 먼저 경사로 위를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 82.7초이며, 경사로의 아래를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 101.3초이다. 총 모든 인원이 경사로에서 빠져 나온 시간은 경사로 끝 지점 중 가장 늦은 시간으로 산정하여야 하기 때문에 101.3초 내에 모든 인원이 경사로에서 빠져 나오는 것을 확인할 수 있었다.

Table 12

Movement Time of Scenario 5 in Case of 2 people/m²

Fig. 15

Movement Time of Scenario 5 in Case of 2 people/m²

3.5.2 면적당 5명일 경우

시나리오 5의 경우에는 면적당 5명일 때 가벽이 없을 경우 우측방향으로 통행 시 이동시간에 대해 분석하였다. 우측방향으로 통행 할 때에 보행자들이 경사로를 빠져나가는 시점을 파악하기 위해 Table 13과 Fig. 16과 같이 경사로의 양 끝 지점에 마지막으로 빠져 나온 인원을 파악하여 이동시간을 분석하였다. 먼저 경사로 위를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 457.2초이며, 경사로의 아래를 향해 보행한 보행자 중 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 456.8초이다. 총 모든 인원이 경사로에서 빠져 나온 시간은 경사로 끝 지점 중 가장 늦은 시간으로 산정하여야 하기 때문에 457.2초 내에 모든 인원이 경사로에서 빠져 나오는 것을 확인할 수 있었다.

Table 13

Movement Time of Scenario 2 in Case of 5 people/m²

Fig. 16

Movement Time of Scenario 5 in Case of 5 people/m²

3.6 시나리오 6

시나리오 6의 경우에는 Fig. 17과 같이 경사로에 가벽이 없는 상태일 경우 한 방향으로 일방 통행할 때에 면적당 2명, 면적당 5명일 경우 시뮬레이션을 통해 경사로에서의 과밀 상태에 따른 이동시간을 측정하였다.

Fig. 17

Scenario 6 for Modeling

3.6.1 면적당 2명일 경우

시나리오 6의 경우에는 면적당 2명일 때 가벽이 없을 경우 한 쪽 방향으로만 통행 시 이동시간에 대해 분석하였다. 한쪽 방향으로 통행 할 때에 보행자들이 경사로를 빠져나가는 시점을 파악하기 위해 Table 14와 Fig. 18과 같이 경사로의 양 끝 지점에 마지막으로 빠져 나온 인원을 파악하여 이동시간을 분석하였다. 해당 시나리오는 일방통행이기 때문에 경사로의 한 쪽 끝 지점에서의 마지막으로 빠져 나온 보행자의 시간만 파악하면 된다. 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 67.8초이다.

Table 14

Movement Time of Scenario 6 in Case of 2 people/m²

Fig. 18

Movement Time of Scenario 6 in Case of 2 people/m²

3.6.2 면적당 5명일 경우

시나리오 3의 경우에는 면적당 5명일 때 가벽이 있을 경우 한 쪽 방향으로만 통행 시 이동시간에 대해 분석하였다. 한쪽 방향으로 통행 할 때에 보행자들이 경사로를 빠져나가는 시점을 파악하기 위해 Table 15와 Fig. 19와 같이 경사로의 양 끝 지점에 마지막으로 빠져 나온 인원을 파악하여 이동시간을 분석하였다. 해당 시나리오는 일방통행이기 때문에 경사로의 한 쪽 끝 지점에서의 마지막으로 빠져 나온 보행자의 시간만 파악하면 된다. 마지막으로 빠져 나온 사람의 시간은 160.0초이다.

Table 15

Movement Time of Scenario 6 in Case of 5 people/m²

Fig. 19

Movement Time of Scenario 6 in Case of 5 people/m²

따라서 이 연구의 결과를 정리한 것으로 Table 16과 같다. 가벽의 유무에 따라서 경사로에서의 보행자 이동시간을 분석하였을 때, 가벽이 있는 경우 이동시간이 증가하는 것으로 나타났다. 이는 가벽으로 인해 경사로의 면적이 좁아져 군중 밀도를 더 증가시키게 됨으로써 가벽이 있을 경우 보행자 이동시간이 증가하는 것으로 나타났다.

Table 16

Evacuation Time of Scenario 6 in Case of 5 people/m²

면적당 인원 변화로 인한 보행자 이동시간에 대해 분석한 결과이다. 면적당 5명일 경우에 보행자들이 이동하는 데 병목현상이 생기는 것을 확인할 수 있었다. 병목현상은 경사로의 면적에 비해 군집의 밀도가 높아짐에 따라 신체 접촉의 횟수가 증가하게 된다. 따라서 면적당 2명일 경우보다 5명일 경우에 이동시간이 오래 걸리는 것으로 나타났다.

경사로에서의 이동 방향에 따라 분석하였을 경우에는 가벽의 유무와 상관없이 양방향 이동시간이 가장 길게 나타났다. 이는 양방향으로 자유롭게 피난 시 보행자들 간의 신체접촉 빈도가 높아져 자유롭게 이동할 수 없기 때문에 소요시간이 가장 길게 나타난 것으로 판단된다.

또한 군중 밀집도가 증가 되었을 경우 이동시간의 증가율은 양방향 자유 이동에 비해 우측통행시 가장 크게 나타난 것은 우측통행을 위해 면적의 반을 세로로 나누어 통행 할 수 있도록 하였기 때문에 실질적으로 양방향으로 이동하는 면적보다 우측통행 시 이동하는 면적이 작기 때문에 이동시간의 증가율이 더 높게 나타난 것으로 보인다.

5. 결 론

이 연구는 피난시뮬레이션을 통하여 경사로에서의 군집 과밀상태에서 보행자가 경사로에서 빠져나오는 시간에 대해 분석한 것이다. 면적당 인원에 따른 시나리오를 구성하여 피난시뮬레이션을 실시하였다. 실험을 통해 도출된 결과는 다음과 같다.

(1) 가벽이 있을 경우 양방향으로 통행 시 면적당 2명의 인원이 경사로에 배치되었을 경우 경사로에서 모든 보행자가 빠져나온 시간은 134.2초가 소요되었다. 면적당 5명의 인원이 경사로에 배치되었을 경우 경사로에서 모든 보행자가 빠져나온 시간은 590.2초가 소요되었다.
(2) 가벽이 있을 경우 우측방향으로 통행 시 면적당 2명의 인원이 경사로에 있을 경우 경사로에서 모든 보행자가 빠져나온 시간은 109.1초가 소요되었다. 면적당 5명의 인원이 경사로에 있을 경우 경사로에서 모든 보행자가 빠져나온 시간은 482.2초가 소요되었다.
(3) 가벽이 있을 경우 한 쪽 방향으로 통행 시 면적당 2명의 인원이 경사로에 배치되었을 경우 경사로에서 모든 보행자가 빠져나온 시간은 102.9초가 소요되었다. 면적당 5명의 인원이 경사로에 배치되었을 경우 경사로에서 모든 보행자가 빠져나온 시간은 258.1초가 소요되었다.
(4) 가벽이 없을 경우 양방향으로 통행 시 면적당 2명의 인원이 경사로에 배치되었을 경우 경사로에서 모든 보행자가 빠져나온 시간은 130.4초가 소요되었다. 면적당 5명의 인원이 경사로에 배치되었을 경우 경사로에서 모든 보행자가 빠져나온 시간은 540.7초가 소요되었다.
(5) 가벽이 없을 경우 우측방향으로 통행 시 면적당 2명의 인원이 경사로에 배치되었을 경우 경사로에서 모든 보행자가 빠져나온 시간은 101.3초가 소요되었다. 면적당 5명의 인원이 경사로에 배치되었을 경우 경사로에서 모든 보행자가 빠져나온 시간은 457.2초가 소요되었다.
(6) 가벽이 없을 경우 한 쪽 방향으로 통행 시 면적당 2명의 인원이 경사로에 배치되었을 경우 경사로에서 모든 보행자가 빠져나온 시간은 67.8초가 소요되었다. 면적당 5명의 인원이 경사로에 배치되었을 경우 경사로에서 모든 보행자가 빠져나온 시간은 160.0초가 소요되었다.

연구 결과에 따르면 경사로에서 면적당 5명 이상의 보행자가 통행할 경우 경사로를 빠져나오는데 많은 시간이 소요되었으며, 가벽으로 인해 경사로의 폭이 좁아질 경우에도 많은 시간이 소요되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 경사로에서의 보행자가 많은 경우 위험도를 낮추기 위해서는 한 쪽 방향으로만 통행할 수 있는 일방통행 방식이 경사로를 빠져나오는데 소요되는 시간이 적은 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 군중 밀집도가 상당한 곳에 경사로 통행길이 있을 경우 통행 방향의 혼란에 따른 밀림 현상으로 발생할 수 있는 문제점에 대한 방안으로 보행자의 통행 방향을 한쪽 방향으로 통행할 수 있는 일방 통행 방식으로 하는 것이 효과적이다.

이 연구에서 사용한 피난시뮬레이션에서는 사람이 사람을 밀치는 상황이나 넘어지는 상황은 구현이 불가능하여 실제 상황과 동일한 상황을 모델링하는 것에는 한계를 가지고 있다. 하지만 경사로에서 군중 밀집도에 따라 피난시뮬레이션을 통해 비교 분석하여 경사로에서의 과밀상태 시 위험성을 확인했다는 점과 안전을 위해 군중 밀집도가 높은 곳의 경사로에서의 통행 방향에 따른 이동시간을 분석하였다는 점에서 의의가 있다.

향후 경사로 내 보행자의 군집형태에 대한 연구 및 가벽의 위치, 길이, 면적에 따른 이동시간 분석, 위에서 제시한 2가지 밀집도 이외의 밀집도 변화에 따른 결과의 비교 분석 등에 대한 후속연구가 필요하다.

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Categories	10 s (Person)	20 s (Person)	30 s (Person)	Sum (Person)
Male	137	273	45	455
Female	137	273	45	455

Categories		Height (cm)	Posterior shoulder length (cm)	Walking speed (m/s)
10 s	Male	172.7	43.8	1.0
10 s	Female	159.7	40.5
20 s	Male	175.3	45.0
20 s	Female	162.4	41.8
30 s	Male	175.8	46.3
30 s	Female	162.7	42.3

Categories	in case of 2 people/m²	in case of 5 people/m²
Senario 1	Two-way pass if there is a faux wall
Senario 2	Right-hand pass if there is a faux wall
Senario 3	One-way (downward) pass if there is a faux wall
Senario 4	Two-way pass if there is no faux wall
Senario 5	Right-hand pass if there is no faux wall
Senario 6	One-way (downward) pass if there is no faux wall

Categories	Time (s)
Above the ramp	132.9
Under the ramp	134.2
Total	134.2

Categories	Time (s)
Above the ramp	578.3
Under the ramp	590.2
Total	590.2

Categories	Number of people per area	Time (s)
Scenario 1	2	134.2
Scenario 1	5	590.2
Scenario 2	2	109.1
Scenario 2	5	482.2
Scenario 3	2	102.9
Scenario 3	5	258.1
Scenario 4	2	130.4
Scenario 4	5	540.7
Scenario 5	2	101.3
Scenario 5	5	457.2
Scenario 6	2	67.8
Scenario 6	5	160.0