고령화 사회가 심화되면서 요양원 등 노인 의료복지시설의 화재 안전 문제가 국내외에서 중요한 과제로 부상하고 있다. 특히 거동이 불편한 입소자가 많은 복도형 요양원에서는 화재 발생 시 수평 방향의 연기 확산이 피난 안전성을 결정짓는 핵심 변수로 꼽힌다.
Engineering Research Express에 따르면, 양링(Yang Ling)·멍탄 왕(Mengtan Wang)·리쥐안 왕(Lijuan Wang) 연구팀은 2026년 8월 26일 「복도형 요양원의 연기 확산 특성 및 제연 최적화(Smoke propagation characteristics and smoke control optimization for corridor style nursing homes)」 논문을 게재했다. 연구팀은 BIM(건물정보모델링)과 PyroSim을 결합한 수치 모델을 구축해 복도형 요양원 내 연기 거동과 제연 성능을 정량적으로 분석했다.
방화문 개폐 여부가 피난 시간 결정
Engineering Research Express에 게재된 해당 논문에 따르면, 연구팀은 연결 복도의 방화문 개폐 상태와 자연 배연창 유효 면적을 달리한 5가지 화재 시나리오를 설정했다. 시나리오 1(Case 1)은 양쪽 방화문 개방·자연 배연 없음, 시나리오 2(Case 2)는 양쪽 방화문 폐쇄·자연 배연 없음, 시나리오 3~5(Cases 3~5)는 방화문 개방 상태에서 유효 면적이 다른 자연 배연창을 적용한 조건이다. 각 시나리오에서 연결 복도 양단의 온도, CO 부피 분율, 가시거리를 600초 동안 모니터링했다.
시뮬레이션 결과, 모든 시나리오에서 600초 이내 온도는 임계값인 60°C를 초과하지 않았다. 그러나 CO 농도와 가시거리 측면에서 방화문 개폐 여부에 따른 차이가 뚜렷하게 나타났다. 자연 배연창을 적용한 시나리오 4(Case 4)에서는 CO 임계 농도(400ppm)에 262.8초 만에 도달해, 방화문 개방·배연 없음 조건인 시나리오 1의 270.0초보다 오히려 빠른 도달 시간을 기록했다. 가시거리 저하 시간도 시나리오 4가 159.0초, 시나리오 1이 165.6초로 큰 차이가 없었다. 자연 배연창의 유효 면적을 늘려도 온도와 CO 부피 분율 변화는 제한적이었으며, 연기 확산과 가시거리 악화의 전반적인 추세는 변하지 않았다.
반면 방화문을 폐쇄한 시나리오 2에서는 수평 연기 전파가 효과적으로 차단됐다. 보호 구역 내 위험 지표가 임계값 이하로 유지됐고, 연기 위험 발생 시점이 400초 이상 지연됐다. 안전 피난 가능 시간은 방화문 개방 조건 대비 241.55% 증가한 것으로 분석됐다.
국내 방화문·제연 업계에 주는 시사점
이번 연구 결과는 국내 방화문 및 제연 설비 업계에 중요한 시사점을 제공한다. 국내에서는 「화재예방, 소방시설 설치·유지 및 안전관리에 관한 법률」 및 NFSC(국가화재안전기준) 체계 아래 요양원 등 노유자시설에 방화문 설치와 제연 설비 기준이 적용되고 있다. 그러나 이번 시뮬레이션은 자연 배연창 면적 증대보다 방화문의 실질적 폐쇄 유지가 피난 안전성에 훨씬 결정적임을 수치로 입증했다. 이는 방화문 자동폐쇄장치(도어클로저)의 정상 작동 여부와 유지관리의 중요성을 재확인시켜 준다. 국내 방화문 제조·시공·유지관리 업체는 제품의 폐쇄 성능과 현장 관리 체계를 강화하는 방향으로 대응 전략을 수립할 필요가 있다. 또한 BIM 기반 화재 시뮬레이션 기법이 설계 단계에서 제연 계획의 실효성을 검증하는 도구로 활용될 수 있다는 점에서, 디지털트윈 기술과 소방 설계의 융합 수요도 높아질 것으로 전망된다.
출처: Engineering Research Express, 셔터뉴스 취재
