1. 序 論
화재위험평가의 목적은 정량적으로 도출된 대상공간의 위험도를 근거로 위험경감비용의 합리적인 투자와 차별화된 위험관리계획을 수립하는데 있다.
현재 대부분 수행하고 있는 진단에 근거한 평가방식은, 공간내 화재방호시설의 오류나 문제점을 개선하는데 중점을 두고 있으며, 공학적분석에 기반한 FDS와 같은 프로그램의 경우에도 시나리오에 따른 피해결과만을 정량적으로 확인할 수 있을 뿐이다.
이러한 진단결과는 위험경감을 위한 투자비용의 적정성과 위험관리방법의 효용성에 적절한 답을 제시하지 못해 사업장에서 대책을 수립하는데 있어 어려움이 있다. 그래서 대부분 법적규제 사항만을 이행하는데 그치고 있는 실정이다.
이에 공간의 위험도에 기반하여 위험경감 투자 및 위험관리방법의 합리적인 계획수립을 할 수 있는 평가기법의 개발이 필요하게 되었다.
2. 평가기법
2.1 개요
화재위혐평가 기본구조는 그림1과 같이 발화로부터 대응과정을 시간별 6단계로 나누어 각각의 대응수준을 평가하는 방식으로 연구하였다. 1단계는 화재예방에 대한 평가이며 2단계는 화재감지 및 경보, 3단계는 초동대응, 4단계는 소화설비, 5단계는 공공소방대, 6단계는 건축방재로 구성된다.
위험도는 발생확률에 피해심도를 곱한 값으로서, 6단계 중 1단계의 화재예방이 발생확률에 영향을 주는 요소이며, 2단계에서 6단계는 피해심도에 영향을 주는 요소가 된다.
이에 따라 1단계 화재예방점수에 2단계에서 6단계까지 평균점수를 곱한 값의 의미는 화재위험도를 정량화한 수치와 같은 의미를 가지게 된다.
[그림1]
2.2 정성적인 평가 항목의 구성
F10 화재예방은 고유위험, 가연물관리, 점화원관리 그리고 연소확대위험을 평가한다. 이부분은 공간내 화재발생가능성과 관련된 것으로 화재예방활동 성과가 곧 발화위험을 낮추는데 기여하기 때문이다.
F20 화재감지 및 경보는 화재감시와 경보시스템의 적응성과 설치상태를 평가한다. F20~F60까지는 화재발생 후 피해최소화를 위한 대응수준과 관련된 것으로, 화재감지시스템이 적절히 설치되고 유지관리 될 경우에는 신속한 초동대응을 가능하게 하여 초기 화재진압 성공률을 좌우하는 중요한 요소이기 때문이다.
F30 초동대응은 초기대응을 위한 소화기와 소화전 그리고 비상차단장치 등의 적정성에 대해 평가한다. 화재초기 대응성공여부는 피해규모를 결정하는데 매우 중요한 요소로서, 적절한 소화기구의 적응성과 배치 그리고 대응 신뢰성을 높이기 위한 위험요소의 제거가 중요하다.
F40은 소화설비에 대해 평가한다. 소화설비는 초동대응 실패시 피해규모를 제한시킬 수 있는 안전장치로 작용하기 때문에, 소화설비의 유무 그리고 대응성능에 따라 피해규모가 결정될 수 있다.
F50은 공공소방대 소화활동을 평가한다. 소화설비 실패시 피해규모를 최소화하기 위해서는 공공소방대의 신속한 출동은 물론 원활한 소화활동이 보장될 수 있는 주변여건이 마련되어 있는지가 중요하다.
F60은 건축방재를 평가한다. 화재발생 후 단계별 모든 대응이 실패하였더라도 공간내 방화구획, 내화구조, 불연재료는 예상되는 최대피해규모에 영향을 미치기 때문이다.
2.3 정량적인 평가 항목의 구성
정성적인 평가기법의 문제점은 평가자의 역량과 주관이 개입될 여지가 많다는 것이다. 이를 보완하기 위해서는 평가항목의 구성을 매우 세밀하게 구성하여 평가자의 주관이 개입될 여지를 낮추어야 하지만, 그럴 경우 지나치게 복잡하고 방대해져 평가의 효용성이 떨어질 수 있다. 따라서 정성적인 평가기법의 한계를 보완하기 위해 공학적분석 기법을 정성적인 평가와 통합함으로써 평가결과의 신뢰도를 높일 수 있다.
[그림2]
공학적 분석 기법은, F10에서 공간내 가연물과 점화원의 종류와 배치형태 그리고 공간의 구조적인 특성을 고려하여 화재성장속도를 Slow, Medium, Fast, Ultra fast의 4단계를 참고하여 결정한다.
F20에서는 결정된 화재크기를 근거로 공간내 화재감지기의 감시시점을 계산하고, 그 적정성에 대해 평가한다.
F30에서는 대응팀의 현장 도착시간을 반영하여 초동대응 시점의 화재크기를 결정하고, 결정된 화재크기를 통해 초기대응가능여부를 평가한다.
F40에서는 소화설비의 작동시점과 살수밀도를 공학적으로 분석하여 작동시점과 그때의 화재크기를 도출하여, 소화설비의 대응가능여부를 평가한다. 작동시점에서 화재크기는 소화설비의 화재진압 성공여부에 영향을 주기 때문이다. 스프링클러 작동시점 계산은 미국의 NIST에서 제공되는 C-FAST Zone Model의 함수를 채용하였으며, 스프링클러설비의 성능분석에 많이 사용하고 있는 검증된 프로그램이다. 분석함수는 식(1)과 같다.
식(1)
2.4 위험도 도출
[그림3]
위험도는 발생확률에 피해심도를 곱한 값이므로, F10의 점수에 F20 ~ F60의 평균점수를 곱한 값으로 산정한다. 산정된 값을 3단계로 분류하여 N등급 3600점 이상, E등급 4900점 이상 그리고 T등급 6400점 이상으로 결정한다.
N등급은 보통수준의 위험도를 의미하는 것으로서, 평가지표의 가장 낮은 단계의 달성목표이다. 이는 최소한으로 갖추어야 할 공간의 객관적 위험도 수준이지만, 공간의 고유위험과 공간특성에 따른 구조적인 문제로 인해 N등급 이상을 확보하는 것이 어려울 경우에는 보다 차별화된 위험관리계획이 필요할 것이다.
이와 같이 성능에 기반한 화재위험평가기법은 공간 위험도에 의해 합리적인 위험관리계획을 수립할 수 있는데 의미가 크다. 위험도가 낮은 공간에 대해서는 위험경감을 위한 투자를 낮출 수 있으며, 반대로 위험도가 큰 공간에 대해서는 투자효과가 가장 큰 개선방안을 위주로 투자우선순위를 정할 수 있다.
위험도에 기반한 위험평가기법의 가장 큰 장점은 위험경감방안의 계획수립에 있어, 투자효용성을 판단함에 있어 기초자료로 활용할 수 있다는 것이다. 예를 들어 여러 가지의 위험경감계획중 위험도에 가장 큰 영향을 미치는 항목이 무엇인지 판단이 가능하고, 산출된 위험도의 등급이 적정수준일 경우에는 위험경감을 위한 투자여부를 결정할 수 있기 때문이다.
향후 연구는 위험도를 연간잠재손실금액으로 환산한 다음 비용편익율을 산출하여 정확한 투자효용가치를 도출하는데 있다. 이는 기업이 위험경감을 위한 투자에 있어 불필요한 지출을 줄일 뿐만 아니라, 비용으로만 인식되던 안전관리분야 투자가 궁극적으로 기업의 이익에 기여할 수 있다는 새로운 인식 전환도 될 수 있다.
3. 평가 사례 분석
[그림4]
비교적 고유위험이 높은 발전소와 화학공장에 대해 성능에 기반한 화재위험평가를 수행한 결과, 공간의 절반이하가 N등급에 미달되었으며 N등급보다 높은 등급은 없는 것으로 평가되었다. 이는 기존의 진단방식에서도 잠재위험이 높고 취약요소가 많은 것으로 나타났던 결과와도 부합된다고 볼 수 있는데, 기존의 진단방식은 취약요소가 많다는 것만 알려주는 것에 그쳤다면 성능에 기반한 화재위험평가 기법은, 위험도를 정량적으로 산출함으로써 공간의 위험도에 따른 투자와 위험관리계획의 차별화가 가능하게 되었다.
4. 결론
성능에 기반한 화재위험평가기법은, 기존의 정성적인 평가가 가지고 있는 위험의 정량화 한계를 극복하였고 공학적분석기법이 가지고 있었던 화재발생확률 산정의 한계를 보완하였다. 본 평가기법은 위험의 정량화가 어려운 정성적 평가기법의 한계를 공학적 분석기법을 통합함으로서 공간의 화재위험도를 정량적인 수치로 나타낼 수 있었다. 그로인해 사업장은 공간별 위험도에 따른 차별화된 위험관리계획과 위험경감을 위한 합리적인 투자계획이 가능하게 되었다.