▲삼성건설 건축기전팀/기술기획파트 권순평 과장(소방기술사/미국소방기술사)

1. 위험의 불확실성 (risk uncertainty)
 
이번 연재는 화재의 위험을 정량적으로 평가하고 표현하는 여러 가지 방법들에 대해 설명을 하는 것으로 시작하기로 한다.
 
위험을 평가하는데 있어 중요한 고려 대상중의 하나가 위험의 불확실성에 대한 것이다. 위험의 불확실성은 시나리오의 작성과정에서 잘못 선정될 수 있는 가정, 위험의 크기를 구할 때 쓰이는 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램의 제한사항, 그리고 화재 발생 시 대처하는 사람들의 행동의 불확실성 등 여러 가지 요인으로부터 야기될 수 있다.
 
이러한 불확실성에 대한 고려방안은 공학자들이나 건축가들의 디자인과정을 도와 줄 수 있고, 성능위주의 설계를 수용할 수 있는 신뢰도를 높여준다.

불확실성을 평가하는 방법은 매우 다양하고 많으나, 국제적으로 널리 인정되는 monte carlo method를 통해 평가하는 방법이 널리 사용되고 있다.

몬테카를로 방법을 이용한 불확실성 분석을 수행할 시에는 특정한 결과변수들의 다양성과 분포함수들을 평가하는 것이 바람직하다. 각 입력 값에 대한 불확실성은 수학적으로 또는 개별적 분포에 의한 확률적 방법으로 표현된다. 이러한 방법에 대한 자세한 내용은 전문적인 영역이므로 생략하기로 한다.

다음으로는 위험론적 방법에서 중요하게 고려되어야 할 소방설비시스템의 신뢰도에 대해 언급해 보기로 한다. 이는 기존의 비슷한 장소의 사고사례 데이터를 구하는 방법, 공학적 분석 혹은 실험을 통해 얻을 수 있다. 대체적으로 세부적인 소화설비의 신뢰도는 다음과 같이 판단한다.
 
1) 수동방화설비 (passive protection system)

수동방화설비가 설치되어있는 경우 예를 들어 방화벽과 같은 설비가 설치되어 있는 경우는 설치되어 있는 것만으로도 시스템이 정상적으로 작동하는 것으로 본다.
 
2) 화재탐지 및 알람설비 (detection & alarm system)
 
화재탐지 및 알람설비 성능의 성공률을 구하는 방법은 다음과 같은 방법들이 있다.
 
가. 사고사례자료 (historical data)
다. 모델링 (modeling)
라. 엔지니어링 판단 (engineering judgments)
일반적인 시스템의 성공률을 구하는 방법은 다음과 같이 세 빈도수의 곱과 같다.

3) 화재안전시스템의 개별적인 요소 평가
 
건물에 설치되어 있는 각종 화재 안전시설물들의 성능은 건물이 의도하는 목적과 설계 의도에 맞게 시공되어야 하며, 적절한 관리가 필요하다.
 
또한 적절하게 시공되고 관리된 시설물 모두가 성능을 발휘하는 것은 아니며 각종 예기치 못한 이유에 따라서 failure가 일어날 수 있다. 아래는 성능을 발휘하지 못하는 일반적인 조건을 나열한 것이다.
 
(1) 화재 시 시스템이 반응하지 않을 때(response effectiveness, re)

가. 수동시스템인 경우 작동시키는 시간이 늦었을 때
나. 본질적인 적용이 부적절했을 때
다. 시스템이 부적절하게 설계 되었을 때
라. 시스템의 용량이나 작동 지속시간 등이 불충분할 때
 
(2) 시스템이 작동하지 못하는 상황 일 때 (on-line availability, ola)

가. 조사나 검사, 관리, 시험 등의 이유로 시스템을 잠시 다운시켰을 때
나. 계획되지 않는 수리나 오작동 등이 발생하였을 때
다. 추운 날씨에 의한 동파 등 불가피한 외부환경에 의해 작동되지 않을 때
 
(3) 시스템 자체에 오류가 있을 때 (operational reliability, opr)

가. 시스템을 작동 시키는 서브시스템이 고장 났을 때
나. 기계적 결함이나 지진 등의 이유로 작동상의 문제가 발생했을 때
 
[그림. 1] 소방시스템 성공률 값 구하는 방법


여기서 ‘or’ 의 계산법은 각기 하위 항목들의 값(probability)의 합을 나타낸다.
예를 들어 ‘b(ora)’의 경우 f가 발생할 확률이 0.01, g가 0.02, h가 0.03일 경우, b(ora)가 발생할 확률은 0.01+0.02+0.03 = 0.06이 된다.

만일 실패할 확률이 아니라 발생하지 않을 확률이 각각, 0.99, 0.98, 0.97 이라면 모두 발생하지 않아야 하므로 ‘or’이 아닌 ‘and’를 사용하여 0.99ⅹ0.98ⅹ0.97 = 0.94가 된다. 같은 방법을 적용하여 시스템이 오작동 할 확률을 구한다.

2. 위험평가 및 비교
 
1) 일반사항
 
위험을 표현하는 방법에는 크게 개인적 위험으로 표현하는 방법과 사회적 위험으로 표현하는 방법으로 나눌 수 있다. 개인적 위험(individual risk)은 개인이 어떤 특정공간에 거주하고 있을 경우에 사고를 당할 수 있는 확률을 보여주는 것이고, 사회적 위험(social risk)으로 표시하는 방법은 한 사고에 의해 여러 명의 사람이 한꺼번에 사고를 당할 확률에 대한 위험의 표시이다.
 
예를 들어 개인적 위험으로 보면 자동차 사고로 사망할 경우가 비행기 사고로 사망할 경우보다 훨씬 확률이 높으나, 현실에서의 사람들이 느끼는 체감 위험도는 비행기의 사고가 훨씬 위험한 것으로 여긴다. 이는 한번의 사고로도 여러 명이 한꺼번에 죽는 즉 단일 사고의 위험의 결과가 크기 때문이다. 이러한 이유 때문에 사회적 위험의 개념이 필요하다.

보통 국제적으로 통용되는 일반적으로 허용될 수 있는 개인위험의 범위는 110-5 person/year 이다. 즉 개인이 어떤 위험에 노출될 수 있는 확률이 일년에 10만분의 일 이라는 개념인 것이다.
 
이 정도의 기준은 현재 영국과 홍콩에서 제시하는 기준이다. 하지만 장기적으로는 110-6 person/year 위험의 크기를 목표로 삼는 것이 바람 직 할 것이다.

통상적으로 수용할 수 있는 사회적 위험의 확률은 사망자1명을 기준으로 10-5 person/year, 사망자 10명 기준은 10-6 person/year, 사망자 100명 기준은 10-7 person/year, 1000명은 10-8 person/year 가 기준이며 1000명 이상의 사망자를 발생하는 사고는 수용 불가능한 위험으로 처리한다.
 
2) 개인위험평가 방법
 
개인 위험표현은 다음과 같이 표현되며 3가지의 방법으로 세분화 될 수 있다.
 

- 최대 개인위험
최대 개인위험은 사람이 있는 모든 지역에서의 개인위험과 최대 값을 위한 결과를 조사함으로써 결정된다.


 
참고로 국가별로 허용되는 개인 위험도는 다음 [표1]과 같다.
 

일반적으로 인간에 의하여 만들어진 위험을 관리할 수 있는 한계가 110-6/yr로 되어있다. 반면에 위험도가 110-4/yr로 떨어지면 이것은 수용할 수 없는 위험이 된다.

3. 사회적 위험
 
사회적 위험은 사고에 영향을 받는 총인원들을 표현하는 방법이다. 이러한 위험에 대한 표현방법은 처음에 원자력산업에서 개발이 되었으며, 이후 화학공학산업으로 적용되어 널리 사용되고 있다. 사회적 위험을 표현하는 방법은 여러 가지 방법이 있으나 이 기준서 에서는 대표적으로 사용이 되고 있는 f-n 커브의 위험표현법을 사용하도록 한다.

인구분산에 관한 것은 하나의 평균인구분산으로 취급되지만, 이는 많은 인원들이 한꺼번에 모이는 사고에 관한 고려는 미약하다. 각 인구분산에 따른 사고 빈도는 인구분산이 일어나는 상대적 확률과 전체 사고 빈도의 곱과 같다.

사회적 위험의 f-n 커브를 계산하기 위한 일반적인 과정은 위험의 크기와 빈도의 고려를 통한 개인적 위험을 구하는 절차와 같다. 사고 결과에 의해 영향이 미쳐지는 인명피해의 수를 계산하기 위해서는 인구에 관한 정보자료를 이용해야 한다.

각 사고 결과에 의해 영향 받는 사람들의 수는 다음과 같이 계산된다.


사회적 위험의 기준은 수용 가능한 위험에 대해서는 acceptable, 위험을 낮춰서 수용할 수 있는 범위는 alarp (as low as reasonably practicable), 그리고 수용 불가능한 위험지역은 unacceptable로 표현한다.

수용 가능한 위험 기준을 살펴보면 사망자1명을 기준으로 10-5, 사망자 10명 기준은 10-6, 사망자 100명 기준은 10-7, 1000명은 10-8이 기준이며 1000명 이상의 사망자를 발생하는 사고는 수용 불가능한 위험으로 처리한다.

위의 기준에 따른 사망자수와 사고의 빈도수의 관계에 대한 사회적 위험기준은 아래의 [그림2]에서 표현한다.
 

119플러스 웹진

소방전문 매거진 119플러스 웹진 과월호 보기

www.fpn119.co.kr/pdf/pdf-fpn119.html

네이버 스토어 구독 신청하기

국내 유일 소방전문 매거진 119플러스를 가장 빨리 만나는 방법!

smartstore.naver.com/fpn119

소방용품 정보를 한 눈에! '소방 디렉토리'

소방용품 품목별 제조, 공급 업체 정보를 알 수 있는 FPN의 온라인 디렉토리

www.fpn119.co.kr/town.html?html=town_list.html