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고층건물 화재 시 휠체어사용자, 고령자 등 이동약자들은 대피하는데 특히 문제가 많다. 건물에서 화재가 발생하면 엘리베이터를 이용 할 수 없기 때문에 계단을 이용하여 건물 밖으로 대피하지 않으면 안 된다. 하지만, 계단으로 이동이 불가능한 휠체어사용자나 질병 등으로 인해 보행이 힘든 고령자는 제때 대피하지 못하여 사고를 당하는 수가 많다. 이에 따라 국내외 몇몇 업체에 의해 계단이동장치가 개발되어있으나 ‘사용의 용이성’, ‘이동의 용이성’, ‘심미성’ 등의 면에서 개선해야 될 점이 적지 않다. 따라서 계단이동 관련 문제점 및 요구사항을 반영하여 화재 등의 재난 시 이동약자들이 계단을 이용하여 신속하게 지상으로 대피할 수 있는 계단이동장치의 디자인을 제시하기 위해 연구를 진행하였다.

연구의 방법으로는 첫째, 문헌조사를 통해 고층건물에서 발생하는 화재의 특성, 계단을 포함한 화재 시 대피경로의 특성, 계단이동장치의 특성을 파악하였다. 둘째, 국내외에서 개발된 기존 계단이동장치를 ‘사용의 용이성’, ‘안전성’, ‘경량성’, ‘이동의 용이성’, ‘경제성’, ‘심미성’ 측면에서 비교 분석하여 개선방향을 도출하였다. 셋째, 계단이동장치가 설치된 국립재활원을 방문하여 계단의 폭, 높이 등의 조건을 파악하고, 유사시 계단이동장치를 이용해야 할 5명(사용자 3명, 운반자 2명)을 대상으로 7개의 태스크를 부여하여 기존 계단이동장치의 사용성을 테스트하였다. 테스트 종료 후 계단이동장치 사용자(이동약자)와 운반자(계단이동장치로 이동약자를 이동시키는 사람)를 인터뷰하여 이동장치 사용상의 문제점 및 요구사항을 파악하였다. 넷째, 위의 조사결과를 종합하여 디자인 개발방향을 설정한 뒤 이를 토대로 디자인을 전개하였다.

건물내부에서 화재가 발생하면 불길 보다는 일산화탄소중독이나 연기로 인해 질식하는 수가 많다. 건물내부에서 발생하는 연기는 짧은 시간에 매우 빠르게 확산되어 1초당 수평거리는 1m-2m, 수직거리로는 3m-5m 속도로 이동한다. 연기는 주로 천장을 타고 위층으로 확산하는데 이 때 걸리는 시간은 5분이 채 안 된다. 따라서 건물에 화재가 발생하면 5분 이내에 신속히 대피해야 한다. 지상으로 대피할 경우 엘리베이터를 이용하는 것은 매우 위험한데, 그 이유는 엘리베이터가 운행되는 승강로가 불길과 연기의 굴뚝역할을 하여 엘리베이터를 타고 있는 사람들이 질식사할 확률이 높기 때문이다.

건물내부에서 화재가 발생했을 때 계단실, 승강기의 승강로와 같은 수직 공간 내의 온도와 밖의 온도가 서로 차이가 나면 부력에 의한 압력차가 발생하여 연기가 수직으로 상승하거나 하강하는 굴뚝현상이 일어나게 된다. 따라서 연기가 내부로 확산되어 대피에 지장을 초래할 수 있기 때문에 신속한 대피로가 필요하다. 특히 대피경로는 화재 시 거주자가 안전한 장소로 이동하는 길이기 때문에 열, 연기로부터 보호되어야 하며 연기가 유입되어도 배연설비에 의해 배출되어야 한다. 또한 대피경로에는 피난유도등, 비상조명등, 비상방송설비를 설치하고 피난자가 공황상태에 빠지지 않도록 해야 한다. 아래의 표1은 대피경로의 특성에 대한 설명이다.

본 절에서는 현재 국내외에서 시판되고 있는 대피용 계단이동장치의 국내외사례조사를 통하여 계단에서의 수직이동방법과 문제점을 분석하였다. 대피용 계단이동장치는 사용의 용이성과 안전성, 경량성 등을 기본으로 하고 있으며, 별도로 조작방법을 배우지 않아도 쉽게 사용될 수 있어야 한다.

주요 계단이동장치별 특성을 살펴보면, 먼저 일본의 구조들것 Furest는 주로 직물로 만들어져서 가볍고 보관이 용이하지만 이동하기 위해 여러 사람이 같이 호흡을 맞추어야 한다. 미국의 Emergency Chair는 2명이 앞뒤에서 들고 이동하는 들것방식으로 계단 오르내림이 가능하지만 2명이 함께 움직이지 않으면 안 된다. 현재 시중에 나와 있는 계단 이동장치 중 가장 잘 알려져 있는 영국의 EVAC+CHAIR는 접을 수 있어 수납보관이 용이하며 가볍고 사용이 간편하지만, 계단을 내려가는 용도로만 사용된다. 한국의 KE-Chair는 접을 수 있어 수납보관이 용이하지만 대각선으로 가로지른 프레임 때문에 탑승에 어려움이 있다.

구조들것 Furest UD-001 (일본 KISHO사)
계단 등에서 3명이 이동약자를 운반할 수 있는 주로 직물로 이루어진 구조용 들것이다.여러 사람이 필요하다는 단점이 있으나, 보관이 용이하며 들것이 무겁지 않다는 것이 장점이다. 또한 다른 제품보다 가격이 저렴하기 때문에 경제성이 있다.	중량	1.7 kg
	길이	190 mm
	폭	680 mm
	높이	-
Emergency Chair Model400 (미국 Safety-Chair사)
2 명이 앞뒤로 들어 이동하는 들 것 방식으로 계단 승하 강이 가능하다. 철 프레임을 이루어져 있어 경량성은 다소 떨어지지만 사용자의 상태를 확인할 수 있어 이송 시 이동약자에게 안심감을 줄 수 있다.	중량	8.6 kg
	길이	1524 mm
	폭	609 mm
	높이	685.8 mm
EVAC+CHAIR MK3 (영국 EVAC+CHAIR사)
계단을 이용한 대피 시 혼자서도 이동약자를 탑승시켜 수직이동이 가능하다. 접을 수 있어 수납보관이 용이하다. 계단을 내려가는 용도로만 사용된다. 설치환경과 조화되지 않아 심미성도 좋지 못하다.	중량	9.5 kg
	길이	900 mm
	폭	520 mm
	높이	1340 mm
KE-Chair (한국 이지무브사)
간단한 조작으로 혼자서도 이동약자를 탑승시켜 계단에서 수직이동이 가능하다. 접을 수 있어 수납보관이 용이하고 경제성, 경량성, 안전성이 다소 우수하지만, 대각선으로 가로지른 프레임 때문에 탑승하는데 어려움이 있다.	중량	11.5 kg
	길이	800 mm
	폭	580 mm
	높이	1420 mm
Scalamobil (독일 ULRICH ALBER사)
휠체어사용자가 계단을 이용한 대피 시 휠체어에 직접 장착할 수 있기 때문에 휠체어서 내릴 필요가 없다. 또한 계단 승하 강이 가능하다는 장점을 갖고 있다. 가격이 높아 경제성은 떨어진다.	중량	24.5 kg
	길이	570 mm
	폭	480 mm
	높이	1140 mm

계단을 이용한 대피과정을 7단계의 태스크로 나눠 테스트 한 결과(표4), 사용자A의 태스크 수행시간은 224.98초, 사용자B는 201.73초, 사용자C는 189.67 초로 사용자별로 큰 차이가 없음을 알 수 있었다. 가장 시간 차이가 많이 발생한 것은 4단계로 벨트(머리, 가슴, 대퇴, 하체)를 채우고, 계단 앞으로 이동하는 과제였다. 시간 차이가 많이 난 이유는 벨트가 꼬여 있거나 사용자가 벨트를 깔고 앉아 벨트를 채우는 시간이 많이 걸렸기 때문이다. 화재 시 질식을 피하기위해서는 5분 이내에 대피해야 하는 상황에서 이것은 보완되어야 할 치명적인 문제로 간주되었다.

테스트를 통해 도출한 계단이동장치의 문제점 및 개선방향을 평가 항목별로 정리한 결과는 다음과 같다. 평가항목은 ‘2-3. 국내외 계단이동장치의 특성’의 항목을 그대로 활용하였다. 다만, 그중에서‘경제성’, ‘심미성’항목은 사용성 테스트를 통해 파악할 수 없기 때문에 제외시켰다.

본문 4.1

계단이동장치를 이용하여 대피할 때에는 짧은 시간에 운반자가 손쉽게 사용가능한 이동장치로 신속한 대피 행동이 이루어져야 한다는 점을 사용성 테스트를 통해 알 수 있었다.

아래는 이동약자의 대피를 위한 계단이동장치의 요구사항을 정리한 것이다.

(1) 수납보관이 용이하며, 비상시 누구나 쉽게 사용할 수 있어야 한다.

(2) 탑승준비에 많은 시간이 소요되지 않아야 한다.

(3) 이동 시에도 만일의 사태에 급정지하기위한 고정 장치가 있어야 한다.

(4) 운반자가 조작하기 쉬워야 한다.

(5) 좁은 공간에서도 쉽게 회전 할 수 있어야 한다.

(6) 사용자가 탑승하는데 어려움이 없어야 한다.

(7) 이동 시 사용자가 안정된 자세를 유지할 수 있도록 되어야 한다.

(8) 사용자의 목과 머리를 보호할 수 있는 보호대 역할의 지지대가 필요하다.

(9) 계단이동 시 충격이 사용자에게 전달되지 않아야 한다.

본문 4.2

이동약자의 대피를 위한 계단이동장치의 요구사항을 기초로 아이디어 스케치와 렌더링을 한 뒤, 알루미늄 등을 사용하여 1:1 스케일 스터디 모델을 제작하였다. 그리고 나서 스터디 모델에 앉은 뒤 벨트 위치의 적합성, 벨트 매는 방법의 타당성 등을 검토하였다. 계단이동장치를 이용하여 계단을 내려갈 때 사용자의 두려움을 없애기 위해 고안된 핸들의 위치 및 크기도 파악하였다.

그림 4 렌더링 안

그림 5 스터디모델을 이용한 사용성 검토

또한 지식경제부 기술표준원에서 구축한 한국인 인체표준정보 데이터베이스인사이즈코리아에 포함된 한국인의 인체치수를 적용하여 자세이동장치의 크기를 검토하였다. 이를 위해 신장이 한국인 성인의 95퍼센타일(183.6cm)과 5퍼센타일(143.7cm)에 가까운 남녀 2인에게 스터디 모델에 앉은 뒤 앉은 뒤 착석감 등을 검토하였다. 이 과정에서 신장이 작은 사람의 오금이 좌판의 앞쪽에 닿는 것을 방지하기 위해 좌판의 길이를 줄이는 것과 더불어 다양한 사용자의 신장차를 수용하기 위한 머리 지지대의 필요성이 제기되었다.

그림 6 스터디모델을 이용한 크기 검토

계단이동장치의 벨트가 사용자의 엉덩이와 좌판 사이에 끼이는 등의 이유로 벨트 매는데 시간이 걸리는 것을 방지하기 위해 최종 디자인에는 사용한 후 원위치로 돌아가는 리트랙터블 벨트(retractable belt)를 부착하였다. 기존 안전벨트와 달리 벨트 자체가 원통 모양 하우징의 안쪽에 들어가 있다가 끄집어 낼 수 있어서 사용자의 엉덩이 아래에 있거나 헝클어져 있는 벨트를 채우는데 걸리는 시간을 대폭 단축할 수 있다. 벨트를 매기 위해서는 한 쪽 끝을 잡아당겨서 다른쪽 끝에 체결하기만 하면 되도록 되어있다. 또한 다양한 사용자와 운반자의 신장차이를 수용하기위해 운반자가 잡고 이동하는 핸들을 20cm 조절 가능하도록 설계하였고, 계단을 내려갈 때 사용자의 불안감을 줄이기 위해 좌판과 등판을 연결하는 두 개의 대각선 프레임에 핸들을 설치하였다. 그리고 목과 머리를 함께 지탱하는 보호 장치를 부착하여 그 충격을 완화시키도록 하였다.

계단이동장치와 같이 재난 시에만 사용하는 제품은 사용빈도가 매우 적기 때문에 사용법을 익혔다고 하더라도 막상 사용하려고 하면 난관에 부딪힐 수도 있다. 따라서 이러한 경우를 대비하여 사용설명서를 운반자가 보기에 적합한 등판의 뒤쪽에 부착하였다. 사용설명서에는 사용자의 몸에 벨트를 묶는 것에서부터 계단을 내려가는 과정까지의 4단계가 픽토그램과 한글설명으로 표현되어있다.

그림 7 계단이동장치의 1:1 목업과 사용설명서