1.서 론

국민들의 레저활동 증가와 더불어 국내 연안여객선 이용 자수도 매년 5 % 이상 꾸준히 증가하고 있다. 이와 더불어, 최근에는 여객선 산업계도 국민에게 안전한 해양문화를 창 출하고 또한 여객환경을 제공하기 위한 차원에서 해상사고 와 인명안전 기술개발의 필요성에 주목하기 시작했다.

그러나 295명이 사망하고 9명이 실종된 2014년 세월호 사 고를 통해 일반 승객의 피난특성에 관한 연구가 절실함을 충분히 인식했음에도 불구하고, 연안여객산업이 발달한 선 진국과 달리 우리나라에서는 여객선 승객의 안전과 관련된 기술개발이 구명기구와 같은 하드웨어에 집중돼 있고, 승선 환경에 익숙하지 못한 일반 승객의 피난특성에 관한 연구는 매우 부족한 실정이다. 국외 연구성과 중 비숙련 승선자를 대상으로 수행된 것으로는 Bles et al.(2001)이 복도 및 계단의 경사와 동요에 따른 보행속도 실험을 수행하였고, Miyazaki et al.(2009)는 선박에서 휠체어 이용자와 그 동행자의 피난특 성에 대한 조사를 통해 상호관계를 파악하는 피난자 중심의 연구사례를 찾아볼 수 있다. 그러나 국내에서는 Hwang et al.(2009)의 선내 연기농도가 승선자의 피난시간에 미치는 영 향에 대한 연구, Hwang(2013a)의 여객선 승객의 안전의식조 사 연구, Kim et al.(2004)과 Hwang(2013b)이 각각 수행한 선 상 보행속도실험 연구, 그리고 Lee et al.(2003)과 Hwang and Lee(2014)이 수행한 가상피난상황에서의 승선자 행동특성 연 구 등이 각 관점에서 흥미로운 결과를 제시하고 있을 뿐, 화 재, 침수, 정전 등과 같은 특정 조건에서 일반 승객의 행동 특성, 피난특성, 그리고 각종 구명기구 등에 대한 반응특성 에 관한 연구는 찾아볼 수 없다.

선내환경에 익숙하지 않거나 해당 공간에서의 피난교육 을 받지 않은 승선자의 재난조건 이동특성을 파악하고 관련 데이터베이스를 구축하는 것은 실질적이고 효과적인 재난 대응전략수립을 위해 매우 중요한 일이다. 이러한 관점에서 출발한 이 연구는 재난상황 중 다양한 원인으로 발생 가능 성이 매우 높은 정전조건에서 선내환경에 익숙하지 않은 승 선자의 이동특성 파악을 목적으로 한다. 또한 비상구로의 피난유도기구를 벽면에 부착하되 바닥면 혹은 천정면에서 0.3m 이내에 부착하도록 하고 있는 규정(IMO, 2004; MOF, 2014)과 관련하여 피난유도기구 유무에 따른 유효성과 부착 위치에 따른 차이를 분석하였다.

2.실험 개요

2.1실험대상 선박 및 공간

이 연구의 실험은 한국해양대학교 운항실습선인 한나라 호에서 수행되었다. 해기사 양성을 목적으로 1993년 건조된 한나라호는, Fig. 1에 보이는 것과 같이 Floor deck에서 Compass deck까지 총 8개의 층(deck)로 이루어졌고, Table 1에 정리한 것과 같이 3,640 G/T, 전장 102 m 규모이며, 실습생 152명 을 포함해 총202명을 승선정원으로 한다.

이 연구에서는 실질적인 선내 정전환경을 만들기 위해, 8 개 deck 중 외부로부터 입사되는 빛을 완벽히 제어할 수 있 는 Floor deck, Second deck, Main deck를 실험 deck로 선정하였 다. 또한 피실험자가 익숙하지 않은 공간에서 실험하기 위 하여, 일상생활 중에는 실험참가자들의 통행이 제한된 공간 의 복도와 계단으로 이동경로를 구성하였으며, 이를 그림으 로 표시하면 Fig. 2와 같다. P01은 Shelter deck의 외부갑판으 로 나가는 출입문이고, Second deck에 위치한 P10은 승무원 체력단련실 출입문이다. 실험 통로는 외형적으로 3개의 계 단과 2개의 복도로 보이지만, 실험 측정구간을 세밀히 하기 위하여 복도를 6개로 구분하였고, 이를 각 구간의 크기와 함 께 Table 2에 정리하였다.

2.2실험 참가자

이 실험에는 승선생활실습을 위해 한나라호에 승선 중인 한국해양대학교 학생 35명이 참가하였다. 남학생 24명, 여학 생 11명인 피실험자의 평균연령은 22.3세였고, 남학생의 평 균키는 175.7 cm, 여학생의 평균키는 162.9 cm로 각각 측정되 었다. 이는 우리나라 20~24세 남녀의 평균체형(KATS, 2011) 을 만족하는 수치이다.

실험시기는 피실험자들이 승선생활을 시작한지 1주일 경 과한 2015년 3월 9일 19:00~23:00시와 10일 같은 시간대에 수 행되었고, 실험공간은 안전한 실험을 위해 실험 수행 전 간 단히 내부구조에 대한 견학교육만이 이루어졌을 뿐, 평소에 는 학생들의 자유로운 출입이 제한된 곳이다. 즉, 피실험자 는 승선생활에 충분히 익숙해지기 전이며, 실험공간과 경로 에 대한 숙련도가 매우 낮기 때문에, 피실험자 35명을 실험 목적에 부합하는 승선환경 비숙련 상태로 판단할 수 있다.

2.3실험 시나리오

정전조건에서의 이동특성을 파악하기 위해 Table 3에 정 리한 것과 같이 6개의 시나리오를 설정하였다. 대조실험을 위한 시나리오 1, 2(SN1, SN2)는 정상조명조건이고, 시나리 오 3, 4, 5, 6은 정전조건이지만, 시나리오 3, 4(SN3, SN4)에는 피난유도기구가 없고, 시나리오 5, 6(SN5, SN6)에는 피난유 도기구가 통로의 벽면 상부에 부착되었다. 또한 일반적으로 인간은 상향보행(SN1, SN3, SN5)과 하향보행(SN2, SN4, SN6) 특성이 다르기 때문에 이를 반영하였다.

실험순서는 피실험자가 실험공간에 익숙해지는 것을 최 소화시키기 위하여, 첫째날에 SN5, SN6를 수행한 후 SN1, SN2를 차례로 수행하였고, 둘째날 SN3, SN4를 수행하였다.

Table 3에서 이동방향 상향은 P10에서 P01로 이동하는 것 을, 하향은 P01에서 P10으로 이동하는 것을 각각 의미한다.

2.4실험 방법

이 실험에서는 Fig. 2에 표시된 각 측정점에서 피실험자의 이동시간을 측정하였다. 시간측정 방법은 캠코더 10대를 각 포인트 천정에 설치하여 피실험자의 통과시간을 녹화하였 고, 피실험자에게는 Fig. 3에 보이는 것과 같이 축광식 번호 판을 안전모 상부에 부착하게 함으로써 정전조건에서도 캠 코더에 확인할 수 있도록 하였다. 또한 적외선 카메라 1대를 Main deck의 PTH 지점에 설치하여 어둠속 피실험자의 행동 (motion)을 관찰하였다.

시나리오 SN3, SN4 실험에서는 정전조건을 만들기 위해 기본적으로 실험공간의 모든 조명용 전력을 차단하여 소등 하고, 전력차단 후에도 점등되어 있는 비상등과 외부 빛이 입사되어 들어오는 외창문 등을 검은 커튼으로 덮어 완벽한 암흑환경을 만들었다. SN5, SN6 실험에서는 SN3, SN4와 선 내환경은 동일하게 한 후 국내기준(MPSS, 2015)을 만족하는 화살표 모양의 축광식 피난유도기구를 벽면의 천정면 아래 0.2 m 높이에 부착하였다.

3.실험 결과

실험 과정에서 피실험자의 보행 특성을 파악한 결과, 피 실험자가 모든 구간에서 반드시 직진 이동한다고 판단하기 어려웠기 때문에 실험결과를 상대비교하기 위해 이 논문에 서는 보행속도가 아닌 이동시간을 분석하였다.

3.1이동시간

3.1.1전구간에서의 이동시간

6개 시나리오에 대한 전구간의 이동시간 측정결과를 Fig. 4에 정리하였다. 우선, 조명조건은 같지만 이동방향이 다른 SN1과 SN2, SN3와 SN4, SN5와 SN6를 비교해 보면 평균이동 시간이 각각 3.5초, 20.5초, 12.5초 차이가 발생하였고, 모두 하향이동시간이 더 소요되는 것으로 측정되었다.

정상조명조건에 대한 정전조건에서의 이동시간을 비교해 보면, 상향이동인 경우 정상조명조건인 SN1에 비해 정전조 건이지만 피난유도기구가 없는 SN3에서는 226.5 %(92.2초), 정전조건으로 피난유도기구가 있는 SN5에서는 155.8 %(63.4 초)가 더 소요되었고, 하향이동인 SN2에 비해 SN4에서는 247.1 %(109.2초), SN6에서는 163.8 %(72.4초)가 더 소요되었 다. 정전조건 시나리오 중에서도 피난유도기구가 있는 경우 와 없는 경우를 비교해 보면, 상향이동일 때 피난유도기구 가 있는 조건인 SN5에서의 이동시간이 피난유도기구가 없 는 조건인 SN3에 비해 21.6 %(28.8초), 하향이동에서는 SN6가 SN4에 비해 24.0 %(36.8초) 만큼 빠르게 나타났다.

또한 이동시간의 빈도수와 확률분포를 보면, 상향이동, 하 향이동 모두 정전조건의 이동시간편차가 정상조명조건의 이동시간편차 보다 큰 것을 알 수 있는데, 이는 정전조건에 서 실험공간에 익숙하지 않은 피실험자의 불안한 심리가 행 동에 다양하게 반영되었기 때문이라고 분석된다.

3.1.2복도에서의 이동시간

Fig. 5는 복도에서의 이동시간 측정결과를 정리한 것이다. 결과값은 다르지만, 기본적으로는 앞 절에서 분석한 전구간 에서의 이동 특성과 매우 유사한 특성을 보인다. 상향이동 인 경우에는 정상 조명조건인 SN1에 비해 정전조건인 SN3 와 SN5에서 이동시간이 각각 331.7 %(41.8초), 169.0 %(21.3초) 만큼 더 소요되었고, 하향이동인 경우에는 정상조명조건인 SN2에 비해 정전조건인 SN4와 SN6에서 각각 281.2 %(55.4초), 56.9 %(11.2초)만큼 더 소요된 것으로 측정되었다. 정전조건 시나리오 중에서도 피난유도기구가 있는 경우와 없는 경우 를 비교해 보면, 상향이동일 때 피난유도기구가 있는 조건 인 SN5에서의 이동시간이 피난유도기구가 없는 조건인 SN3 에 비해 37.7 %(20.5초), 하향이동에서는 SN6가 SN4에 비해 58.9 %(44.2초) 만큼 빠르게 나타났다.

3.1.3계단에서의 이동시간

계단에서의 이동시간 측정결과를 Fig. 6에 정리하였다. 계 단에서의 이동특성 경향도 앞 절과 매우 유사하게 나타났 다. 상향이동인 경우에는 정상 조명조건인 SN1에 비해 정전 조건인 SN3와 SN5에서 이동시간이 각각 115.9 %(8.9초), 75.3 % (5.8초)만큼 더 소요되었고, 하향이동인 경우에는 정상조명 조건인 SN2에 비해 정전조건인 SN4와 SN6에서 각각 152.9 % (10.7초), 104.3 %(7.3초)만큼 더 소요된 것으로 측정되었다. 정전조건 시나리오 중에서도 피난유도기구가 있는 경우와 없는 경우를 비교해 보면, 상향이동일 때 피난유도기구가 있는 조건인 SN5에서의 이동시간이 피난유도기구가 없는 조건인 SN3에 비해 18.7 %(3.1초), 하향이동에서는 SN6가 SN4 에 비해 19.2 %(3.4초) 만큼 빠르게 나타났다.

평지인 복도에서의 결과를 정리한 Fig. 5와 경사진 계단에 서의 결과를 정리한 Fig. 6의 같은 시나리오의 이동시간 확 률분포곡선을 비교해 보면, 복도보다 계단에서의 확률분포 곡선 형상이 상대적으로 넓게 그려져 있음을 알 수 있다. 이 는 복도에서의 이동보다 계단을 이동할 경우에 다음 발걸음 을 결정하기 위한 의사결정시간 혹은 행동으로 옮기는데 걸 리는 시간에 대한 개인별 차이가 비해 크기 때문으로 해석 된다.

3.1.4피난유도기구 부착 높이에 따른 이동시간

피난유도기구의 높이에 따른 이동시간 영향을 파악하기 위하여, Fig. 2에 표시된 P06(B)에서 P09의 이동경로에 Fig. 7 에 보이는 것과 같이 상부 혹은 하부에 피난유도기구를 설 치한 후 정전조건에서의 이동시간을 각각 측정하였다.

Fig. 8의 측정결과는 피난유도기구가 상부에 부착되어 있 는 경우의 평균 이동시간(35.1초)보다 하부에 부착된 경우 (32.8초)의 이동시간이 6.6 % 짧고, 표준편차도 작다는 것을 보여준다.

3.2의식조사

피난유도기구 부착된 정전조건 실험이 종료된 후 실시한 “정전조건실험 시 이동에 도움을 준 것은 무엇인가?”라는 설문에 대해, Table 4에 응답결과를 정리한 것과 같이, 유효 답변의 50 %가 피난유도기구를 선택하였고, 26.5 %가 벽/계단 을 선택하였다. 그러나 피난유도기구가 없는 정전조건 실험 후에 실시한 동일한 설문에 대해서는 유효응답자의 60.7 %가 손으로 더듬을 수 있는 벽/계단(35.7 %), 핸드레일(25 %) 등 선내 구조물이 이동에 도움 주었다고 응답했고, 28.6 %는 개 인적 직감에 따라 이동하였다고 응답하였다.

또한 Table 5에 제시된 것처럼 피난유도기구의 유효성에 대한 설문에 대해서는 94.3 %의 피실험자가 정전조건에서 피난유도기구가 유효하다고 응답하였다.

4.결 론

전문교육을 이수한 승무원들과 달리 여객선을 이용하는 대부분의 일반 승객들은 승선환경 비숙련자이기 때문에, 재 난에 대한 인명안전전략수립을 위해서는 일반승객의 피난 특성을 파악하는 것이 매우 중요한 일이다. 이러한 관점에 서 수행된 이 연구는 비정상상황인 정전조건에서 선내환경 비숙련자들의 이동특성 파악을 목적으로 하였다.

실험을 통해, 정전조건에서의 이동시간이 정상조명조건에 비해 더 소요되지만, 정전조건에서 피난유도기구가 설치된 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 이동시간이 짧은 것으로 측정되었다. 복도와 계단 구간에서도 유사한 결과를 확인할 수 있었다. 설문조사에서, 정전조건에서 피난유도기구가 없 는 경우에는 벽, 계단, 핸드레일 등 선내 구조물을 이용하여 피난하는 경우가 많았고, 피난유도기구가 설치된 경우에는 피난유도기구의 도움을 가장 많이 받은 것으로 나타났다.

정상조명조건에 비해 정전조건일 때, 복도보다 계단구간 에서 피실험자들의 이동시간 확률분포의 형상이 폭 넓게 분 포하였다. 이는 이동조건(정전조건, 계단구간)이 열악해질수 록 전진이동을 위한 의사결정에 소요되는 시간에 개인별 차 이가 커지기 때문이며, 정전조건과 같은 상황에서 피난자들 의 피난활동 편차를 최소화시키기 위한 적절한 피난활동 지 원방법이 제공되어야함을 의미한다.

또한 복도보다 계단에서의 이동시간 확률분포곡선 형상 이 상대적으로 넓게 나타났는데, 이는 동일한 정전조건에서 도 수평형 선내구조와 수직형 선내구조에 따라 승선자를 위 한 피난유도전략이 달라야만 함을 설명하는 것이다.

선내 정전조건 실험 데이터를 찾아보기 어려운 현실에서 이 연구성과는 의미있다고 판단되며, 향후 여객선 등의 재 난대응전략수립에 기초자료로 활용되기를 기대한다. 또한 정전조건에서의 선내 이동실험은 피실험자들의 인적안전 관점에서 많은 인원이 참여할 수 없는 현실적 제약이 있지 만, 향후 인명안전을 위한 해상재난대응기술을 개발하기 위 해 다양한 연령대가 참여하는 추가적인 실험이 수행되어야 만 한다.