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소방방화시설의 역사
Ⅳ(경보설비)

인류가 생존을 위해 식량을 구하는 행동양식이 수렵과 채집에서 농경으로 진화함에 따라 농경에 적합한 곳에서 정착생활을 시작했다. 농경은 노동력도 많이 들어 자연히 촌락을 형성하게 되었고 여러 곳에 흩어져 있는 촌락들은 각기 생산물이 조금씩 달라 서로의 생산물들을 교환하기 시작했다. 여러 촌락들이 생산하는 물건들의 이동거리가 절충되는 공간에 시장(市場)이 생겨났고 시장을 중심으로 도시가 생겨났다. 도시는 점점 발전하고 인구도 점점 집중되었으며 도시 속 건축물은 점점 밀집하며 높아져갔다.
도시의 성장속도에 따라 화재의 빈도도 늘어났고 시간의 제곱에 비례해 커지는 화재 규모의 속성 때문에 대형화된 건축물에서 발생한 화재 피해의 규모도 커져 갔다.
이에 비해 수원으로부터 적당한 용기에 물을 담아 불꽃에 뿌리는 화재진압 방법은 과거와 비교해 큰 변화가 없었고 결국 몇 차례의 역사적 대화재를 경험하게 되었다. 이 경험 속에서 인간은 도시에서 발생하는 화재는 최대한 빠른 시간에 진화하거나 위험 범위에서 대피하는 것이 중요하며 이는 화재를 가능한 빨리 인지하고 전파하는 것이 선결되어야 하는 것임을 깨닫게 된다.

소리로 경보

동서고금을 막론하고 누구에게든 불이 나면 어떻게 할 것인가? 라는 질문을 한다면 절대 다수가 대피와 함께 ‘불이야’라고 외친다고 답할 것이다. 이 행동양식은 예나 지금이나 소리를 들을 수 있는 범위의 공간에 있는 사람들에게 유효하다. 소리는 모든 방향으로 빠른 속도로 전파되고 소리를 듣는 사람은 대략적인 방향을 알 수 있으며 자체가 기호(記號)로서 메시지를 담을 수 있다. 때문에 ‘불이야’라는 소리를 들은 사람은 자신을 둘러싼 공간에서 청각 외에 감각할 수 있는 위험정보가 없더라도 소리가 난 방향에서 화재위험이 있음을 인지할 수 있다. 이처럼 소리는 화재를 포함한 위험정보를 전달하는 가장 기본적 수단으로 기능해왔다.
초기 도시의 화재는 사람의 우연한 목격에 의존해 인지되었다. 화재의 목격자는 큰 소리를 질러 화재사실을 모르는 사람들이 대피를 하거나, 화재진압 작업에 참여할 것을 전파했다. 하지만 인간의 목소리는 너무 작아 충분히 퍼져나가지 못했다.
17세기 초기 식민지시대의 미국에서는 지역의 유지와 자원봉사자로 구성된 야경꾼(Watch man)을 선발해 각 가정의 화재와 관련한 사항을 점검해 벌금을 부과하거나 야간에 순찰을 돌게 하였다. 야경꾼들에게는 나무로 만든 래틀벨(rattle bell)을 지급하여 위급한 상황에서 사용하게 했다. 래틀벨의 독특한 소리 자체가 의미를 담은 기호로서 기능해 소리를 들은 사람들은 즉각 이에 맞는 행동을 할 수 있었다. 나무로 만든 래틀벨은 이후 그릇 모양의 종을 양쪽에 붙이고 그 사이 움직이는 추가 있는 머핀 래틀벨로 진화해 더 큰 소리를 더 멀리 전파했다. 그런데 도시 전체의 범위가 넓어지고 그 안의 건축물들이 더 커지고 높아짐에 따라 위험신호를 알려야할 범위도 넓어지면서 머핀 래틀벨 보다 강력한 위험정보 전달 수단이 필요해졌다.

래틀벨

도시전체에 경보

도시의 곳곳에 위치한 교회, 사원, 수도원의 높은 곳에 설치된 종탑에서 발하는 종소리는 높은 곳에서 장애물 없이 낮은 진동수의 음파로 지역사회 곳곳까지 소리를 전달 할 수 있었으며 종교행사의 시작이나 참여를 알리는 종교적 기능 이외에도 정확한 시간의 시보(時報)와 같은 제한적인 정보전달 용도로도 사용되었다. 종탑의 종은 특정한 패턴으로 타종할 경우 ‘화재가 났다’는 위험경보를 다수의 시민에게 전달하기도 했다.
1799년 스코틀랜드의 자연철학자 존 로빈슨(John Robinson)이 악기의 일종으로 고안한 사이렌의 발명과 1880년대 후반 등장한 프랑스의 전기모터 기계식 사이렌을 이용해 재난에 대한 경보를 도시 전체를 넘어 국가적 범위에서 알릴 수 있게 되었다.
이렇게 화재를 포함한 재난의 위험을 경고하기 위해 불특정 다수에게 알리는 방법은 공간의 범위가 넓어지는 방향으로 발전해왔는데 이와 대조적으로 화재를 진압하기 위한 화재사실을 알리는 방법은 범위가 좁아지는 방향으로 발전해갔다.

공공소방대에 화재사실 통지

도시는 점점 더 발전해 거주하는 인구가 많아져 건축물은 높아지고 밀집되었다. 주변으로 확산하는 화재의 속성 때문에 방화의 필요성과 화재 진압을 위해 요구되는 능력도 커지게 되었다. 이에 따라 소방펌프의 보급, 화재진압에 전문적인 유급 소방대의 등장으로 화재를 진압할 수 있는 소방력은 한 곳에 집중되었으나 화재의 인지는 여전히 우연한 목격이나 극소수의 순찰자에게 의존하고 있었다. 대형화재 사건을 여러 번 경험하며 화재 사실을 주변 사람들에게 전파하는 것과 동시에 소방력을 가진 화재를 진압할 공공 소방대에게 알리는 것 또한 중요함을 인식하게 되었다.
1828년 미국 펜실베이니아주의 주 의사당에 설치된 첨탑의 복원을 하던 중 벤저민 프랭클린 펄(Franklin Peale)이라는 사람은 첨탑에 화재 감시자를 배치하고 종소리로 소방대에게 불이 난 곳의 방향을 알려주는 경보시스템을 제안했다. 19세기 통신기술의 혁신인 전신기가 출현해 모스 전신 시스템의 망이 보급되고 활용됨에 따라 전신기 기반의 도시화재 경보 시스템이 등장하게 된다.
보스턴의 윌리엄 채닝(William F Channing)은 전신기술을 활용해 도시 곳곳에 신호를 보낼 수 있는 일련번호가 부여된 나무 상자를 설치하여 화재가 났을 경우 특정한 나무상자에서 신호를 보내면 신호를 받는 곳에서는 화재 사실과 위치를 파악할 수 있는 전신기 기반 도시 화재경보시스템을 제안하였고, 1851년 이 시스템을 사용하는 내용의 법안을 통과시켰다.
이 시스템은 시범운영을 한 지 하루만에 1852년 4월 29일 오후 8시 25분 시민에 의해 코즈웨이 길(Causeway street) 모퉁이에 있는 집에서 불이 난 사실을 성공적으로 알렸다.

전신기반 도시 화재경보시스템

윌리엄 채닝의 전신기반 도시 화재경보시스템에 관한 세미나에 감명을 받은 사우스캐롤라이나주의 우체국장이자 기자, 마을의 전신교환원이던 존 넬슨 게임웰(John Nelson Gamewell)은 미국 전체에 화재경보시스템을 구축하는 목표를 세우고 윌리엄 채닝의 특허 권리를 양도 받아 1879년 번개모양으로 유명한 로고가 있는‘Gamewell Fire Alarm Telegraph Company’를 설립했다. 게임웰의 개선된 전신망 기반 화재경보시스템은 1890년에는 미국 500여개의 도시에 설치되어 운영될 정도로 확산해 한 때 미국 전체 시장의 95%를 점유해 독점했다.
오늘날에도 보스턴 전역에는 신호를 보낸 상자의 위치 일련번호를 전기신호로 전송하는 채닝과 모스의 아이디어를 그대로 사용한 약3,500여개에 달하는 발신기 상자가 있으며 도시의 화재 경보 기능을 하고 있다. 그러나 전신망 기반 도시화재경보시스템은 화재를 알리기 위해선 전신기 망에 연결된 발신기를 이용해야하는 공간적 한계와 단순한 화재사실 여부만 일방적으로 전달할 수밖에 없는 기술적 한계가 있었다.
통신의 혁신 기술인 전화는 19세기말 등장해 20세기 초 보급되었다. 전화는 막대한 수요로 인해 가정에도 보급되었고 이에 따라 촘촘한 연결망이 구축되었으며 음성정보를 그대로 상대방에게 양방향으로 통신할 수 있어 전신망 기반 화재경보의 공간적, 기술적 한계를 넘어섰다. 전화는 언제, 어디서, 어떻게 화재가 발생하고 있는지 구체적인 화재사실을 빠르게 공공 소방대에 전달했다. 이후 교환원을 대체한 자동 교환기의 발명으로 각각 전화를 식별하는 전화번호와 다이얼이 생겨났으며 곧이어 화재 전용 긴급전화번호가 등장해 화재와 관련한 전화가 한 곳으로 모였다. 긴급전화번호를 이용한 화재신고는 현재까지도 화재를 알리는 주요한 수단으로 쓰이고 있다.

건축물 내부 화재사실의 경보

인가가 집중된 도시에서 화재피해를 줄이기 위해선 건축물 내부에서 화재의 사실을 빨리 인지해야 했다. 1887년 미국 로드아일랜드의 찰스 로저스(Charles. D. Rogers)는 전신기반 도시화재경보시스템을 건축물에 적용한 것 같이 건축물 곳곳에 누름 스위치를 배치하고 화재사실을 전기신호로 중앙의 수신기에 전달하는 화재경보 시스템을 만들었다. 우연한 목격이나 순찰자에 의존하던 화재의 인지방법도 기계장치로 화재를 자동으로 감지하려는 노력으로 이어졌다. 1873년에는 윌리엄 와킨(William B. Watkin)은 용융점이 다른 두 개의 금속을 회로에 구성해 금속이 녹는 것으로 화재를 감지하는 열감지기를 만들고 1893년 보스턴에 \\\'자동화재경보회사\\\'(Automatic Fire Alarm Company)를 설립해 이 감지기를 이용한 화재 경보시스템을 상업용으로 판매했다. 1894년 독일에서는 새장에 새를 넣어 화재연기로 새가 바닥에 떨어지면 그 무게를 측정해 화재사실을 감지하는 최초의 연기감지기에 대한 특허를 취득했다. 이후 1920년 스위스 과학자인 하인리히 그레이나커(Heinrich Greinacher)는 챔버안의 공기를 전압을 높여 이온화하는 기술을 개발하고, 1930년대 월터 예거(Walter Jaeger)는 2차대전 중 이 기술을 활용해 공기중 독가스를 감지할 수 있는 센서를 만들던 중 우연히 담배연기의 입자를 감지할 수 있는 방법을 알게 되며 연기감지기는 진화해 갔다. 위 두 기술을 활용한 1950년대의 초기 이온화식 연기감지기는 비싼 가격이었지만 광산의 가연성 감지를 위한 기기를 만들고자 했던 에렌스트 멀리(Ermst Meili)에 의해 회로가 트렌지스터화 되어 생산비용이 낮아졌으며 이를 기점으로 전 세계로 보급되었다. 1972년 미국 오하이오주의 리차드 리카디(Richard C. Riccardi)는 화재의 불꽃에서 자외선을 감지하는 원리의 불꽃 감지기의 특허를 최초로 취득했다. 기존의 감지기는 화재현상이 일어나는 곳에서 발생하는 열, 연기, 빛 과 같은 특유한 물리적 변화를 통해 간접적으로 화재를 인식했다면 최근에는 직접 화재를 감지하는 영상분석 등의 기술과 ICT, AI 등 기술을 접목하는 방향으로 기술이 발전하고 있다.

화재감지의 역사와 오늘

화재는 시간에 제곱해 규모가 성장하는 특성을 가지고 있어 화재의 초기에 대응하는 것이 중요하다는 것은 아주 오래전부터 중요한 점이었다. 이에 따라 도시가 형성되던 시점에서부터 현재까지 화재를 전파하고 인지하기 위해 기술이 발전했던 이력을 주요한 발명품들이 등장했던 연혁과 함께 크게 세 가지로 나누어 간략히 알아보았다.
첫째로 도시영역의 확장과 함께 화재의 사실을 소리로 전파하기 위해 목소리, 래틀벨, 종탑, 사이렌에 이르기까지 도시 전역에 화재를 알리는 기술이 발전했다.
둘째로 공공 소방대가 등장하고 소방력이 집중됨에 따라 도시의 화재를 전담하게 되고 이 소방대에게 화재가 난 사실을 빨리 알리기 위해, 주 의사당의 종탑 신호, 전신망 기반 도시 화재경보시스템, 전화망의 이용 등 진보해 가는 기술들을 활용했음을 살펴보았다.
세 번째로 도시 차원에서 화재사실을 빨리 인지하려던 목표가 건축물 내부의 화재를 빨리 발견하도록 발전하였고 목표에 맞추어 열감지기, 연기감지기, 불꽃감지기 등이 처음으로 등장했던 여정에 대해 간략히 소개했다.
위와 같은 과정을 거친 소방시설의 발전에 따라 미국에서는 NFPA-72코드가 수립되었고 현재 우리나라의 다수 건축물에서도 건축물의 소방시설을 규정한 ‘화재예방, 소방시설 설치‧유지 및 안전관리에 관한 법률‘과 하위 법령, 고시인 화재안전기준에 따라 건축물에 대표적 경보설비로 자동화재탐지설비 등이 설치되어있다.

자동화재탐지설비

자동화재탐지설비는 화재를 조기에 발견, 전파하는 기능으로 건축물에 있는 사람의 빠른 대피와 연동된 소방시설의 동작 및 관리자에게 화재를 알려 화재에 대한 초기대응을 하려는 중요한 목적을 가진다. 자동화재탐지설비는 한 개의 단순한 장치가 아닌 각각의 기능을 하는 감지기, 배선, 발신기, 수신기, 경종 등 구성요소들이 모인 시스템이다. 상기한 목적 달성을 위해서 각 구성요소들은 비교적 단순한 원리로 작동하고 구성요소들을 이어주는 전선들도 고장이 잘 나지 않도록 설계되어 그 기능의 신뢰성을 보장한다.

현실태

하지만 최근 실시한 국정감사에서 오영환 의원이 제기한 자동화재속보설비의 비화재보와 실태에 관한 질의 내용에 따르면 2020년도 3만 2685건의 자동화재속보설비의 신고가 있었고 그 신고건의 99%가 기기의 오작동으로 인한 잘못된 신고임이 밝혀졌다. 자동화재속보설비는 공장, 요양원 등 특별히 화재의 빈도나 위험성이 큰 용도로 사용되는 건축물에 들어가는 경보설비로 자동화재탐지설비에 유선전화망과 연결해놓아 수신기의 화재신호를 전화망을 통해 녹음된 음성으로 소방서에 통보하는 설비이다. 신호를 자동으로 통보하는 속보설비와 관리자가 수신기에서 화재사실을 판단한 후 소방서에 신고를 하는 자동화재탐지설비의 차이점을 감안할 때 수면위로 드러나지 않았지만 자동화재탐지설비의 오작동율 역시 큰 문제점을 가지고 있음을 짐작할 수 있다.
경보설비의 오작동 원인은 물적요인과 인적요인 두 가지로 나눌 수 있다. 물적요인 중에서도 구성품들의 경년에 따른 노후화를 제외한 가장 큰 부분은 자동화재탐지설비의 구성요소 중 하나인 감지기의 오동작이라 할 수 있다. 감지기의 가장 큰 오작동 원인 중 하나는 공간의 물리적 변화를 감지하는 감지기가 화재가 아닌 일상적인 습기, 먼지 등에 의해 작동하는 것이다. 두 번째 요인인 인적요인 중 가장 큰 비중은 관리자 및 사용자의 안전 불감이라 할 수 있다. 그런데 물적요인과 인적요인은 서로 큰 상관관계를 가지고 있어 한쪽의 악화된 요인이 다른 쪽을 악화시키는 악순환을 가져온다.
자동화재탐지설비의 오동작을 수차례 경험한 사람들은 양치기 소년 우화속의 마을 사람처럼 경보설비가 발하는 경고의 위험을 무시하게 되고 경보설비의 기능과 중요성 또한 낮게 평가되어 무시된다. 결국 초기 화재를 발견하는 핵심적 소방설비인 자동화재탐지설비의 가장 중요한 요건은 기기의 신뢰성이며 그 중심에는 감지기가 있다.
한국의 압축성장 과정속에서 안전에 대한 고려는 효율과 비용의 문제 뒤편이었으며 건축물을 지을 때 비용을 최소하기 위한 노력은 당연히 소방시설에 드는 비용도 적게 만들었고 여기에 더해 급변하는 현실을 반영하지 못한 촘촘하지 못한 법과 이에 따르는 기준도 저가의 소방용품사용을 묵인해왔고 그 결과 제조회사의 개발의욕을 꺾어 결국 시장에는 예전방식의 저가 감지기만 남은 현실을 낳았다. 신뢰성이 떨어지는 저가의 감지기는 결국 경보설비의 오작동의 물적요인이 되었고 오작동을 경험한 사람들의 안전불감이라는 인적요인에 영향을 미치는 악순환을 가져왔다.

문제해결 방향과 전망

자동화재속보설비 신고의 99%가 오작동이었다는 오영환 의원의 지적은 단순한 자동화재 속보설비에 대한 현 실태에 대한 지적이 아닌 경보시설, 소방시설 전체의 부실에 대한 지적이며 앞으로 치룰 막대한 사회적 비용에 대한 경고이기도 하다. 사회의 안전의식은 현 시점에서 사회 전체가 진정으로 안전의 가치를 어느 정도로 중요하게 생각하는지에 대한 자문과 반성에서 시작해야 한다. 안전의식이라는 전제가 충족되면 사회구성원 전반의 소방시설에 대한 관심과 그 중요성의 인식을 가져오고 안전이라는 가치에 대한 합당한 비용지출로 이어지는 선순환을 가져와 소방시설 기술에도 퀀텀 리프(quantum leap)가 있을 것임을 확신한다.
지금까지 살펴본 경보설비의 변천사에서 목격했듯 기존의 현실을 획기적으로 바꾸는 기술의 등장은 존재해 왔으며 이미 많은 다른 분야의 IoT, Big Data, AI 등 기술의 진보를 곧바로 소방시설에도 적용할 수 있는 준비가 되어있다. 아주 가까운 미래에 단순 경보시설을 넘어 모든 소방시설이 네트워크로 연결되고, 화재를 예견하거나 사람처럼 정보를 종합적으로 정확히 화재를 판단해 자체적으로 진압하는 기술적 진보가 있을 것이다. 과거에는 뚫려있는 구멍을 메우는 식으로 더디게 소방시설이 발전해 왔다면 미래에는 사회 구성원의 안전의식 확립으로 사회의 변화에 맞추어 한 발 먼저 앞서 소방시설이 발전해 진정한 화재예방이 실현되기를 기원해본다.

글. 송병준|중앙소방학교 예방안전학과 전임교수

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