서울시 화재 취약지역 예측 및 소방력 공간 최적화 연구 = Predicting Fire Risk Areas and Optimizing Firefighting Resources in Seoul

국문 초록 (Abstract)

최근 국내에서 화재로 인한 인명과 재산 피해가 증가하는 추세이다. 이러한 화재에 신속하게 대응하고 피해를 최소화하기 위해 골든타임 5분 확보의 중요성이 강조되고 있다. 하지만 높은 주거지역 밀도와 교통량 증가로 인해 파생되는 문제들로 골든타임 내 화재현장 도착이 제한되고 있다. 특히, 서울시는 인구 밀집도가 높아 재산피해와 더불어 인명피해의 위험성이 다른 지역에 비해 높게 나타나는 실정으로 골든타임 확보를 위한 최적의 경로 선정과 효율적인 소방력 공간 배치가 요구되고 있다. 이 연구는 서울시를 대상으로 실제 소방차량의 주행속력과 도달시간, 도로 특성을 고려한 첨두시간 및 비첨두시간의 접근성을 Random Forest 회귀모델과 네트워크 분석을 활용하여 분석하였다. 또한, 건물 특성을 고려한 화재위험 평가를 통해 골든타임 내 도달이 어렵고 화재위험성이 높은 지역을 도출하였다. 아울러, 커널 밀도와 핫스팟 분석으로 소방차량 근접배치 지점을 선정하고, 이에 따른 개선 효과를 정량적으로 분석하였다. Random Forest로 분석한 주행속력에 대한 도로 특성의 영향 중 방향전환이 첨두시간과 비첨두시간 모두 출동속력 저해요인으로 작용하였고, 차로 수가 많을수록 출동속력이 개선되는 것으로 나타났으나 첨두시간과 비첨두시간 영향의 차이가 약 네 배에 달하였다. 서울시 법정동 수준에서 첨두시간 골든타임 내 도달 유무와 화재위험 평가 결과, 사당동과 정릉동의 화재 취약성이 높은 것으로 나타났다. 자치구 수준에서는 과거 화재발생이 많았던 강남구, 관악구, 송파구에서 높은 화재위험성을 보였다. 화재 취약성 개선을 위한 주요 개선지점 17곳이 제시되었으며, 첨두시간에 논현초등학교, 개봉중앙시장, 방화주유소 인근으로 소방차량을 근접배치하였을 때 개선효과가 큰 것을 확인할 수 있었다. 이 연구를 통해 도로 특성이 첨두시간과 비첨두시간의 소방차량 출동속력에 미치는 영향을 파악하고, 골든타임 확보 및 화재위험성 취약지역과 주요 개선지점에서의 시행효과를 정량적으로 평가할 수 있었다. 이러한 결과는 시간대와 도로 특성을 고려한 소방 긴급차량 최적운용 의사결정에 기여할 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The number of casualties and property damage caused by fires has been increasing in Korea recently. Emphasis has been placed on the critical importance of securing a golden time of 5 minutes to effectively respond to such fire incidents and minimize losses. However, achieving timely arrival at fire scenes within this crucial time frame is challenging due to high residential density and increased traffic. Particularly in Seoul, where population density is notably high, the risk of both human casualties and property damage is elevated compared to other regions. Consequently, optimal route selection and efficient spatial deployment of firefighting resources are essential for securing the golden time. This study conducted a comprehensive assessment of fire risk by considering actual fire truck speeds, arrival times, road characteristics, and building features in Seoul using Random Forest and network analysis. We identified areas where achieving the golden time is difficult and fire risk is substantial. Additionally, using kernel density and hot spot analysis, improvement strategies were proposed by selecting optimal locations for fire truck proximity, and the resulting effects were quantitatively analyzed. This study revealed that among the road characteristics, turning frequency impede fire truck speeds during both peak and off-peak hours, and the number of lanes enhance dispatch speed, but the impact difference between the peak and non-peak times was about four times. At the Dong-level, Sa-dang and Jeongneung-dong showed high fire vulnerability based on both peak-hour golden time accessibility and fire risk assessment. At the Gu-level, Gangnam-gu, Gwanak-gu, and Songpa-gu demonstrated heightened vulnerability due to their history of frequent fire incidents. To mitigate fire vulnerability, 17 key improvement areas were identified and then analyzing the effect of fire truck proximity deployment to these locations during peak hours revealed significant enhancement when positioned near Nonhyeon Elementary School, Geumjeong Central Market, and the vicinity of Banghwa Gas Station. This study contributes to understanding how road characteristics impact fire truck response speeds during peak and off-peak times. Furthermore, it provides a quantitative evaluation of implementing measures to secure the golden time and reduce fire risk in vulnerable areas. These results are expected to inform optimal decision-making for emergency fire vehicle operations, considering time frames and road conditions.