다중 이용시설, 학교, 주택 등 사람이 많이 이용하는 곳은 화재 발생 빈도가 높을 뿐만 아니라 대피하기가 어렵고, 기존의 비상등 표시 방법, 일회성 대피 안내 등으로 인해 화재 상황의 다양한 변수에 효과적으로 대처하기 어렵다. 본 논문에서는 디지털 트윈(Digital Twin) 기술을 기반으로 다양한 센서를 통해 인식된 화재 요소를 반영한 화재 대응 및 피난 시뮬레이션(Fire Dynamic Simulator & Pathfinder)을 통해 안전한 대피 경로를 도출하여 안내하는 시스템을 설계한다. 제시하는 방법은 화재 상황에 능동적으로 대처하기 위해 실시간 인원변동 및 변화하는 화재변수에 대비 할 수 있으며, 상황에 따른 적극적인 대피 훈련과 실제 상황에서의 긴급한 상황에서의 대피경로 도출과 안내에 활용할 수 있다.
재난 상황 시 대피 경로를 유도하기 위해 대부분의 건물 등의 구조물에서는 중앙통제센터나 안전요원의 안내 및 대피 경로 유도등을 통해 대피 경로를 안내하고 있다. 하지만 규모가 커지고 갈수록 내부 구조가 복잡해짐에 따라 비상 상황 시 안전을 보장할 수 있는 지능적 안내 시스템의 필요성이 증가하고 있다. 따라서 경로 탐색 알고리즘에 기반한 지능적 대피경로 탐색 및 안내 시스템이 제안되었고, 구조물 내 설치된 센서 노드로부터 수집된 상황 정보를 기반으로 중앙 서버에서 각 위치별 최적의 경로를 제시하는 방식으로 대피 유도가 이루어졌다. 그러나 대피자의 효과적인 대피와 함께 중요한 부분이 구조자의 효율적인 구조활동이다. 현재까지 대피자의 대피 경로 유도에 대한 연구는 다양하게 이루어져왔으나, 구조자의 효율적 진입 경로 탐색에 대한 연구는 전무하였다. 따라서 본 논문에서는 센서 네트워크 환경에서 유전 알고리즘을 적용한 구조자 진입 경로 탐색 방안에 대해 제안하였다. 제안된 방식의 실효성을 검증하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안된 방식의 성능을 검증하였고, 그 결과 작업량 기준의 적응도 평가 시 적응도가 일정 시간 내에 수렴되었으며, 각 출구별 이동하는 노드의 비율로 환산한 출구집중도 역시 최대값과 최소값 차이가 현저하게 감소하였다.
지난 10년간 우리나라에서 발생한 화재 사건 중 건물 화재가 가장 많고 재산과 인명 피해가 가장 많다. 하지만 기존 소방 시스템은 비상구 위치만 알려주고 안전한 경로를 안내해 사상자들이 원활하게 대피할 수 있도록 도와주지는 않는다. 공간적 특성을 이용하여 수직적 특성과 수평적 특성을 구분하여 성공적인 대피를 돕는 시스템을 제안하였다. 본 연구에서는 온도 감지 센서와 연기 센서 값을 이용하여 화재를 예측하고, Dijkstra 알고리즘을 통해 최적의 대피 경로를 계산하여 효과적인 대피 시스템을 제안하였다.
본 연구는 재난 재해 상황에서 피난을 할 때 재해정보지도에 나타나는 피난경로의 정보만으로 피실험자가 대피 장소까지 빠르고 정확하게 대피하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 국내 외 재해정보지도의 현황 및 관련 법규를 조사하고 실험을 실시하여 교차경로에 있어 효과적인 유형을 도출하고자 한다. 이를 위하여 1차 예비 실험 및 설문조사를 통해 얻게 된 재해정보지도의 문제점을 도출하였고 도출된 문제점을 바탕으로 하여 재해정보지도의 효율적 표시정보를 제공하기 위하여 유형별 실험을 실시하였다. 또한 교차경로의 수에 따른 보행특성을 알아보기 위하여 직전속력과 통과속력을 비교하여 교차경로에서의 감소율을 유형별로 도출하였다. 이를 바탕으로 하여 대피경로 탐색과정에서 교차경로의 판단을 할 때 빠르고 정확하게 경로를 판단할 수 있도록 재해정보지도에 제안 할 수 있을 것이다. 결과적으로 본 논문의 실험을 통해 재난상황의 대응에 있어 재해정보지도만으로도 조속하고 정확한 대피를 이루고, 재난의 대응체계에 대한 가이드라인을 시민들에게 제시하여 인명피해를 줄일 수 있도록 기여하고자 한다.
화재 대피시스템에 관한 연구가 증가하고 있지만, 실내공간에서 대피자의 위치 인식에 관한 연구는 부족한 실정이다. 최신 연구에 따르면 실내에서 대피자 위치 파악에 고주파 활용이 효과적일 수 있음을 제시한 바가 있다. 이에 따라 본 논문에서는 고주파 특성과 스마트폰을 활용한 대피자 위치 인식 기술 및 화재 대피 안내시스템을 개발하고자 한다. 전체 시스템은 앱 서버, 위치 인식부, 대피경로 탐색 및 출력부, Wi-Fi통신 기반의 스피커 출력부를 포함해 개발했으며, 화재 상황 데이터를 기반으로 실험을 수행하여 시스템의 실효성에 대한 가능성을 입증하였다. 본 연구는 화재 시 고주파를 활용한 대피자 위치 감별을 사용하는 화재 대피 안내시스템의 기초연구로 활용될 수 있을 것이라 기대된다.
본 연구는 화재 발생 시 스마트폰 네비게이션 어플리케이션을 이용한 화재 대피 유도 서비스 시스템이 화재대피 시간에 어떤 영향을 미치는지 살펴보고자 하는 연구이다. 컴퓨터 시나리오 시뮬레이션에서 네비게이션 어플리케이션을 사용하였을 때 대피시간이 22초 단축되었고 실증시뮬레이션 또한 네비게이션 어플리케이션을 사용하였을 때 대피시간이 40초 감소되어 화재 발생 시 피난 시간 단축에 효과적이라는 점을 알 수 있다. 실증 시나리오 시뮬레이션을 한 결과는 피난유도를 실시한 경우가 실시하지 않은 경우보다 피난 종료까지 시간이 39초 더 빠르게 나타났다. 실증 시나리오 시뮬레이션은 피난 경로에 병목현상이 발생하지 않았고 이로인해 컴퓨터 시나리오 시뮬레이션과 실증 시나리오 시뮬레이션의 대피 완료 소요시간의 차이가 발생하였다. 추후 시나리오 시뮬레이션에 학생실습 연구에 기여할 것이다.
본 논문에서는 지능형 유도시스템의 한계점에 대해 분6석을 진행하였고 보완방법을 제안하였다. 지능형 유도시스템이 화재시 안전하고 효과적인 피난경로를 선택하는 방법에서 기존에는 비상출입구까지의 최단거리를 선택하였으나 본 연구에서는 경로의 특성을 고려하여 최소대피시간 경로를 선택하는 방법을 제안하였다.
본 연구는 국내에서 계획하고 있는 호남-제주간 초장대 해저터널에서 철도차량의 화재 발생시 구난역 (Rescue Station)에 정차후 대피자의 안전한 대피경로를 확보하고 플랫폼 내부에 연기가 유입되는 것을 방지하기 위해 구난역 플랫폼과 화재열차 사이에 에어커튼 시스템(Air curtain system)을 설치하여, 15MW급 화재연기에 대한 차단성능 및 최적화방안을 도출하기 위해 다양한 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 모든 CASE에서 15 MW급 화재강도에 발생되는 연기에서도 효과적인 차연성능을 발휘하였으며, CASE1(화재열차 방향으로 15도 분사)와 CASE5(화재열차 방향으로 15도 분사 + 가압송풍)가 구난역 플랫폼 내부에 CO가스 유입이 가장 적은 것으로 도출하였다. 이러한 결과를 통하여 에어커튼 시스템은 초장대 해저터널 구난역에 화재시 플랫폼에 화재연기가 유입되지 않고 안전한 대피 경로를 확보하여 대피자가 서비스 터널로 안전하게 대피하여 인명피해를 최소화 할 수 있는 방재시설로서 활용되기를 기대한다.
현재는 기술적인 발전을 토대로 정보의 요구수준이 상당부분 증대되었으며 GIS (Geographic Information System)분야 또한 더 많은 정보를 보다 신속하고 정확하게 처리 되어지고 있다. 특히 산불에 있어서는 산불발생시 공간적으로 넓은 지역을 신속히 분석하여 진화의 기초자료로 활용함으로써 환경적, 경제적, 인명적 피해를 최소화하고 대피경로, 확산경로 및 진화자원의 효율적 배치를 결정하는데 필수적이다. 이러한 산불확산에 영향을 미치는 인자 중에서 경사에 따른 산불확산속도를 규명하기 위하여 경사 및 경사방향에 따른 실험을 실시하였다. 실험결과 상향경사의 경우 경사가 증가할수록 시간이 감소하고, 하향경사에서는 증가하는 경향을 나타내었다. 실험결과 값을 토대로 상향경사는 (+), 하향경사는 (-)로 구분하여 경사에 따른 산불확산속도를 계산하였으며, 이러한 결과는 정확한 산불확산예측을 하는데 기여함으로써 효과적인 산불진화에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 무주 남대천을 대상으로 재귀호출 알고리듬을 이용하여 제방 파제시 홍수위별 홍수전파 특성을 분석하였다. 먼저 벙구보와 차산보를 파제 지점으로 설정하여 재귀호출 알고리듬에 의한 홍수위별 홍수전파 차수를 분석하였으며, 홍수전파 차수별 격자수와 누계 침수면적을 계산하였다. 또한 홍수전파 차수와 DEM 격자크기를 기준으로 홍수위별로 홍수가 전파되는 시간을 계산하였다. 재귀호출 알고리듬에 의한 홍수전파 차수의 분포특성을 통해 홍수 전파 과정을 파악할 수 있었으며, 홍수전파 차수별 누계 침수면적 그래프의 기울기 패턴을 통해 홍수에 취약한 지역을 선정함으로써 수재해 업무에 기초자료로 제공할 수 있었다. 또한 홍수위별로 홍수전파 시간을 계산함으로써 홍수시 주민들의 대피경로 및 대피시간과 같은 계획을 수립하는데 매우 효과적인 정보를 제공해 줄 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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