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건물 화재시 Quickest Path를 이용한 Adaptive 피난경로 유도방안
A Study on an Adaptive Guidance Plan by Quickest Path Algorithm for Building Evacuations due to Fire 원문보기

大韓交通學會誌 = Journal of Korean Society of Transportation, v.25 no.6, 2007년, pp.197 - 208  

신성일 (서울시정개발연구원) ,  서용희 (서울시정개발연구원) ,  이창주 (서울대학교 환경대학원)

초록
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건축기술의 발달로 세계적으로 초대형 건축물들이 나타나고 있다. 건축물들의 대형화, 복잡화는 안전상의 큰 문제점을 가지고 있으며, 이에 걸맞는 안전대책이 요구된다. 본 연구에서는 건물에 적용되는 최신기술 및 시스템을 외국사례를 기준으로 소개하고 더 나아가 이를 바탕으로 건물에서 화재시 직접적으로 피난자들을 유도할 수 있는 방안을 제시하였다. 구체적으로 빌딩에서 화재를 실시간으로 감지하여 영향을 파악할 수 있는 무선센서 네트워크가 현실화됨에 따라 이러한 정보를 이용할 수 있게 되었고, 이점에 착안하여 방향성유도등을 전제로 한 직접적인 유도방안을 마련하였다. 화재 정보를 이용함에 있어서 기본적으로 Quickest Path Algorithm에서 비지배경로의 개념을 사용하여 시간과 용량을 고려한 경로를 선택하게 하였고, 화재의 영향을 시간과 용량의 제한조건으로 설정하여 경로의 선택에 영향을 주도록 하였다. 마지막으로 사례연구를 통해 네트워크에 적용해본 결과 Quickest Path Algorithm은 링크의 용량에 따라 효율적인 분산유도가 가능하였으며, 화재상황을 부여하여 경로상 화재에 의한 온도, 연기에 의해 링크 이용이 제한되는 경우에 있어서 해당링크를 피하거나, 수요를 제한하여, 실제적용시 안전과 피난시간의 최소화 등 피난유도의 목적을 얻을 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Enormously sized buildings are appearing world-wide with the advancement of construction techniques. Large-scaled and complicated structures will have increased difficulties for dealing with safety, and will demand well-matched safety measures. This research introduced up-to-date techniques and syst...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 재난의 대응은 정확한 실시간 정보가 있을때 가장 효율적으로 처리할 수 있으나, 정보가 없을 때는 실시간 돌발 상황에 대한 대응이 불가능하다. 따라서 기술진보에 따라 속속 나타나고 있는 지능형 건물 시스템을 알아보고 이를 활용할 수 있는 방법을 찾아보았다.
  • 따라서 본 연구는 대규모 건축물 방재체계에 있어서 미국의 NIST(National Institute of Standard and Technology)에서 연구된 무선센서 네트워크(WSN : Wireless Sensor Network)를 기반으로 한 지능형 대응 빌딩(iBR: intelligent Building Response)의 개념을 소개하고 교통시스템 공학적 지식을 접목시켜 화재시 용량과, 돌발상황 등을 고려하여 실시간으로 변동 가능한 최단시간, 최단경로 유도시스템을 제안하고 해당 알고리즘을 구현함으로서 화재영향평가에서 생존을 위한 수단으로 교통의 영역을 확장하고, 나날이 발전하는 첨단기술을 활용하는 방안을 연구함으로서 건축물내 거주자의 생존성을 높이는데 목적이 있다.
  • 본 연구는 휴대폰이 보편화되고 IT, 무선통신, 인식, 센서기술 등이 급격하게 발전하여 생활속에 스며드는 시점에서 이러한 기술을 교통공학적 지식을 적용하여 인간의 생명안전을 위해 활용하는 방안에 대한 것이다. 따라서 현재까지의 적용가능한 국내외 기술현황과 정책적 현황을 살펴보고 실질적으로 대규모 건축물에 효과적인 유도를 위한 유도시스템을 제안하고 이를 적용하기 위한 방안을 살펴보았다. 지금까지 각종 시설물에 설치되어 있는 유도등은 글자와 화살표를 잘보이게 하기 위해 불빛을 이용한 표지판이었다면 본 연구에서 제안한 방향성 있는 유도등은 자칫 혼란에 빠질 수 있는 피난자들을 실시간으로 안전한 경로로 유도하여 지능형 또는 감응식 신호등의 역할을 함으로서 효과를 극대화할 수 있을 것으로 예상된다.
  • 본 연구는 휴대폰이 보편화되고 IT, 무선통신, 인식, 센서기술 등이 급격하게 발전하여 생활속에 스며드는 시점에서 이러한 기술을 교통공학적 지식을 적용하여 인간의 생명안전을 위해 활용하는 방안에 대한 것이다. 따라서 현재까지의 적용가능한 국내외 기술현황과 정책적 현황을 살펴보고 실질적으로 대규모 건축물에 효과적인 유도를 위한 유도시스템을 제안하고 이를 적용하기 위한 방안을 살펴보았다.
  • 본 연구에서는 유도효율을 위한 유도등의 제원에 대해 고찰하여 연기에 의한 시거제한이 비교적 적은 바닥에 적절한 거리마다 방향성 유도등 을 설치하여 다양한 조건을 고려한 알고리즘을 통해 피난자들을 분산유도하는 방안을 제안하였다.
  • 아직까지 피난목적통행의 보행자용량 산정방법에 대한 연구가 되어 있지 않아 직접적인 용량산정 모형을 제시하지는 않으나 이에 대한 연구방향을 언급하고자 한다. 링크구간의 용량 및 지체시간은 실질적으로 거주자의 신체적 능력, 시설물 현황 등에 따라 달라지기 때문에 알고리즘의 기초자료로서 건물의 용도와 거주자의 신체적 특징 등과 직접적으로 영향을 미치는 경로의 폭, 형태를 고려해야 한다.

가설 설정

  • 화재의 영향이 없다는 가정 하에 의 네트워크를 이용해 유도방향을 표시하였을때 2층의 경우 1번, 2번, 4번, 5번 노드의 피난경로가 계단을 의미하는 링크(1, 7)을 이용했고, 3번, 6번 노드는 링크(3, 9)를 이용했다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기존의 소방시스템은 무엇으로 구성되어 있는가? 기존의 소방시스템은 자동화재탐지 설비나 스프링클러, 건물 내외부 소화전 및 소화전의 경보발생기, 비상구 유도등과 비상등 등으로 구성되어 있다. 자동화재탐지기와 스프링클러가 화재발생을 탐지하고 이를 수신기로 보내어 경보기를 울리게 하고 이를 통해 건물 관리자는 화재발생 상황을 알게 되어 건물내부의 사람들에게 알리고 소방서로 전화하여 화재상황을 대처하게 된다.
기존의 소방시스템은 화재 발생 시 어떠한 과정을 통해 화재 상황에 대처하는가? 기존의 소방시스템은 자동화재탐지 설비나 스프링클러, 건물 내외부 소화전 및 소화전의 경보발생기, 비상구 유도등과 비상등 등으로 구성되어 있다. 자동화재탐지기와 스프링클러가 화재발생을 탐지하고 이를 수신기로 보내어 경보기를 울리게 하고 이를 통해 건물 관리자는 화재발생 상황을 알게 되어 건물내부의 사람들에게 알리고 소방서로 전화하여 화재상황을 대처하게 된다.
피난시간 증가는 곧 무엇을 의미하는가? 잘못된 유도 시스템은 오히려 피난자들을 화재발생지역으로 유인하거나, 용량이 적은 통로나 계단으로 몰아 피난시간을 지체시킬 우려가 있으며, 피난시간 증가는 곧 피해발생 가능성이 높아진다는 것을 의미한다. 따라서 위험도 및 행동조건 등 다양한 화재 영향이 포함된 지체시간 및 용량, 즉 두가지의 목적함수를 고려할 수 있는 Quickest Path Method를 이용한 활용법을 간단한 네트워크에 적용해보고 상황부여를 통해 경로에 미치는 영향을 고려하여 adaptive 유도방향을 찾아보았으며, 화재의 영향이 없을 때와 상황이 부여됐을 때를 비교해봄으로서 적용방안을 평가해 보았다.
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참고문헌 (13)

  1. 손봉세.이용재(2004), '초고층 건축물의 화재시 방재.피난계획', 한국초고층건축포럼 제4차 국제 심포지엄 논문집 p.181 

  2. 소은탁(2005), '멀티플렉스 영화관의 피난특성을 고려한 피난계획에 관한 연구', 한국실내디자인학회, 제14권 3호, pp.147-155 

  3. 이수경.이상준(2000), '피난모델을 이용한 대형 할인매장의 화재시 피난에 관한 연구', 화재.소방학회논문지, 제 14권 제4호, pp.17-22 

  4. 이평강.김지성.조동만.배경태.김석완(2003), '시뮬레이션에 의한 노인복지시설의 피난안정성 평가', 대한설비공학회, pp.1390-1395 

  5. 박재성.윤명오(2004), '대규모 미로형 다중이용 공간에서의 피난경로선택 특성에 관한 연구', 대한건축학회, 제20권 제9호, pp.71-78 

  6. Shi Pu and Sisi Zlatannova(2005), 'Evacuation Route Calculation of Inner Buildings', Delft University of Technology, OTB Research Institute for Housing, Urban and Mobility Studies 

  7. 박동주(1993), '보행목적에 따른 보행교통류 특성에 관한 연구', 서울대환경대학원 

  8. 이상욱.박찬규.박순달(2000), '수정된 최속경로 알고리즘(The revised quickest path algorithm)', 한국국방경영분석학회지, 제26권 2호, pp.1-7 

  9. M. H. Moore(1976), 'On the fastest route for convoy-type traffic in flowrate-constrained networks' Transportaion Science 10, pp.113-124 

  10. 김정훈(2006), '대형 건물에서의 지능형 소방제어 시스템 구현에 관한 연구' 홍익대 대학원 

  11. David G. Holmberg, William D. Davis, Stephen J. Treado, Kent A. Reed(2006), 'Building Tactical Information System for Public Safety Officials', National Institute of Standards and Technology 

  12. 나욱정.전규엽.홍원화(2005), '지하공간 화재시 피난 유도등 성능평가를 통한 피난유도효율 향상에 관한 연구', 대한건축학회논문집, 제25호1권, pp.383-386 

  13. Ernesto de Queiros Vieira Martins, Jose Luis esteves dos santos(1997), 'An algorithm for the quickest path problem', Operations Research Letters 20, pp.195-198 

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