[논문]화학 및 방사능 재난 예측 및 대응 프로그램 개발

Lee, Kwanghee; Moon, Il; Kim, Seungnam; Cho, Sunghyun; Her, Sungyun

doi:10.15683/kosd.2014.10.1.098

[국내논문] 화학 및 방사능 재난 예측 및 대응 프로그램 개발
A prototype package for predicting and rapidly responding chemical and nuclear disasters 원문보기

한국재난정보학회논문집 = Journal of the Society of Disaster Information, v.10 no.1 = no.23, 2014년, pp.98 - 104

Lee, Kwanghee (Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Yonsei University) , Moon, Il (Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Yonsei University) , Kim, Seungnam (Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Yonsei University) , Cho, Sunghyun (Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Yonsei University) , Her, Sungyun (National Emergency Management Agency)

초록
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본 연구를 통하여 화학 방사능 재난 발생 시 통합대응이 가능한 민방위담당관을 위한 새로운 프로그램 패키지를 개발하였다. 개발을 위하여 화학재난 대응시스템과 방사능재난 대응시스템을 통합하는 방향을 모색하였다. 이 프로그램은 625개의 화학 및 방사능재난 시나리오를 탑재하고 있으며 이를 통해 재난에 대한 보다 체계적인 지역 공공보호 계획을 개선할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 실시간으로 재난 정보를 공유함으로써 재난으로부터 발생할 수 있는 피해를 최소화 할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

A new prototype software package has been developed by integrating two existing programs designed to predict and maneuver chemical and nuclear disasters in order to set up a response system for dealing with the combined two disasters. The protype is designed to be mainly used by civil defence officers, together with an identification of 625 scenarios of chemical and nuclear disasters. The package is expected to contribute to upgrade a more systematic regional public protection plan for chemical and nuclear disasters. In addition, it enables all relevant local divisions to share disaster information in real time, resulting in a minimization of possible fatal damages.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 전시상황을 포함한 화학·방사능 재난 발생하였을 때 민방위 담당자가 신속한 주민대피 및 현장대응을 유도하는 것에 목적이 있다.
본 연구는 화학·방사능 재난에서의 주민보호시스템 구축을 위한 노력의 일환으로 사고 시 초기 신속한 대응을 위한 오염예측프로그램을 개발하는 것에 목표가 있으며 화학·방사능 각 분야별로 분산 운영되고 있는 대응 시스템을 연계하는 방안을 모색하였다.
앞서 언급한 바와 같이 화학물질 및 방사능 사고에서의 통합 대응시스템개발을 목표로 하고 있으므로 이를 통합하는 모듈의 개발을 위한 방안을 모색하였다. 신속하고 빠른 대응을 위해 입력 파라미터의 기본 값을 설정하여 사용자가 입력하는 부분을 최소화하였으며 사용자가 쉽게 사용할 수 있도록 구성하였다.

제안 방법

(1) 국내 유사대응시스템분석을 통하여 현재 재난대응시스템이 갖는 한계를 도출하여 분석하였으며, 개선 방안으로 미국의 NARAC(National Atmospheric Release Advisory Center) 사례를 통해 화학·방사능 재난대응시스템을 통합하는 모듈을 개발하는 방향을 모색하였다.
(2) 신속한 재난대응을 위해 상황별 시나리오를 작성하였다. 여수 지역의 과거 기상 조건과 지역의 대피소 및 병원, 소방서를 데이터베이스화 하였으며, 사고대비물질(56종) 중 여수산업단지 내 사고다발물질(10종)에 대하여 대응 시나리오를 전개하였다.
(3) 시나리오에 따른 오염예측프로그램의 결과를 반영하여 해당 기관의 필요 인력과 대피 인원 수용여부를 판단하며, 시나리오에 따른 물질정보보고서, 위험성평가보고서의 출력이 가능한 대응 정보 시스템을 개발하였다. 초기확산 결과를 통해 확산반경, 기관별 방제시설 보유사항을 포함한 대응기관리스트와 기관별 규모 및 수용인원을 포함한 대피기관 리스트를 표출한다.
4) 본 연구에서는 이 중 슬랩 모델 및 가우시안 플룸 모델을 활용하여 ALOHA를 통해 구현한 시나리오 결과로부터 입력변수와 매칭 되는 결과를 불러옴으로써 화학·방사능 통합오염예측프로그램의 설계 방안을 제안하였다. (Fig.1) 화학물질오염예측과 방사능물질 오염예측은 독립적으로 구현되게 하되 표출은 같은 형태로 가능하도록 통합모듈을 구성하였다. 확보된 결과 값을 미리 얻어 개발하고자 하는 프로그램에 미리 탑재함으로써 테러 및 재난 시 가장 중요한 단계인 초기대응을 신속하게 이루어 질수 있다.
(Table.4) 본 연구에서는 이 중 슬랩 모델 및 가우시안 플룸 모델을 활용하여 ALOHA를 통해 구현한 시나리오 결과로부터 입력변수와 매칭 되는 결과를 불러옴으로써 화학·방사능 통합오염예측프로그램의 설계 방안을 제안하였다.
또한 전시상황을 고려하여 화학·방사능 사고 및 테러 위협 유형을 정리하였다.
앞서 언급한 바와 같이 화학물질 및 방사능 사고에서의 통합 대응시스템개발을 목표로 하고 있으므로 이를 통합하는 모듈의 개발을 위한 방안을 모색하였다. 신속하고 빠른 대응을 위해 입력 파라미터의 기본 값을 설정하여 사용자가 입력하는 부분을 최소화하였으며 사용자가 쉽게 사용할 수 있도록 구성하였다. 입력 값의 간소화됨으로써발생할 수 있는 신뢰도 문제의 경우 최소한의 신뢰도를 확보하기 위해 이미 신뢰도를 인정받아 배포되어 사용되고 있는 위험성평가 프로그램의 결과 값을 탑재하는 방식으로 진행하였다.
(2) 신속한 재난대응을 위해 상황별 시나리오를 작성하였다. 여수 지역의 과거 기상 조건과 지역의 대피소 및 병원, 소방서를 데이터베이스화 하였으며, 사고대비물질(56종) 중 여수산업단지 내 사고다발물질(10종)에 대하여 대응 시나리오를 전개하였다.
5). 이때 사용된 대피, 복구 등을 구현하기 위한 방호 모형의 경우 NATO ATP-45 방호규정을 한국 실정에 수정하여 활용하였다.(Table.
입력 값의 간소화됨으로써발생할 수 있는 신뢰도 문제의 경우 최소한의 신뢰도를 확보하기 위해 이미 신뢰도를 인정받아 배포되어 사용되고 있는 위험성평가 프로그램의 결과 값을 탑재하는 방식으로 진행하였다. 이때 화학물질사고의 경우 초기 확산모델을 미국 EPA의 ALOHA(AREAL LOCATIONS OF HAZARDOUS ATMOSPHERES)를 이용하였으며, 방사능물질에서는 Atom-CARE, CALPUFF의 모듈을 수정, 결과 도출하였다. 영향평가 모델의 종류는 누출, 화재, 폭발 크게 3가지로 구분된다.
이를 위한 연구로 기존 유사 대응시스템의 한계 분석, 시나리오 개발, 화학·방사능 오염예측 통합모듈 설계, 현장 및 기상데이터를 포함한 대응정보시스템 구축이 진행되었다.
신속하고 빠른 대응을 위해 입력 파라미터의 기본 값을 설정하여 사용자가 입력하는 부분을 최소화하였으며 사용자가 쉽게 사용할 수 있도록 구성하였다. 입력 값의 간소화됨으로써발생할 수 있는 신뢰도 문제의 경우 최소한의 신뢰도를 확보하기 위해 이미 신뢰도를 인정받아 배포되어 사용되고 있는 위험성평가 프로그램의 결과 값을 탑재하는 방식으로 진행하였다. 이때 화학물질사고의 경우 초기 확산모델을 미국 EPA의 ALOHA(AREAL LOCATIONS OF HAZARDOUS ATMOSPHERES)를 이용하였으며, 방사능물질에서는 Atom-CARE, CALPUFF의 모듈을 수정, 결과 도출하였다.
(3) 시나리오에 따른 오염예측프로그램의 결과를 반영하여 해당 기관의 필요 인력과 대피 인원 수용여부를 판단하며, 시나리오에 따른 물질정보보고서, 위험성평가보고서의 출력이 가능한 대응 정보 시스템을 개발하였다. 초기확산 결과를 통해 확산반경, 기관별 방제시설 보유사항을 포함한 대응기관리스트와 기관별 규모 및 수용인원을 포함한 대피기관 리스트를 표출한다.
해당 연구에서는 강진으로 인한 여수 화학 산업단지 내의 포스겐 및 불화수소 누출사고를 기본으로 하여 시나리오를 작성하였으며, 화학·방사능 시나리오 구성 및 전개 순서는 상황 개요, 기관별 역할 및 임무, 조치사항 목록, 단계별 대응시나리오로 구분 된다.
화학·방사능 재난 대응 시나리오 개발을 위하여 미국의 국가안전계획 시나리오에 따라 개요, 핵심사항, 단계별 적용 임무분야로 구성하였다.

대상 데이터

본 연구는 누출사고를 대응하는데 중점을 두어 진행하였다. 개발 및 탑재된 시나리오는 여수 지역의 과거 기상 조건의 실데이터를 활용하였다. 해당 연구에서는 강진으로 인한 여수 화학 산업단지 내의 포스겐 및 불화수소 누출사고를 기본으로 하여 시나리오를 작성하였으며, 화학·방사능 시나리오 구성 및 전개 순서는 상황 개요, 기관별 역할 및 임무, 조치사항 목록, 단계별 대응시나리오로 구분 된다.
1) 이 중 화학재난의 경우 여수산업단지에서의 포스겐 누출과 사린 테러에 대하여 시나리오를 전개 하였으며, 방사능재난의 경우 영광원전 1&2호기 방출 군 16번( 격납건물 격리는 실패하고 격납건물 살수계통 및 격납건물 열 제거 계통이 작동하지 않는 사고경위)에 따라 전개하였다. 이때 사고대비물질(56종)을 기준으로 물질의 물성을 정리하였으며 기존 사고 분석과 산업단지 내 주로 쓰이는 물질을 고려하여 사고다발물질(10종)을 선정하였다.(Table.

성능/효과

1) 화학물질오염예측과 방사능물질 오염예측은 독립적으로 구현되게 하되 표출은 같은 형태로 가능하도록 통합모듈을 구성하였다. 확보된 결과 값을 미리 얻어 개발하고자 하는 프로그램에 미리 탑재함으로써 테러 및 재난 시 가장 중요한 단계인 초기대응을 신속하게 이루어 질수 있다.

후속연구

해당 연구에서는 강진으로 인한 여수 화학 산업단지 내의 포스겐 및 불화수소 누출사고를 기본으로 하여 시나리오를 작성하였으며, 화학·방사능 시나리오 구성 및 전개 순서는 상황 개요, 기관별 역할 및 임무, 조치사항 목록, 단계별 대응시나리오로 구분 된다.(Table.3) 본 프로그램은 계절 및 풍향을 고려하여 화학사고 및 테러 시나리오를 작성하여 총 625개가 탑재되어 있으며 추가 진행하여 더 많은 시나리오를 탑재할 계획이다.(Pelin Onelcin, Mehmet Metin Mutlu, Yalcin Alver.
이 방호규정은 사고 발생 시 해당 지역으로부터의 방호 거리를 원 형으로 제시함으로써 풍향이 바뀌는 상황에서도 최대 방호 거리를 제시할 수 있는 특징을 갖는다. 따라서 민방위 대원은 이를 활용하여 초기에 피해를 최소화하기 위한 자료로 활용 가능할 것으로 기대된다.
본 연구를 통하여 화학·방사능 재난 시 민방위 보호능력을 향상 시킬 수 있을 뿐 만 아니라 그 피해를 최소화 하는데 공헌할 수 있으며 화학·방사능 재난 관리를 위한 대응능력 향상에 이바지 할 수 있을 것으로 기대한다.
사고접수, 사고전파 및 보고, 초기대응(대피), 현장대응, 복구/사후관리에 따른 절차를 따른다. 현장 대응 및 복구/사후관리 단계는 추후 연구 및 진행될 계획이다(Table.5). 이때 사용된 대피, 복구 등을 구현하기 위한 방호 모형의 경우 NATO ATP-45 방호규정을 한국 실정에 수정하여 활용하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	개발 및 탑재된 시나리오에서 활용된 데이터는?	본 연구는 누출사고를 대응하는데 중점을 두어 진행하였다. 개발 및 탑재된 시나리오는 여수 지역의 과거 기상 조건의 실데이터를 활용하였다. 해당 연구에서는 강진으로 인한 여수 화학 산업단지 내의 포스겐 및 불화수소 누출사고를 기본으로 하여 시나리오를 작성하였으며, 화학·방사능 시나리오 구성 및 전개 순서는 상황 개요, 기관별 역할 및 임무, 조치사항 목록, 단계별 대응시나리오로 구분 된다.
	사용자가 화학·방사능 재난 발생에 관한 정보를 정확하게 입력하기 어려운 이유는?	화학·방사능 재난은 예측이 어렵고 사고 발생 시 큰 혼란 및 혼동을 야기 하므로 프로그램 사용자가 사고에 대한 정확한 정보를 입력하기란 현실적으로 불가능 하다.(Jianfeng Li, Sandra M.
	화학·방사능 재난 대응정보시스템 구축의 주요 결과는?	(1) 국내 유사대응시스템분석을 통하여 현재 재난대응시스템이 갖는 한계를 도출하여 분석하였으며, 개선 방안으로 미국의 NARAC(National Atmospheric Release Advisory Center) 사례를 통해 화학·방사능 재난대응시스템을 통합하는 모듈을 개발하는 방향을 모색하였다. (2) 신속한 재난대응을 위해 상황별 시나리오를 작성하였다. 여수 지역의 과거 기상 조건과 지역의 대피소 및 병원, 소방서를 데이터베이스화 하였으며, 사고대비물질(56종) 중 여수산업단지 내 사고다발물질(10종)에 대하여 대응 시나리오를 전개하였다. (3) 시나리오에 따른 오염예측프로그램의 결과를 반영하여 해당 기관의 필요 인력과 대피 인원 수용여부를 판단하며, 시나리오에 따른 물질정보보고서, 위험성평가보고서의 출력이 가능한 대응 정보 시스템을 개발하였다. 초기확산 결과를 통해 확산반경, 기관별 방제시설 보유사항을 포함한 대응기관리스트와 기관별 규모 및 수용인원을 포함한 대피기관 리스트를 표출한다.

참고문헌 (8)

J.D. Park, Y.H. Lee, Y. Yoon, J.K. Kim, J.H. Cho, I. Moon (2013). "Development of COI classification algorithm for chemical terrorism" Korean J. Chem. Eng, Vol.30, No.3, pp.559-562.

상세보기
Michael M. Bradley.(2007). "NARAC: an emergency response resource for predicting the atmospheric dispersion and assessing the consequences of airborne radionuclides" Journal of Environmental Radioactivity. Vol.96, No.1-3, pp.116-121.

상세보기
Jianfeng Li, Sandra M.Y. Lee, Wenmao Liu.(2013). "Emergency response plans optimization for unexpected environmental pollution incidents using an open space emergency evacuation model" Process Safety and Environmental Protection. Vol.91, pp.213-220.

상세보기
Pelin Onelcin, Mehmet Metin Mutlu, Yalcin Alver.(2013). "Evacuation plan of an industrial zone: Case study of a chemical accident in Aliaga, Turkey and the comparison of two different simulation softwares" Safety Science, Vol.60, pp.123-130.

상세보기
Celine Thevenaz, SandraL.Resodihardjo.(2010). "All the best laid plans...conditions impeding proper emergency response" International Journal of Production Economics, Vol.126, pp.7-21.

상세보기
Andrew M. Watson, Prince J. Kannankeril, Mark Meredith.(2013)."Emergency Response Planning and Sudden Cardiac Arrests in High Schools after Automated External Defibrillator Legislation" The Journal of Pediatrics, Vol.163, pp.1624-1627.

상세보기
Felix Wex, Guido Schryen, Stefan Feuerriegel, Dirk Neumann.(2014). "Emergency response in natural disaster management: Allocation and scheduling of rescue units" European Journal of Operational Research, Vol.235, pp.697-708.

상세보기
NATO, ATP-45(D),Warning And Reporting And Hazard Prediction of CBRN Incidence, NPA,2010. p.3-12. 5-5-5-7

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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