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문제 정의
- 본 논문에선 선박 화재 상황에 대한 가상 선원 훈련 플랫폼을 제안한다. 기존의 물리적 화재 소방 훈련과 달리 제안하는 플랫폼은 가상 선박 환경에서 다수의 피훈련자가 참여하는 종합 상황 훈련을 제공한다.
- 본 논문은 선박 내 화재 상황을 가상 환경으로 구현하고 상호작용을 통해 화재 대응 훈련을 수행하는 가상 선원 훈련 플랫폼을 제안하였다. 구현을 통해 본 플랫폼이 여러 참여자가 참여하여 비상배치표의 임무를 수행하는 종합 훈련에 활용가능하며 몰입형 훈련 시스템으로써 장비 숙달, 절차 숙달, 환경 숙달 능력을 배양할 수 있음을 보였다.
- 본 연구는 훈련 실시 중에 화재가 걷잡을 수 없이 번지게 되거나 연기가 복도에 가득 차게 되어 시야를 모두 가리게 되는 등의 사실적 모사는 본 연구의 최우선 목표인 가상 선원 훈련 자체에 지장을 주기 때문에 화재 효과 및 연기가 기관실 주위 일정범위 밖으로는 나가지 않는다는 제약사항을 추가하였다.
- 본 훈련 플랫폼은 여러 사용자가 참여하는 종합 훈련 시스템이기 때문에 Chittaro and Buttussi(2015)와 같이 단일 임무 실패 시 훈련을 종료시키지 않는다. 본 연구는 훈련의 목표를 절차 숙달과 긴급 상황에서의 임무 수행 시간 단축에 두고 있기 때문에 훈련을 중간에 종료하지 않도록 하고 있다. 단일 임무 실패 시에는 임무 수행 시간에 패널티를 추가함으로써 피훈련자의 평가를 오직 임무 수행 시간으로만 평가할 수 있도록 하였다.
- CFAST 기반의 화재 시뮬레이션은 프레임 당 1~3초 정도로 연산이 오래 걸리기 때문에 실제 훈련 플랫폼에선 오프라인 시뮬레이션 결과에 기반하여 온라인 화재 효과(불, 불꽃, 연기 등)를 구현하였다. 본 연구에서 화재 시뮬레이션 사용의 목적은 가상 환경의 사실적 환경 모사 및 근사를 위함이다. 본 훈련에서 사용하는 가상 선박 내부 환경은 두 종류의 방과 길다란 복도의 조합으로 이루어져 있으며, 훈련을 위한 가상 환경과 화재 시뮬레이션 환경 구조를 Fig.
- 본 연구에서는 보다 사실적인 훈련을 위해 FDS를 이용하여 연기 확산 속도 및 농도를 측정하여 생존 가능 시간인 유효 피난 시간을 탐색하였다. 발화원을 통해 기관실에서 생성된 연기는 방에서 확산된 후 복도를 통해 다른 지역으로 확산된다.
- 예를 들어 피훈련자가 초기 화재 진압 실패한 후엔 즉시 선장에 보고하고 비상배치표에 할당된 본인의 역할을 수행하도록 한다. 본 훈련 플랫폼에선 절차대로 수행하지 않았을 경우에 즉각적 피드백을 제시하고 행동을 교정할 수 있도록 함으로써 훈련 본연의 교육 목표를 확고히 하였다.
- 5의 네 번째 줄은 가상 승객 유도 임무를 수행하는 피훈련자의 시점을 나타낸다. 유도 방식은 가상 승객이 피훈련자를 쫓아오는 방식으로 방향을 지시하여 승객을 유도하는 방식에 비해 효율이 떨어지지만 시야가 확보되지 않을 수 있는 화재 상황에서 가장 안전하고 확실한 방법이기에 본 방식을 선택하였다. 제안된 플랫폼의 몰입감에 대한 가장 기본적인 정량적 평가로써 네트워크 기반의 본 플랫폼의 렌더링 속도를 측정해보았다.
가설 설정
- 피훈련자의 환경 숙달 능력을 배양하기 위해 가상 환경은 여객선 내부를 가정하여 여객선의 기관실, 객실 및 통로의 실내 구조를 축소 모사하여 제작하였다. 선박 실내에 배치되는 전화기, 비상벨, 소화기, 비상 탈출구 안내 표시 등을 배치하여 가상 훈련에서의 훈련 내용을 바로 실제 상황에서 적용할 수 있도록 하였다.
- 본 가상 훈련 플랫폼은 실제 화재 상황을 모사하기 위해 화재 모델인 CFAST를 사용하였다. 화재 모델은 발화원으로부터 발생하는 화재 확산을 모사하기 위하여 사용되었으며 본 훈련 시나리오에선 기관실에서 발생한 대형 화재를 가정하였다. CFAST 기반의 화재 시뮬레이션은 프레임 당 1~3초 정도로 연산이 오래 걸리기 때문에 실제 훈련 플랫폼에선 오프라인 시뮬레이션 결과에 기반하여 온라인 화재 효과(불, 불꽃, 연기 등)를 구현하였다.
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