[논문]지향성스피커와 조명제어를 이용한 피난유도 시스템 개발에 관한 연구

Jeon, Gaehyun; Kang, Shinwook

doi:10.15683/kosdi.2016.9.30.228

문제 정의

시각적 피난유도장치의 경우 화재 발생 시 연기가 발생하면 가시거리를 확보하기 어려워 피난유도장치로서 무용지물이 되는 경우가 많다. 따라서 본 연구는 시각적인 피난유도장치에 청각적인 부분을 결합한 연구가 필요하다고 판단하여, 지향성스피커를 활용한 피난유도 시스템을 제안하고자 한다. 지향성스피커의 경우 청각적인 피난유도장치로 화재 시 방송과 경보음을 피난자에게 전달함으로써 피난자가 피난에 필요한 정보를 쉽게 인지하고 신속하게 피난유도를 하도록 돕는다.
지향성스피커를 기반으로 하는 새로운 피난유도 시스템을 제안하기에 앞서 지향성스피커와 피난유도 시스템에 관련한 선행연구를 검토 하였다.
그러나 서론에서 언급하였듯이 기존의 장치들은 대부분 시각적인 장치로서 화재 발생 시 연기 등으로 시야 확보가 어려울 경우 제 기능을 제대로 수행하지 못할 수 있다는 단점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해, 시각적인 장치인 기존의 조명제어에 지향성스피커라는 청각적인 장치를 더하여 피난유도를 이끄는 피난유도 시스템 설계를 제안한다.
이에 본 연구에서는 오늘날에 맞는 화재 시 피난유도 시스템을 개발하기 위해 지향성스피커와 조명제어를 이용한 피난유도 시스템을 제안하였으며, 제안된 피난유도 시스템을 바탕으로 자체적으로 운영방안을 모색하였다. 본 연구에서 제안한 피난유도 시스템은 화재 발생 시 설치된 센서에서 얻어지는 정보를 바탕으로 피난자에게 신속하고 정확한 피난유도를 제공하여 피난시간을 줄이고 안전하게 피난을 할 수 있도록 하는데 많은 도움이 될 것으로 생각된다.
이 연구는 국민안전처 사회재난안전기술개발사업의 지원으로 수행한 ‘사회재난 대응을 위한 융·복합기술 기반의 지향성스피커 등을 활용한 인명지킴이 시스템 개발’[MPSS-사회-2015-40]과제의 성과이다. 추후 과제가 진행 되는대로 추가적으로 논문을 진행할 예정이다.

제안 방법

지향성스피커를 방재분야에 접목한 연구의 경우 국내에서는 거의 이루어지지 않아서 일본의 논문을 검토하였다. 검토한 논문 「パラメトリックスピーカによる防災誘導の向上」에서는 일반스피커와 지향성스피커를 비교하여 지향성스피커의 성능을 검증하였다. 성능 검증을 위해 재해 상황을 가정하여 피난 실험을 실시하였으며 실험 결과 일반스피커를 사용하여 피난할 때 보다 지향성스피커를 사용한 경우 피난 시간이 2배나 빠르게 이루어졌음을 확인하였다.
이는 실제 피난자 위주의 연구가 아닌 연구자 위주의 연구임을 알 수 있다. 선행연구 중 논문 「직렬 스피커 연결을 이용한 비상 대피 유도 시스템의 설계」에서는 화재의 경우 연기 때문에 시야 확보가 어렵다는 점을 보완하기 위해 다채널 스피커 직렬 연결 기법을 이용한 대피 유도 시스템을 제안하였으며, 제안한 시스템을 가상의 비상 대피 환경에서 대피 실험을 통해 효율성을 검증하였다. 실험 결과, 비상상황에서 대피율의 증가가 이루어진 것으로 보아 비상상황에서 청각적인 장치가 피난유도에 도움이 됨을 확인하였다.
제안한 시스템은 사전에 설치된 센서의 센서 네트워크를 통해 연동하여 재난 상황 감지하고, 피난자에게 신속한 의사결정을 지원한다. 또한 피난유도 시스템의 기반이 되는 지향성스피커와 조명을 활용하여 이용객에게 정확한 대피 경로를 안내함으로써 피난 유도를 돕는다.
지향성스피커를 기반으로 한 피난유도 시스템 연구의 필요성을 뒷받침하기 위해 언급한 실내공간에서의 대피경로 안내를 기반으로 자체적으로 운영방안을 검토하였다. 일반적인 실내공간에서의 화재 발생 상황을 가정하고 화재 발생 시 지향성스피커 기반의 피난유도 시스템의 운영방안을 모식도로 나타내었다.
재난 발생 사고지역(②)을 설정하고 지향성스피커 A, K, L을 이용하여 음성 펜스로 접근 금지 구획을 만들고 피난자의 출구 ⓐ, ⓑ로(①③⑥⑦⑧)을 설정하고, Pan/Tilt 가능한 지향성스피커 B를 이용하여 에이전트 ㉠을 유도하고 다시 고정형 지향성스피커 M으로 출구 ⓒ로 피난을 유도한다.
Pan/Tilt 가능한 지향성스피커 B는 HALL에 포함되는 위험 지역인 ⑧구역 내에서 방사각도 조절과 지향성스피커의 회전으로 구역 내의 피난자를 피난유도 한다. 또한 지향성스피커 B의 출력을 조절하여 HALL에서 주의지역에 포함되는 ⑬구역에 있는 피난자에게 상황정보와 피난정보를 송출한다.
그동안 국내에서는 지향성스피커를 기반으로 하는 피난유도 시스템에 대한 연구가 이루어지지 않았으므로 본 연구는 앞으로 재난 시 피난유도 시스템에 대한 연구에 중요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한 그동안의 피난유도 시스템은 연구는 피난자 위주가 아닌 연구자 위주로 이루어졌으나 본 연구에서 제시한 시스템은 피난자 중심의 대피 방향을 안내해주는 시스템이다. 따라서 기존의 연구와는 새로운 방향의 연구이며, 재난 시 피난자에게 실질적인 도움을 줄 수 있는 것으로 기대된다.

성능/효과

검토한 논문 「パラメトリックスピーカによる防災誘導の向上」에서는 일반스피커와 지향성스피커를 비교하여 지향성스피커의 성능을 검증하였다. 성능 검증을 위해 재해 상황을 가정하여 피난 실험을 실시하였으며 실험 결과 일반스피커를 사용하여 피난할 때 보다 지향성스피커를 사용한 경우 피난 시간이 2배나 빠르게 이루어졌음을 확인하였다.
선행연구 중 논문 「직렬 스피커 연결을 이용한 비상 대피 유도 시스템의 설계」에서는 화재의 경우 연기 때문에 시야 확보가 어렵다는 점을 보완하기 위해 다채널 스피커 직렬 연결 기법을 이용한 대피 유도 시스템을 제안하였으며, 제안한 시스템을 가상의 비상 대피 환경에서 대피 실험을 통해 효율성을 검증하였다. 실험 결과, 비상상황에서 대피율의 증가가 이루어진 것으로 보아 비상상황에서 청각적인 장치가 피난유도에 도움이 됨을 확인하였다.
제안한 시스템은 사전에 설치된 센서의 센서 네트워크를 통해 연동하여 재난 상황 감지하고, 피난자에게 신속한 의사결정을 지원한다. 또한 피난유도 시스템의 기반이 되는 지향성스피커와 조명을 활용하여 이용객에게 정확한 대피 경로를 안내함으로써 피난 유도를 돕는다.

후속연구

지향성스피커의 경우 청각적인 피난유도장치로 화재 시 방송과 경보음을 피난자에게 전달함으로써 피난자가 피난에 필요한 정보를 쉽게 인지하고 신속하게 피난유도를 하도록 돕는다. 또한 시각적인 장치인 조명제어가 피난유도 시스템에 구성되어 있어 피난유도를 하는 데에 적합한 시스템이 될 수 있을 것으로 생각한다.
검토한 첫 번째 선행연구의 경우 지향성스피커에 대한 검증을 실험으로만 그쳤으나 추후 실제 재난 상황에 적용할 수 있는 검증에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다. 선행연구 검토 결과 전반적으로 지향성스피커 자체 성능과 특징에 대한 연구는 많이 이루어지고 있으나 지향성스피커의 특성을 이용하여 재난상황에 적용한 연구 사례는 아직 미비하다.
제안하는 피난유도 시스템에 사용되는 지향성스피커는 기존 스피커와 다르게 초음파에 소리를 실어 방사하기 때문에 정해진 범위에 소리를 전달할 수 있어 음성펜스, 시각장애인 안내, 전시회 등에서 활용되어지고 있다. 또한 본 연구에서 언급하였듯이 시야확보가 어려운 화재 시에 적합하게 사용이 가능하다. 본 연구에서는 화재 상황에 한정하여 연구하였으나 지향성스피커를 드론이나 차량에 탑재 가능하도록 경량화 하여 개발한다면 실외에서 발생하는 재난 사고에도 사용될 수 있도록 응용이 가능할 것이다.
또한 본 연구에서 언급하였듯이 시야확보가 어려운 화재 시에 적합하게 사용이 가능하다. 본 연구에서는 화재 상황에 한정하여 연구하였으나 지향성스피커를 드론이나 차량에 탑재 가능하도록 경량화 하여 개발한다면 실외에서 발생하는 재난 사고에도 사용될 수 있도록 응용이 가능할 것이다. 이와 같이 지향성스피커의 다양한 분야에서의 응용이 기대된다.
이와 같이 지향성스피커의 다양한 분야에서의 응용이 기대된다. 따라서 추후에 지향성스피커의 활용에 대한 연구가 계속 진행되어야 할 것이며, 본 연구는 추후 관련 연구에 기초연구가 될 수 있을 것으로 판단된다.
그동안 국내에서는 지향성스피커를 기반으로 하는 피난유도 시스템에 대한 연구가 이루어지지 않았으므로 본 연구는 앞으로 재난 시 피난유도 시스템에 대한 연구에 중요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한 그동안의 피난유도 시스템은 연구는 피난자 위주가 아닌 연구자 위주로 이루어졌으나 본 연구에서 제시한 시스템은 피난자 중심의 대피 방향을 안내해주는 시스템이다.
또한 그동안의 피난유도 시스템은 연구는 피난자 위주가 아닌 연구자 위주로 이루어졌으나 본 연구에서 제시한 시스템은 피난자 중심의 대피 방향을 안내해주는 시스템이다. 따라서 기존의 연구와는 새로운 방향의 연구이며, 재난 시 피난자에게 실질적인 도움을 줄 수 있는 것으로 기대된다.
이에 본 연구에서는 오늘날에 맞는 화재 시 피난유도 시스템을 개발하기 위해 지향성스피커와 조명제어를 이용한 피난유도 시스템을 제안하였으며, 제안된 피난유도 시스템을 바탕으로 자체적으로 운영방안을 모색하였다. 본 연구에서 제안한 피난유도 시스템은 화재 발생 시 설치된 센서에서 얻어지는 정보를 바탕으로 피난자에게 신속하고 정확한 피난유도를 제공하여 피난시간을 줄이고 안전하게 피난을 할 수 있도록 하는데 많은 도움이 될 것으로 생각된다.
그리고 현재 지향성스피커를 활용한 재난 대응 시스템에 대한 연구가 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 이 연구가 추후 재난대응관련 연구의 기반이 될 수 있을 것으로 생각된다. 재난 대응에 대한 관심과 중요성이 높아져가고 있는 오늘날 이 연구를 시작으로 재난대응시스템에 관한 많은 연구가 이어지길 기대한다.
따라서 이 연구가 추후 재난대응관련 연구의 기반이 될 수 있을 것으로 생각된다. 재난 대응에 대한 관심과 중요성이 높아져가고 있는 오늘날 이 연구를 시작으로 재난대응시스템에 관한 많은 연구가 이어지길 기대한다.
이 연구는 국민안전처 사회재난안전기술개발사업의 지원으로 수행한 ‘사회재난 대응을 위한 융·복합기술 기반의 지향성스피커 등을 활용한 인명지킴이 시스템 개발’[MPSS-사회-2015-40]과제의 성과이다. 추후 과제가 진행 되는대로 추가적으로 논문을 진행할 예정이다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	피난유도 시스템의 역할은 무엇인가?	피난유도 시스템은 재난 발생 시 재난 상황을 탐지하고 이에 대한 경보를 발생하고, 인명피해를 최소화하기 위한 안전하고 신속한 대피 유도를 제공해야 한다. 본 연구에서 제안하는 피난유도 시스템의 구성도는 [Fig 1.
	본 연구에서 제안하는 피난유도 시스템는 무엇으로 구성되는가?	]과 같다. 크게 센서, 지향성스피커, 조명으로 구성된다. 센서는 화재센서, 연기감지센서, 불꽃감지센서, 열감지센서, 음향센서로 구성되어 있으며 화재가 발생한 경우 설치된 센서 등을 통해 발화지점에 대한 정보를 획득한다.
	시각적 피난유도장치가 가진 한계점은 무엇인가?	기존에 건물에 설치된 피난기구, 피난유도선, 유도등 및 유도표지 등의 피난설비장치들은 대부분 시각적인 장치들이다. 시각적 피난유도장치의 경우 화재 발생 시 연기가 발생하면 가시거리를 확보하기 어려워 피난유도장치로서 무용지물이 되는 경우가 많다. 따라서 본 연구는 시각적인 피난유도장치에 청각적인 부분을 결합한 연구가 필요하다고 판단하여, 지향성스피커를 활용한 피난유도 시스템을 제안하고자 한다.

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