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AI기법의 Q-Learning을 이용한 최적 퇴선 경로 산출 연구
Optimum Evacuation Route Calculation Using AI Q-Learning 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.24 no.7, 2018년, pp.870 - 874  

김원욱 (한국해양수산연수원) ,  김대희 ((주)삼우이머션) ,  윤대근 (목포해양대학교)

초록
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선박은 해양사고 발생 시 최악의 경우 퇴선을 해야 하나 특성상 협소하고 복잡하며 해상에서 운항하므로 퇴선이 쉽지 않다. 특히, 여객선의 경우 해상에서의 안전훈련을 이수하지 않은 불특정 다수의 승객들로 인해 더욱 퇴선이 어려운 상황이 된다. 이런 경우 승무원들의 피난 유도가 상당히 중요한 역할을 하게 된다. 그리고 구조자가 사고 선박에 진입하여 구조 활동을 하는 경우 어느 구역으로 진입해야 가장 효과적인지에 대한 검토가 필요하다. 일반적으로 승무원 및 구조자는 최단경로를 택하여 이동하는 것이 일반적이나 최단 경로에 사고 상황 등이 발생했을 경우 제2의 최적 경로 선택이 필요하다. 이러한 상황을 해결하기 위해 이 연구에서는 머신러닝(Machine learning)의 기법 중에 하나인 강화학습(Reinforcement Learning)Q-Learning 이용하여 퇴선 경로를 산출하고자 한다. 강화학습은 인공지능(Artificial Intelligence)의 가장 핵심적인 기능으로 현재 여러 분야에 사용되고 있다. 현재까지 개발된 대부분의 피난분석 프로그램은 최단 경로를 탐색하는 기법을 사용하고 있다. 이 연구에서는 최단경로가 아닌 최적경로를 분석하기 위해 머신러닝의 강화학습 기법을 이용하였다. 향후 AI기법인 머신러닝은 자율운항선박의 최적항로 선정 및 위험요소 회피 등 다양한 해양관련 산업에 적용 가능할 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the worst maritime accidents, people should abandon ship, but ship structures are narrow and complex and operation takes place on rough seas, so escape is not easy. In particular, passengers on cruise ships are untrained and varied, making evacuation prospects worse. In such a case, the evacuatio...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 퇴선시간 단축은 인명생존율을 높이는 것으로 안전을 고려한 최단 시간이 소요되는 퇴선 경로를 확인할 필요가 있다. 이 연구에서는 이를 위하여 해양사고 상황을 컴퓨터가 인식 할 수 있는 문제로 변환하여 퇴선 경로에 대한 예측 시뮬레이션을 수행하고자 한다. 이 연구의 목적은 해양사고 상황에서 선박 내의 선원 및 승객들이 안전을 고려한 최단 경로를 파악하고 하는 것이다.
  • 이 연구에서는 이를 위하여 해양사고 상황을 컴퓨터가 인식 할 수 있는 문제로 변환하여 퇴선 경로에 대한 예측 시뮬레이션을 수행하고자 한다. 이 연구의 목적은 해양사고 상황에서 선박 내의 선원 및 승객들이 안전을 고려한 최단 경로를 파악하고 하는 것이다. 이를 위해서 현 위치에서 탈출구까지의 경로를 검색하며 이때 위험 지역의 예상 및 회피, 이동 시간 등이 분석된다.

가설 설정

  • 이를 위해서 현 위치에서 탈출구까지의 경로를 검색하며 이때 위험 지역의 예상 및 회피, 이동 시간 등이 분석된다. 기존 피난 분석 시스템과의 차이점은 길 찾기 알고리즘(A* pathfinding)을 사용하여 최단거리를 탐색, 처음부터 시작지점에서 도착지점을 확실히 알고 있다는 가정 하에 분석된다(Kim and Kim, 2018). 실제 상황에서는 여러 가지 재난상황으로 최단경로로 퇴선이 어려운 경우가 다수 발생한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
여객선의 경우 승무원들의 피난 유도가 상당히 중요한 역할을 하게 되는 이유는 무엇인가? 선박은 해양사고 발생 시 최악의 경우 퇴선을 해야 하나 특성상 협소하고 복잡하며 해상에서 운항하므로 퇴선이 쉽지 않다. 특히, 여객선의 경우 해상에서의 안전훈련을 이수하지 않은 불특정 다수의 승객들로 인해 더욱 퇴선이 어려운 상황이 된다. 이런 경우 승무원들의 피난 유도가 상당히 중요한 역할을 하게 된다.
선박에서 피난이 쉽지 않은 이유는 무엇인가? 선박은 침몰과 화재 등과 같은 사고 발생 시 퇴선을 해야 하지만 협소하고 복잡한 구조와 해상에서 운항하는 특성으로 피난이 쉽지 않다(Kim, 2016). 특히, 여객선의 경우 전문 적인 안전훈련을 이수하지 않은 불특정 다수의 승객들로 인해 더욱 어려운 상황이 된다.
강화학습이란 무엇인가? 강화학습이란 컴퓨터를 이용하여 현재 상태에서 어떤 행동을 취하는 것이 최적인가를 학습하여 분석하는 것이다. 이때 하나의 행동을 취할 때마다 보상이 주어지며 이 보상이 최대화하는 방향으로 학습된다.
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참고문헌 (9)

  1. Google(2018), https://ko.wikipedia.org/wiki/. 

  2. Ha, S. , Y. O. Cho, N. K. Ku, K. Y. Lee and M. I. Roh(2013), Passenger Ship Evacuation Simulation Considering External Forces due to the Inclination of Damaged Ship, 50(3), pp. 175-181. 

  3. IMO(1988), MSC.1/Circ.1238, Forecasting The Flow Of People, Railway Research Review. 

  4. Kim, W. O. and KimD. H. (2018), Development Ship Evacuation and Analysis Program (SEA-Pro) , Journal of Fishier and Marine Educational Research, 30(2), pp. 420-430. 

  5. 10.7837/kosomes.2016.22.6.600 Kim, W. O. (2016), A Study on Evacuation Time According to Seafarer Visibility , Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety, Vol. 22, No. 6, pp. 600-606. 

  6. 10.5916/jkosme.2015.39.3.312 Kim, W. O. , J. S. Kim and W. C. Park(2015), A Study on the Improvement of Survival rate of the Passengers and Crews according to FDS analysis , Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 39, No. 3, pp. 312-317. 

  7. 10.1016/j.oceaneng.2003.12.011 Park, J. H. , D. G. Lee, H. T. Kim and Y. Yang(2004), Development of Evacuation model for human safety in maritime casualty , Ocean Engineering31, pp. 1537-1547. 

  8. Vassalos, D. , H. S. Kim, G. Christiansen and J. Majumder (2001), A mesoscopic model for passenger evacuation in a virtual ship-sea environment and performance based evaluation , Conference on Pedestrian and Evacuation Dynamics, Duisburg, Germany, 4-5 April 2001. 

  9. Yamashiita, T. (2016), Illustration De Manabu Deep Learning, jpub, pp. 198-199. 

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