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선박 화재시 승선자 피난동선예측을 위한 알고리즘 개발 기초연구
Shipboard Fire Evacuation Route Prediction Algorithm Development 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.24 no.5, 2018년, pp.519 - 526  

황광일 (한국해양대학교 기계공학부) ,  조소형 () ,  고후상 ,  조익순 (한국해양대학교 선박운항과) ,  윤귀호 (한국해양대학교 선박운항과) ,  김별 (한국해양대학교 대학원)

초록
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본 연구에서는 인명구조활동을 지원하기 위한 피난동선예측 알고리즘 개발의 첫 단계로 피난동선예측 알고리즘의 개념을 정립하고 그 타당성을 수치적으로 명확히 제시하였다. 제안하는 알고리즘은 평상시 선박내 모니터링 시스템으로부터 지속적으로 승객이동 데이터를 취득, 분석, 정형화하고, 재난발생시 이 데이터와 예측 툴을 활용해 도출한 승선자의 피난동선예측 정보를 구조자에게 제공하여 인명피해를 최소화시키는 프로세스로 요약할 수 있다. 피난훈련을 통해 피난특성 데이터를 취득하였고 이를 기존 인명피난예측 툴에 입력하여 피난특성을 예측한 결과, 예측 툴의 구조적 원인으로 인해 가시거리가 충분히 확보되고 피난경로를 충분히 숙지한 상황에서의 피난 시나리오(SN1)에서만 신뢰할 만한 예측결과가 도출되었다. 본 연구에서 제안하는 알고리즘의 타당성을 확인하기 위해 타 분야의 예측 툴을 사용하여 피난특성을 예측한 결과, 제안 알고리즘이 구현될 경우 평균피난시간예측값과 피난동선(지점경유)예측값이 각각 0.6 ~ 6.9 %, 0.6 ~ 3.6 % 범위의 오차에서 실측값과 매우 유사한 경향을 보였다. 향후 선내 모니터링 데이터를 분석하고 이를 활용한 예측성능이 우수한 피난동선예측 알고리즘을 개발할 계획이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, an algorithm to predict evacuation routes in support of shipboard lifesaving activities is presented. As the first step of algorithm development, the feasibility and necessity of an evacuation route prediction algorithm are shown numerically. The proposed algorithm can be explained in...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 인명피난예측 툴이 구조활동에 활용되기 위해서는 예측 알고리즘이 시간축에 따른 재난의 전개상황과 피난자의 행동특성을 종합적으로 고려해 피난동선을 예측할 수 있어야 한다. 본 연구는 이를 위한 기술 개발의 첫 단계로써 피난동선예측 알고리즘의 개념을 정립하고 그 타당성을 수치적으로 명확히 제시하는 것을 목적으로 한다.
  • 본 연구는 인명구조활동을 지원하기 위한 피난동선예측 알고리즘 개발의 첫 단계로써 피난동선예측 알고리즘의 개념을 정립하고 그 타당성을 수치적으로 명확히 제시하는 것을 목적으로 하였다. 제안하는 알고리즘은 평상시 선박의 모니터링 시스템으로부터 지속적으로 승객이동 데이터를 취득, 분석, 정형화하고, 재난발생시 이 데이터와 예측 툴을활용해 도출한 승선자의 피난동선예측 정보를 구조자에게 제공하여 인명피해를 최소화시키는 프로세스로 요약할 수 있다.
  • 본 연구에서 제안하는 알고리즘은 승선자의 이동상황을 모니터링하고 이 데이터를 통계적으로 가공한 정보를 활용함으로써 목적하는바 성과를 달성할 수 있다. 이에 가장 먼저, 제한된 실측공간을 설정하고 피관찰자(피난훈련 참가자)의 피난특성을 실측하였다.
  • 본 연구에서는 다음과 같은 단계적 과정을 거쳐 본 연구에서 제안하는 알고리즘의 필요성과 타당성을 검증하였다.
  • 본 연구에서는 승선자의 이동특성을 모니터링하여 데이터베이스를 구축하고 또한 예측 툴에 대입할 적확한 형태로 가공하기 위하여 취득된 데이터를 통계기법으로 정형화하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Arena란 무엇인가? Rockwell Automation Inc.(2017)사가 개발한 Arena는 정해진 경로에서 객체의 흐름을 예측하는 용도로 활용되는 상용 툴로써, 툴의 특성 상 객체 간 충돌이 발생하고 상호간에 영향을 주고받는 다수 대중의 동시 다발적 피난해석에는 적용할 수 없지만, 충돌이 발생하지 않는 독립된 1인 피난예측에 활용한 사례는 찾을 수 있다.
본 연구의 인명안전 피난동선예측 알고리즘은 어떠한 방식으로 동작하는가? 1은 본 연구에서 제안하는 인명안전 피난동선예측 알고리즘의 전반적인 개념을 제시한다. 이 알고리즘은 평상시에는 선박 내에 설치된 CCTV 등과 국내에서 개발 중인 여러 종류의 선내 위치인식 시스템을 통해 승선자의 행동 관련 데이터를 자동적으로 모니터링 하고 이를 주기적으로 통계기법으로 정형화한 데이터를 활용하여 선박의 재난대응 안전성을 점검하고 그 결과를 피드백하여 모니터링과 예측 툴의 문제점과 성능을 개선한다. 재난 발생 시에는 이를 활용하여 승선자의 피난동선을 시간축에 따라 예측하고, 도출된 결과를 구조자에게 제공함으로써 인명피해 최소화가 가능해 진다.
선내 화재발생 시 피난하기 어려운 이유는 무엇인가? 국내에서만 최근 5년간 485건의 선박 화재와 폭발사고가 발생하였고 이로 인해 125명의 인명피해가 발생한 것으로 보고되었다(KMST, 2018). 선박은 통로의 폭이 좁고 높이가 낮으며 매우 길기 때문에 선내 화재발생 시 화재와 연기가 통로를 통해 매우 빠르게 확산되는 특징으로 인해 피난경로가 폐쇄되거나 많은 인원이 동일 경로 상에서 동시에 피난하기 어려운 상황이 발생한다. 또한 선박은 선박자체의 고유 운동과 분기점이 많은 복잡한 통로 구조로 이루어지기 때문에 피난이 쉽지 않은 구조이다.
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참고문헌 (10)

  1. Hwang, K. I.(2011), Comparative Studies of Evacuation Time According to the Distribution Characteristics of Training Ship's Personnels (in Korean), Journal of Navigation and Port Research, Vol. 35, No. 3, pp. 213-218. 

  2. Hwang, K. I.(2015), Simulation Analysis on Passengers' Normal Evacuation Scenarios Considering the Changes of Heeling Angle during MV Sewol's Sinking (in Korean), Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety, Vol. 21, No. 1, pp. 47-56. 

  3. Hwang, K. I., I. S. Cho and Y. S. Lee(2016), A Study on Walking Characteristics of Novices at Onboard Environments under Blackout Conditions in a Training Ship (in Korean), Journal of the Korea Society of Marine Environment & Safety, Vol. 22, No. 1, pp. 74-81. 

  4. Hwang, K. I., I. S. Cho, G. H. Yun and B. Kim(2018), A Comparison of the Trainees' Evacuation Characteristics according to the Indoor Smoke-fullfill during the Safety Training on Ship (in Korean), Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety, Vol. 24, No. 4, pp. 422-429. 

  5. IMO(2016), Revised Guidelines on Evacuation Analysis For New And Existing Passenger Ships, MSC.1/Circ.1533. 

  6. Kelton, W. D., R. P. Sadowski and N. B. Zupick(2015), Simulation with Arena, McGraw-hill, 6th ed. 

  7. KMST(2018), Korea Maritime Safety Tribunal, Statistics for the marine accidents (in Korean), https://www.kmst.go.kr/kmst/statistics/annualReport/selectAnnualReportList.do (accessed May 11, 2018). 

  8. Nicholls, I., Y. Hifi, B. S. Lee, E. R. Galea, S. Deere, D. Blackshields and G. Sharp(2012), The SAFEGUARD Heel Scenario Evacuation Benchmark And Recommendations To IMO To Update MSC CIRC 1238, SAFEGUARD Passenger Evacuation Seminar, Nov. 30, London, UK, The Royal Institution of Naval Architects. 

  9. Rockwell Automation Inc.(2017), Arena ver 14.5, https://www.arenasimulation.com (accessed June 11, 2018). 

  10. Safety at Sea Ltd.(2013), Evi - Guidance for validating/verifying Evi to IMO MSC Circ.1033 Annex 3. 

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