초록 ▼

□ 연구목적
○ 골든타임내 스마트한 발화지점 판단 및 피난 경로 예측에 따른 재실자 탐색 장비 개발

□ 연구내용
○ 협소 거주공간에 대한 소방대원의 요구사항 조사 분석
○ 협소 거주공간의 사고 재현을 위한 가변형 구현 기법 개발(165㎡ 평 이상 공간배치 및 소규모 화원 재현기법)
○ 협소 거주공간 원격 탐색 장비 및 기법 개발 및 테스트 기술 개발(등급화)
○ 골든타임 내 스마트 발화지점 및 재실자 위치 탐색
○ 탐색지역 중복 회피 및 기록 기술 개발
○ 테스트 베드 시나리오 및

□ 연구목적
○ 골든타임내 스마트한 발화지점 판단 및 피난 경로 예측에 따른 재실자 탐색 장비 개발

□ 연구내용
○ 협소 거주공간에 대한 소방대원의 요구사항 조사 분석
○ 협소 거주공간의 사고 재현을 위한 가변형 구현 기법 개발(165㎡ 평 이상 공간배치 및 소규모 화원 재현기법)
○ 협소 거주공간 원격 탐색 장비 및 기법 개발 및 테스트 기술 개발(등급화)
○ 골든타임 내 스마트 발화지점 및 재실자 위치 탐색
○ 탐색지역 중복 회피 및 기록 기술 개발
○ 테스트 베드 시나리오 및 지능형 요구조자 위치 예측기술 개발
○ 긴급상황 구조대원 보호장치 및 휴대용 요구조자 생명 연장 기구 개발
○ 협소 거주공간 구조현장 통신장애 극복기술 개발 및 성능평가 기법 제시(등급화)
○ 협소 거주공간 탐색작전 개발 및 테스트 운영 매뉴얼 개발
○ 신규 헬멧용 전자부 시제품 개발 및 시제품 연동시험 성능 개선

□ 기대효과 및 활용방안
○ 법령개정을 통한 화재용 긴급대피 마스크 의무 비치화로 소방산업 분야의 활성화와 이에 따른 신규 고용 창출 효과가 기대됨
○ 개발된 UWB 벽 투과 레이더는 소방용 목적으로 개발되었으나, 군수용으로 사용할 경우 매설물 탐지 및 위치 추적 유용할 것으로 보임
○ 분진 필터 및 가스 필터 시스템의 성능향상 기술개발을 위한 기초 데이터베이스 구축
○ 연구개발품 성능 고도화에 따른 국내외 시장선점 및 신시장 창출을 위한 제품 신뢰성 확보

(출처 : 초록 7p)

Abstract ▼

Ⅱ. Objectives
1. Problems of fires in small residential areas
1) The development of dense urban areas raises the risks of diverse disasters, branching from residential fires to urban crimes.
2) Small residential areas have no windows which contributes to rapid smoke diffusion and shorter ev

Ⅱ. Objectives
1. Problems of fires in small residential areas
1) The development of dense urban areas raises the risks of diverse disasters, branching from residential fires to urban crimes.
2) Small residential areas have no windows which contributes to rapid smoke diffusion and shorter evacuation time.
3) Even small fires(trash cans etc.) can cause heavy smoke diffusion in small residential areas
4) Evacuation routes and fire areas tend to overlap, therefore increasing human casualties. - Examples : Karaoke bars,small motels..
5) 43,249 cases of fire-related disasters in the year 2012, resulting in 267 dead and 1,956 wounded with289,493,000,000 won worth of damage.

2. The need for development on search and rescue equipment for small residential areas.
1) Small Residential Areas are characterized by the large number of resident population per unit area.
2) Small Residential Areas tend to have flamable ornaments, increasing the risk of large scale fires
3) Karaoke bars and small motels are especially prone to fire-related disasters
4) Research and analysis of Small Residential Areas is critical in the future development of search and rescue equipment.

Ⅲ. Contents
1. An Experimental Study on the Establishment of Disaster Concept and Development Equipment in Narrow Space
1) Analysis of incidents in Small Residential Areas
2) Analysis of all the domestic Small Residential Areas
3) Simulation and Implementation techniques using analysis variables from the research studies
4) Development of small-scale fires for testing purposes
5) Development of smoke dispersion display techniques
6) Development of a Scenario Reflecting the Test Bed Environment
7) Empirical Experiment and Analysis of Results Using Existing and Development Equipment

2. Research and development for remote search and rescue sensor equipment used for Small Residential Areas
1) Development of environmental test-beds for remote search and rescue sensor equipment
2) Development of testing programs for displaying equipment
3) Development of thermal imaging cameras for remote search and rescue equipment
4) Development of map building test using distance-measuring sensors
5) Development of fire detecting algorithm using a thermal camera
6) Development of the real-time map building and localization algorithm using a thermal camera, a RGB camera, a laserscanner and 6-axis accelerator sensor
7) Development of the real-time map building and localization algorithm for the narrow dwelling space
8) Development of avoiding and recording the overlapping parts of the searching area techniques (SLAM and map matching algorithm)
9) Development of avoiding and recording the overlapping parts of the searching area techniques (on-line map merging andmap update algorithm)

3. Analysis of UWB radar technology for search and rescue operations in Small Residential Areas
1) Analysis of UWB radar sensor technology levels
2) Analysis of UWB radar sensor performance benchmarks
3) Design and analysis of broadband UWB antennas
4) Research and development of signal processing algorithms

4. Research and analysis of communication environments in Small Residential Areas for the development of Command and Control systems for search and rescue operations
1) Study and analysis of communication environments
2) Study and analysis of wireless communications using various frequencies
3) Verification of wireless coverage distance and transmission efficiency using a specific communication method
4) Requirements engineering for the design of communication repeaters
5) Design and development of communication repeaters

Ⅳ. Major Research and Development Achievements
1. Research reports on thermal cameras, cameras, laser scanners,6-axis accelerometers
2. HMD utilization and testing programs
3. Real-time map building and localization algorithm
4. Fire detecting algorithm using a thermal camera
5. Human detecting algorithm using a thermal camera
6. Specifications and performance review of UWB radar sensor
7. Prototype development for transmission/reception module for UWB radar sensor
8. Prototype development for UWB radar sensor antenna
9. Development of signal processing module and algorithm for UWB radar sensor
10. Research papers(7), Patents(5)
11. Research papers(5), Patents(3), Industrial property(2), Software etc.(2), Prototype(1)

(출처 : SUMMARY 14p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 보고서 초록 ... 7
• 요약문 ... 9
• SUMMARY ... 14
• 목차 ... 19
• 그림목차 ... 26
• 표목차 ... 45
• 제 1 장 서 론 ... 53
• 1.1 연구의 필요성 ... 53
• 1.2 연구목적 ... 54
• 1.3 연구범위 ... 55
• 제 2 장 개발 장비 성능실험 및 탐색 매뉴얼 개발 등 ... 56
• 2.1 협소 공간의 정의 등 ... 56
• 2.1.1 협소 공간의 정의 및 범위 ... 56
• 2.1.3 협소 공간의 연소 특성 ... 58
• 2.1.4 협소 공간의 소방활동 특성 ... 59
• 2.2 협소 공간의 화재사고사례 분석 ... 60
• 2.2.1 전국 화재사고 현황 및 분석 ... 60
• 2.2.2 다중이용공간의 화재사고 현황 및 분석 ... 63
• 2.2.3 협소 공간 업소의 화재위험 특성 ... 70
• 2.2.4 협소공간(고시원, 노래방)의 화재사고 특성 분석 ... 72
• 2.3 협소공간의 국내현황 및 재실자 특성 분석 ... 76
• 2.3.1 주요 협소공간 업소 현황 및 분석 ... 76
• 2.3.2 주요 도시 협소공간 업소(고시원, 노래방) 현황 ... 77
• 2.3.3 협소공간 재실자 특성 분석 ... 84
• 2.4 협소거주공간 사고 재현을 위한 가변형 구현 기법 개발 ... 94
• 2.4.1 165㎡평 이상 공간배치 및 재현기법 개발 ... 94
• 2.4.2 소규모 화원재현 기법 개발 ... 95
• 2.4.3 연기 유동 디스플레이 기법 개발(연기농도 및 가시거리) ... 96
• 2.5 협소 거주공간 테스트베드 구축지원 ... 101
• 2.5.1 소방대원의 요구사항 조사 분석 ... 101
• 2.5.2 소방전문가 자문 인터뷰 ... 107
• 2.6 테스트베드 실험환경 구축 ... 114
• 2.6.1 가연물 연소 ... 114
• 2.6.2 연기 발생기 사용 ... 114
• 2.7 성능실험 시나리오 ... 117
• 2.7.1 개발 장비의 통합 및 성능 실험(약칭 : 실험 1) ... 117
• 2.7.2 기존 탐색 방식을 통한 실태 파악(약칭 : 실험 2-1) ... 122
• 2.7.3 개발 장비를 이용한 요구조자 탐색(약칭 : 실험 2-2) ... 126
• 2.7.4 기존 탐색 방식을 통한 실태 파악(약칭 : 실험 3-1) ... 130
• 2.7.5 개발 장비를 이용한 요구조자 탐색(약칭 : 실험 3-2) ... 133
• 2.8 개발장비 성능실험 (테스트베드) ... 136
• 2.8.1 테스트베드 실험 환경 ... 136
• 2.8.2 실험 1 ... 137
• 2.8.3. 실험 2-1 (소방관 참여) ... 139
• 2.8.4. 실험 2-2 (소방관 참여) ... 145
• 2.8.4. 실험결과 분석 ... 152
• 2.9 개발장비 성능실험 (노래연습장) ... 155
• 2.9.1 노래연습장 실험 환경 ... 155
• 2.9.2 실험 3-1 (소방관 참여) ... 158
• 2.9.3 실험 3-2 (소방관 참여) ... 163
• 2.9.4 실험결과 분석 ... 166
• 2.10 개발장비 운용 매뉴얼 등 ... 168
• 2.10.1 개발장비 운용 매뉴얼 ... 168
• 2.10.2 현장활동 표준작전절차(SOP) 현행 및 제・개정(안) 제언 ... 181
• 제 3 장 협소 거주공간 원격탐색 장비 기술 개발 ... 190
• 3.1 원격 탐색장비용 센서에 대한 환경테스트 기술 개발 ... 190
• 3.1.1 Small-Scale 테스트 ... 192
• 3.1.2 Large-Scale 테스트 ... 201
• 3.1.3 실환경 테스트 ... 207
• 3.1.4 결론 ... 217
• 3.2 디스플레이 장치 적용 및 테스트프로그램 개발 ... 219
• 3.3 원격 탐색장비용 열영상카메라 기술 개발 ... 220
• 3.3.1 열영상 센서 모듈과 임베디드 보드의 연동 ... 221
• 3.3.2 열영상 모듈의 영상 보정을 위한 RGB 카메라의 영상과 정합 ... 222
• 3.3.3 RGB 카메라와 열화상 카메라 캘리브레이션 ... 224
• 3.4 거리센서 기반 지도작성 테스트 기술 개발 ... 225
• 3.4.1 복도 테스트 ... 226
• 3.4.2 방 테스트 ... 226
• 3.5 열영상 카메라를 이용한 화점탐지 알고리즘 개발 ... 227
• 3.5.1 온도 값을 이용한 화점 후보영역 검출 ... 229
• 3.5.2 잡음 제거 ... 229
• 3.5.3 무게 중심점 검출 ... 230
• 3.5.4 외곽선 추출 및 64개의 방향에 대한 샘플링 ... 231
• 3.5.5 거리 및 변화율 측정 ... 232
• 3.5.6 테스트베드 실험 ... 233
• 3.6 열영상 카메라를 이용한 요구조자 탐지 알고리즘 개발 ... 234
• 3.6.1 요구조자 후보 영역 검출 ... 237
• 3.6.2 잡음 제거 ... 239
• 3.6.3 자세 분류(Pose Classification) ... 242
• 3.6.4 히스토그램 투영 ... 242
• 3.6.5 테스트베드 실험 ... 244
• 3.7 협소 거주공간 지도 내 요구조자/화점 위치추정 알고리즘 개발 ... 246
• 3.7.1 머리 검출을 통한 요구조자 탐색 기술 개발 ... 246
• 3.7.2 딥러닝을 이용한 화점 탐지 기술 개발 ... 248
• 3.8 탐색지역 실시간 지도 작성 알고리즘 개발 ... 251
• 3.8.1 원격 탐색 장비 시스템 구축 ... 253
• 3.8.2 구조대원 위치 추정 및 점유 격자 지도 생성 ... 260
• 3.8.3 점유 격자 지도 생성 기술 고도화 ... 263
• 3.8.4 테스트베드 실험 ... 267
• 3.9 탐색지역 실시간 지도 작성 및 구조대원 위치 추정 알고리즘 개발 ... 271
• 3.9.1 IMU를 이용한 구조대원 위치 추정 ... 271
• 3.9.2 IMU 위치 정보와 SLAM 위치 정보 융합 ... 278
• 3.9.3 테스트베드 실험 ... 283
• 3.10 탐색지역 중복 회피 기술 개발 ... 286
• 3.10.1.탐색지역 중복 회피 및 기록 기술 개발 ... 286
• 3.10.2 테스트베드 실험 ... 292
• 3.10.3 다중 지도 융합 기술 개발 ... 293
• 3.10.4 현장 실험 결과 ... 298
• 3.10.5 실내 보행항법(PDR) ... 306
• 제 4 장 협소 공간 원격탐색을 위한 UWB 레이더 센서 기술 분석 ... 309
• 4.1 UWB 레이더 센서 개발 ... 309
• 4.1.1 제작사양 ... 309
• 4.1.2 성능 ... 312
• 4.1.3 측정 방법 및 결과 ... 314
• 4.2 UWB 레이더센서에 적합한 광대역 안테나 설계 및 시험분석 ... 319
• 4.2.1 테이퍼 슬롯 비발디 안테나 ... 320
• 4.2.2 앤티포달 비발디 안테나 ... 322
• 4.2.3 HY社 시뉴어스 안테나 ... 326
• 4.3 UWB 레이더 센서용 신호처리 알고리즘 ... 328
• 4.3.1 벽 투과 사람 감지 신호 처리 특징 ... 328
• 4.3.2 신호처리 순서 ... 329
• 4.4 UWB 레이더 센서 형상 디자인 ... 335
• 4.4.1. 조형요소 분석 ... 335
• 4.4.2 제품 사용성 분석 ... 336
• 4.5 UWB 레이더 센서용 송수신 모듈 시제품 개발 ... 339
• 4.5.1 UWB 레이더 센서용 송수신부 개발 ... 339
• 4.5.2 UWB 레이더 센서용 신호처리부 개발 ... 341
• 4.5.3 UWB 레이더 센서 형상 디자인 ... 344
• 4.5.4 디자인 3D 개발 시안 ... 346
• 4.5.5 디자인 가공 및 목업제작 ... 350
• 4.5.6 국내외 관련지식재산권 현황 ... 353
• 4.6 UWB 레이더 센서용 안테나 시제품 개발 ... 354
• 4.6.1 UWB 레이더 센서 Vivaldi 안테나 (설계 및 제작) ... 354
• 4.7 UWB레이더 센서용 신호처리 모듈 및 알고리즘 개설 개발 ... 370
• 4.7.1 신호 처리 및 알고리즘 ... 370
• 4.7.2 알고리즘 프로그램 소프트웨어 저작권 등록 ... 372
• 4.7.3 알고리즘 적용한 실험 및 결과 ... 373
• 4.8 UWB 레이더 최종 기구 형상 ... 382
• 4.8.1 IP55 방진/방수 시험 ... 384
• 4.8.2 환경 시험 ... 384
• 4.8.3 UWB 레이더 탐지 성능 시험 ... 387
• 4.9 UWB 레이더 사용 주파수 규제 ... 388
• 4.10 UWB 레이더 사용 주파수 규제 Link Budget ... 390
• 4.11 UWB 레이더 논문 발표 ... 392
• 4.12 UWB 레이더 전자신문 투고 ... 393
• 4.13 UWB 레이더 기술이전 ... 394
• 제 5 장 협소 거주공간 원격탐색장비 기술 개발 ... 396
• 5.1 지휘통제시스템 개발 및 최적화 ... 396
• 5.1.1지휘통제시스템 SW 플랫폼 개발(수집, 분석, 처리, 전달) ... 396
• 5.1.2 정보처리기 및 센서, 통신모듈 개발 및 최적화 ... 402
• 5.1.3 정보처리기 운용 소프트웨어 개발 및 최적화 ... 407
• 5.1.4 지휘통제 컴퓨터 제작 ... 412
• 5.1.5 FMCW LiDAR 개발 (인포웍스 자체투자) ... 415
• 5.1.6. 보행자 위치추적 소방장화 설계 및 제작 ... 432
• 5.2 지휘통제시스템 시스템 통합 및 연동시험 ... 446
• 5.2.1지휘통제시스템 연동 및 성능시험 ... 446
• 5.3 통신 최적화 기술개발 및 연동시험 ... 450
• 5.3.1 통신중계기 개발 ... 450
• 5.3.2 통신중계기 성능시험 ... 453
• 5.4 통신 성능평가기법 및 등급화 기술 개발 ... 461
• 5.4.1 통신관련 국내외 관련 규정 ... 461
• 5.4.2 무선통신관련 국외 자료조사 및 등급화 방향성 제시 ... 466
• 5.4.3 협소거주공간의 국내 선행 자료 및 위험등급 제시 ... 476
• 5.4.4 통신 등급화 및 통신 장애에 따른 등급화 案 ... 487
• 5.5 기술의 정량적 적용 가능 범위 및 사업화 계획 ... 494
• 5.5.1 기술의 정량적 적용 가능 범위 ... 494
• 5.5.2 향후 개발 계획 및 사업화 ... 494
• 제 6 장 인명구조 장비 및 생명연장 기구개발 ... 497
• 6.1 문헌 조사 및 상용제품 분석 ... 497
• 6.1.1 인명구조장비 ... 497
• 6.1.2 요구조자 생명유지 장치 ... 501
• 6.2 구조대원 보조장비 개발 ... 506
• 6.2.1 무선통신안면부 개발 ... 506
• 6.2.2 가스정화필터 개발 ... 509
• 6.2.3 구조자용 헬멧 개발 ... 510
• 6.3. 요구조자용 생명연장기구 개발 ... 513
• 6.3.1. 화재대피 마스크 개발 ... 513
• 6.3.2 요구조자용 보호의 개발 ... 522
• 6.3.3 요구조자용 보호의 보관가방 개발 ... 535
• 6.3.4 리빙랩 운영평가 ... 538
• 6.4 정책 활용 ... 543
• 6.4.1 화재용 긴급대피 마스크의 비치를 위한 정책 제안 ... 543
• 6.4.2 가스정화필터 및 요구조자용 보호의 인정기준(안) 개발 ... 545
• 6.4.3. 화재대피마스크 FILK 인증기준(안) 개발 ... 545
• 6.5 휴대용 생명기구 개발지원 기초학술 연구 ... 555
• 6.5.1 서 론 ... 555
• 6.5.2. 국내외 문헌 조사 및 동향 분석 ... 558
• 6.5.3 호흡보호구 개념 및 제품 현황 분석 ... 570
• 6.5.4 호흡보호구 정화통의 작동 메커니즘 및 특성 분석 ... 578
• 6.5.5 호흡보호구 정화통 압력손실 분석 기법 ... 589
• 6.5.6 호흡보호구 정화통 성능의 시뮬레이션 분석 및 개선방안 도출 ... 593
• 6.5.7 결 론 ... 617
• 참고문헌 ... 619
• 끝페이지 ... 622