초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
딥러닝과 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)을 활용한 산림휴양지역 산불 예측 및 가상현실 대피경로 모델 최적화
전체 내용
·캠핑공간을 포함하는 산림 휴양지의 공간배치 구성 조사
·전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 활용하여 국내의 표준화된 산림휴양공간의 모델링 및 산불 발화시 예측되는 산불의 피해경로 예측
·최적화된 피해경로 도출과 매뉴얼 제작
·가상현실(VR, Virtual Reality)

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
딥러닝과 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)을 활용한 산림휴양지역 산불 예측 및 가상현실 대피경로 모델 최적화
전체 내용
·캠핑공간을 포함하는 산림 휴양지의 공간배치 구성 조사
·전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 활용하여 국내의 표준화된 산림휴양공간의 모델링 및 산불 발화시 예측되는 산불의 피해경로 예측
·최적화된 피해경로 도출과 매뉴얼 제작
·가상현실(VR, Virtual Reality)을 활용한 산불 대피경로 모델 제작 및 딥러닝을 활용한 최적화

1단계
목표
딥러닝과 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)을 활용한 산림휴양지역 산불 예측 및 가상현실 대피경로 모델 최적화
내용
·캠핑공간을 포함하는 산림 휴양지의 공간배치 구성 조사
·전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 활용하여 국내의 표준화된 산림휴양공간의 모델링 및 산불 발화시 예측되는 산불의 피해경로 예측
·최적화된 피해경로 도출과 매뉴얼 제작
·가상현실(VR, Virtual Reality)을 활용한 산불 대피경로 모델 제작 및 딥러닝을 활용한 최적화

연구개발성과
·본 연구의 성과는 크게 두 가지로 나눌 수 있음. 첫 번째 성과는 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics를 활용하여서 물리모델 기반의 대피경로를 도출한 것이고, 두 번째는 이를 시민들이 사용할 수 있는 VR (Virtual Reality) 기반의 소프트웨어로 제공했다는 것임. 또한 의사결정자가 사용할 수 있는 매뉴얼을 제공함. 연구에 대한 간단한 결과의 요약은 다음과 같음

·본 연구는 풍속과 지형, 산불의 확산 관계를 규명하기 위해서 CFD 해석을 수행하였으며 이를 위해 지형정보와 식생정보 등 상세 단위의 대공간 시뮬레이션을 수행하였음.
CFD 시뮬레이션은 적응기술인 스프링클러가 설치되지 않은 Case A모델과 스프링클러가 설치된 Case B 모델로 나누어 시뮬레이션 됨

·1m/s부터 5m/s까지 풍속을 변경하면서 Numerical Study를 수행하였고, 연구의 결과 4m/s 이상인 빠른 풍석의 경우 풍향에 의해 산불이 빠르게 확산되는 것을 알 수 있었음. 3 m/s 이하의 풍속은 지형의 영향을 많이 받는다. 1 m/s에 비해 5 m/s의 풍속은 약 165배의 산불이 확산되는 것으로 나타났움. 또한, 스프링클러의 효과를 확인해본 결과, 5m/s 의 풍속일 때 발화시작 600분 후에 20%의 산불 저감효과를 확인할 수 있었음. 산불은 발화 시작 후 60분 후에 70% 이상의 초기 진화율을 보였으며, 시간이 지남에 따라서 효과가 축소되는 경향을 볼 수 있었음

·산불로 발생되는 연기의 경우, 스프링클러를 사용하지 않았을 때 전 지역에서 0.06 ppm 이상의 높은 농도를 확인할 수 있었으며, 스프링클러를 사용하였을 때는 0.03에서 0.06 ppm 정도의 농도를 확인할 수 있었음

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
·최근 확대되고 있는 산림휴양공간과 산림복지시설의 수요증대로, 산림관광객의 규모는 확대되고 있음. 하지만, 발생가능한 산불에 대해서는 대응 매뉴얼이 부족한 실정임

·본 연구과제를 통해서 산불의 방재 및 예측 기능을 향상하고, 국민안전성 확보. VR 등을 활용한 디지털 트윈 기반의 플랫폼 개발에 기여할 수 있음

·산불 등의 재해 시에 산림 휴양시설 및 생태계 종 보전에 기여할 수 있음. 산불은 단순히 산림의 피해 비용뿐만 아니라 복구에 필요한 비용도 천문학적으로 산정되게 됨.
본 연구에서 개발된 시스템을 활용하여 산림 휴양시설의 보존 및 복구에 필요한 비용을 축소할 수 있음

·4차 산업혁명요소인 딥러닝과 가상현실, 컴퓨팅 엔지니어링을 활용하여 산림 연구분야의 영역을 확대할 수 있음

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 필요성 ... 5
• 1-1. 연구 개발의 개요 ... 5
• 1-2. 연구 개발 대상의 국내·외 현황 ... 9
• 1-3. 연구개발 기관의 선행연구 ... 21
• 2. 연구개발과제의 개요 ... 28
• 1) 연구개발과제의 최종 목표 ... 28
• 2) 연구개발과제의 단계별 목표 ... 30
• 3) 연구개발과제의 내용 ... 33
• 3. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 39
• 3-1. 연구개발과제 수행 과정 ... 39
• 3-2. 최근 산불 발생 현황 조사 및 연구대상지 선정 ... 40
• 3-3. 환경정보 수집 및 검증 ... 48
• 3-4. 시뮬레이션 모델의 제작 및 산불확산/저감 평가 ... 50
• 3-5. 전산유체역학을 응용한 치악산 피노키오 캠핑장 화재 가상현실 모니터링 ... 56
• 4. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 59
• 1) 연구수행 결과 ... 59
• 2) 목표 달성 수준 ... 77
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 77
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 79
• 끝페이지 ... 80