KR100440735B1 - 지리정보를 이용한 위험정보시스템 및 그의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지리정보를 이용한 위험정보시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로서, 특히 액화석유가스(LPG) 저장 및 충전소에 대한 잠재 위험성을 지리정보시스템(GIS)과 화학 처리분량 리스크분석(Chemistry Process Quantitative Risk Analysis, CPQRA) 및 국제원자력기구(IAEA)의 위험성 분석기법을 이용하여 시설내의 잠재 위험성과 인접해 있는 대중 및 설비에 미칠 수 있는 위험성을 산정하여 위험성에 따른 사고 결과와 빈도로 위험성의 순위를 결정하고, 신속한 사고 수습 체계를 미리 구축하여 사고 시에 조치를 취할 수 있도록 비상대응계획을 수립하도록 하는 시스템과 그의 제어방법을 제공함으로써, 정보관리의 전산화에 따른 인력 및 시간의 손실을 방지할 수 있어 위해 산업시설의 경쟁력을 증진시키고, 위험요소 및 피해 결과를 데이터베이스화함으로써, 선진 방재기술을 구현할 수 있으며, 국내 기술력의 인프라를 구축함으로써, 값비싼 외국산 소프트웨어를 구입해야 하는 경제적 부담을 줄일 수 있고, 또한 비상사태 발생 시 과학적인 피해예측 및 대응, 수습의 기반 구조를 미연에 구축하여 더 큰 사고피해를 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.

Description

지리정보를 이용한 위험정보시스템 및 그의 제어방법{Risk Information System using geographic inforamtion and control method thereof}

본 발명은 지리정보를 이용한 위험정보시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로서, 특히 액화석유가스(LPG) 저장 및 충전소에 대한 잠재 위험성을 지리정보시스템(GIS)과 화학 처리분량 리스크분석(Chemistry Process Quantitative Risk Analysis, CPQRA) 및 국제원자력기구(IAEA)의 위험성 분석기법을 이용하여 시설내의 잠재 위험성과 인접해 있는 대중 및 설비에 미칠 수 있는 위험성을 산정하여 위험성에 따른 사고 결과와 빈도로 위험성의 순위를 결정하고, 신속한 사고 수습 체계를 구축하여 사고시에 조치를 취할 수 있도록 비상대응계획을 수립하도록 하는 지리정보를 이용한 위험정보시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

종래에 있어서 개발된 정보관리 시스템의 대부분은 외국에서 개발되었는데, 주로 미국, 영국 및 네덜란드를 비롯한 선진 서방국가에서 개발한 시스템이 대부분 있었다.

이중 몇몇 나라의 개발회사를 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

미국의 레비스(Rebis)사는 화학공장과 관련된 정보시스템을 개발하는 회사로써, 화학 플랜트 정보화를 통한 위험성 예방 프로그램에 많은 연구를 수행하고 있고, 대형 산업시설에 산재해 있는 각종 데이터베이스를 중앙집중 형태로 통합하여 데이터 관리를 효율적으로 수행할 수 있도록 개발된 위험정보관리 시스템(이하 'PlantLife'라 함)을 개발하였는데, 상기 PlantLife의 주요 구성요소는 크게 네 가지로 분류하면 다음과 같다.

첫 번째 요소는 변경관리(Management of Change)로,미국산업안전보건청(OSHA)의 1910.119에서 제시하고 있는 변경관리에 대한 자료를 종합적으로 관리할 수 있는 도구(tool)를 제공하고 있다.

두 번째 요소는 조업자 훈련정보(Operator Training Information)로, 조업자 훈련과 관련된 모든 정보를 한눈에 파악할 수 있는 데이터베이스를 지원하고 있다.

세 번째 요소는 사고조사정보(Incident Investigation Information)로, 각종 사고와 관련된 이차사고에 대한 통계분석과 인적 오류 및 관련 장비의 결함에 대한 자료를 관리한다.

네 번째 요소는 자료 및 그래픽의 통합으로써, 캐드(CAD)파일을 지원하고, 각각의 장치에 대한 그래픽 지원도 하며, 기존의 포맷 윈도우 그래픽도 지원한다.

또한, 미국의 파빌론(Pavilion)사에서 개발한 계획정보시스템(이하 'PI'라 함)은 공장정보의 수집, 보관, 출력 그리고 배포에 대한 자동화된 패키지를 제공하고 있는데, 개방된 서버/클라이언트 구조의 특성을 가지고 있어서 네트워크를 이용한 개인용 컴퓨터간의 자료 공유를 지원하고 있으며, 주요 구성요소는 크게 여섯 가지로 분류하면 다음과 같다.

첫 번째 요소는 프로세스 북(Process Book)으로, 윈도우 95의 그래픽 사용자(graphical user interface, GUI)에 적합하게 설계되어 있고, 사용자 인터페이스는 사용자의 작업 고유의 기능을 지원하며, 화면출력, 보고서출력, 분석 등은 사용하기 쉬운 워크북(workbook) 포맷으로 구성되어 있다.

두 번째 요소는 프로세스 그래픽으로, 공정의 각종 데이터를 공정 그래픽, 트랜드(trend), 통계학적 분포도, 표, 차트 등의 다양한 포맷으로 출력할 수 있으며, 인터넷으로 접속하는 모든 이용자에게 똑같은 포맷으로 출력하는 기능을 갖고 있다.

세 번째 요소는 데이터 원본 클라이언트(ODBD Client)로, 다양한 데이터 원본(ODBD) 클라이언트 응용 프로그램을 지원하고 있으며, PI에서 생성된 각종 데이터를 다른 소스 또는 데이터베이스의 자료와 쉽게 종합하여 편집할 수 있는 기능을 제공한다.

네 번째 요소는 데이터링크로 PI 데이터베이스와 스프레드시트 응용 프로그램 사이의 긴밀한 연결을 제공해 주며, 애드-인(Add-in) 기능을 사용자들이 쉽고 빠르게 실시간 데이터 혹은 과거에 작성한 데이터에 접근할 수 있도록 지원한다.

다섯 번째 요소는 PI-응용프로그래밍 인터페이스(API)로, PI에서 생성된 데이터들은 API를 통하여 데이터베이스 엔진에 쉽게 저장할 수 있고, 과거에 작성된 자료들도 API를 통하여 쉽게 접근하도록 한다.

여섯 번째 요소는 처리 데이터 인터페이스로, 분포제어시스템(Distributed Control System, DCS), Lab 시스템 등에 의하여 발생된 자료를 PI의 데이터베이스에 자동 입력할 수 있어 공정에서 생성되는 각종 정보를 실시간대로 검색, 관리할 수 있도록 한다.

마지막으로, 영국의 디엔비 테크니카(DNV Technica)에서 개발한 RMP-Pro98은 대형 산업시설물에서 발생할 수 있는 사고의 형태와 그 피해규모를 데이터베이스화하였고, 기본적인 위험성 평가 방법인 위험과 운전성 연구(Hazard and Operability Study ; HAZOP study)를 구현할 수 있는 기능이 있어 실질적인 위험정보관리를 수행한다.

그러나, 상기에서와 같이 종래 기술은 아직까지 지리정보시스템과 연동하여 종합적인 위험정보관리 기술이 개발되지 않고 있으며, 위해 시설의 정보관리 및 피해 예측 프로그램이 서로 다른 목적으로 개발되어 호환성이 되지 않아 실제 현장에서 적용하는 경우에 시간적, 공간적으로 제약이 따르고, 또한 단지 이미지 상에 표현함으로써 속성정보와 공간정보를 서로 공유할 수 없기 때문에 효과적인 의사결정에 의한 사태 수습을 수행할 수 없는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 재해정보체계의 구축과 더불어 도시내의 액화석유가스 저장 및 충전소에 대한 화재, 폭발의 위험요소를 분석하여 장래에 발생할 수 있는 재해에 대비함과 동시에 인근 대중에게 미치는 위험성을 최소화시키기 위하여 지리정보시스템을 이용하여 액화석유가스 저장 및 충전소에서 발생할 수 있는 화재, 폭발이 인근 대중에게 미칠 수 있는 위험성을 개인적 위험성(Individual risk)과 사회적 위험성(Societal risk)으로 표현할 수 있는 위험성평가 정보시스템(Risk Assessment Information System)과 그에 따른 비상대응을 할 수 있는 비상대응계획 정보시스템(Emergency Plan Information System)을 통합한 위험정보시스템 및 그의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명 지리정보를 이용한 위험정보시스템의 구성을 간략하게 보인 블록도.

도 2는 본 발명에 적용되는 위험성 우선순위 선정모듈의 활성화 창을 보인 예시도.

도 3은 본 발명에 적용되는 위험성 우선순위 선정결과모듈의 활성화 창을 보인 예시도.

도 4는 도 3에 따른 업체별 위험성 우선순위를 보인 예시도.

도 5는 도 4에 따른 인천 중구 항동의 위험성 등고선을 보인 예시도.

도 6은 본 발명에 따른 인천 중구 항동의 F - N 커브를 예시도.

도 7은 본 발명에 따른 비상계획정보시스템의 동작 흐름을 보인 예시도.

도 8은 본 발명에 적용되는 사고예상 시나리오모듈의 활성화 창을 보인 예시도.

도 9는 도 8에서 레벨 1 모듈의 초기화면을 보인 예시도.

도 10은 도 9에서 비상조치조직의 구성 창을 활성화한 상태를 보인 예시도.

도 11은 도 9에서 누출사고 조치계획 창을 활성화한 상태를 보인 예시도.

도 12는 도 8에서 레벨 2 모듈의 초기화면을 보인 예시도.

도 13은 도 12에서 위해설비 창을 활성화한 상태를 보인 예시도.

도 14는 도 13에서 화학물질 목록 창을 활성화한 상태를 보인 예시도.

도 15는 도 13에서 GIS를 이용한 공간정보를 보인 예시도.

도 16은 도 8에서 시나리오 선정 항목 및 선택된 시나리오 항목 창을 활성화한 상태를 보인 예시도.

도 17은 도 16에서 폭발과압이 미치는 거리를 산출한 것을 보인 예시도.

도 18은 도 17의 결과에 따른 위험성 등고선을 GIS를 통해 보인 예시도.

도 19는 도 8에서 레벨 3 모듈의 초기화면 중 최악의 경우를 고려한 시나리오 창을 활성화한 것을 보인 예시도.

도 20은 도 19의 결과에 따른 위험성 등고선을 GIS를 통해 보인 예시도.

도 21은 도 19의 관공서수용시설 항목 창을 활성화한 것을 보인 예시도.

도 22는 도 8에서 레벨 3 모듈의 초기화면 중 증기폭발(ELEVE) 시나리오 창을 활성화한 것을 보인 예시도.

도 23은 도 22의 결과에 따른 위험성 등고선을 GIS를 통해 보인 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 위험성평가정보시스템 20 : 비상계획정보시스템

30 : 지리정보시스템

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 지리정보를 이용한 위험정보시스템은, 도시 내 공급시설에 대한 공간정보 및 속성정보와 상기 도시 내 공급시설의 위험성에 따른 사고 결과와 빈도의 곱으로 결정된 위험순위 및 위험등급이 제 1 데이터베이스에 저장되어 있으며, 화재ㆍ폭발 등의 사고시나리오에 따른 피해반경을 산출하는 한편, 외부로부터 사업소명 및 위험물질 저장량을 입력받으면 상기 제 1 데이터베이스에 저장되어 있는 정보를 이용하여 인근 대중에 미치게 되는 사고 결과 값이 산출되고 산출된 사고 결과 값에 따라 위험성 우선순위를 산정하는 위험성평가정보시스템; 발생 가능한 사고 시나리오를 소정의 레벨로 분류하고 분류된 레벨과 각 레벨에 대응하는 진화 및 조치과정이 제 2 데이터베이스에 기 저장되어 있으며, 상기 위험성평가정보시스템으로부터 산출된 화재ㆍ폭발 등의 사고 결과 값에 해당되는 사고 시나리오의 진화 및 조치과정을 상기 제 2 데이터베이스에서 검출하여 표시하는 비상계획정보시스템; 및 상기 위험성평가정보시스템을 통해 산정된 화재ㆍ폭박 등의 피해반경 및 위험성 우선순위를 관리자의 요청에 따라 전자지도 상에 표시되도록 하여 효율적인 의사결정을 수행하도록 지원하는 지리정보시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 제어방법은 (a) 공급시설에 대한 공간정보 및 속성정보와 상기 도시 내 공급시설의 위험성에 따른 사고 결과와 빈도의 곱으로 결정된 위험순위 및 위험등급을 이용하여 제 1 데이터베이스를 구축하는 단계; (b) 발생 가능한 사고 시나리오를 소정의 레벨로 분류하고 분류된 레벨과 각 레벨에 대응하는 진화 및 조치과정이 기 저장되어 있는 제2 데이터베이스를 이용하여 화재ㆍ폭발 등의 사고시나리오에 따른 피해반경을 산출하는 단계; (c) 외부로부터 사업소명 및 위험물질 저장량을 입력받으면 상기 (a) 단계를 통해 구축되어 있는 제 1 데이터베이스를 이용하여 인근 대중에게 미치게 되는 사고 결과 값이 산출되고 산출된 사고 결과 값에 따라 위험성 우선순위를 산정하는 단계; (d) 상기 (c) 단계를 통해 산출된 화재ㆍ폭발 등의 사고 결과 값에 해당되는 사고 시나리오의 진화 및 조치과정을 상기 제 2 데이터베이스에서 검출하여 표시하는 단계; 및 (e) 상기 (b) 단계 및 (c) 단계를 통해 산정된 화재ㆍ폭발 등의 피해반경 및 위험성 우선순위를 관리자의 요청에 따라 전자지도 상에 표시되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.바람직하게는, 상기 (b) 단계의 발생 가능한 사고 시나리오는, 각각 사고지점에서 인접한 지역의 인원에 의해 제어, 통제될 수 있는 레벨 1(Alert); 화재, 폭발, 독성물질의 누출이 인접한 지역 이상으로 영향을 미치는 레벨 2(Site Emergency); 및 가장 치명적인 비상사태로, 이미 화재, 폭발, 독성물질의 누출에 따른 피해가 사업소 경계를 넘었거나 넘을 잠재적 위험성이 있는 레벨 3(General Emergency)으로 분류한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 지리정보를 이용한 위험정보시스템의 구성을 간략하게 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 액화석유가스(LPG) 저장 및 충전시설의 문서화된 데이터를 전산화하고, 그 데이터를 이용하여 발생할 수 있는 화재ㆍ폭발 등의 사고 시나리오를 미리 수립하여 우발적 사고 시에 인근 대중에 미치는 위험성을 산정하며, 위험 지역내의 위험성을 등급화하여 우선 순위화를 산정하도록 하는 위험성평가정보시스템(10)과; 상기 위험성평가정보시스템(10)에서 산출된 화재ㆍ폭발 등의 사고 결과 값을 이용하여 LPG 저장 및 충전시설 주변의 주민 및 작업자를 피난장소로 대피시키고, 유관기관이 비상대응 조치를 수행하도록 하는 계획을 미리 세울 수 있도록 하는 비상계획정보시스템(20)과; 비상사태 발생 시 상기 비상계획정보시스템(20)의 속성정보와 위험성평가정보시스템(10)에서 산출된 폭발 과압 및 방출열에 따른 피해 반경을 실시간으로 전자지도(digital map)상에 표현하고, 주민의 대피, 위해 물질의 소산, 유관기관의 조치사항 등을 종합적으로 검토하여 효율적인 의사결정을 수행하도록 하는 지리정보시스템(30)으로 구성한다.여기서, 상기 위험성평가정보시스템(10)은 도시내 공급시설에 대한 공간정보 및 속성정보와 상기 도시내 공급시설의 위험성에 따른 사고 결과와 빈도의 곱으로 결정된 위험순위 및 위험등급이 제 1 데이터베이스에 저장되어 있어, 화재ㆍ폭발 등의 사고시나리오에 따른 피해반경을 산출한다.또한, 상기 위험성평가정보시스템(10)은 외부로부터 사업소명 및 위험물질 저장량을 입력받으면 입력받은 정보와 상기 제 1 데이터베이스에 저장되어 있는 정보를 이용하여 인근 대중에 미치게 되는 사고 결과 값이 산출되고 산출된 사고 결과 값에 따라 위험성 우선순위를 산정하게 된다.그러면, 상기 비상계획정보시스템(20)은 발생가능한 사고 시나리오를 소정의 레벨로 분류하고 분류된 레벨과 각 레벨에 대응하는 진화 및 조치과정이 제 2 데이터베이스에 기 저장되어 있으며, 상기 위험성평가정보시스템(10)으로부터 산출된 화재ㆍ폭발 등의 사고 결과 값에 해당되는 사고 시나리오의 진화 및 조치과정을 제 2 데이터베이스에서 검출하여 표시하게 된다. 이때, 표시된 정보를 토대로 액화석유가스(LPG) 저장 및 충전시설 주변의 주민 및 작업자를 피난장소로 대피시키고 유관기관이 비상대응조치를 수행할 수 있도록 한다.상기 사고 시나리오는 각각 사고지점에서 인접한 지역의 인원에 제어, 통제될 수 있는 레벨1, 화재, 폭발, 독성물질의 누출이 인접한 지역 이상으로 영향을 미치는 레벨2, 가장 치명적인 비상사태로, 이미 화재, 폭발, 독성물질의 누출에 따른 피해가 사업소 경계를 넘었거나 넘을 잠재적 위험성이 있는 레벨3으로 분류된다.상기 지리정보시스템(30)은 상기 위험성펴가정보시스템(10)을 통해 산정된 화재 및 폭발 등의 피해반경 또는 위험성 우선순위를 관리자의 요청에 따라 전자지도 상에 표시되도록 한다.

이상에서와 같이 구성한 본 발명에 따른 일실시예의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시한 바와 같이 위험성평가정보시스템(10)은 우발적 사고 시에 인근 대중에 미치는 위험성을 산정하여 위험 지역내의 위험성을 등급화하고, 그에 따라 우선 순위화를 선정하도록 하는데, 이 선정 과정은 다음과 같다.상기 위험성평가정보시스템(10)은 크게 화재ㆍ폭발등의 피해반경을 산출하는 기능과 위험물질, 저장량, 인구밀도를 입력함으로써 피해거리 및 사망자수의 산출 및 사고가 발생할 확률도를 산출하는 기능을 갖는다.먼저, 화재ㆍ폭발 등의 피해 반경을 산출하는 기능은 다양한 사고시나리오(예를 들면, 누출구멍의 크기, 누출시간, 저장온도, 저장입력 등의 여러가지 변수)에 따라 피해반경을 산출하게 된다. 이때, 위험시설에서 저장하고 있는 화학물질의 속성, 저장온도, 저장압력 등의 위험시설의 다양한 속성을 알아야 하므로, 비상계획정보시스템(20)를 이용하여 결정된 위험시설에 저장하고 있는 화학물질 및 저장/처리 조건 등의 정보로 화재ㆍ폭발시 피해 반경을 산출한다.그리하여 위험성평가시스템의 시나리오선정모듈을 이용하여 산출한 화재ㆍ폭발 등의 피해반경이 관리자의 요청에 따라 전자지도상에 표시되게 된다.

먼저, 지리정보를 통해 도시 내 에너지 저장 및 공급시설에 대한 공간정보 및 속성정보를 데이터베이스화한 후, 이를 바탕으로 우선 순위화 과정에 따라 위험순위 및 위험등급을 분류하여 지정해 놓는데, 이를 좀더 자세히 설명하면 도 2에 도시한 바와 같이 사업소명, 위험물질 저장량을 입력하면 피해거리와 피해면적이 산출되고, 피해 지역내의 평균 인구밀도와 로딩/언로딩 작업에 관한 보정계수, 그리고 안전관리 및 시설에 관한 보정계수를 선택하면 사고강도와 사고빈도를 산출할 수 있으며, 도 3에 도시한 피해거리는 폭발의 경우 14.7psi를 초과하는 폭굉중심에 대중이 노출되거나 파편들의 비산에 의해 100% 치사하게 되는 거리이고, 화재의 경우에는 5~10㎾/㎡의 방출열에 30초 동안 노출되었을 때 사고가 발생할 수 있는 거리이다.

이후, 각 LPG 저장 및 충전소의 위험평가를 상기 도 3의 결과에 따라 하게 되며, 업체별 위험성 우선순위에 관한 공간정보는 도 4에 도시한 바와 같이 지리정보 창에 ①, ②, ③, ⑤로 표현하게 된다.

또한, 액화석유가스 저장 및 충전소에서 발생할 수 있는 화재ㆍ폭발이 인근 대중에게 미칠 수 있는 위험성은 개인적 위험성(Individual risk)과 사회적 위험성(Societal risk)으로 분류되는데, 개인적 위험성은 불특정 개인에게 미칠 수 있는 위험 정도를 각 지점에 미치는 동일한 수준의 위험성을 조합하여 표시하는 위험성 등고선(risk contour)으로 표현하면 그 예로 도 5에 도시한 바와 같이 LPG 저장 및 충전소 주변의 개인에게 미치는 위험성은으로 나타나 있다.

일반적으로 장래(혹은 기존)의 개발에 대하여 대다수의 전체 인구가 평균적으로 수용하는 위험성을 기초로 하여 어떤 특정한 위해 장치가 부과하는 개인적 위험 수용한계로서 정의 하는데, 일반 대중이 경험하는 위험성 수준은 대체로사이에 존재하고,을 위험성 수용정도의 목표치로 하고 있다. 따라서 도 5에 도시한등고선 내에 존재하는 위험물 저장 시설에 대한 조치를 강화하거나 저장량을 분산시켜야 하고, 인구 밀도가 높은 곳의 시설물들을 이전하거나 앞으로 택지개발을 제한하여 인구밀도를 줄여야 한다.

사회적 위험성은 개인적 위험성의 강도산정을 기초로 하였으나 한 지점에서 일어날 수 있는 모든 사고에 따른 확률의 합이나 인구밀도를 나타내는 대신에 도 6에 도시한 바와 같이 각각의 가능한 사고로부터 부여되는 확률의 합(F)과 그 사고들이 미치는 피해의 사람 수(N)를 F - N의 두 조합으로 표현하였다. 즉 탱크 1 ~ 60 모두가 수용할 수 없는 위험성 범주에 해당되어 탱크 1 ~ 60의 위험성을 하위사선 아래로 낮추기 위하여 합리적인 방법으로 강화하고, 보유 위험물의 증가나 유통 빈도의 억제가 요구되며, 방호벽, 차단벽 등의 설치 및 탱크의 저장량을 분산하거나 궁극적인 경우에는 LPG 저장 및 충전시설을 이전하거나 주변에 있는 아파트의 인구밀도를 줄이는 대책이 필요하다.

그리고, 비상계획정보시스템(20)은 발생 가능한 사고를 소정 개수의 레벨로 분류한 다음, 각 레벨에 대응하는 소정의 진화 및 조치 과정 등을 미리 구축하여 놓는다.상기 비상계획정보시스템(20)은 상기 위험성평가정보시스템(10)을 이용하여 위험시설의 피해 반경을 산출할 때 위험시설의 관련 속성을 제공하는 기능과 위험성평가정보시스템을 이용하여 산출한 피해반경내에 어떠한 위험시설이 있는가를 알 수 있도록 한 기능과 피해반경 내부에 인구밀도가 높은 시설의 관련 재원을 검토할 수 있도록 한 기능과 LPG 저장 시설의 대규모 화재ㆍ폭발시 피해 반경이 크기 때문에 그 시설을 관할할 수 있는 유관기관(예를 들면, 소방서, 경찰서, 한국가스안전공사, 전기공사, 전력공사 등과 같은)이 동시에 피해 진압을 할 수 있도록 한 기능을 갖는다.이때, 피해 반경내의 위험시설을 검토하기 위해서는 지리정보시스템(30)의 전자지도상에 표현되어 있는 데이터를 참조한다.그리하여 상기 지리정보시스템(30)은 위험성평가정보시스템(10)에서 산출한 화재 및 폭발등의 피해반경을 표시할 뿐만 아니라, 위해설비의 위치, 피난장소 위치, 유관기관의 위치, 피난로 등의 비상계획정보시스템(20)의 재원을 공간적으로 전자지도상에 표시한다.도 7은 본 발명에 따른 비상계획정보시스템의 동작 흐름을 보인 예시도로서, 이에 도시한 바와 같이 위험정보시스템은 발생 가능한 사고를 크게 3가지 레벨로 분류하여 비상대응계획을 수립하는데, 후술하는 레벨1, 레벨2, 레벨3은 기 구축된 위험성평가정보시스템(10), 비상계획정보시스템(20), 지리정보시스템(30)을 이용하여 LPG 저장 시설에서 실제 사고가 발생하였다는 가정하에 사고 발생부터 비상대응, 사고진압 등의 관련 과정을 전산화시킨 것이다.첫 번째 레벨인 레벨 1(Alert)은 사고지점에서 인접한 지역의 인원에 의해 제어, 통제될 수 있는 비정상 사건을 의미하는데, 예를 들면 A-Tank 3에서 1cm의 원 구멍(Circle hole)을 통하여 20분 동안 프로판이 누출되었으나, 점화원이 존재하지 않아 화재가 발생하지 않았을 경우를 말한다.

두 번째 레벨인 레벨 2(Site Emergency)는 화재, 폭발, 독성물질의 누출이 인접한 지역 이상으로 영향을 미치는 사건을 의미하는데(사업소 경계를 넘어 피해가 확산되지 않은 상태), 예를 들면 A-Tank 3에서 1cm의 원 구멍을 통하여 20분 동안 프로판이 누출되었고, 방폭 설비의 결함으로 인하여 방폭 설비가 점화원이 되어 증기운폭발(Vapor Cloud Explosion , VCE)이 발생하였을 경우를 말한다.

세 번째 레벨인 레벨 3(General Emergency)은 가장 치명적인 비상사태 레벨로, 이미 화재, 폭발, 독성물질의 누출에 따른 피해가 사업소 경계를 넘었거나 넘을 잠재적 위험성이 있는 사건을 의미하는데, 예를 들면 A-Tank 3에서 1cm의 원 구멍을 통하여 누출되었으나 누출차단조치가 이루어지지 않아, A-Tank 3의 프로판 전량이 누출되게 되었고, 방폭 설비의 결함으로 인하여 방폭 설비가 점화원이 되어 증기운폭발(VCE)이 발생하였으며, 화재진압이 제대로 이루어지지 않아 A-Tank 3에 인접한 A-Tank 5의 프로판 저장탱크에서 증기폭발(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion, BLEVE)이 발생한 경우를 말한다.

상기 설명한 각 레벨별 사고예상 시나리오를 살펴보면 도 8에 도시한 바와같이 초기화면에는 레벨별로 분류되어 있고, 이중 레벨 1 버튼을 클릭하면 도 9에 도시한 바와 같이 레벨 1의 모듈이 활성화가 된다.

상기 레벨 1 모듈의 초기화면에는 비상조치조직모듈, 누출사고 조치계획모듈, 부분별 사고예방 및 조치계획모듈로 구성되어 있는데, 이들 모듈에 대하여 설명하면 먼저, 도 10에 도시한 바와 같이 상황실에서는 비상조치조직모듈을 이용하여 조치사항과 지원사항을 검토하여 현장의 직원 또는 책임자에게 지시사항을 전달하며, 도 11에 도시한 바와 같이 누출사고 조치계획모듈에서는 탱크내의 온도상승으로 안전핀이 개방되어 가스가 누출, 밸브의 취급 부주의나 노후로 가스가 누출, 기기의 파손으로 가스가 누출 등의 상황에서 어떻게 누출 차단조치를 수행하여야 하는가를 검토할 수 있다.

상기에서 누출을 차단시켰다면, '누출사고 진압'버튼을 클릭하면 레벨 1은 종료하게 되지만, 누출을 차단하지 못하여 '누출사고 진압실패' 버튼을 클릭하면 레벨 2의 상황으로 전개된다.

레벨 2의 초기화면은 도 12에 도시한 바와 같이 20분 정도가 지난 후에 누출이 차단되었다면 레벨 2의 시나리오를 계속 진행되고, 만일 '차단실패'버튼이 클릭되면 즉시 레벨 3으로 비상조치가 시행된다.

상기에서 20분 정도가 지난 후에 누출이 차단되었다고 가정하면 먼저 누출사고가 발생한 탱크의 기본적인 정보를 검토하기 위해 도 13에 도시한 위해설비정보 모듈을 클릭하면 사업소내의 모든 위해 시설을 검색할 수 있는 전체 창이 활성화되고, 이중 3번째 항목을 클릭하여 사고 탱크의 세부적인 정보를 검색하게 되는데,도 14에 도시한 바와 같이 사고 탱크에 저장되어 있는 화학물질의 물리적 상태, 잠재위험, 최대, 평균 및 일일 저장량을 검색하고, 공간정보를 검토하기 위해 '지도보기'버튼을 클릭히면 도 15에 도시한 바와 같이 사고 탱크의 아이콘(icon)에 초점이 맞추어진 지리정보 창이 활성화된다.

이후, 도 13의 시나리오선정모듈을 클릭하면 도 16에 도시한 바와 같은 시나리오선정모듈이 활성화되며, 20분간 누출되었을 때 인간이 사망에 이를 수 있는 폭팔과압인 14.7psi와 빌딩 대부분이 완전히 파괴될 수 있는 정도의 폭발과압인 10.3psi가 미치는 거리를 산출하기 위해 선택시나리오모듈을 클릭한다.

예를 들어 사고 탱크의 저장량이 645ton, 저장압력은 700,000N/㎡, 저장온도 10.15℃ 및 누출지속시간 20분일 때 인간이 사망에 이를 수 있는 폭발과압인 14.7psi가 미치는 거리는 도 17에 도시한 바와 같이 40m로 산출되고, 빌딩 대부분이 파괴될 수 있는 폭발과압인 10.3psi가 미치는 거리가 50m로 산출되면 상기 각각의 미치는 거리가 도 18에 도시한 바와 같이 지리정보 창에 표현하게 된다.

상기와 같은 동작 수행이 완료되면 10.3psi가 미치는 위험성 등고선 외부로 작업자를 대피시키고, 10.3psi,가 미치는 위험성 등고선 내부에 존재하는 위험물을 다른 저장 탱크 및 탱크로리로 소산시키며, 증기운폭발(VCE)이 발생하면 자체 소방대에 의해 진화하도록 하고, 모든 동작의 수행이 완료되면 '진압'버튼을 클릭하여 레벨 2를 종료한다.

그러나, 상기 레벨 2 모듈에서 '차단실패' 버튼이 클릭되거나, 화재진압 실패'버튼이 클릭되면 각각 레벨 3의 시나리오로 비상조치를 수행하거나,증기폭발(BLEVE) 시나리오로 비상조치를 수행한다.

즉, 레벨 3은 사고 탱크에서 누출이 일어났으나 차단조치가 이루어지지 않아 사고 탱크의 프로판 전량이 누출하게 되었고, 방폭설비의 결함으로 인하여 이 방폭설비가 점화원이 되어 증기운폭발(VCE)이 발생하였으면 그에 따라 비상대응조치를 수행하는 시나리오(Worst-Cast Scenario)를 수행하던지, 아니면 상기 증기운폭발(VCE)이 발생한 후에 화재진압이 제대로 이루어지지 않아 사고 탱크에 인접한 타 탱크에서 증기폭발(BLEVE)이 발생하면 그에 따라 비상대응조치를 수행하는 시나리오(BLEVE Scenario)를 수행하게 되는 2가지 시나리오로 분류한다.

먼저, 레벨 3의 초기화면이 활성화된 다음 시나리오선정모듈에서 도 19에 도시한 바와 같이 증기운폭발(VCE)이 발생하여 그에 따른 비상대응조치를 수행하는 시나리오(Worst-Cast Scenario)가 선택되는 경우에 사고 탱크에서 프로판 가스가 전량 누출되었을 때 사망에 이를 수 있는 폭발과압인 14.7psi와 빌딩 대부분이 붕괴될 수 있는 폭발과압인 10.3psi, 빌딩에 중대한 손상을 입힐 수 있는 정도의 폭발과압인 5.08psi가 미치는 거리를 최악의 경우를 고려한 시나리오(Worst-Cast Scenario)모듈을 이용하여 산출한다. 예를 들어 14.7psi, 10.3psi 및 5.08psi가 미치는 거리가 각각 202m, 252m,413m로 산출되었다면 도 20에 도시한 바와 같이 지리정보 창에 표현하게 되며, 이와 같은 동작 수행이 완료되면 10.3psi가 미치는 위험성 등고선 외부로 인근 업소 및 주민대표와의 비상연락체계를 이용하여 대피시키고, 5.08psi가 인근 주변의 LPG 저장 및 충전소 업체 두 곳에 영향을 미칠 수 있기 때문에 두 업체의 위험물 저장 탱크에 대하여 선박 또는 탱크로리를 통하여 소산시키고 비상사태 준비를 한다.

상기에서 10.3psi 외부로 대피시키기 위해 대피시설을 검색하기 위해 도 21에 도시한 바와 같이 관공서수용시설모듈을 클릭하면 인천광역시 중구에 11개의 관공서 수용시설이 존재하는 것을 알 수 있으며, 이중 LPG 저장 및 충전소 경계에서 가장 가까운 관공서는 연안동이고, GIS에 의해 그 위치가 518m 떨어진 지점에 있으며, 상기 연안동을 클릭하면 더 자세한 속성정보인 수용장소, 수용인원, 전화번호 등을 검색할 수 있고, 연안동 수용시설의 공간정보를 검색하려면 관공서수용시설현황의 '지도보기'를 클릭하면 GIS를 통해 연안동 아이콘에 초점이 맞추어진 지리정보 창이 활성화된다.

만약, 상기 레벨 3의 초기화면이 활성화된 다음 시나리오선정모듈에서 증기폭발(BLEVE)이 발생하여 그에 따른 비상대응조치를 수행하는 시나리오(BLEVE Scenario)가 선정되는 경우에 도 22에 도시한 바와 같이 1분 이내에 1% 사망, 10초 이내에 1도 화상에 이를 수 있는 방출열인 12.5㎾/㎡에 이를 수 있는 방출열이 미치는 거리를 산출하기 위해 증기폭발(BLEVE) 시나리오모듈을 클릭하며, 이에 따라 97.5㎾/㎡, 25㎾/㎡, 12.5㎾/㎡가 미치는 거리는 각각 582m, 706m, 980m로 산출되었다면 도 23에 도시한 바와 같이 지리정보 창에 표현하게 되며, 이와 같은 동작 수행이 완료되면 공정설비를 손상시킬 수 있는 방출열인 37.5㎾/㎡가 인근 주변의 LPG 저장 및 충전소 업체 두 곳에 영향을 미칠 수 있기 때문에 두 업체의 위험물 저장 탱크에 대하여 선박 또는 탱크로리를 통하여 소산시킨다.

본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 특별히 도시되고 기술되었지만, 본발명 분야의 당업자는 본 발명 사상과 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 의해서만 제한된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명 지리정보를 이용한 위험정보시스템 및 그의 제어방법은 정보관리의 전산화에 따른 인력 및 시간의 손실을 방지할 수 있어 위해 산업시설의 경쟁력을 증진시키고, 위험요소 및 피해 결과를 데이터베이스화함으로써, 선진 방재기술을 구현할 수 있으며, 국내 기술력의 인프라를 구축함으로써, 값비싼 외국산 소프트웨어를 구입해야 하는 경제적 부담을 줄일 수 있고, 또한 비상사태 발생 시 과학적인 피해예측 및 대응, 수습의 기반 구조를 미연에 구축하여 더 큰 사고피해를 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 도시 내 공급시설에 대한 공간정보 및 속성정보와 상기 도시 내 공급시설의 위험성에 따른 사고 결과와 빈도의 곱으로 결정된 위험순위 및 위험등급이 제 1 데이터베이스에 저장되어 있으며, 화재ㆍ폭발 등의 사고시나리오에 따른 피해반경을 산출하는 한편, 외부로부터 사업소명 및 위험물질 저장량을 입력받으면 상기 제 1 데이터베이스에 저장되어 있는 정보를 이용하여 인근 대중에 미치게 되는 사고 결과 값이 산출되고 산출된 사고 결과 값에 따라 위험성 우선순위를 산정하는 위험성평가정보시스템(10);

   발생 가능한 사고 시나리오를 소정의 레벨로 분류하고 분류된 레벨과 각 레벨에 대응하는 진화 및 조치과정이 제 2 데이터베이스에 기 저장되어 있으며, 상기 위험성평가정보시스템으로부터 산출된 화재ㆍ폭발 등의 사고 결과 값에 해당되는 사고 시나리오의 진화 및 조치과정을 상기 제 2 데이터베이스에서 검출하여 표시하는 비상계획정보시스템(20); 및

   상기 위험성평가정보시스템을 통해 산정된 화재ㆍ폭박 등의 피해반경 및 위험성 우선순위를 관리자의 요청에 따라 전자지도 상에 표시되도록 하여 효율적인 의사결정을 수행하도록 지원하는 지리정보시스템(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지리정보를 이용한 위험정보시스템.
2. (a) 공급시설에 대한 공간정보 및 속성정보와 상기 도시 내 공급시설의 위험성에 따른 사고 결과와 빈도의 곱으로 결정된 위험순위 및 위험등급을 이용하여 제 1 데이터베이스를 구축하는 단계;

   (b) 발생 가능한 사고 시나리오를 소정의 레벨로 분류하고 분류된 레벨과 각 레벨에 대응하는 진화 및 조치과정이 기 저장되어 있는 제2 데이터베이스를 이용하여 화재ㆍ폭발 등의 사고시나리오에 따른 피해반경을 산출하는 단계;

   (c) 외부로부터 사업소명 및 위험물질 저장량을 입력받으면 상기 (a) 단계를 통해 구축되어 있는 제 1 데이터베이스를 이용하여 인근 대중에게 미치게 되는 사고 결과 값이 산출되고 산출된 사고 결과 값에 따라 위험성 우선순위를 산정하는 단계;

   (d) 상기 (c) 단계를 통해 산출된 화재ㆍ폭발 등의 사고 결과 값에 해당되는 사고 시나리오의 진화 및 조치과정을 상기 제 2 데이터베이스에서 검출하여 표시하는 단계; 및

   (e) 상기 (b) 단계 및 (c) 단계를 통해 산정된 화재ㆍ폭발 등의 피해반경 및 위험성 우선순위를 관리자의 요청에 따라 전자지도 상에 표시되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지리정보를 이용한 위험정보시스템의 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 (b) 단계의 발생 가능한 사고 시나리오는,

   각각 사고지점에서 인접한 지역의 인원에 의해 제어, 통제될 수 있는 레벨 1(Alert);

   화재, 폭발, 독성물질의 누출이 인접한 지역 이상으로 영향을 미치는 레벨 2(Site Emergency); 및

   가장 치명적인 비상사태로, 이미 화재, 폭발, 독성물질의 누출에 따른 피해가 사업소 경계를 넘었거나 넘을 잠재적 위험성이 있는 레벨 3(General Emergency)으로 분류한 것을 특징으로 하는 지리정보를 이용한 위험정보시스템의 제어방법.