KR102383091B1 - 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법, 장치 및 기록 매체 - Google Patents

화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법, 장치 및 기록 매체 Download PDF

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Abstract

실시예는 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법, 장치 및 기록 매체에 관한 것으로서, 실시예에 따른 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법은, 화생방 재난을 포함한 시나리오가 입력되는 단계, 상기 입력된 시나리오를 기초로 하여 시뮬레이션을 실행하는 단계, 상기 시뮬레이션의 실행 중에 상기 화생방 재난이 발생한 경우, 상기 화생방 재난에 의한, 오염 영역 및 오염 농도 분포를 지배방정식을 이용하여 산출하는 단계, 상기 산출된, 오염 영역 및 오염 농도 분포를 이용하여, 개체가 오염되었는지 판정하는 단계, 그리고 상기 개체가 오염된 것으로 판정된 경우, 상기 오염된 개체가 무력화되었는지 판단하는 단계를 포함한다.

Description

화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법, 장치 및 기록 매체{METHOD AND APPARATUS FOR SIMULATING RESPONSE PLANS AGAINST NBC HAZARDS AND RECORDING MEDIUM THEREOF}
실시예는 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법, 장치 및 기록 매체에 관한 것으로서, 보다 자세히는 화생방 재난의 분석 도구로 활용할 수 있는 방법 및 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.
화생방은 독성 화학가스, 전염성 세균·바이러스, 핵·방사능 물질을 이용하여, 인체, 지역 및 물자를 광범위하게 오염시키는 대량 살상 무기를 의미한다. 화생방에 의한 오염은 인체, 지역 및 물자의 활용을 제한하기 때문에 국가 기능을 마비시키는데 상당한 영향을 미친다.
화생방 재난에 대한 대응책은, 오염의 확산이 미치는 영향을 예측하고 이로 인한 피해를 최소화하는데 집중되어야 한다. 이러한 목표 하에서, 종래에는 시뮬레이션 모델을 이용하여 화생방 재난에 대비한 각종 모의 분석을 수행하고자 하였다. 다만, 종래의 시뮬레이션 모델은, 지형, 기상 등 화생방 재난의 주요 영향 인자를 충분히 고려하지 못하는 문제점이 있었다.
즉, 종래의 화생방 재난에 대비한 모의 분석은 충실도가 낮았으므로, 화생방 재난 및 대응책을 분석하기 위한 과학적 분석 도구로 발전시키는데 한계가 존재하였다.
대한민국 등록특허공보 제10-1668077호
실시예는 상술한 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 실시예에 따른 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법, 장치 및 기록 매체는, 화생방 재난 및 대응책을 모의하여 화생방 재난에 대한 효과적인 대응책을 수립할 수 있는 분석 도구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 실시예의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시예는 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법으로서, 화생방 재난을 포함한 시나리오가 입력되는 단계, 상기 입력된 시나리오를 기초로 하여 시뮬레이션을 실행하는 단계, 상기 시뮬레이션의 실행 중에 상기 화생방 재난이 발생한 경우, 상기 화생방 재난에 의한, 오염 영역 및 오염 농도 분포를, 지배방정식을 이용하여 산출하는 단계, 상기 산출된, 오염 영역 및 오염 농도 분포를 이용하여, 개체가 오염되었는지 판정하는 단계, 그리고 상기 개체가 오염된 것으로 판정된 경우, 상기 오염된 개체가 무력화되었는지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상기 시나리오가 입력되는 단계는, 상기 화생방 재난이 발생하는 시간과 위치가 특정되어 상기 시나리오가 입력되는 단계일 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상기 시나리오가 입력되는 단계는, 상기 특정된 시간과 위치에서의 기상 조건이 특정되어 상기 시나리오가 입력되는 단계일 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상기 기상 조건은, 기온, 풍향 및 풍속을 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상기 시나리오가 입력되는 단계는, 상기 화생방 재난에 사용되는 작용제의 종류 및 초기 농도가 특정되어 상기 시나리오가 입력될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상기 오염 영역 및 오염 농도 분포를 산출하는 단계는, 상기 화생방 재난이 시가지 지형에서 발생하였는지 판단하는 단계, 상기 화생방 재난이 시가지 지형에서 발생한 경우, CFD(Computational Fluid Dynamics) 모델 또는 MPM(Morphological Method) 모델을 적용하여 지배 방정식을 수치 모의하는 단계, 그리고 상기 화생방 재난이 상기 시가지 지형 외의 지형에서 발생한 경우, 광역 기상 모델을 적용하여 지배 방정식을 수치 모의하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상기 개체가 오염되었는지 판정하는 단계는, 상기 산출된 오염 영역에서 오염 농도가 가장 높은 영역을 설정하는 단계, 상기 산출된 오염 영역에 존재하는 개체 중에서 상기 설정된 영역에 존재하는 개체를 선별하는 단계, 그리고 상기 설정된 영역의 오염 농도가 임계치 이상인 경우, 상기 선별된 개체가 오염된 것으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상기 오염된 개체가 무력화되었는지 판단하는 단계는, 상기 오염된 개체가 보호 장비를 착용하였는지 판단하는 단계, 상기 오염된 개체가 보호 장비를 착용하지 않은 경우 또는 상기 오염된 개체가 착용한 보호 장비의 교체 시기가 도래한 경우, 상기 오염된 개체의 상기 화생방 재난에 사용된 작용제에 대한 노출 시간 및 상기 노출 시간에 대응하는 노출 농도를 계산하는 단계, 프로비트(Probit) 모델을 이용하여, 상기 작용제의 LCt50으로부터 LCt90을 계산하는 단계, 그리고 상기 노출 농도가 LCt90을 초과하는 경우, 상기 오염된 개체는 무력화된 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상기 시뮬레이션을 실행하는 단계 이후에, 상기 화생방 재난에 대한 대응책을 모의하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상기 시나리오가 입력되는 단계는, 상기 화생방 재난에 사용되는 작용제를 탐지하는 탐지기 및 상기 탐지기에 대응하는 탐지 각도가 특정되어 상기 시나리오가 입력되는 단계일 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상기 대응책을 모의하는 단계는, 상기 탐지기가 상기 탐지 각도 내에서 상기 작용제를 탐지하는 단계, 상기 탐지된 작용제의 농도가 기준 값 이상인 경우 경보하는 단계, 그리고 상기 경보 후 상기 화생방 재난에 의한 오염 영역의 발견을 위한 정찰 경로를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상기 대응책을 모의하는 단계는, 상기 경보하는 단계 이후에, 임무형 보호태세가 적용되어 개체가 보호 장비를 착용하는 경우, 상기 개체의 이동 속도 및 방재 작업 속도의 저하 정도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상기 대응책을 모의하는 단계는, 상기 오염된 개체를 제독하기까지 소요되는 시간 및 제독제의 양을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예는 화생방 재난 대응 시뮬레이션 장치로서, 상기 화생방 재난 대응 시뮬레이션 장치는, 프로세서, 그리고 상기 프로세서가 실행하는 복수의 명령어를 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 복수의 명령어를 실행함으로써, 화생방 재난을 포함한 시나리오가 입력되고, 상기 입력된 시나리오를 기초로 하여 시뮬레이션을 실행하고, 상기 시뮬레이션의 실행 중에 상기 화생방 재난이 발생한 경우, 상기 화생방 재난에 의한, 오염 영역 및 오염 농도 분포를 산출하고, 상기 산출된, 오염 영역 및 오염 농도 분포를 이용하여, 개체가 오염되었는지 판정하고, 상기 개체가 오염된 것으로 판정된 경우, 상기 오염된 개체가 무력화되었는지 판단할 수 있다.
실시예는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체로서, 상술한 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.
실시예에 따른 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법, 장치 및 기록 매체는, 화생방 재난 및 대응책을 모의하여 화생방 재난에 대한 효과적인 대응책을 수립할 수 있는 분석 도구를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 실시예에 따른 오염 영역 및 오염 농도 분포를 산출하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 실시예에 따른 개체가 오염되었는지 판정하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 실시예에 따른 개체가 무력화되었는지 판단하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 실시예에 따른 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법에서 화생방 재난에 대한 대응책을 모의하는 방법이 포함된 순서도이다.
도 6은 실시예에 따른 화생방 재난에 대한 대응책을 모의하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 실시예에 따른 화생방 재난 대응 시뮬레이션 장치의 구성을 도시한 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 1을 참조하여 실시예에 따른 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법을 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법을 도시한 순서도이다. 도 1을 참조하면, 실시예에 따른 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법은 단계(S100) 내지 단계(S500)를 포함할 수 있다.
단계(S100)에서, 화생방 재난을 포함한 시나리오가 입력될 수 있다. 여기서, 화생방 재난은, 독성 화학가스, 전염성 세균·바이러스, 또는 핵·방사능 물질로부터 인체, 지역 및 물자가 광범위하게 오염된 상황을 의미한다.
또한, 단계(S100)에서는, 화생방 재난을 시뮬레이션하기 위하여 다양한 정보가 특정되어 시나리오가 입력될 수 있다. 구체적으로, 단계(S100)에서, 화생방 재난이 발생하는 시간과 위치, 화생방 재난에 사용되는 작용제의 종류 및 초기 농도가 특정되어 시나리오가 입력될 수 있다. 또한, 단계(S100)에서, 화생방 재난이 발생하는 것으로 특정된 시간과 위치에서의 기상 조건이 특정되어 시나리오가 입력될 수 있다. 이 경우, 기상 조건은, 화생방 재난에 의한 오염 영역 및 오염 농도 분포에 영향을 미치는, 기온, 풍향 및 풍속을 포함할 수 있다.
또한, 단계(S100)에서는, 후술할 단계(S600)의 작용제 탐지 모의를 위하여, 탐지기의 종류 및 탐지기의 종류에 대응하는 탐지 각도가 특정되어 시나리오가 입력될 수 있다. 여기서, 탐지기는 비접촉식 탐지기와 접촉식 탐지기로 구분된다. 단계(S100)에서, 비접촉식 탐지기는 탐지기의 제원 값을 참조하여 탐지 각도가 특정되고, 접촉식 탐지기는 탐지 각도가 360°로 특정되어 시나리오가 입력될 수 있다.
단계(S200)에서는, 단계(S100)에서 입력된 시나리오를 기초로 하여, 시뮬레이션을 실행할 수 있다. 단계(S200)에서 시뮬레이션이 실행되면, 시나리오에 계획된 시간에 사건이 발생할 수 있다. 예를 들어, 시나리오에서 특정된 시간 및 위치에서 화생방 재난에 의한 오염운이 발생할 수 있다. 또한, 시나리오에서 특정된 기상 조건에 의하여 오염운이 확산될 수 있다. 여기서, 오염운은, 화생방 재난에 의한 복수의 오염 영역의 집합을 의미한다.
단계(S300)에서, 시뮬레이션 실행 중에 시나리오에 포함된 화생방 재난이 발생한 경우, 화생방 재난에 의한, 오염 영역 및 오염 농도 분포를 지배방정식(governing equation)을 이용하여 산출할 수 있다. 여기서, 지배방정식의 주요 파라미터는 화생방 재난에 사용된 작용제의 물성, 화생방 재난이 발생한 위치의 지형 및 기상 조건을 포함할 수 있다. 단계(S300)에서 오염 영역 및 오염 농도 분포를 산출하는 구체적인 방법은 후술한다. 한편, 단계(S300)는, 지배 방정식을 이용하여 산출된 오염 영역 및 오염 농도 분포를, 다중 윤곽선 형태로 출력할 수 있다.
단계(S400)에서는, 단계(S300)에서 산출된 오염 영역 및 오염 농도 분포를 이용하여, 시나리오에 포함된 개체가 오염되었는지 판정할 수 있다. 여기서, 개체는, 화생방 재난에 의하여 영항을 받는, 사람, 차량, 물자 등을 포함한다. 단계(S400)에서 개체가 오염되었는지 판정하는 구체적인 방법은 후술한다.
단계(S500)에서는, 단계(S400)에서 개체가 오염된 것으로 판정된 경우, 오염된 개체가 무력화되었는지 판단할 수 있다. 여기서, 무력화는 군사용어로써, 개체가 전투력을 상실하게 된 것을 의미한다. 단계(S500)에서, 오염된 개체가 무력화되었는지 판단하는 구체적인 방법은 후술한다.
이하, 도 2를 참조하여, 단계(S300)에서 오염 영역 및 오염 농도 분포를 산출하는 방법을 구체적으로 설명한다.
도 2는 실시예에 따른 오염 영역 및 오염 농도 분포를 산출하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 단계(S300)는, 단계(S310) 내지 단계(S330)의 과정으로부터, 화생방 재난이 발생한 위치의 지형 특성에 따라 상이한 모델을 적용하여 오염 영역 및 오염 농도 분포를 산출할 수 있다. 여기서, 지형 특성은 시가지 지형과 시가지 지형 외의 지형으로 분류할 수 있다. 시가지 지형은 건물이 밀집한 지형으로써, 시가지 지형 외의 지형과 비교하여 상대적으로 복잡한 지형에 해당한다.
단계(S310)에서, 화생방 재난이 시가지 지형에서 발생하였는지 판단할 수 있다.
단계(S320)는, 단계(S310)에서 화생방 재난이 시가지 지형에서 발생한 것으로 판단한 경우, CFD(Computational Fluid Dynamics) 모델 또는 MPM(Morphological Method) 모델을 적용하여 지배 방정식을 수치 모의할 수 있다.
단계(S330)는, 단계(S310)에서 화생방 재난이 시가지 지형 외의 지형에서 발생한 것으로 판단한 경우, 광역 기상 모델을 적용하여 지배 방정식을 수치 모의할 수 있다.
단계(S320) 또는 단계(S330)에서, 각각의 모델을 이용하여 수치 모의하는 지배방정식의 예시는 수학식 1 내지 수학식 6과 같다.
수학식 1 내지 수학식 5는 풍속의 연직 분포를 계산하기 위한 지배 방정식이다. 먼저, 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 평탄 지형에서의 풍속의 연직 분포를 계산한다. 평탄 지형에서 풍속의 연직 분포는 Monin-Obukhov 상사이론을 가정한다.
Figure 112020048460840-pat00001
Figure 112020048460840-pat00002
Figure 112020048460840-pat00003
수학식 1 내지 수학식 3에서,
Figure 112020048460840-pat00004
는 풍속의 연직 분포,
Figure 112020048460840-pat00005
는 연직 고도,
Figure 112020048460840-pat00006
는 캐노피의 높이,
Figure 112020048460840-pat00007
는 대기 혼합고이다. 그리고, 수학식 2에서,
Figure 112020048460840-pat00008
는 거칠기 길이,
Figure 112020048460840-pat00009
는 마찰 속도,
Figure 112020048460840-pat00010
은 Monin-Obukhov 길이,
Figure 112020048460840-pat00011
는 칼만 상수,
Figure 112020048460840-pat00012
은 대기 안정도에 따른 풍속 분포 변화를 반영하기 위한 함수이다.
다음으로, 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 계산된, 대기 안정도에 따른 평탄 지형에서의 풍속 분포를 기초로 하여, 수학식 4 및 수학식 5로부터 지형에 따른 풍속 변화를 계산한다.
Figure 112020048460840-pat00013
수학식 4에서,
Figure 112020048460840-pat00014
는 지형을 따라 굽은 연직 좌표의 모델 좌표계,
Figure 112020048460840-pat00015
는 직교 좌표계,
Figure 112020048460840-pat00016
는 지형 개발 고도이다.
Figure 112020048460840-pat00017
수학식 5에서,
Figure 112020048460840-pat00018
는 모델 좌표계에서의 연직 풍속,
Figure 112020048460840-pat00019
는 직교 좌표계에서의 연직 풍속,
Figure 112020048460840-pat00020
는 속도 벡터의 동서 방향 수평 성분,
Figure 112020048460840-pat00021
는 남북 방향 수평 성분이다.
수학식 6은 시간에 따른 오염 영역의 크기를 계산하기 위한 지배 방정식이다.
Figure 112020048460840-pat00022
수학식 6에서,
Figure 112020048460840-pat00023
는 오염 영역의 크기,
Figure 112020048460840-pat00024
는 수평 방향 라그랑지안 시간 척도이다.
화생방 재난에 의해 발생한 초기의 오염 영역은, 상술한 수학식 1 내지 수학식 5의 과정으로부터 계산된 평균 속도장에 의하여 이동한다. 그리고, 오염 영역의 크기는 상술한 수학식 6에 의하여 성장한다. 지배 방정식은, 수학식 1 내지 수학식 6 외에도, 오염 영역 및 오염 농도 분포를 산출하기 위한 다양한 수학식을 포함할 수 있다.
단계(S320) 또는 단계(S330)는, 지형 특성에 따라 상이한 모델을 적용하여, 수학식 1 내지 수학식 6을 포함한 지배 방정식을 수치 모의함으로써, 오염 영역 및 오염 농도 분포를 산출할 수 있다.
한편, 다시 도 2를 참조하면, 단계(S300)는, 시뮬레이션의 연산 마감 시간을 충족시키기 위하여, 오염 영역 및 오염 농도 분포를 고속으로 연산할 것이 요구된다. 따라서, 단계(S300)는, 고속 연산을 위하여, 단계(S100)에서 입력된 시나리오와 대응하도록, CFD 모델, MPM 모델 또는 광역 기상 모델의 파라미터를, 자동으로 결정할 수 있다. 또한, 단계(S300)는, 고속 연산을 위하여, 모델 파라미터를 제외한 파라미터를 미리 설정된 값으로 결정할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 단계(S400)에서 개체가 오염되었는지 판정하는 방법을 구체적으로 설명한다.
도 3은 실시예에 따른 개체가 오염되었는지 판정하는 방법을 도시한 순서도이다. 도 3을 참조하면, 단계(S400)는, 단계(S410) 내지 단계(S430)를 포함할 수 있다.
단계(S410)에서는, 단계(S300)에서 산출된 오염 영역에서, 오염 농도가 가장 높은 영역을 설정할 수 있다.
단계(S420)에서는, 단계(S300)에서 산출된 오염 영역에 존재하는 개체 중에서, 단계(S410)에서 설정된 영역에 존재하는 개체를 선별할 수 있다. 구체적으로, 단계(S420)에서는, 복수의 개체의 좌표를 각각 정의하고, 단계(S410)에서 설정된 영역 내부에 좌표가 존재하는 개체를 선별할 수 있다.
단계(S430)에서는, 단계(S410)에서 설정된 영역의 오염 농도가 임계치 이상인 경우, 단계(S420)에서 선별된 개체가 오염된 것으로 판정할 수 있다.
단계(S410) 내지 단계(S430)는, 시나리오에 포함된 복수의 개체 중 특정된 하나의 개체가 오염되었는지 판정하는 단계일 수 있다. 따라서, 단계(S410) 내지 단계(S430)는, 복수의 개체 전부가 오염되었는지 판정하기 위하여 반복하여 실행될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 단계(S500)에서 개체가 무력화되었는지 판단하는 방법을 구체적으로 설명한다.
도 4는 실시예에 따른 개체가 무력화되었는지 판단하는 방법을 도시한 순서도이다. 도 4를 참조하면, 단계(S500)는, 단계(S510) 내지 단계(S540)를 포함할 수 있다.
단계(S510)에서는, 단계(S400)에서 오염된 것으로 판정된 개체가, 보호 장비를 착용하였는지 판단할 수 있다. 단계(S510)에서, 오염된 개체가 보호 장비를 착용한 경우 또는 오염된 개체가 착용한 보호 장비의 교체 시기가 도래하지 않은 경우에는, 개체가 무력화되지 않은 것으로 판단한다.
단계(S520)에서, 오염된 개체가 보호 장비를 착용하지 않은 경우 또는 오염된 개체가 착용한 보호 장비의 교체 시기가 도래한 경우에, 오염된 개체가 화생방 재난에 사용된 작용제에 노출된 시간 및 노출된 시간에 대응하는 노출 농도를 계산할 수 있다.
단계(S530)에서, 프로비트(Probit) 모델을 이용하여, 작용제의 LCt50으로부터 LCt90을 계산할 수 있다. 여기서, LCt50은 임의의 주어진 호흡 속도에서 비보호된 노출 개체의 50%를 사망시킬 수 있는 작용제의 양을 의미한다. 또한, LCt90은 임의의 주어진 호흡 속도에서 비보호된 노출 개체의 90%를 사망시킬 수 있는 작용제의 양을 의미한다.
단계(S540)에서, 오염된 개체의 작용제에 대한 노출 농도가 LCt90을 초과하는 경우, 오염된 개체는 무력화된 것으로 판단할 수 있다. 한편, 단계(S500)는, 단계(S540) 전에, 개체에 노출된 작용제의 종류에 따라 즉시 무력화되는 개체와 지연되어 무력화되는 개체를 분류하고, 지연되어 무력화되는 개체의 경우 무력화될 때까지의 지연 시간을 모의할 수 있다. 즉, 즉시 무력화되는 개체는 작용제에 대한 노출 농도가 LCt90을 초과하는 경우 즉시 무력화되는 것으로 모의하고, 지연되어 무력화되는 개체는 작용제에 대한 노출 농도가 LCt90을 초과하더라도 일정한 시간이 경과될 때 까지는 무력화되지 않는 것으로 모의할 수 있다.
이하, 도 5 및 도6을 참조하여 화생방 재난에 대한 대응책을 모의하는 방법을 설명한다.
도 5는 실시예에 따른 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법에서 화생방 재난에 대한 대응책을 모의하는 방법이 포함된 순서도이다.
도 6은 실시예에 따른 화생방 재난에 대한 대응책을 모의하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 단계(S600)에서, 시나리오에 포함된 화생방 재난에 대한, 대응책을 모의할 수 있다. 따라서, 단계(S600)는, 단계(S100)의 시나리오 입력 및 단계(S200)의 시뮬레이션 실행 이후에 실행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 단계(S600)는, 화생방 재난에 대한 대응책으로서, 탐지 단계(S610), 경보 단계(S620), 정찰 단계(S630), 임무형 보호태세 적용 단계(S640), 그리고 제독 단계(S640)를 포함할 수 있다.
단계(S610)에서는, 단계(S100)에서 특정된 탐지기 및 탐지 각도를 이용하여, 탐지기의 탐지 각도 내에서 화생방 재난에 사용된 작용제를 탐지할 수 있다.
단계(S620)에서는, 단계(S610)에서 탐지기의 탐지 각도 내에서 작용제를 탐지하는 경우, 탐지된 작용제의 농도가 기준 값 이상인 경우에 경보를 할 수 있다.
단계(S630)에서, 화생방 재난에 사용된 작용제에 의한 오염 영역의 발견을 위한 정찰 경로를 설정할 수 있다.
단계(S640)에서, 임무형 보호태세(Mission-oriented Protection Posture, MOPP)를 적용하여 개체의 생존 보장을 모의할 수 있다. 임무형 보호태세가 적용되어 개체가 보호 장비를 착용하는 경우 임무의 수행 능률이 낮아질 수 있다. 구체적으로, 보호장비의 착용으로 인하여, 개체의 이동 속도 및 방재 작업 속도가 저하될 수 있다. 단계(S640)는, 수학식 7을 이용하여 개체의 이동 속도의 저하 정도를 산출하고, 수학식 8을 이용하여 개체의 방재 작업 속도의 저하 정도를 산출할 수 있다.
Figure 112020048460840-pat00025
Figure 112020048460840-pat00026
수학식 7에서,
Figure 112020048460840-pat00027
는 이동 속도,
Figure 112020048460840-pat00028
는 최대 이동속도,
Figure 112020048460840-pat00029
은 능률 저하 계수이다. 수학식 8에서,
Figure 112020048460840-pat00030
는 방재 작업 속도,
Figure 112020048460840-pat00031
는 최대 방재 작업 속도,
Figure 112020048460840-pat00032
은 능률 저하 계수이다. 수학식 7과 수학식 8에서의 능률 저하 계수
Figure 112020048460840-pat00033
은 서로 상이할 수 있다.
단계(S650)에서, 화생방 재난에 의하여 오염된 개체의 제독을 모의할 수 있다. 단계(S650)에서는, 제독소의 설치, 제독 물자의 배치 및 오염된 개체의 제독을 최적화하기 위한 모의를 할 수 있다. 특히, 단계(S650)에서, 오염된 개체를 제독하기까지 소요되는 시간 및 제독제의 양을 산출할 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 화생방 재난 대응 시뮬레이션 장치(100)를 설명한다.
도 7은 실시예에 따른 화생방 재난 대응 시뮬레이션 장치(100)의 구성을 도시한 구성도이다.
도 7을 참조하면, 이상에서 설명한 실시예에 따른 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법은, 프로세서(110), 그리고 메모리(120)를 포함하는 화생방 재난 대응 시뮬레이션 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 이 경우, 메모리(120)는 복수의 명령어를 저장할 수 있고, 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 복수의 명령어를 실행함으로써, 상술한 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법의 각 단계를 수행할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
이상에서 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 실시예의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 이하의 청구범위에서 정의하고 있는 실시예의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 실시예의 권리범위에 속하는 것이다.
따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 안되고 예시로서 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.
100: 화생방 재난 대응 시뮬레이션 장치
110: 프로세서
120: 메모리

Claims (15)

  1. 화생방 재난을 포함한 시나리오가 입력되는 단계,
    상기 입력된 시나리오를 기초로 하여 시뮬레이션을 실행하는 단계,
    상기 시뮬레이션의 실행 중에 상기 화생방 재난이 발생한 경우, 상기 화생방 재난에 의한, 오염 영역 및 오염 농도 분포를, 지배방정식을 이용하여 산출하는 단계,
    상기 산출된, 오염 영역 및 오염 농도 분포를 이용하여, 개체가 오염되었는지 판정하는 단계, 그리고
    상기 개체가 오염된 것으로 판정된 경우, 상기 오염된 개체가 무력화되었는지 판단하는 단계
    를 포함하고,
    상기 시나리오에서 상기 화생방 재난이 발생하는 시간과 위치, 및 상기 시간과 상기 위치에서의 풍향 및 풍속이 특정되고,
    상기 오염 영역은 상기 시나리오를 통해 입력되는 상기 풍향 및 풍속을 통해 산출되는 속도 벡터의 동서 방향 수평 성분(
    Figure 112021152523779-pat00041
    )과 남북 방향 수평 성분(
    Figure 112021152523779-pat00042
    ), 및 하기 수학식 1 및 2에 따라 산출되는 모델 좌표계에서의 연직 풍속(
    Figure 112021152523779-pat00043
    )을 통해 산출되는 평균 속도장에 의하여 이동되며,
    상기 오염 영역의 크기(
    Figure 112021152523779-pat00044
    )는 하기 수학식 3에 따라 산출되는 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112021152523779-pat00045

    여기서,
    Figure 112021152523779-pat00046
    는 지형을 따라 굽은 연직 좌표의 모델 좌표계,
    Figure 112021152523779-pat00047
    는 직교 좌표계,
    Figure 112021152523779-pat00048
    는 지형 개발 고도임
    [수학식 2]
    Figure 112021152523779-pat00049

    여기서,
    Figure 112021152523779-pat00050
    는 모델 좌표계에서의 연직 풍속,
    Figure 112021152523779-pat00051
    는 직교 좌표계에서의 연직 풍속,
    Figure 112021152523779-pat00052
    는 속도 벡터의 동서 방향 수평 성분,
    Figure 112021152523779-pat00053
    는 남북 방향 수평 성분임
    [수학식 3]
    Figure 112021152523779-pat00054

    여기서, 여기서
    Figure 112021152523779-pat00055
    은 상기 오염 영역의 크기이고,
    Figure 112021152523779-pat00056
    는 수평 방향 라그랑지안 시간 척도임
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시나리오에서 상기 시간과 상기 위치에서의 온도가 더 특정되는, 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시나리오가 입력되는 단계는,
    상기 화생방 재난에 사용되는 작용제의 종류 및 초기 농도가 특정되어 상기 시나리오가 입력되는 단계인, 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오염 영역 및 오염 농도 분포를 산출하는 단계는,
    상기 화생방 재난이 시가지 지형에서 발생하였는지 판단하는 단계,
    상기 화생방 재난이 시가지 지형에서 발생한 경우, CFD(Computational Fluid Dynamics) 모델 또는 MPM(Morphological Method) 모델을 적용하여 지배 방정식을 수치 모의하는 단계, 그리고
    상기 화생방 재난이 상기 시가지 지형 외의 지형에서 발생한 경우, 광역 기상 모델을 적용하여 지배 방정식을 수치 모의하는 단계
    를 포함하는, 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 개체가 오염되었는지 판정하는 단계는,
    상기 산출된 오염 영역에서 오염 농도가 가장 높은 영역을 설정하는 단계,
    상기 산출된 오염 영역에 존재하는 개체 중에서 상기 설정된 영역에 존재하는 개체를 선별하는 단계, 그리고
    상기 설정된 영역의 오염 농도가 임계치 이상인 경우, 상기 선별된 개체가 오염된 것으로 판정하는 단계
    를 포함하는, 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 오염된 개체가 무력화되었는지 판단하는 단계는,
    상기 오염된 개체가 보호 장비를 착용하였는지 판단하는 단계,
    상기 오염된 개체가 보호 장비를 착용하지 않은 경우 또는 상기 오염된 개체가 착용한 보호 장비의 교체 시기가 도래한 경우, 상기 오염된 개체의 상기 화생방 재난에 사용된 작용제에 대한 노출 시간 및 상기 노출 시간에 대응하는 노출 농도를 계산하는 단계,
    프로비트(Probit) 모델을 이용하여, 상기 작용제의 LCt50으로부터 LCt90을 계산하는 단계, 그리고
    상기 노출 농도가 LCt90을 초과하는 경우, 상기 오염된 개체는 무력화된 것으로 판단하는 단계
    를 포함하는, 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 화생방 재난을 포함하고, 상기 화생방 재난에 사용되는 작용제를 탐지하는 탐지기 및 상기 탐지기에 대응하는 탐지 각도가 특정된 시나리오가 입력되는 단계,
    상기 입력된 시나리오를 기초로 하여 시뮬레이션을 실행하는 단계,
    상기 시뮬레이션의 실행 중에 상기 화생방 재난이 발생한 경우, 상기 화생방 재난에 의한, 오염 영역 및 오염 농도 분포를, 지배방정식을 이용하여 산출하는 단계,
    상기 산출된, 오염 영역 및 오염 농도 분포를 이용하여, 개체가 오염되었는지 판정하는 단계,
    상기 개체가 오염된 것으로 판정된 경우, 상기 오염된 개체가 무력화되었는지 판단하는 단계, 그리고
    상기 화생방 재난에 대한 대응책을 모의하는 단계를 포함하고,
    상기 대응책을 모의하는 단계는,
    상기 탐지기가 상기 탐지 각도 내에서 상기 작용제를 탐지하는 단계,
    상기 탐지된 작용제의 농도가 기준 값 이상인 경우 경보하는 단계, 그리고
    상기 경보 후 상기 화생방 재난에 의한 오염 영역의 발견을 위한 정찰 경로를 설정하는 단계를 포함하는, 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 대응책을 모의하는 단계는,
    상기 경보하는 단계 이후에,
    임무형 보호태세가 적용되어 개체가 보호 장비를 착용하는 경우, 상기 개체의 이동 속도 및 방재 작업 속도의 저하 정도를 하기 수학식 4 및 5에 따라 산출하는 단계를 더 포함하는, 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법.
    [수학식 4]
    Figure 112021152523779-pat00057

    여기서,
    Figure 112021152523779-pat00058
    는 이동 속도,
    Figure 112021152523779-pat00059
    는 최대 이동속도,
    Figure 112021152523779-pat00060
    은 능률 저하 계수임
    [수학식 5]
    Figure 112021152523779-pat00061

    여기서,
    Figure 112021152523779-pat00062
    는 방재 작업 속도,
    Figure 112021152523779-pat00063
    는 최대 방재 작업 속도,
    Figure 112021152523779-pat00064
    은 능률 저하 계수임
  13. 제11항에 있어서,
    상기 대응책을 모의하는 단계는,
    상기 오염된 개체를 제독하기까지 소요되는 시간 및 제독제의 양을 산출하는 단계를 포함하는, 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법.
  14. 화생방 재난 대응 시뮬레이션 장치로서,
    상기 화생방 재난 대응 시뮬레이션 장치는, 프로세서, 그리고 상기 프로세서가 실행하는 복수의 명령어를 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 복수의 명령어를 실행함으로써,
    화생방 재난을 포함한 시나리오가 입력되고,
    상기 입력된 시나리오를 기초로 하여 시뮬레이션을 실행하고,
    상기 시뮬레이션의 실행 중에 상기 화생방 재난이 발생한 경우, 상기 화생방 재난에 의한, 오염 영역 및 오염 농도 분포를 산출하고,
    상기 산출된, 오염 영역 및 오염 농도 분포를 이용하여, 개체가 오염되었는지 판정하고,
    상기 개체가 오염된 것으로 판정된 경우, 상기 오염된 개체가 무력화되었는지 판단하고,
    상기 오염 영역은 하기 수학식 1 및 2에 따라 산출되는 평균 속도장에 의하여 이동되며,
    상기 오염 영역의 크기는 하기 수학식 3에 따라 산출되는,
    화생방 재난 대응 시뮬레이션 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112021152523779-pat00065

    여기서,
    Figure 112021152523779-pat00066
    는 지형을 따라 굽은 연직 좌표의 모델 좌표계,
    Figure 112021152523779-pat00067
    는 직교 좌표계,
    Figure 112021152523779-pat00068
    는 지형 개발 고도임
    [수학식 2]
    Figure 112021152523779-pat00069

    여기서,
    Figure 112021152523779-pat00070
    는 모델 좌표계에서의 연직 풍속,
    Figure 112021152523779-pat00071
    는 직교 좌표계에서의 연직 풍속,
    Figure 112021152523779-pat00072
    는 속도 벡터의 동서 방향 수평 성분,
    Figure 112021152523779-pat00073
    는 남북 방향 수평 성분임
    [수학식 3]
    Figure 112021152523779-pat00074

    여기서, 여기서
    Figure 112021152523779-pat00075
    은 상기 오염 영역의 크기이고,
    Figure 112021152523779-pat00076
    는 수평 방향 라그랑지안 시간 척도임
  15. 제1항, 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 화생방 재난 대응 시뮬레이션 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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