KR20180065281A - 선박용 스마트 대피 안내시스템 및 그 제공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 선박용 스마트 대피안내시스템은, 선박내 적어도 하나 이상이 소정 간격으로 마련되어 실시간으로 비상상황 발생 여부 및 비상상황 구역을 포함하는 비상상황 정보를 감지하는 감지 모듈; 상기 감지 모듈에 마련되어 상기 감지 모듈에서 감지된 비상상황 정보를 서버에 전송하는 통신 모듈; 및 상기 통신 모듈로부터 비상상황 정보를 수신하고 상기 비상상황 구역의 승객 밀집도 및 기저장된 선박 내 각 통로 정보를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로 및 대피 예상 시간을 계산하여 제공하는 서버를 포함한다.
본 발명에 따르면, 여객선의 화재, 침수, 좌초 등 재난 상황에서 승객들을 제한된 시간 내에 대피 장소로 대피를 유도하여 승객들의 안전을 제공할 수 있다.

Description

선박용 스마트 대피 안내시스템 및 그 제공방법{Smart escape guiding system for passenger ships and the providing method}

본 발명은 선박용 스마트 대피안내시스템 및 그 제공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 여객선의 화재, 침수, 좌초 등 재난 상황에서 승객들을 제한된 시간 내에 대피 장소로 대피를 유도하여 승객들의 안전을 제공할 수 있는 선박용 스마트 대피 안내시스템 및 그 제공방법에 관한 것이다.

최근에는 건물 내에서 화재 등 재난상황 발생 시, 건물 내의 위험구역 정보를 반영하여 안전한 대피 경로를 생성하고 이에 따라 스마트 기기를 통해 대피안내가 이루어질 수 있는 기술이 개발되었다. 이는 이전의 피난 유도등이 고정 방향만을 안내하고 있어 해당 대피방향이 실제 위험으로부터 안전한 방향인지 여부에 대한 고려가 될 수 없는 점을 개선할 수 있는 기술이다.

그러나 항해 중인 선박에서 재난상황이 발생할 경우, 기존 육상 건물용으로 개발된 지능형 대피안내 시스템과는 달리 선박의 특수성에 의해 선박의 경사도에 따른 위험요인 및 선박 침수에 따른 위험상황을 반영할 수 없으며, 최종 탈출구가 1차적으로 갑판 위 비상집합장소, 2차적으로 퇴선 안내로 이어지는 선박 내 승객 대피의 특징을 반영하기 어려운 문제점들이 존재한다. 이러한 배경에 의해 선박의 특수성을 반영한 지능형 대피안내 시스템의 선박용 추가 기술 개발이 필요하다.

KR 10-1618081

본 발명은 여객선의 화재, 침수, 좌초 등 재난 상황에서 승객들을 제한된 시간 내에 대피 장소로 대피를 유도하여 승객들의 안전을 제공할 수 있는 선박용 스마트 대피 안내시스템 및 그 제공방법방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 스마트 대피안내시스템은, 선박내 적어도 하나 이상이 소정 간격으로 마련되어 실시간으로 비상상황 발생 여부 및 비상상황 구역을 포함하는 비상상황 정보를 감지하는 감지 모듈; 상기 감지 모듈에 마련되어 상기 감지 모듈에서 감지된 비상상황 정보를 서버에 전송하는 통신 모듈; 및 상기 통신 모듈로부터 비상상황 정보를 수신하고 상기 비상상황 구역의 승객 밀집도 및 기저장된 선박 내 각 통로 정보를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로 및 대피 예상 시간을 계산하여 제공하는 서버를 포함한다.

여기서, 특히 상기 감지 모듈은, 선박의 기울기를 감지하는 자이로 센서; 선박 내 침수를 감지하는 침수 센서; 선박 내 승객 밀집도를 감지하는 레이더 센서; 선박 내 온도를 감지하는 온도 센서; 및 선박 내 연기를 감지하는 연기 센서를 포함하는 것을

여기서, 특히 상기 통신 모듈은, 상기 저전력 장거리 통신의 로라(LoRa) 통신을 이용하여 서버로 비상상황 정보를 전송하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 서버는, 선박 내 구조 및 각 통로 정보를 저장하는 저장부; 상기 통신 모듈로부터 비상상황 정보를 수신하는 통신부; 상기 수신된 비상상황 정보와 상기 저장부에 저장된 해당 비상상황 구역의 주변의 각 통로 정보를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로 및 대피 예상 시간을 계산하여 대피 상황을 예측하는 제어부; 및 상기 해당 비상상황 구역의 승객 혼잡도를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로를 분산하여 안내하는 대피 안내부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 스마트 대피 안내 제공방법은, 실시간으로 선박 내의 비상상황 발생 여부 및 비상상황 구역을 포함하는 비상상황 정보를 감지하는 단계; 상기 감지된 비상상황 정보를 서버에 전송하는 단계; 상기 비상상황 정보를 수신하고 해당 비상상황 구역의 승객 밀집도 및 기저장된 선박 내 각 통로 정보를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로 검색하고, 대피 예상 시간을 계산하여 예측하는 단계; 및 상기 검색된 안전 대피 경로 및 예측된 대피 예상 시간을 안내하는 단계를 포함한다.

여기서, 특히 상기 감지하는 단계에서, 선박의 기울기, 선박 내 침수, 선박 내 승객 밀집도, 선박 내 온도 및 선박 내 연기를 포함하여 감지하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 선박 내 안전 대피 경로를 검색하는 단계에서, 상기 안전 대피 경로 검색은 해당 비상상황 발생구역의 주변 통로 정보와 상기 승객 밀집도를 반영하여 적어도 하나 이상의 안전 대피 경로를 검색하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 대피 예상 시간을 계산하는 단계에서, 상기 검색된 안전 대피 경로의 통로 정보에 상기 승객 밀집도를 반영하여 대피하는 시간을 계산하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 대피 예상 시간을 계산하는 단계에서, 상기 수신된 비상상황 정보의 대피 레벨에 대응하여 대피 예상 시간을 계산하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 수신된 비상상황 정보의 대피 레벨은 선박의 기울기의 상황, 선박 내 침수 상황 및 선박 내 화재발생상황에서 적어도 하나 이상에 따른 대피 레벨을 결정하는 것을 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 선박의 기울기의 상황의 대피 레벨은, 선박의 최초 경사도 이상 상황이 발생한 시점부터 경사도가 증가하는 상황을 실시간으로 감지하여, 기설정된 위험 경사도에 도달하는 예상 시간을 계산하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 선박 내 침수 상황의 대피 레벨은, 선박의 최초 침수 구역 발생 시점부터 침수 구역 확산 상황 정보를 실시간으로 감지하여, 기설정된 침수 상황 위험에 도달하는 예상 시간을 계산하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 검색된 안전 대피 경로를 안내하는 단계에서, 상기 해당 비상상황 구역의 승객 혼잡도를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로를 분산하여 안내하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 검색된 안전 대피 경로 및 대피 예상 시간을 안내하는 단계에서, 상기 안전 대피 경로 안내는 음성안내, 경고등 및 경고음을 포함하고, 대피 레벨에 대응하는 경고 안내 주기에 따라 안전 대피 경로 및 대피 예상 시간을 안내하는 점에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 여객선의 화재, 침수, 좌초 등 재난 상황에서 승객들을 제한된 시간 내에 대피 장소로 대피를 유도하여 승객들의 안전을 제공할 수 있다.

또한, 선박 내의 재난 상황에 대한 단계적 경보를 발령하여 선장의 인명 대피 의사 결정을 효과적으로 지원할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 스마트 대피 안내시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 상기 도 1의 감지 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 상기 도 1의 서버의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 선박 내의 비상상황 발생시 안전 대피 경로를 안내하는 예를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 선박용 스마트 대피 안내 제공 방법에 대한 순서도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 스마트 대피 안내시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 상기 도 1의 감지 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 상기 도 1의 서버의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 스마트 대피안내시스템은, 감지 모듈(100), 통신 모듈(200) 및 서버(300)를 포함하여 구성된다.

상기 감지 모듈(100)은 선박 내 적어도 하나 이상이 소정 간격으로 마련되어 실시간으로 비상상황 발생 여부 및 비상상황 구역을 포함하는 비상상황 정보를 감지하게 된다.

보다 구체적으로, 상기 감지 모듈은 항해중인 선박의 기울어지는 상태에 따른 경사도를 감지하고, 선박이 좌초, 파도, 파손에 의해 선박 내로 침수되는 상태를 감지하고, 선박 내 화재 발생시 연기 및 온도를 감지하게 된다. 또한, 선박 내에 승선한 전체 승선 인원수의 밀집도 및 재난 상황이 발생 된 선박 내 특정 영역의 인원수를 레이더를 이용하여 감지하게 된다.

상기 통신 모듈(200)은 상기 감지 모듈(100)에 마련되어 상기 감지 모듈(100)에서 감지된 비상상황 정보를 서버에 전송하게 된다. 상기 저전력 장거리 통신의 로라(LoRa) 통신을 이용하여 서버로 비상상황 정보를 전송하게 된다.

여기서, 로라(LoRa: Long Range) 통신은 대규모 저전력 장거리 무선 통신으로, 통신 거리가 넓고 전력 소모가 적은 장점이 있으며, AP(Access Point)와 리피터가 필요 없어 선박 내 인프라 구축 비용을 줄일 수 있다.

상기 서버(300)는 상기 통신 모듈(200)로부터 비상상황 정보를 수신하고 상기 비상상황 구역의 승객 밀집도 및 기저장된 선박 내 각 통로 정보를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로 및 대피 예상 시간을 계산하여 제공하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 감지 모듈(100)은, 선박의 기울기를 감지하는 자이로 센서(210), 선박 내 침수를 감지하는 침수 센서(220), 선박 내 승객 밀집도를 감지하는 레이더 센서(230), 선박 내 온도를 감지하는 온도 센서(240) 및 선박 내 연기를 감지하는 연기 센서(250)를 포함한다.

상기 자이로 센서(110)는 선박의 횡경사(Heel) 및 종경사(Trim) 정보를 감지하게 된다. 이때, 선박의 횡경사 및 종경사는 운항 도중 선박의 회전 또는 파도의 변화에 따라 변화할 수 있고, 이러한 변화가 심한 경우, 선박은 복원력을 잃고 전복되어 침몰할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 자이로 센서(110)는 선박 경사도인 횡경사 및 종경사를 획득할 수 있으며, 선박 경사도는 선박의 힐링(heeling)값 및 선박의 트림(trim)값을 이용하여 산출되며, 산출된 선박 경사도에 대응하여 상기 서버(300)에서 대피 레벨을 결정하게 된다.

상기 침수 센서(120)는 선박 내에 침수된 영역을 획득하고, 침수 시간을 비교함으로써 침수 속도를 계산한다. 이를 이용하여 서버에서(300)는 선박의 잔여 영역의 침수 시간인 침몰 잔존 시간을 계산할 수 있다.

상기 레이더 센서(130)는 동체감지를 위한 것으로 특정 주파수를 발사하여 수신되는 전파의 거리를 이용하여 동체의 유무 및 동체와의 거리를 측정할 수 있다. 또한, 특정 영역 내의 동체의 움직임들에 대해 감지하여 특정 영역 내의 인원수를 검출하게 된다.

보다 구체적으로, 특정 영역에 재난 상황이 발생할 경우, 그 영역에 존재하는 승객수를 감지하여 밀집도를 계산하여 대피 경로를 안내하게 된다. 즉, 특정 영역의 승객수가 많아 한정된 대피 경로에 인원이 몰릴 경우 대피 시간 내에 안전하게 대피할 수 없으므로 안전 대피 경로를 적어도 하나 이상 제공하여 승객이 안전하고 빠르게 대피하도록 승객 인원수 정보를 파악하게 된다.

상기 온도 센서(140) 및 상기 연기 센서(150) 중 적어도 하나를 이용하여 선박 내 화재 상황을 감지할 수 있다. 여기서, 특정 구역에 설치된 연기 센서(150)에서 이산화탄소 및 일산화탄소가 기 설정된 기준 범위를 초과하여 감지되는 경우, 상기 서버(300)에서는 해당 구역을 화재 발생 의심 구역으로 결정할 수 있고, 특정 구역에 설치된 온도 센서에서 감지된 온도가 40℃ 이하인 경우에도 해당 구역을 화재 발생 의심 구역으로 결정할 수 있다. 또한, 상기 온도 센서(140)의 감지 온도가 40℃ 내지 60℃인 경우, 해당 구역은 화재 경계 구역으로 결정될 수 있고, 감지되는 온도가 60℃를 초과하는 경우, 화재 발생 구역으로 결정될 수 있다.

또한, 상기 온도 센서(140) 및 상기 연기 센서(150)에 의해 화재 발생 의심 구역 이상으로 결정된 구역이 선박의 전체 영역의 20% 이상인 경우, 상기 서버(300)에서는 경계 단계로 결정하고, 선박 범위의 50%를 초과하는 영역인 경우 긴급 단계로 결정할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 서버(300)는 통신부(310), 저장부(320), 제어부(330) 및 대피 안내부(340)를 포함하여 구성된다.

상기 저장부(310)는 선박 내 구조 및 각 통로 정보를 저장하여 관리하게 된다. 즉, 선박의 각 층별 구조 및 통로 정보를 3D 모델로 구축하여 저장하게 된다. 이때, 선박의 각 통로의 폭과 이와 연결되는 각 통로 정보를 알 수 있으므로 승객의 혼잡도를 고려하여 안전 대피 경로를 제공하는데 이용될 수 있다.

상기 통신부(320)는 상기 통신 모듈(200)로부터 상기 감지 모듈(100)로부터 감지된 비상상황 정보를 수신하게 된다. 여기서, 상기 통신 모듈(200)의 로라(LoRa)를 이용한 무선 통신으로 수신하게 된다.

상기 제어부(330)는 상기 통신부(310)에서 수신된 비상상황 정보와 상기 저장부(320)에 저장된 해당 비상상황 구역의 주변의 각 통로 정보를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로 및 대피 예상 시간을 계산하여 대피 상황을 예측하게 된다.

보다 구체적으로, 상기 제어부(330)는 상기 감지 모듈(100)에서 감지된 정보를 판단하여 이에 대응하는 비상상황 대피 단계를 결정하게 되고, 각 단계에 맞는 비상상황에 대응하여 안전대피통로 및 대피예측시간 정보를 제공하게 된다.

상기 제어부(330)는 상기 감지 모듈(100)에서 감지된 선박 경사도의 선박 힐링(heeling)값 및 선박의 트림(trim)값을 이용하여 산출되며, 산출된 선박 경사도에 대응하여 대피 레벨을 결정하게 된다. 이때, 힐링 값이 기설정된 2도 이내 및 트림 값이 3m 이내인 경우 정상 운행 상태인 정상 레벨로 결정될 수 있고, 힐링 값이 2 내지 5도 및 트림 값이 3m 이상인 경우 정상 운항 범위를 벗어난 비상상황의 주의 단계로 결정될 수 있다.

그리고 정상 운항 범위를 초과하는 5도를 초과하는 힐링 값을 가지거나 3m 이상의 트림 값을 가지는 경우 비상상황의 경계 단계로 결정되며, 트림 값에 관계없이 힐링 값이 14도를 초과하는 경우, 비상상황의 긴급 단계로 결정할 수 있다.

즉, 상기 제어부(330)는 자이로 센서(210)로부터 지속적으로 수집되는 선박 경사도 정보를 이용하여, 최초 경사도 이상 상황이 발생한 시점으로부터 경사도가 심화되는 상황을 지속적으로 모니터링하여, 위험 경사도(예 15도 이상) 도달까지의 예상 소요시간을 결정하고, 경사도 발생 방향 정보를 통해 승객 대피 시 1차적 대피장소인 선내 비상집합장소 중에서 실제 대피안내 시에 안내해서는 안되는 위치들을 결정할 수 있도록 한다.

그리고 정상 범위를 벗어난 선박 경사도가 발생하기 시작하면, 위험 경사도 도달까지의 예상 소요 시간이 계산될 수 있으며, 동시에 현재 선박 내 승객 전원이 비상집합장소까지 대피하는데 소요되는 총 대피소요시간이 계산될 수 있다. 만약 위험 경사도 도달까지의 예상 소요 시간이 10분이고 해당 시점에서 승객 전원이 비상집합장소까지 대피하는데 소요되는 총 대피소요시간이 5분인 경우 10분-5분 = 5분의 대피 여유시간이 존재한다고 볼 수 있다. 이러한 대피 여유시간에 대한 정보는 선박의 선장이 대피의사결정을 하는데 있어 중요한 정보로 활용될 수 있다. 선장은 대피여유 시간인 5분 내에 선박의 경사도 발생 상황을 제어할 수 있는 방법을 찾거나, 그러한 방법이 존재하지 않을 경우 승객 대피 실행에 대한 의사결정을 내려야 한다. 만약 위험 경사도 도달까지의 예상 소요 시간이 5분이고, 승객 대피 총 소요시간이 10분인 경우, 선장은 즉시 승객 대피 의사결정을 내려 대피안내가 개시될 수 있도록 하여야 한다

또한, 제어부(330)는 선박의 선내 통로구역 내에 설치된 침수 센서(120)로부터 감지된 침수 정보를 이용하여 최초 침수 구역 발생 시점부터 침수 구역 확산 상황 정보를 활용하여 비상집합장소로의 대피안내에 활용할 수 있도록 한다. 여기서, 선박 좌초 및 파공 등으로 인해 선내 침수가 발생하는 경우 또한 선내 대피방향을 결정함에 있어 중요한 변수로 사용되어야 한다.

즉, 선박의 침수의 경우, 선박의 경사도와 무관한 경우도 있고, 선박 경사도가 심화됨에 따라 침수가 진행되는 경우도 존재한다. 여기서, 선박의 경사도와 무관한 경우에 선박의 수밀구조에 의해 침수 구역의 확산이 제한되는 특성으로, 이 경우는 침수 예상 구역의 승객들만을 대상으로 침수로부터 안전한 장소로 대피안내를 수행하는 부분대피안내를 제공할 수 있다. 그리고 선박 경사도가 심화됨에 따라 침수가 진행되는 경우에는 선박의 수밀구조가 훼손되거나 심각한 경사도 발생에 따라 침수 구역이 점진적으로 확산되는 상황으로 판단하여 선박 내 위험구역을 결정함에 있어 침수 예상 구역과 더불어 경사도 정도 및 방향 예측 정보를 같이 이용하여 안전대피 경로를 결정할 수 있다. 이러한 침수 구역 확산 상황을 예측하기 위해서는 최초 침수구역을 중심으로 주변의 침수센서들로부터 점차 떨어진 침수센서들이 침수 정보를 전송하는 패턴 정보를 이용하는 것이 바람직하다.

따라서, 제어부(330)는 선박의 잔여 영역의 침수 시간인 침몰 잔존 시간을 계산할 수 있다. 선박의 침몰 잔존 시간은, 선박 내의 화재, 침수, 전복 등의 상황이 발생하여 선박이 침몰하기 시작하는 경우, 탈출이 불가능해지는 순간까지의 시간을 의미한다. 선박의 침몰 잔존 시간은, 탑승객들이 안전하게 탈출할 수 있는 시간이기 때문에, 침몰 잔존 시간이 감소할수록 탑승객의 생존률은 감소할 수 있다.

이러한 침수구역 발생 정보를 통해 선장은 부분대피를 개시할 것인지, 전체대피를 개시할 것인지 결정할 수 있다. 침수구역 확산 상황이 부분으로 제한되는 경우 부분대피 실행을 통해 침수 예상 구역의 승객들만을 대상으로 침수로부터 안전한 구역까지 대피 경로를 생성하고 대피안내를 실행할 수 있다. 경사도 발생과 함께 침수구역이 확산되는 경우, 초기 침수 안전구역으로의 승객 부분대피를 실행하는 단계를 거쳐 상기 언급한 경사도 정보 기반 대피안내로 진행할 수 있도록 한다.

상기 대피 안내부(340)는 상기 해당 비상상황 구역의 승객 혼잡도를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로를 분산하여 안내하게 된다.

도 4는 본 발명의 선박 내의 비상상황 발생시 안전 대피 경로를 안내하는 예를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 특정 영역에 재난 상황이 발생할 경우, 그 영역에 존재하는 승객수를 감지하여 밀집도를 계산하여 대피 경로를 안내하게 된다. 즉, 특정 영역의 승객수가 많아 한정된 대피 경로에 인원이 몰릴 경우 대피 시간 내에 안전하게 대피할 수 없으므로 안전 대피 경로를 적어도 하나 이상 제공하여 승객이 안전하고 빠르게 대피하도록 한다.

여기서, 안전 대피 경로를 유도할 때 대피유도 발광기, 비상상황이 발생하였음을 알리는 경보음, 사람들의 대피를 권하는 대피안내방송을 송출하게 된다. 이러한 대피 안내 방송의 경우, 관리자가 직접 대피안내방송을 수행하거나, 미리 저장된 음성방송이 반복적으로 출력되도록 구현되고 있다.

또한, 도 5는 본 발명에 따른 선박용 스마트 대피 안내 제공 방법에 대한 순서도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 스마트 대피 안내 제공방법은, 먼저, 실시간으로 선박 내의 비상상황 발생 여부 및 비상상황 구역을 포함하는 비상상황 정보를 감지하는 단계가 수행된다(S510).

보다 구체적으로, 선박 내 비상상황 정보인 선박의 기울기, 선박 내 침수, 선박 내 승객 밀집도, 선박 내 온도 및 선박 내 연기를 감지하게 된다.

상기 선박의 기울기는 자이로 센서(110)를 이용하여 선박의 횡경사(Heel) 및 종경사(Trim) 정보를 감지하게 된다. 여기서, 상기 자이로 센서(110)는 선박 경사도인 횡경사 및 종경사를 획득할 수 있으며, 선박 경사도는 선박의 힐링(heeling)값 및 선박의 트림(trim)값을 이용하여 산출되며, 산출된 선박 경사도에 대응하여 상기 서버(300)에서 대피 레벨을 결정하게 된다.

상기 선박 내 침수 감지는 침수 센서(120)를 이용하여 선박 내에 침수된 영역을 획득하고, 침수 시간을 비교함으로써 침수 속도를 계산한다. 이를 이용하여 서버에서(300)는 선박의 잔여 영역의 침수 시간인 침몰 잔존 시간을 계산할 수 있다.

상기 선박 내 승객 밀집도는 레이더 센서(130)를 이용하여 승객을 감지하는데 특정 주파수를 발사하여 수신되는 전파의 거리를 이용하여 동체의 유무 및 동체와의 거리를 측정할 수 있다. 또한, 특정 영역 내의 동체의 움직임들에 대해 감지하여 특정 영역 내의 인원수를 검출하게 된다.

이때, 특정 영역에 재난 상황이 발생할 경우, 그 영역에 존재하는 승객수를 감지하여 밀집도를 계산하여 대피 경로를 안내하게 된다. 즉, 특정 영역의 승객수가 많아 한정된 대피 경로에 인원이 몰릴 경우 대피 시간 내에 안전하게 대피할 수 없으므로 안전 대피 경로를 적어도 하나 이상 제공하여 승객이 안전하고 빠르게 대피하도록 승객 인원수 정보를 파악하게 된다.

상기 선박 내 온도 및 선박 내 연기는 온도 센서(140) 및 상기 연기 센서(150) 중 적어도 하나를 이용하여 선박 내 화재 상황을 감지할 수 있다. 여기서, 특정 구역에 설치된 연기 센서(150)에서 이산화탄소 및 일산화탄소가 기 설정된 기준 범위를 초과하여 감지되는 경우, 상기 서버(300)에서는 해당 구역을 화재 발생 의심 구역으로 결정할 수 있고, 특정 구역에 설치된 온도 센서에서 감지된 온도가 40℃ 이하인 경우에도 해당 구역을 화재 발생 의심 구역으로 결정할 수 있다. 또한, 상기 온도 센서(140)의 감지 온도가 40℃ 내지 60℃인 경우, 해당 구역은 화재 경계 구역으로 결정될 수 있고, 감지되는 온도가 60℃를 초과하는 경우, 화재 발생 구역으로 결정될 수 있다.

또한, 상기 온도 센서(140) 및 상기 연기 센서(150)에 의해 화재 발생 의심 구역 이상으로 결정된 구역이 선박의 전체 영역의 20% 이상인 경우, 상기 서버(300)에서는 경계 단계로 결정하고, 선박 범위의 50%를 초과하는 영역인 경우 긴급 단계로 결정할 수 있다.

이어서, 상기 감지된 비상상황 정보를 서버에 전송하는 단계가 수행된다(S520). 이때, 상기 저전력 장거리 통신의 로라(LoRa) 통신을 이용하여 서버로 비상상황 정보를 전송하게 된다. 여기서, 로라(LoRa: Long Range) 통신은 대규모 저전력 장거리 무선 통신으로, 통신 거리가 넓고 전력 소모가 적은 장점이 있으며, AP(Access Point)와 리피터가 필요 없어 선박 내 인프라 구축 비용을 줄일 수 있다.

그 다음, 상기 비상상황 정보를 수신하고 해당 비상상황 구역의 승객 밀집도 및 기저장된 선박 내 각 통로 정보를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로 검색하고, 대피 예상 시간을 계산하여 예측하는 단계가 수행된다(S530).

보다 상세하게는, 저장부에 저장된 선박의 각 층별 구조 및 통로 정보를 3D 모델을 이용하여 선박의 각 통로의 폭과 이와 연결되는 각 통로 정보를 알 수 있으므로 승객의 밀집도를 고려하여 안전 대피 경로를 결정하게 되고, 대피 예상 시간은 안전 대피 경로의 통로 정보에 상기 승객 밀집도를 반영하여 대피하는 시간을 계산하게 된다. 그리고 선박의 기울기의 상황, 선박 내 침수 상황 및 선박 내 화재발생상황에서 적어도 하나 이상에 따른 대피 레벨을 결정한다.

상기 선박 기울기인 선박 경사도는 선박 힐링(heeling)값 및 선박의 트림(trim)값을 이용하여 산출되며, 산출된 선박 경사도에 대응하여 대피 레벨을 결정하게 된다. 이때, 힐링 값이 기설정된 2도 이내 및 트림 값이 3m 이내인 경우 정상 운행 상태인 정상 레벨로 결정될 수 있고, 힐링 값이 2 내지 5도 및 트림 값이 3m 이상인 경우 정상 운항 범위를 벗어난 비상상황의 주의 단계로 결정될 수 있다.

그리고 정상 운항 범위를 초과하는 5도를 초과하는 힐링 값을 가지거나 3m 이상의 트림 값을 가지는 경우 비상상황의 경계 단계로 결정되며, 트림 값에 관계없이 힐링 값이 14도를 초과하는 경우, 비상상황의 긴급 단계로 결정할 수 있다.

여기서, 지속적으로 수집되는 선박 경사도 정보를 이용하여, 최초 경사도 이상 상황이 발생한 시점으로부터 경사도가 심화되는 상황을 지속적으로 모니터링하여, 위험 경사도(예 15도 이상) 도달까지의 예상 소요시간을 결정하고, 경사도 발생 방향 정보를 통해 승객 대피 시 1차적 대피장소인 선내 비상집합장소 중에서 실제 대피안내 시에 안내해서는 안되는 위치들을 결정할 수 있도록 한다.

그리고 정상 범위를 벗어난 선박 경사도가 발생하기 시작하면, 위험 경사도 도달까지의 예상 소요 시간이 계산될 수 있으며, 동시에 현재 선박 내 승객 전원이 비상집합장소까지 대피하는데 소요되는 총 대피소요시간이 계산될 수 있다. 만약 위험 경사도 도달까지의 예상 소요 시간이 10분이고 해당 시점에서 승객 전원이 비상집합장소까지 대피하는데 소요되는 총 대피소요시간이 5분인 경우 10분-5분 = 5분의 대피 여유시간이 존재한다고 볼 수 있다. 이러한 대피 여유시간에 대한 정보는 선박의 선장이 대피의사결정을 하는데 있어 중요한 정보로 활용될 수 있다. 선장은 대피여유 시간인 5분 내에 선박의 경사도 발생 상황을 제어할 수 있는 방법을 찾거나, 그러한 방법이 존재하지 않을 경우 승객 대피 실행에 대한 의사결정을 내려야 한다. 만약 위험 경사도 도달까지의 예상 소요 시간이 5분이고, 승객 대피 총 소요시간이 10분인 경우, 선장은 즉시 승객 대피 의사결정을 내려 대피안내가 개시될 수 있도록 하여야 한다

또한, 선박의 선내 통로구역 내에 설치된 침수 센서(120)로부터 감지된 침수 정보를 이용하여 최초 침수 구역 발생 시점부터 침수 구역 확산 상황 정보를 활용하여 비상집합장소로의 대피안내에 활용할 수 있도록 한다. 여기서, 선박 좌초 및 파공 등으로 인해 선내 침수가 발생하는 경우 또한 선내 대피방향을 결정함에 있어 중요한 변수로 사용되어야 한다.

즉, 선박의 침수의 경우, 선박의 경사도와 무관한 경우도 있고, 선박 경사도가 심화됨에 따라 침수가 진행되는 경우도 존재한다. 여기서, 선박의 경사도와 무관한 경우에 선박의 수밀구조에 의해 침수 구역의 확산이 제한되는 특성으로, 이 경우는 침수 예상 구역의 승객들만을 대상으로 침수로부터 안전한 장소로 대피안내를 수행하는 부분대피안내를 제공할 수 있다. 그리고 선박 경사도가 심화됨에 따라 침수가 진행되는 경우에는 선박의 수밀구조가 훼손되거나 심각한 경사도 발생에 따라 침수 구역이 점진적으로 확산되는 상황으로 판단하여 선박 내 위험구역을 결정함에 있어 침수 예상 구역과 더불어 경사도 정도 및 방향 예측 정보를 같이 이용하여 안전대피 경로를 결정할 수 있다. 이러한 침수 구역 확산 상황을 예측하기 위해서는 최초 침수구역을 중심으로 주변의 침수센서들로부터 점차 떨어진 침수센서들이 침수 정보를 전송하는 패턴 정보를 이용하는 것이 바람직하다.

따라서, 선박의 잔여 영역의 침수 시간인 침몰 잔존 시간을 계산할 수 있다. 선박의 침몰 잔존 시간은, 선박 내의 화재, 침수, 전복 등의 상황이 발생하여 선박이 침몰하기 시작하는 경우, 탈출이 불가능해지는 순간까지의 시간을 의미한다. 선박의 침몰 잔존 시간은, 탑승객들이 안전하게 탈출할 수 있는 시간이기 때문에, 침몰 잔존 시간이 감소할수록 탑승객의 생존률은 감소할 수 있다.

이러한 침수구역 발생 정보를 통해 선장은 부분대피를 개시할 것인지, 전체대피를 개시할 것인지 결정할 수 있다. 침수구역 확산 상황이 부분으로 제한되는 경우 부분대피 실행을 통해 침수 예상 구역의 승객들만을 대상으로 침수로부터 안전한 구역까지 대피 경로를 생성하고 대피안내를 실행할 수 있다.

그리고 상기 검색된 안전 대피 경로 및 예측된 대피 예상 시간을 안내하는 단계가 수행된다(S540).

보다 구체적으로, 특정 영역에 재난 상황이 발생할 경우, 그 영역에 존재하는 승객수를 감지하여 밀집도를 계산하여 대피 경로를 안내하게 된다. 즉, 특정 영역의 승객수가 많아 한정된 대피 경로에 인원이 몰릴 경우 대피 시간 내에 안전하게 대피할 수 없으므로 안전 대피 경로를 적어도 하나 이상 제공하여 승객이 안전하고 빠르게 대피하도록 한다. 이때, 경사도 발생과 함께 침수구역이 확산되는 경우, 초기 침수 안전구역으로의 승객 부분대피를 상기 언급한 경사도 정보 기반 대피안내로 진행할 수 있도록 한다.

여기서, 안전 대피 경로를 유도할 때 대피 유도 발광기, 비상상황이 발생하였음을 알리는 경보음, 사람들의 대피를 권하는 대피안내방송을 송출하게 된다. 이러한 대피 안내 방송의 경우, 관리자가 직접 대피안내방송을 수행하거나, 미리 저장된 음성방송이 반복적으로 출력되도록 구현되고 있다.

또한, 선박 내 재난 상황의 경우 선장의 의사결정이 최우선적으로 존중되어야 하지만, 위급상황에서는 숙련된 선장이라고 해도 정상적인 판단을 하기 어려운 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 인명대피와 관련된 상황 정보에 대해 선장에게 위험상황을 구분하여 단계별로 선장에게 알려주는 방식이 효과적일 수 있다. 이러한 단계를 인명대피와 관련된 비상상황단계로 정의하는 경우, 비상상황단계의 정상 레벨은 평상시 정상 항해 상태를 의미하며, 주의 레벨은 이상 경사도 및 침수 발생 감지 시점, 경계 레벨은 경사도 심화 및 침수 확산에 따라 예상 위험경사도 도달 소요 시간과 전체 승객 총대피완료 소요시간 정보를 함께 제공하게 된다(위험경사 도달 소요시간 > 승객대피 소요시간, 위험경사 도달 소요시간 = 승객대피 소요시간)으로 정의하여 제공될 수 있다.

이상의 본 발명은 선박이라는 특수한 공간 및 상황에 대응하여 여객선 재난상황 발생 시에 효과적이고 안전하게 승객들을 대피시킬 수 있는 선박용 스마트 대피 안내 시스템 및 제공방법으로 구현될 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시 예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시 예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100 --- 감지 모듈 110 --- 자이로 센서
120 --- 침수 센서 130 --- 레이더 센서
140 --- 온도 센서 150 --- 연기 센서
200 --- 통신 모듈 300 --- 서버
310 --- 통신부 320 --- 저장부
330 --- 제어부 340 --- 대피 안내부

Claims (14)

1. 선박내 적어도 하나 이상이 소정 간격으로 마련되어 실시간으로 비상상황 발생 여부 및 비상상황 구역을 포함하는 비상상황 정보를 감지하는 감지 모듈;
   상기 감지 모듈에 마련되어 상기 감지 모듈에서 감지된 비상상황 정보를 서버에 전송하는 통신 모듈; 및
   상기 통신 모듈로부터 비상상황 정보를 수신하고 상기 비상상황 구역의 승객 밀집도 및 기저장된 선박 내 각 통로 정보를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로 및 대피 예상 시간을 계산하여 제공하는 서버를 포함하는 선박용 스마트 대피 안내시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 감지 모듈은,
   선박의 기울기를 감지하는 자이로 센서;
   선박 내 침수를 감지하는 침수 센서;
   선박 내 승객 밀집도를 감지하는 레이더 센서;
   선박 내 온도를 감지하는 온도 센서; 및
   선박 내 연기를 감지하는 연기 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 스마트 대피 안내시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 통신 모듈은,
   상기 저전력 장거리 통신의 로라(LoRa) 통신을 이용하여 서버로 비상상황 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 선박용 스마트 대피 안내시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 서버는,
   선박 내 구조 및 각 통로 정보를 저장하는 저장부;
   상기 통신 모듈로부터 비상상황 정보를 수신하는 통신부;
   상기 수신된 비상상황 정보와 상기 저장부에 저장된 해당 비상상황 구역의 주변의 각 통로 정보를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로 및 대피 예상 시간을 계산하여 대피 상황을 예측하는 제어부; 및
   상기 해당 비상상황 구역의 승객 혼잡도를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로를 분산하여 안내하는 대피 안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 스마트 대피 안내시스템.
   
5. 실시간으로 선박 내의 비상상황 발생 여부 및 비상상황 구역을 포함하는 비상상황 정보를 감지하는 단계;
   상기 감지된 비상상황 정보를 서버에 전송하는 단계;
   상기 비상상황 정보를 수신하고 해당 비상상황 구역의 승객 밀집도 및 기저장된 선박 내 각 통로 정보를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로 검색하고, 대피 예상 시간을 계산하여 예측하는 단계; 및
   상기 검색된 안전 대피 경로 및 예측된 대피 예상 시간을 안내하는 단계를 포함하는 선박용 스마트 대피 안내 제공방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 감지하는 단계에서,
   선박의 기울기, 선박 내 침수, 선박 내 승객 밀집도, 선박 내 온도 및 선박 내 연기를 포함하여 감지하는 것을 특징으로 하는 선박용 스마트 대피 안내 제공방법.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 선박 내 안전 대피 경로를 검색하는 단계에서,
   상기 안전 대피 경로 검색은 해당 비상상황 발생구역의 주변 통로 정보와 상기 승객 밀집도를 반영하여 적어도 하나 이상의 안전 대피 경로를 검색하는 것을 특징으로 하는 선박용 스마트 대피 안내 제공방법.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 대피 예상 시간을 계산하는 단계에서,
   상기 검색된 안전 대피 경로의 통로 정보에 상기 승객 밀집도를 반영하여 대피하는 시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 선박용 스마트 대피 안내 제공방법.
   
9. 제5항에 있어서,
   상기 대피 예상 시간을 계산하는 단계에서,
   상기 수신된 비상상황 정보의 대피 레벨에 대응하여 대피 예상 시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 선박용 스마트 대피 안내 제공방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 수신된 비상상황 정보의 대피 레벨은 선박의 기울기의 상황, 선박 내 침수 상황 및 선박 내 화재발생상황에서 적어도 하나 이상의 상황의 위험도에 대응하여 대피 레벨을 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 스마트 대피 안내 제공방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 선박의 기울기의 상황의 대피 레벨은,
    선박의 최초 경사도 이상 상황이 발생한 시점부터 경사도가 증가하는 상황을 실시간으로 감지하여 기설정된 위험 경사도에 도달하는 예상 시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 선박용 스마트 대피 안내 제공방법.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 선박 내 침수 상황의 대피 레벨은,
    선박의 최초 침수 구역 발생 시점부터 침수 구역 확산 상황 정보를 실시간으로 감지하여 기설정된 침수 상황 위험에 도달하는 예상 시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 선박용 스마트 대피 안내 제공방법.
    
13. 제5항에 있어서,
    상기 검색된 안전 대피 경로를 안내하는 단계에서,
    상기 해당 비상상황 구역의 승객 혼잡도를 반영하여 선박 내 안전 대피 경로를 분산하여 안내하는 것을 특징으로 하는 선박용 스마트 대피 안내 제공방법.
    
14. 제5항에 있어서,
    상기 검색된 안전 대피 경로 및 대피 예상 시간을 안내하는 단계에서,
    상기 안전 대피 경로 안내는 음성안내, 경고등 및 경고음을 포함하고, 대피 레벨에 대응하는 경고 안내 주기에 따라 안전 대피 경로 및 대피 예상 시간을 안내하는 것을 특징으로 하는 선박용 스마트 대피 안내 제공방법.
    

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