KR20200045173A - 사고 시뮬레이션을 실시간으로 제공하는 플랜트 안전훈련 시스템 - Google Patents

Abstract

플랜트 안전훈련 시스템은 플랜트의 동적 공정 상태 시뮬레이션을 모델링하는 공정 시뮬레이션부; 플랜트의 공정 변수에 따른 사고 결과 데이터를 제공하는 사고 시뮬레이션부; 및 상기 공정 시뮬레이션부와 상기 사고 시뮬레이션부 사이에서 데이터의 송신 및 수신을 중개하는 인터랙티브 시뮬레이션부를 포함하고, 상기 사고 시뮬레이션부는, 상기 인터랙티브 시뮬레이션부로부터 사고 시나리오 정보 및 상기 플랜트의 공정 변수를 입력 변수로 수신하고, 상기 수신된 입력변수를 기초로 사고 결과 데이터를 실시간으로 생성하며, 생성된 사고 결과 데이터를 상기 인터랙티브 시뮬레이션부에 제공하는 실시간 사고 결과 시뮬레이션 유닛을 포함한다.

Description

사고 시뮬레이션을 실시간으로 제공하는 플랜트 안전훈련 시스템{Plant safety training system providing accident simulation in real time}

본 발명은 플랜트 안전훈련 시스템에 관한 것으로, 사고 시뮬레이션을 실시간으로 수행하여 제공하는 플랜트 안전훈련 시스템에 관한 것이다.

[국가지원 연구개발에 대한 설명]

본 연구는 국토교통과학기술진흥원의 관리 하에 국토교통부의 "플랜트 안전 훈련 인터랙티브 시뮬레이션 기술 개발"(과제 고유번호: 1615010022, 세부과제번호: 87602, 과제수행기관: 서울대학교 산학협력단)의 지원에 의하여 이루어진 것이다.

햅틱 기반 플랜트 안전훈련 시스템은 플랜트 설비의 노후화, 극한 지역에서의 플랜트 건설 및 운영, 숙련된 운전원의 고령화로 인한 플랜트 사고를 예방하기 위해서, 플랜트 공정 및 안전 운영 기술에 햅틱 기술 및 가상현실 기법 등의 ICT 융복합 기술을 적용하여 플랜트 운영 현장 및 시설의 안전성을 확보할 수 있는 플랜트 안전 훈련 기술이다.

플랜트 안전 훈련 인터랙티브 시뮬레이션 기술은 플랜트 안전훈련 시스템에 포함되는 세부 기술 중 하나로써, 플랜트의 공정 상태에 기반하여 사고 시뮬레이션을 수행, 플랜트에서 발생 가능한 누출, 화재, 폭발 등의 사고에 대해 예측하고 이를 도시하는 기술을 의미한다. 플랜트 안전 훈련 인터랙티브 시뮬레이션 기술은 플랜트의 공정 상황에 기반하여 발생하는 사고 시뮬레이션을 통해 실제 공정에서 발생할 수 있는 사고 상황 및 이에 대한 가이드 라인을 작업자에게 제공하여 보다 효율적인 안전훈련이 수행될 수 있게 한다.

플랜트 안전 훈련 인터랙티브 시뮬레이션 기술에 있어, 사고 시뮬레이션 결과는 플랜트 공정 상황에 따른 공정 조건 및 사고 시나리오 정보 등에 따른 변수에 따라 달라질 수 있다. 즉, 실시간으로 변화하는 공정 조건 및 시나리오에 따른 상황 변동에 대한 정확한 사고 시뮬레이션이 수행되어야 작업자에게 보다 정확한 사고 상황을 제공할 수 있어 효율적인 훈련이 가능하다.

본 발명은 실시간으로 변화하는 공정 조건 및 시나리오에 따른 상황 변동을 고려한 실시간 사고 시뮬레이션을 수행하여 보다 정확한 사고 상황을 작업자에게 제공하는 플랜트 안전훈련 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 안전훈련 시스템은 플랜트의 동적 공정 상태 시뮬레이션을 모델링하는 공정 시뮬레이션부; 플랜트의 공정 변수에 따른 사고 결과 데이터를 제공하는 사고 시뮬레이션부; 및 상기 공정 시뮬레이션부와 상기 사고 시뮬레이션부 사이에서 데이터의 송신 및 수신을 중개하는 인터랙티브 시뮬레이션부를 포함하고, 상기 사고 시뮬레이션부는, 상기 인터랙티브 시뮬레이션부로부터 사고 시나리오 정보 및 상기 플랜트의 공정 변수를 입력 변수로 수신하고, 상기 수신된 입력변수를 기초로 사고 결과 데이터를 실시간으로 생성하며, 생성된 사고 결과 데이터를 상기 인터랙티브 시뮬레이션부에 제공하는 실시간 사고 결과 시뮬레이션 유닛을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 사고 시뮬레이션부는 상기 사고 시뮬레이션 결과를 시각화하여 3D 영상 이미지를 생성하는 시각화 유닛을 더 포함하고, 상기 3D 영상 이미지는 상기 사고 결과 데이터에 포함되어 상기 인터랙티브 시뮬레이션부에 제공될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 플랜트가 구현된 환경을 작업자에게 제공하는 훈련 시스템을 더 포함하고, 상기 인터랙티브 시뮬레이션부는 상기 훈련 시스템에 상기 사고 데이터를 제공하여 상기 사고 데이터가 상기 가상 공간에 반영되도록 하며, 상기 훈련 시스템에서 상기 작업자의 조작에 따른 입력을 전달받아 상기 공정 시뮬레이션부에 입력 값으로 제공할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 실시간 사고 시뮬레이션 유닛은 현재 입력 변수와 직전 입력 변수를 비교하며, 상기 현재 입력 변수와 상기 직전 입력 변수 간의 차이가 일정 기준치 이상인 경우에 현재 입력 변수를 기초로 상기 사고 결과 데이터를 생성하며, 상기 현재 입력 변수와 상기 직전 입력 변수 간의 차이가 일정 기준치 미만인 경우에는 직전 사고 결과 데이터를 제공할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 사고 시뮬레이션부는 상기 직전 입력 변수와 직전 사고 결과 데이터를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜트 안전훈련 시스템의 플랜트 안전훈련 방법은 플랜트의 동적 공정 상태 시뮬레이션을 모델링하는 공정 시뮬레이션부; 플랜트의 공정 변수에 따라 사고 결과 데이터를 제공하는 사고 시뮬레이션부; 및 상기 공정 시뮬레이션부와 상기 사고 시뮬레이션부 사이에서 데이터의 송신 및 수신을 중개하는 인터랙티브 시뮬레이션부을 포함하는 인터랙티브 시뮬레이션 시스템과 상기 사고 결과 데이터를 반영하여 작업자에게 제공하는 훈련 시스템을 포함하는 플랜트 안전훈련 시스템의 플랜트 안전훈련 방법으로, 상기 공정 시뮬레이션부가, 상기 인터랙티브 시뮬레이션부로부터 제공받은 사고 시나리오에 따라 동적 공정 상태 시뮬레이션된 공정 변수를 생성하고, 상기 공정 변수를 상기 인터랙티브 시뮬레이션부에 송신하는 단계; 상기 인터랙티브 시뮬레이션부가, 수신한 공정 변수 및 사고 시나리오 정보를 상기 사고 시뮬레이션부에 제공하고, 상기 공정 변수 및 상기 동적 공정 상태 시뮬레이션 상태를 표시하는 단계; 상기 사고 시뮬레이션부가 상기 공정 변수 및 상기 사고 시나리오 정보에 대응하는 사고 결과 데이터를 생성하고, 생성된 사고 결과 데이터를 상기 인터랙티브 시뮬레이션부에 제공하는 단계; 및 상기 인터랙티브 시뮬레이션부가, 상기 사고 데이터를 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 하드웨어와 결합되어 상술한 플랜트 안전훈련 방법을 실행하도록 매체에 저장된다.

플랜트 안전훈련 시스템은 플랜트 공정 시뮬레이션과 사고 시뮬레이션이 인터랙티브 시뮬레이션부를 통해 유기적으로 융합된 사고 시뮬레이션 결과 데이터를 작업자에게 훈련 시스템을 통해 제공하여, 보다 작업자의 효과적인 훈련이 가능하게 한다.

또한, 이러한 사고 시뮬레이션 결과는 제공되는 입력 변수에 대해 실시간 시뮬레이션을 수행하여 제공되는 것으로 현재 상황을 보다 정확히 반영한 사고 결과 데이터를 작업자에게 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 안전훈련 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2a는 정상 상태 시뮬레이션 모델 공정 흐름도이며, 도 2b는 동적 공정 시뮬레이션 모델 공정 흐름도이다.
도 3은 인터랙티브 시뮬레이션부의 동작 화면을 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 4는 사고 시뮬레이션부의 구성을 도시한 블록도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당 업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로 기술된 것이 아니며, 본 발명의 범위는 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 안전훈련 시스템을 나타낸 블록도이다.

본 실시예에 따른 플랜트 안전훈련 시스템(10)은 인터랙티브 시뮬레이션 시스템(100) 및 훈련 시스템(200)을 포함한다. 인터랙티브 시뮬레이션 시스템(100)은 플랜트의 동적 공정 상태 시뮬레이션을 모델링하는 공정 시뮬레이션부(110), 플랜트의 공정 변수에 따라 사고 결과 데이터를 실시간으로 제공하는 사고 시뮬레이션부(130) 및 상기 공정 시뮬레이션부와 상기 사고 시뮬레이션부 사이에서 데이터의 송신 및 수신을 중개하는 인터랙티브 시뮬레이션부(120)를 포함한다.

본 실시예에 따른 플랜트 안전훈련을 위한 플랜트 안전훈련 시스템(10)은 컴퓨터 장치일 수 있으며, 실시예에 따른 플랜트 안전훈련을 위한 플랜트 안전훈련 시스템은 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 즉, 플랜트 안전훈련 시스템 및 이에 포함된 각 부(unit)는, 특정 형식 및 내용의 데이터를 저장하거나 전자통신 방식으로 주고받기 위한 장치 및 이에 관련된 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 플랜트 안전훈련 시스템을 구성하는 각 부는 반드시 물리적으로 구분되는 별개의 구성요소를 지칭하는 것으로 의도되지 않는다. 즉, 도 1에서 플랜트 안전훈련 시스템의 각 부는 서로 구분되는 별개의 블록으로 도시되었으나, 이는 플랜트 안전훈련 시스템을 이에 의해 실행되는 동작에 의해 기능적으로 구분한 것이다. 실시예에 따라서는 전술한 각 부 중 일부 또는 전부가 동일한 하나의 장치 내에 집적화될 수 있으며, 또는 하나 이상의 부가 다른 부와 물리적으로 구분되는 별개의 장치로 구현될 수도 있다. 예컨대, 각각의 부는 분산 컴퓨팅 환경 하에서 서로 통신 가능하게 연결된 컴포넌트들일 수도 있다.

플랜트 안전훈련 시스템(10)에서, 인터랙티브 시뮬레이션 시스템(100)에서 생성된 안전 사고 데이터는 훈련 시스템(200)에 제공될 수 있다. 훈련 시스템(200)은 작업자(operator, 훈련자)에게 플랜트 환경을 제공할 수 있다. 훈련 시스템(200)은 인터랙티브 시뮬레이션 시스템(100)에서 제공된 사고 결과 데이터를 플랜트 환경에 반영하여 작업자에게 제공할 수 있다. 훈련 시스템(200)은 플랜트 환경이 가상으로 구현된 VR 시스템일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 작업자는 사고 결과 데이터에 따른 행동을 가상 공간 내에서 수행할 수 있으며, 작업자에 의한 조치는 수치조정 값으로 반영되어 인터랙티브 시뮬레이션 시스템(100)에 피드백될 수 있다. 작업자에 의한 조치에 따라 인터랙티브 시뮬레이션 시스템(100)이 생성하는 사고 상황은 변동될 수 있으며, 인터랙티브 시뮬레이션 시스템(100)은 변동된 사고 데이터를 작업자에게 다시 전송할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 플랜트 안전훈련 시스템(10)에서, 인터랙티브 시뮬레이션 시스템(100)은 플랜트의 공정 상황에 기반하여 발생하는 사고 시뮬레이션을 통해 실제 공정에서 발생할 수 있는 사고 상황 및 이에 대한 가이드 라인을 훈련 시스템(200)의 작업자에게 제공하여 보다 효율적인 안전훈련이 수행될 수 있게 한다. 이하, 인터랙티브 시뮬레이션 시스템(100)의 각 구성에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

공정 시뮬레이션부(110)는 플랜트의 정상 상태 공정 시뮬레이션 및 동적 공정 상태 시뮬레이션을 각각 모델링할 수 있다. 도 2a는 정상 상태 시뮬레이션 모델 공정 흐름도이며, 도 2b는 동적 공정 시뮬레이션 모델 공정 흐름도이다.

여기서, 공정 시뮬레이션부(110)가 시뮬레이션 하는 플랜트는 석유화학플랜트일 수 있으며, 대상 공정은 RDS 공정일 수 있다. RDS(Residue De-Sulfurization) 공정은 CDU(Crude Distillation Unit: 상압증류공정)에서 생성된 AR(Atmospheric Residue: 상압잔사유)에 포함된 불순물을 제거하여 후단의 저유황 중질유를 유동층 촉매 반응으로 분해하여 휘발유 및 경유를 생산하는 공정인 FCC(Fluidized Catalytic Cracking) 공정의 원료를 생산하는 공정이다. RDS 공정은 반응기의 온도가 400℃ 이상, 압력이 200기압(수심 2,000m에 해당하는 초고압) 공정으로, 촉매를 이용한 공정이기 때문에 촉매 수명(약 11개월)에 맞추어 촉매 교체 작업을 위해 매년 가동과 중지를 반복하여야 한다. 따라서, 이에 따라 정상상태에서 벗어나야 하는 일이 빈번하여 사고의 위험이 비교적 높아 작업자의 높은 숙련도가 요구되고, 사고 방지를 위한 훈련이 필요한 공정에 해당한다.

공정 시뮬레이션부(110)는 반응기의 후단부터 상압 증류탑 후단까지의 범위를 포함하는 모델링을 진행하여 정상 상태 공정 시뮬레이션을 모델링할 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 정상 상태 공정 시뮬레이션은 최후단인 fractionator의 product를 측정한 뒤 이를 반응기의 output으로 가정하고, 이를 가장 전단인 HHPS의 feed로 주입하도록 모델링되며, HLPS, CHPS, CLPS, CLPFD를 지나 최종적으로 Atmospheric Fractionator를 지나 product로 종료된다.

공정 시뮬레이션부(110)는 정상 상태 공정 모델을 기반으로 동적 모사가 가능한 동적 공정 상태 시뮬레이션을 모델링할 수 있다. 즉, 정상 상태 공정 모델에 도 2b에 도시된 바와 같이, 온도, 압력, 유속 등과 같은 액체의 높이 변수들을 제어하기 위한 복수의 제어기가 추가되어 동적 공정 상태 시뮬레이션의 모델링이 구현될 수 있다. 제어 구조는 캐스케이드 제어가 적용되며, 사고 시나리오를 적용하기 위한 복수의 특정 변수(밸브 개방, valve opening 등)의 점진적인 변화를 구현하기 위한 가상의 제어 장치도 동적 공정 상태 시뮬레이션에 구현될 수 있다.

공정 시뮬레이션부(110)는 제공받은 사고 시나리오에 따라 동적 공정 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 인터랙티브 시뮬레이션부(120)는 복수의 사고 시나리오를 포함할 수 있으며, 이러한 사고 시나리오는 동적 공적 시뮬레이션의 각 제어기를 조절하는 것 및 특정 변수를 조절하는 것과 관련이 있다. 예시적으로, 제어기 및 특정 변수의 조절은 제어기의 오작동, 밸브의 개방 등이 있을 수 있다. 작업자가 적절한 조치를 취하지 못하거나, 해당 상태가 방치되는 경우, 사고가 발생할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제어기 및 특정 변수 또한 복수이므로 인터랙티브 시뮬레이션부(120)는 매우 다양한 케이스의 사고 시나리오를 공정 시뮬레이션부(110)에 제공할 수 있다.

공정 시뮬레이션부(110)는 제공받은 사고 시나리오에 따라 동적 공정 시뮬레이션을 실시간으로 수행할 수 있으며, 동적 공정 시뮬레이션에 따라 플랜트의 각 구성의 공정 변수(T: 온도, P: 압력, F: 유량)가 실시간으로 변하게 된다. 또한, 공정 변수(T: 온도, P: 압력, F: 유량)는 가상 공간에서의 작업자의 조작에 따라 변할 수 있다. 즉, 사고가 발생할 수 있는 상황으로 공정 변수가 변할 수 있으며, 사고가 해소되는 상황으로 공정 변수가 변할 수도 있다.

도 3은 인터랙티브 시뮬레이션부(120)의 동작 화면을 개략적으로 도시한 예시도이다.

인터랙티브 시뮬레이션 시스템(100)에서, 인터랙티브 시뮬레이션부(120)는 공정 시뮬레이션부(110)와 사고 시뮬레이션부130) 사이의 데이터의 송수신을 중개한다. 또한, 인터랙티브 시뮬레이션부(120)는 동적 공정 시뮬레이션 결과(공정 변수)를 수신할 수 있으며, 이를 사고 시뮬레이션부130)에 전달할 수 있다. 동적 공정 시뮬레이션에 의한 공정 변수는 사고 시뮬레이션부130)의 입력 값일 수 있다. 인터랙티브 시뮬레이션부(120)는 사고 시뮬레이션부(130)에서 활용한 가능한 데이터 형태로 시뮬레이션 결과(공정 변수)를 공정 시뮬레이션부(110)에서 수신하여, 사고 시뮬레이션부(130)에 제공할 수 있다. 예시적으로, 시뮬레이션 결과(공정 변수) 데이터는 스프레드시트 형태의 문서 파일일 수 있으며, 인터랙티브 시뮬레이션부(120)는 스프레드시트 형태의 문서 파일을 작업할 수 있는 프로그램을 포함할 수 있으며, 인터랙티브 시뮬레이션부(120)와 사고 시뮬레이션부(130) 모두 이러한 스프레드시트 문서 작업 프로그램과 연동 가능한 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 즉, 공정 시뮬레이션부(110)과 사고 시뮬레이션부(130)이 인터랙티브 시뮬레이션부(120)를 통해 실시간으로 연동될 수 있다.

또한, 인터랙티브 시뮬레이션부(120)는 제공받는 동적 공정 시뮬레이션 결과를 상태 화면에 표시할 수 있다. 도 3은 예시적으로, 시나리오 1(Scenario 1)을 공정 시뮬레이션부(110)에서 시뮬레이션하고 있는 상태를 도시한 것이다. 인터랙티브 시뮬레이션 시스템(100)은 플랜트의 각 구성(FURNACE, Reactor, High Pressure Separator, Gas Detector 등)의 공정 변수를 각각 공정 시뮬레이션부(110)로부터 전달받을 수 있으며, 이에 대한 상태를 각각 표시할 수 있다. 즉, 인터랙티브 시뮬레이션부(120)이 제공하는 상태 화면을 통해 공정 시뮬레이션부(110)에서 수행되고 있는 플랜트의 동적 공정 시뮬레이션 상태가 모니터링 될 수 있다. 그리고, 공정 시뮬레이션부(110)의 제어기 및 변수에 대한 제어는 인터랙티브 시뮬레이션부(120)에서 가능할 수 있다. 인터랙티브 시뮬레이션부(120)의 화면 입력 창을 통해 관리자는 공정 시뮬레이션부(110)의 공정 조건의 변화 및 시뮬레이션의 실행, 정지, 갱신 등을 명령할 수 있다.

또한, 인터랙티브 시뮬레이션부(120)는 훈련 시스템(200)과 연결되어 사고 시뮬레이션부(130)로부터 전달받은 사고 데이터를 실시간으로 전달하여 훈련 시스템(200)의 사고 진행 상태를 갱신할 수 있으며, 훈련 시스템(200)에서 제공된 작업자의 조작을 공정 시뮬레이션부(110)에 제공할 수 있다. 또한, 인터랙티브 시뮬레이션부는(120)는 훈련 시스템(200)에서 작업자에게 제공되는 화면 및 작업자의 시선 화면을 표시할 수 있는 기능을 제공할 수도 있다.

또한, 인터랙티브 시뮬레이션부(120)는 사고 시뮬레이션부(130)로부터 제공된 사고 결과를 화면 상에 표시하여 사고 진행 상황을 나타낼 수 있다. 사고 결과는 플랜트를 렌더링한 3D 영상 이미지일 수 있다. 인터랙티브 시뮬레이션부(120)는 플랜트 공정의 3D 구조를 시각적으로 표시할 뿐만 아니라 사고(누출, 화재, 폭발 등)가 일어났을 때 범례와 함께 그 결과를 시각적으로 표시할 수도 있다. 또한, 사고 결과 데이터를 훈련 시스템(200)으로 제공하여 사고 진행 상황을 가상 시스템에 반영할 수 있다.

이러한 인터랙티브 시뮬레이션부(120)에 제공되는 사고 결과는 사고 시뮬레이션부(130)에서 실시간으로 시뮬레이션되어 제공될 수 있다.

도 4는 사고 시뮬레이션부(130)의 구성을 도시한 블록도이다. 사고 시뮬레이션부(130)는 실시간 사고 시뮬레이션 유닛(131), 메모리(132) 및 사고 결과를 시각화하는 시각화 유닛(133)를 포함할 수 있다.

실시간 사고 시뮬레이션 유닛(131)는 현재 공정 변수에 대한 데이터를 인터랙티브 시뮬레이션부(120)로부터 전달받고 이에 대응하는 사고 결과를 실시간 시뮬레이션할 수 있다. 실시간 사고 시뮬레이션 유닛(131)에는 현재 공정 조건이 전달될 수 있다. 여기서, 현재 공정 조건은 플랜트의 각 구성(FURNACE, Reactor, High Pressure Separator, Gas Detector 등)에 대한 정보 및 동적 공정 시뮬레이션에 따라 실시간으로 변하는 플랜트의 각 구성의 공정 변수(T: 온도, P: 압력, F: 유량)에 해당한다. 또한, 실시간 사고 시뮬레이션 유닛(131)에는 사고 시나리오 정보가 전달될 수 있다. 사고 시나리오 정보는 사고 발생 시나리오, 플랜트 공정의 어떤 부분인지를 나타내는 사고 발생 위치, 사고 모델(누출, 폭발, 화재 등), 기상 정보(날씨, 풍향, 풍속, 온도, 습도 등) 및 지리 정보와 기타 주변 환경적 요소를 포함할 수 있다. 사고 시나리오 정보에 포함된 각각의 정보는 사고 시뮬레이션의 결과를 변화시키는 변수일 수 있다. 실시간 사고 시뮬레이션 유닛(131)은 제공받은 공정 변수 및 사고 시나리오 정보를 기준으로 사고 결과를 실시간으로 시뮬레이션할 수 있다. 다만, 실시간 시뮬레이션에 따라 계산 부하를 방지하기 위해 실시간 사고 시뮬레이션 유닛(131)은 현재 제공받은 입력 변수와 직전 입력 변수를 먼저 비교할 수 있다. 즉, 입력 변수간의 차이가 크지 않은 경우에는 별도의 시뮬레이션을 수행하지 않고 이전 결과를 제공할 수 있다. 즉, 입력 변수간의 차이가 일정 기준치 이상인 경우에만, 실시간 시뮬레이션을 수행하여 사고 결과 데이터를 인터랙티브 시뮬레이션부(120)에 제공할 수 있다. 직전 입력 변수 및 직전 사고 결과 데이터는 메모리(132)에 임시 저장될 수 있다. 사고 시뮬레이션 유닛(131)는 현재 시뮬레이션에 사용된 사고 시나리오 정보 및 공정 변수와 사고 결과 데이터를 메모리(132)에 저장할 수 있으며, 현재 저장된 입력 변수와 사고 결과 데이터는 다음 시뮬레이션에 비교 데이터로 활용될 수 있다.

실시간 사고 시뮬레이션 유닛(131)에서 생성된 플랜트 사고 결과 데이터는 플랜트를 시각화한 데이터를 포함할 수 있다. 즉, 시각화 유닛(133)은 플랜트 사고 결과 시뮬레이션 데이터를 시각화할 수 있다. 상기 시각화한 데이터는 플랜트를 3D 렌더링한 영상 데이터일 수 있다. 시각화 유닛(133)은 시뮬레이션된 사고 결과에 따라 실시간으로 렌더링을 수행하여 3D 영상 이미지를 생성하며, 3D 영상 이미지는 사고 결과 데이터에 포함되어 인터랙티브 시뮬레이션부(120)에 제공될 수 있다.

플랜트 안전훈련 시스템(10)은 플랜트 공정 시뮬레이션과 사고 시뮬레이션이 인터랙티브 시뮬레이션부를 통해 유기적으로 융합된 사고 시뮬레이션 결과 데이터를 작업자에게 훈련 시스템을 통해 제공하여, 보다 작업자의 효과적인 훈련이 가능하게 한다.

또한, 이러한 사고 시뮬레이션 결과는 제공되는 입력 변수에 대해 실시간 시뮬레이션을 수행하여 제공되는 것으로 현재 상황을 보다 정확히 반영한 사고 결과 데이터를 작업자에게 제공할 수 있다.

다른 실시예에 따른 플랜트 안전훈련 방법은 플랜트의 동적 공정 상태 시뮬레이션을 모델링하는 공정 시뮬레이션부; 플랜트의 공정 변수에 따라 사고 결과 데이터를 제공하는 사고 시뮬레이션부; 및 상기 공정 시뮬레이션부와 상기 사고 시뮬레이션부 사이에서 데이터의 송신 및 수신을 중개하는 인터랙티브 시뮬레이션부를 포함하는 인터랙티브 시뮬레이션 시스템과 상기 사고 결과 데이터를 반영하여 작업자에게 제공하는 훈련 시스템을 포함하는 플랜트 안전훈련 시스템의 플랜트 안전훈련 방법으로, 상기 공정 시뮬레이션부가, 상기 인터랙티브 시뮬레이션부로부터 제공받은 사고 시나리오에 따라 동적 공정 상태 시뮬레이션된 공정 변수를 생성하고, 상기 공정 변수를 상기 인터랙티브 시뮬레이션부에 송신하는 단계; 상기 인터랙티브 시뮬레이션부가, 수신한 공정 변수 및 사고 시나리오 정보를 상기 사고 시뮬레이션부에 제공하고, 상기 공정 변수 및 상기 동적 공정 상태 시뮬레이션 상태를 표시하는 단계; 상기 사고 시뮬레이션부가 상기 공정 변수 및 상기 사고 시나리오 정보에 대응하는 사고 결과 데이터를 생성하고, 생성된 사고 결과 데이터를 상기 인터랙티브 시뮬레이션부에 제공하는 단계; 및 상기 인터랙티브 시뮬레이션부가, 상기 사고 데이터를 표시하는 단계를 포함한다.

또한, 플랜트 안전훈련 방법에 의한 동작은, 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 실시예들에 따른 플랜트 안전훈련 방법에 의한 동작을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만 본 발명은 이러한 실시예들 또는 도면에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 플랜트 안전훈련 시스템
100: 인터랙티브 시뮬레이션 시스템
110: 공정 시뮬레이션부
120: 인터랙티브 시뮬레이션부
130: 사고 시뮬레이션부
131: 실시간 사고 시뮬레이션 유닛
132: 메모리
133: 시각화 유닛
200: 훈련 시스템

Claims (7)

1. 플랜트 안전훈련 시스템으로서,
   플랜트의 동적 공정 상태 시뮬레이션을 모델링하는 공정 시뮬레이션부;
   플랜트의 공정 변수에 따른 사고 결과 데이터를 제공하는 사고 시뮬레이션부; 및
   상기 공정 시뮬레이션부와 상기 사고 시뮬레이션부 사이에서 데이터의 송신 및 수신을 중개하는 인터랙티브 시뮬레이션부를 포함하고,
   상기 사고 시뮬레이션부는,
   상기 인터랙티브 시뮬레이션부로부터 사고 시나리오 정보 및 상기 플랜트의 공정 변수를 입력 변수로 수신하고, 상기 수신된 입력변수를 기초로 사고 결과 데이터를 실시간으로 생성하며, 생성된 사고 결과 데이터를 상기 인터랙티브 시뮬레이션부에 제공하는 실시간 사고 결과 시뮬레이션 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 안전훈련 시스템.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 사고 시뮬레이션부는 상기 사고 시뮬레이션 결과를 시각화하여 3D 영상 이미지를 생성하는 시각화 유닛을 더 포함하고,
   상기 3D 영상 이미지는 상기 사고 결과 데이터에 포함되어 상기 인터랙티브 시뮬레이션부에 제공되는 것을 특징으로 하는 플랜트 안전훈련 시스템.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 플랜트가 구현된 환경을 작업자에게 제공하는 훈련 시스템을 더 포함하고,
   상기 인터랙티브 시뮬레이션부는 상기 훈련 시스템에 상기 사고 데이터를 제공하여 상기 사고 데이터가 상기 구현된 환경에 반영되도록 하며,
   상기 훈련 시스템에서 상기 작업자의 조작에 따른 입력을 전달받아 상기 공정 시뮬레이션부에 입력 값으로 제공하는 것을 특징으로 하는 플랜트 안전훈련 시스템.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 실시간 사고 시뮬레이션 유닛은 현재 입력 변수와 직전 입력 변수를 비교하며, 상기 현재 입력 변수와 상기 직전 입력 변수 간의 차이가 일정 기준치 이상인 경우에 현재 입력 변수를 기초로 상기 사고 결과 데이터를 생성하며, 상기 현재 입력 변수와 상기 직전 입력 변수 간의 차이가 일정 기준치 미만인 경우에는 직전 사고 결과 데이터를 제공하는 것을 특징으로 하는 플랜트 안전훈련 시스템.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 사고 시뮬레이션부는 상기 직전 입력 변수와 직전 사고 결과 데이터를 저장하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 안전훈련 시스템.
6. 플랜트의 동적 공정 상태 시뮬레이션을 모델링하는 공정 시뮬레이션부; 플랜트의 공정 변수에 따라 사고 결과 데이터를 제공하는 사고 시뮬레이션부; 및 상기 공정 시뮬레이션부와 상기 사고 시뮬레이션부 사이에서 데이터의 송신 및 수신을 중개하는 인터랙티브 시뮬레이션부을 포함하는 인터랙티브 시뮬레이션 시스템과 상기 사고 결과 데이터를 반영하여 작업자에게 제공하는 훈련 시스템을 포함하는 플랜트 안전훈련 시스템의 플랜트 안전훈련 방법으로,
   상기 공정 시뮬레이션부가, 상기 인터랙티브 시뮬레이션부로부터 제공받은 사고 시나리오에 따라 동적 공정 상태 시뮬레이션된 공정 변수를 생성하고, 상기 공정 변수를 상기 인터랙티브 시뮬레이션부에 송신하는 단계;
   상기 인터랙티브 시뮬레이션부가, 수신한 공정 변수 및 사고 시나리오 정보를 상기 사고 시뮬레이션부에 제공하고, 상기 공정 변수 및 상기 동적 공정 상태 시뮬레이션 상태를 표시하는 단계;
   상기 사고 시뮬레이션부가 상기 공정 변수 및 상기 사고 시나리오 정보에 대응하는 사고 결과 데이터를 생성하고, 생성된 사고 결과 데이터를 상기 인터랙티브 시뮬레이션부에 제공하는 단계; 및
   상기 인터랙티브 시뮬레이션부가, 상기 사고 데이터를 표시하는 단계를 포함하는 플랜트 안전훈련 방법.
7. 하드웨어와 결합되어 제6항에 따른 플랜트 안전훈련 방법을 실행하도록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.

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