KR20210096392A - 재난상황을 대비한 지능형 대피 유도 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 재난상황을 대비하여 대피자의 대피 경로를 안내하는 대피 유도 시스템으로서, 상기 대피 유도 시스템에 의해서, 조난지역에 존재하는 대피자 그룹의 수(N)와 각 대피자 그룹에 존재하는 대피자의 수(n)가 파악되는 1단계; 조난지역에 존재하는 탈출구의 수(M)가 파악되는 2단계; 하나의 대피자 그룹에 속하는 대피자 전원은 동일한 탈출구로 탈출한다는 가정하에, N개의 대피자 그룹의 대피자가 M개의 탈출구로 대피하는 모든 대피경로가 산출되는 3단계; 상기 대피경로 각각으로 대피자 전원이 탈출하는데 소요되는 시간이 각각 산출되는 4단계; 및 상기 대피경로 중 탈출에 소요되는 시간이 최소인 대피경로가 최적 대피경로로 선정되는 5단계;를 포함한다.

Description

재난상황을 대비한 지능형 대피 유도 시스템{intelligent evacuation guidance simulation system for disaster situation}

본 발명은 재난상황을 대비하여 조난자의 대피를 유도하는 대피 시스템 및 그 제공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 IoT센서와 위치기반정보를 이용하여 화재 등 재난상황에서 실내 인원수 및 밀집지역을 고려하여 최단 대피경로 및 최적 대피 경로를 파악하여 조난자에게 전달하는 지능형 대피 유도 시스템이며, 재난 대피 훈련에 활용할 수도 있는 시뮬레이션 시스템이다.

실내 공간에서 화재 등 재난상황이 발생했을 때, 재난현장에서의 대피경로를 탐색하여 사용자에게 제공함으로써 사용자에게 안전한 대피를 유도 또는 안내할 수 있는 기술들이 존재하고 있다. 그러나, 기존의 기술의 경우 재난 상황에 대한 동적 여건을 실시간으로 고려하지 않고 이용자 특성 및 이용자 밀집 정보를 분석하지 않아서, 이용자에게 최적화된 대피경로를 표출하지 못하는 한계를 가지고 있었고, 시뮬레이션 훈련으로는 적합하지 않은 문제점이 있었다.

이 분야 종래기술로는 공개특허번호 10-2014-0093840에서 재난용 대피유도 시스템이 개시되고 있다.

본 발명은, 화재발생시 건물내에서 사람들이 대피하는 시뮬레이션 시스템을 설계하고 구현하여 재실자의 사실감 있는 대피 이동 동선의 구현을 목적으로 한다.

본 발명은 탈출구의 흐름율과 정체 반경을 적용하여 재실자가 탈출구에 밀집하였을 경우 병목현상이 발생하여 대피시간이 지연되는 현상을 방지할 수 있는 시뮬레이션 시스템을 구축하는 것을 목적으로 하며, 또한, 건물내의 전체 인원분포를 고려하여 건물 내 재실자들의 총 대피시간을 최소화할 수 있는 전역적인 실내 보행자 최적 대피모형을 제시하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 재난상황을 대비하여 대피자의 대피 경로를 안내하는 대피 유도 시스템으로서,

상기 대피 유도 시스템에 의해서, 조난지역에 존재하는 대피자 그룹의 수(N)와 각 대피자 그룹에 존재하는 대피자의 수(n)가 파악되는 1단계; 조난지역에 존재하는 탈출구의 수(M)가 파악되는 2단계; 하나의 대피자 그룹에 속하는 대피자 전원은 동일한 탈출구로 탈출한다는 가정하에, N개의 대피자 그룹의 대피자가 M개의 탈출구로 대피하는 모든 대피경로가 산출되는 3단계; 상기 대피경로 각각으로 대피자 전원이 탈출하는데 소요되는 시간이 각각 산출되는 4단계; 및 상기 대피경로 중 탈출에 소요되는 시간이 최소인 대피경로가 최적 대피경로로 선정되는 5단계;를 포함하는 지능형 대피 유도 시스템이다.

상기 3단계에서, 산출된 대피경로의 안전성을 평가한 후, 안전하지 않은 대피경로는 제거되는 3-1단계;를 더 포함한다.

상기 4단계에서, 상기 대피경로 각각으로 대피자 전원이 탈출하는 대피 시뮬레이션을 진행하고, 대피자 특성에 따른 탈출속도를 고려한 소요시간이 산출되는 4-1단계; 상기 대피 시뮬레이션에서는, 대피하는 대피자끼리 충돌할 수 없도록 설계하여 탈출구에서의 병목 현상을 고려하는 4-2단계;를 더 포함하고, 상기 병목현상은, 시뮬레이션 과정에서 대피자의 어깨너비와 대피경로의 폭을 고려하여 산출되고, 탈출속도는 대피자가 여성인지 남성인지를 고려하고, 대피자의 연령을 고려하여 대피자의 탈출속도가 산출된다.

또한, 상기 탈출속도는 대피경로가 수직이동경로인지 수평이동경로인지를 고려한후, 수직이동경로에서의 대피속도는 수평이동경로에서의 대피속도의 0.4배의 값을 적용할 수 있다.

상기 최적 대피경로를 대피자에게 제공하는 6단계;를 포함하되, 상기 6단계에서 상기 최적 대피경로를 시각적인 영상이나 청각적인 수단을 이용하여 대피자에게 제공하고, 상기 최적 대피경로는 대피자의 스마트폰을 통해 제공될 수 있다.

본 발명은 또한, 건물 내부에서 재난상황을 대비하여 대피 경로를 산출하고 안내하는 대피 유도 시뮬레이션 시스템으로서,

상기 대피 유도 시뮬레이션 시스템에 의해서, 조난지역에 존재하는 대피자 그룹의 수(N)와 각 대피자 그룹에 존재하는 대피자의 수(n)가 파악되는 1단계; 조난지역에 존재하는 탈출구의 수(M)가 파악되는 2단계; 하나의 대피자 그룹에 속하는 대피자 전원은 동일한 탈출구로 탈출한다는 가정하에, N개의 대피자 그룹의 대피자가 M개의 탈출구로 대피하는 모든 대피경로가 산출되는 3단계; 상기 대피경로 각각으로 대피자 전원이 탈출하는데 소요되는 시간이 각각 산출되는 4단계; 상기 대피경로 중 탈출에 소요되는 시간이 최소인 대피경로가 최적 대피경로로 선정되는 5단계; 및 상기 최적 대피경로를 대피자에게 제공하는 6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 대피 유도 시뮬레이션 시스템을 제공한다.

상기 6단계에서, 상기 최적 대피경로는 대피자의 스마트폰을 통해 제공될 수 있다.

본 발명은 상기 구성에 의해서, 화재 등 재난 상황시 탈출구로 탈출하는 인원 흐름율과 정체의 반경을 고려하고 탈출자의 대피경로상 병목현상을 고려하면서 다양한 대피 경로를 산정한 후 총 대피시간이 최소화되는 시스템 구축이 가능한 유리한 효과가 발생한다.

또한, 본 발명에 따른 지능형 대피 유도 시스템을 활용하여 재난 상황을 대비한 대피 유도 시뮬레이션이 가능한 시뮬레이션 시스템을 제공하는 효과도 발생한다.

도 1은 본 발명에 따른 지능형 대피 유도 시뮬레이션 시스템의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 대피 유도 시스템을 위한 바닥, 실내 및 지붕 모델링 개념도
도 3은 대피 시뮬레이션을 최단 경로를 이용했을 경우의 결과이며,
도 4는 대피 시뮬레이션을 최적 경로를 이용했을 경우의 결과이며,
도 5는 대피 시뮬레이션에서 2개의 탈출구와 3개 대피자 그룹을 가정한 경우의 예시이며,
도 6 내지 도 13은 위 도 5의 경우 최단 대피 경로의 모든 경우의 수인 8개의 경우의 수를 보여주며,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 대피경로 시뮬레이션을 통해 계산된 각 대피경로에 따른 대피시간-대피인원 그래프이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들이며 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 지능형 대피 유도 시뮬레이션 시스템에 대해 설명하도록 하며, 먼저 관련 개념들에 대한 설명을 하도록 한다.

[대피성능]

건물에서 화재 등 재난 상황이 발생하면 재실자들은 최단경로를 이용하여 최대한 빠른 속도로 가장 안전한 공간으로 대피하여야 하는데, 이에 필요한 대피안전시간을 확인하는 것이 필요하다. 대피안전시간은 재실자들이 안전하게 대피하는데 소요되는 대피최소시간(RSET, Required Safe Egress Time)이 화재로 인해 위험에 도달하게 되는 허용가능대피시간(ASET, Available Safe Egress Time)의 이하가 되는지 여부로 확인 가능하다. 따라서, 대피성능은 대피최소시간(RSET)과 허용가능대피시간(ASET)에 의해 결정되고, 이는 대피시간을 증가 및 감소시키는 결정요인에 의해 좌우됨. 이들 결정요인에 의해 결정된 RSET과 ASET을 활용한 지수화를 통해 최적화된 대피경로 제시가 가능하다. RSET을 기반한 RSET 안전성 검증은 대피성능을 평가하는 대표적인 검증 방법으로 미국방화협회(NFPA)130code 등 세계 각국의 법령으로 정하고 있다.

[대피최소시간(RSET)]

대피최소시간은 건물에서 화재가 발생했을 때 대피안전구역까지 최단거리를 가장 빠른 속도로 이동하였을 때 소요되는 대피시간으로, 이는 대피반응시간과 대피이동시간이 합산된 시간으로 계산된다. 대피반응시간은 재난경보에 대한 대피자들의 반응시간으로 화재가 감지되는데 걸리는 시간, 화재가 감지되어서부터 거주자들이 인지하는데 걸리는 시간, 화재발생을 인지했을 때부터 거주자들이 행동을 취할 때까지 걸리는 시간으로 구성된다. 이때 대피자의 대피시간에 영향을 주는 요소에는 재실자 별 개인특성에 의해 결정되는 1차적 요소와 공간특성 및 대피상황과 같은 2차적 요소로 나눌 수 있다.

재실자 별 개인특성에 해당하는 1차적 요소는 대피자의 성별, 연령, 시야, 장애여부 등의 요인이 있으며, 건물 공간의 특성 및 대피상황에 따른 2차적 요소에는 수평 및 수직이동, 대피개시 위치, 대피계단까지의 거리, 출입구의 폭, 출입구 혼잡도, 거주자 밀도 등의 요인이 있으며, 대피최소시간은 대피반응시간과 수평거리 및 수직거리의 대피간시간의 합으로 정의될 수 있다.

[허용가능대피시간(ASET)]

허용가능대피시간(ASET)은 대피에 영향을 미치는 조건, 즉 타당한 화재 시나리오에 의해 산출된 플래시오버 시간이나, 특정한 높이까지의 연기 층 하강시간 등을 의미하며, 설계자는 예상되는 화재가 발생하여 확대되는 시간동안 대상공간의 재실자가 대피에 지장을 받는 위험한 상황에 도달하는 가를 통하여 대피 안전성을 평가하는 것이며, 화재시의 재실자의 거주가능시간으로 화재전파속도, 플래시오버도달시간, 연기층하강시간 등을 화재모델링 또는 수계산 공식을 통해 허용한계기준에 도달하는 시간을 측정한다.

[대피속도 영향지표] 대피 속도에 영향을 주는 지표는 아래와 같이 고려함.

대피자 기본정보: 대부분의 대피성능과 관련된 선행연구 및 대피시뮬레이션 프로그램, 해외 대피성능 기준에 의하면, 대피속도에 가장 기본적인 영향인자로 대피자의 성별, 연령, 장애여부 등을 언급하고 있음

성별 : 건강한 성인의 시야가 확보된 평지에서의 대피속도는 여성이 남성에 비해 0.93배 느림

나이 : 이동에 별다른 제약이 없는 대피자의 연령대별 최대, 최소속도를 실험을 통해 도출가능하며, 본 발명에서는 최소-최대 속도 구간의 평균속도를 구하고, 17-55세 평균속도인 1.368값을 기준 속도계수로 정한 뒤, 각 연령대별 속도계수를 산출하였음.

어깨너비 : 지식경제부의「제6차 한국인 인체치수 직접측정 조사사업 보고서(2010.11)」에 의한 한국인 남녀 평균 어깨가쪽사이길이를 어깨너비로 정의하고, 어깨너비 평균을 정리하였음.

수직 · 수평이동 : 성인남성의 시야. 신체장애 등의 제한이 없을 때 대피자의 이동속도는 수직 및 수평이동 여부에 따라 차이가 있음. 계단과 같은 수직이동시 대피자의 이동속도는 복도나 실에서의 수평이동 속도에 비해 0.35-0.45배 느리며, 본 발명에서는 이들의 평균값인 0.4배 값을 적용하여 속도계수를 산출함.

출입구 주변 혼잡도 :

유동계수 : 거주자의 밀도와 대피속도에 영향을 받는 유동계수

상수 : 유동계수에 영향을 미치는 상수값으로 복도, 통로, 램프, 문간, 계단 등.

[대피성능 지수화]

대피성능의 지수화는 대피최소시간(RSET)이 허용가능대피시간(ASET) 이하가 되는지 여부를 확인하는 (RSET<ASET) 과정을 통해 대피성능 지수 산출이 가능하며, 먼저, RSET과 ASET에 영향을 주는 요인들에 대한 정리를 바탕으로 각 시간 산출공식을 도출하고, 이에 따른 지수를 산출하여 가장 안전하게 대피할 수 있는 최적의 경로제시가 가능하다.

대피최소시간(RSET)을 허용가능대피시간(ASET)으로 나누어 위와 같은 부등식을 산출하고, 이 값을 대피성능 지수(R)이라 지칭하였을 때, R<1이면 ‘안전’, R≥1이면 ‘위험’으로 도출하였다. 이를 보다 세분화하면 R값이 1에 가까워질수록 위험하므로 0 ≤ R < 0.25(매우안전), 0.25 ≤ R < 0.5(대체로 안전), 0.5 ≤ R < 0.75(보통안전), 0.75 ≤ R < 1(대체로 위험) 세 단계로 분류할 수 있다.

이하, 본 발명의 대피유도 시뮬레이션 시스템에 대해 설명한다.

[대피 시스템 구성도(ISP) 개발]

본 발명은 디지털 트윈 기반의 대피경로 선정 기술 개발을 위한 전체 대피 시스템 구성도 구축하고, 도 1에서 보는 것과 같이 재난감지 센서부, 이용자인지 센서부, 중앙제어부, 대피경로 탐색부, 출력부(시각화 모듈, 출력 모듈)로 이루어진 전체 대피 시스템의 구성도를 개발하였다. 그리고, 대피경로 선정 기술 개발의 전체적인 정보 흐름과 시스템 개발 상황을 시각적으로 표현하였으며 각 파트별 연계를 통한 최종 대피경로 도출 프로세스를 구성도 형태로 나타내었다(도 1 참고).

[디지털 트윈 모델링의 개요]

본 발명에서 디지털 트윈 기반의 대피경로 선정 기술 개발을 위한 예시적인 형태로 특정 지역의 3차원 객체 모델 구축을 진행하고, 3차원 객체 모델은 건축물 정보, 토지 관련 정보, 지역지구 정보 등의 속성 정보와 3차원 지형정보, 건물 위성 사진, 지도 이미지, GIS/BIM 정보, 지적도(CAD)정보 등의 형상 정보를 기반으로 구축하였다. 여기서 사용된 디지털 트윈 모델링은 시설물의 실외, 실내 정보를 3차원 객체화 할 수 있으며 객체별로 정보를 표현할 수 있으므로 단순한 3차원 모델링이 아닌 데이터 분석/시각화 플랫폼의 기능을 수행할 수 있다.

그리고, 도 2에서 도시된 바와 같이, 재난 대피 건물의 사진 자료와 도면 자료를 참고하여 벽체 및 바닥, 내무 구조의 세부적인 모델링을 진행하고, 해당 시설물의 내부 공간을 실제 크기, 비율대로 모델링하였으며 창문, 계단도 표현하고, 지붕 모델링을 추가하여 모델링 구축을 완료하였다.

[재난 대상 디지털 트윈 기반 대피경로 선정 알고리즘]

본 발명은 재난 대상 대피경로를 시각화하는 방안을 도출하였다. 즉, 대피경로 선정 알고리즘 도출 조건을 기본으로 시각화 방안을 제시하고 디지털 트윈에 적용 가능한 알고리즘을 도출한다.

[최적 대피경로 선정을 위한 A*알고리즘]

A*알고리즘은 초기 노드에서 목표 노드까지의 경로를 찾는 그래프 탐색 알고리즘으로 목표 노드까지의 가장 좋은 경로를 추정(estimate of the best route)하기 위해 각 노드에 랭킹을 부여하는 "heuristic estimate"를 사용하고 그 순서대로 노드를 방문한다. 따라서 A*알고리즘은 그래프에서 최단경로를 찾는 것을 보장하며 최소의 계산(minimum computation)으로 수행한다.

또한, A*알고리즘은 휴리스틱 방법(의사결정을 할 때 해당 문제에 대한 정보를 이용하는 것)과 형식적 방법(formal method : 문제와 관련된 정보를 사용하지 않지만 formally analyzed 될 수 있는 것)을 결합하기 위해 기존에 개발된 기법이며, 대략의 구조는 그래프 탐색 알고리즘을 설정하고 있고, 다른 그래프 탐색 알고리즘과 다른 점은 목표에 얼마나 근접한 것인지를 평가하는데 휴리스틱 함수를 사용하며, 휴리스틱에 의해 먼저 가장 바람직한 방향을 탐색하여. 그 방향이 실패하면 다른 경로를 찾는 구조로 되어 있다.

[A* 알고리즘의 최적화 방안]

재난 상황의 특성상 대피경로를 산출하는데 드는 시간을 최소화할 필요가 있으며, A*알고리즘을 이용해 최단경로를 찾는 그래프는 기존에 제작된 3D 건물 모델로부터 추출하며, 해당 추출 알고리즘을 필수적인 노드로만 구성된 최소 크기를 갖는 그래프를 추출할 수 있도록 개선하여 시스템의 성능을 높일 수 있다.

[최단 경로 산출 모듈]

A* 알고리즘 기반의 최단 경로 산출 모듈은, 그래프와 출발점과 목표점이 주어질 때 그 사이의 최단 경로를 산출하는 알고리즘으로, 그래프의 모든 꼭지점에 대해 해당 꼭지점을 통과하는 최단 경로를 추정하는 휴리스틱 함수 h(x)를 활용한다.

[EEG(Efficient Evacuation Graph)]

건물을 격자(grid)화 했을 때, 최단 경로로 지날 때 항상 지나야 하는 셀(cell)을 추출하여 EEG를 구성하며, 격자 내 모든 셀이 아니라 추출한 일부 셀만을 이용해서 효율적으로 적용이 가능하다.

[최적화 시뮬레이션 모듈]

A* 알고리즘으로부터 산출된 최단 경로는 대피 도중에 발생하는 병목 현상을 고려하지 않으므로, 가상 대피 시뮬레이션을 통해 병목 현상을 최소화하는 최적 경로를 계산할 필요가 있다. 본 발명에서는 최적화 시뮬레이션을 위한 변수로서 아래와 같은 요소를 고려하였다.

대피자 어깨 너비는 평균적으로 40cm로 산정하고, 대피자의 대피 속도는 4.0km/h로 산정하고, 대피 공간은 40cm²의 셀(cell) 격자로 나누었다. 그리고, 인원 감지 센서로 추정한 대피자를 각 구역에 배치하도록 한다. 인원감지 센서는 특정구역에 위치하고 있는 인원의 숫자를 감지할 수 있는 센서이며, 건물 내부에 적절한 곳에 미리 구비된다. 이때 같은 구역에 배치된 대피자는 그룹을 형성하여 같은 대피 경로를 사용하는 것으로 가정하여, 각 대피자 그룹은 모든 가능한 대피로에 대해 시뮬레이션 하며, 대피자 그룹마다 대피 시간 대비 현재 인원을 시뮬레이션하여 그래프로 표현할 수 있게 된다.

도 3과 도 4는 최단 거리 대피경로와 최적 대피경로 산출 결과의 예시적인 모습을 보여준다.

도 3는 A* 알고리즘을 활용하여 최단 경로를 이용했을 경우의 상황을 보여주는데, 30명과 20명이 두개의 공간에 위치하는 두 개의 대피자 그룹을 형성한 경우이다. 그리고, 두 개의 대피자 그룹이 재난 상황에서 최단 거리를 이용하여 대피한 결과 대피 출구는 동일한 출구로 대피하는 모습이다. 그 결과는 총 대피 경로 길이 약 18.0m, 대피 시간은 9.0초의 결과를 보여준다. 이때, 탈출구 부근에서 병목 현상 발생하였다.

도 4는 본 발명에 따른 최적 경로를 이용했을 경우 결과를 보여준다. 도 3의 경우와 동일하게 30명과 20명이 두개의 공간에 위치하여 두 개의 대피자 그룹을 형성한 경우이며, 차이점은 두 개의 대피자 그룹이 최적 경로를 이용하여 대피한 결과 대피 출구는 서로 다른 출구로 대피하는 모습이다. 그 결과, 총 대피 경로 길이는 약 20.3m이고, 대피 시간은 7.6초이었고, 병목 현상은 방지하여 대피시간이 최소화되는 것이다. 본 발명에서는 최적 대피경로를 산출하는 기법을 이용하며, 대피 시간은 건물내의 인원수를 감지하는 센서를 이용해 감지된 건물 내의 모든 인원이 대피하는데 소요되는 시간을 의미한다.

최단 경로란, 특정 위치에서부터 주어진 탈출구까지 이동 가능하고 안전하면서 가장 짧은 경로로써 A* 알고리즘을 이용해 산출되는 경로이다. 그리고, 최적 대피경로란, 모든 인원이 대피하는데 걸리는 시간이 가장 짧은 경로이며, 특정 탈출구에 인원이 몰리는 경우 발생하는 병목 현상에 의해 대피가 지연되는 경우를 최소화하는 경로를 의미하며, 이용 가능한 탈출구를 바탕으로 모든 최단 경로에 대해 시뮬레이션을 통해 병목 현상을 감지하고 대피 시간을 계산하여 가장 최적의 대피경로를 산출하게 된다.

도 5 내지 도 13에서는 본 발명에 따른 최적 대피경로를 도출하는 과정의 예시적인 모습이며, 최단 대피 경로의 모든 경우의 수가 8개인 경우를 보여준다.

도 5에서는 2개의 탈출구와 3개 대피자 그룹이 건물 내에 존재하는 상황에서의 시뮬레이션 과정에 대한 예시이며, 각 대피자 그룹을 30명으로 구성하여 총 90명이 탈출하는 경우를 가정하고 있다.

도 6 내지 도 13는 3개 대피자 그룹이 대피하는 경로 중 최단 대피 경로의 모든 경우의 수인 8개의 경우의 수를 각각 보여준다. 각 대피자 그룹의 위치로부터 모든 탈출구로의 최단 대피 경로를 산출하고, 이때 같은 그룹의 대피자들은 같은 대피 경로를 공유한다고 가정하면, 3개의 그룹으로부터 2개 탈출구로의 경로를 산출하므로 총 2^3 = 8개의 최단 경로를 생성된다. 이때 탐색한 최단 경로 중 안전하지 않은 경로는 제외 된다. 생성한 8개의 대피 경로는 도 6 내지 도 13과 같으며 도 6 내지 도 13의 대피경로를 각각 경로 1 내지 경로 8이라고 한다.

그 후, 생성된 8개의 경로를 기준으로 대피 시뮬레이션을 진행하여 각 대피자 특성에 따라 지정된 속도를 바탕으로 가상 모의 대피를 하며, 이때, 대피자끼리 충돌할 수 없도록 설계하여 병목 현상을 재현할 수 있다. 이 시뮬레이션을 통해 각 경로에 해당하는 대피 시간을 얻을 수 있으며, 그 결과는 아래와 같다.

그리고, 시뮬레이션 대피경로와 대피시간-대피인원 그래프는 도 14에서 도시하고 있다. 시뮬레이션을 통해 계산된 대피 시간을 보면, 경로 4의 대피 시간이 19.60초로 가장 짧기 때문에 최적의 대피 경로임을 확인할 수 있다.

[최적 대피경로 제시]

본 발명은, 위 시뮬레이션에 의해 도출된 최적 대피경로를 조난자에게 제시하는 과정을 포함한다. 그 하나의 예로서 실내에서의 대피경로를 붉은 선을 이용하여 시각화하여 제공할 수 있다. 시각화한 대피경로 제시 수단은 사용자들의 스마트폰 화면이 될 수도 있고, 기타 음성이나 빛의 표출을 통해 시각화한 이미지를 디스플레이 화면에 도출되도록 할 수도 있다. 그외 시각화한 대피 경로는 실내에 배치된 비상등을 이용하거나 대피 경로 표시를 위해 실내 바닥 등에 구비한 비상등 등 적절한 표시 수단을 활용할 수도 있을 것이다.

즉, 본 발명은 건물 내부에서 재난상황을 대비하여 대피 경로를 산출하고 안내하는 대피 유도 시스템이며, 활용상황에 따라서는 재난대비 훈련용 시뮬레이션 시스템으로 활용할 수도 있다. 즉, 학교나 특정 건물 내부에서 재난대비 훈련용으로 활용할 수도 있으며, 위에서 산출한 최적의 대피경로는 대피자의 스마트폰으로 전송하여 대피자가 휴대폰에서 제공되는 경로 안내를 받으면서 대피할 수 있다. 이때 스마트폰으로 제공되는 대피경로는 미리 입력된 조난지역(건물 내부)의 3차원적 영상에 대피자의 이동경로를 안내하는 영상이 나타날 수도 있고 스마트폰의 스피커를 통해서 안내할 수도 있을 것이다.

도 5 이하를 이용하여 위에서 예로 든 상황은, 3개의 그룹으로부터 2개 탈출구로의 경로를 산출하므로 총 2^3 = 8개의 최단 경로를 생성되는 예시적인 상황이었다. 이를 좀 더 일반화하면 아래와 같이 될 수 있다. 조난지역에 존재하는 대피자 그룹의 수를 N이라 하고, 각 대피자 그룹에 존재하는 대피자의 수를 n이라고 하면, 총 대피인원은 N*n이 된다. 그리고, 조난지역에 존재하는 탈출구의 수를 M이라고 할 때, 하나의 대피자 그룹에 속하는 대피자 전원은 동일한 탈출구로 탈출한다는 가정하에, N개의 대피자 그룹의 대피자가 M개의 탈출구로 대피하는 모든 대피경로가 산출될 수 있다. 그리고, 산출된 모든 대피경로 각각에 대해서 대피자 전원이 탈출하는데 소요되는 시간이 각각 산출된다. 상기 대피경로 중 탈출에 소요되는 시간이 최소인 대피경로가 최적 대피경로로 선정된다. 그리고, 선정된 최적 대피경로를 대피자에게 제공하는 것이며, 최적 대피경로는 대피자의 스마트폰을 통해 제공될 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

1. 재난상황을 대비하여 대피자의 대피 경로를 안내하는 대피 유도 시스템으로서,
   상기 대피 유도 시스템에 의해서,
   조난지역에 존재하는 대피자 그룹의 수(N)와 각 대피자 그룹에 존재하는 대피자의 수(n)가 파악되는 1단계;
   조난지역에 존재하는 탈출구의 수(M)가 파악되는 2단계;
   하나의 대피자 그룹에 속하는 대피자 전원은 동일한 탈출구로 탈출한다는 가정하에, N개의 대피자 그룹의 대피자가 M개의 탈출구로 대피하는 모든 대피경로가 산출되는 3단계;
   상기 대피경로 각각으로 대피자 전원이 탈출하는데 소요되는 시간이 각각 산출되는 4단계; 및
   상기 대피경로 중 탈출에 소요되는 시간이 최소인 대피경로가 최적 대피경로로 선정되는 5단계;를 포함하는, 지능형 대피 유도 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 3단계에서,
   산출된 대피경로의 안전성을 평가한 후, 안전하지 않은 대피경로는 제거되는 3-1단계;를 더 포함하는 지능형 대피 유도 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 4단계에서,
   상기 대피경로 각각으로 대피자 전원이 탈출하는 대피 시뮬레이션을 진행하고, 대피자 특성에 따른 탈출속도를 고려한 소요시간이 산출되는 4-1단계;를 더 포함하는 지능형 대피 유도 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 4단계에서,
   상기 대피 시뮬레이션에서는, 탈출구에서의 병목 현상을 고려하여 대피하는 대피자끼리 충돌할 수 없도록 설계하는 4-2단계;를 더 포함하는 지능형 대피 유도 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 병목현상은,
   시뮬레이션 과정에서 대피자의 어깨너비와 대피경로의 폭을 고려하여 산출되는 것을 특징으로 하는 지능형 대피 유도 시스템.
6. 제3항에 있어서, 상기 4단계에서의 탈출속도는,
   대피자가 여성인지 남성인지를 고려하고, 대피자의 연령을 고려하여 대피자의 탈출속도가 산출되는 것을 특징으로 하는, 지능형 대피 유도 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 탈출속도는,
   대피경로가 수직이동경로인지 수평이동경로인지를 고려한후, 수직이동경로에서의 대피속도는 수평이동경로에서의 대피속도의 0.4배의 값을 적용하는 것을 특징으로 하는, 지능형 대피 유도 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 최적 대피경로를 대피자에게 제공하는 6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 대피 유도 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 6단계에서,
   상기 최적 대피경로를 시각적인 영상이나 청각적인 수단을 이용하여 대피자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 지능형 대피 유도 시스템.
10. 제8항에 있어서, 상기 6단계에서,
    상기 최적 대피경로는 대피자의 스마트폰을 통해 제공되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 지능형 대피 유도 시스템.
11. 건물 내부에서 재난상황을 대비하여 대피 경로를 산출하고 안내하는 대피 유도 시뮬레이션 시스템으로서,
    상기 대피 유도 시뮬레이션 시스템에 의해서,
    조난지역에 존재하는 대피자 그룹의 수(N)와 각 대피자 그룹에 존재하는 대피자의 수(n)가 파악되는 1단계;
    조난지역에 존재하는 탈출구의 수(M)가 파악되는 2단계;
    하나의 대피자 그룹에 속하는 대피자 전원은 동일한 탈출구로 탈출한다는 가정하에, N개의 대피자 그룹의 대피자가 M개의 탈출구로 대피하는 모든 대피경로가 산출되는 3단계;
    상기 대피경로 각각으로 대피자 전원이 탈출하는데 소요되는 시간이 각각 산출되는 4단계;
    상기 대피경로 중 탈출에 소요되는 시간이 최소인 대피경로가 최적 대피경로로 선정되는 5단계; 및
    상기 최적 대피경로를 대피자에게 제공하는 6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 대피 유도 시뮬레이션 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 6단계에서,
    상기 최적 대피경로는 대피자의 스마트폰을 통해 제공되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 지능형 대피 유도 시뮬레이션 시스템.

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