인원 계수 센서와 대피 모델을 이용한 디지털 트윈 서비스
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발행연도
2021
작성언어
Korean
자료형태
학술저널
수록면
135-136(2쪽)
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디지털 트윈은 컴퓨터에 현실과 동일한 상황을 모델링하고, 나타날 수 있는 문제들을 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술을 말한다. 디지털 트윈 기반의 재난대응 서비스들이 일부 제안되고는 있으나, 3D 공강 데이터 모델링, 가상의 데이터를 이용한 대피 시뮬레이션 등에 초점이 맞추어져 있고, 재실자 분포 등의 실시간 데이터를 활용한 사례는 매우 미흡한 실정이다. 현재, 화재 및 대피 시뮬레이션 기술은 건축 심의 단계에서 실내 공간의 기하학적 구조가 재실자들의 대피에 미치는 영향을 분석하기 위해 활용되고 있다. 재난 대응 단계에서는 시뮬레이션 결과를 바탕으로 수립된 대피 계획이 아닌, 최단거리 출구로의 대피 등과 같은 단순하고 스태틱한 대피 계획이 적용되고 있다. 화재와 같은 재난 발생 시, 인명피해를 최소화하기 위해서는 건물 내 실시간 재실자 분포와 화재의 확산, 화재 상황에서의 재실자 행동패턴 등이 복합적으로 고려된 시뮬레이션 모델의 활용이 요구된다. 이에 본 연구에서는 재난 대응을 위한 디지털 트윈 서비스로써, 인원 계수 센서와 대피 모델을 이용한 실시간 재실자 분포 기반 화재 대피 시뮬레이션을 제안한다.
보행자 개개인의 미시적인 움직임을 연산하는 대피 모델로는 화재 인지에 따른 우회행동이 고려된 확장된 FFM(Floor Field Mode)을 이용한다. 본 모델은 대상 건물을 2차원 격자 공간으로 표현하고, 화재 모델인 FDS(Fire Dynamics Simulator)와 연계하여 연기의 확산을 묘사한다. 하나의 격자 위에 위치하는 개별 보행자는 매 타임 스텝마다 인접한 8개의 결자 중 이동할 격자를 확률적으로 선택하게 된다. 격자 선택 확률에는 출구와의 거리, 주변 보행자에 대한 의존도, 장애물, 화재 인지 여부, 가시거리, 위험요인 등이 고려된다.
대상 공간의 세부 구역에 대한 재실자 분포는 3D 인원 계수 센서를 이용하여 취득한다. 대상 공간을 세부 구역으로 분할하고, 출입구, 엘리베이터, 계단, 복도 등 각 세부 구역의 경계에 센서를 설치하여 구역 단위 실시간 재실자 분포를 갱신한다. 실시간으로 수집된 데이터는 대피 모델의 입력값이 되어, 대상 공간의 실제 재실자 분포를 이용한 군중 시뮬레이션이 수행되고, 사전에 연산된 화재 시뮬레이션 결과와 연계하면, 가상의 화재 상황에서 현재 재실자 분포에서는 어떠한 대피 행태가 묘사될 것인지 예측해볼 수 있다. 또한 플랫폼 형태로의 서비스 지원을 위해, 본 연구에서는 시뮬레이션을 통해 연산된 각 재실자의 대피 궤적을 OGC의 Moving Features 표준 형태로 제공할 수 있도록 REST API를 개발하였다.
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