The Korean Society Fishries And Sciences Education

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THE JOURNAL OF FISHERIES AND MARINE SCIENCES EDUCATION - Vol. 30 , No. 2

[ Article ]
The Journal of the Korean Society for Fisheries and Marine Sciences Education - Vol. 30, No. 2, pp. 422-432
Abbreviation: J Kor Soc Fish Mar Edu.
ISSN: 1229-8999 (Print) 2288-2049 (Online)
Print publication date 30 Apr 2018
Received 07 Dec 2017 Revised 05 Jan 2018 Accepted 11 Jan 2018
DOI: https://doi.org/10.13000/JFMSE.2018.04.30.2.422

선박 피난분석 프로그램 개발
김원욱 ; 김대희
한국해양수산연수원
㈜삼우이머션

Development Ship Evacuation and Analysis Program(SEA-Pro)
KIM, Won-Ouk ; KIM, Dae-Hee
Korea Institute of Maritime and Fisheries Technology
SAMWOOimmersion Co., Ltd
Correspondence to : 051-610-0301, kdavid73@gmail.com

Funding Information ▼

Abstract

It often occurs the emergency evacuation of the officers and passenger owing to the collision, sinking and stranding of the ship. Under this condition, it is critical factor to shorten the evacuation time in order to increase the survival rate but the narrow and complicated structure of the ship becomes the obstruction of rapid evacuation. The Ship Evacuation Analysis Program (hereinafter referred to SEA-Pro) provides the analysis of evacuation time by considering various factors such as location, width and numbers of emergency exit, etc.

Especially, we tested to prove the reliability of the SEA-Pro at the Hanwoori ship which is a training ship of Korea Institute of Marine and Fisheries Technology. As a result of the test, it shows difference between 6 to 26 seconds, but it is very similar results considering variable situations on the ship. It can be calculated the survival rate by the comparative analysis on the actual evacuation with calculated evacuation time from SEA-Pro and it allows the approach in perspective of human life safety based on this data. It is also available to set the width of aisle, width of emergency exit, numbers and location by considering the number of officer and passenger as well as assigning the proper number of people for the complete vessel which is already built by using the SEA-Pro. It moreover enables to investigate the heavily populated area for the evacuation and disperse the high density population so that it will be capable of planning the effective evacuation.


Keywords: Ship, Emergency evacuation, Survival rate, Evacuation time, Evacuation Analysis, Evacuation planning

Ⅰ. 서 론

선박에 의한 해양사고는 충돌, 침몰, 좌초 및 화재 등 매우 다양한 원인으로 발생한다. 선원들의 생명이 보장되지 못하다고 판단되면 피난을 감행해야 한다. 그런데 선박은 상대적으로 매우 협소하고 구조가 복잡하므로 피난이 쉽지 않다. 특히, 여객선은 선박의 구조를 모르는 불특정 다수의 승객들이 승선하므로 더욱 피난이 어렵다. 따라서 원활하고 신속한 피난을 위해서는 이러한 각종 경우에 대한 피난분석 프로그램 개발이 필요하다. 현재 우리나라에서는 선박피난에 관련한 피난분석 프로그램에 관해서는 거의 연구되어 있지 않다(Park, et al, 2004). 외국의 경우는 Vassalos, et al(2001)이 개발한 선박 침수를 고려한 보행속도 감소 적용이 가능한 Evi, 그리고 선박의 경사각을 임의적으로 적용하여 보행속도를 구하는 Maritime EXODUS 정도만 IMO Test를 거쳤다(Ha et al., 2013). 실제적인 선박 피난분석을 위해서는 해양사고와의 상관관계를 분석하여야 한다. 즉, 선박은 충돌, 좌초 등에 의한 파공으로 선박 내에 침수가 발생하며 이로 인해 선박이 복원력을 잃고 경사가 발생하여 결국 침몰하게 된다. 이때 파공의 위치와 파공면적을 이용하여 침수량을 계산하여 시간당 경사각을 구한다. Sharp(2003) 등의 연구에 의하면 선박의 경우 경사가 30도 이상이 되면 보행할 수 없기 때문에 경사각 30도가 되기 전 피난을 감행해야 한다. 그러나 이 경우 분석은 선박의 크기와 구조에 따라 다르기 때문에 향후 연구를 통해 맞춤형 분석 프로그램이나 표준형 분석프로그램의 개발이 요구된다. 그리고 실제적으로 피난만을 위해 기존 선박에 대한 구조 변경은 어렵기 때문에 선박 건조 당시에 철저한 피난분석이 필요하다. 또한, 이 연구에서 제안하는 프로그램을 이용할 경우 다양한 시나리오를 통해 피난시설의 적절한 배치를 통해 피난 속도를 증가 시킬 수 있다. 즉, 동일 조건에서 효율적인 피난계획을 통해 인명생존율을 높일 수 있다. 이러한 이유로 이 논문에서는 다양한 원인으로 승무원이 보다 원활하고 신속하게 피난할 수 있도록 하기 위한 피난분석 프로그램을 개발에 대해 고찰한다.


Ⅱ. 국내·외 피난관련 내용

피난의 성공은 실제 피난에 필요한 필요피난시간(Required Safe Egress Time: RSET)이 대피허용한계시간을 뜻하는 유효피난시간(Available Safe Egress Time: ASET)보다 작아야한다. 여기서 필요피난시간은 피난이동시간과 피난반응시간을 합하여 구한다. 피난이동시간은 한 집단의 인원이 피난구를 통과할 시간과 최대거리에 마지막 인원이 피난구를 통과하는 시간 중 더 큰 값을 필요피난시간으로 정하며 식(1)과 같이 표현된다(Lee and Lee, 2000).

E=maxe1,e2(1) 

여기서, E : 필요피난시간, e1 : 특정 집단의 인원이 피난구를 통과할 시간, e2 : 마지막 인원이 피난구에 도착할 시간이다. 피난반응시간은 피난을 개시하기 전 사고를 인지하는 시간으로 정확하게 정해진 것은 없으며 다양한 방법으로 연구 중에 있다. SFPE에서는 피난이동시간의 2배 혹은 15~30초 추가를 기술하고 있다(SFPE, 2005a). 그리고 피난유도 설비 정도에 따라 <Table 1>과 같이 정하고 있다(SFPE, 2005b).

<Table 1> 
Estimation of response time
Occupancy Type W1(min) W2(min) W3(min)
offices, schools > 1 > 3 > 4
shops, museums > 2 > 3 > 6
dormitories > 2 > 4 > 5
hotel > 3 > 4 > 6
W1: Broadcasting facility, CCTV, Evacuee guidance of Crew
W2: Recorded message, Egress induction Visual equipment, Evacuee guidance of Crew
W3 : Fire alarm signal, Evacuee guidance of Untrained

1. 국내

우리나라의 인명 안전 규정은 소방법규인 소방시설 설치유지 및 안전관리에 관한 법률의 시행령에 건축물의 피난설비에 대한 내용을 규정하고 있다. 그리고 피난기구의 설치유지 및 안전관리에 필요한 내용은 피난기구의 화재안전기준에 규정하고 있다. 건축법규에서는 건축법의 시행규칙과 동법 시행령 그리고 건축물의 대피·방화구조 등의 기준에서 규정하고 있다.

소방 방재청 고시 제2014-31호 소방시설 등의 성능위주설계 방법 및 기준의 별표 1의 내용을 기준 값으로 설정하였다. 즉, 대피허용한계값은 온도 60℃, 가시거리 5m로 설정하였다. 자세한 내용은 <Table 2>와 같다(NLIC, 2014).

<Table 2> 
Life Safety Standards(KOREA)
Division Performance standard
Temp. 60℃below
Visibility Use Thresholds
Other 5m
Assembly 10m

2. 국외
1) IMO

선박의 인명 안전 규정은 SOLAS 협약을 수용하여 각 국의 사정을 고려하여 국내법으로 제정하여 시행하고 있다(KR, 2006a). 특히, 여기에서는 SOLAS 협약의 내용을 중심으로 고찰하고자 한다. 피난 관련 내용은 제Ⅱ-2에서 규정하고 있으며 화재안전코드(Fire Safety System Code, 이하 FSS Code) 제13장 탈출 수단 배치편에 상세하게 기술하고 있다(KR, 2006b). 실제 피난에 소요되는 시간인 필요피난시간을 IMO MSC.1/Circ.1238의 피난지침식에 의하여 분석하였다. IMO 피난지침식은 식(2)와 같다.

1.25A+T+23E+L(2) 

여기서, A는 피난반응시간(awareness time), T는 필요피난시간(travel time), E는 승정시간(embarkation time), L은 진수시간(launching time)을 나타낸다(Choi et al., 2010). 그리고 피난이동시간에 관련해서는 화물선의 경우 SOLAS Chap. 3 / Reg 31.1.5에 의거 모든 인원과 의장품을 적재하고 10분 이내, 여객선의 경우 SOLAS Chap. 2 / Reg 31.1.3에 의거 모든 인원이 30분 이내에 퇴선할 수 있어야 한다. 그리고 LSA Code Amend/4.4/4.4.3에서는 모든 인원들의 구명정 승정을 화물선은 탑승 지시 후 3분, 여객선은 10분으로 정하고 있다. 이 두 규정을 정리하면 화물선은 집합장소에 7분 이내, 여객선은 20분 이내에 도착할 수 있어야 한다.

2) SFPE

필요피난시간은 실제 선원 및 승객들이 피난하는데 걸리는 시간을 말하는 것으로 SFPE의 피난계산방법을 사용한다(SFPE, 2005c). 군중밀도가 0.54/m2 이하일 경우는 식(3), 0.54/m2 이상일 경우의 계산방법인 식(4)을 사용한다.

Tp=Pk-0.266kDlessthan0.54We(3) 
Tp=P1-0.266Dmorethan0.54kDWe(4) 

여기서, Tp : 특정지점을 통과하는데 걸리는 시간(s), P : 인원수(명), k : 피난 속도 상수(복도, 비상구는 1.4 적용), D : 군중밀도[인원수(명)/유효면적(m2)], We : 비상구 폭(m)이다. 유효피난시간은 선원 및 승객이 특정 공간에서 생존할 수 있는 대피허용한계값에 도달하는 시간을 말한다. 즉, 사람의 호흡선 위치인 바닥에서 1.5m~1.8m에 온도 60℃, 가시거리 5m에 도달하는 시간을 말한다. 이는 화재의 크기와 종류에 따라 다를 수 있다.

3) 일본

일본의 필요피난시간을 계산하는 방법은 건축방재지침에 의해 식(5)는 한 집단의 인원(마지막 인원)이 피난구를 통과하는 시간을 나타내고 식(6)는 최대이동거리에 대한 피난이동속도이다.

e1=P0.25W1(5) 

여기서, P는 인원수, W1은 피난구폭(m)이며 0.25는 상수로 피난구가 통로일 경우 사용된다.

e2=LV(6) 

여기서, L은 최대이동거리(m), V는 보행속도(m/s)이다. 그리고 일본의 대피 안전 평가 방법은 <Table 3>과 같이 계산되며 설계지침 방법 및 대피안전검증방법으로 구분하고 있다(Kim et al., 2001).

<Table 3> 
Life Safety Standards(JAPAN)
Design Guidelines Verification Method
Livingroom T1=2~3A1 ts=AroomHroom-1.8max|vs-v, 0.01
Corridor T2=4A2 ts=AroomHroom-Hlimmax|vs-v, 0.01
Floor T3=8A1+2 ts=AroomHroom-Hlimmax|vs-ve, 0.01

이 표에서, T는 설계지침방법의 허용 피난시간(s), t는 피난안전검증방법의 허용 피난시간(s), A1는 층의 모든 거실의 합계면적(m2), A2는 층의 모든 복도면적의 합계면적(m2), A1+2는 당해실의 바닥면적(m2), Hroom는 당해실의 기준점에서 평균 천장의 높이(m), Hlim는 한계 연기 층의 높이(m) 그리고 는 연기발생량(m3/min), 는 유효 배연량이다.


Ⅲ. 개발방법 및 내용
1) 개발 개요

SEA-Pro는 해양사고 발생 시 선원 및 승객들의 움직임을 분석하는 것을 목적으로 하고 있으며 프로그램 개발 tool은 Windows 10 Pro 환경에서 C# 6.0 프로그래밍 언어를 사용하였다. 그리고 통합 개발툴(IDE)로는 Visual Studio 2015 community를 사용하였으며 Windows 환경에서 GUI프로그램 제작 시 주로 사용되는 Windows Forms 사용자 인터페이스(Leffingwell, 2007)를 이용하여 실제 프로그램을 제작하였다. 피난 상황을 재현하기 위하여 설정해야 하는 항목들은 매우 다양하다. 이러한 이유로 단계별로 그 상황을 설정할 수 있도록 6가지의 모듈 즉, 피난구조 설정 – 노드 배치 – 인원 배치 – 해양사고설정 – 시뮬레이션 - 결과분석의 순으로 이루어진다. 각각의 모듈은 메뉴의 항목을 통하여 구분 지어지며, 복잡한 설정을 누락시키지 않도록 이전 단계가 설정이 되어야 다음 단계로 넘어갈 수 있도록 제작하였다.

2) 개발 방법

피난상황의 재현에 필요한 요소들로는 선박, 인원, 시뮬레이션(동작모듈)으로 크게 나누어질 수 있다. 선박에 대한 부분은 먼저 외형에 해당하는 선박구조, 선박 내부에 사람이 존재할 수 있는 공간인 노드, 사고를 나타내는 재난으로 나누어진다. 이들 선박 구조, 노드, 재난이 결합하여 하나의 Deck을 이루고 있으며 여러 Deck가 모여 선박을 구성한다. 이 외에 선박에 탑승하는 인원은 임의 또는 지정된 위치에 배치되며 이들은 자신들의 이동속도로 이동하는 경우가 많다. 이러한 선박, 인원의 정보들을 바탕으로 Simulation 모듈에서는 배치된 인원들이 단위 노드들 위를 이동하면서 탈출구까지의 최단거리를 적용하여 계산하고 결론을 도출하여 분석한다. [Fig. 1]은 모듈별 관계도이다.


[Fig. 1] 
Diagram of Module

클래스 구조는 Ship Structure Module, Node Module, Disaster(Fire, Flooding) Module의 관련 클래스를 하부 클래스로 가진다. 선박은 각 층을 나타내는 Deck가 여러 개가 모여 하나의 선박을 이룬다. HeelTrim관련 정보는 Disaster 카테고리 내에 포함되지만 모든 Deck에 다 적용이 되므로 별도의 클래스에 보관된다. People Module은 특징별로 Group 클래스로 나누어지며, 그룹 내의 인원(Person 클래스)들은 List로 관리된다. 피난시간 분석은 SEA-pro의 메뉴바에 Simulation 모드를 통하여 계산된다. 재난 지역일 경우에 다시 이동속도 제한이 가해져 순간 속도가 정해지며, 그 속도로 단위 노드들을 이동한다.

피난시간 분석에 가장 중요한 요소인 이동 계산방법은 선원 및 승객은 가장 가까운 탈출구의 최단거리로 탈출한다는 cell 모델을 이용하며 cell모델을 [Fig. 2]에서 보는 바와 같이 세로는 x축, 가로는 y축으로 x2+y2값이 작을수록 최단거리가 된다. 즉, 오른쪽 제일 밑(8.48)에서 출발하여 왼쪽 제일 위쪽(0)으로 탈출하는 경우를 가정할 경우(단, 검은색의 굵은 선안은 장애물) 최단거리는 굵은 실선과 같다(MST, 2003).


[Fig. 2] 
Concept of Cell Model

계산된 결과는 Report Module의 Record클래스에 저장된다. [Fig. 3]은 주요 클래스 구조도이다.


[Fig. 3] 
Structure Diagram of Major class

선원 및 승객의 현재 이동속도를 구하여 빠른 순서대로 정렬하고 빠른 순서부터 행동을 시작한다. 현재 이동속도는 개인 기본속도에 위치한 노드의 종류에 따라 결정된다. 해양사고의 경우 종류에 따라 그 비율을 침수(무릎) : 0.7, 침수(허리) : 0.3, 화재연기(선원, 현장숙지) : 0.7, 화재연기(승객, 현장 미숙지) : 0.3로 정한다. 그리고 경사각의 경우 Galea(2016)의 연구에 의하면 경사각에 의한 보행속도 감소는 heeling이 20도인 경우 23% 감소되는 것으로 나타났다. 그리고 satoh et al.,(2006)의 연구에 의하면 보행속도 감소를 [Fig. 4]에 이유로 설명하였다.


[Fig. 4] 
The definition of sloping road distance(l) using two values of horizontal distance(d) and height (h)

[Fig. 4]의 원리를 이용하면 식(7)과 같이 보행속도 감소 비율을 산정할 수 있는데 Galea(2016)의 연구와 거의 유사하다.

l=dcosθ1+sinθ(7) 

식(7)을 이용하여 선박이 충돌이나 좌초로 인해 횡경사가 생긴 경우 승객 및 승무원의 보행속도 감소를 추정하여 피난이동시간을 구하면 <Table 4>와 같다.

<Table 4> 
Decrease rate according to Evacuation time
Heeling(°) Decrease rate(%) Evacuation time(s)
5 8.4 224.4
10 16.1 240.3
15 23.3 255.2
20 30.0 269.1

3) 구조 및 노드 설정

구조 설정 단계는 [Fig. 5]에서 보는 바와 같이 선박의 평면도를 로드하고 선박의 길이와 폭을 입력하여 실제 축척과 맞도록 한다. 이 방법은 이 연구에서 기존의 방법과의 차별화 시키는 것으로 현재 많은 피난 프로그램은 cad 파일 등 도면 설계 프로그램으로 만들어진 파일 형식을 로드한다. 하지만 이 방법은 cad 등 설계 프로그램을 모르는 사람에게는 치명적이었다.


[Fig. 5] 
Upload of Arrangement

하지만 이 연구에서 제안하는 방법은 도면을 단순하게 캡처하여 그림 파일로 작성하여 축척에 맞게 입력하며 [Fig. 5]에서 보는 바와 같이 로드가 되므로 아주 간단하게 피난분석 프로그램을 사용할 수 있다. 즉, 현재 기존의 많은 피난 프로그램은 cad 파일 등 도면 설계 프로그램으로 만들어진 파일 형식을 로드하는 방법을 사용하여 cad 등 설계 프로그램을 사용할 수 없는 사람에게는 시나리오 변경 등 분석에 어려움이 있었다. 이 프로그램은 도면을 캡쳐하여 그림 파일로 작성하여 축척에 맞게 입력하여 로드하는 아주 간단한 방법을 적용하여 기존 프로그램과 차별화를 시켰다. 다양한 시나리오를 통해 피난 시설 규모 및 위치의 적절한 배치를 통해 피난 속도를 증가 시켜 인명 생존율을 높이는 피난계획 설정에 이용될 수 있다.

그리고 이렇게 로드된 선박의 평면도를 [Fig. 6]과 같이 외곽선을 그리면 피난분석 프로그램에서 필요한 평면도는 완성된다.


[Fig. 6] 
Arrangement organize

그 이후 [Fig. 7]과 같이 완성된 구조 내에 피난 공간을 나타내는 노드를 지정한다. 노드란 사람이 존재하고 이동 가능한 영역을 표시하는 것으로 하나의 노드는 0.5m x 0.5m로 고정이 되어 있다. 이것은 한 사람의 평균적인 어깨 사이즈로 사람이 차지하는 공간을 의미한다. 그러면 인원배치 및 해양시고 설정을 제외하고 분석을 위한 기초 작업은 완료된다.


[Fig. 7] 
Setting of Node and Exit

4) 인원배치 및 해양사고 설정

승객 및 선원의 연령, 나이, 신장, 체중에 따라 다양한 설정이 가능하다. 이 사람들은 그룹설정, 1인 인원 배치, 랜덤 배치 등을 통하여 노드 위에 배치된다. [그룹], [1인 인원 배치], [랜덤 배치] 중 하나를 선택하여 인원을 배치한다. 인원은 각각의 성격을 설정 할 수 있으며 이를 통하여 인원의 이동 속도가 결정이 된다. [그룹] 내에서 대기 그룹을 설정 하고 저장 할 수 있으며 배치될 인원을 설정 할 수 있다. 이때 중요한 보행속도의 경우는 Ando, et al.,(1988)의 의하면 [Fig. 8]과 같다.


[Fig. 8] 
Forecasting the flow of people

특히, 기존 피난분석 프로그램과의 차별화를 위해서는 선박에서의 피난의 특수성이 고려되어야 한다. 이에 선박 내에서 발생하는 재난을 설정하는 것으로 크게 화재와 충돌 및 좌초 등에 의한 선박 경사이므로 화재의 경우에는 연기가 발생하며 선박 내부의 지형에 익숙한 [선원]과 지형에 미숙한 [승객]으로 나누어지며, 선박 경사의 경우 0도, 10도, 20도에 따라 이동속도가 달라진다. 단, Sharp(2003) 등의 연구에 의하면 선박의 경우 경사가 30도 이상이 되면 보행할 수 없기 때문에 경사 30도 이상에 대한 경우는 제외하였다. 화면의 일부분을 드래그한 후 우클릭하여 재난을 설정한다. 경사 메뉴를 선택하여 시간에 따라 Heel&Trim의 경사를 설정한다. 침수의 경우에도 [무릎], [허리]로 나누어져 사람의 이동에 영향을 받는다. 또한, SEA-Pro에서는 실제 선박 피난상황을 고려해서 최단 피난구로만 탈출하는 기존 기능에 승무원이 피난을 유도하는 기능과 어느 탈출구가 폐쇄되어 지정한 피난구로 이동하는 기능을 추가하였다. [Fig. 9]는 승무원이 승객을 유도하는 상황에 대한 것으로 원안에 있는 인원은 가까운 피난구(2)가 아닌 화살표 방향의 피난구(1)로 이동하게 된다. 이때 범위는 사용자가 정할 수 있다.


[Fig. 9] 
Evacuee guidance of Crew

[Fig. 10]은 모든 인원이 가까운 피난구로 이동하는데 피난구 폐쇄를 고려한 사용자가 지정한 피난구로만 이동하는 상황으로 피난구 1로만 탈출하는 상황도이다.


[Fig. 10] 
Move to designated Exit

5)시뮬레이션 및 결과 분석

이전의 모든 설정이 완료되었다면 시뮬레이션이 실행되며 승객 및 선원들이 이동 알고리즘을 통해 노드 위에서 가장 가까운 탈출구를 향하여 궤적을 남긴다. 다수의 승객 및 선원들이 동시에 동일한 지역을 이동할 경우 한 노드를 차지하기 위하여 충돌이 발생하며, 그럴 경우에는 먼저 온 승객 및 선원이 그 노드를 차지하게 된다. 시뮬레이션 결과는 전체 승객 및 선원의 궤적, 탈출구별 탈출 인원 수, 개개인의 탈출 시간, 탈출 루트, 순간 및 평균 탈출 속도 등이 나타난다. 시뮬레이션을 실행하고 결과는 Report에서 확인된다. 그리고 전체 통계 및 개인별 정보를 클릭하면 이동 루트의 추적이 가능하다. 특히, 이동지역 누적 표시를 통해 유동이 많은 부분에 대한 분석이 가능하여 향후 피난계획 작성에 기초자료가 될 수 있을 것이다. 이러한 선박 피난 분석 시뮬레이션 사용 흐름도를 정리하면 [Fig. 11]과 같다.


[Fig. 11] 
Sequence of simulation


Ⅳ. 피난분석 프로그램 사용의 예

선박 피난 분석 프로그램을 이용하여 실제 선박의 도면을 이용하여 피난분석을 수행하였다. 피난분석에 이용된 선박은 한국해양수산연수원 실습선인 한우리호(전장 80m, 선폭 16m)를 대상으로 하였다. 제3장에서 설명한 바와 같이 그림파일의 도면을 업로드하여 축적을 지정하고 외곽선 기능을 이용하여 피난구조를 제작한다. 그리고 피난분석을 위해 노드를 지정한 후 피난구의 개수와 위치를 정하면 [Fig. 12]에서 보는 바와 같이 분석에 필요한 기초 작업은 종료된다.


[Fig. 12] 
Setting for evacuation analysis

[Fig. 13]에는 제작된 구조 내에 승객 및 선원의 정보를 지정하는 곳으로 이 연구는 피난분석 프로그램 제작에 대한 것이므로 자세한 인적정보는 제외하고 랜덤 기능을 이용하여 임의적으로 100명을 적용하였다.


[Fig. 13] 
Arrangement of Passenger and Crew

[Fig. 14]는 승객 및 선원의 피난 이동 경로는 보여주는 것으로 향후 여러 가지 시나리오에 의해 이동이 집중되는 곳에 대한 피난 분산이 가능하여 효율적 피난계획에 도움이 될 것이다.


[Fig. 14] 
Analysis of Passengers and Crews’ path

[Fig. 15]는 피난 결과를 분석하는 화면으로 최종 피난시간, 평균 피난시간, 평균 탈출거리, 평균 탈출속도 등을 정량적으로 보여준다.


[Fig. 15] 
Analysis of evacuation time

SEA-Pro의 신뢰성을 검증하기 위해 2016년 9월 25일에 한국해양수산연수원 실습선인 한우리호의 실습생을 상대로 피난훈련을 실시하였다. 이때 남학생은 90명, 여학생은 10명으로 구명조끼를 착용하고 구명정까지 도착하는 시간을 구하였다. 실제 훈련은 [Fig. 16]에서 보는 바와 같이 A dk와 B dk에 생활하는 학생들이 Boat dk의 구명정 승정위치로 집합하는 것이다. 이때 A dk에는 남학생들만 50명, B dk에는 남학생 40명, 여학생 10명이었으며 연령대는 20~30대이며 실제 선박의 특성상 경사시험은 실시하지 않았다.


[Fig. 16] 
Training arrangement

이때 실제 훈련 결과는 <Table 5>에서 보는 바와 같이 최초 집합 학생은 17초, 제일 마지막 집합 학생은 128초로 나타났다.

<Table 5> 
Evacuation time of Trainingship
Heeling(°)
Content
Last Evacuation time (s) 128
First Evacuation time (s) 17

그리고 실제와 동일한 상황을 SEA-Pro에 적용하여 분석한 결과는 <Table 6>과 같다. 최초 집합학생의 차이는 약 6초, 제일 마지막 집합학생과의 차이는 26초 차이가 나는 것으로 나타났다. 향후 정확한 도면에 의한 학생들의 위치 및 계단 등의 위치 및 개수 그리고 학생들의 특성, 즉, 부상 등의 신체 특성이 고려되면 유사한 결과가 나올 것으로 판단된다. 그리고 SEA-Pro의 분석결과에 따르면 경사각이 0º와 10º와의 차이는 거의 없으나 20º인 경우 피난 시간이 급격히 증가함을 알 수 있었다.

<Table 6> 
Evacuation time using SEA-Pro
Content 10º 20º
Heeling(°)
Last Evacuation time (s) 102 108.5 124
First Evacuation time (s) 11.2 11.5 13.2


Ⅴ. 결 론

국내외 피난분석 프로그램은 주로 육상건축물에 대한 것으로 선박을 대상으로 하는 피난분석 프로그램은 거의 없는 실정이다. 이러한 이유로 SEA-Pro가 개발되었다. 특히, SEA-Pro의 신뢰성을 검증하기 위해 한국해양수산연수원 실습선 한우리호에서 피난훈련을 실시한 결과, 6 ~26초 차이가 났으나 이는 선박의 다양한 피난상황을 고려하면 거의 유사한 것으로 볼 수 있다. 이 프로그램을 선박의 건조 시에 적용할 경우 피난 안전을 고려한 선박 적정 승선인원 지정 및 피난시설 배치 등이 가능하다. 또한, 기존 선박의 경우 이동 경로 누적 표시 기능을 통해 인원들의 이동이 많은 부분에 대한 분석을 통하여 피난 분산 등 효율적 피난계획 작성에 기초자료가 될 수 있을 것이다. 향후 화재 시 발생하는 연기와 온도 적용하는 기능 등 추가적인 기능 추가가 필요하다. 그리고 다양한 상황을 고려한 실선 훈련 자료를 수집하여 실제 피난과의 비교분석을 통하여 신뢰도 제고를 위한 기능 고도화가 필요할 것이다.


Acknowledgments

본 연구는 해양경찰청의 재원으로 재난안전기술개발사업단의 지원을 받아 수행된 연구임[KCG-02-2017-01]


References
1. Ando, K., Ota, H., and Oki, T., (1988), “Forecasting the flow of people”, Railway Research Review, 45(8), p8-14.
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