선박 피난 분석 프로그램

선박 피난 분석 프로그램

사고 발생 시 선박 내 인원들의 행동 시뮬레이션 및 피난 결과 예측



협소하고 구조가 복잡한 선박에서 선원과 승객들이 원활하고 신속하게 피난할 수 있도록 선박, 인원, 시뮬레이션을 통해 피난 상황을 재현하고 선박 피난 분석 알고리즘을 적용하여 필요 피난시간(RSET: Required Safe Egress Time)과 유효 피난시간(ASET: Available Safe Egress Time) 및 각종 요소들을 산출하여 피난 결과를 예측합니다. 또한, 다양한 시나리오 설정과 그에 따른 시뮬레이션을 통해 효율적인 피난 시설의 적절한 배치 및 피난 계획을 세울 수 있습니다.


선박 피난 분석 알고리즘

피난 상황의 재현에 필요한 요소들로는 선박, 인원, 시뮬레이션이 있습니다. 선박은 여러 층의 Deck로 구성되며, 하나의 Deck는 도면에 의한 선박구조, 선박 내부 사람이 존재할 수 있는 공간인 노드, 사고를 나타내는 재난으로 이루어져 있습니다. 인원은 임의 또는 지정된 위치에 배치되며 직업(선원/승객), 성별, 연령, 신장, 체중에 따라 자신만의 이동 속도를 가지고 이동합니다. 이동 속도는 해양 사고에 따른 재난 설정 지역과 선박의 경사에 영향을 받습니다. 이러한 선박, 인원의 정보들을 바탕으로 시뮬레이션 모듈에서는 배치된 인원들이 단위 노드 위를 이동하면서 탈출구까지의 최단거리를 적용하여 계산하고 결론을 도출하여 분석합니다.

Diagram of Module


이동 계산 방법은 선원 및 승객이 가장 가까운 탈출구의 최단거리로 탈출한다는 cell 모델을 이용합니다. 출발 지점과 도착 지점을 기준으로 세로 x축, 가로 y축으로 √(x2+y2)값이 작을수록 최단거리가 되며, 배치된 장애물을 고려하여 최단거리를 계산합니다. 선원 및 승객의 현재 이동속도를 구하여 빠른 순서대로 정렬하고 빠른 순서부터 이동을 시작합니다. 현재 이동 속도는 개인 기본 속도와 노드의 종류에 따라 결정됩니다. 해양 사고에 따라 보행속도 비율을 침수(무릎):0.7, 침수(허리):0.3, 화재연기(선원, 현장숙지):0.7, 화재연기(승객,현장 미숙지):0.3으로 정하고, 충돌이나 좌초로 인해 횡경사가 생긴 경우 satoh et al.,(2006) 연구에 따라 d(1+sinθ)/cosθ 식을 이용하여 보행속도 감소 비율을 추정하여 피난 이동시간을 산출합니다.

Concept of Cell Model
The definition of sloping road distance(l) using two values of horizontal distance(d) and height(h)


피난 결과는 필요 피난시간과 유효 피난시간을 통해 예측할 수 있습니다. 필요피난시간이란 선원 및 승객들이 피난하는데 걸리는 시간을 말하는 것으로 피난에 필요한 피난이동시간과 피난에 반응하는 피난반응시간을 합하여 구합니다. SFPE의 피난계산방법을 사용하며 한 집단의 인원이 피난구를 통과할 시간과 최대거리에 있는 마지막 인원이 피난구를 통과하는 시간 중 더 큰 값을 필요피난시간으로 정합니다. 유효피난시간이란 선원 및 승객들이 특정 공간에서 생존할 수 있는 대피허용한계값에 도달하는 시간입니다. 즉, 필요피난시간이 유효피난시간보다 작을 때 피난의 성공입니다.

화재 시 피난 동선 시뮬레이션 및 결과 예측
침수 시 피난 동선 시뮬레이션 및 결과 예측


관련 논문 : 선박 피난분석 프로그램 개발

Development Ship Evacuation and Analysis Program(SEA-Pro)





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