FireExiters 팀(팀장 : 박진우)
2020년 전국 ICT 창의융합 캡스톤 디자인 경진대회에 출품된 작품으로, 국제대학교 컴퓨터공학과 소속학생 3명(박진우:팀장, 안정근, 강한솔)이 참여한 작품으로 대회 장려상을 수상.
수업시간에 배운 아두이노를 활용하였고, C언어와 C# 언어 프로그래밍으로 화재감지 및 화재위치 예측과 탐지를 수행하고, 중앙 모니터링 시스템을 프로그래밍하여 모든 노드의 상태를 실시간 파악하여 화재시 최적 대피 경로 계산과 각 노드에 대피 경로를 무선으로 전송하여 화재시 인명피해를 최소화 하기 위한 시스템이다.
프로젝트 요약
최근 화재로 인한 인명피해 뉴스를 자주 접하고 있고, 겨울철이 다가올수록 뉴스 속보로 발표되는 빈도수가 점차 증가하고 있으며, 안타깝게도 사망으로 이어지는 인명피해 건수가 나날이 증가하고 있다. 이는 화재 인근에 있는 사람의 경우 유독가스 중독, 대피로 확보 등의 이유에서 사망하거나, 화재 건물내에서의 사망의 경우에도 동일한 이유에서 시간내 대피하지 못하여 발생하는 사고로 판단한다.
국내 건축법상 건축건물 내에는 반드시 비상구 표시판과 비상구 위치(방향) 표시판을 반드시 설치하도록 되어 있으나, 화재시 발생되는 유독가스와 암연등의 이유로 평소 잘 알고 있는 건물 내부일지라도 화재의 불안감, 당혹감 등의 심리적인 이유 등으로 인하여 비상구 또는 출구를 찾지 못하여 사망하는 사고가 대부분이다. 이에 따라서 본 프로젝트에서는 각종 센서를 통해 일정 농도 이상의 가연성 가스, 불꽃, 고온, 가스 감지를 실시간 측정 가능한 노드와 노드 내에 포함한 스피커, 디스플레이 장치 등에 대피로, 안내방송 등을 통해 가장 가까운 비상구를 안내하며, 최적 대피를 위한 위치 계산과 상황 모니터링을 위한 PC 모니터링 프로그램을 설계 구현하여 화재시 인명피해를 최소화 하기 위한 노력의 일환으로 사용될 수 있다.
1. 과제의 개요
최근 한국을 비롯한 전 세계 곳곳에 수많은 복잡화, 대형화된 건물이 건설되고 있다.
「유도등 및 유도표지의 화재안전기준(NFSC 303), 소방청고시 제2-17-1호」에 의하면 피난유도선, 피난 유도등은 「화재예방, 소방시설 설치·유지 및 안전관리에 관한 법률, 제9조 제1항, 별표 5의 제3호」에 따라 이 기준에서 정하는 규정에 다라 설비를 설치하고 유지·관리하여야 한다고 명시되어 있다. 이러한 법령에 따라 국내 대부분의 건물에는 피난 유도등이 설치되어 있으나, 화재 상황 또는 이와 동등한 긴급한 상황에서 요구조자가 출입구 또는 피난 유도등을 인지하여 안전하게 대피하기에는 쉽지 않다.
특히 현재의 유도등은 비상구의 위치, 화재상황 등의 표시는 전혀 되어 있지 않아 화재 발생시 비상구를 직접 찾아 대피하는 형태로 운영되고 있는 문제점이 지적되어 왔다. 이러한 상황에서 본 연구에서는 「화재예방, 소방시설 설치·유지 및 안전관리에 관한 법률, 제9조 제1항, 별표 5의 제3호」에 의해 유도등의 기능을 수행하며, 화재 또는 이와 유사한 상황 발생시 비상구의 위치(현재 표시 장치로 부터의 방향)를 표시하며, 비상구 유도등의 기능을 포함하고, 화재 발생시 불완전 연소로 인한 피아식별이 어려운 경우를 대비하여 음성 알림(청각)을 동시에 표출하여 안전하게 대피할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
또한, 기술된 내용과 동시에 화재감지, 고온감지, 가스감지를 실시간으로 서버로 전송하여 화재 또는 이와 유사한 상황을 조기 예측과 최적 대피 경로를 추출하여 비상구 방향 표시, 위험요소 감지 음성알림 등의 기능을 수행할 수 있도록 전용의 시스템을 설계 및 구현하였다.
따라서 본 연구에서는 비상구 표시판과 비상구 위치(방향) 표시, 상황 표시, 음성 알림, 불꽃, 고온, 가스 감지 등의 센싱을 위한 프로세서와 이를 원격지의 모니터링 PC 프로그램으로 실시간 전송할 수 있도록 무선(RF; Radio Frequency, 424Mhz 대역)을 사용하였다. 이러한 기능을 구현하기 위해 전용의 하드웨어를 설계 및 구현(이하, 노드로 칭함.)하였고, 데이터 송/수신, 상황감시, 상황인지, 최적 대피로 계산 등의 모니터링 PC 프로그램을 구현하여 실험하였다.
구현된 노드(4셋트 제작)와 모니터링 PC 프로그램을 이용하여 가상의 불꽃, 고온, 가스감지와 화재 발생 실험을 통해 계획된 시나리오의 동작 여부를 테스트 베드에서 실험하였으며, 실험결과 불꽃 감지 97%, 고온 감지 94%, 가스 감지 70%, 화재감지 알고리즘 98%의 정확도로 동작하였으며, 비상구 위치 표시 및 음성 알림은 100%로 동작함을 확인하였다. 이러한 실험결과로 미루어 보아 본 연구의 활용성을 검증하였으며, 이를 이용하여 요구조자의 현재 위치에서 시각과 청각의 알림을 통해 시야 확보가 불가능한 상황에서 대피로를 확보할 수 있을 것으로 예상된다. 또한, 본 연구의 결과를 이용하여 화재 발생시 소방안전 시스템, 건물 내부/외부의 CCTV 등과 연동하여 최초 발화지점 예측과 탐지에 효과적으로 대응할 수 있으며, 대피, 구조, 화재진압 까지 소방활동에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
향후, 본 연구의 결과물을 보다 구조화하여 방폭, 방습, 방한, 방열이 가능한 장치로 구성하고 법제화하여 설치 및 운용하면 비상상황에서 보다 안전하게 대피할 수 있도록 하는 시스템으로 사용가능할 것으로 사료되며, 화재 발생시 인명피해를 최소화할 수 있고, 발생 후 화재의 원인, 화재의 최초 발화지점 등의 원인규명 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
2. 과제개발 주요과정
2-1. 아이템의 선정동기와 목적(필요성)
최근 화재로 인한 인명피해 뉴스를 자주 접하고 있다. 이는 겨울철이 다가올수록 뉴스 속보로 발표되는 빈도수가 높아지고 있는 것은 우리 실생활에서 많이 느낄 수 있다. 그렇다면, 이러한 인명피해는 “왜? 발생할까?”라는 단순하지만, 복잡한 질문으로 본 아이템을 선정하게 되었다.
아이템 선성을 위해 국내에서 화재로 인한 사망사고가 끊임 없이 발생되는 원인을 찾아 고찰한 결과 대부분 화재 또는 이와 유사항 상황이 발생하였을 때 인지하지 못하였거나, 인지하여 대피할 수 있는 대피로를 확보하지 못하여 질식사하는 경우가 매우 큰 원인으로 꼽히고 있다. 그렇다면, “왜? 대피로를 확보하지 못하였을까?”란 의문이 발생하게 되는데 인간은 이러한 상황에 직면하게 되면 대부분 당황하게 되어 평소에 잘 알고 있는 대피로를 충분히 파악할 수 없고, 알고 있다고 하여도 유독가스 흡입, 불완전 연소로 인한 연기의 피아식별(대피로, 비상구) 불가 등의 원인을 충분히 유추할 수 있다.
또한, 국내외에서 건설되는 최근의 건물들은 건물내부가 미로처럼 복잡화되어 있고, 고층의 빌딩으로 건설되어 좁은 대지 면적에 건축 면적이 매우 높다. 이러한 상황에서 화재 또는 이와 유사한 상황 발생시 안전하게 대피할 수 있는 대피로를 확보하는 것은 매우 어렵다. 국내에 건설되는 건물은 「유도등 및 유도표지의 화재안전기준(NFSC 303), 소방청고시 제2-17-1호」에 의하면 피난유도선, 피난 유도등은 「화재예방, 소방시설 설치·유지 및 안전관리에 관한 법률, 제9조 제1항, 별표 5의 제3호」에 따라 이 기준에서 정하는 규정에 따라 설비를 설치하고 유지·관리하여야 한다고 명시되어 있다. 이러한 법령에 따라 국내 대부분의 건물에는 피난 유도등이 설치되어 있으나, 화재 상황 또는 이와 동등한 긴급한 상황에서 요구조자가 출입구 또는 피난 유도등을 인지하여 안전하게 대피하기에는 쉽지 않다.
소방청 「화재통계연보」에 따르면, 2010년 ~ 2019년간 화재 발생건수는 매년 평균 42,652건으로 이중 인명피해는 평균 2,174명으로 분석되어 매년 증가하고 있다.
2020년 10월 12일 국회 행정안전위원회 소속 박완수 국민의힘 의원의 자료에 의하면, 최근 5년간 사망자 5명이상 또는 사상자 10명 이상인 대형 화재가 47건 발생하였고, 전체 사상자가 829명으로 연평균 9.5건의 대형화재가 발생한 것으로 보고되었다. 이 기간 동안 136명이 사망하고, 693명이 부상을 입었으며, 문제는 화재 원인미상이 47건 가운데 18건으로 가장 많았다고 밝히고 있다. 이러한 상황에서 현재의 유도등은 비상구의 위치, 화재상황 등의 표시는 전혀 되어 있지 않아 화재 발생시 비상구를 직접 찾아 대피하는 형태로 운영되고 있는 문제점으로 지적되고 있다.
이에 따라, 화재 또는 이와 유사한 상황에서 대피로를 확보할 수 있도록 유도로 표시, 상황표시, 비상구 위치표시, 연기로 인한 피아식별이 어려운 경우 음성으로 알릴 수 있도록 하는 장치와 더불어 상황발생 시 안전한 대피로 확보를 위한 경로탐색 등의 방법으로 안전하게 대피할 수 있도록 하는 방법을 고안하게 되었다.
2-2. 대피/유도 안내 시스템 개념 설계
화재 또는 이와 유사한 상황에서 현재의 상황을 정확하게 인지하고, 대피할 수 있도록 대피로를 확보하여야 함은 위에 기술한 바와 인명피해를 최소화할 수 있는 매우 중요한 요인이다. 따라서 본 연구에서는 비상구 표시판과 비상구 위치(방향) 표시, 상황 표시, 음성 알림, 불꽃, 고온, 가스 감지 등의 센싱을 위한 프로세서와 이를 원격지의 모니터링 PC 프로그램으로 실시간 전송할 수 있도록 무선(RF; Radio Frequency, 424Mhz 대역)을 사용하였다. 이러한 기능을 구현하기 위해 전용의 하드웨어를 설계 및 구현(이하, 노드로 칭함.)하였다.
설계된 시스템은 [그림 2]와 같이 전용의 노드(NODE)를 4셋트 제작하였다. 각 노드에는 가스(Co)센서, 화염(Flame)센서, 온도(Temperature) 센서를 탑재하여 2초 주기로 상황정보를 센싱하고, “PC Management Center”의 Server로 무선(RF) 전송하여 저장된다. 이때, PC Program은 Database에 누적된 최신의 자료를 검색하고, 설정된 화염, 가스, 온도의 임계값에 의해 긴급 상황을 감지하도록 하였다.
만약, 긴급 상황이 감지되면 관리자 화면에 표시되며, 화재 또는 이와 유사한 상황(이하, 화재로 함.)이 감지된 노드와 상대적으로 적은 수치로 측정된 센서값을 비교 분석하여 각각의 노드에 최적 대피유도 경로를 선정하게 된다. 선정된 경로를 각각의 노드에 전송하여 “Alarm” 표시하며, “Alarm” 표시는 [그림 3]과 같이 비상구 위치 ICON에 화살표로 방향을 표시하고, 상황 표시 부분에 현재 상황을 알려 대피로를 확보할 수 있도록 하였다.
또한, “Alarm”은 [그림 3]가 같이 시각으로 식별할 수 있음과 동시에 청각으로 식별할 수 있도록 음성 출력(Audio output)을 동시에 수행하여 [그림 4]의 음성 알림을 미리 녹음하여 처리될 수 있도록 하였다.
[그림 4]의 경보 알림은 시스템에 설정된 “온도”, “가스”, “불꽃” 임계값에 의해 동작하며, [그림 5]와 같이 설정된 탐지 온도이상이 감지되었을 때, 또는 설정된 탐지 가스 농도 이상이 감지되었을 때, 또는 설정된 시간 이하 불꽃이 감지되었을 때 각각 음성으로 안내된다. 또한, 대피 알림은 경보 알림이 있고, 해당 알림이 5초 이상 지속되었을 때 화재로 인식하고 계산된 경로로 대피할 수 있도록 각각의 노드에 안내되도록 하였다.
특히 불꽃 감지의 경우 현재 국내의 경우 실내에서 흡연은 금지되어 있지만, 예측할 수 없는 상황(예: 라이터를 잠시 켜고 끈 상황)에서 불꽃이 잠시 감지될 수 있어 불꽃이 감지된 후 약 5초 이상인 경우에 발화가 진행된 것으로 설정하여 화재 발생 여부로 판단할 수 있는 지표로 삼았다. 또한, 고온, 가스감지의 경우에는 직접적인 불꽃은 감지되지 않았지만, 내부/외부 환경에서 일시적으로 높은 온도 또는 농도가 감지될 수 있으므로, 연속 감지 시간을 설정하여 오동작을 방지하기 위해 지속 감지 시간을 설정하였다.
3. 과제의 기술내용
3-1. 하드웨어 설계
본 연구에서는 다중 센서를 활용하고, 이를 2초 간격으로 센싱하며 데이터를 무선으로 송수신할 수 있어야 한다. 또한, 상황 알림과 표시를 위해 화면표시 장치, 음성 출력 장치 등이 갖춰져 있어야 하고, 이를 처리하기 위한 프로세서가 탑재되어야 한다. 이를 위해 [그림 6]과 같이 전체 하드웨어를 설계하였다.
[그림 6]의 “DC to DC”, “Arduino ADK”, “Audio Decoder”, “RF Module”을 제외한 주요 모듈인 “8X8 LED MATRIX”, “GAS Sensor”, “Temp Sensor”, “Flame Sensor”는 직접 설계하여 장착하였다. “8X8 LED MATRIX” 모듈은 SPI 통신으로 여러개의 모듈을 연속적으로 붙여 하나의 모듈처럼 사용하여 전광판 효과를 나타낼 수 있도록 하였다.
[그림 6]에서 “DC to DC” 모듈은 외부 전원(어뎁터 12V0 ~ 24V0)를 입력받아 Arduino ADK에 직접 공급되며, Arduino ADK에 5V0 출력 전원이 있지만, “8X8 LED MATRIX”의 전류 사용량이 많아 각종 연계된 센서와 통신모듈, 오디오 디코더의 오동작이 발생한다. 따라서 최대 8A 출력이 가능한 Step down 전압 컨버터를 사용하여 Arduino ADK를 제외한 나머지 모듈들은 모두 전압 컨버터의 전압을 공급받을 수 있도록 하였다.
“8X8 LED MATRIX”는 SPI 통신과 각 DOT를 제어가 능한 MAX 7219 칩을 사용하였으며, “GAS Sensor”, “Flame Sensor”은 센서의 출력 전류가 수 nA 이므로, Arduino ADK에서 상태를 확인할 수 없어 Rail to Rail 타입의 비반전 증폭기를 사용하였고, 내부에 가변저항을 이용하여 디지털 출력이 가능하다. “Temp Sensor”은 AM2302 온/습도 센서를 사용하여 디지털화된 신호를 Arduino ADK에서 해석처리 한다. 정확도는 Datasheet 상 ±1%의 정확도를 갖고 있다. 본 연구에서 주로 사용된 프로세서 보드는 Arduino ADK인데 Arduino 보드의 종류는 다양하지만, 시리얼 통신 포트가 최소 2개를 갖춰야 하고, Arduino UNO 보드의 Software Serial은 안정성이 낮아 하드웨어 Serial 포트가 많은 Arduino ADK를 선정하여 진행하였다.
RF 모듈은 Serial 1번 포트, Audio Decoder은 Serial 2번 포트를 따로 사용하여 데이터 흐름에 문제가 없도록 하였다.
3-2. 소프트웨어 설계
본 연구에서는 비상구 표시판과 비상구 위치(방향) 표시, 상황 표시, 음성 알림, 불꽃, 고온, 가스 감지 등의 센싱을 위한 프로세서와 이를 원격지의 모니터링 PC 프로그램으로 실시간 전송할 수 있도록 무선(RF; Radio Frequency, 424Mhz 대역)을 사용하였다. 이러한 기능을 구현하기 위해 전용의 하드웨어를 설계 및 구현(이하, 노드로 칭함.)하였고, 데이터 송/수신, 상황감시, 상황인지, 최적 대피로 계산 등의 모니터링 PC 프로그램을 구현하였다.
동작 시나리오,
1. 노드에 전원이 공급되면 모니터링 PC 프로그램에 “BOOT” 신호를 연속 전송한다.
2. PC 프로그램에서 노드의 “BOOT” 신호가 수신되면, 위험 가스 농도, 고온 온도 설정값을 해당 노드로 송신한다.
3. 노드에서 수신된 설정 값을 반영하여 가스, 화염, 온도를 측정하여 2초 간격으로 전송한다.
4. PC 프로그램에서 수신된 데이터는 각 노드별 수치화된 데이터 표시, 차트를 표시한다.
5. 각 노드는 설정된 가스, 온도의 임계값을 비교하여 임계값이 초과된 경우 [그림 5]의 초기 대응 암람을 출력한다.
6. 임계값이 지정된 시간 이상 초과하여 감지된 경우 PC 프로그램에서 화재로 인지하고, 각 노드에 화재 경보 메시지를 출력한다. 이때 예측된 최단 경로 아이콘과 함께 상태 메시지를 화면에 출력한다.
소프트웨어 구조와 하드웨어 구조에 따른 동작 시나리오는 위와 같으며, 테스트 베드 실험에서 위 시나리오로 테스트 하였다. 또한, 평소 상태에서는 [EXIT]의 화면이 출력된다.
동작 시나리오의 화재 발생 후 화재가 진압되거나, 오동작 등의 상태를 점검하고 평소 상태로 되돌리기 위해 진압 설정은 PC 프로그램서 자동 또는 수동으로 설정하여 해지할 수 있도록 구성하였다.
최적 대피로 계산은 설치된 노드에 최초 화염이 감지된 노드로부터 화염 감지되어 첫째. 불꽃이 감지되지 않았으며, 둘째. 온도 값을 정렬하였으며, 셋째. 가스 농도의 값을 정렬하고, 넷째. 비상구 위치와 가장 인접한 위치에 있는 노드를 기준으로 최적 대피로를 정렬/계산하였다. 이러한 정렬 결과를 PC 프로그램에서 각 노드로 전송하였으며, 테스트 환경에서 검증하였다.
3-3. IoT 기반 능동형 상황인지 기업 연계성
본 연구에서 제작된 노드와 PC용 모니터링 프로그램은 다방면에서 활용할 수 있도록 설계하였다. 주로 화재감지에 초점이 맞춰져 있으나, 센서를 교체 함으로써 환경감지 등과 같은 다양한 분야에서 활용할 수 있다.
국내에서 산불 감지 시스템을 운용하고 있지만, 주로 CCTV에서 관제하여 영상처리 된 내용을 기반으로 산불을 감지하는 시스템을 사용하고 있으며, 다양한 분야의 센서와 연동하여 CCTV 관제의 능동성을 향상시키고자 각 기업들이 노력하고 있다. 이러한 상황에서 본 연구의 결과물을 CCTV와 연동하여 산악지대에서는 산불감지 시스템으로 응용할 수 있고, 산불 발생시 등산객의 대피 이동경로를 안내할 수 있도록 하는 시스템으로 활용할 수 있으며, 실내에서는 본 연구의 주요 내용인 화재감지와 대응 시스템으로 연동할 수 있다.
즉, [그림 8]과 같이 화재감지 또는 불꽃, 고온, 가스 등의 위험상황이 감지되면 CCTV의 PTZ기능과 연동하여 발생지점으로 CCTV를 움직여 직관적인 확인이 가능하다.
기존 통합관제 솔루션과 당사의 IoT 기반 능동형 상황인지 CCTV 통합관제 솔루션을 비교한 모형으로, 일반적으로 CCTV는 카메라 렌즈의 사양에 따라 다르지만, 감지 범위(감지영역)이 존재하고, PTZ 타입의 카메라는 관제 프로그램에서 설정된 시간에 따라서 카메라를 회전(pan), 틸트(tilt), 줌인/아웃(zoom)하여 감지 범위를 넓혀 감지하고 있다. 이때, 현재 카메라의 감지영역을 감지하고 있을 때 감지영역 외에서 문제가 발생한 경우 기존 통합관제 시스템은 관리자가 문제를 인지할 수 없거나, 주변에 설치된 센서가 존재할 경우 센서로부터 수신된 데이터를 분석하여 카메라를 수동으로 회전시켜 확인하고, 상황을 대처할 수 있다.
하지만, 기존 CCTV 카메라는 기존 통합관제 시스템과 동일하게 감지영역을 감지하고 있지만, 주변의 센서 정보도 함께 실시간으로 감지 중이고, 내부에 통합 관리 시스템에 의해 주변 센서로부터 수신된 정보에 문제가 발생한 경우 자동으로 주변 엑츄에이터 노드를 제어하여 문제 상황을 전파함과 동시에 카메라를 자동으로 회전시켜 문제 발생 영역을 확인할 수 있다. 즉, 관리자는 필요한 경우 수동으로 카메라를 PTZ 제어하거나, 자동으로 처리된 PTZ 화면 데이터와 센서 노드의 데이터, 엑츄에이터 노드 컨트롤 상황을 모니터로 확인하여 문제 상황을 빠르게 판단할 수 있다.
따라서 본 연구는 기존의 CCTV와 IoT(Internet of Things)를 하나의 장치로 통합하여 전용 시스템으로 구축되며, 시간에 따라 변화되는 상황에 적합한 능동적, 자동적인 대책 가능한 시스템 솔루션이다. 이는 자동으로 이상 상태 또는 비상상황 발생 여부를 판별하고, 즉각적으로 이상 상태 또는 비상상황 발생 여부를 통지, 공유, 전파할 수 있는 CCTV와 IoT 기반 감시 시스템을 목적으로 하고 있다.
4. 연구결과
기본 비상구 표지판 또는 대피로 안내판은 일상속에 녹아있어 일반적으로 쉽게 인식할 수 있는 문제가 있었다. 따라서, 화재가 발생하였을 경우 일상 기억속에 있는 대피로를 통해 안전하게 대피할 수 있지만, 급박한 상황에 처하면 당황하게 되고 명확하게 인지 하지 못해 대피에 실패하여 생명을 잃는 경우가 있다. 또한, 화재가 발생하면 일상화탄소와 같은 유독가스 흡입, 연기 등으로 인해 시각적으로 비상대피로를 정확하기 식별하지 못한다. 이에 따라 비상구가 화재로 인해 막혀있는지, 어리도 가야 가장 빠르고, 안전하게 대피할 수 있는지 알 수 없는 문제가 있다.
본 연구는 대피로 확보를 위해 저장된 데이터를 통해 분석되고, 이를 활용하여 최초 발화지점과 가장 먼 안전한 출구를 예측하고, 이를 전체의 노드에 전송함으로써 요구조자가 보다 안전하게 이동할 수 있도록 함이 목적이다. 따라서, 화재상황에서 대피 방향을 찾지 못하여 골든타임을 놓치게 될 수 있는 요구조자에게 최단거리의 대피 방향을 전광판을 통해 안내하고, 시야가 흐려 전광판을 못 볼 수 있는 경우 음성으로 대피 방향을 동시에 안내해 지체되는 시간 없이 대피할 수 있어야 한다.
이에, 본 연구는 화재 발생시 급박한 상황에서 LED 전광판을 통한 출구 표시, 현재 위험상태 등을 표시하고, 음성으로 안내하는 방향으로 대피할 수 있도록 하는 시스템을 연구하고자 하였다. 그 결과 구현된 노드(4셋트 제작)와 모니터링 PC 프로그램을 이용하여 가상의 불꽃, 고온, 가스감지와 화재 발생 실험을 통해 계획된 시나리오의 동작 여부를 테스트 베드에서 실험하였으며, 실험결과 불꽃 감지 97%, 고온 감지 94%, 가스 감지 70%, 화재감지 알고리즘 98%의 정확도로 동작하였으며, 비상구 위치 표시 및 음성 알림은 100%로 동작함을 확인하였다. 이러한 실험결과로 미루어 보아 본 연구의 활용성을 검증하였으며, 이를 이용하여 요구조자의 현재 위치에서 시각과 청각의 알림을 통해 시야 확보가 불가능한 상황에서 대피로를 확보할 수 있을 것으로 예상된다.
5. 활용방안 및 효과
본 연구의 결과를 이용한다면, 비상대피로 확보와 화재 발생시 소방안전 시스템, 건물 내부/외부의 CCTV 등과 연동하여 최초 발화지점 예측과 탐지에 효과적으로 대응할 수 있으며, 대피, 구조, 화재진압 까지 소방활동에 기여할 수 있을 것으로 사료된다. 향후, 본 연구의 결과물을 보다 구조화하여 방폭, 방습, 방한, 방열이 가능한 장치로 구성하고 법제화하여 설치 및 운용하면 비상상황에서 보다 안전하게 대피할 수 있도록 하는 시스템으로 사용가능할 것으로 사료되며, 화재 발생시 인명피해를 최소화할 수 있고, 발생 후 화재의 원인, 화재의 최초 발화지점 등의 원인규명 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
또한, 본 연구의 결과를 실내뿐만 아니라 산악지대와 같은 광범위한 지역에서 화재감지와 화재발생시 등산객의 안전한 대피를 위한 방법으로 활용할 수 있다.
[그림 9]는 본 연구의 결과물과 현재 사용되고 있는 CCTV 기술을 연동한 예시이다. 현재 CCTV는 감지영역을 정상 감지/감시(촬영) 중이고, 통합 관제실(Integrated control center)의 모니터링 화면에는 정상적인 화면과 감지 중인영역의 센서 노드로부터 수신된 데이터가 화면에 출력되고 있다. 이때, 현재 화면 밖의 감지하지 않고 있는 영역에 문제(산불)가 발생 된다면, 기존의 시스템은 관리자가 직접 화면을 움직이거나, 경고/대피 방송을 송출하는 등의 작업이 필요하지만, 당사의 솔루션은 그림과 같이 설정된 값에 따라서 문제가 발생한 영역의 센서 정보를 화면에 송출하고, PTZ를 「Integrated management HUB」를 통해 자동 제어하며, 경고/대피 방송을 송출한다(경고의 전파, 인식 등). 이때, 관리자가 수동으로 경고 방송이나 PTZ를 직접 조작할 수 있다.
[그림 9]의 예와 같이 본 연구의 결과물과 기존 시스템과의 연동이 가능하도록 한다면, 산불이 발생된 최초 발화지점을 빠르게 탐색할 수 있고, 소방활동을 위해 사용될 수 있으며, 요구조자가 있는 경우 본 연구에 포함된 음성 안내를 통해 빠르게 대피할 수 있고, 따라서 본 연구의 결과를 다양한 분야에 확대 적용하여 IoT 환경에 보다 밀접하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
캡스톤 디자인 결과물
0개의 댓글