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SUMMARY
목차
제1장 연구개발의 필요성 및 최종목표 24
1.1. 연구개발의 필요성 24
1.1.1. 연구개발의 문제점 분석 24
1.1.2. 기존 시뮬레이션 훈련 프로그램의 실제 훈련과의 연계성 부족 26
1.1.3. 기존 시뮬레이션 훈련 프로그램의 문제점 : 시뮬레이터의 현실감 하락 27
1.1.4. 현재 AR/VR 콘텐츠 연구개발의 기술 전망 28
1.1.5. 과거 국내 관련 기술개발의 한계 및 문제점 29
1.2. 연구개발 최종목표 31
제2장 연구개발 수행 내용 33
2.1. 연구개발 추진 실적 및 내용 33
2.1.1. 총괄 33
2.1.2. 주관연구기관 : ㈜스탠스 44
2.1.3. 협동연구기관 : 숭실대학교 산학협력단 69
2.1.4. 협동연구기관 : 한국건설생활환경시험연구원 76
2.1.5. 협동연구기관 : ㈜트리포스 159
2.2. 연구개발의 진척도 167
제3장 연구개발 결과물 168
3.1. 연구개발 최종 결과물 168
3.1.1. 총괄 168
3.1.2. 주관연구기관 : ㈜스탠스 177
3.1.3. 협동연구기관 : 숭실대학교 산학협력단 189
3.1.4. 협동연구기관 : 한국건설생활환경시험연구원 208
3.1.5. 협동연구기관 : ㈜트리포스 252
제4장 연구개발비 집행 현황 256
4.1. 연구개발비 집행 현황 256
4.1.1. 총괄 256
4.1.2. 주관연구기관 : ㈜스탠스 257
4.1.3. 협동연구기관 : 숭실대학교 산학협력단 258
4.1.4. 협동연구기관 : 한국건설생활환경시험 연구원 259
4.1.5. 협동연구기관 : ㈜트리포스 260
참고문헌 261
연구개발성과 활용계획서 267
붙임 268
[붙임1] 연구개발성과 활용계획서 268
[붙임2] 기술 요약서 275
표 1. 목표 핵심기술/제품 성능지표 31
표 2. 목표 성과점검 기준표 32
표 3. 연차별 목표 및 내용 33
표 4. 목표 성과점검 기준표 35
표 5. 목표 성과계획서 36
표 6. 연차별 목표 및 내용 44
표 7. 플랫폼 성능 제원 68
표 8. 연차별 목표 및 내용 69
표 9. 연차별 목표 및 내용 76
표 10. 국내·외 AR/VR 기술기반 훈련 프로그램 77
표 11. 국내 소방공무원 계급체계 81
표 12. 중앙소방학교 전문교육 프로그램 구성 82
표 13. 화재대응능력 자격시험 83
표 14. 소방공무원 승진시험 84
표 15. 재난현장관리의 총괄, 조정, 지휘에 관하여 적용되는 법령 92
표 16. 국내 소방 표준작전절차(SOP) 94
표 17. 개발훈련시나리오와 콘텐츠의 구성 97
표 18. 화재사고 타임라인 100
표 19. Input parameters 103
표 20. 주수기법에 대한 특징 117
표 21. Parameters used for 't-squared fires' 128
표 22. Fire growth rate and RHR for different occupancies 128
표 23. Properties and dimension of wood crib 130
표 24. NI 9212(TC) #1-4(cDAQ9189-Mod1-4) 139
표 25. NI 9212(TC) #5-6(cDAQ9189-Mod5-6) 141
표 26. Beaufort wind force 148
표 27. CO 함량별 유해효과 151
표 28. Activity level of subject 153
표 29. C·t product exposure doses for incapacitation and death by CO 155
표 30. Radiant heat endpoint for exposed skin 156
표 31. TC2 시험 결과 158
표 32. 연차별 목표 및 내용 159
표 33. 소방장비의 분류 및 분류번호 237
표 34. 소방대원의 화재진압 관련 요구 장비 240
표 35. 펌프차 조작 241
표 36. 고가사다리차 조작 242
표 37. 굴절차 조작 243
표 38. 조연차(조배연차) 조작 244
표 39. 화학차 조작 245
표 40. 구조공작차 조작 247
표 41. 열화상 카메라 작동원리 모드 249
그림 1. 과거 및 현대 화재 비교실험(UL) 24
그림 2. 소방력 4요소 25
그림 3. (좌) 미국 소방관안전협회의 소방훈련 도중 소방대원 사망률 데이터, (우) 미국 소방관안전협회의 소방훈련 도중 소방대원 사망 요인 25
그림 4. HMD기기를 이용한 소방 시뮬레이션 27
그림 5. 현재 연구개발의 기술적 수준 분석 및 기술개발 필요 28
그림 6. 연구개발 최종목표 31
그림 7. 성과목표 달성을 위한 TTA 공인인증 시험 결과 35
그림 8. SCI급 논문 1건 37
그림 9. 등재지 논문 2건 37
그림 10. 학술대회 논문 6건 37
그림 11. 특허 출원 2건 38
그림 12. 소프트웨어 등록 2건 38
그림 13. 시제품 제작 4건 38
그림 14. 기술이전 1건 39
그림 15. 언론 홍보 3건 39
그림 16. 국제행사 참석 1건 39
그림 17. 시스템 개발 1건 40
그림 18. DB 구축 2건 40
그림 19. 수상 1건 40
그림 20. 안전산업박람회 전시 참가(대한안전교육협회 주관) 41
그림 21. 2019 SEW 전시 부스 참가 42
그림 22. KVRF VREXPO 2019 전시 부스 참가 43
그림 23. 화재유형별 소방훈련 콘텐츠 개발 단계 45
그림 24. 시나리오 핵심 부분을 이용한 콘텐츠 시나리오 절차 45
그림 25. AR 글래스를 이용한 공간인식 테스트 46
그림 26. 연결송수관 점령 46
그림 27. 목조문화재 화재대응 47
그림 28. 전기자동차 화재진압 47
그림 29. 화재진압 4인조법 47
그림 30. 3-layer 적용으로 실감적인 훈련 효과 연출 방법(다중이용시설 컨셉) 48
그림 31. 실내/외 화재 진압 단계 49
그림 32. 홀로렌즈에 표출되는 단계별 화염 효과 적용 49
그림 33. 홀로렌즈 화면의 UX/UI 고도화 50
그림 34. 고도화 된 UX/UI 적용 50
그림 35. 소방대응장비 운용훈련 콘텐츠 개발 단계 51
그림 36. 콘텐츠 표출 방법 51
그림 37. 고가사다리차 52
그림 38. 열화상카메라 52
그림 39. 콘텐츠의 기능 모듈화 및 Refactoring 작업 53
그림 40. 콘텐츠의 고도화 전체 비교 54
그림 41. 메인화면 54
그림 42. 차량 선택 및 정보 확인 54
그림 43. 콘텐츠 시작 54
그림 44. 차량 생성 55
그림 45. 콘텐츠 단계 55
그림 46. 압력계 수치 조절 55
그림 47. 콘텐츠 음량 조절 55
그림 48. 콘텐츠 종료 56
그림 49. 추가요소 56
그림 50. AR 기반의 실감형 소방훈련 디바이스 개발 단계 57
그림 51. 소방 관창 57
그림 52. 가변형 컨트롤러(도끼/열화상 카메라) 57
그림 53. 훈련용 발열조끼 58
그림 54. 개량형 스마트 글래스 면체= 58
그림 55. 개량형 스마트 글래스 면체 고도화 절차 58
그림 56. 연결 리시버 60
그림 57. 소방관창 60
그림 58. 가변형 컨트롤러 도끼/열화상 카메라 60
그림 59. 디바이스 연동 소프트웨어 개발 61
그림 60. 디바이스를 이용한 체험용 콘텐츠 61
그림 61. 디바이스를 이용한 체험용 콘텐츠 62
그림 62. 소방훈련용 AR 기반 실증·시연 플랫폼 구축 단계 63
그림 63. 국립소방연구원 미팅 63
그림 64. 미니플랫폼 구축 과정 64
그림 65. 미니 플랫폼에서의 콘텐츠 테스트 65
그림 66. 본 플랫폼 구축 과정 65
그림 67. 본 플랫폼에서의 콘텐츠 테스트 66
그림 68. 플랫폼 통신 방식 67
그림 69. 플랫폼 통신 프로토콜 정의 67
그림 70. 프로젝터 제어 67
그림 71. 백팩PC 통신 모듈 설계 68
그림 72. 백팩PC 통신 모듈 설정 GUI 68
그림 73. 3면 스크린 이미지 투사 방법 컨셉 70
그림 74. 소방대원 기능적 움직임 71
그림 75. 플랫폼 테스트 컨셉 72
그림 76. 기능적 움직임 주요 관절 73
그림 77. AR 소방대원 훈련용 콘텐츠 확장성 74
그림 78. 플랫폼 벽면 디자인 컨셉 74
그림 79. 대형 실험 공간 컨셉 75
그림 80. 소형 실험 공간 컨셉 75
그림 81. 스마트 화재진압 과정 예시 85
그림 82. Example of existing and emerging fire-related information sources. 85
그림 83. Fire service dynamic information and knowledge needs. 86
그림 84. Research needs for the fire safety engineering profession 87
그림 85. Fire service(tools, applications and methods) 87
그림 86. Fire dynamics(tools, applications and methods) 88
그림 87. Fire safety systems(tools, applications and methods) 88
그림 88. Building fires(tools, applications and methods) 88
그림 89. 긴급구조대응활동 및 현장지휘에 관한 규칙 93
그림 90. 응답자의 인구통계적 특성 95
그림 91. 훈련 컨텐츠 개발 요구사항(복수응답) 96
그림 92. 화재발생 구조물의 외관 100
그림 93. 화재발생 구조물의 평면도 102
그림 94. 화재발생 구조물의 모델링 103
그림 95. 시간별 화원변화 104
그림 96. 소방대원에게 가해질 압력 104
그림 97. 위치별 시간별 기류속도 변화 106
그림 98. 위치별 시간별 기류속도 변화 106
그림 99. 위치별 시간별 가스온도 변화 107
그림 100. 위치별 시간별 가스온도 변화 108
그림 101. 위치별 시간별 가스속도 분포 108
그림 102. 위치별 시간별 가스속도 분포 109
그림 103. 위치별 시간별 가스온도 분포 109
그림 104. 위치별 시간별 가스온도 분포 110
그림 105. 다구획구조 화재사고 사례 111
그림 106. 소방활동 유형별 진압절차(저층 화재진압 및 인명구조) 112
그림 107. 다구획구조화재 재현실험 설계개요 113
그림 108. 전형적 화재발전성상 114
그림 109. 반사주수 예 118
그림 110. 방수포 주수 예 119
그림 111. 엄호주수 예 119
그림 112. 사다리를 활용한 주수 예 120
그림 113. 사다리를 활용한 주수 예 120
그림 114. 간접주수 효과 122
그림 115. 펄싱(pulsing) 주수 예 123
그림 116. 혼합공격법의 주수 요령 124
그림 117. Characteristics of the wood exposed to a fire 126
그림 118. Schematics of numerical analysis 130
그림 119. Schematic of wood crib dimension 131
그림 120. 예비실험전경 및 결과 132
그림 121. (a) Test 1 133
그림 122. (b) Test 2 133
그림 123. (c) Test 3 134
그림 124. (d) Test 4 135
그림 125. Layout of thermocouples(TCs) in a room 135
그림 126. Structure of measurement trees 137
그림 127. Layout of thermocouples(TCs) in the hallway 137
그림 128. Layout of measurements 139
그림 129. Profiles of time-wood crib temperature and -normalised mass 143
그림 130. Onset of wood crib ignition 143
그림 131. Bi-directional probe 145
그림 132. Theoretical pressure conditions in a compartment fire 146
그림 133. Time-dependent profiles of velocity at the doorway in Test 1 and 2 147
그림 134. Test results of gas velocity in prior tests 150
그림 135. Time-CO concentration and -Fractional Effective Dose(FEDCO) plots at different heights in the opposite doorway to the fire room 154
그림 136. Time-heat flux and -Fractional Effective Dose(FEDheat) plots at different heights at the doorways of Roo 2, 3, and 4 156
그림 137. Fractional Effective Dose plots at h=0.4 m in the opposite doorway to the fire room 157
그림 138. 웹 접근성 확보를 위한 기능 요소 160
그림 139. 각 Tier별 부하 분산 처리 예시 161
그림 140. (좌) Architecture 및 구성, (우) 데이터 수집 처리 165
그림 141. 미니플랫폼 구축 안 168
그림 142. 미니플랫폼 구축 결과 169
그림 143. 본 플랫폼 구축 안 171
그림 144. 본 플랫폼 구축 결과 172
그림 145. TTA 공인인증 인증 항목 174
그림 146. TTA 시험결과 & 시험성적서 174
그림 147. 공청회 개최 단체 사진 175
그림 148. 공청회 개최 미팅 175
그림 149. 공청회 개최 현장 테스트 참관 176
그림 150. 저층건물 화재진압 및 인명구조 177
그림 151. 지하층건물 화재진압 및 인명구조 177
그림 152. 고층건물 화재진압 178
그림 153. 연결송수관 점령 178
그림 154. 목조문화재 화재대응 179
그림 155. 전기자동차 화재진압 179
그림 156. 화재진압 4인조법 180
그림 157. 운용 서버 및 서버 인터페이스 구성 180
그림 158. Main PC 관리 기능 & Work flow 181
그림 159. 펌프차 181
그림 160. 화학차 182
그림 161. 조연차 182
그림 162. 굴절차 183
그림 163. 구조공작차 183
그림 164. 고가사다리차 184
그림 165. 열화상 카메라 184
그림 166. 콘텐츠 구성도 185
그림 167. 소방관창 185
그림 168. 훈련용 발열조끼 186
그림 169. 개량형 스마트 글래스 면체 186
그림 170. 가변형 디바이스 도끼/열화상 카메라 187
그림 171. 소방관창 콘텐츠 187
그림 172. 가변형 디바이스 관창/열화상 카메라 콘텐츠 188
그림 173. 키스톤 조절 방법 189
그림 174. 캘리브레이션 매핑 기술 전체 컨셉 190
그림 175. 실공간 좌표 취득 화면 191
그림 176. 실내 공간 투사 결과(대형 공간) 192
그림 177. 필드아처리 투사 결과(소형 공간) 192
그림 178. 카메라 기법 적용 전후 비교 193
그림 179. 실제 실험 공간 구축 사진 195
그림 180. 마커 인식 방법 196
그림 181. 3차원 객체 인식 방법 197
그림 182. 마커리스 인식방법 197
그림 183. 환경별 인식 및 표현 객체 리스트 198
그림 184. 플랫폼 기반 콘텐츠 마커 검출 인식 방법 데모 시나리오 200
그림 185. 공간감 테스트를 위한 캘리브레이션 화면 200
그림 186. 체험자 시점에 따른 이미지 왜곡 현상 201
그림 187. FMS의 7가지 검사 203
그림 188. 기능적 움직임 훈련 프로세스 204
그림 189. 소방대원 기능적 움직임 프로세스 205