[표지]
제출문
보고서 초록
요약문
SUMMARY
목차
제1장 서론 26
1.1. 연구의 필요성 26
1.1.1. 터널 화재의 발생현황 및 대응필요성 26
1.1.2. 터널 화재 사고의 특징 26
1.1.3. 국내외 터널화재 사례분석 27
1.2. 연구목표 38
1.3. 연구범위 38
1.3.1. 대구경북과학기술원(DGIST, 경북대학교(위탁)) 38
1.3.2. 서울과학기술대학교 39
1.3.3. 포항공과대학교 40
1.3.4. 한국건설생활환경연구원(KCL) 40
1.3.5. 연구평가의 착안점 및 척도 41
제2장 USN기반 통합관제서버 기술 개발 44
2.1. 구조/탐색 상황에서 동작할 모듈별 및 통신절차, 메시지 설계 44
2.1.1. 시스템 구성요소 및 모듈별 생성메시지 설계 44
2.1.2. 통합관제서버 및 요구조자 메시지 전달 시퀀스 설계 47
2.1.3. 도로 레이더 전달 메시지의 매체접근 방법 및 규격 설계 50
2.2. 상황 인식형 통합 관제 시스템 설계 51
2.2.1. 상황 인식형 통합 관제 시스템 S/W 및 H/W의 성능 요구분석 51
2.2.2. USN기반 복합 화재감지 모니터링기법 설계 55
2.2.3. 실시간 위험확인 및 위치추적기법 설계 60
2.2.4. 탐색/구조 대응을 위한 상황인지기법 설계 65
2.2.5. 로봇 및 소방관 단말 연동기술 설계 73
2.3. 탐색 중복성 회피방안 및 기술개발 74
2.3.1. 터널현장 지도데이터 및 다운로드 기술 개발 74
2.3.2. 로봇연동 화재현장 공간탐색기술 개발 75
2.3.3. 탐색로봇 및 소방관 실시간 공간할당기술 개발 76
2.3.4. 예외상황 탐지기법 및 공간재할당기술 개발 78
2.4. 센싱기반 상황 탐지/인식 센서 및 USN 개발 79
2.4.1. 복합 화재감지 센서디바이스 기반 화재 검출 기술 개발 79
2.4.2. 고정밀 화재감지 디바이스 개발 82
2.4.3. 로봇 및 센서노드용 감지모듈 개발 92
2.4.4. 센서노드의 USN 시스템 개발 97
2.5. 구조/탐색/통신을 위한 필드테스트 환경구축 99
2.5.1. 필드테스트장내 구성요소 및 시스템 구축 99
2.5.2. 용도별 성능 계측시스템 개발 및 구축 107
2.5.3. 종합성능평가 시나리오 제시 108
2.5.4. USN 시스템 종합성능평가 110
제3장 탐색 및 구조 로봇 개발 119
3.1. 탐색 지상 및 비행 로봇 기구 모듈 119
3.1.1. 탐색 지상 로봇 119
3.1.2. 방염, 방수, 방진, 충격, 접촉에 강인한 탐색 비행 로봇 기구 설계 124
3.1.3. 구호품 수송 로봇 126
3.2. 탐색 지상 및 비행 로봇 제어 시스템 설계 126
3.2.1. 탐색 지상 로봇 시스템 제어기 구현 126
3.2.2. 비행 탐색 로봇의 시스템 제어기 구현 128
3.3. 지하 농연 시야 확보를 위한 구조 장비 개발 133
3.3.1. 로봇 개별 및 통합 운용 프로그램 개발 133
3.3.2. 적외선 카메라 적용을 통한 시야 확보 모듈 인터페이스 141
3.3.3. 지상 및 비행 로봇의 현재 위치 정보 인식 및 구동 모니터링 프로그램 146
3.3.4. 수동 및 제한적인 자율 주행 운영 147
3.3.5. Gimbals를 이용한 카메라 영상 Stabilizer 구현 147
3.3.6. FPV(First Person View)를 이용한 적외선 카메라 영상 전송 기술 구현 148
3.4. 시제품 개발 150
3.4.1. 탐색 지상 로봇 150
3.4.2. 탐색 비행 로봇 150
3.4.3. 구호품 수송 로봇 시제품 제작 152
3.5. 탐색 로봇 기초 성능 평가 153
3.5.1. 탐색 지상 로봇의 기초 성능 평가 153
3.5.2. 탐색 비행 로봇의 기초 성능 평가 155
제4장 재난통신 시스템 및 위치추적기술 개발 167
4.1. 긴급재난안전망의 통신 및 네트워크 기술 개발 167
4.1.1. 구조대원 단말 간 네트워크 망 구성 167
4.1.2. 구조대원 단말 - 요구조자 스마트폰 직접 통신 174
4.2. 요구조자 파악 알고리즘 설계 178
4.2.1. 요구조자 인원 수 파악 알고리즘 178
4.2.2. 요구조자 위치 추정 알고리즘 182
4.2.3. 구조대원 위치 추정 알고리즘 187
4.3. 위치 파악/통신 모듈 평가 193
4.3.1. 테스트베드 환경 설명 및 적합성 평가 193
4.3.2. 음성/영상 통신 응답 속도 평가 194
4.3.3. 구조대원 및 요구조자 위치 추정 정확성 및 시간 지연 평가 196
4.3.4. 구조대원 단말 내구성 설계 199
제5장 필드 테스트베드 기술 개발 202
5.1. 차량화재 모사 연소시험장치 개발 202
5.1.1. 고온∙농연 모사 필드 테스트베드 환경 구축 및 적정성 평가 202
5.1.2. 차량화재 모사 연소시험 장치 214
5.1.3. 차량화재 모사 연소시험 장치 버너선정 215
5.1.4. 차량화재 모사 연소시험 장치 설계(Gun TYPE-가스버너) 217
5.1.5. 차량화재 모사 연소시험 장치 설계(Gun TYPE-유류버너) 220
5.1.6. 차량화재 모사 연소시험 장치 제작 223
5.1.7. 차량화재 모사 연소시험 장치 화재강도 평가 225
5.1.8. 차량화재 모사 연기발생 장치 설계 232
5.1.9. 차량화재 모사 연소시험 장치 현장실험(구 영동터널) 236
제6장 터널, 지하공간 적용을 위한 화재 모사 및 현장운용 시나리오 개발 238
6.1. 터널, 지하공간 적용을 위한 확장 시나리오 및 필드테스트 반영방안 도출 238
6.1.1. 도로터널과 지하주차장 FDS 환경 설정기준 238
6.1.2. 생태터널 FDS 시뮬레이션 246
6.1.3. oo터널(대구 테크노폴리스대로 진입로 기세터널 1km) FDS 시뮬레이션 251
6.1.4. DGIST 지하주차장 FDS 시뮬레이션 255
6.1.5. 기존 연구문헌의 도로터널 화재 시뮬레이션 262
6.1.5. 도로터널 화재시 효과적인 소방활동전략 수립을 위한 시나리오 연구 266
6.2. 터널화재 분류모델에 따른 확장 대응 시나리오 제안 270
제7장 참고문헌 275
표 1.1. 해외 터널화재 사례 30
표 1.2. 국내 터널화재 사례 31
표 1.3. 국내 10대 장대터널 31
표 1.4. 국내 터널내 사고건수 31
표 1.5. 터널 화재의 문제점 분석 33
표 1.6. 산소농도가 인간에게 미치는 영향 33
표 1.7. 기존 소방로봇 장비 활약 부족 35
표 2.1. 통합 관제 시스템 S/W 세부내용 51
표 2.2. 통합 관제 시스템 H/W 세부내용 52
표 2.3. USN 센서 50m 통신거리 평가 결과 111
표 2.4. USN 센서 데이터 수신율 평가 결과 111
표 2.5. USN기반 통합관제서버 상황인지 능력 평가 결과 113
표 2.6. USN기반 통합관제서버 위치 추적 정확도 평가 결과 113
표 2.7. USN기반 통합관제서버 응답시간 및 데이터 송수신율 평가 결과 115
표 3.1. UWB 통신(6.5GHz)의 실험 결과 값 135
표 3.2. 모듈 1~4의 적외선 카메라 및 Embedded 상세 기능 및 스펙 비교표 145
표 3.3. 2차년도 평가항목 만족도 결과표 146
표 3.4. 탐색 지상 로봇 성능 평가 정리 153
표 3.5. 탐색 비행 로봇 성능 평가 정리 165
표 4.1. Polynomial Regression Model(PRM)의 상수 개수 별 평균 오차 차이 184
표 4.2. Polynomial Regression Model(PRM)과 log-distance path loss model의 평균 오차 184
표 4.3. positioning-time 190
표 4.4. positioning-frame 191
표 4.5. Bluetooth 비콘 신호 세기 및 신호 간격에 따른 단말의 동작 기간 193
표 4.6. 음성 통신 응답 속도 평가 결과 195
표 4.7. 영상 통신 응답 속도 평가 결과 195
표 4.8. 구조대원 위치 추정 성능 평가 결과 196
표 4.9. 요구조자 위치 추정 성능 평가 결과 197
표 4.10. 요구조자 위치 추정 시간 신속성 평가 결과 198
표 4.11. 구조대원 단말 본체 내구성을 위한 후보 소재 199
표 4.12. 전선 내구성을 위한 후보 재료 200
표 5.1. 도로터널 설계화재 205
표 5.2. 설계화재와 연기발생량 206
표 5.3. Pool 버너 및 Gun Type 버너 특성 216
표 5.4. 라지 스케일 콘칼로리미터 시험평가 개요 225
표 5.5. 룸 코너 테스트 개요 226
표 5.6. 차량화재 모사 연소시험장치 시간에 따른 평가방법 228
표 5.7. 연기발생부 사양 234
표 5.8. 영동터널 방재종합시험장 프로그램 236
표 6.1. 2.0m 높이에서 시간대별 온도 분포 -1 257
표 6.2. 2.0m 높이에서 시간대별 온도 분포 -2 258
표 6.3. 2.0m 높이에서 시간대별 가시도 분포 -1 259
표 6.4. 2.0m 높이에서 시간대별 가시도 분포 -2 260
표 6.5. 횡류식 6MW 일 때 연기, 온도 분포 시뮬레이션 264
표 6.6. 횡류식 18MW 일 때 연기, 온도 분포 시뮬레이션 265
표 6.7. Classification models of road tunnels for firefighting 269
표 6.8. 터널화재 분류모델에 따른 확장 대응 시나리오 제안 271
그림 1.1. 스위스 고타르 터널 화재 27
그림 1.2. 몽블랑 터널 화재 28
그림 1.3. 대구 달성2터널 화재 29
그림 1.4. 국내 대표 장대터널 현황 32
그림 1.5. 주요 화재시나리오 곡선 33
그림 1.6. 소방관 보조 로봇의 기능 및 개선 요구사항 34
그림 1.7. 공격전략(상)및 수비전략(하)에서의 소방대 접근경로 37
그림 1.8. 본 과제의 연구목표 38
그림 2.1. USN 시스템 구성도 44
그림 2.2. 통합관제소-지휘관 PC간 터널 지도데이터 전송 45
그림 2.3. 터널 데이터 동적 시각화 45
그림 2.4. 통합관제소-지휘관 PC간 터널 환경정보 전송 46
그림 2.5. 통합관제소-지휘관 PC간 요구조자 정보 전송 46
그림 2.6. 요구조자 단말 지도전송 통신절차 47
그림 2.7. 터널지도 전송시스템 지도등록 48
그림 2.8. 요구조자 단말기 시작화면 48
그림 2.9. 요구조자 단말기에서 관제서버 IP등록 48
그림 2.10. 요구조자 단말기 지도 수신완료 48
그림 2.11. 요구조자 단말 위치정보 통신절차 49
그림 2.12. 요구조자 단말기 현재 위치전송 화면 49
그림 2.13. 관제서버 요구조자 위치 수신 로그화면 49
그림 2.14. UMRR Traffic Sensor Type 32 Protocol 50
그림 2.15. UMRR Treffic Sensor Message decoding Sample 50
그림 2.16. 통합 관제시스템 구성도 53
그림 2.17. 자동제어 통합시스템 구성도 54
그림 2.18. 로그인 화면 55
그림 2.19. 메인화면 56
그림 2.20. 터널종합관제 종합화면 57
그림 2.21. 환기설비 화면 58
그림 2.22. 화재수신 화면 59
그림 2.23. 높이에 따른 레이더 측정거리 60
그림 2.24. 안개와 같은 기상악조건에서 보행자 감지 60
그림 2.25. UMRR Traffic Sensor 활용을 위한... 61
그림 2.26. UMRR Traffic Sensor 활용을 위한 소프트웨어 구현 결과물 62
그림 2.27. 차량 사고로 인해 정지한 차량 63
그림 2.28. 터널 내 차량 감지화면 63
그림 2.29. 터널 내 화재 모사 63
그림 2.30. 터널 내 차량 감지 및 위치화면 63
그림 2.31. UMRR Traffic Sensor 무선통신 64
그림 2.32. UMRR Traffic Sensor 무선통신 64
그림 2.33. 레이더, 카메라 영상 융합 기반 차량 사고 예측 시스템... 65
그림 2.34. 레이더와 카메라 기반 도로 감시 프로그램 예시 66
그림 2.35. 레이더와 카메라 영상의 좌표 매칭 방법 66
그림 2.36. 변환된 레이더 좌표계 68
그림 2.37. 레이더 좌표 변환을 통해 차량 운행 정보를 영상으로... 69
그림 2.38. 적외선 센서 설치 위치 69
그림 2.39. 4차선 도로 설치 예 70
그림 2.40. 레이더 및 적외선 카메라의 동작 원리 70
그림 2.41. 트럭 1대가 승용차 3대로 오인식하는 경우 71
그림 2.42. 임계범위 내 융합 방법 71
그림 2.43. 레이더 및 적외선 융합 기술의 알고리즘... 72
그림 2.44. 현장 지휘관 PC – 소방 단말 데이터 연동 구성도 73
그림 2.45. 현장 지휘관 PC(좌측), 소방 단말(우측)간 USN 데이터 연동 73
그림 2.46. USN 데이터 통신 및 관리를 위한 지휘관 PC 소프트웨어... 74
그림 2.47. USN 데이터 기반 공간탐색기술 75
그림 2.48. USN 데이터 기반 화재현장 영상공유 75
그림 2.49. USN 데이터 기반 공간할당기술 76
그림 2.50. USN 데이터 기반 탐색공간할당 소프트웨어 구현 76
그림 2.51. 마우스 클릭 이벤트 기반 탐색공간할당 77
그림 2.52. 공간할당 기반 중복탐색 회피 기술 78
그림 2.53. RMD-5T 구조 79
그림 2.54. 복합감지기가 불꽃에 반응하여... 79
그림 2.55. RMD-5T Message decoding Sample 80
그림 2.56. 복합감지기의 RS485신호를 TCP신호로 변환 80
그림 2.57. 복합감지기와 연결된 TCP컨버터 80
그림 2.58. 복합감지기 데이터 값 로그화면 81
그림 2.59. 영동터널 내 화재 및 연기 모사 81
그림 2.60. 영동터널 내 복합감지기 설치 81
그림 2.61. IP 카메라의 오검출의 예 82
그림 2.62. 본 과제에서 구입한 다중분광 카메라 83
그림 2.63. 초분광 영상 데이터 구조 84
그림 2.64. 초분광 영상 데이터 획득 방법 84
그림 2.65. 초분광 영상의 각화소별 분광 정보(라이터 불 포함) 85
그림 2.66. 라이터 불 분광 정보 획득 85
그림 2.67. 학습한 분광 정보 기반으로 검출한 결과 86
그림 2.68. 학습한 분광 정보 기반으로 검출한 결과 86
그림 2.69. 3D로 표현한 화염 픽셀에 해당하는 분광 프로파일 87
그림 2.70. NAKBD measure로 표현한... 87
그림 2.71. Band Ratio measure로 표현한... 88
그림 2.72. NDBI measure로 표현한... 88
그림 2.73. ACU 기반 높은 성능을 가진 두 밴드 계산... 89
그림 2.74. ROC 그래프와 AUC 의미 90
그림 2.75. 각 두 쌍의 밴드 조합별 ACU 값 90
그림 2.76. HSV 색모델에서 H 조건 범위(〈60°... 92
그림 2.77. 노이즈 절감 및 처리 속도 향상을 위해 3x3 픽셀... 93
그림 2.78. 레이블링을 통해 예상 화재 구역을 설정(2단계) 93
그림 2.79. 화재의 1차 후보 영역 설정(3단계) 94
그림 2.80. 화재의 2차 후보 영역 설정(4단계) 94
그림 2.81. 최종 화재 영역 감지 영상 95
그림 2.82. 영동 방재종합시험장 내의 화재 검출 알고리즘 순서도 별 검출 영상 95
그림 2.83. 실제 개발 프로그램 화면에서 바라본 화재 검출된 영상 96
그림 2.84. 영동 방재종합시험장에서 구축한 센서노드의 USN 시스템 97
그림 2.85. DGIST 생태터널 사진 99
그림 2.86. 차량사고 및 화재 모니터링 센서 99
그림 2.87. 소방관 단말 측위를 위한 UWB 앵커 100
그림 2.88. 터널 내 화재현상 측정을 위한 열화상 카메라 100
그림 2.89. 통합관제소 및 현장지휘소 101
그림 2.90. 화원모사 장비(좌측)및 연막탄(우측) 101
그림 2.91. 터널 내 화재모사 상황 102
그림 2.92. 레이더 센서 정보(좌측)및 카메라 영상기반 화재 검출 정보(우측) 102
그림 2.93. 통합관제소 – 현장지휘소 영상정보 전송 103
그림 2.94. 소방관 측위(좌측)및 요구조사 구출(우측) 103
그림 2.95. 영동터널 방재종합시험장 전경(좌측)및 내부모습(우측) 104
그림 2.96. 영동터널 방재종합시험장 내부 배치도 104
그림 2.97. 터널 테스트베드 구성도 105
그림 2.98. 차량 화재 모사장비(좌측), 내부 장비 배치모습(우측) 105
그림 2.99. 터널 내 설치된 레이더... 106
그림 2.100. 터널 내 설치된 통합관제소 및...106
그림 2.101. 방재종합시험장 종합현장평가 과정 107
그림 2.102. 터널 방재종합시험장 차량 모의화재 장면 108
그림 2.103. 터널 방재종합시험장 지상로봇 투입 모습 109
그림 2.104. 터널 방재종합시험장 소방관 투입(좌측) 및 요구조자 구출(우측)모습 109
그림 2.105. 레이더 센서 평가 과정 110
그림 2.106. IP 카메라 센서 평가 과정 110
그림 2.107. 복합감지 센서 평가 과정 110
그림 2.108. 통합관제서버 레이더 정보 평가 과정 112
그림 2.109. 통합관제서버 복합감지기 정보 평가 과정 112
그림 2.110. 통합관제서버 – 현장지휘 PC 통신 과정 114
그림 2.111. 통합관제서버 통신 화면 114
그림 2.112. 현장지휘 PC 통신 화면 115
그림 2.113. 내열성 시험을 위한 장비 모습 및 하우징 설치 장면 116
그림 2.114. 하우징 모습 및 하우징 내부의 카메라 설치 장면 116
그림 2.115. 하우징 내부 카메라 동작 확인 프로그램 117
그림 2.116. 하우징 내부 카메라 동작 확인 프로그램 117
그림 2.117. 하우징의 방수성, 방진성의 공인인증시험의 시험 성적서 118
그림 3.1. 방수 BLDC 모터 및 ESC, 서보모터 119
그림 3.2. 카메라 보호 케이스(좌)디퍼런샬 기어하우징(우) 119
그림 3.3. 서보세이버와 작동사진 120
그림 3.4. 양방향 서스펜션 시스템과 정면 및 측면의 모습 120
그림 3.5. 카메라 시각 각도 조절 기능 121
그림 3.6. 측면 주행의 스틸 컷 121
그림 3.7. 제자리 선회의 스틸 컷 121
그림 3.8. 초기의 반전기구(좌.1차년도)와 개선된 반전기구(우.2차년도) 122
그림 3.9. 개선된 반전기구의 작동모습.(좌, 일반주행 우, 반전주행) 122
그림 3.10. 임베디드PC냉각회로(좌)모터 냉각기(우) 122
그림 3.11. 펠티어 소자와 사용계획 123
그림 3.12. 헬리컬기어 펌프와 작동사진 123
그림 3.13. 2D 및 3D 설계 도면 123
그림 3.14. 프로토타입 비행 로봇 및 구호품 전달 비행 로봇 124
그림 3.15. 방염, 방수, 방진을 고려한 외부 프레임 교체한 비행 로봇 124
그림 3.16. 전체 완성한 탐색 비행 로봇의 무게 125
그림 3.17. 탐색 비행 로봇의 카메라 각도 조절 125
그림 3.18. 방수 방진 기능의 모터와 ESC 126
그림 3.19. 계단 하강 중인 구호품 수송 로봇 126
그림 3.20. UWB 통신 모듈을 이용한 발신 및 송신 시스템의 구성도 127
그림 3.21. 제작된 탐색 지상 로봇의 구동 제어기 회로도 127
그림 3.22. PCB Layout 및 탐색 지상 로봇 제어기 프로토 타입의 문제와 해결 방안 128
그림 3.23. 개선된 2차 prototype 128
그림 3.24. 비행로봇 자세 제어 2중 PID 제어기 129
그림 3.25. 비행로봇 위치 제어 2중 PID 제어기 129
그림 3.26. 비행로봇의 위치제어 실험을 위한 비행로봇 제작 130
그림 3.27. 비행로봇의 전용 제어 모듈 제작 130
그림 3.28. 비행 로봇 제어기의 상세 회로도 131
그림 3.29. Gazebo를 이용한 비행 시뮬레이션 테스트 131
그림 3.30. DGIST의 생태터널을 예시로 제시한 자율주행 알고리즘 예시 132
그림 3.31. DJI에서 사용하는 Fail Safe 알고리즘 예시 132
그림 3.32. 저공 비행 운용을 위한 3중 PID 알고리즘 133
그림 3.33. DWM 1000의 실물 사진, 블록 다이어그램, 제원 134
그림 3.34. DWM1000의 특징 134
그림 3.35. DWM1000의 수신 프로그램 134
그림 3.36. DWM1000의 송신 프로그램 134
그림 3.37. 선정된 두 종류의 통신 모듈 135
그림 3.38. APC220-43의 최대 통신거리 136
그림 3.39. VRF-100A의 최대 통신 거리 137
그림 3.40. VRF-100A의 통신 실험 환경 137
그림 3.41. 통신 실험 결과 137
그림 3.42. 제작한 무선 조종기의 회로도 138
그림 3.43. 기능 구현 및 테스트 138
그림 3.44. 제작한 무선 조종기의 PCB 도면 138
그림 3.45. 제작한 무선 조종기의 실물 사진 138
그림 3.46. 탐색 지상 로봇의 동작 모드 규정 139
그림 3.47. 설정된 조종기의 모드 139
그림 3.48. 탐색 지상 로봇 전용 조종기의 프로그래밍 139
그림 3.49. 탐색 비행 로봇 전용 조종기의 프로그래밍 140
그림 3.50. 구호품 수송 로봇 조종기 모드 140
그림 3.51. 적외선 카메라 모듈 1 141
그림 3.52. 적외선 카메라 모듈 2 141
그림 3.53. 적외선 카메라 모듈 3 141
그림 3.54. 적외선 카메라 모듈 4 141
그림 3.55. 적외선 카메라 1 141
그림 3.56. Embedded 1 141
그림 3.57. 적외선 카메라 구동 결과 1 142
그림 3.58. 적외선 카메라 2 142
그림 3.59. Embedded 2 142
그림 3.60. 적외선 카메라 구동 결과 2 143
그림 3.61. 적외선 카메라 3 143
그림 3.62. Embedded 3 143
그림 3.63. 적외선 카메라 구동 결과 3 144
그림 3.64. 적외선 카메라 4 144
그림 3.65. RF송신기 144
그림 3.66. 적외선 카메라 구동 결과 4 145
그림 3.67. 현재 위치정도 인식 및 구동 모니터링 프로그램 146
그림 3.68. 수동 및 자율 주행 운영 프로그램 147
그림 3.69. Gimbals에 카메라를 장착한 모습과 Gimbals setup 코드 147
그림 3.70. 적외선 카메라 영상 전송 모듈 구성 148
그림 3.71. 운용프로그램을 통해서 본 비행 로봇의 시야 148
그림 3.72. 운용 프로그램을 통해서 본 지상 로봇의 시야 148
그림 3.73. 적외선 카메라와 RF 송신기 149
그림 3.74. 적외선 카메라 영상 149
그림 3.75. 같은 시점에서 RGB 시야(참고용) 149
그림 3.76. 제작한 탐색 비행 로봇 시제품의 내부 151
그림 3.77. 제작한 탐색 비행 로봇 시제품 152
그림 3.78. 바퀴 지름 측정 154
그림 3.79. 차저 공간 주행 테스트 154
그림 3.80. 지상 탐색 로봇 출수 실험 154
그림 3.81. 최대 사용 시간 측정 155
그림 3.82. 최대 주행 속도 실험 155
그림 3.83. 최대 주행 속도 측정 방법과 결과 155
그림 3.84. 비행 로봇 시험성적서 - 1 156
그림 3.85. 비행 로봇 시험성적서 - 2 157
그림 3.86. 비행 로봇 시험성적서 - 3 158
그림 3.87. 비행 로봇 시험성적서 - 4 159
그림 3.88. Payload 실험을 위한 비행 탐색 로봇에 Pay Load 장착 160
그림 3.89. Payload 비행 실험 및 Pay Load 무게 측정 160
그림 3.90. 채공시간을 타이머를 이용해 측정 161
그림 3.91. 최대 비행 속도 측정을 위한... 161
그림 3.92. 어플을 이용해 최고 속도 측정(최고 속도의 평균) 162
그림 3.93. 탐색 비행 로봇을 건물 3층 높이에서 비행 162
그림 3.94. 탐색 비행 로봇을 사람 무릎 높이에서 비행 163
그림 3.95. 탐색 비행 로봇 Waypoint 비행 출발 지점 스틸컷 164
그림 3.96. 탐색 비행 로봇 Waypoint 비행 도착 지점 설정시 도착 스틸컷 164
그림 3.97. 탐색 로봇 터널 내에서 500m RF 통신 확인 164
그림 3.98. 최종 선정한 FLIR Duo Specifications 165
그림 4.1. 시나리오에 해당하는 ad hoc 네트워크 구성도 예시 167
그림 4.2. 패킷 손실율을 테스트한 150 m의 터널형 지하 공간 168
그림 4.3. 150 m 거리에서 측정한 패킷 손실율 168
그림 4.4. RTP 헤더 구조 170
그림 4.5. 일반적인 멀티캐스트 전송 방식 170
그림 4.6. Ad hoc 멀티캐스트 전송 방식 - 멀티캐스트 그룹 단말이 없는 경우 171
그림 4.7. Ad hoc 멀티캐스트 전송 방식 -멀티캐스트 그룹 단말이 하나인 경우 171
그림 4.8. Ad hoc 멀티캐스트 전송 방식 - 멀티캐스트 그롭 단말이 다수인 경우 172
그림 4.9. 비트레이트 대비 지연율 비교 그래프 172
그림 4.10. 구조대원 간 음성통신 구조 173
그림 4.11. 지휘관PC를 통한 외부망 연결 구조 174
그림 4.12. 요구조자-구조대원 간 직접통신 절차 175
그림 4.13. 구조대원 탐색 성공 예시 176
그림 4.14. 요구조자-구조대원 음성통신 수신 대기 176
그림 4.15. 요구조자-구조대원 음성통신 연결 및 통화 177
그림 4.16. 요구조자-구조대원 음성통신 종료 177
그림 4.17. 구조용 비콘의 iBeacon 식별자 규격 178
그림 4.18. 요구조자 파악을 위한 순서도 178
그림 4.19. 요구조자 단말... 179
그림 4.20. 요구조자 애플리케이션의 초기 화면 179
그림 4.21. 위치 추정을 수행 중인 요구조자 단말 및 Bluetooth 비콘 179
그림 4.22. 위치 추정이 완료된 요구조자 단말 180
그림 4.23. 위치 전달 후 지도 수신이 완료된 요구조자 단말 180
그림 4.24. 요구조자 위치 추정 시스템 개요도 182
그림 4.25. Gradient descent의 시각적 예시 185
그림 4.26. 삼변측량 도식 185
그림 4.27. 생태 터널에서의 Bluetooth 비콘 배치도 예시 186
그림 4.28. 구조대원 위치 추정 시스템 개요도 187
그림 4.29. 구조대원 위치 추정 모듈 개요도 187
그림 4.30. 위치 추정 도식 188
그림 4.31. UWB 위치 추정 단말 및 비콘의 실제 모습 189
그림 4.32. 단말의 그래픽 유저 인터페이스 실제 모습 189
그림 4.33. 테스트베드 내 앵커 설치 도식(좌 : 정면도, 우 : 평면도) 190
그림 4.34. UWB 앵커의 상태 전이 다이어그램 191
그림 4.35. UWB 태그의 상태 전이 다이어그램 191
그림 4.36. 구조대원 간 음성 통신 응답 속도 테스트 도식[그림없음] 194
그림 4.37. 요구조자 위치 추정 환경 및 좌표계 설정 196
그림 4.38. 요구조자 위치 추정 실측 지점 1 197
그림 4.39. 요구조자 위치 추정 실측 지점 2 197
그림 4.40. 요구조자 위치 추정 실측 지점 3 197
그림 4.41. 위치 추정 응답 속도 결과 화면 198
그림 4.42. 구조대원 단말 본체 케이스 예시 200
그림 4.43. 내열성을 위한 전선 설계 예시 201
그림 4.44. 이음새 가스켓 포밍(Gasket foaming) 적용 예시 201
그림 5.1. 터널 화재 성능 테스트베드장(안) 구상도 203
그림 5.2. 터널 라이닝 보호 구조물 203
그림 5.3. 화재 계측장비 204
그림 5.4. 도로터널 차량화재 열방출률 205
그림 5.5. 도로터널 화재시 연기전파 206
그림 5.6. 연기 및 연기 부력 발생장치 개념도 207
그림 5.7. Hot Smoke Test(AS 4391)시험 207
그림 5.8. 터널환경설비 제시(안) 208
그림 5.9. 환기설비(제트팬) 설치 관련 제시(안) 208
그림 5.10. 터널 화재 재난 사고 성능 테스트베드(안) 모식도 210
그림 5.11. 터널 화재 재난 사고 성능 테스트베드 종단면도 211
그림 5.12. DGIST 생태터널 개요 및 화원(목재클립)사진 212
그림 5.13. 농연(가시도 정도)예비실험 213
그림 5.14. 생태터널 화재환경모사 예비실험 213
그림 5.15. 생태터널 예비실험(터널 내 열화상 카메라 측정 결과) 213
그림 5.16. 목재화원 및 Pool 버너화원 예시 214
그림 5.17. 가스버너 개략도 217
그림 5.18. STG 30 개요 218
그림 5.19. 차량화재 모사 연소시험장치 개략도 218
그림 5.20. Pool 버너 발열량 계산식 220
그림 5.21. 차량화재 모사 연소시험장치 설계도 222
그림 5.22. 차량화재 모사 연소시험장치 A(버너4개) 223
그림 5.23. 차량화재 모사 연소시험장치 B(버너3개) 223
그림 5.24. 차량연소 모사 연소시험장치 연료탱크 224
그림 5.25. 차량화재 모사 연소시험장치 로컬 컨트롤 패널 및 케이블 224
그림 5.26. 연료탱크 및 연료필터 연결 227
그림 5.27. 경유버너 및 로컬 컨트롤 패널 전기인입 227
그림 5.28. 차량화재 모사 연소시험장치 룸 코너 테스트 배치 227
그림 5.29. 1번 버너 열방출율 측정 228
그림 5.30. 1번 및 2번 버너 열방출율 측정 229
그림 5.31. 1번, 2번, 3번 버너 열방출율 측정 230
그림 5.32. 차량화재 모사 연소시험장치 라지스케일 칼로리미터 설치 230
그림 5.33. 차량화재 모사 연소시험장치 각 버너별 점화실험 231
그림 5.34. 드라이아이스를 이용한 연기발생장치 개념도 232
그림 5.35. 드라이아이스를 이용한 연기발생장치 설계도 233
그림 5.36. 연기발생장치 설계도 234
그림 5.37. 연막탄을 이용한 연기발생부 구성 개략도 235
그림 5.38. 영동터널 방재종합시험장 기반시설 236
그림 5.39. 영동터널 모의 현장실험 시나리오에 따른 연소시험장치 배치 237
그림 5.40. 차량화재 모사 연소시험장치 현장설치 237
그림 5.41. 포그머신을 활용한 농연실험 237
그림 6.1. 화재규모(MW)에 대한 PIARC 보고서의 권장값 238
그림 6.2. Heat release by t square... 239
그림 6.3. 참고문헌 차량화재 열방출율 그래프 240
그림 6.4. 차량화재 열방출율 240
그림 6.5. FDS 입력 내용 및 일반적 명령어 241
그림 6.6. 화재해석 프로그램 FDS의 가시화 242
그림 6.7. 차량화재 화재성장속도 적용 근거자료 245
그림 6.8. 생태터널 평면도(CAD 도면) 246
그림 6.9. 시간에 따른 온도 분포(종단면도) 248
그림 6.10. 바닥 위 1.5m, 2.0m에서 시간에 따른 온도 분포(평면도) 248
그림 6.11. 화원 상부 위치 및 시간변화에 따른 온도분포(평면도) 249
그림 6.12. 바닥 위 2.0m 에서 시간에 따른 가시거리 분포(평면도) 250
그림 6.13. 바닥 위 1.5m 에서 시간에 따른 가시거리 분포(평면도) 250
그림 6.14. 바닥 위 2.0m 에서의 시간에 따른 가시거리 분포(1km 전체) 252
그림 6.15. 시간에 따른 온도 분포(종단면도) 252
그림 6.16. 화원 주변 온도분포 그래프 253
그림 6.17. 바닥위 2.0m에서의 시간에 따른 가시거리 분포_화원으로부터_±40m... 254
그림 6.18. 바닥 위 2.0m에서 시간에 따른 가시거리 분포(이전에 분석하였던 80m... 254
그림 6.19. 참고문헌 차량화재 열방출율 그래프 261
그림 6.20. 차량화재 열방출율 그래프 261
그림 6.21. Fire Scenario curves for firefighting strategies 267