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VR 시뮬레이터 FDS Output 데이터 활용 방안에 대한 연구

Metaverse가 대두되면서 이와 관련된 분야들이 급속도로 팽창하고 있다. XR(eXtended Reality)은 소방분야에도 적용이 되고 있으며 피난, 소화, 교육 등에 많은 시뮬레이션이 개발되고 있다. 시뮬레이션 개발은 소방 전문지식이 없는 일반 프로그래머들이 진행하고 있어 소방전문가의 자문을 받아 개발하지만 화재 확산이나 연기 유동이 실제 화재와 매우 다르게 나타나고 있다. 이 문제를 해결하고자 FDS(Fire Dynamics Simulator)를 활용하여 실제 화재와 최대한 비슷하게 구현할 수 있는 방안을 찾고자 한다. XR 중 VR(Virtual Reality)에서 실화재와 가장 비슷한 구현을 하기 위해서 FDS Output 데이터 선정을 진행하였다. 데이터 측정을 위해 Device를 상하좌우 1.2m 간격으로 설치하였으며 데이터를 불러오는데 로딩을 최소화하기 위해 설정한 거리다. 첫 번째, 온도(Temperature)는 상온(20℃)을 기본으로 하여 설정하였다. 온도 데이터는 화재 확산의 척도를 사용할 데이터이기 때문에 중요한 데이터이다. 두 번째, 가시도(Visibillity)는 30m가 최대치로 설정되어있으며 연기로 인해 시야가 감소하도록 되어있다. 가시도 데이터는 연기의 유동을 파악할 수 있도록 설치한 데이터이다. 세 번째, 일산화탄소(CO)는 0 mol/mol로 설정되어있으며, 화재 발생 후 측정되는 데이터를 PPM으로 변환시켜 적용시킨다. 네 번째, 산소(O2)는 0.21 mol/mol로 설정되어있으며, 화재 발생 후 감소하는 값을 적용시킨다. 마지막 다섯 번째 복사열 유속(Radiative Heat Flux Gas)은 사방에서 들어오는 데이터를 계산하고 싶지만 데이터의 양이 많아 +Z 축으로 들어오는 복사열 유속만 계산하였으며 이를 통해 접근 가능구역을 나누는 데이터로 사용하였다. 최종 결과 위 5가지 데이터를 통해 VR 시뮬레이션에서 실제 화재와 가장 비슷한 형태로 표현할 수 있었으며, 플레이하는 사람들은 보다 현실적인 화재를 경험할 수 있도록 진행하였다.현재 연구는 실제 화재 구현의 초기 연구이며, VR 시뮬레이터의 로딩 시간의 개선이 된다면 Device간격을 더 세밀하게 조정하고 전방위에서 복사열 유속의 측정, CO2 및 독성가스 등을 추가하여 계산하고 입력한다면 지금보다 더 현실 같은 화재를 경험할 수 있을 것이다.

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