A* 알고리즘 기반의 F_A* 알고리즘을 활용한 화재 시 대피 경로 탐색 연구

Research Evacuation Route Search in Case of Fire Using the F_A* Algorithm Based on the A* Algorithm

본 연구에서는 A* 알고리즘과 fire dynamics simulator (FDS)를 결합한 F_A* 알고리즘을 제안하였다. 기존 A 알고리즘은 화재와 같은 동적 상황에서는 화염 확산, 온도 변화, 연기 농도를 반영하지 못하는 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 FDS 데이터를 활용하여 경로 가중치를 동적으로 조정하는 F_A* 알고리즘을 개발하였다. 실험 결과, F_A*알고리즘은 기존 A* 알고리즘보다 더 정확한 피난 시간 계산 능력을 보였으며, 대피 성공률과 경로 탐색 측면에서도새로운 정보를 제공할 수 있었다. 대피 성공률은 2 min까지 100%를 유지했으나 3 min 후 1명의 사망자가 발생하였다. 최초 대피자는 12 s, 최종 대피자는 23 s에 대피를 완료하였다. F_A*의 경로 탐색 속도는 2~5 s로, 기존 A* 알고리즘의 32 s보다 훨씬 빨랐다. 제안된 F_A* 알고리즘은 기존 A* 알고리즘으로는 확인하기 어려운 화재 피해 정도에따른 대피 시간을 효과적으로 산출할 수 있었다.

This study proposes the F_A* algorithm, which integrates the A* algorithm with the Fire Dynamics Simulator (FDS). The conventional A* algorithm struggles to reflect fire dynamics such as flame spread, temperature changes, and smokeconcentration. To address this issue, the F_A* algorithm dynamically adjusts the path weights using FDS data. Theexperimental results show that F_A* provides more accurate evacuation time calculations and offers new insights intoevacuation success rates and pathfinding performance. The evacuation success rate remained at 100% for 2 min, but droppedafter 3 min, with one fatality. The first evacuee escaped in 12 s and the final evacuee escaped in 23 s. The pathfindingspeed of the F_A* algorithm ranged from 2 to 5 s, which was significantly faster than the 32 s required by the conventionalA* algorithm. The proposed F_A* algorithm effectively estimates the evacuation times based on fire damage, which isdifficult to achieve using the conventional A* algorithm.