[재난안전] 피해예측기술 동향 정리

[재난안전] 피해예측기술 동향 정리

피해예측기술

1. 국내 연구보고서

1. 재난지도의 활용

-유해화학물질 누출사고에 대비한 주민 대피 시나리오와 유관기관 대응 시나리오를 제작 (전북김제소방서, 유해화학물질 누출사고 시 대응 방안, pp 8~9, 2013)

2. 미래재난 분석기법의 활용 : 환경스캐닝, 전문가 패널, 델파이 분석, 시나리오 기법으로 도출된 시나리오 유형 분석과 전개 시나리오 작성(한국행정연구원, 초대형 중대재난의 시나리오 발굴 및 사전 대응체계의 마련, pp 83~91, 2012)

(한국행정연구원, 초대형 중대재난의 시나리오 발굴 및 사전 대응체계의 마련, pp 83~91, 2012)

-사회과학과 자연과학의방법론을 사용한 대표적인 미래예측 기법으로는 델파이기법(Delphi), 환경스캐닝(Environmental Scanning), 전문가 인터뷰(Expert Interviews), 전문가 패널(Expert Panel), 포어사이트(Foresight), 미래 탐구 회의(FutureSearch Conference), 마인드맵핑(Mindmapping), 네트워크 분석(NetworkAnalysis), 시나리오(Scenarios), 시뮬레이션(Simulations), 전략적 미래 예측(Strategic Foresight), 구조분석(Structural Analysis), 시스템 다이내믹스 모델(System-Dynamics Model), 텍스트 마이닝(Text-mining) 등을 꼽을 수 있다(한국정보화진흥원, 2011).

3.소셜빅데이터의 활용 : 소셜 빅데이터 재난이슈 탐지기법 활용(국립재난안전연구원, 소셜빅데이터 재난관리 운영방안 및 이슈 탐지기법 연구, pp99, 2013)

4.위성 활용 : 태풍ㆍ홍수ㆍ화산ㆍ지진ㆍ지반침하ㆍ산사태ㆍ폭설 등 재난 및 안전관리 분야의 통합 예보 및 피해저감 기술 개발에 대한 기초자료로 활용 가능함

(국립재난안전연구원, 위성레이더 영상을 활용한 3차원 재난관측모듈 개발, 2012)

(국립재난안전연구원, MODIS 위성영상기반 폭설대응을 위한 분석 모듈 개발,2012)

(국립재난안전연구원, GIS기반 토사유출모형을 활용한 전국 산지 토양침식 위험도 분석및 위험지도 작성,2012)

(국립재난안전연구원, GIS기반 분포형 소하천 홍수범람모형 및 위험도 분석 시스템 개발,2011)

(국립재난안전연구원, 지진해일 범람특성 분석을 통한 침수예상도 작성,2010)

5. 수치해석기법 활용 :

(국립재난안전연구원, 수치해석을 이용한 급경사지 재해특성 평가, 2011)

(국립재난안전연구원, 지진해일 범람특성 분석을 통한 침수예상도 작성, 2011)

(국립재난안전연구원, 지진해일 범람특성 분석을 통한 침수예상도 작성, 2008)

(국립재난안전연구원, 폭풍해일예측을 통한 상황대처 방안 연구, 2002)

(국립재난안전연구원, 지진재해도 작성을 위한 프로그램 개발, 2000)

(국립재난안전연구원, 동해안에서의 지진해일 재해저감을 위한 연구, 1999)

 (국립재난안전연구원, 동해안에서의 쯔나미 위험도 평가, 1998)

 (국립재난안전연구원, 강우분석프로그램의 개발, 1997)

6. CCTV 모니터링 활용 :

(국립재난안전연구원, 지능형 영상정보인식기술을 이용한 재난관리고도화 기법개발, 2011)

2. 국내 논문 ('피해 예측' 으로 검색결과 800여편 중 일반 재난 36편 + 화재대피 80여편 = 약 116편 )

1. 산사태 피해 예측 기술 :

(충남대학교 토목공학과, 산사태 위험 예측기술 개발 동향, 2012)

(강원대학교 방재전문대학원, GIS를 활용한 산지재해 발생특성 및 위험도 분석, 2013)

(성균관대학교, 고해상도 항공라이다 DEM 해석을 통한 강원도 일원의 산사태 예측 가능성 분석,2009)

(한국지질자원연구원, 산사태 확산영역 예측을 통한 피해위험도 산정기법 연구, 2007)

2. 산불발생위험 예측 기술 : (기상 자료 취득 , 처리, 데이터베이스화 분석 기술, 산불위험지수 산출 지수)

(국립산림과학원, 디지털예보자료와 Daily Weather Index (DWI) 모델을 적용한 한반도의 산불발생위험 예측, 2012)

3. 유해화학물질 대기확산 예측 기술 : 복합기술( 센서 및 계측 기술, 기상정보 운영 기술, 실시간 대기확산 기술, GIS 기술, CCTV, 전파 기술)

(한국가스안전공사 가스안전연구원, 지능형 실시간 대기확산 시스템에 관한 연구, 2012)

(한국가스안전공사 가스안전연구원, 에너지 플랜트 환경에서 독성가스를 위한 대기확산 시스템에 관한 연구, 2011

(한국기술교육대학교, LPG자동차충전소에서 증기운폭발로 인한 인명피해예측에 관한 연구,2010)(실외 센서네트워크 기반 재해방지 시스템을 위한 위험지역 예측기법,2006)

(경북보건환경연구원, 산업단지에서의 대기확산모델을 이용한 악취피해지역 예측,2006)

(국립환경연구원, 유해화학물질 피해확산 예측을 위한 화학물질사고 대응정보 시스템(CARIS),2002)

4. 화생방 위험 예측 기술 : 센서 네트워크 데이터 기술

(국방대학교, 센서네트워크 데이터를 활용한 화생방 위험예측 모델, 2010)

(연세대학교 경영대학, 시뮬레이션을 이용한 생물테러 발생에 따른 피해예측에 관한 연구 , 2003)

5. 해상유출유 위험 예측 기술 : 수치해석

(한국해양연구원 해양시스템안전연구소, 해양유류오염사고 위해도 평가, 2007)

(한국해양연구원, 해양유류오염사고 위해도 평가, 2007)

6. 지반 침하 위험 예측 기술 : GIS

(연세대학교 지구세스템과학과, GIS및확률모델을이용한폐탄광지역의지반침하위험예측, 2007)

7. 실내 대피위험예측 기술 : 화재대피 시뮬레이션 등을 활용(지난 13년간 약 80여편 논문)

8. 화산재해 피해예측 기술 :

(부산대학교 사회환경시스템공학부, 백두산 화산분화에 의한 화산이류 범람지역 예측 연구, 2013)

-발생되는 밀도류의 진행을 모의해야 하는데, 유체의 중력과 밀도에 지배적인 흐름은 지형에 결정적인 영향을받는다. 본 연구에서는 화산이류의 발생을 모의하기 위해서 미국지질조사국의 수치지형모형(50 m × 50 m)를 사용하여분석을 수행

(㈜지아이, 지형기복에 기초한 화쇄류, 화산이류, 화산성홍수의 피해범위 예측, 2013)

(국가수리과학연구소, 가용자료가 제한된 경우 화산재 피해 예측을 위한 손상함수 구축, 2013)

-손상함수는 일반적으로 과거 피해사례를 기반으로 구축

9 . 가스폭발 피해예측 기술

(한국가스안전공사, LPG 저장탱크의 폭발에 대한 정량적 영향평가에 관한 연구, 2013)

-Hopkinson의 삼승근법을 이용하여 계산하고, 건물과 인체에 미치는영향을 프로빗 모델에 적용하여 피해예측을 평가

(한국가스안전공사, 고압 매몰 천연가스 배관 누출사고 피해해석에 관한 연구, 2013)

-천연가스의 사용량이 날로 증가됨에 따라 고용량의 가스를 운송하기 위해 고압배관의 설치․운영이 불가피하고 이에 따라 고압의 매몰 천연가스배관에서 다양한 원인에 의한 결함 발생 시 대규모 누출로 이어지면 높은 압력의 가스 방출에 따른 대기 중 확산 그리고 점화원에 의한 화재․폭발로 인하여 큰 피해가 발생할 수 있다. 이 연구에서는 고압의 매몰 천연가스배관에서 결함 발생 시 매몰된 배관에서의 가스 누출 거동 분석과 가스 확산 및 지연점화에 따른 플래시 화재의 피해 거리를 예측하여, 사고 영향을 감소할 수 있도록 대피거리의 산정 등에 의한 비상조치계획을 세워 안전관리 활동에 도움이 되고자 한다.

(한국가스안전공사, 수소가스사고의 피해범위,2012)

-확산, 화재, 그리고 폭발에 대한 단순한 예측 식들을 제시

(서울과학기술대학교,LPG 판매소에서 가스 폭발이 주위 아파트에 미치는 영향 평가,2006)

10. 홍수 및 침수 피해예측 기술

(동서대학교, 국지홍수 심도예측을 위한 새로운 홍수지수의 개발, 2013)

-소규모 유역에서 발생하는 홍수사상의 심각성 정도를 정량화할수있는새로운홍수지수(New Flood Index)를 개발하고 새로운 홍수지수와 강우특성과의 회귀분석을통하여국지돌발홍수예측에적용

(국립재난안전연구원, Neuro-Fuzzy를 이용한 중․소하천 실시간 홍수예측, 2011)

실시간 수위측정 자료 및 강우자료를 이용한 간단한 입력자료만으로도 홍수예측이 가능한 뉴로-퍼지(Neuro-Fuzzy) 모형을 구축하여 충분한 선행시간을 확보함으로써 중소하천에서의 실시간 홍수예측이 가능한 시스템을 구성하여 실시간으로 구동되는 효율적인 홍수예경보 시스템을 개발

(충남대학교 토목공학과, Web GIS를 이용한 침수예측시스템,2001)

(지형정보를 활용한 영산강 유역의 재해위험지도 작성,2007)

(경상대학교 건설공학부, 도시홍수모델을 이용한 해안지역의 침수재해평가,2006)

(영산강물환경연구소 영산강수계센터, GIS와 수리모형을 이용한 홍수지역예측 비교, 2006)

(한국산림휴양학회지, GIS를 활용한 국립공원 내 소하천 돌발강우 침수예측분석, 2007)

11. 해일 피해예측 기술

(한양대학교, 가능최대범람확률에 근거한 지진해일 위험지역 예측, 2013)

-위험지역 예측을 위해 먼저 범람자료의 확률분포형이 결정되고, 이후 누적분포함수를 이용하여 기준높이를 초과하는 범람이 발생할 확률이 산출되었다. 앞서 언급한 기준높이를 초과하는범람 발생 확률은 83가지 지진해일의 경우에 대해 계산되었다. 최종적으로 지진해일 위험지역은 가능최대범람확률(ProbableMaximum Flooding Probability) 개념을 도입하여 예측되었다.

(국립환경과학원, 폭풍해일에 의한 해안침수예상도 작성 시나리오 연구,2007)

(한양대학교, 지진해일발생시 인명피해 예측기법에 대한 연구, 2007)

12. 적조발생 피해예측 기술

(전주대학교, 퍼지 추론을 이용한 적조 발생 예측, 2011)

13.황사 확산 피해예측 기술

(경원대학교, Google Earth를 이용한 황사 시각화 기법, 2011)

-기상청 자료, 구글어스, C 프로그래밍

14. 태풍 피해예측 기술

(충북대학교 토목공학부, 지리정보시스템을 이용한 태풍 위험 평가, 2009)

(신경망을 이용한 태풍진로 예측, 2014)

15. 지진 피해예측 기술

(충주대 토목공학과, 가상 지진해일 시나리오에 의한 피해지역 예측에 관한 연구, 2008)

3. 해외 연구보고서 및 논문 (인공재난: 재난 대응을 위한 에이전트 시뮬레이션의 연구동향,이기헌, 김창욱,2012)

1. 기존 시뮬레이션 방법 (규칙: 방정식, 순서도, state machine, cellular automata)

-시스템 다이나믹스

(Bush, B.B., Dauelsberg, L.R., LeClaire, R.J.,Powell, D.R., DeLand, S.M., Samsa, M.E. (2005). Critical infrastructure protection decision support systems(CIP/DSS) project overview. Los Alamos National Laboratory Report. LA-UR-05-1870.)

*CIPDSS로 연구하는 분야 : 천연두, 염소 누출 사고, 통신스위치 손실, 인플루엔자, 허리케인 대피자, 식수오염, 댐 붕괴

-이산 사건 시뮬레이션 

(O’Reilly, G.P., Jrad, A., Kelic, A., LeClaire, R. (2007).Telecom critical infrastructure simulations: discrete event simulation vs. dynamic simulation how do they compare? Proceedings of Global Telecommunications Conference (GLOBECOM). 2597 – 2601)

2. 새로운 시뮬레이션 방법 ( 규칙:에이전트의 행동 설정, 주변 상황 학습 후 자율행동)

-인공재난 : 재난대비, 재난대응, 재난복구를 모사하는 에이전트 기반 모형 및 시뮬레이션

-인공재난의 특징

1.사회 기반 시설이 에이전트이며 다른 에이전트의 변화에 따라 대응하는 행동규칙

(Conzelmann, G., Boyd, G., Koritarov, V., Veselka,T. (2000). Multi-agent power market simulation using EMCAS. Proceedings of the IEEE PES General Meeting, San Francisco, California.)

(Schoenwand, D.A., Barton, D.C., Ehlen, M.A.(2004). An Agent-based Simulation Laboratory for Economics and Infrastructure Interdependency. Sandia Report.)

2.전염병에 노출되거나 감염된 사람들의 행동 귳ㄱ과 정상인들의 행동규칙

(Huang, C.Y., Sun, C.T., Hsidh, J.L.,Lin, H. (2004).Simulating SARS: Small-World pidemiological Modeling and Public Health Policy Assessments.Journal of Artificial Societies and Social Simulation 7(4). 2.)

3.대피하는 사람들의 심리적 상태와 지리 정보에 따라 행동하는 규칙

(Pelechano N, Allbeck JM, Badler NI. Controlling individual agents in high density crowd simulation. In Metaxas D, Popovic J, editors. (2007). Proceedings of the 2007 ACM SIGGRAPH/Eurographics symposium on computer animation, San Diego, CA, USA, 3-4 August 2007. 99-108.)

(Van Minh, L., Adam, C., Canal, R., Gaudou, B., Vinh, HT., Taillandier, P. (2012). Simulation ofthe emotion dynamics in a group of agents in an evacuation situation, Principles and practice of multi-agent systems. Lecture Note in Computer Science 7057. 604-619.)

(Zoumpoulaki,A., Avradinis, N., Vosinakis, S. (2010).A multi-agent simulation framework for emergencyevacuations incorporating personality and emotions.In Artificial Intelligence: Theories, Models andApplications, 6th Hellenic Conference on AI. 423-428.)

-재난 환경 연구(재난 발생 시 재해의 파급효과를 살펴보는 연구): 주요 기반 시설 보호

(Clinton, W.J. (1996). Executive Order 13010-Critical Infrastructure Protection. Federal Register 61(138). 37347-37350.)

-재난 확산 연구: 전염병 확산, 생화학 테러, 방사능 확산 사이버 테러, 화재

(Huang, C.Y., Sun, C.T., Hsidh, J.L.,Lin, H. (2004).Simulating SARS: Small-World EpidemiologicalModeling and Public Health Policy Assessments.Journal of Artificial Societies and Social Simulation7(4). 2)

(Coolahan, J. E., Kane, M.T., Schloman, J.F.,Koomullil, R.P., Shih, A.M., Ito, Y., Kaisar, E.I., Walsh, K. K. (2008), Design of an urban chemical disaster simulation federation for preparedness and response. 2007 Spring Simulation Interoperability Workshop (paper 07S-SIW-077).

(Hwang, W.T., Han, M.H., Jeong, H.J, Kim E.H.(2008). A predictive model for a radioactive contamination in an urban environment and its performance capability to the EMRAS project. Journal of Nuclear Science and Technology 5.594-597.)

(Kornhauser, D., Wilensky, U., Rand, W. (2009).Design of guidelines for agent based model. Journalof Artificial Societies and Social Simulation 12(2). 1.http://jasss.soc.surrey.ac.uk/12/2/1.html.)

(Kotenko I. (2010). Agent-Based Modelling and Simulation of Network Cyber-Attacks and Cooperative Defense Mechanisms. Discrete Event Simulations. 223-246.)

(Naizi, M.A., Siddique, Q., Hussain, A., Kolberg, M.(2009). Verification & validation of an agent-based forest fire simulation model. Proceedings of the Agent Directed Simulation Symposium 2010, as part of the ACM SCS Spring Simulation.)

-재난 대응 연구: 군중 대피 시뮬레이션위험 회피, 경쟁적/ 협력적 행동, 줄 서는 행동, 패닉 확산, 비합리적인 행동, 모임, 장애물 회피 행동, 밀쳐냄 ,탈출 (Lin, M.C., Manocha, D. (2011). Simulation technologies for evacuation planning and disaster response. Institution for Homeland Security Solutions, https://www.ihssnc.org) (Helbing, D., Farkas, I., Vicsek, T. (2000). Simulating dynamical features of escape panic. Nature 407(6803), 487-490.) (Braun, A., Bodmann, E., Oliveira, L., Musse, S. (2003). Modeling individual behaviors in crowd simulation. Computer Animation and Social Agents 16th International Conference. ) ( Braun, A., Bodmann, B. and Musse, S. (2005). Simulating virtual crowd in emergency situations. Proceedings of ACM Symposium Virtual Reality Software and Technology. 244-252.) (Zheng, X., Zhong, T., Liu, M. (2009). Modeling crowd evacuation of a building based on seven methodological approaches . Buildingand Environment 44. 437-445. )

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