피난계획을 위한 수리모형과 알고리즘의 개발

Abstract

In this research, we proposed a mathematical model to minimize evacuation time and an algorithm for evacuation planning. Evacuation planning is to allow people to move from a hazardous location to a safe place during an emergency situation or on fire. An ideal evacuation planning would minimize injury during such disasters. We proposed a mathematical model to determine a facility-exit assignment to minimize evacuation time considering evacuation speed, density, the number of occupants, and evacuation flow. In this research, we considered two mathematical models. The first one is Liner Programming model which allows the split of occupants in facility so that they can evacuate through multiple exits. The second model is Integer Programming model which constrains occupants in one facility evacuate through one exit. A case study of mega shopping mall in Korea indicates that the proposed models significantly reduce the evacuation time considering the current exit layout and allowed to create a better exit layout. |본 연구는 효과적인 피난계획을 위하여 피난속도, 거주 밀도와 거주자의 수, 피난 흐름을 고려한 피난시간 계산 문제를 다루고 있다. 피난계획은 피난시간을 최소화 하는데 목적이 있다. 피난은 위급상황을 인지한 거주자가 출구와 통로 등을 통해 이동하는 프로세스에 의해 달성된다. 거주자의 밀도가 높으면 피난 경로 선택이 쉽지 않고 피난 속도 또한 줄어들게 된다. 그 결과 화재 또는 비상 상황 시 대형 인명 피해가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 거주자들의 효과적인 피난을 위하여 피난자의 밀도, 피난 속도 등을 고려하여 각 시설을 비상구에 할당 시키고 피난 개시 후 출구 밖 안전한 장소까지 가는데 걸리는 시간을 최소화 시킬 수 있는 수리적 모형을 개발 하였다. 본 연구는 피난 시간을 계산하는 것을 수리식으로 모델링 시켜, IP와 LP 두 가지 방법으로 풀어낸 수리적 연구이다. 제안한 모델을 LP, IP로 적용한 경우와 화재 시뮬레이션 프로그램을 이용한 경우를 비교, 분석하여 결과를 제시하였다. 제안한 모델은 실제 비상 상황 시 가이드 라인으로 사용할 수 있도록 현실적인 상황을 수리적으로 고려한 연구이다.; In this research, we proposed a mathematical model to minimize evacuation time and an algorithm for evacuation planning. Evacuation planning is to allow people to move from a hazardous location to a safe place during an emergency situation or on fire. An ideal evacuation planning would minimize injury during such disasters. We proposed a mathematical model to determine a facility-exit assignment to minimize evacuation time considering evacuation speed, density, the number of occupants, and evacuation flow. In this research, we considered two mathematical models. The first one is Liner Programming model which allows the split of occupants in facility so that they can evacuate through multiple exits. The second model is Integer Programming model which constrains occupants in one facility evacuate through one exit. A case study of mega shopping mall in Korea indicates that the proposed models significantly reduce the evacuation time considering the current exit layout and allowed to create a better exit layout.