많은 승객이 이용하는 여객선 등, 선박의 사고 예방을 위해 안전과 관련된 규정이 매년 강화되고 선박에 적용하고 있지만 선 박에서의 사고는 감소하지 않고 있다. 선박에서의 화재 사고 시 화재 발생 위치에 따라 승객의 탈출 시간이 변화하고, 유해 요인에 의한 위험성이 증가할 수 있다. 화재 위치 변화에 따른 유해 요인들의 위험성과 탈출 시간지연의 원인을 파악하고, 시간지연을 감소시키는 방 안을 모색하기 위한 연구를 진행하였다. 선박 승객 거주 구역 화재 시 연소생성물의 유동과 승객의 탈출 과정을 확인하기 위해 FDS를 기반으로 하는 Pyrosim과 Pathfinder를 이용하여 화재 및 승객 피난 시뮬레이션을 진행하였다. 화재 발생 위치 변화에 따라 탈출로의 가시 거리 평균값은 3.1m에서 4.2m로 탈출 과정에서 안전하지 않고, 승객의 탈출 시간은 화재가 발생하지 않은 경우보다 9초에서 34초가 늘어 나는 것을 확인하였다. 안전성 향상 방안인 제연설비를 임의로 적용하여 동일 시뮬레이션 진행하였다. 화재 구역의 평균 가시거리는 14.9m에서 22.0m까지 증가하여 개선되는 것을 확인할 수 있다. 제연설비 설치 여부에 따라 0.8초에서 8.3초의 탈출 시간이 개선되었다. 해당 구역의 안전성 향상 방안을 적용한 결과, 적정한 제연설비가 작동된 이후로 연소생성물에 의한 승객의 위험성이 감소함을 확인할 수 있다.

화재는 영국해상보험법 제3조에서 해상위험의 하나로 규정하고 있을 뿐만 아니라, 협회적하보험약관(Institute Cargo Clause) (B), (C)와 협회선박기간보험 약관(Institute Time Clauses-Hulls)에서 보험자의 담보위험의 하나로 규정하고 있다. 특히 선박에서의 화재는 육상에서의 화재와 달리 즉시 소방차를 출동시 켜 소화를 할 수 없으며, 결국에는 선박 내의 승조원의 손으로 선내의 소화설 비를 이용하여 화재를 진압할 수밖에 없다. 또한 선박은 가연성 화물, 연료, 페 인트, 목재 등이 많기 때문에 일단 화재가 발생하면 바람에 의해 화력이 증가 되며, 게다가 선내가 좁기 때문에 소화활동에도 제약을 받을 수밖에 없다. 결국 선박에서의 화재는 해상과 선박이라는 특수성으로 인하여 육상의 전문소방대 의 도움을 신속하게 받을 수 없는 상황이기 때문에 육상에서의 화재와 비교하 여 화재로 인한 손해의 확대가 매우 크다고 볼 수 있다. 일단 선박에서 화재발 생시 초기 진화에 성공하지 못하면, 엄청난 재산상의 피해와 인명의 사상사고 를 발생시키게 된다. 선박화재에 대한 대책의 근간은 선박화재로 인한 피해를 미연에 방지하는 것이 당연한 것이지만, 불행하게도 선박화재로 인한 피해사례는 매년 증가하고 있는 추세이며, 선박화재로 인하여 발생할 수 있는 피해의 형태는 (1) 화물에 대한 손해로써 운송 중인 화물이 선박화재로 인하여 멸실 또는 훼손되는 경우, (2) 선박에 대한 손해로써 화재가 원인이 되어 선박의 전부 또는 일부가 파손 되는 경우, 일정기간 선박이 불가동되는 경우, (3) 선원에 대한 손해로써 선박 화재로 인하여 선원이 부상당하거나 사망하거나 행방불명되는 경우, 선원의 소 지품이 유실되는 경우로 분류할 수 있다. 그러나 이러한 피해에 대한 사후적인 대비책으로써 어떠한 방법과 근거에 의하여 보상되어지는지 여부에 대하여 현재 검토가 명확하게 이루어지고 있지 않은 상황이다. 따라서 이 논문에서는 선박화재로 인한 피해의 사후적인 대비 책으로써 우선 선박화재로 인하여 발생할 수 있는 피해를 형태별로 분류하고, 이에 대한 보험보상근거와 보상여부를 검토하고자 한다.

소형선박 기관실 내 화재 시 개구부 유동 및 온도에 대해 FDS(Fire Dynamics Simulator)를 이용하여 화재시뮬레이션을 수행하였다. 열방출률이 10 kW 급인 경유(Diesel) 화재를 대상으로 하였고, 천장 통풍통의 위치, 측면 개구부 유·무 및 크기에 대한 영향을 파악하였다. 측면 개구부의 유·무 및 크기는 연기 거동 뿐 아니라 개구부를 통한 질량 유량 및 온도에 지대한 영향을 미쳤다. 측면 개구부가 미설치되거나 크기가 작은 경우 연기층이 기관실 내 바닥까지 도달하였고, 측면 개구부의 크기가 증가함에 따라 개구부를 통한 질량 유량이 증가하고 온도는 감소하는 경향이 나타났다. 반면, 천장 통풍통의 위치가 연기 거동, 개구부를 통한 질량 유량 및 온도에 미치는 영향은 측면 개구부 크기에 비해 상대적으로 미미한 것으로 관찰되었다. 따라서 소형선박의 기관실 내 화재 시 안전성 향상을 위해서는 천장 통풍통 위치보다 측면 개구부의 크기가 더 중요한 설계 인자인 것으로 판단된다.

화재의 초기 검출은 인명과 재화의 손실을 최소화하기 위한 중요한 요소이다. 불꽃과 연기를 신속하면서 동시에 검출해야 하며 이를 위해 영상 기반의 화재 검출에 관한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 기존의 화재 검출은 불꽃과 연기의 특징을 추출하기 위해 여러 알고리즘을 거쳐서 화재의 검출 유무를 판단하므로 연산량이 많이 소모되었으나, 딥러닝 알고리즘인 합성곱 신경망을 이용 하면 별도의 과정이 생략되므로 신속하게 검출할 수 있다. 본 논문에서는 선박 기관실에서 화재 영상을 녹화한 데이터로 실험을 수행 하였다. 불꽃과 연기의 특징을 외각 상자로 추출한 후 합성곱 신경망 중 하나인 욜로(YOLO)를 이용하여 학습하고 결과를 테스트하였 다. 실험 결과를 검출률, 오검출률, 정확도로 평가하였으며 불꽃은 0.994, 0.011, 0.998, 연기는 0.978, 0.021, 0.978을 나타내었고, 연산시간 은 0.009s를 소모됨을 확인하였다.

본 연구에서는 인명구조활동을 지원하기 위한 피난동선예측 알고리즘 개발의 첫 단계로 피난동선예측 알고리즘의 개념을 정립 하고 그 타당성을 수치적으로 명확히 제시하였다. 제안하는 알고리즘은 평상시 선박내 모니터링 시스템으로부터 지속적으로 승객이동 데이터를 취득, 분석, 정형화하고, 재난발생시 이 데이터와 예측 툴을 활용해 도출한 승선자의 피난동선예측 정보를 구조자에게 제공하여 인명피해를 최소화시키는 프로세스로 요약할 수 있다. 피난훈련을 통해 피난특성 데이터를 취득하였고 이를 기존 인명피난예측 툴에 입력하여 피난특성을 예측한 결과, 예측 툴의 구조적 원인으로 인해 가시거리가 충분히 확보되고 피난경로를 충분히 숙지한 상황에서의 피난 시나리오(SN1)에서만 신뢰할 만한 예측결과가 도출되었다. 본 연구에서 제안하는 알고리즘의 타당성을 확인하기 위해 타 분야의 예측툴을 사용하여 피난특성을 예측한 결과, 제안 알고리즘이 구현될 경우 평균피난시간예측값과 피난동선(지점경유)예측값이 각각 0.6 ~ 6.9%, 0.6 ~ 3.6% 범위의 오차에서 실측값과 매우 유사한 경향을 보였다. 향후 선내 모니터링 데이터를 분석하고 이를 활용한 예측성능이 우수한 피난동선예측 알고리즘을 개발할 계획이다.

선박 거주구역에 화재발생 시 화재시뮬레이션 도구를 이용하여 화재확산형상을 실시간으로 예측하고 상황에 따른 적절한 대응방안을 제시할 수 있다면 화재사고로 인한 인명피해를 최소화시킬 수 있을 것으로 예상된다. 그러나 오늘날 화재시뮬레이션은 해 석대상공간의 크기와 그리드 개수에 따라 해석을 하는데 있어, 매우 장시간을 필요로 하는 현실적 한계가 있다. 이에 이 연구에서는 화재시뮬레이션 시간단축을 목적으로 선박 거주구역 화재시뮬레이션에 적용할 수 있는 격자크기와 생성방법에 대한 연구를 수행하였 다. 연구결과 선박 거주구역에 적용되는 격자크기는 0.25[m] 이내의 값을 사용하는 것이 가장 효율적인 것으로 판단되었다. 또한 single mesh 격자생성방법으로 수행했을 경우와 비교하여, multi mesh 격자생성방법으로 시뮬레이션을 수행하였을 때 가시거리 값은 4.3 %, 온 도 값은 8.3% 이내에서 유사하고 해석시간은 약 80% 감소하였기 때문에, multi mesh 방법으로 격자를 생성하는 것이 해석시간을 단축 하는데 있어 매우 효과적임을 확인하였다.

선박의 기계식 환기시스템은 화재발생 시 연기의 생성과 확산 특성에 영향을 미치고, 이는 피난자의 피난경로 상의 가시도를 방해함으로써 피난자의 연기로 인한 피해를 증가시킬 위험성이 크다. 이에 이 연구에서는 선박 거주구역에서 화재발생 시 기계식 급·배기시스템이 연기확산에 미치는 영향과 위험성에 대하여 FDS를 활용하여 평가하고 화재 시 급·배기시스템을 효율적으로 사용할 수 있는 방안을 제안하였다. 연구결과 화재가 발생한 장소에 급·배기시스템이 함께 작동되고 있는 경우에는 현재 권장되고 있는 급·배기시스템을 멈추는 방법보다 작동을 유지하는 것이 효과적이고, 배기시스템만 작동되는 곳에서 화재가 발생한 경우에는 화재가 발생한 구역 이외의 구역에서 급기시스템을 함께 작동시키는 것이 피난시간을 확보하는데 효과적인 것으로 예측되었다. 그러나 화재가 발생한 곳에 급기시스템만 있는 경우에는 급기시스템이 연기확산을 가속시키기 때문에 급기방식을 중단시켜 연기의 확산을 최대한 억제할 필요가 있음을 확인하였다.

Special Conditions of the ship are required to establish sufficient prevention and preparation for emergency escapes, due to their limitations to escape on the presence of the sea and the lake. In the rapid ship fire as an accident at sea, it is hardly predicted to take time for rescue team and so the emergency plan should be established until rescued. Especially the passenger ship transporting many people, such as Sewal ship accident should be emphasized to establish the prevention and training plan for the ship fire.