Simulation Study to Verify Manned-Unmanned Teaming Operations in Indoor Fire Response

실내 화재 대응 시 유·무인 복합운용 검증을 위한 시뮬레이션 연구

In indoor disaster scenarios such as fires or gas leak, prompt rescue operations are essential to minimize expected casualties. This paper proposes a simulation model that applies the concept of Manned-Unmanned Teaming (MUM-T) for effective search and rescue in indoor fires. To this end, we first identify appropriate agents to model search and rescue operations. The proposed agent-based simulation consists of a fire and map model, an occupant model, a drone model for occupants searching, a rescuer model for searching and rescuing occupants, and a control center model that assigns missions to drones and rescuers. The agent models identified according to the MUM-T concept interact with other agents during the fire response simulation. Simulation experiments were conducted for search and rescue operations in three scenarios, one consisting of only rescuers and two with mixed rescuers and drones for MUM-T. The simulation results indicated that a drone applied to MUM-T could replace an average of four rescuers. The simulation method proposed in this study is expected to improve the efficiency of search and rescue operations in indoor disaster situations and minimizing the loss of life.

화재나 가스 누출과 같은 실내 재난 상황에서는 신속한 수색 및 구조 작업을 통해 인명 피해를 최소화하는 것이 매우 중요하다. 본 논문은 실내 화재 발생 시 효과적인 수색/구조를 위해 유·무인 복합 운용(MUM-T, Manned-Unmanned Teaming) 개념이 적용된 시뮬레이션 모델을 제안한다. MUM-T 적용을 위해서는 수색/구조 작업에 적절한 에이전트를 식별하여 모델링을 수행해야 한다. 제안하는 에이전트 기반 시뮬레이션은 화재와 맵 모델을 포함하여 재실자 모델, 재실자 수색을 위한 드론 모델, 재실자 수색/구조를 위한 구조대원 모델, 그리고 드론과 구조대원에 수색/구조를 위한 임무를 할당하는 중앙통제소 모델로 구성된다. MUM-T 개념에 따라 식별된 에이전트 모델은 화재 대응 과정에서 다른 에이전트와 상호작용을 하며 시뮬레이션이 진행된다. 본 논문에서 제안한 시뮬레이션의 목표는 실내 화재 상황에서 MUM-T의 효용성을 검증하는 것이다. 이를 위해 수색/구조 작업에 대하여 구조대원으로만 구성된 경우와 구조대원과 드론이 혼합된 MUM-T가 적용된 경우로 나누어 시뮬레이션 실험을 수행하였다. 시뮬레이션 실험 결과 MUM-T에 적용된 드론이 평균적으로 4명의 구조대원을 대체할 수 있음을 확인하였다. 본 연구에서 제안한 시뮬레이션은 실내 재난 상황에서 수색과 구조 작업의 효율성을 높이고, 인명 피해를 최소화하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대한다.