R&E 연구노트 ② 화재 대피 경로 탐색, 군중 밀집도라는 변수

연구노트 시리즈.

우리가 풀려던 문제

화재가 났을 때 가장 빠른 대피 경로는 무엇일까. 얼핏 단순해 보이지만 현실에서는 최단 거리가 곧 최단 시간이 아니다. 모두가 같은 비상구로 몰리면 그 길은 병목이 되어 오히려 느려진다.

그래서 기존 경로 탐색 연구와 두기로 한 차별점은 대피 시 인구 밀집을 경로 비용에 반영하는 것이었다. 이걸 제대로 다루려면 시간에 따른 각 개인의 위치를 추적해야 한다. 한 번 계산하고 끝나는 정적인 최단 경로가 아니라, 사람들이 이동하면서 밀집도가 시시각각 변하는 동적인 문제가 된다. 그만큼 난이도도 함께 올라갔다.

주제명은 이렇게 정리됐다.

AI 기반 건물 도면 자동 분석과 군중 밀집도 예측을 통한 실시간 동적 화재 대피 경로 최적화 시스템

왜 도면 분석이 필요했나

경로를 계산하려면 먼저 공간 구조, 즉 벽·문·복도·계단·출구를 알아야 한다. 매번 건물 정보를 텍스트로 입력하는 건 비현실적이고 보기에도 별로였다. 도면을 촬영하면 자동으로 구조를 인식하는 쪽이 훨씬 자연스러웠다.

도면 자동 분석을 위해 floor-plan segmentation(평면도 영역 분할) 모델과 도면 데이터셋을 조사했다. 평면도 이미지를 넣으면 방·벽·문을 의미 단위로 나눠주는 접근이다.

• 평면도 영역 분할 예시: floor-plan-room-segmentation
• 도면 데이터셋(Zenodo): records/2613548

도면 분석은 알고리즘 정확도보다 전달력을 위한 장치에 가까웠다. 학교 구조를 텍스트로 입력해 숫자로 결과를 보여주면 일반 관람객은 와닿지 않는다. 도면 위에 대피 경로를 그림으로 그려주면 전람회 같은 자리에서 누구든 한눈에 이해할 수 있다. 최종 그림은 도면을 촬영하면 구조를 분석하고 그 위에 최적 대피 경로를 그려주는 형태였다.

복층 구조는 더 큰 숙제였다. 층마다 따로 경로를 계산한 뒤 계단 위치를 매칭해 층을 잇는 방향을 고민했지만, 단층조차 깔끔하게 분석하기 쉽지 않아 단층 문제부터 제대로 푸는 데 집중했다.