J Korean Soc Hazard Mitig 2017; 17(4): 327-334  https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2017.17.4.327
A Study for Implementing Virtual Reality Based Radiological Exercise System
Minho Cha*, Dewhey Lee**, Younwon Park***, and Byung il Lee****
* Member, Researcher, BEES, Inc,
** Principal Researcher, BEES, Inc,
*** CEO, BEES, Inc
Correspondence to: Member, Head of R&D Department, BEES, Inc. (Tel: +82-42-864-4787, Fax: +82-42-864-4789, E-mail: berg@bees.pro)
Received: February 8, 2017; Revised: February 9, 2017; Accepted: April 25, 2017; Published online: August 30, 2017.
© The Korean Society of Hazard Mitigation. All rights reserved.

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract

After the radiological accident at Fukushima Japan in 2011, national and international requirements for emergency preparedness and response have been strongly enforced. Especially, the number of people subjected to be participated in an emergency exercise was largely increased according to the expansion of an emergency planning zone around nuclear power plants. Along with such changes in the circumstantial conditions it is widely acknowledged that there are great limitations in the varieties of the scenarios, limited numbers of the exercise participation by the general public, difficulties in repetitive conductions of a particular exercise due to limited resource of the current personnel mobilization exercise system, and so on. Therefore, new exercise technology such as the virtual reality based exercise system is required in order to meet the demand of the great soaring of the target participants in the exercises and alleviate the personnel mobilization difficulties through an alternative approach of an exercise system.

In the study event tree methodologies are introduced to the employment in setting up the exercise scenario of the VR based radiological exercise system. According to the event tree methodologies, the phases of an emergency exercise are divided into units of major events, and the implementing objects of virtual reality are determined by the individual exercise topics of the major events. And also relevant variables of implementation are itemized for virtualization easily.

Keywords: NPP Radioactive Leakage Accident, Public Exercise for Radiation Disaster, Training System for Emergency Exercise Using Virtual Reality
1. 서론

원자력발전은 우라늄을 인위적으로 연속적인 붕괴를 일으켜 열을 발생시키고, 이 열을 이용하여 생성된 고온과 고압의 증기로 발전기와 연결된 터빈을 회전시켜 전기를 생산한다. 이때 우라늄이 붕괴되는 과정에서 다량의 방사성 물질이 생성된다. 일반적으로 이들 방사능 물질들은 핵연료 내부 또는 핵연료 봉의 방사능 경계에 제한된다. 또 이들의 방사능 경계가 파손되더라도 원자로격납용기와 격납건물 등은 추가적인 방사능 경계로서 작동할 수 있다. 그러나 후쿠시마 원전사고와 같이 이들 방사능 경계가 모두 실패하는 경우에는 방사능이 외부로 누출되어 주변 환경에 심각한 영향을 미치게 된다.

이와 같은 방사능 누출 사고를 대비하여 원자력시설의 방호 및 방사능방재대책법에 근거하여 국가방사능 방재체계가 마련되어 있고(NSSC APPRE, 2016), 원자력안전위원회고시에서는 방사능 방재훈련에 대한 내용을 규정하고 있다(NSSC Notification 2014-082, 2014). 국가방사능 방재체계와 관련된 대응기관들로는 원자력사업자, 원자력안전위원회, 현장지휘센터, 해당 지자체 그리고 전문기관에 해당하는 원자력안전기술원, 원자력의학원이 있다. 또한 원자력안전위원회고시에서 국가방사능방재 대응기관들은 방재훈련의 효율성, 대응 시설 및 태세를 점검하기 위하여 최초훈련, 부분훈련, 전체훈련, 합동훈련 그리고 연합훈련을 실시하도록 규정하고 있다. 이들 훈련의 대부분은 인력동원 형태로 진행되며 국가방사능 방재체계에서 규정하고 있는 대응기관들을 대상으로 한다. 이들 훈련 중 합동훈련은 지자체가 주관하여 2년에 한 번씩 원전 부지별로 수행하고, 연합훈련은 원자력안전위원회와 중앙정부부처의 주관으로 매년 부지별로 순환하며 수행한다.

이때 연합훈련에서는 주민들이 직접 동원되어 참여하고 있으나, 그 인원은 매우 제한적이다. 그 이유는 많은 주민들의 경제활동을 제한하고 통제하는 데 물리적인 어려움이 있기 때문으로 파악된다. 또 이 훈련은 원자력안전위원회와 중앙정부부처가 참여하는 가장 큰 규모의 훈련으로 기획과 준비기간에만 약 10 개월 이상이 소요되어 반복적인 훈련이 매우 어렵다. 지자체 입장에서는 훈련을 통해 방사능방재에 숙련된 공무원들의 인사이동으로 전문 인력 확보에 한계도 지적되고 있다.

한편, 방사능 누출 사고는 일본 후쿠시마 원전사고와 같이 복합재난을 포함할 것으로 예상되고 있다. 그러나 현재 인력동원 형태의 훈련에서는 복합재난을 포함한 방재 훈련은 거의 불가능하다고 평가되고 있다. 또, 원자력발전소에 대한 주민들의 불신과 방사능 방재훈련에 대한 주민들의 무관심으로 훈련에 대한 낮은 효율성도 문제점으로 평가되고 있다 (Byung Il Lee et al., 2016). 더욱이 방사능 방재관련 법규의 강화로 보호조치구역 반경이 2배 이상으로 확대되어 훈련을 필요로 하는 인원이 크게 늘어났으나, 이들에 대한 현실적인 훈련 방법이 거의 없는 실정이다.

따라서 실제 방사능 재난 시 원자력발전소 주변에 거주하는 다수의 주민들에게 보다 현실적이고 효율적인 방사능 방재훈련이 가능하도록 가상현실이라는 신기술을 활용한 방사능방재 훈련시스템에 대한 요구가 발생하게 되었다(Yongtaek Jeong et al., 2016; Dewhey Lee et al., 2016; Sub Lee Song et al., 2016).

일반적으로 가상현실 훈련시스템은 크게 인터페이스모듈, 제어모듈 그리고 디스플레이 모듈로 나눌 수 있으며, 제어모듈은 다시 훈련경로데이터모듈, 훈련경로운영로직모듈, 가상현실데이터베이스모듈, 연산부모듈 그리고 평가모듈로 세분화 할 수 있다. 본 논문에서는 제어모듈 중 훈련경로데이터모듈과 훈련경로운영로직모듈 개발과 관련된 훈련시나리오 구성 방법론에 대한 연구결과를 제시하고자 한다.

2. 시나리오 구성 방법론

본 연구에서 제시하려는 시나리오 구성 방법은 Fig. 1과 같은 절차로 수행하였다.

Fig. 1.

Configuration Method of Scenarios


먼저 방사능방재 훈련을 주요 이벤트 단위로 나누고, 이들 각각 단위들의 훈련주제를 결정하였다. 이를 기초로 가상현실 구현대상을 결정하였고, 가상현실 구현이 용이하도록 관련된 개발 변수들을 목록화 하였다. Fig. 1에서 나타낸 각각의 절차에 대하여 상세히 기술하였다. 한편 원전 인근 지역 주민들에 대한 직업군별 우선순위를 Fig. 2에서와 같이 조사하고 이를 기초로 훈련대상을 결정하였다.

Fig. 2.

Occupational Distributions in 3 Municipalities Near the Wolsong NPPs


2.1 이벤트 단위 결정

대부분의 재난대응 훈련은 주요한 이벤트를 중심으로 사전에 준비된 시나리오에 기초하여 진행된다. 이와 마찬가지로 가상현실 방사능방재 훈련시스템 역시 훈련시나리오에 기초하여 제작되는 것이 요구된다. 그러므로 본 절에서는 먼저 방사능누출 사고 시 전개되는 시계열별 주요 이벤트들을 정의하였다.

이들 시계열별 주요 이벤트단위들을 결정하기 위하여 방사능방재 관련법규를 검토하고 이에 따른 국가방사능체계와 방사능방재 대응기관들의 역할들을 분석하였다. 이후 이들 방사능방재 대응기관들이 인력을 동원하여 수행하는 훈련시나리오와 각 훈련 단계에서의 주요 이슈들을 검토하였다.

방사능방재훈련에서 방사선비상은 백색, 청색, 적색비상의 세 단계로 분류된다. 백색 (청색)비상은 원자력시설 건물 (부지)내에 방사선 영향이 국한될 것으로 예상되는 비상상태이고, 적색비상은 원자력시설부지 밖까지 미칠 것으로 예상되는 비상상태를 의미한다. 발전소에서 사고가 발생하게 되면 백색, 청색, 적색 순으로 비상이 확대된다. 이때 주민들의 방재활동과 관련되는 비상발령은 청색과 적색비상이다. 따라서 주민훈련관점에서의 초기사건은 청색과 적색비상에 해당한다. 이 시점에서 고려할 내용은 교통, 통신, 도로 상황, 풍향 및 풍속 등의 기상조건, 주민홍보수단, 현 위치와 상태, 거동 가능성 (환자) 등의 주민 환경 또는 조건 등이다. 또한 원전사업자 측의 방사능방재훈련 시나리오를 시계열별로 나열하여 각 대응기관의 역할과 주민훈련 내용을 검토하였다.

위에서 검토한 주요 이슈들을 기초로 방사선비상 시 단계별 주요이벤트들은 다음과 같이 결정하였다. 청색비상 시에는 비상발령을 초기사건으로 하고, 발령된 비상에 대한 인지, 옥내대피, 그리고 옥내에서의 보호조치를 시계열별 이벤트단위로 정의하였다. 적색비상 시에는 비상발령을 초기사건으로 하고, 집결지 이동, KI (갑상샘보호약품) 처치, 구호소이동 그리고 오염검사 및 환자분류를 시계열별 이벤트단위로 정의하였다. 그러나 구호소 이동 이후는 주민훈련과 직접 연관이 없는 것으로 판단되어 이벤트단위에서 제외하였다. 여기서 분석한 옥내대피 및 소개훈련은 월성발전소를 대상으로 중앙정부가 주도하였던 연합훈련의 시나리오에 근거하였다. 이들 내용을 Table 1에 나타내었다.

Table 1

Event Unit During Blue and Red Emergency

Initial eventEvent unit
Announcement of Code BluePerceiving emergency, Indoor Sheltering, Protective Action
Announcement of Code RedPerceiving emergency, Move to Assembly Post, KI Administration, Transport to a Shelter

2.2 훈련주제 결정

앞에서 결정한 이벤트단위 각각에 대하여 다음의 순서에 따라 훈련의 주제들을 결정하였다.

그 구체적인 순서는 Fig. 3에 나타낸 바와 같이 앞 절에서 결정한 이벤트단위와 IAEA (International Atomic Energy Agency)에서 발간한 후쿠시마사고 조사보고서인 The Fukushima Daiichi Accident Technical Volume 3/5 (이후 사고조사보고서) (IAEA, 2015)를 비교하고 대중보호조치에서 발생한 문제점들을 도출하였다.

Fig. 3.

Decision Method of Exercise Topics


2.2.1 후쿠시마 원전사고의 시계열별 주요 이벤트

시계열별 이벤트단위의 주제결정을 위하여 후쿠시마 원전사고 시에 발생한 주요 이벤트들을 사고조사보고서에 기초하여 시계열 별로 검토하고, 이를 기초로 실제 원전사고 상황에서 발생한 대중보호조치의 문제점들을 도출하였다.

후쿠시마 원전 사고는 2011년 3월 11일 일본 도호쿠 지방 부근 태평양 해저에서 발생한 지진 및 지진 해일에 의하여 후쿠시마 제 1원전의 방사능이 유출된 사고로서 사고의 심각도에 따라 순차적으로 격상되는 비상단계(백색, 청색, 적색) 없이 곧바로 적색비상 단계로 진행된 점에서 국내 방사능방재훈련 시나리오와 구별된다. 또한 후쿠시마 원전사고의 경우 지진, 해일의 외부의 환경요인에 의한 복합재난을 포함하는 특징을 가지고 있다.

사고 경과에 따른 후쿠시마 제1원전 주변의 소개 지역은 Fig. 4와 같다.

Fig. 4.

Evacuation Areas of the Fukushima Daiichi NPPs


2.2.2 후쿠시마 원전사고의 대중보호 조치 문제점

후쿠시마원전 사고 시 발생한 시계열별 주요이벤트 검토를 통하여 대중보호관점에서 발생한 문제점들을 검토하였다.

후쿠시마 사고 이전 일본은 원자력 비상 상황과 자연재해를 대비하고 있었으나, 이러한 비상 대비 및 대응 체계는 복합재난에 의한 사고 대비에는 미흡하였다. IAEA 후쿠시마 사고 조사 보고서에 따르면, 사고 시 유관기관들 간의 협조 및 사전계획 미흡 등이 대중보호조치의 측면에서의 문제점으로 지적되고 있다. 다음은 이들 내용들을 간략하게 요약하였다.

  • 협조체계 구축 미흡: 사고 기간 중 OFC (Off Site Center)발족의 어려움으로 유관기간 간의 협조 부족이 존재하였다. 이러한 기관 간에 소통과 협조에 어려움이 있었다.

  • 복합 재난에 따른 통신 및 교통 문제: 지진에 의한 통신장애로 소개지역 내 지자체 10곳 중 단 3곳만이 소개지시를 접수하였다. 소개 당시 지진 및 지진해일에 따른 교통문제, 기반시설의 파손 등에 의해 소개에 어려움이 있었다.

  • 주민들의 반복적인 재소개: 대중보호 측면에서 발생한 문제들의 또 다른 이유는 복합재난에 대한 사전계획의 미흡성에 있다. EPZ 외부에 대한 소개관련 사전계획이 부족하였고 소개지역 확대에 따라 반복적인 재 소개가 발생하였다.

  • 방사성물질 확산 예측 불가: 환경비상선량정보예측시스템(SPEEDI: System for Prediction of Environmental Emergency Dose Information)은 발전소의 전원상실로 활용되지 못하였고, 계획과 달리 소개 및 옥내대피 결정은 발전소상태에 따라 결정되었다.

  • 정보 제공 부족 및 오염 감시 미흡: 옥내로 대피한 주민들은 예상대피 지속기간 및 실내오염 최소화 방안에 대한 정보를 제공받지 못하였다. 또한 구호소를 벗어난 소개인원이 외부에서 돌아올 때 이러한 인원에 대한 오염감시가 적절히 이루어지지 않았다.

  • 의료대응 미흡: 방사선에 대한 두려움으로 의료진의 이탈 및 기타 요인으로 병원 운영에 어려움이 있었으며, 환자 및 노인 등 취약계층들이 소개된 구호소에는 적절한 의료시설이 준비되어 있지 않았다.

  • 환자 및 노인에 대한 보호 조치 미흡: 환자 상태에 대한 정보 부족으로 의료진이 동반되지 않거나 이송에 부적합한 수단이 동원되었다.

  • ITB (Iodine Thyroid Blocking) 처치 미흡: 지방 원자력비상대응본부는 현 정부 및 각 마을에 대해 안정 요오드정 분배를 지시하였으나, 계획대로 이루어지지 않았다. 앞에서 기술한 각 이벤트단위와 주민행동 요령 그리고 주민보호 관점에서의 문제점들을 기술하였고 이와 관련하여 주민훈련 이벤트단위에서의 훈련주제를 다음과 같이 결정하였다.

  • (가) 청색비상인지: 주민관점에서 청색비상 상황전달 수단과의 접촉 및 환경

  • (나) 옥내대피: 대피 소요시간과 이동환경 및 조건

  • (다) 보호조치: 오염물질의 유입 차단과 내부에서의 확산 방지

  • (라) 적색비상 인지: 청색 비상인지와 동일

  • (마) 집결지이동: 옥내대피와 동일

  • (바) KI 분배/복용: KI 분배와 복용법

  • (사) 구호소이동: 안전요원의 지시 순응 및 이동방법 및 이동환경

  • (아) 오염검사: 안전요원의 지시 순응

2.3 가상현실 구현 대상 결정

후쿠시마사고 조사보고서에 따르면 기존의 방사능방재 체계가 사고 상황에 적용되는데 여러 가지 한계점들이 보고되었다. 이런 문제점들을 최대한 극복 또는 완화하기 위하여 가상현실 기반 방사능방재 훈련시스템에 다양한 시나리오 적용이 필요하다고 판단된다.

본 절에서는 실제 사고 시 발생가능한 모든 사건경로를 탐색하고, 이를 바탕으로 훈련시나리오 구성을 위한 기초 작업으로 각 이벤트단위의 성공과 실패에 대하여 기술하였다.

2.3.1 인력동원훈련의 한계와 후쿠시마사고의 교훈

기존의 인력동원 방사능방재훈련은 각 이벤트단위의 연속된 성공만을 가정한 시나리오로 볼 수 있다. 그러나 실제 사고 상황에서는 이벤트단위의 실패가 얼마든지 발생할 수 있다. 예를 들면 주민이 옥내로의 대피에 불가피하게 실패하거나, 방재요원의 지시에 불응하는 등 개인의지에 의한 돌발행동이 발생할 수 있다. 또, 갑상샘방호조치에 있어 약품이 부족하거나, 부주의한 조치로 인해 약품을 오용 또는 남용하는 상황이 발생할 수 있다. 더욱이 복합재난으로 발생할 수 있는 갑작스럽고 심각한 사고환경의 변화 등은 현재 훈련시나리오에 전혀 고려되지 않고 있다. 그러므로 현재와 같이 성공만을 가정한 시나리오에 기반한 훈련만을 경험한 경우에는 실제 사고발생 시 예상되는 긴박하고 복잡한 경우들에 대하여 효율적이고 적절한 대처 능력을 갖추기가 쉽지 않다. 이와 관련된 구체적인 내용은 앞 절에서 기술한 IAEA 후쿠시마사고 조사보고서에서 확인된 바 있다.

2.3.2 이벤트의 성공과 실패에 대한 및 목록화

앞에서 기술한 바와 같이 모든 이벤트단위들의 성공을 가정한 인력동원 방사능방재 훈련을 보완하여 실제 방사능누출 사고 시 주민들의 대처능력을 제고하는 것이 필요하다. 이를 위해 발생할 수 있는 다양한 사건경로를 가상현실 기반 방재훈련시나리오에 포함시켜 주민들이 경험하도록 하고, 이를 통해 주민들 스스로 다양한 환경에 대해 효율적인 대처능력을 갖도록 할 필요가 있다. 각 이벤트단위에 대하여 이벤트별 성공과 실패를 목록화 하였다. 향후 이들 성공과 실패의 조합들로 훈련시나리오를 구성할 예정이다.

이제 위에서 열거한 각 직업군에 대하여 시계열별 각 이벤트단위의 실패를 정의하고 이들 실패가 발생하는 원인을 크게 내적요인과 외적요인으로 구분하였다.

먼저 내적요인은 다시 순응 요인과 불순응 요인으로 구분한다. 순응 요인은 방사능방재와 관련하여 훈련한 바와 같이 순응하여 행동을 행하려 하나 물리적 또는 정신적 요인으로 이상적인 대응을 할 수 없는 경우를 의미한다. 불순응 요인은 방재요원의 통제를 거부하거나 또는 훈련을 통한 이상적인 대응요령을 인지하고 있으나 거부하는 돌발행동 일체를 의미한다.

외적요인은 주민의 주변 환경과 관련된 것으로 물리적 또는 사회적 요인으로서 일반 요인과 복합재난 요인으로 구분하였다. 일반 요인은 이상적인 행동을 방해하는 모든 외적 환경의 변화를 의미하고, 복합재난 요인은 외적요인 중 특히 복합재난에 의한 외적 환경의 변화를 의미한다. 특히 본 절에서 다루는 복합재난은 대규모 지진 혹은 해일에 의해 야기되는 심각한 수준의 외적 환경 변화를 포함한다. Table 2는 이벤트의 성공과 실패에 대한 목록화 일부이다.

Table 2

Success/failure Case Itemization for Agricultural Workers

ClassificationPerceiving Code BlueIndoor Sheltering
SuccessSiren, disaster message by mobile phoneOn foot, by motor vehicle, by cultivator, by bicycle
FI.FConformitySleep, hearing impairmentInjury, mobility difficulties
Non conformity-Individual behavior (rogue evacuation)
E.FNormalCommunication failure (communication congestion), non-possession of mobile phone, power off, working in isolated placesA breakdown, road congestion
Complex disasterCommunication failure, communication congestion, network destructionResidence destruction, Residence flooding, Vehicle wreckage, Road loss, Road flooding

F: Failure; I.F: Internal factors; E.F: External factors


2.4 가상현실 개발 변수 결정

본 절에서는 가상현실 제작의 효율성을 높이고, 제작과정에서의 오류를 최소화하기 위해 앞에서 결정한 가상현실구현 대상들을 좀 더 구체적으로 기술하였다. 각각의 가상현실 구현 대상은 Fig. 5에서와 같이 훈련자의 주변 환경, 훈련액션, 훈련액션의 대상이 되는 오브젝트로 개발변수를 정의할 수 있다. 즉, 개발변수는 훈련이 진행됨에 따라 발생하는 변수들을 의미한다. 본 절에서는 이것들을 주변환경, 훈련액션, 오브젝트로 크게 분류하여 목록화 하였다.

Fig. 5.

Perspective Variables of Virtual Reality


2.4.1 주변 환경

주변 환경은 가상훈련 시나리오 진행과 이벤트가 발생되는 공간을 의미한다. 예컨대 이벤트단위가 사고인지인 경우 주변 환경은 Fig. 5에서와 같이 훈련자의 작업공간이 되고 옥내대피인 경우 주변 환경은 집 내부가 된다. 그러므로 각 이벤트단위에 해당하는 각각의 주변 환경을 정의할 필요가 있다.

2.4.2 훈련 액션

훈련 액션은 가상현실 구현 대상들이 진행될 때 훈련자가 취해야할 행동들로 주로 이동이나 보호조치 등이 이에 해당한다. Fig. 5에서와 같이 보호조치의 이벤트단위인 경우 수행해야할 훈련 내용들은 외부 방사능 유입을 막기 위한 창문 닫기, 방사능물질로 오염된 인체 표면제염을 위해 손 씻기, 환복 후 기존의 옷을 밀봉하여 방사능오염을 최소화를 위한 환복 밀봉 등이 있다. 이런 훈련관련 행동들을 훈련 액션으로 정의하였다.

2.4.3 오브젝트

오브젝트는 훈련자가 액션을 취할 때 부수적으로 선택하는 도구나 대상들이다. 한 이벤트 내에서 훈련자가 선택할 수 있는 오브젝트들은 여러 가지가 있으며, 훈련 액션을 수행하기 위해서 반드시 필요한 오브젝트들도 있다. 예를 들면 Fig. 5와 같이 다양한 훈련 액션을 수행할 때 필요한 대상 및 도구들로써 창문, 세면대와 수도꼭지, 환복 및 밀봉에서는 갈아입을 옷과 밀봉할 봉투 등을 오브젝트로 정의하였다.

2.4.4 개발변수 목록화

앞에서 결정한 가상현실 구현 대상과 각각의 훈련대상 들에 대한 모든 개발변수들 중 일부를 Table 3에 목록화 하였다. Table 3은 훈련대상 직업군 중 가장 많은 인구비율을 차지하고 있는 농민을 기준으로 작성한 개발변수 목록이다. 먼저 첫 번째 열은 각 이벤트 단위별로 나열하였고, 두 번째 열은 이벤트의 성공 여부, 그 이후에는 사건이 발생하는 주변 환경, 훈련 액션, 오브젝트 순으로 나열하였다. 또한 발생 가능한 여러 상황들을 고려하고자 발생 가능성이 낮더라도 목록에 포함시키고 이를 가중치로 표현하였다.

Table 3

Registration of Perspective Variables

EventS/FETraining ActionObjectW
P.C.BYOPerceiving accident after checking the mobile phoneMobile phoneH
Audio/visual perceptionSirenH
TVM
RadioM
Message delivery by a visitMessengerL
Broadcasting vehicleM
NMobile phone power off/Non-possession of mobile phoneM
Communication disruption due to tele-traffic congestionH
Working in isolated places where a siren sound can not be heardM
Disabled (visual handicap/hearing impairment, paraplegia)L
SleepingL

S/F: Success/Failure

E: Environment

P.C.B: Perceiving Code Blue

O: Outdoor work place

W: Weight

H: Heavy; M: Medium; L: Light


2.5 시나리오 구성 방법 및 운영로직

본 연구진은 앞 절에서 이벤트단위결정과 가상현실 구현대상 결정 단계에서 방사능 누출 시 방사능피폭을 최소화하기 위해 요구되는 훈련 단계들을 이벤트단위로 정의하고, 이들 이벤트단위를 다시 성공과 실패로 분류하였다. 본 절에서는 이렇게 정의된 이벤트단위 및 성공과 실패의 조합으로 발생가능한 모든 경우를 구현하기 위하여 사건수목기법을 적용하였다(Park, C. G et al., 2003). 사건수목기법은 초기사건과 이후 사고완화를 위하여 준비된 다양한 시계열별 이벤트의 성공과 실패를 수목구조형태로 표현하는 방법이다. 앞 절에서 정의된 이벤트단위를 적용한 수목구조는 Fig. 6과 같이 표현할 수 있다.

Fig. 6.

Concept of the Configuration of Exercise Scenarios Based on Event Tree Structures


그러나 모든 이벤트의 성공과 실패를 고려한 Fig. 6의 수목구조는 실제의 경로들과 차이가 있다. 예를 들면 청색비상을 인지하지 못하는 경우에는 ‘실내대피’와 ‘보호조치’의 이벤트는 의미가 없으며, 적색비상을 인지한 경우에 ‘집결소이동’ 또는 ‘구호소이동’에 실패하더라도 이들 각각의 이벤트 이후의 시계열 이벤트단계를 성공할 수도 있다. 그러므로 이를 구성하는 이벤트의 특성을 검토하여 보다 현실적으로 수정할 필요가 있다.

이런 이벤트들의 특성을 참고하여 사건수목 기반 훈련 시나리오는 Fig. 7과 같이 수정하여 각각의 이벤트들에 대한 성공과 실패의 적절한 조합으로 보다 현실적인 사건수목 기반 훈련시나리오 구성방법을 결정하였다.

Fig. 7.

Exercise Scenarios Based on Event Tree Structures


향후 위에서 기술한 다양한 경로의 가상현실 방사능방재 훈련시나리오를 크게 ‘이벤트 성공 시나리오’, ‘돌발상황을 포함한 시나리오’ 그리고 ‘복합재난 시나리오’ 세 가지로 구분하여 적용할 예정이다.

한편, 가상훈련시스템을 활용한 훈련은 초기사건으로 시작되어 다양한 이벤트단위를 포함하며 최종적으로는 훈련평가를 끝으로 종료된다. 이런 시계열의 훈련이 진행되기 위하여 각 모듈에 대한 운영로직들이 요구된다. 이들 운영로직 중 사건수목 기반 훈련시나리오 구성방법을 활용한 훈련경로의 결정이 매우 중요하다. 본 절에서는 훈련자의 액션에 따라 훈련경로를 결정하는 운영로직의 개념을 간단히 제시하였다.

가상현실에서 훈련경로는 Fig. 7과 같이 각 이벤트의 성공과 실패로 구성된다. 이때 각 이벤트단위의 성공과 실패는 그 단위에 해당하는 오브젝트들에 대한 선택의 적절성, 액션의 정확성 및 소요시간을 기준으로 결정된다. 이후 그 결과는 다음 훈련경로의 결정 기준으로 활용된다.

최종적으로 훈련평가에 관련된 방사선 피폭량은 시계열별 이벤트들의 성공과 실패의 조합으로 구성된 훈련시나리오에 따른 이동시간과 이동경로 그리고 보호조치 수행 정도의 함수로 계산된다.

3. 토의

지금까지의 인력동원 훈련은 사고가 발생하더라도 도시의 인프라와 관련된 방재환경이 매우 양호하다는 가정 하에 시나리오가 작성되고 진행된다. 그러나 일본의 후쿠시마원전 사고로 인해 이런 가정의 정당성에 한계를 확인하였다. 그러므로 향후 개발하고자 하는 훈련시스템에서는 도로 및 통신과 관련된 도시 인프라 파손과 이에 따른 영향을 포함하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

한편 본 연구진은 주민을 대상으로 하는 가상현실 방사능방재 훈련시스템을 개발하는 과정에 방사능방재와 관련된 다양한 그룹과 의견을 교환하였다. 이들은 크게 두 그룹으로 구분되는데, 첫 번째 그룹은 지역의 주민들과 교류가 없는 방재전문기술자들이고 두 번째는 주민과 밀접한 관계를 유지하는 지역의 방재전문기술자들이다.

첫 번째 그룹에서는 오감으로 확인되지 않는 방사선 누출사고에 대하여 가상현실 훈련시스템 개발에 대한 의문을 제기하였다. 또 이들 그룹은 방사능누출 사고 시 전문가들의 판단으로 결정되고 정부가 발표한 대피 또는 소개명령에 대하여 주민들이 충실히 따를 것으로 가정하고 있으며, 기존의 훈련동영상의 활용이 더욱 효율적이라는 입장을 보이기도 하였다. 이 그룹에서 첫 번째로 지적한 문제는 가상현실 훈련시스템의 디스플레이 모듈에서 공간선량율과 피폭선량을 표시함으로써 극복할 수 있을 것으로 판단된다. 또 원자력에 대한 주민들의 불신이나 그들의 다양한 입장을 고려할 때, 주민들이 정부의 발표를 그대로 믿고 따를 것이라는 전문가들의 기대는 실제와 괴리가 있을 수 있다.

한편, 동영상이나 3-D 시뮬레이션 기반의 훈련시스템은 훈련의 상세 내용을 해설과 함께 보여준다. 이런 방법은 다수의 주민들 또는 시청자들에게 훈련의 흐름과 방재훈련 시 대응조치의 필요성 등을 간단하게 전달하는 데 매우 효과적이나 제작자가 의도한 영상이 평면적으로만 진행된다는 한계가 있다.

반면 가상현실 훈련시스템은 3-D 시뮬레이션과 달리 3차원 모델링을 통한 공간감을 활용하여 훈련자가 특정한 상황과 공간 안에 있다고 느끼도록 하는 것이 특징이다. 또, 가상현실 훈련시스템은 훈련자가 가상현실 하에서 보호조치에 필요한 액션들을 직접적이고 능동적으로 실행할 수 있는 프로토콜을 제공한다. 결국, 이런 형태의 훈련은 훈련자가 단순히 영상을 보는 것과 달리 보호조치와 관련된 조작성을 그들에게 부여하여 직접 체험하게 함으로써 훈련 효율을 더욱 높일 수 있다. 이런 새로운 훈련 형태의 효과가 크다는 것이 여러 연구에서 확인된 바 있다(Sub Lee Song et al., 2016).

본 연구에서 개발하고자 하는 방사능방재 훈련시스템은 다수의 일반인들을 대상으로 하며 다양한 상황에서 매우 기초적인 대응 및 대피 방법을 습득하고 훈련의 중요성 인지를 목적으로 한다. 이 훈련시스템은 훈련자가 훈련을 임의로 결정하고 필요에 따라 반복이 가능하며 훈련결과를 분석하여 훈련자 본인의 미진한 부분을 보충할 수 있으므로 그 어느 방법보다도 훈련 효율성이 크다고 할 수 있다.

두 번째 그룹의 의견은 첫 번째 그룹의 의견과는 달리 이런 시스템에 대한 필요성에 매우 공감하였다. 특히 매년 주민들을 상대로 실시하는 지자체의 방사능방재 훈련에 가상현실 방사능방재 훈련시스템은 매우 적절한 수단이 될 것으로 기대하였다. 한편, 방사능누출 사고 시 방사능방재 유도요원으로 편재되는 지자체 일반직 공무원들의 교육에도 적절할 것으로 기대하였다. 또 지자체는 방사능 누출사고 시 즉각적으로 방사능대책본부를 구성해야한다. 그러나 긴박하고 짧은 시간 내에 그들이 활동할 공간을 확보하고 그들의 활동에 필요한 환경을 구축하는 데 어려움이 있음을 지적하기도 하였다. 마지막으로 국가방사능방재체계에 포함된 다양한 대응기관들의 훈련 중의 일부는 도상훈련으로 실시되며, 훈련 역시 이미 정해진 시나리오에 의해 진행된다는 한계를 언급하였다. 앞에서 언급한 내용들을 종합해보면 향후 정부기관 및 지자체의 보다 효율적인 훈련을 위해서는 이들을 위한 가상현실 방사능방재 훈련시스템의 필요성을 예측할 수 있다.

4. 결론

일본 후쿠시마원전 사고는 원전의 방사능누출 사고에 대하여 일반인들은 물론 전문가들의 인식의 변화를 야기하였고, 더불어 방사능방재에 대한 중요성을 재조명하는 계기가 되었다. 이를 반영하듯 국내원전 전체에 대한 스트레스 테스트가 실시되었고, 후속대책으로 다양한 안전설비가 추가로 설치되고 있다.

방사능방재 측면에서는 보호조치구역이 원전주변 반경 10km에서 20~30km까지 확대되어 훈련대상 인원이 크게 늘어났다. 그러나 현재의 인력동원 형태로는 이들에 대한 방사능방재 훈련이 거의 불가능하다. 본 연구는 이런 불가피한 현실을 극복하고자 가상현실이라는 신기술을 활용한 방사능방재 훈련시스템을 Fig. 8과 같이 제안하였다. 제안하는 가상현실 기술기반 방사능방재 훈련시스템에서는 앞에서 설명한대로 (1) 특정 지자체 주민소개 시나리오를 반영했음으로써 (경상북도, 경주시), 가상현실 구현 시스템 개발 시 이 지역의 특성이 반영된 (2) 지리정보 시스템과의 연동과 (3) 교통관제 시스템과의 연동을 고려한 시스템이 개발될 예정이다.

Fig. 8.

Virtual Reality Based Training System


주민을 대상으로 하는 가상현실 기반 방사능방재 훈련시스템은 소수의 전문가를 대상으로 깊은 지식 습득을 목적으로 하는 기존의 다른 가상현실 훈련시스템과는 다음과 같은 차이가 있다. 먼저 본 연구에서 개발하고자 하는 방사능방재 훈련시스템은 다수의 일반인들을 대상으로 하되, 다양한 상황에서 매우 기초적인 대피 방법을 습득하고 그 중요성을 인지함을 목적으로 한다.

본 연구에서는 이를 보다 효율적으로 달성하기 위하여 일본 후쿠시마사고에서 발생한 다양한 상황을 검토하고 그 내용들을 본 훈련시스템에 적용하고자 노력하였다. 이를 실현하기 위한 방법으로 사건수목기반 훈련시나리오 구성 방법을 제안하였다. 이 방법은 사고발생 이후 상황이 종료될 때 까지를 각각의 이벤트로 구분한 후, 각 이벤트의 성공과 실패의 조합으로 발생 가능한 거의 모든 상황을 모사하도록 하였다.

지금까지의 연구를 기초로 향후 연구에서는 각각 이벤트를 가상현실로 구현할 예정이다. 이와 동시에 이벤트별로 제작된 가상현실을 훈련목적에 맞게 시스템이 작동되도록 하는 운영로직을 개발하고 훈련의 내용을 평가할 수 있는 평가모듈을 개발할 예정이다. 평가모듈에서는 주어진 상황에서 훈련자 조치의 적절성과 훈련과정에서의 피폭선량 등을 참조할 예정이다.

가상현실 기반 방사능방재 훈련시스템은 현 인력동원 방재훈련의 단점인 반복 훈련의 어려움을 보완하기 위해 개발하고 있다. 이것을 이용하면 반복 훈련이 가능하지만 훈련 또는 교육 시 다수가 참여하므로 장소와 컨텐츠 그리고 최적의 교육인원 등을 고려해야 할 것이다.

또한 가상현실의 화면처리 속도의 제한으로 장시간 사용 시 현기증 발생 가능성과 집중 가능한 시간이 유한하다는 한계가 있다. 적절한 훈련시간 적용이 필요할 것으로 판단되므로 전문가의 의견 등을 참조하여 결정할 필요가 있을 것이다.

감사의 글

본 연구는 산업통상자원부 (MOTIE)와 한국에너지기술평가원 (KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구 과제입니다 (No. 20161520101150).

References
  1. International Atomic Energy Agency (IAEA) (2015). The Fukushima Daiichi Accident .
  2. Jeong Y.T, Kim D.H, Kim W.Y, Min S.J, Shin Y.H, and Lee W.J. (2016) Study on Exercise Plan to Be Able to Supplement the Limitations of Radiological Emergency Exercise. Proceedings of Fall Conference the Korean Association for Radiation Protection Jeju, Korea .
  3. Lee B.I, Park S.J, Lee D.H, Song S.L, and Park Y.W. (2016) Development of Public Training System for Emergency Exercise Using Virtual Reality Technology Based on Radioactive Release Accident. Transactions of the Korean Nuclear Society Autumn Meeting Gyeongju, Korea .
  4. Lee D.H, Lee B.I, and Park Y.W. (2016) Development of a Public Exercise System for the Emergency Exercise Using the Response Action Events Applied with the Event Tree Approach. Proceedings of Fall Conference the Korean Association for Radiation Protection Jeju, Korea .
  5. NSSC (2014). 2nd attached form, Article 21-3, Notification of the APPRE. No. 2014-082 .
  6. Nuclear Safety & Security Commission (NSSC) (2016). Articles 25, 27, 28, 32, & 39, Act on Physical Protection and Radiological Emergency (APPRE). No. 13544 .
  7. Park C.G, and Ha J.J. (2003). Probabilistic Safety Analysis . Brain Korea Publishing.
  8. Song S.L, Lee B.I, Park S.J, Lee D.H, and Park Y.W. (2016) Review of Virtual Reality Technology Application in Fire and Medical Exercise for Development of VR based Radiological Emergency Exercise. Transactions of the Korean Nuclear Society Autumn Meeting Gyeongju, Korea .


This Article

e-submission

Archives

Indexed/Covered by