공 학 석 사 학 위 논 문

건설공사 안전관리 대책강구 및 체계 개선연구

(부제 : 건설공사 부실과 안전사고 유형분석을 통한 개선사례 및 정책대안 제시)

2020년 2월

부경대학교 대학원

토 목 공 학 과

노    치    욱

공 학 석 사 학 위 논 문

건설공사 안전관리 대책강구 및 체계개선

(부제 : 건설공사 부실과 안전사고 유형분석을 통한 개선사례 및 정책대안 제시)

지도교수 이환우

이 논문을 석사학위논문으로 제출함.

2020년 2월

부경대학교 대학원

토 목 공 학 과

노    치    욱

노치욱의 공학석사 학위논문을 인준함.

2020년 2월 21일

주   심  공학박사   정 두 회   ㊞

위   원  공학박사   서 용 철   ㊞

위   원  공학박사   이 환 우   ㊞

<목 차>

1. 서론	1

1.1 연구 배경 및 목적	1

1.2 연구 방법	2

2. 문헌고찰	4

2.1 건설 안전사고 예방을 위한 제도	4

2.1.1 건설공사 안전관리 종합정보망	7

2.1.2 건설공사 안전관리 종합정보망의 활용	8

2.2 선행연구 동향	16

3. 건설공사 부실 및 안전사고 유형 및 안전대책	18

3.1. 건설현장 안전사고 유형	18

3.1.1 떨어짐(추락)사고사례	19

3.1.2 무너짐(붕괴) 사고사례	22

3.1.3 전도(넘어짐) 사고사례	26

3.1.4 협착(끼임, 깔림) 사고사례	29

3.1.5 충돌(부딪힘) 사고사례	32

3.2 사고유형분석	35

3.2.1 사고 형태별 발생현황	35

3.2.2 사고 형태별/기인물별 발생현황	38

3.2.3 사고 형태별/작업 공종별 발생현황	43

3.3 위험요소 프로파일	44

3.3.1 위험요소	45

3.3.2 위험성	46

3.3.3 건설재해 현항과 위험요소 프로파일의 비교	46

3.3.4 위험요소의 활용	47

3.3.5 딥 러닝 적용방안 연구	48

4. 안전한 스마트 건설현장 구현	49

4.1. 개요	49

4.2. 스마트 건설현장의 요소	49

4.2.1 건설현장의 3차원 정보모델	49

4.2.2 객체 정보관리	51

4.2.3 인공지능(Aatificial Intelligence, AI)	51

4.3 스마트 건설현장의 예	53

4.3.1 지하굴착공사 개요	53

4.3.2 작업준비 단계	53

4.3.3 지하굴착 공사 위험요소 프로파일 정의	55

4.3.4 스마트 건설현장의 적용	55

5. 결론	57

6. 참고문헌	59

<표 목차>

<표 2.1> 건설진흥법. 안전사고 예방 중심으로	4

<표 2.2> 제 1종 시설물 및 제2종 시설물의 종류	9

<표 3.1> 공사 형태별 사고발생 현황	36

<표 3.2> 공사 형태별/기인물별 사고발생 현황	38

<표 3.3> 공사 형태별/작업공종별 사고발생 현황	43

<그림 목차>

[그림 1-1] 연도별 건설업과 제조업의 재해 연천인율	1

[그림 2-1] 건설공사 안전관리 종합정보망 시스템 구성	8

[그림 2-2] 건설안전정보 공유 개요도	15

[그림 2-3] 넘어짐 이고네트워크에 의한 빅데이터 분석	17

[그림 3-1] 떨어짐 사고 예시	19

[그림 3-2] 붕괴 사고 예시	22

[그림 3-3] 전도(넘어짐) 사고 예시	26

[그림 3-4] 끼임 사고 예시	29

[그림 3-5] 맞음 사고 예시	32

[그림 3-6] 건설현장 재해자와 사망자 현황	35

[그림 3-7] 연도별 재해자 발생 추이	37

[그림 3-8] 연도별 사망자 발생 추이	37

[그림 3-9] 기인물별 사망자 발생 추이형태	39

[그림 3-10] 떨어짐–기인물별 사망자 발생 추이형태	39

[그림 3-11] 무너짐–기인물별 사망자 발생 추이형태	40

[그림 3-12] 부딪힘–기인물별 사망자 발생 추이형태	40

[그림 3-13] 끼임–기인물별 사망자 발생 추이형태	41

[그림 3-14] 맞음–기인물별 사망자 발생 추이형태	41

[그림 3-15] 넘어짐–기인물별 사망자 발생 추이형태	42

[그림 3-16] 화재, 감전–기인물별 사망자 발생 추이형태	42

[그림 4-1] 드론을 이용한 건설현장 3차원 모델링 예	50

[그림 4-2] 사업부지 3D 모델링도	53

[그림 4-3] 작업 준비 단계 : 카메라, 사무실, 작업 사항 시스템 입력	54

[그림 4-4] 1단 지하굴착 완료 및 복공판 및 버팀보 설치 완료	56

The Policy Alternative and Improvements for Safety

Management System in Construct ion Works

chi-oug, Noh

Department of Civil Engineering, The Graduate School,

Pukyong National University

Abstract

In this study, we reviewed the entire administrative management system from the ordering stage to the design, construction, and subsequent maintenance stages in order to prevent construction work defects. Therefore, we analyzed the types of failures and safety accidents that occur during construction work, and analyzed the countermeasures for these failure cases. The analysis of the occurrence of defective construction and safety accidents was subdivided into the types of construction, civil engineering and accidents, the types of construction work, and the scale of human damage caused by the accidents, etc., according to the type of construction. Through analysis of the collected data, we examined vulnerable construction types in design, ordering, construction, supervision, and safety management of maintenance.

These data suggested policy measures that can effectively prevent accidents in construction sites by applying to AI, IoT, VR, etc., which are growing as the fourth industrial revolution. It is expected that these studies will help to anticipate and prepare for accidents in construction safety and help establish policy options for efficient management.

Keywords : AI, LOT, Deep Learning, Safety Accidents

1. 서  론

1.1 연구 배경 및 목적

국내 총생산에서 국내 건설이 차지하는 비율은 약 16.6%, 건설업에 종사하는 국민은 약 7.6%이며 연간 업종을 포함하면 국가 및 국민이 느끼는 산업의 중요성은 매우 크다. 따라서 현재 건설 규모가 고도화 되고 있어 부실공사에 따른 건설현장의 사고 재해로 인한 사회적 손해는 더욱 크게 증가하고 있다. 특히 최근 10년간 발표한 고용노동부의 산업재해의 경우 전체 산업의 경우 지속적으로 감소하고 있으나 건설업의 경우 2008년 이후 증가하고 있으며 2012년 이후에는 제조업 대비 재해율이 더 높게 발생하고 있는 것으로 조사되었다(원정훈 외, 2016). 또한 외국인 근로자의 본격 유입(전체 건설근로자의 11.1%가 외국인근로자, ‘18년 한국건설산업연구원)과 건설근로자의 고령화가 빨라지고 있어 재해율이 증가하고 있다.

[그림 1-1] 연도별 건설업과 제조업의 재해 연천인율

본 연구에서는 건설공사 부실을 방지하기 위해서 발주단계에서부터 설계, 시공, 이후의 유지관리 단계에 이르는 행정관리체계 전반에 대한 검토를 수행하였다. 이를 위해서 건설공사에서 발생하는 부실 및 안전사고의 유형에 대한 분석을 수행하였고, 이러한 부실 사례에 대한 대책방안에 대한 분석을 수행하였다. 부실 시공 및 안전사고의 발생 현황을 공사종류별에 따른 건축, 토목과 사고유형, 시공 공사의 종류, 사고발생에 따른 인적피해 규모 등으로 세분화 하여 분석을 수행하였다. 수집된 자료 분석을 통하여 설계, 발주, 시공, 감독, 유지관리의 안전관리에 있어 취약공종 등을 검토하였다.

이러한 자료는 4차산업혁명으로 일커러지는 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 가상현실(VR) 등에 적용하여 건설현장에서 발생할 수 있는 사고를 효과적으로 예방할 수 있는 정책방안을 제시하였다. 이러한 연구는 건설안전에 있어 사고를 선제적으로 예측하고 대비할 수 있도록 하여 효율적인 관리를 위한 정책대안 수립에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다.

1.2 연구 방법

건설공사 부실 및 사고 조사는 감사원의 건설공사에 대한 감사결과와 건설안전정보시스템(COSMIS)의 사고사례 데이터 정보, 고용노동부 건설 중대재해 사례와 대책 등의 자료를 수집하였다. 수집된 자료 분석을 위해서 건설사고 발생에 있어 사고 형태, 공종, 분야 등으로 세분화하였다. 이는 작업자가 작업에 있어 건설안전의 위험요소에 대한 경각심을 높이고 교육자료 등으로 활용하기 위해 위험요소 프로파일이라는 자료로 활용하고 있으며 이러한 자료와 함께 연구를 수행하였다. 이러한 조사를 세분화하면 건설현장에서 어떠한 공종이 작업자들의 안전을 저해할 수 있는 위험요소인지를 알 수 있고 이러한 위험요소는 발주단계, 설계단계, 시공단계, 시공후 유지관리 단계에 이르는 전체 단계에서 안전사고 예방을 위한 정책 대안을 검토하였다.

본 연구에서는 건설공사 부실에 따른 사고발생 예방을 위해서 건설현장에서의 적용에 대해서 연구를 수행하였다. 건설현장에서 발생할 수 있는 위험요소에 대하여 사전 분석하고 건설현장 환경에 적합한 모니터링 정보를 감시하고 감시된 정보에 따라 안전도 분석을 통해서 개인 및 공동 사용 단말기 등으로 안전사고 예방에 대한 정보를 전파할 수 있는 방안에 대한 연구를 수행한다.

즉, 부실 발생을 유발할 수 있는 요소 확인, 부실이 발생하는 장소를 확인하고 인공지능을 이용한 선제적 위험요소의 예측에 대한 프로세스를 개발할 수 있을 것이다.

2. 문헌고찰

2.1 건설 안전사고 예방을 위한 제도

건설공사에 대한 부실 및 안전사고 방지를 위한 행정체계는 건설계획단계, 설계단계, 시공단계, 준공단계, 준공 후 유지관리 단계로 구분해서 관리되고 있다. 이것은 건설공사 전 과정에 대한 분석, 검토와 함께 관련 자료를 행정적으로 관리함으로써 시공 완료된 구조물을 장기적으로 사용할 수 있도록 관리하게 되어있다. 또한 하나의 구조물에서 관리 담당자가 변경되더라도 구조물에 대한 많은 정보를 한눈에 볼 수 있도록 하여 문제 발생시 신속하게 대응하고 진단할 수 있는 체계를 갖추고 있다.

건설기술의 연구 개발을 체계적으로 관리하기 위한 건설진흥법은 1987년에 제정되어 1989년에 시행되었다. 이후 여러차례 개정이 되었으며 안전사고 방지를 위해서 표 2.1 에 나타낸 바와 같이 지속적으로 개정되어 왔다(우상돈,2018).

<표 2.1> 건설진흥법. 안전사고 예방 중심으로

개정 연도	개 정 사 유
1989년1.1 시행	- 건설 기술 연구·개발 촉진 및 연구 기반과 관리 체계 확립. - 건설공사에서 품질시험 실시
1993. 6.11. 일부개정	- 건설기술의 연구·개발 투자를 촉진 - 대형건설공사 안전사고 방지를 위한 품질, 감리 기능 강화 - 외국 감리회사 수행 가능

<표 2.1> 건설진흥법. 안전사고 예방 중심으로(계속)

개정 연도	개정사유
1995. 12.30. 일부개정	- 건설공사 부실에 따른 징역, 금고, 벌금에 대한 법 개정
1997. 1.13. 일부개정	- 건설업 경쟁력 재고에 건설정보전산망을 통한 정보 공유 - 설계, 시공방법의 표준화 - 부실 공사 방지를 위한 운영상 미비점 개선
2004. 12. 31., 일부개정	- 성실한 시공 및 책임감리를 위한 건설기술용역 능력 평가 정비 - 부실 공사 예방 및 건설기술인협회 제도의 보완
2007.5.17. 일부개정	- 국책 사업, 민자 사업 타당성 조사 부실에 대한 기술자 제재 규정 마련. - 품질시험 검사 성적서 내실화 - 건설사고조사위원회를 통한 건설현장 사고에 대한 체계적 조사
2008. 3. 21. 일부개정	- 중대 재해 등이 발생 시 감리업 등록 취소 등 제도 정비 - 건설 자재에 대한 최소 품질 확보 의무화
2009. 12. 29. 일부개정	- 건설업 부실 예방 위한 건설기술자 경력관리 강화 - 건설기술 연구 개발사업의 활용 촉진을 위한 제도 신설

<표 2.1> 건설진흥법. 안전사고 예방 중심으로(계속)

개정 연도	개정사유
2011. 9.16. 일부개정	- 설계 용역업 기술자 부실에 대한 시정 제도 신설 - 건설공사 감리 관리 및 현장 점검 업무의 지방 이관
2013. 5.22. 전부개정	- 건설 산업 발전을 위하여 규제 중심에서 건설 산업 진흥 지원을 위하여 ｢건설기술관리법｣에서 ｢건설기술 진흥법｣으로 전부 개정함
2013. 7.6. 일부개정	- 부실 건설에 대한 중대한 과실에 대한 제재 규정 개정 - 부실 자재 사용에 의한 안전사고 예방을 위한 품질 확보 - 품질 확보의 의무를 사용자와 공급자 모두에게 부과
2015. 1. 6. 일부개정	- 가설 구조물 사고 증가 따라 가설 구조물의 구조기술사에 의한 검토 의무화
2015.5. 18. 일부개정	- 건설현장의 안전관리 주체에 발주처를 포함함 - 발주처, 시공자, 감리자에 안전관리 확보하여 안전관리 업무 강화

2.1.1 건설공사 안전관리 종합정보망

정부에서는 건설공사 안전관리 종합정보망(Construction Safety Management Intergrated Information, CSI)을 구축하여 계획단계에서부터 부실 및 안전사고 예방을 위한 종합적인 관리를 시행토록 하고 있다. 그림 2.1은 건설공사 안전관리 종합정보망 시스템 구성에 대해서 보여주고 있다. 발주자가 사업계획을 하기 위해서 필요한 정보 즉, 측량 정보, 지반조사관련 정보, 행정절차에 대한 정보에서부터 설계단계의 검증, 시공단계에서 수행하여야 하는 안전관리계획, 구조물에 대한 시공 중 수행하여야 하는 안전점검, 시공중 특이사항, 시공중 발생한 안전사고 현황과 준공 시에 확인하게 되는 감리, 시공자, 준공도서, 안전진단 등 준공 후 효율적인 유지관리를 위한 자료를 모두 등록하고 확인받도록 하고 있다.

서두에서 언급하였듯이 산업이 고도화됨에 따라서 전체 제조업의 안전사고 재해는 점차 줄어들고 있지만 건설공사에서의 부실에 의한 재해는 점점 증가하고 있고 이러한 건설공사 사업군에서의 부실은 대규모 인사사고 등으로 확대되는 경향이 있다. 또한 사고는 지속적으로 증가되고 있으나 현장에 대한 행정적인 행위는 사고에 대한 처벌만을 행해지고 있어 현장은 사고를 감추고 관련 문서를 조작하고 폐기하는 등, 부실에 대한 근본적인 방지가 사실상 어렵게 하고 있는 실정이다. 부실 방지를 위해서는 부실 사례에 대한 분석이 필요하며 이를 분석하여 재발 방지에 대한 검토가 필요한 실정이다.

[그림 2-1] 건설공사 안전관리 종합정보망 시스템 구성

2.1.2 건설공사 안전관리 종합정보망의 활용

현재 시행하고 있는 시스템은 시설물의 시설물 안전 및 유지관리에 관한 특별법에 따라 시설물이 1, 2종 시설물에 대해서 건설공사의 안전관리 계획서의 시스템상에서 제출받고 검토를 수행한 후 그 결과에 대해서 시공사가 확인받는 시스템으로 이루어져 있다.

현행 종합정보망의 전체 시스템 적용을 받는 것은 시설물의 규모에 따라서 구분되고 있으며 시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법 시행령(이하 시설물안전법) [별표 1]에서 제시하고 있으며 그 종류는 표2-1에 나타낸 바와 같다.

<표 2.2> 제1종시설물 및 제2종시설물의 종류(시설물안전법 제4조 관련)

구분	제1종시설물	제2종시설물
1. 교량
가. 도로교량	1) 상부구조형식이 현수교, 사장교, 아치교 및 트러스교인 교량 2) 최대 경간장 50미터 이상의 교량(한 경간 교량은 제외한다) 3) 연장 500미터 이상의 교량 4) 폭 12미터 이상이고 연장 500미터 이상인 복개구조물	1) 경간장 50미터 이상인 한 경간 교량 2) 제1종시설물에 해당하지 않는 교량으로서 연장 100미터 이상의 교량 3) 제1종시설물에 해당하지 않는 복개구조물로서 폭 6미터 이상이고 연장 100미터 이상인 복개구조물
나. 철도교량	1) 고속철도 교량 2) 도시철도의 교량 및 고가교 3) 상부구조형식이 트러스교 및 아치교인 교량 4) 연장 500미터 이상의 교량	제1종시설물에 해당하지 않는 교량으로서 연장 100미터 이상의 교량

<표 2.2> 제1종시설물 및 제2종시설물의 종류(계속)

구분	제1종시설물	제2종시설물
2. 터널
가. 도로터널	1) 연장 1천미터 이상의 터널 2) 3차로 이상의 터널 3) 터널구간의 연장이 500미터 이상인 지하차도	1) 제1종시설물에 해당하지 않는 터널로서 고속국도, 일반국도, 특별시도 및 광역시도의 터널 2) 제1종시설물에 해당하지 않는 터널로서 연장 300미터 이상의 지방도, 시도, 군도 및 구도의 터널 3) 제1종시설물에 해당하지 않는 지하차도로서 터널구간의 연장이 100미터 이상인 지하차도
나. 철도터널	1) 고속철도 터널 2) 도시철도 터널 3) 연장 1천미터 이상의 터널	제1종시설물에 해당하지 않는 터널로서 특별시 또는 광역시에 있는 터널
3. 댐	다목적댐, 발전용댐, 홍수전용댐 및 총저수용량 1천만톤 이상의 용수전용댐	제1종시설물에 해당하지 않는 댐으로서 지방상수도전용댐 및 총저수용량 1백만톤 이상의 용수전용댐

<표 2.2> 제1종시설물 및 제2종시설물의 종류(계속)

구분	제1종시설물	제2종시설물
4. 항만
가. 갑문	갑문시설
나. 방파제, 파제제 및 호안	연장 1천미터 이상인 방파제	1) 제1종시설물에 해당하지 않는 방파제로서 연장 500미터 이상의 방파제 2) 연장 500미터 이상의 파제제 3) 방파제 기능을 하는 연장 500미터 이상의 호안
다. 계류시설	1) 20만톤급 이상 선박의 하역시설로서 원유부이(BUOY)식 계류시설(부대시설인 해저송유관을 포함한다)	1) 제1종시설물에 해당하지 않는 원유부이식 계류시설로서 1만톤급 이상의 원유부이식 계류시설(부대시설인 해저송유관을 포함한다)
	2) 말뚝구조의 계류시설(5만톤급 이상의 시설만 해당한다)	2) 제1종시설물에 해당하지 않는 말뚝구조의 계류시설로서 1만톤급 이상의 말뚝구조의 계류시설
		3) 1만톤급 이상의 중력식 계류시설

<표 2.2> 제1종시설물 및 제2종시설물의 종류(계속)

구분	제1종시설물	제2종시설물
5. 건축물
가. 공동주택		16층 이상의 공동주택
나. 공동주택 외의 건축물	1) 21층 이상 또는 연면적 5만제곱미터 이상의 건축물 2) 연면적 3만제곱미터 이상의 철도역시설 및 관람장 3) 연면적 1만제곱미터 이상의 지하도상가(지하보도면적을 포함한다)	1) 제1종시설물에 해당하지 않는 건축물로서 16층 이상 또는 연면적 3만제곱미터 이상의 건축물 2) 제1종시설물에 해당하지 않는 건축물로서 연면적 5천제곱미터 이상(각 용도별 시설의 합계를 말한다)의 문화 및 집회시설, 종교시설, 판매시설, 운수시설 중 여객용 시설, 의료시설, 노유자시설, 수련시설, 운동시설, 숙박시설 중 관광숙박시설 및 관광 휴게시설 3) 제1종시설물에 해당하지 않는 철도 역시설로서 고속철도, 도시철도 및 광역철도 역시설 4) 제1종시설물에 해당하지 않는 지하도상가로서 연면적 5천제곱미터 이상의 지하도상가(지하보도면적을 포함한다)

<표 2.2> 제1종시설물 및 제2종시설물의 종류(계속)

구분	제1종시설물	제2종시설물
6. 하천
가. 하구둑	1) 하구둑 2) 포용조수량 8천만톤 이상의 방조제	제1종시설물에 해당하지 않는 방조제로서 포용조수량 1천만톤 이상의 방조제
나. 수문 및 통문	특별시 및 광역시에 있는 국가하천의 수문 및 통문(通門)	1) 제1종시설물에 해당하지 않는 수문 및 통문으로서 국가하천의 수문 및 통문 2) 특별시, 광역시, 특별자치시 및 시에 있는 지방하천의 수문 및 통문
다. 제방		국가하천의 제방[부속시설인 통관(通管) 및 호안(護岸)을 포함한다]
라. 보	국가하천에 설치된 높이 5미터 이상인 다기능 보	제1종시설물에 해당하지 않는 보로서 국가하천에 설치된 다기능 보
마. 배수펌프장	특별시 및 광역시에 있는 국가하천의 배수펌프장	1) 제1종시설물에 해당하지 않는 배수펌프장으로서 국가하천의 배수펌프장 2) 특별시, 광역시, 특별자치시 및 시에 있는 지방하천의 배수펌프장

<표 2.2> 제1종시설물 및 제2종시설물의 종류(계속)

구분	제1종시설물	제2종시설물
7. 상하수도
가. 상수도	1) 광역상수도 2) 공업용수도 3) 1일 공급능력 3만톤 이상의 지방상수도	제1종시설물에 해당하지 않는 지방상수도
나. 하수도		공공하수처리시설(1일 최대처리용량 500톤 이상인 시설만 해당한다)
8. 옹벽 및 절토사면		1) 지면으로부터 노출된 높이가 5미터 이상인 부분의 합이 100미터 이상인 옹벽 2) 지면으로부터 연직(鉛直)높이(옹벽이 있는 경우 옹벽 상단으로부터의 높이) 30미터 이상을 포함한 절토부로서 단일 수평연장 100미터 이상인 절토사면
9. 공동구		공동구

건설공사안전관리종합정보망은 위에서 언급한 시설물안전법에서 명시한 시설물은 시설물정보관리종합정보망(FMS, 시설물의 정보)에서 관리하고 있으며 기타 정보 수집을 위해서 건축행정시스템(세움터, 건축인허가정보), 지하안전정보시스템(지하안전정보), 건설산업지식정보시스템(KISCON, 공사정보), 건설기술용역통합관리시스템(KACEM, 용역설계정보), 국가재난관리정보시스템과 한국산업안전보건공단의 현장 시공정보 등을 모두 아우르는 종합 정보 시스템이다. 위에서 나열한 정보가 필요하면 시스템 상에서 항상 검사를 받고 정보가 필요한 담당자가 언제든지 확인하여 도움을 받을 수 있도록 하고 있다. 또한 부실공사에 대한 사례 데이터를 축적하여 자유롭게 활용할 수 있도록 하여 재발 방지를 위하여 활용할 수 있도록 하였다.

[그림 2-2] 건설안전정보 공유 개요도

시설물의 규모가 작은 소규모 건설현장에서도 종합시스템 상의 부실  사례에 대한 자료의 열람을 자유롭게 할 수 있기 때문에 건설 사업을 참여하는 모든 건설 안전관리자의 교육에 활용되어 사고 및 부실의 예방에 도움을 줄 수 있으며 건설 기술자들도 이러한 자료를 확인하여 시설물의 품질 및 안전성을 증대할 수 있도록 하였다.

2.2 선행연구 동향

건설공사의 부실은 안전사고로 직결되며 안전사고가 발생에 대한 사건 조사에 대한 분석은 안전사고 예방을 위한 매우 중요한 자료로 활용될 수 있다. 이러한 사례를 분석하는 것은 산업안전보건법에 의해서 사고 분석 및 원인조사를  및 예방을 위한 방안을 수립토록 하고 있다. 이것은 사고 발생에 대한 처벌을 위한 것과 함께 향후 재발방지에 필요한 사항이다.

손기상, 정경운(1998) 은 사고발생을 검토 및 분석하여 영향이 있는 인자의 기인물과 발생일에 따른 분류를 하고, 조사결과 보고서를 바탕으로 재발방지 대책을 제시하였다. 허운찬(2009) 은고속도로 건설공사의 사고요인의 유형과 환산재해자수와 사고에 대한 특성을 통계적 방법으로 분석하여 변수들 간의 사고 특징을 분석하여 안전관리 대책방안에 사용될 수 있는 변수들로 활용할 수 있다고 제시하였다.

강영식 등(2011)은 통계적 분석을 통하여 산업재해 예방 전략을 제안하였다. 우상돈(2018)은건설현장의 건설사업관리업무 개선을 통한 부실공사 및 안전사고 예방에 관한 연구를 수행하였다.

문진의 연구에서는 안전사고 분석을 위해서 빅데이터 분석기법을 적용하였다. 단순히 사고 기록에 대한 1차원적인 분석을 수행하는 것이 아니라 빅데이터 분석은 개개의 사고를 개별 항목의 기준에 따라 카테고리로 분류하고 키워드로 분류하는 것이다. 그러나 건설현장에서의 부실의 경우 한가지 키워드로 특정할 수 없는 것이 대부분이고 다양한 유발 인자가 복합적으로 작용하고 있는 특징이 있다. 따라서 빅데이터 분석을 통한 부실사고 유발 인자에 대한 검토는 이러한 복합 유발 인자에 대한 다양한 분석을 가능케 하고 있다. 그림 2.2 에서는 넘어짐에 사고에 대한 빈도와 중심성이 가장 높은 단어로 연결된 빅데이터 분석 사례를 나타내고 있다. 넘어짐에 있어 걸려 넘어짐의 빈도가 가장 높고, 철근 넘어짐, 거푸집 넘어짐 등이 연간성이 높게 분석되었다.

건설공사에서 안전사고를 분석함에 있어 과거 1차원적인 분석에서 최근에는 네트워크 방식의 빅데이터 분석으로 단일 사고가 발생에 있어 연관성 높은 다양한 유발 인자에 대한 연구가 진행되고 있다.

[그림 2.3] 넘어짐의 이고네트워크에 의한 빅데이터 분석

3. 건설공사 부실 및 안전사고 유형 및 안전대책

건설현장의 안전사고 방지를 위하여 건설현장에서 발생한 사고 사례에 대한 조사 및 분석을 하였다. 사고사례는 고용노동부와 안전보건공단의 2011년 ∼ 2018년 자료와 한국시설안전공단의 건설사고 사례(2016.12) 자료를 인용하고 분석하였다.

3.1  건설현장 사고 유형

건설현장에서의 사고유형은 크게 떨어짐, 넘어짐, 부딪힘, 맞음, 무너짐, 기타 등으로 구분할 수 있다. 국토교통부와 고용노동부상의 용어의 차이는 있으며 동일한 사건으로 구분하였다. 다음에서는 사고유형의 인용된 자료에 대한 사례를 나타내고 있다.

3.1.1 떨어짐(추락) 사고사례

떨어짐(추락) 사고는 전체 사고 발생 유형에서 약 30% 정도이지만 사망사고 유형중 50% 이상으로 이어지고 있는 유형이다. 즉, 사고발생 대비 사망 확률이 높아 특히 주의를 요하는 유형이다.

[그림 3-1] 떨어짐 사고 예시

1) 벽체 거푸집 설치 작업 중 시스템 동바리 전도되어 떨어짐

재해정도		사망 1명, 부상 1명	공사규모	지하1층, 지상2층
재해개요	2층 벽체 거푸집 설치를 하기 위해 타워크레인이 인양한 유로폼을 벽체 철근과 시스템동바리 사이에 집어 넣어 설치하려던 중 시스템 동바리가 전도되면서 시스템동바리 발판 위에서 작업중이던 근로자 2명이 추락하여 1명은 사망, 1명은부상
안전대책	- 고소작업을 위한 비계나 동바리 조립시 전도 방지 장치 설치 철저 - 추락의 위험이 있는 장소에서는 안전난간이나 추락방지망 설치 철저 - 관리감독자는 중량물 취급작업시 위험요인을 도출하고 안전대책을 수립 및 작업 지휘 철저

2) 테이블 폼 인양작업 시 떨어짐

재해정도		사망 1명	공사규모	케이블포설작업
재해개요	도로변에서 광케이블 포설 작업자인 고소작업차 탑승 설비에 탑승한 채 도로변을 달리던 중 도로변에 설치된 교통표지판에 부딪쳐 아스팔트 바닥으로 떨어져 사망함.
안전대책	- 작업대를 올린 상태에서 작업자를 태우고 이동하지 않도록 조치 ※ 작업 특성상 고소작업대에 작업자를 태우고 이동하여야 하는 경우에는 반드시 작업유도자를 배치하고 짧은 구간에서만 이동토록 조치 - 고소작업차(작업대)의 안전한 사용을 수시로 관리·감독하고, 상기 재해 예방대잭을 포함하여 발생될 수 있는 위험요인에 대하여 작업자 및 관련자에 대한 안전교육 실시

3) 대형 거푸집 인양 설치 작업 중 비계 상부에서 떨어짐

재해정도		사망 1명	공사규모	교량공사
재해개요	피해자가 00교 00방향 교대2 구간에 카고 크레인으로 현장에서 자체 제작한 대형 거푸집(3.6m x 6.0m)을 들어 올려 설치하던 중 비계와 거푸집이 부딪히면서 비계상부 작업발판에서 신호하는 피해자가 약 6m높이에서 떨어져 사망
안전대책	- 풍속이 10m/s이상인 경우에 대형거푸집 설치 등 작업을 중지. - 대형거푸집 설치를 위하여 비계 상부에서 작업 시 비계 상부에 작업 발판을 견고히 설치하고, 작업발판 단부에는 안전난간을 설치

4) 흙막이 가시설 상단부에서 칠근 운반을 지휘하던 중 하부로 떨어짐

재해정도		사망 1명	공사규모	배수장 1개소 신설
재해개요	배수펌프장 신설 공사 현장에서 크레인을 이용해 굴착저면으로 철근다발을 옮기는 작업을 지휘하던 피해자(철근반장)가 안전난간이 해체된 흙막이 가시설 상단부에서 몸의 중심을 잃고 7.2m 아래바닥으로 떨어짐.
안전대책	- 안전난간 해체시 추락방지 대책을 확보하여야 함 - 추락위험에 대비하여 안전난간을 설치할 경우 난간대는 지름 2.7cm 이상의 금속제 파이프나 그 이상의 강도가 있는 재료를 사용하는 등 적합한 기준의 안전난간 설치.

5) 교량 벽체 면정리 작업 중 개구부로 떨어져 사망

재해정도		사망 1명	공사규모	교량공사
재해개요	교량공사 중 교각 P1지점에서 격벽 면정리 작업 중 높이 2.1m 아래 점검통로 바닥에 떨어져 사망한 재해임.
안전대책	- 교량 격벽 면정리 작업 시 개구부 떨어짐재해예방을 위해 안전난간 또는 덮개 등을 설치토록 하거나 안전방망 설치 철저 - 작업 및 이동에 간섭되어 작업발판 일부를 해체함으로써 개구부가 발생할 경우 개구부 하단부에 안전방망을 설치하는 등 추가적인 떨어짐 방지 조치를 실시하여야 함

3.1.2 무너짐(붕괴) 사고사례

무너짐(붕괴)사고는 거푸집 동바리 붕괴, 굴착공사에 따른 토사 붕괴 등에 기인한다. 최근 시스템 동바리 설치 부실에 따른 붕괴 사고가 발생하고 있으며 추락 사고와 함께 사고 발생시 사망사고 확률이 높은 형태로 발전한다.

[그림 3-2] 붕괴 사고 예시

1) 암거 슬래브 거푸집 및 동바리 설치 중 동바리가 무너져 깔림

재해정도		사망 1명, 부상 1명	공사규모	암거 길이 19.2m
재해개요	수로암거 동바리 및 슬래브 거푸집 설치 중 동바리가 전도되어 상부 작업 중이던 피해자 추락하여 부상당하고, 슬래브 하부에서 동바리 고정작업 중이던 피해자는 무너진 동바리 및 거푸집에 사망한 재해임.
안전대책	거푸집 동바리가 경사 등의 요인에 의해 전도 혹은 미끄러짐의 우려가 있는 경우 동바리의 상하 고정 및 미끄러짐 방지 조치를 더욱 철저히 하여야 하며 거푸집널 조립 또한 구조적 안전성을 확보할 수 있도록 단계별로 실시하되 하부 동바리 안정상태를 확인하여 작업을 진행하여야 함.

2) 비개착 통로박스 시공 중 막장 붕괴

재해정도		사망 1명	공사규모	단지조성공사
재해개요	단지조성 현장에서 재해자가 프런트잭킹 통로박스 함체 견인작업 중에 간섭되는 도갱의 일부 해체를 위해 도갱내 강지보재 절단작업을 마치고 도갱 밖으로 나오는 순간 막장면이 일부 붕괴되면서 매몰되어 사망한 재해임
안전대책	- 비개착 통로박스 구축물을 시공시에는 굴착작업의 진동 및 충격 등에 의한 막장면 붕괴의 위험을 예방하기 위하여 시방서를 준수하여 시공하여야 함. - 비개착 통로박스 작업시 낙반등에 의하여 근로자가 위험해질 우려가 있는 경우에는 구획별 굴착 후 토류공을 설치하고 페이스 잭으로 지지하여 낙반 등에 의한 위험을 방지하기 위한 조치를 철저히 하여야 함

2) 통신관로 이설공사 트렌치굴착 법면 붕괴

재해정도		사망1명	공사규모	통신관로이설
재해개요	관로터파기(깊이 약2.5m, 폭0.8m, 길이 약6m) 후 굴착저면으로 내려가 굴착 깊이를 확인하고 이동하던 중 굴착법면이 붕괴되며 토사더미에 매몰되어 사망한 재해임
안전대책	- 지반을 굴착하는 때에는 토사 붕괴위험이 없도록 토질에 따른 굴착면의 기울기 기준을 준수하거나, 기울기 준수가 어려울 경우 굴착 법면의 붕괴방지를 위하여 흙막이지보공 설치 등의 적절한 조치를 하여야 함.

3) 종합체육관 신축공사 지붕 붕괴사고

재해정도		중상 3명, 경상 8명	공사규모	체육관 신축공사
재해개요	지붕층 바닥(폭 46m, 높이 14.9m, 테크플레이트)의 콘크리트 타설 작업(80%) 진행중 지붕 중앙부터 붕괴 발생.
안전대책	거푸집 지지대의 가새 설치가 미흡한 상태에서 콘크리트 타설에 따른 시공 하중을 견디지 못해 붕괴됨. 시공시 작용하는 시공하중은 설계하중 보다 과다하게 작용하므로 거푸집 철거한 경우에도 서포트를 설치하여 상부 구조물의 시공하중에 대비하여야 함.

4) 교량상판 콘크리트 타설중 붕괴사고

재해정도		사망 1명, 중상 1명, 경상 7명	공사규모	소교량 라멘교
재해개요	교량상판 콘크리트 타설중 하부의 시스템동바리가 좌굴 변형되면서 상부슬래브 붕괴됨
안전대책	가시설물 설계 단계에서 구조적 검토가 부적절하게 수행됨. 수직재 등에서 적정한 안전수준 미확보

5) 사무동 증축공사 PC 구조물 붕괴

재해정도		중상 2명	공사규모
재해개요	공장 사무동 증축을 위한 PC 건축물(2층) 의 지붕슬래브 시공중 15개 슬래브중 한 개의 PC기둥이 슬래브 자중을 견디지 못하고 전도되어 구조물이 연쇄적으로 붕괴됨.
안전대책	- 프리캐스트 철근콘크리트 부재를 조리립시에는 건축물 공사 시생전 운반 및 접합방법, 조립순서를 충분히 고려하여 계획을 수립하여야 함 조립시 하부 구조물과의 접합부 안전성검토를 확인하지 못함

3.1.3 전도(넘어짐) 사고사례

전도(넘어짐) 사고는 연약지반 및 기초 설치 불량에 따른 사고로 일반재해 빈도는 추락 다음으로 많이 발생하고 있으며 사고 빈도 대비 사망빈도는 낮은 것으로 검토되었다.

[그림 3-3] 전도(넘어짐) 사고 예시

1) 지반침하로 전도된 콘크리트 펌프카 붐에 맞음

재해정도		사망 1명	공사규모	-
재해개요	용수로정비사업 현장에서 버림콘크리트 타설 작업 중 지반침하로 펌프카가 기울며 붐이 하강하여 재해자를 가격하여 사망한 재해임.
안전대책	- 사업주는 펌프카를 사용하여 콘크리트 타설시에는 작업 중 지반의 침하가 우려되는 경우 지반의 치환, 아웃트리거의 받침을 견고하게 설치하고 지지면적을 넓혀주는 등의 방법으로 펌프카가 요구하는 지내력을 확보하여야 하고, - 작업시 지반의 침하 등으로 인한 근로자의 위험을 방지하기 위하여 해당 작업장소의 지반 상태 등에 대한 사전조사를 하고, - 사전조사를 근거로 지반 침하에 대한 보강대책 수립 및 작업방법에 대하여 작업계획서를 작성하고 작업계획서에 따라 작업하여야 함.

2) PC Box 설치작업 중 쓰러지는 차량탑재형 크레인 붐에 충돌

재해정도		사망1명	공사규모	저류조공사
재해개요	고지배수로 설치공사 중 PC Box(암거 박스) 매설작업 현장에서 재해자들이 차량탑재형 크레인에 매달린 PC Box의 상·하단부를 잡고 설치위치를 조정하던 중 크레인 붐 선회부의 체결볼트가 파단되면서 쓰러지는 크레인 붐에 맞아 발생한 재해임.
안전대책	- 크레인 작업조건에 따른 허용 인양하중 범위 내에서 작업 실시, 과부하방지장치 등 안전장치가 설치된 크레인 사용 , 주요 체결볼트의 정기점검 실시, 크레인 사용에 따른 중량물 낙하 등의 위험지역 이외의 위치에서 작업 실시

3) 고소작업대 아웃트리거가 접혀져 기울어지면서 상부 근로자 떨어짐

재해정도		사망 1명	공사규모	지상 4층
재해개요	지상 1층 내부에서 고소작업대에 탑승하여 건물 지붕 (철골)에 라이너 판넬을 설치하는 작업 중 고소작업대를 지지하는 아웃트리거 4개 중 1개가 접혀져 고소작업대가 기울어지면서 작업대로부터 약 15m 아래의 콘크리트 바닥으로 떨어져 사망
안전대책	- 고소작업대에 근로자가 탑승하여 작업하는 경우 추락에 의한 위험 방지를 위해 안전대 부착설비를 설치하고, 근로자가 안전대를 착용하여 안전대 부착설비에 걸고 작업하도록 해야 함. - 차량계 하역운반기계(고소작업대)를 사용하는 경우에는 근로자의 위험을 방지하기 위해 차량계 하역운반기계의 능력과 현장 적업여건 등을 반드시 고려하여 작업계획서를 작성하고 그 계획에 따라 작업을 하도록 해야 함.

4) 천공기 전도

재해정도		부상 2명	공사규모	천공작업
재해개요	천공작업 중 천공기가 옆으로 넘어지면서 주차장 공사 현장 펜스가 무너졌고 이에 근처를 지나가던 행인 1명, 천공작업자 1명 부상
안전대책	- 기상악화로 지반이 약해진 위치에서 작업할 경우 다짐 및 배수 등 중장비 설치 전 지반지내력에 대한 점검 실시

5) 타워크레인 전도사고

재해정도		중상 1명, 경상 2명	공사규모
재해개요	타워크레인 설치작업 중 타워크레인이 인근 철도선로 쪽으로 전도되어 붕괴되면서 타워크레인 설치를 위해 작업 중이던 인근의 이동식 크레인과 경인선 전철 동력선을 파손함
안전대책	타워크레인 붕괴원인으로 기초가 지반에 충분히 고정되지 못하여 편하중에 의한 붕괴 발생 타워크레인 조립, 해체 시 기초 앵커의지지 및 고정을 위한 설계지내력 시험을 반드시 이행하여야 함.

3.1.4 협착(끼임, 깔림) 사고사례

협착(끼임, 깔림) 사고의 경우 기계장치와 건설 기자재에 의한 협착이 발생하고 있는 것으로 조사되었다.

[그림 3-4] 끼임 사고 예시

1) 경사면을 이동하던 굴삭기가 넘어지면서 굴삭기 운전원 깔림

재해정도		사망 1명	공사규모	전신주 설치
재해개요	전기공사 현장에서 재해자(굴삭기 운전원)가 굴삭기를 운전하여 경사면(경사도 약 32°)을 내려오던 중 굴삭기가 넘어지면서 굴삭기에 깔려 사망한 재해임
안전대책	- 굴삭기 등 차량계 건설기계를 사용하여 작업을 하는 경우 해당 차량계 건설기계가 넘어질 위험을 방지하기 위하여 그 기계의 사양서 상 등판능력 등 사용상 안전도를 준수하여야 함 - 사업주는 굴삭기 등 차량계 건설기계를 사용하는 작업을 하는 경우 근로자의 위험을 방지하기 위하여 해당 작업, 작업장의 지형·지반 등에 대한 사전조사를 하고 조사결과를 고려하여 기계의 넘어짐 방지계획을 포함한 작업계획서를 작성하여 해당 근로자에게 알려야 함

2) 도로 성토부 노상 다짐작업 중 진동로울러 넘어짐

재해정도		사망 1명	공사규모	도로개설
재해개요	도로 성토부 노상 다짐 작업 중 갓길에서 진동 로울러가 도로 경사면으로 굴러 떨어지면서 로울러 운전원이 튕겨 나와 진동 로울러에 깔려 사망한 재해임
안전대책	- 차량계 건설기계를 사용하는 작업을 할 때에 그 기계가 넘어지거나 떨어져 위험해질 우려가 있는 경우에는 유도자를 배치하고 지반의 부등침하 방지, 갓길의 붕괴 방지 및 도로 폭의 유지 등 필요한 조치를 하여야 하함

3) 콘크리트 펌프카 사면단부로 전도

재해정도			공사규모
재해개요	콘크리트 펌프카 운전원이 산마루 측구 콘크리트 타설 작업을 위해 공사현장을 확인하던 중 정차된 콘크리트 펌프카가 불시에 가설도로 아래 방향으로 전락되면서 콘크리트 펌프카와 바닥 사이에 끼여 사망한 재해임
안전대책	- 사업주는 콘크리트 펌프카 등 차량계 건설기계를 사용하여 작업을 하는 때에는 작업을 시작하기 전에 관리감독자로 하여금 브레이크 및 클러치 등의 기능을 점검하도록 하고 이상이 발견되면 즉시 수리하거나 그 밖에 필요한 조치를 하여야 함 - 사업주는 콘크리트 펌프카 등 차량계 건설기계의 운전자가 운전위치를 이탈하는 경우에는 전기식 브레이크 등 브레이크를 확실히 걸고 바퀴구름방지 고임목 설치 등의 갑작스러운 주행을 방지하기 위한 조치를 하여야 함

4) 흙막이가시설 자재 정리 작업 중 자재에 깔림

재해정도		사망 1명	공사규모	비점오염저감시설 1기
재해개요	흙막이 가시설 자재를 정리하기 위해 체인에 부착된 훅을 더블슬라이드 레일 한쪽에 고정시킨 후 굴삭기 버켓에 걸어 이동하여 바닥에 내려놓던 중 레일 한쪽면이 바닥에 닿자 체인이 느슨해지면서 훅에 부착된 해지장치가 풀려 흙막이레일에 깔려 사망한 재해임.
안전대책	- 훅 걸이용 흙막이 가시설(더블슬라이드 레일) 등이 훅으로 부터 벗겨지는 것을 방지하기 위한 해지장치의 결함 유무를 점검하고 불량품을 제거하여 변형된 훅 해지장치 사용을 금지하여야 함. - 사업주는 흙막이 가시설(더블슬라이드 레일)등 중량물을 취급 및 운반하는 경우 낙하·협착 위험을 예방할 수 있는 안전대책에 관한 작업계획서에 작성하고, 작업시 관련 작업자에게 그 계획을 준수하도록 관리감독 철저.

5) 석축공사 속채움 작업 중 무너지는 석재에 맞음 및 깔림

재해정도		사망 1명	공사규모	석축공사
재해개요	석공이 석축 하단부 축조 석재 고정작업 중 상단(높이 : 약 1.8m)에서 떨어지는 석재(중량 : 약 830kg)에 가슴을 맞은 후 대퇴부가 깔려 사망.
안전대책	- 백호우 사용 작업 시에는 건설기계의 종류 및 능력, 운행경로, 작업방법 등이 포함된 작업계획서를 작성하고 근로자에게 주지시킨 후 작업 실시 - 굴삭기등 차량계건설기계 사용 작업시에는 작업지휘자를 지정하여 작업구역 내 근로자의 출입을 금지하는 등의 안전작업을 지휘·감독하여야 한다.

3.1.5 충돌(부딪힘) 사고사례

충돌(부딪힘) 사고의 경우 기계장치의 1차적 사고 발생에 따른 2차적인 형태의 사고로 발생하는 경향이 있다. 굴삭기 전도되면서 메달린 기자재 충돌 등이 그 예이다.

[그림 3-5] 맞음 사고 예시

1) 굴삭기로 철근 인양 중 굴삭기 전도되어 낙하하는 철근다발에 맞음

재해정도		사망 1명	공사규모
재해개요	현장 내 철근야적장에서 굴삭기로 철근을 인양, 좌측으로 90° 회전(선회)하여 철근을 트럭에 상차하려는 순간 굴삭기가 중심을 잃고 넘어지면서, 철근 적재를 돕기 위해 트럭 옆에서 대기중이던 재해자 머리를 철근다발이 강타하여 사망한 재해임.
안전대책	- 철근 등 중량물 취급 작업시에는 추락, 낙하, 전도, 협착, 붕괴 위험을 예방할 수 있는 안전대책을 수립 하여한다. - 건설기계(굴삭기) 제원, 성능, 작업반경, 인양물 무게 등을 고려하여 사용하는 건설기계가 전도되지 않도록 검토하여야 함. - 굴삭기는 토사의 굴착, 절토 등의 용도로만 사용하여야하며 자재 인양 및 운반시에는 크레인 또는 지게차 등 목적에 적합한 건설기계를 사용하여야함.

2) 용수관 하역작업중 달기구 부재 파손으로 낙하하는 용수관에 맞음

재해정도		사망 1명	공사규모	배수관로 1958m
재해개요	산업단지 공업용수 공급사업 현장에서 화물차에 적재된 공업용수관 (L=9.1m)을 굴삭기에 달기체인을 연결하여 하역작업 중 달기체인 부재(커넥트링)가 하중에 버티지 못하고 파손되어 관이 낙하하면서 하부에 있던 재해자가 낙하하는 체인 및 관에 머리를 맞아 사망한 재해임
안전대책	- 중량물 인양시 사전에 sling rope 각도 변화(취급각도)에 따른 안전하중 값을 고려하여 줄걸이 안전수칙 준수 - 달기구의 강도 검토시 줄걸이 각도에 따른 달기구에 걸리는 하중 검토하여 안전계수 준수 - 중량물 취급작업 시 근로자의 위험을 방지하기 위해 작업장 및 해당 작업에 대해 사전조사를 하고 조사 결과를 고려하여 낙하·협착 등의 위험을 예방할 수 있는 안전대책을 포함한 작업계획 수립·시행

3) 세미쉴드 기계 인출작업 중 튕겨 나온 강봉 밀대에 맞음

재해정도		사망 1명	공사규모	용수로 45조
재해개요	세미쉴드(Semi- Shield) 기기 및 콘크리트 관로 인출작업 중 유압에 의해 튕겨져 나온 원통형 강봉밀대에 두부를 맞아 사망
안전대책	- 날아오는 물체 등에 맞을 위험이 있는 세미쉴드 인출작업 시 해당 작업구간에 근로자의 출입금지 하여야 함 - 유압 잭과 원통형 강봉밀대를 서로 용접 또는 볼트 체결하여 유압 작용 중 물체가 튕기지 않도록 사전에 조치하여야 함

4) 교량건설공사 중 중량물과 충돌

재해정도		사망 1명	공사규모	L=2.9km
재해개요	현장에서 피해자가 교각2번 상부에서 주두부 가시설용 작업발판을 설치하기 위하여 그레이팅 작업발판(10.8m X 1.2m, 약 300kg)을 양중작업 하던 중, 줄걸이를 위해 사용한 후크가 체결된 철망부분이 파단되며 피재자의 머리를 가격하여 사망한 것으로 추정되는 재해임.
안전대책	- 그레이팅 작업발판 등 중량물을 취급하는 작업을 할 경우에는 낙하위험을 예방할 수 있는 안전대책 등을 포함한 중량물 취급 작업 계획서를 작성하고 그에 따라 작업 철저. - 그레이팅 작업발판 양중작업 등 크레인을 사용하는 작업을 하는 경우에는 관리감독자로 하여금 작업방법을 결정하고, 재료의 결함유무 또는 기구 및 공구의 기능을 점검하고 불량품을 제거하는 등 그 작업을 지휘하도록 관리 철저.

5) 철도 레일 용접 작업 중 고속열차에 부딪힘

재해정도		사망 1명	공사규모
재해개요	레일용접 현장에서 레일 용접작업을 위해 열차운행감시인 배치 등의 조치 없이 단독으로 레일에 설치된 볼트를 해체하던 중 KTX 열차에 부딪혀 사망한 것으로 추정되는 재해임.
안전대책	- 궤도 보수작업 시에는 근로자 열차 충돌위험 등을 방지하기 위해 작업시간, 작업방법 등이 포함된 작업계획서를 작성한 후, 근로자에게 주지시키고 그 계획에 따라 작업하도록 근로자를 출입통제하는 등 관리감독을 철저히 하여야 함. - 열차 운행에 의한 충돌사고가 발생할 우려가 있는 궤도 보수 및 점검 등의 작업 시 열차운행감시인을 배치한 후 감시 업무만을 전담하도록 하여야함.

3.2 사고 유형 분석

공사종류별(건축, 토목, 전기, 정보통신, 기타) 사망재해 현황에서는 전체 사망자의 76.1%가 건축에서 발생하였고 토목 18.6%, 전기와 정보통신이 5.3%인 것으로 조사되었다. 사고유형 분석에서는 사고 유형에 따른 사망자의 사고 형태에 대한 분석을 수행하였다.

3.2.1 사고 형태별 발생현황

사고 유형에 대한 통계분석 결과 사고 유형은 추락(떨어짐), 협착(끼임, 깔림), 낙하(맞음), 충돌(부딪힘), 기타 붕괴, 전도, 매몰, 낙석 등이 발생한 것으로 조사되었다.

1)  2011년 ∼ 2018년 6월 까지 발생한 건설공사 형태별 발생현황 결과 추락 > 끼임 > 맞음 > 부딪힘 순으로 발생하였다. 특히 사망재해의 경우 재해에서 추락은 일반 재해발생은 34%이지만 사망사고에서는 59%로 추락에 의한 사고는 인명사고 발생 경향이 두드러지는 것으로 판단된다. 이것은 붕괴사고의 경우에도 유사한 경향을 나타내고 있으며, 그 외 재해유형의 경우에는 일반 재해 수준의 인명사고가 발생하는 것을 알 수 있다.

그림 [3-6] 건설현장 재해자와 사망자 현황

2) 연도별 건설사고 총계는 일반재해 22,000명 ∼ 25,000명, 사망사고 430명 ∼600명 정도로 일정한 사고가 지속적으로 발생하고 있음을 알 수 있다.

<표 3.1> 공사 형태별 사고발생 현황

연 도	구분	계	추락	붕괴	전도	협착	낙하	충돌	기타
			떨어짐	무너짐	넘어짐	끼임/깔림	맞음	부딪힘
계	재해자	177,530	60,129 (34%)	2,627 (1%)	26,757 (15%)	8,621 (5%)	23,390 (13%)	15,300 (9%)	36,506 (21%)
	사망자	3,754	2,203 (59%)	216 (6%)	71 (2%)	227 (6%)	263 (7%)	237 (6%)	574 (15%)
2011년	재해자	22,782	7,489	452	3,282	1,856	3,123	1,917	2,751
	사망자	621	311	50	13	23	33	22	168
2012년	재해자	23,349	7,734	411	3,239	1,952	3,226	1,820	2,822
	사망자	592	380	32	11	20	38	42	66
2013년	재해자	22,603	7,682	468	3,583	2,854	3,024	1,763	1,123
	사망자	516	266	36	9	45	45	36	79
2014년	재해자	22,930	7,907	309	3,384	1,959	3,002	2,045	6,287
	사망자	435	256	29	5	15	29	35	80
2015년	재해자	24,287	8,259	327	3,594	-	3,168	2,219	6,720
	사망자	437	257	27	3	-	28	46	76
2016년	재해자	25,701	8,699	312	3,995	-	3,368	2,380	6,947
	사망자	504	302	24	18	49	32	30	49
2017년	재해자	24,133	8,298	218	3,779		3,073	2,134	6,631
	사망자	464	284	13	10	50	48	17	42
2018년 6월	재해자	11,745	4,061	130	1,901		1,406	1,022	3,225
	사망자	185	147	5	2	25	10	9	14

[그림 3-7] 연도별 재해자 발생 추이

[그림 3-8] 연도별 사망자 발생 추이

3.2.2 사고 형태별/기인물별 발생현황

발생형태별/기인물별 사망재해 현황에서는 구조물 > 건설용기계 > 비계 > 개구부 > 가설구조물 순으로 사망재해가 많이 발생하였다.

떨어짐에 있어 구조물 > 비계 > 건설장비, 끼임에 있어 건설기계장비에 의한 끼임이 대부분이며, 부딪힘에 있어서도 건설기계장비에 의한 재해가 전반적으로 발생하는 것으로 검토되었다.

<표 3.2> 공사 형태별/기인물별 사고발생 현황(2015년～2016년)

구 분	계	떨어짐	무너짐	부딪힘	끼임	물체에 맞음	넘어짐	화재 감전	기타
계	421	251 59.6%	22 5.2%	29 6.9%	50 11.9%	22 5.2%	13 3.1%	23 5.5%	12 2.6%
구조물	117 27.8%	103 41.0%	9 40.9%	0 %	2 4.0%	0 0%	3 23.1%	0 0%	0 0%
건설기계장비	93 22.1%	30 12.0%	4 12.0%	18 62.1%	31 62.0%	4 18.2%	4 30.8%	0 0%	1 9.1%
비계	38 9.0%	38 15.1%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%
개구부	23 5.5%	23 9.2%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%
가설구조물	16 3.8%	9 3.6%	1 4.5%	2 6.9%	2 4.0%	1 4.5%	1 7.7%	0 0%	0 %
중량물	14 3.3%	2 0.8%	0 0%	1 3.4%	7 14.0%	2 9.0%	2 15.4%	0 0%	0 0%
사다리	17 4.0%	16 6.4%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	1 8.3%	0 0%
달비계	10 2.4%	10 4.0%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%
금속재료	13 3.1%	0 0%	0 0%	5 17.2%	3 6.0%	4 18.2%	1 7.7%	0 0%	0 0%
유해가스	12 2.9%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	0 0%	5 45.5%	7 63.6%
기타	68 16.2%	20 8.0%	8 36.4%	3 10.3%	5 10.0%	11 50.0%	2 15.4%	16 54.5%	3 27.3%

[그림 3-9] 기인물별 사망자 발생 추이형태

[그림 3-10] 떨어짐–기인물별 사망자 발생 추이형태

[그림 3-11] 무너짐–기인물별 사망자 발생 추이형태

[그림 3-12] 부딪힘–기인물별 사망자 발생 추이형태

[그림 3-13] 끼임–기인물별 사망자 발생 추이형태

[그림 3-14] 맞음–기인물별 사망자 발생 추이형태

[그림 3-15] 넘어짐–기인물별 사망자 발생 추이형태

[그림 3-16] 화재, 감전–기인물별 사망자 발생 추이형태

3.2.3 사고 형태별/작업 공종별 발생현황

작업공종에 따른 사망자는 철거 및 해체 공종(24명 10.6%)에서 가장 많이 발생하였고 떨어짐 사망의 경우 판넬 등 외부마감(14명), 철거 및 해체(13명), 거푸집(10명) 순으로 많이 발생하였다.

<표 3.3> 공사 형태별/작업공종별 사고발생 현황(2016년)

구 분	계	떨어짐	무너짐	넘어짐	끼임	물체에 맞음	부딪힘	깔림	화재 감전	기타
계	226	135	7	5	9	25	13	10	6	16
거푸집	20	10	1	-	-	4	-	3	-	2
굴착	8		2	-	-	4	-	-	-	-
금속/잡철물	6	5	-	-	-	-	-	-	-	1
기계설비	10	3	-	-	-	1	-	1	-	2
도장	10	10	-	-	-	-	-	-	-	-
방수	4	2	1	-	-	-	-	-	1	-
석재및타일	12	9	-	-	-	2	-	1		-
안전가시설	6	4	-	-	-		-		1	-
양중작업	4	4	-	-	-	3	-	-	-	1
전기설비	11	6	-	-	-	1	1		2	1
정보통신	5	2	-	-	-	-	-	-	-	-
조적미장	10	7	-	1	2	-	-	-	-	-
창호유리	1	-	-	-	-	-	-	1	-	-
철거및해체	26	13	2	1	1	1	2	2	-	2
철골	10	8	-	1	1		-	-	-	-
철근	2	1	-	-		1	-	-	-	-
청소및정리	3	4	-	-	1	-	-	-	-	-
콘크리트	4	3	-	-	-	-	2	1	-	1
토사운반	1		-	1	-	-	-	-	-
판넬등마감	17	14	-	-	-	1	-	-	-	2
포설및다짐	3	-	1	-	-	-	-	-	1	1
흙막이지지	4	-	-	1	-	-	-	1	-
기타	46	30	-	-	1	5	6	-	1	3

3.3 위험요소 프로파일

3.2절 에서는 고용노동부와 안전보건공단의 2011년 ∼ 2018년 자료와 한국시설안전공단의 건설사고 사례(2016.12) 자료에 대한 분석을 하였다. 이를 통해서 건설현장에서 재해발생의 빈도가 위험한 공종과 형태에 대한 조사를 하였으며 현재 개발하고 있는 위험요소 프로파일과 비교하였다.

위험요소 프로파일(Hazard Profile)은 건설현장의 시설물과 가설구조물 등이 작업자에 위험할 수 있는 요소를 위험요소(Hazard)라고 하고 이를 분류하였다. 이것은 건설사고를 예방하기 위하여 수행하는 설계단계의 안전성검토, 안전관리계획을 수립하는데 참고할 수 있도록 개발하였다. 국토교통부에서는 건설공사 안전관리 업무수행 지침(국토교통부 고시 제2016-718호)과 관련하여 예방형 건설안전관리체계를 위해서 설계의 안전성 검토, 사고신고의 의무화, 건설공사 참여자의 안전관리 수준평가 등을 내용으로 지침을 지정하였다.

주요내용은 다음과 같다.

가. 실시설계 시 설계자가 시공과정의 안전성을 검토하고, 발주자가 검토의 적정성을 승인하는 설계의 안전성 검토 절차를 마련하고, 공사 단계별로 건설공사 참여자가 수행하여야 할 안전관리업무를 정함

나. 건설사고 발생 시 건설공사참여자(시공자·건설기술용역업자)가 발주청(민간의 경우 인·허가기관)에 지체 없이 사고내용을 보고하도록 하는 절차를 마련하고, 중대건설사고의 경우 발주청에서 건설안전정보시스템을 이용하여 국토교통부로 사고경위 등을 보고하도록 규정

다. 시공자가 수행하여야 하는 건설공사 안전점검의 절차 및 방법, 안전점검 종합보고서 작성 세부기준, 안전관리비 계상 및 사용기준을 규정한 현행 「건설공사 안전관리지침」의 미비점을 개선함

라. 발주청, 시공자, 감리자의 안전관리 수준을 평가하는 절차와 평가기준, 평가결과의 공표방법 등을 규정

마. 기타 유사·중복되는 내용은 통합하여 조문화하고 어려운 용어는 쉬운 용어로 바꾸며 길고 복잡한 문장은 체계 등을 정비하여 간결하게 하는 등 국민들이 이해하기 쉽게 정비함

3.3.1 위험요소(Hazard)

위험요소는 위험발생 객체, 위험발생 위치, 작업프로세스로 구성되며 예측할 수 있는 건설현장의 사고를 표현하고 있다.

위험발생 객체 : 잠재적으로 재해를 일으킬 수 있는 직접적인 위험요소

예) 거푸집, 동바리, 비계, 작업발판, 슬래브, 거더, 옹벽, 숏크리트 잔재물, 수직철근 등

위험발생 위치 : 잠재적 재해 위험이 높은 장소

예) 고소, 대심도, 경사지, 절계지, 장애물 인접, 터널 상부 등

작업 프로세스 : 작업 프로세스 중에 목적물이나 가시설이 무너지는 경우 재해를 발생시킬 수 있는 요인

예) 굴착, 해체, 설치, 타설, 연결

3.3.2 위험성(Risk)

건설현장 사고의 결과 및 원인을 포함한 사고의 발생빈도(L : Likelihood)와 심각성(S : Severity)으로 구성되며 위험요소에 대한 결과와 영향 등을 표현

- 사고결과 : 건설현장 사고로 인한 피해 유형

예) 붕괴, 전도, 매몰, 낙하, 충돌, 협착, 낙석, 추락

- 사고원인 : 건설현장 사고의 근본적인 원인으로 사고결과에 영향을 주는 요소

예) 설계단계의 구조안전성 검토 미흡, 현장조사 미흡, 시공순서도 부실 등

예) 시공단계의 보강재 미설치, 시공절차 미준수, 타설순서 미준수, 낙하물방지망 미설치

- 사고 가능성(Likelihood) : 해당 위험요소의 발생빈도

- 사고 심각성(Severity) : 해당 위험요소의 손실크기

예) High risk, Medium risk, Low risk

3.3.3 건설 재해 현황과 위험요소 프로파일의 비교

고용노동부에서 산업재해의 발생 사례와 국토교통부의 위험요소 프로파일 유사한 결과를 보이는 것으로 검토되었다. 즉, 통계적 분석을 통해서도 어떤 공종에서 어떤 사고가 빈번하게 발생되어 부상자와 사망자가 발생하는 것은 알고 있는 사실이다. 그러나 사고 발생 수를 살펴보면 매년 비슷한 사고가 반복되는 것을 알 수 있다. 이것은 위험을 알고 있는 것과 위험을 예방하기 위한 설계, 안전관리 보고서 등에서 수없이 지적하고 있는 사항이지만 문서와 이론이 현장에서 힘을 발휘하는 데에는 더욱 더 많은 노력이 필요할 것으로 사료된다.

3.3.4 위험요소의 활용

산업재해를 방지하기 위한 제도적 개선을 하고 있지만 건설현장에서 발생하는 산업재해는 감소하지 못하고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 사고 발생은 작업자가 예측할 수 있지만, 현장 여건과 사각지대에서 발생하는 다양한 종류의 위험요소들을 모두 인지하는 것은 불가능하다. 따라서, 모든 안전사고 예방을 관련된 작업자들에게 일임하여 법과 규칙을 반복적으로 교육을 하더라도 현장 여건을 반영하는 것은 불가능하고 지속적으로 건설사고가 발생하는 요인이 되고 있다.

즉, 작업자가 스스로 위험요소를 확인하고 주의하는 것에 최선을 다하고 있지만 현실적이지 않다는 것으로 알 수 있으며 안전한 건설현장을 구현하기 위해서 딥러닝 기술 등 인공지능 기술에 의한 안전사고 방지 기술의 적용이 건설현장 사고 감소에 더욱 적절한 방안이 될 수 있을 것으로 판단된다.

앞에서 건설현장에서 발생하였던 사고에 대한 위험요소를 확인하였고 통계적으로 위험성을 분류할 수 있음을 확인하였다. 인공지능(AI)를 활용하기 위해서는 컴퓨터가 스스로 학습(딥러닝, Deep Learning) 할 수 있도록 하기 위해서 분석된 건설 안전사고 발생 유형과 통계에 의한 위험도에 대한 정보를 제공하여 데이터를 분류하고 분석할 수 있도록 학습하여 컴퓨터 스스로 미래의 안전사고를 예측할 수 있도록 개발할 수 있을 것으로 사료된다.

예를 들어, 컴퓨터에 거푸집공사 시 고소 작업에 대한 사진과 사고발생 통계자료에 의한 리스크 정도를 알려주고 컴퓨터가 스스로 학습하도록 한다(딥 러닝). 딥러닝을 통해서 컴퓨터가 스스로 사고 발생에 대한 정보를 판단하여 작업자에게 알려주는 기술을 적용할 수 있을 것이다. 즉, 스스로 학습하면서 어떤 상항에서 사고 발생 가능성을 학습하고 판단하는 능력을 컴퓨터가 발휘하게 된다. 이것은 작업자가 안전사고 감소에 대해서 해결하지 못했던 문제를 해결할 수 있을 것이다. 컴퓨터는 사람과 비교 할 수 없을 정도로 빠르고 정확하게 위험요소를 전파할 수 있을 것이다. <표 3.4>에서는 사고 형태에 따른 통계자료의 딥 러닝 학습에 적용할 수 있도록 분류하는 예를 나타내고 있다.

<표 3.4>  딥 러닝을 위한 통계분석 자료의 예

공사 형태	사 고 발 생
구조물	떨어짐	무너짐	넘어짐	끼임	-	-
	High Lisk	Low Lisk	Low Lisk	Low Lisk	-	-
건설 기계	끼임	떨어짐	부딪힘	무너짐	맞음	넘어짐
	High Lisk	High Lisk	Low Lisk	Low Lisk	Low Lisk	Low Lisk
비계	떨어짐	-	-	-	-	-
	High Lisk	-	-	-	-	-
개구부	떨어짐	-	-	-	-	-
	High Lisk	-	-	-	-	-
가설 구조물	떨어짐	무너짐	부딪힘	끼임	맞음	넘어짐
	High Lisk	Low Lisk	Low Lisk	Low Lisk	Low Lisk	Low Lisk

3.3.5 딥 러닝 적용방안 연구

컴퓨터가 건설현장 영상을 분석하여 건설 사고를 미리 예측하기 위해서는 딥 러닝을 통한 선행 학습을 수행하여야 한다. 바둑과 같은 조건의 딥 러닝은 과정과 결과에 대한 데이터가 보유된 상태이다. 그러나, 건설현장에서 발생하는 사건 사고의 경우 결과에 대한 영상은 있지만 사고 발생 과정에 대한 자료는 극히 부족한 상태이다. 따라서, 사고 발생 유형에 따라서 건설현장 사고 발생 과정 자료를 인공적으로 만들어 딥러닝 입력 자료로 활용하는 것이 더욱 효과적일 것으로 판단된다. 건설기계에서 끼임의 사고발생 유형을 예를 들면 다양한 건설기계에 대한 영상자료, 건설기계의 작업 영상, 사고 발생 전 영상, 사고발생 과정 영상, 사고발생 결과 영상 등에 대한 입력 자료를 실제와 유사하게 가공하여 딥러닝에 적용하는 것이 더욱 효과적인 것으로 판단된다.

4. 안전한 스마트 건설현장 구현

4.1 개 요

3절에서는 건설현장에서 현재 발생하고 있는 안전사고와 안전사고를 예방하기 위하여 건설공사안전관리 종합정보망 시스템에서 제공하고 있는 위험요소 프로파일과 실제 건설 재해가 유사한 결과를 보이고 있는 것을 알 수 있었다. 또한 시스템적으로 위험을 알고 있고 많은 기술자들이 위험의 정보를 계속해서 지적을 하고 있지만 매년 발생하는 건설 안전사고는 감소하지 않고 있다. 감소하지 않는 건설현장의 안전을 확보하기 위해서 수많은 검토와 보고서를 만들고 교육하는 것이 효율적이지 못한 결과를 낳을 수 있어 이에 대한 보완이 필요할 것으로 판단된다.

즉, 행정적으로 시행하고 있는 안전관리시스템은 점점 고도화, 전문화, 체계화 되고 있다. 그러나 건설현장에서 작업을 수행하는 작업자는 이러한 시스템과 별도로 지금까지 관행적으로 행한 업무방식을 고집하는 경향이 크다. 어떠한 제도와 변화하는 문서로 기록하고, 반복되는 안전교육을 수행하여도 현장 작업자의 안전 인식은 높아지지 않고 있는 현실이다. 이것은 안전사고 발생 건수 및 사망자 등이 감소하지 않는 이유 중 한가지이다.

따라서, 이러한 관점에서 안전사고를 방지하기 위한 방안으로 작업자의 감각으로 위험을 감지하기 전에 작업자에게 위험을 먼저 알려주는 등의 시스템을 제안하였고, 이러한 시스템은 4차 혁명 시대에 맞는 맞춤형 건설 안전 현장을 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

4.2 스마트 건설현장의 요소

4.2.1 건설현장의 3차원 정보모델

현재에는 건설현장의 모습과 시공과정의 단계를 3차원 모델을 만드는 것은 어려운 일이 아니다. 드론으로 건설현장 사진이나 동영상을 촬영하면 3D 모델링으로 자동으로 변환된다. 정밀도 수mm로 우수하여 일반 측량이 가능한 수준이다. 3차원 정보모델은 건축의 BIM에서 활용되고 있다. 기존의 2차원 도면 환경에서 표현하지 못하는 기획, 설계, 시공, 유지관리 단계의 사업 정보를 통합 관리하여 설계 품질 및 생산성 향상, 시공오차 최소화, 체계적 유지관리 등이 가능할 것으로 기대된다.

건설현장에서 3차원 정보모델과 함께  3장에서 살펴본 위험프로파일을 시공단계에 따라 3차원 모델링에도 입력할 수 있다.

[그림 4-1] 드론을 이용한 건설현장 3차원 모델링 예(PIX4D 시스템 발췌)

4.2.2 객체 정보 관리

제4차 산업혁명이라는 용어는 2016년 세계 경제 포럼(WEF : World Economic Forum)에서 처음 언급되었다. 4차산업혁명은 초연결(hyperconnectivity)과 초지능(superintelligence)을 특징으로 한다. 이것은 많은 범위의 사물을 더 빠른 속도로 영향을 끼치게 된다. 이러한 4차산업혁명은 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터 등이 융합되어 혁신적인 변화가 되는 것이다.

사물인터넷은 모든 객체를 인터넷으로 연결되어 서로 소통하고 정보를 주고 받을 수 있는 것이 가능하다. 스마트 건설현장에서 사물인터넷을 적용하기 위해서는 기본적으로 사물인테넷으로 연결되는 객체는 객체의 종류, 위치 정보를 실시간으로 확인할 수 있어야 한다. 그리고 각 객체에 따라 다음의 정보를 보유하고 있어야 한다.

1) 작업자 객체 : 위치정보, 작업정보, 작업형태, 360° 카메라, 경고 스피커

2) 계측장비 객체 : 각종 위험 인자에 대한 실시간 계측, 실시간 안정성 평가

3) 건설 장비 객체 : 위치정보, 작업정보, 이동경로 정보, 작업형태 정보, 경고 스피커

4) 객체 확인 장비 : 카메라, 드론, 열화상 카메라 등

5) 관리 서버

4.2.3 인공지능(Artificial Intelligence, AI)

인공지능이란 인간이 할 수 있는 사고, 계산, 학습, 개발 등을 컴퓨터가 할 수 있도록 프로그램한 분야로 컴퓨터가 인간의 지능적인 행동을 모방할 수 있는 것을 인공지능이라고 한다. 인공지능은 스스로 문제를 학습하고 예측할 수 있어 인간의 감각으로 놓칠 수 있는 다양한 분야에 적용이 가능하다.

1) 자연언어처리 : 컴퓨터와 대화하듯이 기본적인 정보를 주고받을 수 있다.

2) 전문가시스템 : 컴퓨터가 현재 인간이 하고 있는 전문적인 작업들(건설현장의 위험 인자 확인, 위험 인자 예측, 예보 등)

3) 컴퓨터가 카메라 영상을 분석하여 무엇인지 알게 하는 기술

4) 이론증명 : 수학적인 구조계산 및 현장 계측 결과 값을 이용해서 각 부재의 안전율을 계산하는 기술

인공지능과 사물인터넷이 결합하면 지금과 전혀 다른 현장 점검 등을 진행할 수 있을 것으로 판단된다.

4.3 스마트 건설현장의 예

4.3.1 지하굴착공사 개요

￭ 현장명 : OO 도서관 건립공사

￭ 시설규모 : 지하 3층, 지상 4층

￭ 스마트 건설현장 : 지하굴착 공사

그림 4.2에서는 지하굴착공사 모습을 보여주고 있다. 현장 내부 지하 굴착 공사를 계획하고 있다.

[그림 4-2] 사업부지 3D 모델링도

사업부지

4.3.2 작업 준비 단계

1) 건설현장에 대한 3D 모델링 및 BIM 모델링에 의한 시공 단계에 따른 단계별 공사 현황을 모니터로 확인할 수 있다.

2) 관리자는 사업 부지에 카메라, 객체 확인 모듈을 설치한다.

3) 각종 건설 자재, 현장 사무실 등의 위치 정보를 시스템에 입력한다.

4) 시스템에서 지하굴착 공사에 대한 가상 현실로 안전 문제에 대한 모델링 한다.

5) 터파기 공사에 투입되는 작업자, 건설 장비, 계측장비 등에 대한 객체 모듈 확인

6) 단계별 작업 순서에 대한 관리 컴퓨터는 위험요소 프로파일에 대한 학습 수행

[그림 4-3] 작업 준비 단계 : 카메라, 사무실, 작업 사항 시스템 입력

카메라

장비진입

지하굴착

사무실

자재야적

4.3.3 지하굴착 공사 위험요소 프로파일 정의

지하 굴착공사 시 발생할 수 있는 위험요소 프로파일을 정의하고 정의된 위험요소에 대한 High risk를 지정하여 컴퓨터 판단 시 가중치를 더한다. 건설현장 내에서는 객체 모듈을 소유한 작업자, 건설기계 등만 가능하며 모듈이 없이 움직임이 감지되면 작업은 일시 중단되고 확인 후 작업재개 한다.

1) 작업자 : 굴착내부 (떨어짐, High Lisk), 흙막이 벽체 (무너짐, Low Lisk), 건설기계 (넘어짐, Low Lisk), 건설기계 (부딪힘, High Lisk), 건설 자재, 크레인 이동 자재 (맞음, High Lisk)

2) 건설기계 : 지지력 부족 (넘어짐, Low Lisk), 작업반경 내 작업자 (부딪힘, High Lis), 건설기계 결함 (사고, Low Lisk)

3) 건설현장 내부 : 비인가 외부인 (작업장 내부 진입, Low Lisk), 흙막이 굴착부 안전 펜스 상태 (떨어짐, Low Lisk), 위험물 저장 장치 인근 (화재, 폭발, Low Lisk), 전기, 전선의 (감전, Low Lisk)

4.3.4 스마트 건설현장의 적용

1) 흙막이 Sheet Pile + 1단 굴착 + 버팀보 설치 완료

2) 버팀보 및 Sheet Pile에는 계측기가 설치되고 계측기는 실시간 무선으로 계측값을 관리 컴퓨터로 보낸다.

3) 컴퓨터는 버팀보 및 흙막이 벽체의 안전율을 계산하고 결과값을 작업자에게 알린다.

4) 크레인의 작업 현황은 크레인 객체 모듈을 통해서, 작업자의 작업현황과 위치는 작업자 객체 모듈을 통해서 관리 컴퓨터로 전달된다. 작업자가 크레인 작업 반경내로 진입하거나 크레인 지지대 부등 침하로 수평을 유지하지 못하는 경우에 작업자와 크레인 운전수에게 위험 경고를 알린다.

5) 작업자가 위험 구역으로 근접하고 있으면 작업자 개인 스피커를 통해서 일정 간격마다 위험 요소에 대해서 알려준다. 예를 들어 크레인은 흙막이 버팀보를 설치하기 위해서 H-Beam을 이동하는 작업을 하고 있고, 작업자가 크레인으로 근접하고 있다고 하면 관리 컴퓨터는 근접하는 작업자에게 위험을 알리고 위험 인자가 크레인 작업이라고 다시 알려준다.

[그림 4-4] 1단 지하굴착 완료 및 복공판 및 버팀보 설치 완료

6) 작업자는 360° 카메라와 객체 모듈을 통해서 작업자 개개인의 상태를 관리 컴퓨터가 실시간으로 확인한다. 작업자의 작업 공종이 가설재 해체에서 가설 자재 정리로 변경되면 객체 모듈을 통해서 변경 공종을 등록 후 다음 작업 위치로 이동하도록 한다.

5. 결론

본 연구에서는 건설현장의 부실로 인한 재해 발생 현황, 건설공사 안전관리 종합정보 시스템에서 관리하는 위험요소 프로파일 등 현재 수행되고 있는 안전관리에 대한 전반적인 분석을 수행하였다. 또한, 인공지능 등 4차 산업혁명 기술을 활용하여 사람이 인지하는 것보다 빠르게 위험 인자를 알려주기 위한 초기 수준의 시스템에 대한 가상 모형 시험을 하였다. 이러한 과정을 통해서 다음과 같은 결론을 얻었다.

1) 위험요소 프로파일의 적용성

고용노동부 자료를 이용해서 2012년 이후 건설현장 사고 현황 분석을 수행하였다. 국토교통부 건설공사안전관리 종합정보 시스템의 위험요소 프로파일과는 서로 유사한 공통점이 있는 것으로 분석되었다. 건설공사안전관리 종합정보 시스템의 위험요소 프로파일은 위험 인자의 리스크 가중치에 따른 관리에 유용한 것으로 판단된다.

2) 안전관리 시스템의 한계

모든 직업군에서 안전사고가 발생하지 않는 직업군은 없다. 그러나 다른 직업군은 사고 빈도가 점차 감소하는데 건설현장의 경우 증가하고 있는 것으로 평가되었다. 안전관리 시스템을 정비하고, 교육 등 많은 노력을 하고 있음에도 감소되지 않는 한계가 있다. 따라서 시스템에 의한 안전사고 감소되지 않음을 인식하고 이에 대한 대책 방안을 수립할 필요가 있다.

3) 스마트 건설현장의 적용

스마트 건설현장에서는 안전 사고 발생 유형을 분류하고 위험도를 통계적으로 확인하여 사고 발생 유형에 대한 결과를 컴퓨터가 학습할 수 있도록 한다. 학습된 안전사고의 유형은 인공지능, 사물 인터넷, 5G 통신 등의 4차 산업혁명 기술을 활용하여 건설현장을 모델링 한 결과 위험요소 프로파일에 따른 위험성을 예측하여 경고할 수 있으며 건설사고 예방에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 안전한 건설현장의 달성을 위한 미래 지향형 기술의 적극적인 연구 개발과 적용이 필요할 것으로 판단된다.

4) 건설현장의 사고 발생 가능성에 대한 데이터 축적

스마트 건설현장에서는 실시간으로 다양한 작업의 영상 자료가 메인 컴퓨터로 전송된다. 전체 건설현장을 보여주는 정적 영상 카메라, 작업자, 건설기계 등에 부착된 동적 영상 카메라 등의 영상은 사고가 발생하지 않은 경우에서도 딥러닝을 위한 안전사고 발생 리스크 분석을 통하여 데이터를 정리할 때 보다 적극적인 안전사고 방지 시스템을 위한 정보 축적이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구 결과로부터 스마트 건설현장의 적용은 건설현장의 안전성을 획기적으로 향상할 할 수 있을 것으로 판단된다. 앞으로 소형화된 개인 객체 모듈 및 건설현장의 모든 객체들이 사물 인터넷으로 연결되고, 관리 컴퓨터의 인공지능으로 현장 관리를 할 경우 안전사고에 의한 사회 경제적인 손해를 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.

참고문헌

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허운찬. (2009), 고속도로 건설공사 안전사고 특성 분석.

감사의 글

2017년 12월 부경대학교 입학원서를 제출하고 떨리는 마음으로 면접시험을 치룬 날이 엊그제 같은데 논문을 발표하고 졸업한다니 감회가 새롭습니다.

직장을 다니면서 수업과 과제물 제출의 어려움을 이해하여주시고 지도 편달해 주신 이환우 지도교수님,정두회교수님, 서용철교수님, 김수한교수님께 지면을 빌려 감사의 인사를 드립니다.

2년 동안 수업을 같이 듣는 학생들이 취업이 정말 어렵다는 이야기를 할 때 후배들과 좀 더 많은 대화를 하고 함께 고민을 나누지 못하여 토목선배로서 미안한 생각이 많이 듭니다.

이 글을 쓰면서 데이비드 캐슬러의 인생수업의 글귀“많은 시작의 순간에 있었다면 그것들이 끝나는 순간에도 있게 될 것이다. 자신이 느끼는 상실이 크다고 생각된다면 삶에서 그만큼 많은 것을 시도했기 때문이다. 많은 실수를 했다면, 아무것도 하지 않고 산 것보다 좋은 것이다. 별에 이를 수 없는 것은 불행이 아니다. 불행한 것은 이를 수 없는 별을 가지고 있지 않은 것이다.”내용이 새삼 와 닫는 것 같습니다.

논문을 마치고 가슴 뿌듯함 보다는 용을 그리려다가 뱀꼬리를 그리고만 화가처럼 자신이 부끄럽고 작게 보이지만 바쁜 업무 에서도 여기까지 올수 있도록 도와준 직장동료 분들께도 감사의 인사를 드립니다.

끝으로 대학교를 졸업한지 30년이 다 되어 가는 부족한 저에게 배움의 기회를 주신 이환우교수님, 구조설계연구실 학우분들께 감사의 말씀을 드립니다.