Journal Search Engine

to

Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citation Korean Bibliography PMC Previewer
ISSN : 1229-6783(Print)
ISSN : 2288-1484(Online)
Journal of the Korea Safety Management & Science Vol.23 No.3 pp.1-9
DOI : http://dx.doi.org/10.12812/ksms.2021.23.3.001

Ergonomic Analysis and Improvement of Crane Safety Certification Standards

Yongseok Lee*, Kihyo Jung*
*Department of Industrial Engineering, University of Ulsan
†본 논문은 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(NRF-2019R1A2C4070310).
†Corresponding Author : Kihyo Jung, Department of Industrial Engineering, University of Ulsan, 93 Daehak-ro, Nam-gu, Ulsan,
E-mail: kjung@ulsan.ac.kr
September 10, 2021 September 29, 2021 September 30, 2021

Abstract

Crane is an important equipment for the transport of heavy goods in industrial sites, but it is also known as one of the most fatal machines. In order to reduce crane accidents, it is necessary to minimize human errors during crane operations. To achieve this, ergonomic design principles are recommended to be reflected from the crane design stage. The study analyzed the safety certification standards for crane that should be fulfilled at the crane design and manufacturing stage. This study selected five representative ergonomic design principles (feedback, compatibility, consistency, full-proof, and fail-safe) by surveying heuristic evaluation principles that are widely used for usability evaluation in early design stage. Next, the principles were applied to the safety certification standards to identify insufficient clauses. This study identified 12 insufficient clauses out of 119 in the current safety certification standards for crane and discussed their improvement directions to comply the ergonomic principles. The analysis results of this study can help of improving the safety certification standards and the method used in this study can also be applied to identify insufficient clauses in the safety certification standards for other industrial machines such as press machine and lift.
Crane, Safety certification standards, Human error, Heuristic principles, Ergonomic evaluation

크레인 안전인증기준에 대한 인간공학적 분석 및 개선

이용석*, 정기효*
*울산대학교 산업경영공학과

초록

1. 서 론

 크레인은 훅이나 그 밖의 달기기구를 사용하여 화물의 권상과 이송을 목적으로 일정한 작업 공간 내에서 반복적 인 동작을 하는 기계를 말한다[1]. 산업현장에서 크레인은 중량물 운반을 위한 필수 장비로 자리매김하고 있지만 크레인으로 인한 산업재해는 높은 것으로 보고되고 있다. 기계설비 중에서 지난 5년간(2013년~2017년) 사고사망자가 가장 높았던 기계설비는 [Figure 1]에 나타낸 것과 같이 크레인이다. 크레인은 사망자수가 185명이고 재해자수가 3,556명으로 다른 기계설비에 비해 재해의 강도가 높으며, 이러한 경향성은 크레인이 중량물을 취급하기 때문에 사고가 발생하면 중대재해로 이어질 가능성이 높기 때문으로 해석되고 있다[2].
 
  
 크레인은 국내의 경우 법적으로 유해위험기계로 분류 되어 안전인증 절차에 따라 제작ㆍ설치된다. 안전인증은 근원적 안전성이 확보된 제품이 지속적으로 생산 및 보급 되게 함으로써 근로자의 산업재해 예방에 기여하는 것이 목적이다. 이를 위해, 위험기계·기구 및 방호장치·보호구의 안전성능과 제조자의 기술능력 및 생산체계를 종합적으로 심사하고 안전인증기준에 부합할 경우 안전인증 표시를 하게 된다(산업안전보건법 제84조). 안전인증 심사절차는 서면심사와 제품심사로 이루어진다. 서면심사는 크레인 설계가 안전인증기준에 적합한지에 대한 심사로 형식별로 제품설계도면 등 제품설계·제작기술과 관련된 기술문서가 안전인증기준에 부합하는지 여부에 대한 심사이다. 제품심사는 제품이 서면심사 내용과 일치하는지 여부와 안전성능이 안전인증기준에 부합하는지 여부에 대한 심사이다[5].
 인간-기계 인터페이스(human machine interface)의 결함은 휴먼에러(human error)의 발생 가능성을 높이게 되며 이는 사고발생으로 이어질 수 있다[3]. 크레인은 작 업 상황에 따라 조작방법이 달라지는 자동화하기 어려운 설비로 운전자 등 크레인 작업자의 숙련도가 요구된다. 특히, 운전자는 크레인을 조종하면서 동시에 주변 작업자나 설비들과의 간섭여부를 확인해야 하는 동시작업 (multi-tasking)이 요구되어 주의(attention)가 분산될 수 있다. 인간은 주의자원의 제약(인지적 구두쇠)으로 인해 동시작업에 한계가 있으며, 이는 결국 한 곳에 주의를 집중하고 있다 다른 곳에 주의를 소홀히 하는 무주의 맹시 (inattentional blindness)로 인해 사고가 발생할 수 있다 [4]. 따라서 크레인 작업의 근원적 안전을 위해서는 인적 오류를 최소화하는 것이 중요하며, 이는 크레인 설계단계 에서부터 인간공학적 요소가 반영되어야 함을 의미한다.
 크레인에 대한 안전인증기준은 고용노동부 고시로 규정하고 있으며, 7개 분야(구조부분, 기계장치, 전기장치, 안전장치, 조작장치, 표시사항, 시험사항) 119개 조항으 로 구성되어 있다. 구조부분은 크레인의 강도(strength) 와 강성(rigidity) 기준, 구조부의 설치과 용접 기준 등에 관한 38개 조항으로 이루어져 있다. 기계장치는 권상장치, 와이어로프, 브레이크, 횡행 및 주행 장치 등에 관한 28개 조항으로 규정되어 있다. 전기장치는 전기용량에 대 한 배선과 차단기 선정 및 접지와 과전류보호 등 전기적 사항에 대한 16개 조항으로 정의되어 있다. 안전장치는 과부하방지장치, 권과방지장치, 횡행 및 주행 리미트 스위 치, 충돌방지장치 등의 25개 조항으로 구성되어 있다. 조작 장치는 운전실, 리모컨, 펜던트 스위치 등에 대하여 3 개 조항으로 이루어져 있다. 마지막으로, 경고 등 안내표 시와 시험방법은 9개 조항에 걸쳐 규정되어 있다.
 크레인은 안전인증이라는 법적 절차와 기준에 따라 제작되어 안전성을 확인받고 있음에도 불구하고 크레인 사고는 여전히 발생하고 있으며, 사고 사망자가 높은 위험한 기계로 인식되고 있다. 사고 사례를 예로 들면, 크레인 조작 장치의 버튼 배열순서와 언어표기가 다른 두 대의 크레인이 설치된 사업장에서 크레인 운전자가 크레인 버튼의 배열을 착각하여 오조작하면서 크레인으로 운반되던 중량물에 작업자가 끼여 사망하는 사고가 발생하였다. 또한, 안전인증 기준에 충돌방지장치 설치의무가 명시되어 있지 않은 크레인(예: 갠트리크레인)이 주변 크레인이나 작업자와 부딪히는 사고도 발생하고 있다. 이러한 사고 사례는 현행 안전인증기준이 인적 오류로 인한 사고를 예방하기에는 충분하지 못함을 시사하고 있다. 따라서 운전자가 인간-기계시스템으로 구성된 크레인을 조작하고 중량물과 함께 작업하는 환경에서 인적오류를 예방하기에서는 현재의 안전인증기준에서 인간공학적인 설계 기준이 적합한가에 대한 분석과 개선이 요구된다.
 본 연구는 크레인 설계·제작단계에서 요구되는 안전 인증기준에 대해 인간공학적 설계 기준이 올바르게 적용 되어 있는지에 대해 분석하였다. 이를 위해, 본 연구는 사용성 평가에 널리 사용되고 있는 휴리스틱 평가 원칙 (heuristic principles)을 조사 및 분석하여 5가지 대표 사용성 평가 원칙(피드백, 양립성, 일관성, 풀프루프, 그리고 페일 세이프)을 선정하였다. 그리고 선정된 평가 원칙을 크레인의 안전인증기준 분석에 적용하여 인간공학적 설계 기준이 미흡하게 반영된 기준을 파악하였으며, 이를 보완하는 개선 방향을 제시하였다.
 

2. 인간공학적 평가 원칙 정의

 본 연구는 3단계의 절차(휴리스틱 평가 원칙 조사, 크레인 평가 원칙 선정, 그리고 유사 평가 원칙 통합)를 통해 크레인 안전인증기준 분석을 위한 인간공학적 평가 원칙 을 선정하였다. 첫째, 본 연구는 인간공학적 설계 적합성 을 평가하는데 사용되고 있는 휴리스틱 평가 원칙을 조사 하였다. 둘째, 조사된 평가 원칙 중에서 크레인의 안전인 증기준의 평가에 적용될 수 있는 평가 원칙을 선정하였다. 마지막으로, 선정된 평가 원칙 중에서 서로 개념이 유사한 경우 통합하여 평가 원칙을 간소화하여 크레인의 안전인증기준을 평가하는 원칙으로 결정하였다.
 

2.1 휴리스틱 평가원칙 조사

인간-기계 인터페이스의 설계 단계에서 사용자들이 제품을 사용하는 중에 잠재적으로 발생 가능한 사용성 문제(usability problem)를 쉽고 빠르게 찾아내는데 휴리스 틱 평가(heuristic evaluation)가 널리 사용되고 있다[7]. 본 연구는 크레인 사용에 있어서 잠재적인 위험을 설계단계에 발견 및 예방할 수 있도록 하기 위해 휴리스틱 원칙 들 중에서 크레인에 적합한 원칙들을 선별하였다. 이를 위해 인간-기계 인터페이스의 설계 및 평가에 널리 사용되고 있는 5가지 휴리스틱 원칙들을 <Table 1>과 같이 조 사하였다.
 
 

2.2 평가 원칙 선정

 운전자-크레인 시스템은 [Figure 2]에 나타낸 것과 같이 운전자와 크레인 간의 상호작용을 통해 작업이 이루어진다. 먼저, 운전자는 크레인 작동상황을 표시장치 등을 통해 감지한다. 그리고 난 후, 인지된 정보를 기존에 알고 있던 지식과 비교하여 의사결정을 하는 정보처리 단계를 거친다. 마지막으로, 정보처리가 완료되면 운전자는 조작 장치를 사용하여 크레인을 운전하게 된다.
 
 
 
 크레인은 조작 장치(크레인 운전실 제어판, 무선원격조작 리모컨, 그리고 유선 펜던트 스위치)를 통해 운전자로 부터 크레인 작동 지시를 받게 된다. 기계작동은 크레인의 권상(hoisting), 횡행(traversing), 주행(travelling) 등 의 구동장치들과 권과방지장치, 과부하방지장치, 횡행 및 주행 리미트 스위치, 충돌방지장치 등의 안전장치로 구성된다. 표시장치에는 방향표시장치, 부저, 경보등, 경사각 지시장치 등이 있으며, 일부 크레인에서는 인양물의 중량을 표시하는 하중표시장치와 작업상황을 보여주는 CCTV 가 설치되어 있다.
 본 연구는 운전자-크레인 간의 상호작용을 고려하여 조사된 휴리스틱 원칙들 중 안전인증기준에 적용할 원칙 들을 <Table 2>와 같이 선정하였다. 선정된 원칙은 크레인의 조작 장치, 기계작동(안전장치), 그리고 표시장치를 평가할 수 있는 총 16개로 Nielsen의 4개 원칙, Weinschen & Barker의 5개 원칙, Gerhardt-Powals의 1개 원칙, Shneiderman의 3개 원칙, 그리고 Donald Norman의 3개 원칙이다.
 
 

2.3 유사 평가 원칙 통합

 본 연구는 선정된 평가 원칙들 간에 유사성이 발견되어 선정된 원칙들을 개념적 유사성에 따라 5가지 유형(피드 백, 양립성, 일관성, 풀 프루프, 그리고 페일 세이프)으로 <Table 3>과 같이 분류 및 통합하였다. 먼저, 피드백 (feedback)은 크레인 작동상태를 육안이나 소리로 운전 자나 주변작업자에게 알려줌으로써 올바른 판단을 돕거나 위험을 인지하게 하는 원칙이다. 양립성(compatibility)은 운전자의 의도에 따라 크레인이 동작하게 하는 것으로 조작레버의 방향이나 배치가 인간공학적인 특성에 부합하도록 하여 사용의 편의성과 안전성을 향상시키는 원칙이 다. 일관성(consistency)은 모든 크레인에 동일한 기준을 적용시킴으로써 운전자의 실수를 예방할 수 있도록 하는 원칙이다. 풀 프루프(fool proof)는 운전자가 실수하거나 위험을 인지하지 못한 경우에 경고하거나 크레인이 멈추는 등 안전장치가 작동함으로써 안전성을 확보하는 원칙이다. 마지막으로, 페일 세이프(fail safe)는 불시에 전원이 차단되거나 크레인 작동에 문제가 발생하였을 때 안전한 방향으로 정지시켜 안전성을 유지하는 원칙이다.
 

3. 안전인증기준-평가원칙 연관성 분석

3.1 연관성 분석 방법

 본 연구는 크레인 안전인증기준의 조항별로 인간공학 평가 원칙의 적용이 필요한지 여부를 <Table 4>와 같이 파악하였다. 예를 들면, 안전인증기준의 재료(1호)와 강재의 계산(2호)에 대한 조항은 인간공학적 평가 원칙의 적용 대상에 해당하지 않는 것으로 조사되었다. 반면, 과부하방지장치(27호)나 주행크레인 경보장치(30호)에 대한 조항은 인간공학적 평가 원칙의 적용이 필요한 것이 분석되었다.
 
 
 본 연구는 인간공학 평가 원칙의 적용이 필요한 안전인증기준에 대해 5가지 평가 원칙이 올바르게 적용되어 있는지를 <Table 4>에 나타낸 것과 같이 3가지 등급(적합, 일부 미흡, 미흡)으로 분류하였다. 먼저, 적합 등급은 안전 인증기준의 조항이 인간공학적 평가 원칙을 만족함을 나타낸다. 일부 미흡 및 미흡 등급은 인간공학적 평가 원칙 의 일부 또는 전부가 안전인증기준에 고려되지 않아 개선이 필요함을 의미한다. 본 연구는 안전인증기준과 인간공 학적 평가 원칙 간의 연관성 분석을 토대로 파악된 일부 미흡 및 미흡 등급의 인증기준에 대해 개선방안을 제언 및 토의하였다.
 

3.2 연관성 분석 결과

 안전인증기준(119개 조항)과 인간공학적 평가 원칙 간의 연관성 분석을 통해 <Table 5>에 나타낸 것과 같이 50개 조항에 대해 평가 원칙의 적용이 필요한 것으로 파악 되었다. 파악된 50개 조항은 안전인증기준의 분야별로 구분하면 안전장치(25개 조항)가 가장 많았으며, 그 다음으로는 기계장치(8개 조항), 전기장치(8개 조항), 안내표시 (6개 조항), 조작 장치(3개 조항) 순으로 나타났다. 반면, 크레인의 구조에 관한 규격이나 시험방법에 관한 조항들은 인간공학 평가 원칙과 연관성이 없는 것으로 분석되었다. 인간공학 평가 원칙은 안전인증기준 분야별 적용 조항의 수가 <Table 6>에 나타낸 것과 같이 차이가 있는 것으로 나타났다. 피드백 원칙은 총 28개 조항에 적용되는 것으로 파악되었으며, 이중 안전장치 분야에 17개 조항이 포함되었으며 나머지 분야는 소수로 나타났다. 풀 프루프 원칙과 페일 세이프 원칙은 23개와 14개 조항에 적용되는 것으로 조사되었고, 풀 프루프는 안전장치 분야에 17 개 조항이, 페일세이프는 기계장치와 전기장치분야에 10 개 조항이 해당하는 것으로 파악되었다. 일관성은 안전장치와 조작장치 분야 등에서 총 6개 조항이 해당되는 것으로 나타났다. 마지막으로, 양립성 원칙은 크레인 조작 장치에 대해 2개 조항이 적용되는 것으로 분석되었다.
 

3.3 인간공학 평가 원칙별 세부 분석 결과

3.3.1 피드백(feedback)

안전인증기준의 28개 조항은 피드백 원칙 적용대상으로 파악되었으며<Table 7>, 이 중 19개 조항은 피드백 원칙이 적절하게 적용되어 있었다. 예를 들면, 경사각지시 장치(31호)는 운전자가 보기 쉬운 위치에 지브의 경사각을 표시하는 지시장치를 구비하도록 하고 있으며, 병렬 설치된 크레인의 충돌방지장치(37호)는 두 크레인이 근접 할 경우 경보가 울리며 정지하도록 하고 있다. 피드백 원칙이 일부만 적용된 항목(일부 미흡)은 2개 조항으로 분석되었다. 과부하방지장치(27호)는 과하중 시 작동중지와 함께 경보음이 작동하도록 하고 있으나 운전자가 인양하중을 확인할 수 있는 표시 장치에 대한 설계 기준이 없다. 또한, 주행크레인 경보장치(30호)는 크레인이 주행할 때 경보장치가 작동하여 주변의 작업자에게 위험을 알릴 수 있도록 하고 있으나, 펜던트 및 리모컨 조작 방식의 주행크레인은 운전자가 지상에서 인양물과 함께 이동하면서 주변을 통제할 수 있다고 판단하여 경보장치 설치의무를 예외로 하고 있어 피드백 원칙이 불완전하게 적용되고 있다.
 
 
 마지막으로, 피드백 원칙이 누락된 항목(미흡)은 7개 조항으로 분석되었다. 권과방지장치의 성능(25호), 레일의 정지기구(36호), 미끄럼방지 고정장치(38호), 비상정지장치(69호), 권과방지장치의 성능(97호), 비상정지장 치(119호)가 작동하게 될 경우 크레인은 정지되나 어떤 안전장치가 작동되었는지 알 수 있는 표시등이나 음향신호에 대한 규정이 없다. 또한, 주행용 원동기[39호]에는 옥외 크레인의 사용풍속 기준은 정해져 있으나 풍속계 설치에 대해서는 안전인증기준에 규정되어 있지 않다.
 

3.3.2 양립성(compatibility)

 안전인증기준의 2개 조항은 양립성 원칙 적용대상으로 파악되었으며, 2개 조항(34호와 107호) 모두 양립성 원칙이 누락된 것으로 분석되었다. 컨트롤러(34호)와 제어 장치(107호)에는 크레인에 방향표지판을 부착하고 조작 레버나 버튼의 방향과 일치하도록 하고 있다. 그러나 방향이나 배치가 양립성 원칙에 부합할 것을 요구하지는 않는다. 그로 인해, 일부 크레인에서는 권상장치의 상하동작을 조작하는 레버가 [Figure 3a]에 예시적으로 나타낸 것과 같이 동작 양립성이 명확하지 않은 좌우 방향으로 이루어지는 형태이다. 또한, 버튼 배열순서가 왼쪽에서 오른쪽으로 상-하, 동-서, 남-북의 일반적 개념이 아닌 [Figure 3b]와 같이 하-상, 서-동, 북-남으로 배치되어 운전자 가 조작방법을 배우는데 시간과 노력이 필요하고 인적오류를 유발할 가능성을 내포하고 있다.
 

3.3.3 일관성(consistency)

 안전인증기준의 6개 조항은 일관성 원칙 적용대상으로 파악되었으며, 이 중 5개 조항은 일관성 원칙이 적절하게 적용되어 있는 것으로 분석되었다. 예를 들면, [Figure 4] 에 나타낸 것과 같이 비상정지장치(69호)는 적색의 버섯형(돌출) 누름버튼 구조로 크레인을 포함한 모든 안전인증 기계설비에 일관적으로 적용되고 있다. 그리고 조작버튼이나 표시등의 기능별 색상구분과 전원선과 제어선, 접지선의 색상기준(71호) 등에 대해서도 일관성 원칙을 적용하고 있다.

 

 

 일관성 원칙은 1개 조항에 적용이 누락된 것으로 분석 되었다. 컨트롤러(34호)에서는 조작장치인 레버와 버튼 에 작동방향을 표시하는 것만 규정하고 있고 표시문구나 레버(버튼)의 배치순서에 대한 기준을 규정하지 않아 [Figure 5]에 예시적으로 나타낸 것과 같이 동-서-남- 북 또는 전-후-좌-우 등으로 혼재되어 사용되고 있다. 이러한 일관성의 부재는 작업장에서 크레인의 조작방향을 혼동하여 조작실수를 유발할 수 있다.

 

 

3.3.4 풀 프루프(Pool proof)

 안전인증기준의 23개 조항은 풀 프루프 원칙 적용대상으로 파악되었으며, 이 중 19개 조항은 풀 프루프 원칙이 적절하게 적용되어 있는 것으로 분석되었다. 안전인증기준에서 과부하방지장치(27호)는 정격하중을 초과하는 하중을 인양하였을 때 하강동작을 제외한 전체 동작을 차단하며, 권과방지장치(24호)는 운전자가 상승버튼을 누르고 있을 경우 훅이 와이어드럼에 부딪히기 전에 상승 동작을 멈추도록 하여 운전자의 실수를 예방하고 있다.

 풀 프루프 원칙이 일부만 적용된 경우는 3개 조항인 것으로 분석되었다. 레일의 정지기구(36호)는 크레인이 횡행 동작 시 스토퍼에 부딪히기 전에 정지되는 리미트 스위치 설치기준이 횡행속도 48m/min 이상 크레인에만 적용하고 있다. 이는 같은 조항(36호)의 주행장치에는 속도와 관계없이 설치되어야 하는 것과 비교할 때 횡행 속도 48m/min 미만에서 리미트 스위치가 없어도 안전하다고 판단할 수 있는 근거가 없다. 또한, 병렬 설치된 크레인의 충돌방지장치(37호)에서는 동일 주행레일의 운전실 조작 방식의 크레인에만 충돌방지장치 적용이 명시되어 있고, 펜던트나 리모컨 조작방식의 크레인이나 주행레일이 다른 크레인 등에는 충돌방지장치에 대한 설치의무가 없다. 이는 펜던트나 리모컨을 조작하는 운전자가 작업바닥에서 인양물과 함께 이동하기 때문에 충돌방지장치가 없어도 안전상 문제가 없을 것으로 판단하거나 [Figure 6a]에 나타낸 것과 같이 주행레일이 서로 다른 크레인 간에도 충돌위험이 있음을 간과하고 있다. 더욱이 현행 충돌방지장치 기준은 크레인 간 충돌사고 예방에만 국한되어 있어 주행 장치가 작업장 바닥에서 이동하는 갠트리크레 인(gantry crane)의 경우는 [Figure 6b]에 나타낸 것과 같이 작업자와 충돌 위험이 있다. 실제로 2015년~2017 년에 발생한 크레인 충돌로 인한 사고사망 3건(8명 사망) 이 리모컨 조작, 주행레일이 다른 크레인, 크레인과 작업자의 충돌사고이다.

 

 

  마지막으로, 풀 프루프 원칙이 누락된 항목은 1개 조항으로 분석되었다. 미끄럼방지 고정장치(38호)는 강풍 시 크레인을 앵커 등으로 고정시키는 장치로, 고정장치가 설치될 경우는 크레인 동작이 차단되어야 하나 이를 감지하여 크레인 동작을 차단하는 정지장치에 대한 안전기준이 없는 실정이다.

 

3.3.5 페일세이프(Fail safe)

 안전인증기준의 14개 조항은 페일세이프 원칙 적용대상으로 파악되었으며, 모든 조항이 평가 원칙을 적합하게 적용하고 있는 것으로 분석되었다. 예를 들면, 브레이크 (13호)는 크레인의 전원이 불시에 차단될 경우 스프링에 의해 브레이크가 작동되어 인양물이 떨어지지 않도록 하고 있다. 또한, 마그넷 크레인(33호)은 전자석 마그넷에 전원이 차단되면 자력이 사라져 부착된 중량물이 떨어지므로 안전인증기준에서 전원이 차단되어도 10분 동안 자력이 유지될 수 있도록 정전보상장치(배터리)를 장착하도록 규 정하고 있다. 이 밖에도 누전 시 감전위험을 예방할 수 있도록 접지 설치(56호), 이상 작동 시 크레인동작을 차단하는 비상정지장치(69호) 등이 설치되어 크레인의 고장이나 오 작동으로부터 사고를 예방하도록 규정되어 있다.

4. 토의 및 결론

 크레인은 사람이 운전하고 사람과 같은 공간에서 작업이 이루어지기 때문에 인적오류가 인명사고로 이어질 가능성이 높아 크레인 설계단계부터 인간공학적 고려가 필요하다. 본 연구는 법적으로 안전인증을 받아야 하는 크레인에 대한 근원적 안전을 확보하기 위해 안전인증기준에 대해 인간공학 평가 원칙을 체계적으로 적용하여 심층적으로 분석하였다. 본 연구를 통해 파악된 인간공학 측면에서 미흡한 안전인증기준(총 119개 조항 중에서 12개 조 항)은 크레인의 보다 안전한 설계를 위해 인증기준 개정에 유용한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 인간공학 측면에서 미흡한 안전인증기준의 경우 인 간공학적으로 안전한 기준을 정립하기 위한 후속 실험 및 연구를 촉발할 수 있을 것으로 기대된다. 마지막으로, 본 연구의 절차 및 방법은 비록 크레인에 대한 안전인증기준 의 분석에 적용되었지만, 크레인 이외의 위험기계기구 (예: 리프트, 롤러기, 사출성형기)에 대한 안전인증기준의 분석에도 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

 현행 안전인증기준에 누락된 인양물의 하중 피드백을 안전인증기준에 명시할 경우 크레인에 탑재되는 과부하장 치의 형태에 따라 다르게 제시해야 한다. 먼저, 로드셀 (loadcell) 형태의 전자식 과부하방지장치를 사용하는 크레인의 경우에는 하중표시장치를 운전실과 크레인 외부에 설치하여 운전자와 작업자에게 실시간으로 중량물의 하중 정보를 피드백 할 수 있다. 인양물 하중값을 크레인 운전자와 작업자에게 피드백 할 수 있으면 와이어로프 등의 줄 걸이 용구의 사양선택과 줄걸이 방법이 적정한지를 작업 자가 판단할 수 있으므로 안전하고 정확한 줄걸이 작업을 할 수 있게 된다. 한편, 전기식 과부하방지장치를 사용하는 크레인의 경우는 전류치를 감지하는 구조로 과부하를 탐지하므로 실시간 하중 값을 측정하기 어렵다. 이러한 경우에는 정격하중의 일정 비율(예: 90%)을 초과할 경우 경보장치를 작동시켜 운전자와 작업자가 보다 안전한 작업을 할 수 있도록 유도할 수 있다.

 운전자가 실수 없이 크레인을 조종할 수 있도록 양립성을 고려한 레버의 조작 방향과 버튼 배열 설계가 필요하다. 레버의 상하 조작 방향은 크레인의 상하 동작방향과 양립할 수 있도록 레버를 몸쪽으로 당기면 상승, 몸 밖으 로 밀면 하강하도록 한다. 한편, 레버의 동작방향 양립성이 명확하지 않은 경우는 인간공학적 후속 실험을 통해 결정하는 것이 필요하다. 예를 들면, 크레인 보권에 대한 상 하방향 조작은 레버 좌/우 조작으로 할지 아니면 우/좌 조 작으로 하는 것이 좋을지에 대한 동작 양립성 연구가 필요 하다.

 한편, 누름 버튼형태의 무선 리모컨이나 유선 펜던트 스 위치의 경우에는 운전자가 크레인과 함께 이동하기 때문에 운전자의 위치에 따라 조작방향이 달라지는 특성이 있다. 따라서 공간적 양립성보다는 언어적 양립성에 부합하도록 설계하는 것이 추천된다. 예를 들면, 상-하-동-서 -남-북 버튼을 1열 형태의 펜던트 스위치에 배치할 경우 [Figure 7a]와 같이 상-하-동-서-남-북 순으로 배치 하고, 2열 배열의 리모컨은 [Figure 7b]와 같이 상하-동 서-남북 순으로 배치시킨다[13, 14].

 

 

 크레인 간 충돌사고를 예방하기 위해 동일 주행레일에서 움직이는 크레인의 운전실 조작방식에만 적용되는 충돌방지장치 설치기준을 펜던트 및 무선리모컨 방식, 갠트 리크레인까지 확대하는 것이 필요하다. 펜던트와 무선리모컨 방식의 크레인은 일반적으로 조작하는 작업자가 크레인과 함께 이동하면서 인양물을 이동시키기 때문에 안전사고의 위험이 낮다고 전제되고 있다. 그러나 크레인과 함께 작업자가 이동하더라도 다른 크레인 및 현장 주변에 함께 작업하는 작업자와 충돌이 발생할 가능성이 있다. 또 한, 주행레일이 지상에 설치되어 있는 갠트리크레인의 경 우에는 크레인 간 충돌사고뿐만 아니라 사람과의 충돌사 고를 감안하여 충돌방지장치를 의무화하는 것이 추천된다. 마지막으로, 크레인 간 충돌은 아니지만 상부 크레인의 와이어로프가 하부 크레인과 간섭이 발생하여 사고가 발생할 수 있는 건물 내 주행레일이 위아래로 설치된 2단 구조의 크레인에 대해서도 충돌사고를 예방할 수 있는 안전기준 정립이 필요하다.

 본 연구는 사용성에 대한 휴리스틱 평가 방법을 종합하 여 선정된 5가지 평가 원칙을 적용하여 크레인 안전인증 기준의 적합성을 평가하였으나, 안전 분야에 중요한 설계 개념 2가지를 추가로 고려하는 것이 추천된다. 첫째, 크레인 안전인증기준에 의해 크레인에 탑재된 안전장치에 대한 기능안전성(functional safety)을 평가하는 원칙의 추가 고려가 필요하다. 크레인의 안전한 운용을 위해 장착된 안전장치(예: 풀 프루프, 페일 세이프)도 고장이 발생할 수 있으며, 그로 인해 안전사고가 유발될 수 있으므로 안전인증기준을 검토할 때 안전장치의 기능적 안전성도 고려할 필요가 있다. 둘째, 작업자가 안전장치를 작업의 편 의성 등을 이유로 임의로 해제하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 작업자가 안전장치를 해제하면 안전사고로 이어질 수 있는 경우 이를 제한하는 템퍼 프루프(temper proof) 원칙을 추가로 고려하여 안전인증기준을 검토하는 것이 바람직하다.

Figure

Table

Reference

  1. [1]MOEL(2020), Public notice on safety certification criteria for dangerous machines and equipments. Notice 2020-41.
  2. [2]Y. W. Shin(2019), “A study on the appropriateness of hazardous machinery and equipment subject to safety certification.” Master’s thesis, Ulsan University.
  3. [3]EU-OSHA(2009), The human machine interface as an emerging risk.
  4. [4]KOSHA(2020), Are we perfect?
  5. [5]S. H. Oh(2019), “A study on the improvement of safety certification system-focused on the occupational safety and health law.” Master's thesis, Ulsan University.
  6. [6]B. Y. Jeong, D. K. Lee(2019), Modern ergonomics (4th ed). Minyoungsa.
  7. [7]C. J. Choi(2019), “A study on the improvement of medical devices user interface using heuristic evaluation.” Master’s thesis, Dongguk University.
  8. [8]J. Nielsen(1994), 10 usability heuristics for user interface design. https://www.nngroup.com/articles/ten-usability-heuristics/
  9. [9]Weinschenk and Barker(Wikipedia)(2000), Weinschenk and Barker classification. https://en.wikipedia.org/wiki/Heuristic_evaluation#Weinschenk_and_Barker_classification
  10. [10]Gerhardt-Powals(Wikipedia)(1996), Cognitive engineering principle. https://en.wikipedia.org/wiki/Heuristic_evaluation#cite_note-10
  11. [11]Shneiderman(Wikipedia)(1986), Eight golden rules of interface design. https://en.wikipedia.org/wiki/Heuristic_evaluation#Weinschenk_and_Barker_classification
  12. [12]D. Norman(2013), The design of everyday things. https://medium.com/@sachinrekhi/don-normans-principles-of-interaction-design-51025a2c0f33
  13. [13]J. H. Park(2017), “Overhead crane controllers and ergonomic problems in industrial field.” Journal of the Korean Society of Safety, 32(1):90-97.
  14. [14]J. H. Park(2007), “Analysis of crane accidents by using a man-machine system model.” Journal of the Korean Society of Safety, 22(2):59-66.
  1. SEARCH

  2. Online Submission

    http://submission.koreasafety.or.kr

  3. KSSM

    The Korean Society of Safety ManagementWaste Society

  4. Editorial Office
    Contact Information

    - Tel: +82.31.336.2844
    - Fax: +82.31.336.2845
    - E-mail: safety@mju.ac.kr