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연구 보고서
중장기적인 정책연구과제와 대안을 포괄적인 시각에서 이론적 · 실중적 분석을 통해 제시함으로써 연구원의 설립목표를 가장 잘 실행하고있는 보고서입니다.
프레스 구조개선 모델 개발연구
- 연구책임자
- 김영덕,신운철,이충렬,최승주
- 수 행 연 도
- 2010년
- 핵 심 단 어
- 주 요 내 용
- , 1. 연구 목적 및 필요성 1) 2008년도 프레스 재해는 1,655건으로 끼임 재해의 약 10.9%를 점유하고 있으며, 주로 재료공급, 취출 및 재료교정과 같이 작업을 수행하던 중에 발생한 재해가 80.1%를 나타내고 있으며, 이러한 주요원인은 금형의 안전화의 부재 등으로 재해를 감소시키기 위한 주요 예방 대책으로 실용적인 안전금형화 방안이 필요 2) 프레스 공정에 대한 재해예방의 한 기법으로 인간과 기계에 대한 위험성을 평가하고 이에 대한 대책의 실용연구로 평가 기법을 보완하고 평가지표의 개발 3) 또한 중기사업계획에 의거 ’09년도 선행연구에 따른 제2차년도의 후속연구로 안전금형의 실용화와 안전검사 기준의 개선이 필요함. 2. 연구 내용 및 방법 (1) 프레스 금형의 안전 모델 개발 및 현장 적용성 검토 가) 금형에 의한 재료가공 작업상 재료를 잡는 공정을 금형의 안전화를 기하여 금형 구역내에 인입된 손을 제거하는 방호기구를 현장에 실용화 나) 제안 된 금형모델을 제작 및 현장 적용하여 실용성을 파악하고 안전 금형의 모델 개발 (2) 프레스 작업의 위험성 평가 기법 보완 가) 공정별 위험성 평가 기법 내용을 현장에 맞게 보완 나) 위험성 평가에서 프레스별로 위험도에 의한 비교 자료 제시 (1) 관련 국내외 문헌 조사 (2) 프레스 안전성 확보를 위한 제안된 모델에 대해 제작하여 실용성을 파악하고, 이를 토대로 안전화 방안 도출 (3) 프레스 작업의 공정에 따른 4M기법의 내용 보완 (4) 현장에 적합한 안전기준 개선안 제시 3. 연구 결과 단동 근접 소형소재의 가공작업에서 가장 필요한 것은 안전금형의 기능을 갖는 안전구조가 대안이며 이에 대한 구조분석결과 안전금형의 구조로 안전 모델을 제시하였다. 안전금형과 관련하여 제시 되었던 모델을 대상으로 실용화를 위해 제작하고 안전성 시험 결과 [그림 I]과 같은 배면가이드에 의한 안전금형은 4개월간 시험 시 이상이 없었고, [그림 Ⅱ]와 같은 상하 일체형 안전금형은 20일간 시험 시 별다른 문제점 없이 작동이 원활하였다. 또한 밴딩 공정이나 단동 근접작업에서 활용 가능한 L, U형 안전금형의 모델을 [그림 Ⅲ] 및 [그림 Ⅳ]를 제안 하였다. L형은 U형에 비하여 소재의 길이가 짧아 이를 잡아 줄 수 있는 기구가 부착되는 점이 차이가 있다 금형 근접작업 시 유용하게 볼 수 있는 밀어내기식 방호기구 중에서 [그림 Ⅴ]와 같은 회전안전봉을 제작하여 작동시의 문제점을 해결하면서 안전성을 확보 하도록 하였다. 실용성을 위해 제작하여 작동시험을 실시한 결과 시작품의 문제점을 해결한 후 380,000회 이상을 작동 시험하여도 이상이 없었다. 안전밀판은 밀어내기식 방호기구의 일종으로 제안하여 제작을 위한 목형만 제작하여 그 활용성이 있음을 나타내었고, 시작품은 [그림 Ⅵ]과 같다. 실용품 들은 범용적으로 가장 많이 사용되는 대표적인 blanking 등의 공정에 대한 설계를 하였으므로 본 연구에서 제시된 안전금형 설계를 토대로 응용하여 프레스 작업에 맞게 적용한다면 다방면으로 활용성이 있을 것으로 사료된다. 프레스 공정에 대한 위험성 평가를 사업장에서 자체적으로 실시 할 수 있도록 하기 위하여 기존의 위험성 평가표에 공정별로 보완해야 할 사항을 추가 하였다. 주로 준비작업, 금형교체 작업 및 가공작업의 내용이 보완되었다. 준비 작업에는 주위환경이나 에어라인 등의 내용이 추가되었고, 금형 교체 작업에는 안전행정 모드나 재료 공급에 대한 내용이며, 가공작업에서는 양수조작버튼 등의 내용이 추가 되었다. 사업장간 위험성 평가 기준을 도출하기 위해 위험도의 확률로는 재해 발생 프레스 대수 대비 보유대수를 기준으로 위험도를 나타냈다. 사업장간 상대적인 위험도를 비교하는 방법으로 프레스 종류별로 근로 손실일수를 활용하여 계산 할 수 있도록 제시 하였다. 계산상에서 제시된 전체적인 위험의 강도 부분은 정확한 자료를 파악할 수 없고 분류불가인 자료가 많아서 계산결과의 신뢰성을 나타내기에는 한계를 갖고 있다. 단위 재해자별 손실일수 중 마찰식 프레스에 의한 재해손실이 928(일/인)으로 가장 큰값으로 나타났고, 가장 적은 손실일수가 나온 유압식 프레스를 기준으로 프레스 종류별로 산정한 위험지수 값을 산출해보면 확동식 프레스 2, 마찰식 프레스 3, 유압식 프레스 1의 값으로 나타나고 있다. 이는 사업장 간의 프레스 작업의 위험도를 비교하기 위해 사용하는 위험지수와 위험도 평가 방안을 제시 하는 것이다. 다음으로 프레스 작업의 사업장내 위험도 평가를 위한 방안으로 재해 발생확률은 각 종류에 따라 발생했던 재해건수를 국내 각 종류별 프레스 보유대수로 나눠 구한 확률로 확동식 프레스 1.4%, 마찰식 프레스 0.8%, 유압식 프레스 4.1% 으로 나타났다. 또한 프레스 운전방법별, 방호장치별의 근로손실일수와 재해자수를 분석하여 단위 재해자별 손실일수를 구하였으며 이를 이용하여 다시 각 대상별 산정 위험지수의 값을 정하였다. 이 결과 운전방법별에서는 풋조작 3, 손조작 4, 자동 2의 위험지수를 정하였으며, 방호장치 실태별로는 광전자식 6, 양수조작식 12, 손쳐내기식 4, 수인식 1으로 위험지수가 나타났다. 이 위험지수들과 발생확률을 활용하여 사업장내 프레스별 위험성 평가를 나타낼 수 있다. 현장에서 정밀분해 하여야 하는 크랭크 축 검사 등은 현장 실정에 맞게 일부 제외하고 프레스 안전검사 기준 개선(안)을 제시하였다. 7. 활용 및 기대효과 1) 프레스 안전금형 모델의 개발 및 안전금형 실용화로 금형작업 끼임 재해예방에 기여 2) 프레스 공정에 따른 현실적인 위험성 평가 기법 제시로 사업장 자율적 재해예방에 기여 8. 중심어 끼임 재해, 프레스, 실태조사, 안전금형, 방호장치, 위험성 평가, 안전검사
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