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연구 보고서
중장기적인 정책연구과제와 대안을 포괄적인 시각에서 이론적 · 실중적 분석을 통해 제시함으로써 연구원의 설립목표를 가장 잘 실행하고있는 보고서입니다.
감지 제어형 방호장치 실용화 연구
- 연구책임자
- 최승주, 신운철
- 수 행 연 도
- 2010년
- 핵 심 단 어
- 주 요 내 용
- , 1. 연구 필요성 및 목적 ○ 프레스는 끼임 재해의 다발 기인물인 위험기계로 방호장치 사용이 필수적이나 현장에서는 사용상 불편함, 생산성 등의 이유로 방호장치의 사용을 기피하고 있어 이에 대한 대책이 필요함. ○ 광전자식 방호장치는 널리 보급되어 설치되고 있으나 프레스의 가공 작업시 발생하는 진동으로 인하여 방호장치의 고장이나 오작동이 많아 사용에 불편함을 초래함. 또한 생산성 등을 이유로 발 스위치를 사용하면서 방호장치를 사용하지 않는 상태에서 손으로 작업하다가 재해가 많이 발생하고 있는 실정임. ○ 이 연구는 프레스에서의 끼임 재해 예방을 위해 방호장치의 사용을 독려하기 위한 기존 방호장치의 진동 문제 개선을 위한 방안과 신규 방호장치의 도입을 위한 안전인증기준안을 제시하고 기술적 문제를 검토하고자 함. 2. 연구내용 및 방법 이 연구는 현장에서 프레스의 방호장치를 미설치하거나 미사용을 막기 위한 대책으로 다음의 2가지 목표를 달성하기 위해 진행하였음. ○ 광전자식 방호장치의 진동 성능 개선 ○ Presence Sensing Device Initiation(PSDI)식 방호장치의 실용화 연구 기존 방호장치의 문제점으로 지적되어온 프레스 작업 시 발생하는 진동으로 인한 방호장치의 고장이나 오작동을 해결하기 위해 외부 진동에 대한 방호장치의 진동 절연을 하기 위해 다음과 같이 연구를 진행하였음. ○ 광전자식 방호장치의 외부 가진원 및 진동 특성 파악 ○ CAE를 이용한 광전자식 방호장치의 진동 성능 개선안 검토 ○ 개선안에 대한 진동 성능 시험 평가 또한 발 스위치를 대체하고 방호장치의 사용을 장려하기 위해 선진 외국에서 사용되고 있는 PSDI식 방호장치의 국내 도입을 위해 제도적 및 기술적 검토를 수행하였음. ○ 선진 외국의 PSDI 도입 사례 검토 ○ 관련 규격을 통한 안전인증기준 마련 ○ 국내에서 유통 중인 프레스와 기술적 호환성 검토 3. 연구결과 ○ 광전자식 방호장치의 진동 성능 개선 - 광전자식 방호장치가 받는 외부 가진은 프레스에서의 가공 작업 시 발생한 진동에 의한 것인데, 이는 자유 낙하에 의한 충격 진동 특성을 따르게 됨. 따라서 기계, 공작물, 공정 등에 따라 크기의 차이는 있지만 넓은 주파수 영역에서 진동이 발생하고 있는 Impulse 진동의 패턴임. - 모드 시험을 통해 파악한 광전자식 방호장치의 고유진동수는 21㎐, 31㎐ 등 이었으며, 각각 전후, 좌우로 움직이는 모드 형상이 나타났음. - 시험 결과를 반영하여 구성한 유한요소모델을 이용하여 개선 모델을 검토하였으며, 그 결과 방진마운트를 적용하는 것에서 좋은 진동 저감 효과를 얻을 수 있었음. - 고무를 방진재료로 하여 시험한 결과, 재질에 따라 다소 차이가 있지만 고 유진동수와 Peak의 크기가 낮아졌으며, 특히 실리콘과 VITON을 사용했을 때 가장 좋은 결과를 얻을 수 있었음. ○ PSDI식 방호장치의 실용화 연구 - PSDI식 방호장치는 1953년부터 독일에서 사용되기 시작하였으며 1973년에 스웨덴을 비롯하여 전 유럽으로 확대되었음. - 미국의 경우 1976년에 한 업체에 표본 시험을 시작으로 논의가 되었으며 여러 연구와 10여 년 간의 검토 결과 안전성을 확인하고 생산성의 향상이 있다는 결론을 내리고 1988년에 사용을 허가하였며, 일본은 1998년 노동기준국장통달을 통해 PSDI에 대한 특례를 통해 형식검정을 승인하였음. - PSDI와 관련하여 국제 표준인 IEC 61496에 ESPE(전기감응방호장치)의 선택기능으로 일반사항 및 기능 요구사항이 있으며, EN 692 등으로 유럽에서는 PSDI 설치 및 사용 조건이 규정되어 있음. - 국내에서는 프레스 및 방호장치에 대해 안전인증기준이 마련되어 있는데, 2009년 전면 개정을 통하여 IEC 규정을 대폭 반영하고 있어 일부 항목을 추가하여 안전인증기준 개정(안)을 작성하였음. - PSDI식 방호장치와 국내의 프레스와의 호환성을 검토한 결과, 발 스위치 대체, 프레스의 상사점 정지 신호 등의 일부 신호 처리를 통해 충분히 가능하였음. 4. 활용 및 기대효과 이 연구의 결과는 현장에서 방호장치의 사용에 대한 문제점인 방호장치의 오 작동 및 생산성 등을 해결할 수 있을 것으로 기대되며 이에 따라 재해예방 사업 및 안전인증기준 고시 개정에 활용할 수 있을 것임. 방호장치의 사용으로 인한 사업장의 불편함과 부담을 최소화하여 사업장에서 자율적인 안전보건활동을 기대할 수 있을 것으로 사료됨. 5. 중심어 끼임 재해, 프레스, 방호장치, 진동 절연, PSDI
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문의처
- 연구기획부
- 제유리
- 052-703-0814
