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연구 보고서
중장기적인 정책연구과제와 대안을 포괄적인 시각에서 이론적 · 실중적 분석을 통해 제시함으로써 연구원의 설립목표를 가장 잘 실행하고있는 보고서입니다.
보행중 바닥오염 물질에 따른 넘어짐 위험성평가
- 연구책임자
- 박재석,한경훈
- 수 행 연 도
- 2010년
- 핵 심 단 어
- 주 요 내 용
- , 1. 과 제 명 : 보행중 바닥 오염물질에 따른 넘어짐 위험성 평가 2. 연구기간 : 2010. 1. 1 ～ 2010. 11. 30. 3. 연 구 자 : 연구책임자 박재석, 연구원 한경훈 4. 연구 필요성 및 목적 미끄러짐 재해는 기본적으로 바닥이 미끄러운 조건일 때 발생하게 되는데, 실제 바닥이 미끄러운 것은 건조상태의 바닥재 자체적인 특성보다도 물, 기름 등의 오염 물질이 바닥에 존재하는 경우가 대부분이라고 할 수 있다. 그러나 아직까지 바닥 오염물질의 미끄러짐 위험성(slip risk)에 대한 국내 및 국제 기준은 현재까지 없는 실정이다. 단지 EN 13287 등과 같은 일부의 규격에서 마찰계수 및 미끄러짐 저항(slip resistance)측정 기준으로 표준 오염물질 개념을 도입하고 있으며, 글리세롤과 세제 수용액이 표준 오염물질로 명기되어 있다. 그러나 이러한 표준 오염물질은 바닥재와 신발의 미끄러짐 위험성을 평가하기 위하여 미끄러짐 측정 환경을 동일하게 하기 위한 것 일뿐, 실제로 미끄러짐 재해가 일어나는 사업장의 오염물질을 대표하는 것은 아니다. 사업장에서 미끄러짐을 유발하는 오염물질은 물, 그리스(grease), 각종 윤활유, 절삭유 등 매우 다양하다. 따라서 이러한 각각의 오염물질에 대한 미끄러짐 위험성을 평가하기 위한 노력이 필요하다. 따라서 오염물질의 미끄러짐 위험성을 평가하기 위하여 그동안 미끄러짐 저항 측정을 위하여 개발되었던 많은 장치들의 측정 조건과 방법을 면밀히 검토한 후 피험자를 대상으로 한 보행 실험 에서 미끄러짐이 발생하는 메커니즘과 조건들을 분석하여 미끄러짐 저항을 측정하기 위한 조건을 명확히 파악하고자 한다. 또한 이를 바탕으로 오염물질의 미끄러짐 저항을 측정할 수 있는 측정 장치를 개발하고 실제 사업장에서 흔히 이용되는 여러 오염물질에 대하여 표준 오염물질인 글리세롤 수용액의 점도와 미끄러짐 저항값을 기반으로 미끄러짐 위험성을 비교 평가하고자 한다. 5. 연구내용 및 방법 바닥의 오염물질의 위험성에 대한 국내 및 국제 기준은 현재까지 마련되지 않고 있으며 단지 일부 EN 13287 등 마찰계수 및 미끄러짐 저항 측정 기준에는 표준 오염물질로 글리세롤과 세제 수용액을 이용하도록 명기하고 있다. 이는 오염물질에 대한 평가가 아닌 오염물질에 영향을 받는 바닥재 및 신발류의 미끄러짐 저항을 측정하는 기준으로 약 0.5% 세제 수용액과 약 90% 글리세롤 수용액을 사용하고 있다. 본 연구에서는 국제적으로 아직까지 명확하지 않은 바닥의 오염물질의 위험성에 초점을 맞추어 표준 오염물질에 대한 미끄러짐 저항과 실제 현장에서 흔히 접할 수 있는 오염물질의 미끄러짐 위험성을 비교 평가하기 위해 다음과 같은 연구를 수행하였다. 1. 국제적으로 합의가 이루어지지 않은 끌기속도, 압력, 끌기가속도, 접촉시간 등 필요한 변수를 제어할 수 있는 마찰계수 측정기를 구성한다. 2. 인간의 보행 및 미끄러짐 현상에 대한 생체역학적 및 운동역학적 분석을 통한 미끄러짐 저항 측정 기준을 도출한다. 이 과정은 일반적인 마찰계수 측정기를 보행시 미끄러짐 저항 측정기로 변환하는 과정이라고 본다. 3. 다음으로 이 미끄러짐 저항 측정기를 이용하여 각 오염물질의 미끄럼 저항을 측정하고 점도를 측정하여 점도에 따른 미끄러짐 저항 특성을 분석한다. 4. 마지막으로 인간의 보행분석 결과를 통하여 미끄러짐 위험성 평가 기준을 도출하여 오염물질의 미끄러짐 저항 측정 결과에 적용시켜 이에 대한 미끄러짐 위험성을 평가한다. 오염물질의 미끄러짐 위험성 평가를 위해 이러한 과정을 수행하는 이유는 국제적으로 미끄럼짐 저항 측정법이 너무 다양하고 명확하지 않아 어느 특정 시험 조건을 논리적 검증 없이 채택하기가 매우 어렵기 때문이다. 6. 연구결과 국제적으로 아직까지 명확하지 않은 바닥의 오염물질의 위험성에 초점을 맞추어 미끄러짐 저항을 측정하기 위한 마찰계수 측정기의 적정실험조건을 도출하였고 이 장치로부터 표준 오염물질에 대한 미끄러짐 저항과 실제 현장에서 흔히 접할 수 있는 오염물질의 미끄러짐 저항값을 측정하여 각 오염물질의 점도와 상관성을 분석하였다. 오염물질에 대한 미끄러짐 저항값을 평가하기 위하여 보행분석실험을 통하여 요구마찰계수를 측정하였고 통계적으로 한계요구마찰계수 및 미끄러질 확률을구하였다. 마지막으로 한계요구마찰계수를 바탕으로 각 오염물질의 온도별 점도별 위험성을 분석한 결과는 다음과 같다 1) 미끄러짐 저항 측정기 및 측정 조건 미끄러짐 저항을 측정하기 위하여 필요한 변수를 컨트롤할 수 있는 끌기형 마찰계수 측정기 형식을 기본으로 하중판(force plate)과 스테핑모터 컨트롤을 이용한 마찰계수 측정기를 구성하여 보행시 미끄러짐 저항을 측정할 수 있도록 주요 변수에 대하여 검증 실험을 하고 미끄러짐 저항 측정 조건을 도출하였다. 미끄러짐 저항 측정을 위하여 마찰계수 측정기를 이용하여 필수적으로 고려되어야할 변수는 시험가속도, 접촉시간, 접촉압력이다. 이는 정마찰계수 변화에 유의한 영향을 미치는 변수로서 인간 보행시 미끄러짐 위험성을 평가하기 위한 마찰계수는 동마찰계수보다는 정마찰계수가 더 적절하다고 판단된다. 1. 접촉압력은 350kPa에서 400kPa로 측정되어야 하며 그 이하의 압력으로 측정할 경우 미끄러짐 저항은 너무 과평가되어 위험을 초래할 수 있다. 2. 시험가속도는 최소 10m/sec2으로 측정되어야 하며 그 이하의 가속도로 측정할 경우 역시 미끄럼 저항은 과평가된다. 3. 접촉시간은 본 연구에서는 평균 0.35초에서 측정되었지만 제어가 가능하다면 0.1초 이하로 측정되어야 한다. 이 결과에서 중요한 점은 결론을 얻은 모든 고려대상 변수에 대하여 현재까지 상용화된 미끄럼도 측정기들은 대부분 미끄러짐 저항이 과평가되는 조건을 가지고 있어 오염물질이나 바닥재들의 위험도를 상대적으로 낮게 평가해서 위험을 초래할 수 있다는 것이다. 시험속도는 정마찰계수에 영향을 주지 않지만 너무 느린 시험속도는 인간이 미끄러질 때 발생하는 충분한 가속구간을 만들어내지 못해 역시 정마찰계수를과평가할 수 있다. 따라서 시험속도는 최소 10m/sec 이상으로 시험조건을 주는 것을 권장한다. 2) 오염물질의 점도별, 온도별 미끄러짐 위험성 평가 오염물질의 점도별, 온도별 미끄러짐 위험성평가는 각각의 오염물질의 온도에 따른 점도관계, 점도에 따른 미끄러짐 저항 관계, 한계요구마찰계수의 조합으로 평가하였다. 1. 한계요구마찰계수는 보행시 요구마찰계수 산포도의 통계적 처리 결과로 0.45임을 알 수 있다. 2. 표준 오염물질과 현장의 오염물질인 작업유 등은 온도에 따른 점도변화에 대한 경향성이 다르고 같은 점도에서 글리세롤 수용액보다 약 1/2정도의 정마찰계수가 측정되었으며 동마찰계수는 글리세롤 수용액과 같은 경향을 보이는 것으로 나타났다. 3. 따라서, 정마찰계수를 기반으로 하는 요구마찰계수의 임계값을 기준으로 오염물질의 미끄러짐 위험성을 평가하므로 현장의 오염물질에 대한 미끄러짐 위험성을 표준오염물질인 글리세롤 수용액의 점도에 따라 상호 비교하기는 어렵고 다양한 종류의 현장 오염물질에 대해서는 현장 상황에 맞는 환경에서 미끄러짐 저항값을 측정하여 위험성을 분석하여야 한다. 4. 본 연구에서 측정된 현장의 오염물질의 미끄러짐 위험도는 물을 제외한 모든 물질이 한계요구마찰계수를 넘지 못하였으며 점도가 높아질수록 위험성이 증가 하였다. 5. 유체는 온도가 낮아질수록 점도가 높아짐으로 국내에서 계절변화에 따른 작업장 내의 온도변화에 따라 겨울철에 오염물질을 취급하는 작업장에서는 미끄러짐 위험성이 증가할 것으로 예상된다. 7. 활용계획 ○ 국내？외 학술지 게재를 통한 연구성과 및 관련지식 홍보 ○ KOSHA-guide 등 오염물질의 위험성 관련 지침 제정 ○ 향후 고령자 및 취약계층의 넘어짐 위험성 평가 연구의 기초자료로 활용 8. 중 심 어 오염물질, 미끄러짐 위험성, 미끄러짐 저항, 마찰계수, 요구마찰계수, 넘어짐, 점도
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