안전사고를 막아조
CIVIL capstone
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : 건설 사고사례의 특성인자를 고려한 한국형 건설현장 안전관리 체계의 개발: 50억원 미만 건설현장에 대한 인적사고 예측
영문 : Development of a Korean Construction Site Safety Management System Considering the Characteristics of Construction Accident Cases
과제 팀명
안전사고를 막아조
지도교수
조수진 교수님
개발기간
2024년 3월 ~ 2024년 6월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 토목공학과 2019****** 박**(팀장)
서울시립대학교 토목공학과 2019****** 옥**
서울시립대학교 토목공학과 2019****** 이**
서울시립대학교 토목공학과 2019****** 홍**
서울시립대학교 토목공학과 2013****** 김**
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
- CSI(건설공사 안전관리 종합정보망) 사고사례 데이터 수집
- 「건설기술 진흥법」 제 67조에 의하면, 건설사고 발생 시 그 사실을 발주청 및 인⦁허가기관의 장에게 통보하여 한다. 건설현장 사고사례는 전부 CSI 데이터에 등록이 되도록 의무화되므로, 수집한 사고사례 데이터는 신뢰가능하다.
- 유효한 건설현장 특성인자 선정 및 전처리
- 민감도 분석을 통해 인적사고 예측에 적합한 특성인자를 선정하고 수집한 데이터를 전처리한다.
- 머신러닝 모델을 통해 신규 건설현장에서 발생 가능한 인적 사고 예측
- ‘Random Forest‘, ‘CatBoost‘와 같은 머신러닝의 앙상블 기법을 통해 인적사고 예측 모델을 개발한다.
- 사용자 친화적 인터페이스 제작
- 건설현장 특성인자에 대해 입력 가능한 프로그램을 개발하여 접근성과 사용성을 높인다.
개발 과제의 배경
- 사고재해자가 가장 많이 발생하는 산업
- 고용노동부에서 제공한 '산업재해현황’자료의 '업종별 사고재해자' 데이터에 의하면 건설업은 사고재해자 수가 26,829명으로 사고재해자가 가장 많이 발생하는 산업 중 하나이다.
- 중대재해처벌법의 확대 시행
- 2024. 1. 27부터‘중대재해처벌법'이 공사금액 50억 미만의 건설현장에 확대시행 되었다.
- 안전관리가 취약한 소규모 건설현장
- 2023년 말 기준 과거 5년간 건설업의 총 중대재해자 피해자 중, 공사금액 50억원 미만인 경우가 67.3%를 차지하고 있었다. 따라서 안전관리가 취약한 소규모 건설현장의 사고 예방 필요성이 대두되었다.
개발 과제의 목표 및 내용
- 연구 목표
- 건설현장 사고사례의 특성인자(공사비, 낙찰률, 작업자 수 등)에 따라 인적사고를 예측하는 인공지능 모델을 설계한다. 인공지능 모델은 현장에서 발생 가능한 위험 요소를 체계적으로 관리하고, 사전에 대처할 수 있도록 한다. 특히 안전관리가 취약한 소규모 건설현장에서 사고를 예방하고 피해 금액을 절감할 수 있도록 인공지능 모델을 개발하는 것이 목표이다.
- 연구 내용
- 건설현장의 특성인자를 분류, 분석하고 데이터를 전처리한다. 이후 분류분석 알고리즘을 통해 학습한 인공지능 모델을 개발하고, 건설현장 특성인자를 기입하고 선택할 수 있는 인터페이스를 제작한다. 진행 과정에 따른 달성 목표는 아래와 같다.
- Task 1. 건설현장의 안전도 평가에 대한 여러 유사 연구 사례들을 취합한 후 납득할 수 있는 위험도의 정의를 결정한다.
- Task 2. 건설공사 안전관리 종합정보망 건설사고 사례를 이용하여 특성인자에 대한 민감도 분석을 시행하고, 사고 발생에 유효한 특성인자를 선정한다.
- Task 3. 선정한 특성인자에 적용 가능한 분류분석 알고리즘을 선정한다.
- Task 4. 선정된 알고리즘에 적합한 전처리 방법을 탐구한다.
- Task 5. 머신러닝의 앙상블 기법을 통해 최적의 인적사고 예측 모델을 개발한다.
- Task 6. 특성인자를 기입 및 선택할 수 있는 사용자 친화적 인터페이스를 제작한다.
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- 유사 연구 사례
- 머신러닝 기법을 활용하여 건설현장의 특성인자로부터 유의미한 값을 예측하려는 시도는 지금껏 국내외에서 여러 차례 연구되어왔으며, 그러한 내용을 담은 논문들 가운데 2022~2023년에 발행된 것들을 추려 아래와 같이 정리하였다.
| × | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 2 | 3 |
| 2 | 2 | 4 | 6 |
| 3 | 3 | 6 | 9 |
| 4 | 4 | 8 | 12 |
| 5 | 5 | 10 | 15 |
- 특허조사 및 특허 전략 분석
내용
- 기술 로드맵
내용
시장상황에 대한 분석
- 경쟁제품 조사 비교
내용
- 마케팅 전략 제시
내용
개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
- 추가적인 장비 없이 기존 ‘건설공사 안전관리 종합정보망(CSI)’의 사고사례 데이터만을 이용하여 새로운 사고예측 시스템의 구축이 가능하다.
- 머신러닝을 통해 결과물을 예측하므로, 시간이 지나면서 데이터가 쌓일수록 더욱 정확한 모델을 개발할 수 있다.
경제적 및 사회적 파급효과
- 법률 제 17907호에 의해 2022년부터 시행된 중대재해처벌법이 규정하는 중대재해는 중대산업재해와 중대시민재해를 포함한다.
- 그 중 산업에서 발생하는 재해와 관련한 중대산업재해는 산업재해 가운데
- ① 사망자가 1명 이상 발생
- ② 동일한 사고로 6개월 이상 치료가 필요한 부상자가 2명 이상 발생
- ③ 동일한 유해요인으로 급성중독 등 직업성 질병자가 1년 이내에 3명 이상 발생한 결과를 야기한 재해를 말한다.
- 이러한 중대재해처벌법이 50인 미만 사업장에도 확대 적용됨에 따라 소규모 사업장에서의 안전관리 부담이 가중되고 있다. 소규모 작업장은 인력과 예산이 부족으로 인해 안전관리 체계의 구축과 이행을 제대로 수행하지 못하는 경우가 대다수이다. 이와 관련하여 한국산업안전보건공단은 안전보건관리체계 구축 컨설팅을 지원하지만, 모든 소규모 사업장을 지원하기는 현실적으로 어려운 상황이다. 이러한 상황에서 안전사고의 예측을 통한 예방은 중대재해를 방지하기 위한 일환이 될 수 있다. 예측된 안전사고에 대한 대비와 안전교육 그리고 경각심 고취는 소규모 사업장에서의 부족한 안전의식으로 인한 안전사고 발생 빈도를 줄일 수 있을 것이다.
- 중대재해처벌법이 규정하는 중대재해 발생 시 경영책임자는 10억원 이하의 벌금, 기관은 50억원 이하의 벌금을 물어낼 수 있으며, 이는 중소규모 기업의 경우 운영에 큰 타격이 될 만한 금액이다. 이러한 상황은 현재 침체가 진행 중인 건설업, 특히 대형 건설사를 제외한 나머지 건설사들의 부도를 초래할 수 있고 건설업 전체의 위기를 가속화 할 수 있을 것이다. 따라서 중대재해의 발생 자체를 예방할 수 있다는 것은 건설업 전반의 경제적인 상황에 대해서도 긍정적 영향을 발휘할 수 있을 것이다. 본 설계에서 제시하는 시스템은 기존 수집하고 있는 데이터 기반으로 작동하여 추가적인 비용이 발생하지 않아, 특히 중소규모 작업장에서 부담 없이 사용할 수 있을 것이라 예상된다.
기술개발 일정 및 추진체계
개발 일정
설계
설계사양
제품의 요구사항
내용
설계 사양
내용
개념설계안
내용
이론적 계산 및 시뮬레이션
내용
상세설계 내용
내용
결과 및 평가
완료 작품의 소개
프로토타입 사진 혹은 작동 장면
내용
포스터
관련사업비 내역서
내용
완료작품의 평가
내용
향후계획
내용
특허 출원 내용
내용
