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2021년 6월 12일 (토) 06:58 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 비상시 산소 공급을 위한 자동 후드형 안전조끼

영문 : Automatic Hooded Safety Vest for Oxygen Supply in Case of Emergency

과제 팀명

5G조

지도교수

홍완식 교수님

개발기간

2021년 3월 ~ 2021년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 신소재공학과 2017450*** 김*수(팀장)

서울시립대학교 신소재공학과 2015450*** 손*석

서울시립대학교 신소재공학과 2017450*** 고*빈

서울시립대학교 신소재공학과 2017450*** 류*훈

서울시립대학교 신소재공학과 2017450*** 문*조

서울시립대학교 신소재공학과 2017450*** 이*형

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

 밀폐공간 내에서 산소결핍, 황화수소, 일산화탄소 등에 의해 일어나는 질식사고는 지난 10년간 193건 발생하여 332명의 사상자가 발생하였으며 그중 절반이 넘는 171명이 사망하는 사고 유형이다. 밀폐공간 내 질식사고를 방지하기 위해 기본적으로 호흡용 보호구(공기호흡기 또는 송기 마스크)를 착용하지 않더라도 작업할 수 있도록 환기를 통해 밀폐공간 내부를 적정 공기 상태로 만들어야 하며 환기를 할 수 없거나 환기만으로 불충분할 경우 호흡용 보호구를 반드시 착용해야 한다는 안전 수칙이 있고 안전하다고 판단되었더라도 예상치 못한 변수로 인해 사고가 발생할 수 있으므로 예방 조치가 필요하다.

 그러나 호흡용 보호구는 큰 무게와 부피, 시야 제한, 비싼 가격 등의 단점 때문에 예방책으로는 사용되기 어렵다. 이에 일부 작업장에서는 비상용 산소공급기의 휴대를 권고하는 것이 대부분이다. 하지만, 비상용 산소공급기를 휴대하였음에도 밀폐화를 인식하지 못하거나 빠른 시간 내로 착용을 하지 못하고 발생한 인명사고가 보고된 바 있다.

 따라서, 본 과제는 밀폐공간 내 작업 시 예상치 못한 변수로 인한 사고 발생을 방지하기 위해 기존의 안전장비를 대체하여 신속한 착용을 가능하게 함과 동시에 기능성을 확보한 후드 형태의 비상 탈출용 산소공급 장치의 설계를 목표로 한다.

개발 과제의 배경

 분뇨처리장, 맨홀 내부, 오수처리장 정화조 등과 같은 밀폐공간들은 작업자의 안전을 고려한 공간은 아니지만, 노동자가 직접 들어가 작업을 해야만 한다. 그리고 이런 밀폐공간 속에는 보이지 않는 위험이 도사리고 있다. 바로 "질식"이다.

그림 1에 따르면 질식 재해를 가장 많이 일으킨 유해인자는 황화수소로, 전체 193건 가운데 55건(28.5%)을 차지했다. 황화수소는 정체된 공간에서 바닥층에 가라앉아 있다가, 퇴적물이 뒤섞일 때 뿜어져 나와 농도가 급증하게 된다. 이 뒤를 이어 산소결핍으로 인한 질식 재해는 46건이었고, 일산화탄소의 경우 39건이었다.
질식사고는 다른 사고에 비해 발생 건수는 적지만 사망률은 절반이 넘는다. 그림 1에 따르면 질식 재해 193건의 사상자 332명 가운데 171명이 죽고 161명이 다쳤다. 사망률이 51.5%다. 또한, 그림 2에 따르면, 123건의 질식 재해 가운데 죽거나 다친 임시∙일용직 노동자가 72명으로, 중대 재해 사상자의 31%를 차지한다. 하청업체 노동자는 58명으로, 25%에 해당한다. 이들이 맡은 작업은 임시∙간헐적 성격이 짙다. 임시∙간헐적 작업은 47건으로, 38%에 달했다. 질식 재해에서는 의식을 잃은 동료를 구조하려던 노동자들 또한 질식해 죽거나 다칠 수 있다. 그림 2에 따르면 123건의 질식 재해 가운데 44건이 쓰러진 동료를 구조하던 도중에 사상자가 추가로 발생한 경우다.

이에 산업안전보건공단에서는 맨홀 등 밀폐공간에서 공사 작업 시, 산소농도측정기를 통한 산소 농도의 사전 측정, 승인받은 곳에서만 작업 진행, 이동식 환기 팬, 산소 호흡기 또는 송기 마스크 사용 등의 안전 수칙을 정해 놓고 있다. 하지만, 고용노동부에서 작성된 질식사고에 대한 ‘재해조사의견서’에 123건 중 절반이 넘는 54.5%인 66건이 안전 수칙 미준수를 지적하고 있다.

 즉, 밀폐공간 내 질식사고를 방지하기 위해서는 기본적으로 호흡용 보호구(공기호흡기 또는 송기 마스크)를 착용하지 않더라도 작업할 수 있도록 환기를 통해 밀폐공간 내부를 적정 공기 상태로 만드는 것이 중요하며 환기를 할 수 없거나 환기만으로 불충분할 경우 호흡용 보호구를 반드시 착용해야 한다.

 그러나, 작업 중 산소농도의 급격한 변화 또는 바닥에 가라앉아 있던 유해가스의 분출로 인해 비상 상황이 발생할 수 있고 이렇게 사고를 당한 동료를 보호구 없이 구조하려다 추가로 사상자가 발생하는 경우가 빈번하다. 따라서, 측정기를 통해 환기가 이루어졌다고 판단되었음에도 호흡용 보호구를 착용한 채로 작업을 진행하고 외부의 동료는 비상용 공기호흡기를 준비해놓는 추가적인 안전 조치가 필요할 것이다. 

 다시 말해, 밀폐공간에서는 안전하다고 생각되는 순간에도 언제나 위험이 존재하기에 예방적으로 호흡용 보호구를 항상 착용하고 있는 것이 바람직하나 이를 준수하는 것은 어렵다고 판단된다. 그 이유는 우선 그림 3의 산소 호흡기의 경우 산소통의 매우 큰 부피와 무게, 호흡기 착용 시 시야 제한, 비싼 가격 등의 단점들일 것이다. 이에 산소통이 필요 없이 외부 공기를 사용하는 그림 4의 송기 마스크를 대안으로 제시되고 있다. 그러나 송기 마스크 또한 작업 반경을 제한하고 호스의 꼬임이나 눌림 또는 모터의 멈춤으로 인해 공기를 제대로 공급받을 수 없다는 문제가 있다. 특히 밀폐공간에서의 작업은 그림 5에서 보이듯 매우 좁은 공간에서 이루어지는 경우가 많으므로 산소 호흡기나 송기 마스크의 불편함이 더욱 크게 느껴질 것이다.

개발 과제의 목표 및 내용

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

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설계 사양

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개념설계안

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이론적 계산 및 시뮬레이션

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상세설계 내용

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결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

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포스터

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완료작품의 평가

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향후계획

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특허 출원 내용

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    분뇨처리장, 맨홀 내부, 오수처리장 정화조 등과 같은 밀폐공간들은 작업자의 안전을 고려한 공간은 아니지만, 노동자가 직접 들어가 작업을 해야만 한다. 그리고 이런 밀폐공간 속에는 보이지 않는 위험이 도사리고 있다. 바로 "질식"이다.
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    그림 1에 따르면 질식 재해를 가장 많이 일으킨 유해인자는 황화수소로, 전체 193건 가운데 55건(28.5%)을 차지했다. 황화수소는 정체된 공간에서 바닥층에 가라앉아 있다가, 퇴적물이 뒤섞일 때 뿜어져 나와 농도가 급증하게 된다. 이 뒤를 이어 산소결핍으로 인한 질식 재해는 46건이었고, 일산화탄소의 경우 39건이었다.