Proposal for Safety Management of Formwork Construction Using IT Technology

IT 기술을 이용한 거푸집 동바리공사 안전관리 제안

Abstract

In terms of construction work, the construction cost is lower than the importance of the construction, and since it is demolished after the completion of the construction, it is treated as a relatively small proportion compared to other construction types. Construction engineers who actually worked on the site talk about the safety of the construction work as the most important work of the various processes to ensure the quality and safety of the construction work. However, it is also true that safety management is difficult for temporary construction because various types of temporary materials are installed at various sites at the same time as construction progresses, and the main construction is carried out using them. Safety accidents in construction work are not much different even if they are carried out in temporary construction. The importance and safety of construction work cannot be neglected in view of the recent trend of large-scale construction, multi-purpose, excavation of large-scale underground spaces, and construction trends that are changing to skyscrapers. The purpose of this research is to secure the safety of Dongbar among the temporary materials used in construction work by using IT convergence technology, and to propose safety management to prevent safety accidents in the construction work.

건설공사에 있어 가설공사는 그 중요성에 비해 전체공사에 차지하는 공사 금액이 낮고 공사 완료 후에는 철거되므로 다른 공종에 비해 상대적으로 비중이 작게 취급 되는 공종이다. 실제 현장에 근무한 건설기술자들은 공사의 품질과 공사의 안전을 확보하기 위해 여러 공정중 가장 중요한 공종으로 가설공사의 안전을 이야기 한다. 하지만, 가설공사는 공사 진행에 따라 공사현장 여러곳에서 동시에 여러 종류의 가설재가 설치되고, 그것을 사용하여 본 공사가 진행되기 때문에 안전관리가 어려운 것도 사실이다. 건설공사의 안전사고는 거의 가설공사에서 이루어진다고 해도 크게 틀리지는 않는다. 최근 들어 건축물이 대형화, 다양한 복합용도, 대규모 지하공간의 굴착. 초고층으로 바뀌어가는 건설 추세로 보아 가설공사의 중요성과 안전성은 절대 소홀히 할 수 없다. 본 연구의 목적은 IT 기술을 이용하여 건설공사에서 사용되는 가설자재중 동바리의 안전 확보를 연구목적으로 하며 가설공사의 안전사고를 방지하는 안전관리를 제안 하고자 한다.

Ⅰ. 서론

1. 연구의 개념 및 배경

산업재해는 노동 현장에서 근로자가 작업 중 발생할 수 있는 모든 신체적, 부상, 사망, 정신적 피해 등을 의미한다. 건설현장의 안전관리란 사고로부터 작업자의 안전을 보호하기 위한 계획적이고 체계적이며, 조직적인 일련의 조치를 말한다. 기원전 2,000여년 경부터 안전관리 및 안전관리 책임의식이 함무라비 법전의 다섯 규칙에도 나타나 있다. 최근 건축물의 대형화 및 초고층, 복잡한 다용도 건축물과 지하 대공간 건설 등 건설기술의 고도화와 첨단화는 상대적으로 작업자의 안전관리에 대한 체계적이고 시스템에 의한 관리를 요구하고 있다.^[1]

위 그림 1 과 같이 2019년도 업종별 재해자수 통계에 따르면 재해자는 기타의 사업(38.3%) 제조업(26.8%) 건설업(24.9%)에서 대부분 발생하고 있다.

그림 1. 2019년 업종별 재해자 수

Fig. 1. Number of disaster victims by industry in 2019

그림 2. 2019년 업종별 사망자 수

Fig. 2. Number of deaths by industry in 2019

사망자는 건설업(517명, 25.6%)에서 가장 많이 발생하였다. 특히 5인 미만 사업장에(185명) 많이 발생하였고 건설사고 사망자의 재해유형은 떨어짐 사고(추락) 넘어짐. 깔림. 부딪힘(전도) 및 물체에 맞음(낙하, 비래) 등 여러 가지 재해유형에 의한 사고가 발생됐다.

Ⅱ. 가설공사 사고원인 및 대책

가설공사는 본 공사를 실시하기 위해서 공사기간 중에 임시로 설치되여 건축물 또는 구조물의 시공을 위해서 필요한 설비지만, 공사가 완료되면 불필요하여 해체 철거되는 것으로 일반적으로 비계, 거푸집 .동바리, 흙막이 등이 있다. 특히, 가설공사에 사용하는 부재의 강도 결함 또는 구조상 결함이 발생될 경우 추락, 전도 등 중대재해를 일으킬 수 있어 철저한 안전 관리가 필요하다.

1. 가설공사 사고의 원인^[2]

가. 현상 및 실정

(1) 건축물 대형화, 초고층화 및 복합화 건축물과 지하 구조물의 다양화에 따른 가설공사 복잡함. (2) 현장여건의 다양화로 설계단계에서 현장의 여건을 반영한 설계제한 (3) 가설구조물의 중요성, 인식부족 및 구조설계 미반영 - 경험에 의존한 공사 진행 (4) 주로 사용 자재 불량과 설계 하중의 미반영 등의 위험 요소에 의해 발생

나. 사고의 원인

(1) 내부적인 원인으로는 설계 및 안전성 검토 절차 미흡과 가설구조물 설치기준 미준수와 수평하중 등 작업하중의 미반영 등이 원인이 되고 있다.

(2) 외부적인 원인으로는 미인증 불법재, 파손 부식 변형 등 불량자재 사용, 작업자의 숙련도부 족, 작업태도 불량과 제한하중을 초과하는 작업 하중 및 콘크리트 타설 중 발생하는 편심하중 및 집중 하중에 대한 미흡한 대처 등이 있다.

2. 가설공사 사고 방지 대책

가. 가설구조물의 붕괴대책

(1) 가설 구조물 설계 및 시공시 구조 안전성 검토

(2) 가설 구조물 설치에 따른 각종 기준 준수 확인

(3) 가설 구조물에 작용하는 하중 적용의 적정

(4) 인증 자재 사용

(5) 마모, 변형이 발생한 불량자재 사용 배재

(6) 숙련된 작업자 투입

(7) 가설구조물의 설계 하중을 초과하는 각종 기자재 야적금지

(8) 콘크리트 타설계획 수립시 작업하중과 풍하중 고려

위와 같이 가설공사의 사고 원인 및 사고방지 대책에 대하여 확인 하였으나, 실제 현장에서는 이런 대책들이 제대로 이루어지지 않으므로 반복적으로 가설공사 안전사고가 발생하고 있는 실정이다,

Ⅲ. 거푸집 동바리 안전인증

가설 공사의 안전을 확보하기 위하여 가설자재 및 가설 구조의 형태적 안전을 위한 가설재 인증제도와 그 세부적인 사항을 알아보고 특히, 골조공사의 중요한 가설재인 거푸집 동바리에 대하여 안전사고 방지를 위한 세부내용을 확인하고자 한다.

1. 가설재 안전관리

가. 안전인증 대상^[3]

(1) 산업안전보건법 제34조, 별첨 1의 가설재는 안전 인증을 받아야하고 안전인증 마크를 반드시 표시하여야 한다.

(2) 미인증 제품 또는 인증기준 미달제품, 인증취소 제품은 제조 수입 양도 대여 사용금지

나. 안전인증 미대상 자재

(1) 공인시험기관 (KOLAS)에서 발급한 시험성적서를 공사감독자(건설사업 관리자)가 승인한 것을 사용

※ 가설구조물 설계시 자재성능을 확인하여야 한다.

다. 안전인증 마크

(1)국가 통합 가설인증 마크

그림.3 안전인증 마크

Fig. 3. Safety certification mark

(2) 노동부, 환경부 등 5개 부처 13개의 법정 강제인 증 마크를 하나로 통합하여 관리한다.

라. 가설재 안전인증  

(1) 안전인증 대상 가설재 :총 20종 41개 품목

(2) 의무안전 인증대상 가설재 (12종 33품목)

- 동바리(3종) : 파이프 서포트, 시스템 동바리용 등

- 비계(9종) : 강관 비계용 부재, 틀형 비계용 부재, 시스템 비계용 부재 등

(3) 자율안전 확인대상 가설재 (8종)

- 선반지주, 단관 비계용 강관, 방호선반 등

- 엘리베이터 개구부용 난간틀, 측벽용 브라켓

마. 가설 기자재 안전실명제  

(1) 가설 기자재 안전실명제

- 건설 현장에 반입되는 재사용 가설기자재 중에서 “안전기준 미달 가설재 ”를 비전문가도 쉽게 찿을 수 있도록 지원하는 기술 서비스를 말한다.

(2) 재사용 가설기자재

- 현장에서 한번이라도 사용하였거나, 새것이라도 오래 저장해 두어 강도저하가 의심이 되는 가설 재.

(3) 검사기관 : 한국비계기술원

그림 4. 안전발판

Fig. 4. a Safety valve

그림 5. 파이프 서포트

Fig. 5. Pipe Support

2. 거푸집 동바리 공사^[4][5]

거푸집 동바리는 통상적으로 콘크리트를 타설 후 콘크리트가 양생이 될 때까지 거푸집 하부에 설치되는 가설재를 동바리라고 하며 주로 콘크리트 타설시 거푸집 상부의 중량과 작업자의 작업하중을 지지하는 가설재이다.

그림 6. 동바리 개념도

Fig. 6. Dongbari Conceot Diagram

그림 7. 동바리(파이프서포트) 현장시공사진

Fig. 7. Dongbari (Pipe Support) Field Construction Team

그림 8. 시스템 동바리 현장 시공사진

Fig. 8. System Dongbari Field Construction Team

가. 거푸집동바리의 주요 유형  

(1) 파이프 써포트

(2) 강관틀 지주

(3) 수평지지보(Bow Bean, Pecco Beam 등)

(4) 시스템동바리  

나. 유형별 안전성 확보를 위한 체크 포인트

(1) 구조검토 실시확인 및 가설재 조립도 작성․이행 확인

(2) 균열, 파손, 이음부, 규격핀 미사용 등 동바리 재료의 불량 여부 확인

(3) 설치 시 동바리 수직도 불량 등 시공상태의 불량여부 확인

(4) 거푸집 동바리 설치부위 침하방지 확인

(5) 안전인증 미등록 제품 사용 여부 확인

Ⅳ. 가설재 안전성 확보방안

가설 구조물의 안전성 확보를 위해서는 안전인증서 확인, 자율안전 확인, 제품심사결과서(시험성적서)확인 등 기본적인 안전성 확인이 필요하다. ^[6]

. 안전인증서 검토 및 보관

한국 가설협회로부터 사용 가설재의 안전인증서를 확인하고, 인증받은 제품이 현장에 반입되고 해당 가설구 조물에 사용되였는지 확인하여야 한다.

그림 9 안전 인증서

Fig. 9. Safety Certicate

2. 자율안전 확인

현장 자체적으로 해당공사 관계자들이 자율안전 점검을 실시하여 자재의 변형, 마모, 접합부의 불안전한 체결 등을 확인하여 교체하는 자율적인 안전 확인이 매우 중요하다.

3. 제품 심사결과서(시험성적서)확인

그림 10. 제품심사 결과서

Fig. 10. Product review result

현장에 반입되는 자재는 제품심사 결과서의 확인을 받은 제품인지를 확인하고 반입하여야한다.

4. 구조검토 이행사항에 대한 확인^[7]

구조계산서와 조립도에 대한 확인이 무엇보다 안전사고를 방지하는데 필요하다. 특히, 구조적으로 취약한 부위는 타설 방법을 제시하여야 하며, 전이보 하부의 타설 순서를 포함하여 위험구간은 사전에 위험성 평가를 실시하여 관리하여야 한다. 현장에서는 흔히 시스템 동바리가 아닌 파이프 서포트 경우 조립도를 생략하는 경우가 많아 보길이 방향의 동바리 간격과 보춤 방향의 동바리 열수에 대한 확인이 중요하다. 현장애서 특히 중요하게 확인할 사항은 멍에 규격이 보통 80*80 각재로 되어있어 동바리 설치 시 멍에와 동바리 상부바닥판(140mm*140mm)이 멍에 중간에 위치하지 않으므로 상부하중 전달 시 전도, 좌굴의 위험성이 커지므로 시공전 시공관리에 대한 사전 검토와 작업자 교육이 꼭 필요하다.

Ⅳ. IT 기술을 이용한 동바리 안전관리

1. 동바리 경사 계측기 설치

콘크리트 타설전 사전에 전자경사 계측기를 설정된 위치에 수직 및 수평으로 설치하고, 타설전 타설 부위에 대한 동바리 변위 제한치(통상 h/300)를 구조설계서에서 확인하여야 한다.

그림 11. 동바리 경사계측기 설치-1

Fig. 11. Dongbari Slope Instrument Installation -1

2. 동바리 안전관리 모니터링

그림 12. 동바리 경사계측기 모니터링

Fig. 12. Dongbari Slope Measuring Instrument Monitoring

콘크리트 타설시 동바리에 전달되는 모든 하중에 의한 변위값을 지속적으로 모니터링 한다.[8][9]

3. 모니터링에 대한 관리

현장에 설치한 동바리 경사계측기로 위를 측정한 결과 가장 문제가 되는 부분은 동바리가 설치되는 바닥면이 평탄하지 못하여 동바리 설치 시 거의 모든 동바리가 경사지게 설치되고 있는 점이다. 그에 따라 실제 콘크리트를 타설하기도 전에 동바리 변위치가 설계에서 제시한 변위제한치 값의 20% 이상 도달할 경우가 있으므로, 콘크리트 타설전 경사계측기의 보정을 실시하여 관리하여야 한다. 보통의 경사 계측기는 수치가 아닌 각도(단위: degree)로 나타나므로, 1차 관리기준(안전: 1/300 = 0.19°이내)과 2차 관리기준(주위: 1/200 = 0.28°이내)과 3차 관리기준(위험: 1/100 = 0.57°이내)을 설정하여 관리하여야 한다. 2차 관리기준에 도달시에는 작업자에게 경고 조치 등으로 안전관리를 해야하며, 3차 관리기준에 도달하며 즉시, 해당 공사 작업을 중지하고 보강 등의 적절한 조치를 하여야 한다.^[10]

Ⅳ. 결론

건설현장에서 일어나는 안전사고는 고귀한 생명의 손실과 재산상의 피해와 건설회사의 공신력까지도 잃게 하고 있다. 건설현장의 안전사고는 정부정책의 문제보다는 현장 관계자의 더 많은 노력이 있어야만 사고를 줄일 수 있다. 주로 가설공사에서 제일 많이 발생되는 안전사고는 너무 다양하게 발생 되므로 공사전에 위험성 평가 등 철저한 준비가 필요하다.

특히, 동바리 안전사고는 발생할 경우 중대한 재해로 나타난다. 그러므로 동바리의 안전관리는 더욱 더 적극적으로 대응해야 한다. 동바리 안전사고 방지를 위해 첫째, 현장 시공이 복잡하고 시일이 걸릴지라도 모든 부재가 인증 자재인지 확인하여 자재의 부실로 인한 사고를 방지해야한다. 둘째, 구조검토 이행사항에 대한 확인이 무엇보다 중요하다. 위험부위는 사전에 타설순서 및 타설방법을 작업자에게 제시하여 작어자 경험에 의한 타설공사가 안되도록 하여야한다. 셋째, IT 기술을 이용한 동바리 모니터링 시스템을 도입하여 타설 시간 동안 동바리 수직, 수평 변이를 모니터링하여 안전사고를 방지하는 것을 본 논문에서 제안한다. 현장의 모든 관계자의 노력으로 건설현장안전사고가 발생하지 않기를 건설현장에서 근무하는 기술인의 작은 바램이다.