최근, 뉴스 등에서 타워크레인 붕괴사고로 인한 사망사고를 심심치 않게 듣게 되는데 타워크레인은 건축공사 현장에서는 없어서는 안 될 필수 설비임에 틀림없다. 타워크레인을 많이 설치하고 또 많이 사용하는 만큼 안전이 무엇보디도 중요하다고 할 수 있는데 이번 호에는 타워크레인이 어떻게 설치되고 또 어떻게 해야 안전한 작업을 할 수 있는지 살펴보기로 하자.
현재 건축물의 높이가 높아지고 우리나라 가구 형태가 개인 주택에서 아파트로 변화함에 따라 타워크레인의 사용 횟수는 계속해서 증가하고 있다. 그러나 이처럼 증가하는 타워크레인 사용 횟수에 반해 우리나라 타워크레인 관련 정책은 매우 미비한 실정이다. 특히 타워크레인과 관련된 사고의 원인 중 가장 큰 비중을 차지하는 타워크레인 연식에 대한 기준은 그 설정 근거가 부족하다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 문제점에 주목하여 타워크레인의 보다 신뢰성 있는 타워크레인의 연식을 설정하는 연구를 진행한다. 이를 위해 본 연구에서는 기존 연구에서 사용했던 사례와 영국 타워크레인 기준을 바탕으로 사용 연식을 설정한다.
타워크레인은 조선, 건설 등 산업 현장에서 중량물 운반 운전을 위한 도구로 사람이 수동 작업으로 대부분 수행된다. 이러한 타워크레인 운전 훈련 과정은 훈련 실습자에게 장시간 교육하기에 비효율적 뿐 아니라 위험한 작업이므로 최근에는 가상 훈련 시뮬레이션을 통해 이루어 지고 있다. 이러한 가상 타워크레인 시뮬레이션을 구현하기 위해서는 기후환경, 중량물, 줄걸이와 같은 외부적 요인도 중요하지만 타워크레인의 운반 중량물과 직접적으로 연결이되는 로프를 정밀하게 표현하는 것이 중요하다. 하지만, 현재 개발된 대다수의 로프는 단면이 원통형을 띄고 있어 물리적인 요인이 작용하였을 때, 회전축이나 물리적인 형태를 가늠하기가 어렵다. 그러므로, 가상의 타워크레인 시뮬레이션 로프를 실제 타워크레인 슬링벨트와 유사한 면의 형태를 가지고 구축하여 실 환경과 유사한 환경에서 숙련된 타워크레인 시뮬레이션을 훈련하기 위한 로프 시뮬레이션이 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 로프 시뮬레이션이 실제와 동일한 형태의 슬링벨트를 제공할 뿐만 아니라 로프의 면 형태 구현하고, 물리시뮬레이션을 통해 로프의 사실적인 움직임을 나타낼 수 있는 가상현실(VR) 기반 훈련 로프 시뮬레이션을 제시한다.
타워크레인은 빌딩, 아파트, 교하공간이 높은 교량, 플랜트 공사 등 고소작업이 이루어지는 공사에서 유익하게 사용되는·건설장비이다 타워크레인은 단면에 비하여 그 설치높이가 높아서 매우 세장한 구조물이며, 마스트 상부에 설치되어 있는 상부구조물(타워 해드, 지브, 카운터 지브, 카운터 웨이트, 기계장치 등)의 자중이 매우 크기 때문에 하중균형, 풍하중, 인양하중 등에 아주 민감한 강구조물이다. 따라서 이러한 타워크레인의 특성에 대한 이해의 부족과 안전한 작업방법의 불이행 등으로 인한 사고가 가끔 발생되고 있으며, 타워크레인의 사고는 곧바로 중대재해로 이어지고 있다.(중략)
현재 건축물의 높이가 높아지고 우리나라 가구 형태가 개인 주택에서 아파트로 변화함에 따라 타워크레인의 사용 횟수는 계속해서 증가하고 있다. 그러나 이처럼 증가하는 타워크레인 사용 횟수에 반해 우리나라 타워크레인 관련 정책은 매우 미비한 실정이다. 특히 타워크레인과 관련된 사고의 원인 중 가장 큰 비중을 차지하는 타워크레인 연식에 대한 기준은 그 설정 근거가 부족하다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 문제점에 주목하여 타워크레인의 보다 신뢰성 있는 타워크레인의 연식을 설정하는 연구를 진행한다. 이를 위해 본 연구에서는 기존 연구에서 사용했던 사례와 영국 타워크레인 기준을 바탕으로 사용 연식을 설정한다.
국내 건설 현장 타워크레인의 사용량 증가에 따른 재해 감소를 위한 연구가 진행되고 있지만 무인타워크레인에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 타워크레인 유형별 사고 요인의 중요도 순위를 AHP 분석을 통해 도출하여 제시하고자 한다. 분석 결과 무인타워크레인에서 인양 작업이 가장 높은 중요도를 보였다. 본 연구 결과를 바탕으로 중요도가 높은 요인을 우선적으로 관리하여 타워크레인 사고 저감을 위한 조치가 필요할 것으로 사료된다.
예측 불가능한 자연 재해를 포함하여 현장관리자의 장비 설치 및 운영 시의 경험부족은 타워크레인과 같은 대형양중장비에 심각한 사고의 원인으로 작용한다. 국내에서는 2003년 태풍 "매미"의 영향으로 불안정한 지지구조를 가진 약 50여대의 타워크레인이 전복되는 사고가 발생하였으며, 아직까지 많은 현장관리자는 대형양중장비에 대한 설치 및 운영에 대한 이해가 부족하여 예산을 실행하는 데 비효율적인 모습을 보이고 있다. 또한, 최근 들어 초고층 건설 프로젝트가 급격하게 증가함으로써 타워크레인의 사용빈도 또한 증가하고 있으므로, 이로 인한 타워크레인 기초판의 지지 안정성뿐만 아니라 횡지지 안정성을 검토하는 것이 요구되고 있다. 본 연구의 목적은 타워크레인의 횡지지 최적설계 알고리즘을 개발하는 것으로, 타워크레인 횡지지의 구조적인 안정성을 확보하고 비용이 최소화되는 부재조합을 선택하여 현장에 적용 가능하게 한다. 이는 향후 현장관리자의 타워크레인 설치 및 운영 업무를 효율적으로 증진시킬 것이다.
기존의 양중부하의 계산은 단순히 자재묶기 $\cdot$ 상승 $\cdot$ 설치 $\cdot$ 하강의 4단계로 산정한다. 이는 타워크레인의 양중작업과 관련되는 다른 영향요인을 고려하지 못한다는 단점을 내포하고 있다. 이에 본 연구에서는 기존 타워크레인의 양중작업에서 시간을 예측하는데 고려하지 못하였던 많은 요인을 도출하고자 하였으며 이를 통해 타워크레인의 양중작업시 요구되는 양중시간에 대한 예측모델을 구축하였다. 타워크레인의 양중시간을 정확히 예측하기 위해서 양중시간에 영향을 미치는 변수를 자재관련, 타워크레인의 특성, 양중작업관련 타워크레인 운용 및 기상상황과 관련하여 28개의 다양한 변수들을 식별하였다. 이를 통해 타워크레인의 양중작업 시 요구되는 양중시간에 대한 예측모델을 구축하였다. 타워크레인의 양중시간 예측을 정확히 산정하기 위해 예측모델을 상차양중모델과 하차양중모델로 구분하였고 양중에 미치는 영향요인을 양중대상에 따라 선별하여 다중회귀분석의 과정을 거쳐 그 신뢰도를 높이도록 하였다.
무인타워크레인의 운전자격 취득이 쉬워지고 불법개조가 늘어나며 소규모 건설현장에서도 무인타워크레인이 점차 활용되고 있다. 그러나 운전경험이 부족한 타워크레인 운전자의 문제가 커지면서 안전사고도 늘고 작업자도 사고위험에 노출되고 있다. 본 연구에서는 무인타워크레인 사고를 분석하여 사고 원인을 도출하였다. 그 후, 사고 원인의 중요도를 도출하기 위해 AHP 기법을 사용하여 분석하였다. 이 연구의 결과는 무인타워크레인을 사용하는 사업자와 건설 노동자들이 작업 규칙을 따르지 않는다는 것이다.
타워크레인은 건설현장의 전체 자재인양 중 약 50%의 물량을 인양하는 양중 장비로 그 수는 빠른 속도로 증가하고 있으나, 건설현장에서의 소홀한 안전관리로 타워크레인 관련 안전사고는 매년 지속적으로 발생되고 있는 실정이다. 특히, 텔레스코핑 작업은 타워크레인 설치단계에서 텔레스코핑 케이지를 유압으로 상승시킨 후 생긴 빈 공간에 새로운 마스트를 삽입하여 요구 높이까지 상승시키는 작업으로 고소에서 다수의 작업자가 동시에 작업을 실시하여 추락 및 낙하의 위험성이 존재하는 등 타 작업에 비해 재해사례 비중이 가장 높은 것으로 분석되었다. 본 연구의 목적은 타워크레인 작업 중 특히 위험성이 높은 것으로 조사 및 분석된 텔레스코핑 작업의 안전성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 타워크레인 텔레스코핑 자동화기술의 개념모델을 제안하고 이에 대한 안전성 측면에서의 잠재적 성능을 분석함으로써 향후 타워크레인 텔레스코핑 자동화기술 실물 제작을 위한 원천자료를 제공하는 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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