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[Red Velvet]Safety management system at construction site using IMU

  • 권소연
  • 인하대학교
  • 작품구분일반형
  • 공개여부비공개
  • 카테고리정보, 기계
  • 등록일2019-08-02
  • 팀원(공동개발자)장선호, 권소연, 정준철, 최병희
  • 출품 경진대회제11회 인하종합설계경진대회

상세설명

1. 수행배경

◦줄지 않는 건설현장 근로자들의 사고

   통계청 자료에 따르면 2014년 기준 한국 노동자 10만 명 중 산재 사망자가 10.8명(OECD 회원국 가운데 1위이며 EU 평균의 5배에 해당)에 달하며 이에 대한 수는 꾸준하게 유지되고 있다. 전체 재해 발생률은 매년 감소하고 있으나, 사망자 수는 변동이 거의 없다. 즉, 산재 발생 건수 당 사망자수는 매년 증가하고 있다. 산재를 줄이려는 여러 대책들이 큰 효과를 보지 못하고 있음을 의미한다.

    고용부 산업재해현황 분석연보에 따르면 2017년 전체 산업재해 중 건설업이 차지하는 비중은 3.47%로 전 산업 중 산재발생 1위에 해당하고 이에 대한 값은 꾸준하게 유지되고 있다. 사망자수 또한 전체의 29.6%로 전 산업 중 1위이다. 토목, 건설공사는 줄어들지 않고 있다. 주요 교통시설을 중심으로 도심 지하화 프로젝트가 진행되고 있으며 서울에서만 GTX, 영동대로 지하공간 복합개발 등 15개의 대형 지하개발 사업이 진행되고 있다. 따라서 본 제안을 지하, 터널 공사에 초점을 맞추려 한다.

 

◦본 제안의 목적

    ‘IMU를 이용한 건설현장 안전관리장치’는 작업자가 가동 중인 중장비 근처에 갈 경우 자동으로 일시정지 하여 안전사고를 줄일 수 있다. 작업자의 위치 정보를 수집하여 작업관리자가 작업자의 위치를 쉽게 파악할 수 있다. 매몰사고가 발생하더라도 위치를 보다 쉽게 파악할 수 있어 신속한 구조와 대처가 가능하다. 본 제안은 GPS 사용이 어려운 지하공간에서도 작업자의 위치를 보다 정확하게 파악할 수 있어 산업재해를 획기적으로 줄일 수 있다. 확장할 경우 빅데이터화 할 수 있다. 이는 건설현장에서 어떤 문제점이 연속적으로 발생하는지 분석할 수 있는 지표가 된다. 더 나아가, 건설 장비나 작업방식 등을 개선하거나 새롭게 개발하는 데에 쓰일 수 있다.

 

2. 수행기간

 

2019.07.01 ~ 2019.08.30(약 2개월)

 

3. 개발작품 설명

 

   - 측정, 통신, 제어기술은 본 제안을 구체화 하는 데에 필요로 하는 기술들이다. 현재는 측정기술을 구현 하는 것에 집중하고 있지만, 측정기술은 이동거리를 정확하게 측정하고, 이를 통해 정확한 위치좌표를 얻는 것을 목표로 한다. 하드웨어적으로는 9축 IMU를 사용하여 시제품을 제작할 것이다. 문제 해결 방안에서 설명한 알고리즘을 적용하여 이동 거리측정을 할 예정이다.

 

    - imu를 통한 측정 후 RF통신을 채택하여 장애물 많은 현장에 사용 가능

 

    - 건설 근로자가 건설기계의 동작 범위 안에 진입시, 건설기계를 자동으로 정지시키는 기술 

 

측정부

 측정부는 IMU를 포함하며 Unit의 위치를 파악한다. 지하공사 현장으로의 입구 등을 시점으로 고정하여 현장에 진입하는 순간부터 측정을 시작한다. 각 Unit들은 각자의 위치 정보를 통신부로 전달한다.

통신부

 통신부는 RF 송수신 장치를 기반으로 구성되어있다. RF는 433MHz 주파수가 주로 사용되는데 파장의 길이가 70cm로 긴 편이라 장애물이 많거나 거리가 멀더라도 전송에 큰 지장을 받지 않는다. 통신부는 RF를 통하여 측정부에서 측정한 위치 정보를 송수신한다. 

제어부

 제어부는 수신한 상대방의 위치 정보를 통해 현재 Unit 본체와의 거리를 파악한다. 그리고 만약 적정거리 이내로 접근한다면 제어부는 경고음을 발생시키고 위험거리 이내로 접근할 경우 장비는 작업을 강제로 정지시킨다.

 

 

4. 활용방안

 

    통신을 이용한 위치측정 모델의 경우 폐쇄된 한 공간을 기준으로 잡아 측정하게 된다. 따라서 매번 공사를 진행할 때마다 측정 장비를 설치해야 한다. 만약 작은 규모의 건설사업일 경우 비용의 문제로 인해 위치측정을 이용하여 사고를 예방하지는 않을 것이다. IMU를 이용한 본 제안의 경우 지구에서 측정하는 것을 기준으로 하기에 어떠한 공사현장이라도 적용이 가능하다. 본 제품 외 별도의 측정 장치가 필요치 않으며 추후 다른 공사현장에서도 이용이 가능해 비용이 절감될 것이다. 다시 말해, 공사현장에 더 쉽게 보급할 수 있고, 더 많은 비용을 절감하며, 더 많은 사람을 구할 수 있음을 의미한다.

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