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박재운 동신대학교 일반대학원 2016 국내석사
오늘날 많은 사람들은 공동의 실내 공간에서 학업이나 업무 등의 다양한 일을 수행한다. 그러나 이렇게 함께 공동으로 사용하는 공간은 여러 가지 오염 요인에 의해 업무의 효율 뿐 만아니라 건강에도 좋지 않은 영향을 미치게 될 수 있다. 그래서 무엇보다도 공동으로 사용하는 공간에 대한 쾌적한 환경의 유지가 중요한 요소로 인식되고 있다. 본 논문에서는 이러한 공동으로 사용되는 사무실이나 도서관, 강의실 등의 공간을 보다 쾌적한 환경으로 만들기 위해서 환경적으로 유해한 요소들을 분석하고, 이러한 유해 요소들을 관리하여 보다 좋은 생활환경을 제공하기 위한 통합 실내 환경 관제시스템에 관해 연구하고자 한다. 본 논문에서 설계 및 구현하고자 하는 통합 실내 환경 관제시스템은 실내 환경에 유해한 요소들을 측정하고, 이를 토대로 유해 환경을 자동으로 모니터링 및 개선해주는 시스템이다. 이 시스템은 먼저 환경에 유해한 영향을 미칠 수 있는 요소들을 센서를 통하여 수집하고 서버로 전송하며, 상황에 따라 액추에이터를 구동시킬 수 있도록 MCU(Micro Controller Unit)를 사용한다. 이 시스템의 서버에서는 주기적으로 MCU로부터 전달된 센서 정보들을 저장할 뿐만 아니라, 정보들로부터 유해 정도를 판단하여 실시간으로 여러 장치들을 제어하기 위한 제어정보를 MCU로 전달하여 액추에이터를 구동시킨다. 또 향후 데이터의 통합적인 관리를 위해 DB에 저장한다. 이 관제시스템은 실시간으로 관리자나 사용자들이 웹 환경에서 일반 PC나 스마트폰을 통해 여러 가지 정보를 확인하고 제어할 수 있도록 한다. 제안된 실내 환경 관제시스템은 실내 환경의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있고 액추에이터를 구동시킴으로써 쾌적한 환경을 제공할 것이다. 또한, 각종 실내 공간에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 사람들의 실내 환경오염 인지도 역시 높이는 방안이 될 것이다.
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건설 안전 및 생산성 강화 통합 스마트 안전시스템 연구
스마트 건설 안전 기술에 대한 학계의 관심과 노력에도 불구하고, 관련 요소기술의 실효성, 규제 기관과 기업 간의 인식 차이, 건설 관계자의 관행 유지 등으로 인해 아직도 스마트 건설의 실제 건설 현장 적용은 지극히 제한적으로 이루어지고 있다. 이로 인해 근로자의 안전관리가 제대로 도모되지 못하는 측면이 있으며, 건설과정에서의 시간적, 경제적 기회비용 손실 또한 막대하다. 따라서 스마트 건설 안전의 실효성 제고를 위한 요소기술 및 그를 활용한 통합 스마트 건설 안전 관제 시스템에 대한 실증 연구는 중요한 의미를 갖는다. 특히 2022년 1월부터 시행되는 중대재해처벌법 시행에 대한 대비를 위해 안전 관련 고지가 합당하게 이루어졌는지에 대한 증빙이 매우 중요한 사안으로 부상하였는데, 효율적으로 안전관리 이력과 데이터를 남기기 위해서도 실질적인 스마트 건설 안전 기술 개발의 필요성이 급격히 부상하고 있다. 해외의 경우, 건설 공정 및 안전관리와 법적 요구사항 대응에 필요한 데이터를 남기기 위해 스마트폰, 태블릿 등을 활용한 스마트 안전시스템의 활용 사례가 점차 증가하고 있다. 많은 경우 안전을 위한 노력은 공정률 및 생산성 지표의 동시적 향상 또한 불러온다. 그렇기에 학계 또한 최근 스마트 안전관리 시스템에 많은 관심을 기울이고 있다. 이에 반해, 우리나라에서는 스마트 안전관리 시스템이 건설 현장에 적용된 예가 제한적이고, 이에 대한 연구 또한 실제적 효용성보다는 단편적인 학술적 의미에 초점을 맞춰 진행되고 있는 상황이다. 이에 본 연구에서는 스마트 건설 안전에 대한 다양한 선행 기술을 분석하였고, 이들 중 활용성과 중요도가 높은 기술 항목을 5개 선정하여 이들에 대해 각기 요소기술 Smart Construction Object (SCO)를 개발하였다. 그리고 개발된 SCO의 효용성과 가치를 Tri-axial diagram 분석법을 이용하여 평가하였다. 또한 SCO를 기반으로 한 스마트 건설 안전 관제 시스템을 개발하였고, 개발된 SCO와 관제 시스템의 우수성을 하이테크 플랜트, 발전소, 반도체 공장, 터널 공사, 철로 공사, 지하 수조 공사 등 다수의 현장 적용을 통해 검증하였다. Tri-axial diagram 분석 결과 본 연구에서 개발된 SCO는 선행연구의 SCO 대비 개선된 인식성과 자율성을 갖는 것으로 분석되었다. 그리고 개발된 SCO와 스마트 건설 관제 시스템의 현장 적용 결과, 건설자원 관리 절차의 간소화와 더불어 Job Safety Analysis, Tool Box Meeting, Permit to Work, 부적합관리 등의 간소화 등을 통해 건설에 소요되는 시간을 기존 대비 40% 이상 획기적으로 감소시킬 수 있었고, 건설 및 유지관리 비용을 70% 이상 감소시킬 수 있었다. 본 논문에서 제안한 시스템은 LH 한국토지주택공사, 삼성엔지니어링, 한라 등 굴지의 기업들이 수행한 건설작업 현장에 적용되어 스마트 안전관리시스템의 기획-설계-개발-검증에 이르기까지 전 과정의 성공적인 수행을 지원하였다. 이 모든 과정을 통해 기존 스마트 건설 연구의 장단점과 관련 요소기술들의 실효성을 제안 시스템의 설계 구현 및 검증을 통해 체계적으로 고찰함과 동시에, 현장 친화적이면서 안전성과 생산성을 획기적으로 높일 수 있는 통합 스마트 안전시스템을 제시하였다는데 의의를 지닌다. Despite academic interest and efforts in smart construction safety technology, the practical application of smart construction to construction sites is still very limited due to the effectiveness of related element technologies, differences in perception between regulatory agencies and companies, and the practices of construction personnel. As a result, safety management of workers is not properly promoted, and the loss of time and economic opportunity cost in the construction process is also huge. Therefore, empirical research on the element technology for enhancing the effectiveness of smart construction safety and the integrated smart construction safety control system using it has important meaning. In particular, in order to prepare for the enforcement of the Serious Accident Punishment Act, which will take effect from January 2022, the proof of whether safety-related notices have been properly made has emerged as a very important issue. In order to effectively leave safety management history and data, the need for practical smart construction safety technology development is rapidly emerging. In the case of overseas, the use cases of smart safety systems using smartphones and tablets to leave data necessary for construction process and safety management and response to legal requirements are gradually increasing. In many cases, safety efforts also lead to simultaneous improvements in progress rates and productivity indicators. Therefore, academia is also paying a lot of attention to smart safety management systems recently. On the other hand, in Korea, examples of smart safety management systems applied to construction sites are limited, and research on this is also being conducted focusing on fragmentary academic meaning rather than practical utility. Accordingly, in this study, various prior technologies for smart construction safety were analyzed, and among them, five technical items with high utility and importance were selected and Smart Construction Object (SCO) was developed as an element technology for each. And the utility and value of the developed SCO were evaluated using the triaxial diagram analysis method. In addition, a smart construction safety control system based on SCO was developed, and the superiority of the developed SCO and control system was verified through multiple field applications such as high-tech plants, power plants, semiconductor factories, tunnel construction, railway construction, and underground water tank construction. As a result of the triaxial diagram analysis, the SCO developed in this study was analyzed to have improved recognition and autonomy compared to the SCO of previous studies. In addition, as a result of field application of the developed SCO and smart construction control system, construction resource management procedures are simplified, as well as Job Safety Analysis, Tool Box Meeting, Permit to Work, and nonconformity management. It was possible to dramatically reduce the construction time by more than 40% compared to the previous case, and to reduce construction and maintenance costs by more than 70%. The system proposed in this study is applied to the construction work sites performed by leading companies such as LH Korea Land and Housing Corporation, Samsung Engineering, and Halla, and the entire process, from planning, design, development, and verification of the smart safety management system, is successfully supported. Through all these processes, the pros and cons of existing smart construction research and the effectiveness of related element technologies were systematically considered through design, implementation, and verification of the proposed system. At the same time, it is meaningful in that it has presented an integrated smart safety system that is site-friendly and can dramatically increase safety and productivity.
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