크레인 작업의 안전성 향상을 위한 인간공학적 개선에 관한 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Crane is a representative machine for carrying heavy goods, and crane work is at high risk of accidents due to the nature of work that requires workers to fasten the heavy goods directly with slinging tools and move them together during transport. In the past five years (2013-2017), 185 deaths and 3,556 casualties were caused by accidents in crane work, which is very high compared to other machines. This is because crane work is the main work of heavy cargo transportation, and if an accident occurs, it is likely to lead to a major accident.
Crane belongs to the human-mechanical system and is a partial safety machine that requires the normal operation of the safety device and the operator's attention and proficiency for safe crane operation. To improve the safety of these crane operations, human errors should be minimized as much as possible, and for this, it is necessary to consider ergonomic principles from the design stage of the crane. In addition, it is required to strengthen human factors for drivers and slinging workers participating in crane work.
Crane is classified as a dangerous machine and instrument under the Occupational Safety and Health Act and is subject to safety certification at the design and manufacturing stage of cranes, but it is insufficient to prevent accidents because safety measures considering human characteristics are not sufficiently reflected. Therefore, it is necessary to review the safety certification criteria through ergonomic conformity analysis.
As for crane operators, the crane driver's qualification applies only to cranes with driving rooms, and the majority of cranes that are pendant or remote control operation methods do not require a separate driver's qualification. Furthermore, the heavy goods are handled by the side, so that slinging workers at high risk of accidents are not required to be qualified, and crane work is possible after receiving special education conducted by the employer. Special education is important for the safety of crane workers, but most workplaces do not have proper educational facilities or professionals to systematically conduct crane education and are conducted formally. While the safety of crane work is still threatened due to the risk of crane facilities and the limitations of the system, this study conducted an analysis of related systems and workers, such as crane safety certification standards, to obtain effective safety improvement measures for crane work.
First, five types of ergonomic evaluation principles (feedback, consistency, compatibility, pull-proof, fail-safe) were selected by examining the heuristic principles for the ergonomic analysis of safety certification criteria applied to crane facilities. And problems and improvement measures were derived through analysis of the association with the ergonomic evaluation principle of the crane safety certification standard.

Crane safety certification standards consist of a total of 119 provisions for seven fields, including mechanical devices, electrical devices, and safety devices, and 50 of them were classified as subject to ergonomic evaluation. In detail, a total of 28 provisions were applied to the feedback principle, and 22 and 14 provisions were found to be related to the full-proof and fail-safe principles, respectively. As for the consistency principle, six provisions were applied in the field of safety devices and operating devices, and as for the compatibility principle, two provisions of the crane operating device were applied. As a result of applying the ergonomic evaluation principles to these provisions, a total of 16 provisions were found, including 9 feedback, 2 compatibility, 1 consistency, and 4 full-proof provisions.
Next, in this study, through a survey of crane drivers and slinging workers, the causes of accidents felt by workers and problems with special education and qualification systems were identified. The survey was conducted on 387 crane workers in 25 companies, including 8 major shipbuilders in Korea. As a result of questioning the main causes of crane accidents, 79% of the respondents pointed to human factors such as failure to comply with safety rules, poor crane operation, and poor slinging work.
According to the analysis of the workplace education environment for workers, only 16.7% (61 people) of special education conducted under the Occupational Safety and Health Act received theoretical and practical education through professional instructors, and the majority received theory-oriented education without systematic or professional instructors. As a result, 71% (269 people) said that special education should be conducted through properly qualified educational institutions or educational centers in the workplace, about 9 times more than 7.9% (30 people) said that it was not. Therefore, it was confirmed that it was necessary to strengthen human factors through the improvement of the training method and qualification system for the existing slinging work and crane operation (pendant, remote control operation).
It is hoped that this study will help improve and develop crane safety by reviewing the ergonomic conformity of safety certification standards and improving education and qualification system to improve the skill and safety of crane drivers and slinging workers.

국문 초록 (Abstract)

크레인(crane)은 중량물을 운반하는 대표적인 기계설비로서 크레인 작업은 작업자가 직접 중량물을 줄걸이 용구로 체결하고 운반 중에 함께 이동해야 하는 작업 특성으로 인해 사고발생 위험이 높다. 지난 5년간(2013-2017년) 크레인 작업에서 발생한 사고로 인한 사망자가 185명, 재해자가 3,556명으로 다른 기계에 비해 사고 강도가 매우 높다. 이는 크레인 작업이 중량물 운반이 주요 작업으로 사고가 발생하면 큰 사고로 이어질 가능성이 높기 때문이다.
크레인은 인간-기계 시스템에 속하며, 안전한 크레인 작업을 위해서는 안전장치의 정상적인 작동과 함께 작업자의 주의와 숙련도가 요구되어지는 부분 안전형 기계류(partial safety machine)이다. 이러한 크레인 작업의 안전성을 향상시키기 위해서는 휴먼에러를 가능한 한 최소화시켜야 되며, 이를 위해서는 크레인 설계단계에서부터 인간공학 원칙을 고려하는 것이 필요하다. 아울러, 크레인 작업에 참여하는 운전자와 줄걸이 작업자에 대한 인적요인 강화도 요구되어진다.
크레인은 산업안전보건법에서 위험기계ㆍ기구로 분류되어 크레인 설계ㆍ제작 단계에서 안전인증을 적용받고 있으나, 안전인증기준이 인간의 특성을 고려한 안전조치가 충분히 반영되어 있지 않아 사고를 예방하기에 부족하다. 따라서 안전인증기준에 대한 인간공학적 적합성 분석을 통한 검토가 필요하다.
크레인 작업자에 관하여서는 크레인 운전자격이 운전실이 있는 크레인에만 적용되고 펜던트 또는 리모컨 조작방식인 대다수의 크레인에는 운전자격이 별도로 요구되지 않고 있다. 더욱이, 중량물을 곁에서 다루어 사고위험이 높은 줄걸이 작업자들에 대해서도 별도의 자격을 요구하지 않으며, 사업주가 자체적으로 실시하는 특별교육을 받으면 크레인 작업이 가능하도록 되어 있다. 특별교육은 크레인 작업자의 안전을 위해 중요하나, 대다수 사업장에는 크레인 교육을 체계적으로 수행할 수 있는 교육시설이나 전문인력이 제대로 갖추어지지 않고 형식적으로 이루어지고 있다.
이러한 크레인 설비의 위험성과 제도의 한계성으로 인해 크레인 작업의 안전은 여전히 위협받고 있는 상황 가운데에서 본 연구는 크레인 작업에 대한 실효성 있는 안전성 향상 방안을 얻고자 크레인 안전인증기준 등 관련 제도와 작업자들에 대한 실태 및 분석을 수행하였다.
먼저, 크레인 설비에 적용되는 안전인증 기준의 인간공학적 분석을 위해 휴리스틱 원칙을 조사하여 인간공학 평가원칙 5가지 유형(피드백, 일관성, 양립성, 풀 프루프, 페일 세이프)을 선정하였다. 그리고 크레인 안전인증기준에 대한 인간공학 평가원칙과의 연관성 분석을 통해 문제점 및 개선방안을 도출하였다.
크레인 안전인증기준은 기계장치, 전기장치, 안전장치 등 7개 분야에 대해 총 119개 조항으로 구성되어 있는데, 연관성 분석을 실시한 결과 이 중 50개 조항이 인간공학 평가 적용대상으로 분류되었다. 세부적으로 피드백 원칙에서 총 28개 조항이 해당되었고, 풀 프루프와 페일 세이프 원칙에서 각각 22개와 14개 조항이 연관되는 것으로 파악되었다. 일관성 원칙은 안전장치, 조작장치 분야 등에서 6개 조항이 해당되었으며, 양립성 원칙은 크레인 조작장치의 2개 조항이 적용되었다. 이들 조항에 대해 인간공학 평가원칙을 적용한 결과 미흡 또는 일부미흡 등급 조항은 피드백 9개, 양립성 2개, 일관성 1개, 풀 푸르프 4개 조항 등 총 16개 조항으로 나타났다.
다음으로 이 연구에서는 크레인 운전자 및 줄걸이 작업자에 대한 설문조사를 통해 작업자들이 체감하는 사고 원인과 특별교육 및 자격 제도의 문제점을 확인하였다. 설문조사는 국내 8대 조선사를 포함한 25개사에서 387명의 크레인 작업자들을 대상으로 실시하였다. 이들에 대해 크레인 사고의 주요 원인을 설문한 결과 응답자의 79%가 안전수칙 미준수, 크레인 조작 및 줄걸이 작업 미숙 등의 인적요인(human factor)을 지목하였다.
특히 작업자들을 위한 사업장 교육환경 분석에 따르면 산업안전보건법에 따라 실시되는 특별교육은 체계적인 교육과정과 실습교육장을 갖추고 전문 강사를 통해 이론교육과 실습 교육을 받았다는 경우는 16.7%(61명)에 불과하여 대다수가 체계적인 교육과정이나 전문강사 없이 이론 위주의 교육을 받고 있음을 확인하였다. 이로 인해 특별교육을 적정 자격을 갖춘 인정받은 교육기관이나 사업장 내 교육센터를 통해 실시하도록 하는 제도개선 의견이 71%(269명)로 ‘그렇지 않다’는 의견 7.9%(30명)에 비해 약 9배 정도로 조사되었다. 따라서 기존의 줄걸이 작업과 크레인 운전(펜던트, 리모컨조작)에 대한 교육방법 및 자격제도 개선을 통해 인적요인 강화가 필요함을 확인할 수 있었다.
본 연구에서 수행한 안전인증 기준의 인간공학적 적합성 검토와 크레인 운전자 및 줄걸이 작업자의 숙련도와 안전수준을 높이는 교육 및 자격제도 개선방안을 통해 크레인 안전성 향상과 발전에 작은 도움이 되었으면 한다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론
• 1.1 연구배경
• 1.2 연구목적 및 범위
• 1.3 논문의 구성
• 제2장 연구에 대한 이론적 배경
• 2.1 안전형 기계류
• 2.2 인간-기계 시스템
• 2.3 휴리스틱 원칙
• 2.4 안전인증제도
• 2.5 자격 및 특별교육 제도
• 2.6 크레인의 주요 장치
• 제3장 안전인증기준의 인간공학적 분석
• 3.1 연구방법
• 3.1.1 휴리스틱 평가원칙 조사
• 3.1.2 평가원칙 선정
• 3.1.3 유사 평가원칙 통합
• 3.2 연구결과
• 3.2.1 연관성 분석 방법
• 3.2.2 연관성 분석 결과
• 3.2.3 인간공학 평가원칙별 세부 분석 결과
• 3.2.4 안전인증기준 개선방안
• 제4장 작업자 체감 사고원인과 특별교육 및 자격제도 분석
• 4.1 연구방법
• 4.1.1 조사방법 및 대상
• 4.1.2 데이터 분석방법
• 4.2 연구결과
• 4.2.1 크레인 작업자 현황분석
• 4.2.2 크레인의 위험성과 사고원인에 대한 인식
• 4.2.3 제도 개선 필요성에 대한 인식
• 4.2.4 분석결과를 통한 인적요인 개선 방안
• 제5장 결 론
• 참고문헌
• 부 록
• 부록 1 안전인증기준-인간공학 평가원칙 연관성 분석표
• 부록 2 설문지
• Abstract