스마트화 된 안전기술, AIoT로 안전사고 인지/분석/예측
스마트화 된 안전기술, AIoT로 안전사고 인지/분석/예측
  • 전찬민 기자
  • 승인 2021.12.06 17:03
  • 댓글 0
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[공학저널 전찬민 기자] 산업재해로 인한 사망사고의 절반 이상이 건설업에서 발생하고 있으며, 건설현장에서 가장 많이 발생하고 있는 사고유형은 추락사고다. 이에 따라 안전사고를 예방하고, 관리서비스를 능동적으로 제공하기 위한 지능형 서비스 플랫폼 개발의 필요성이 증대되고 있다.

건설현장은 규정화된 공정라인으로 구성된 제조현장에 비해 고소작업, 중장비 사용 등 위험성이 높은 작업이 많고, 거의 모든 작업상황이 상황에 따라 변동되는 비정상(Abnormal) 작업으로 구성돼 있다. 이로 인해 재해발생 가능성이 매우 높은 환경에 노출돼 있으며, 옥외형 산업으로 온습도, 기후변화 등 천재지변의 영향을 직접 받기 때문에 작업자의 작업조건이 대부분 열악하다.

특히 건설업 사망사고 절반이상을 차지하고 있는 추락사고는 주로 비계와 작업발판 작업에서 사고가 빈번하게 발생하고 있으며, 작업자의 안전대 안전체결고리 사용 부주의 등 최소한의 고소작업 시 안전수칙을 지키지 않아 추락사고가 발생하고 있다.

이에 따라 건설현장의 안전사고 예방에 적극 대처하고자 최근 4차 산업혁명의 대표기술인AIoT(사물지능융합기술)가 도입이 되고 있다.

특히 산업통상자원부가 추진한 대전지역의 ‘국가혁신융복합단지 지원사업(R&D)’의 하나인 ‘산업현장 내 맞춤형 AI서비스를 위한 지능형플랫폼 개발 및 실증운영’ 연구사업을 통해 이러한 AIoT기술 활용에 본격적으로 나섰다. 사업 총괄과 산업안전 지능형 플랫폼 개발을 한국전자통신연구원(ETRI)이 수행하고 있으며, 다수의 기업과 연구기관이 참여 중이다.

이번 연구과제에서는 고소 작업환경에서 작업자의 안전대 죔줄 체결고리의 정상 체결여부와 비계에서 이뤄지는 작업별 행동패턴 인식, 작업자 생체정보 등 센서와 웨어러블 기기를 통해 데이터를 실시간으로 수집·분석해 위험상황을 종합 감지할 수 있는 알고리즘이 개발된다. 또한 수집·가공된 데이터를 AI 학습을 통해 우수한 성능의 위험상황 감지 SW를 개발해 작업관리자 등에게 웹이나 모바일 앱으로 위험상황을 실시간으로 확인할 수 있는 관제 서비스를 제공하게 함으로써 중대 사고를 방지할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

특히 체결고리 정상 체결여부, 위험가스 감지, 웨어러블 기기에 의한 맥박 등의 작업자 생체정보 실시간 감지·예측을 위해 단독·복합 행동인식 AI 기술, 센서디바이스, 통신시스템 등을 개발하고 시스템 전반에 대해 평가할 수 있는 방안도 함께 마련하고 있다. 또한 제품개발을 공급자 중심이 아닌 현장 리빙랩 운영을 통해 개발단계에서 현장근로자나 관리자의 면담설문조사, 사용 후 피드백 등을 통해 수요자 중심의 기술개발 반영이 목적이다.

이러한 수요자 중심의 기술개발을 위해 한국건설생활환경시험연구원(KCL)은 현장 리빙랩(Living Lab) 구축, 운영·위험상황 시나리오 설정을 통한 시스템의 성능평가 통합검증과 평가방법 개발 업무를 수행하고 있다.

리빙랩이란 ‘살아있는 실험실’ 또는 ‘일상생활의 실험실’의 의미로, 안전사고 등 주변에서 흔히 발생하는 다양한 문제들을 해결하기 위해 사용자, 기업, 연구기관, 시민사회 등이 공동으로 문제에 참여·협력해 문제를 해결하는 방식이다. 이러한 리빙랩 구축을 통해 과거 공급자 중심의 방식에서 탈피하고 수요자의 중심의 니즈를 다양하고 폭넓게 반영하는 기술을 중점으로 개발을 진행하고 있다.

이를 반영하기 위해 실제 지역 건설사를 섭외하고 공사 중인 건설현장에서 안전관리 담당자·현장작업자의 의견 청취, 시스템·제품 설명회 등을 통해 기기와 시스템을 개발함에 있어 실질적으로 요구되는 물리·환경적 기능, 사용자 편의성, 기타 요구성능 등을 면밀히 조사하고 이를 시스템과 제품에 개발·적용했다.

또한 동일한 비계·발판 설치 등 실제 건설현장과 유사한 환경의 별도 테스트베드를 구축해 작업 유형별 작업 시나리오 재현, 알고리즘 개발, 통신시스템 점검, 데이터 수집·가공, 실시간 지능형 플랫폼 연동 운영 등 관련 연구에 활용하고 있다. 현장 작업자 중심으로 사용 전후의 제품의 만족도 조사를 실시하고 검증체계를 통해 발견된 문제점들을 다시 제품개발에 피드백 하고 있다.

한국건설생활환경시험연구원 이철승 수석연구원(사진)은 “산업 안전분야는 향후 사전에 사고를 방지할 능동형 AI기술 등을 필두로 스마트화 된 안전기술이 더욱 각광 받을 것으로 예상된다”며 “AIoT기술을 통해 이러한 건설산업에서의 인명사고를 사전에 인지·분석·예측하는 고도화된 안전기술·시스템 개발과 연구가 더욱 확대될 것으로 기대된다”고 말했다.

그는 이어 “이번 수행과제도 지역 내 다양한 산업분야에서 활동 중인 S/W, H/W기업, 연구기관 등 다양한 주체들이 수요자 중심의 리빙랩 공간을 조성·운영하고 상호 협력을 통해 건설현장 재해방지 안전서비스 플랫폼과 현장적용 기술 등 성공적인 개발을 수행하고 있다”며 “이번 사업을 통해 실제 현장 납품 등 사업화까지 목표로 제품과 시스템을 개발 중”이라고 말했다.

현재 1.5단계사업으로 2차년도 사업을 수행 중인 연구단은 코로나로 인한 어려움에도 불구하고 각기 연구를 성실히 수행하고 있다. 단순하게 연구로 그치지 않고 수요기업에 개발 시스템과 제품의 최종 납품을 목적으로 과제를 수행 중이며, 지난해에 진행 사업의 전국 우수사례로 뽑힐 정도로 연구내용의 우수함을 인정받고 있다. 내년에는 완성된 건설산업 안전 지능형 플랫폼 개발이 완료되고 실증테스트도 마무리 될 예정으로 각기 연구에 매진하고 있다.

이를 통해 기존에 없던 건설안전뿐만 아니라 산업안전분야의 스마트 기기, 시스템 신규시장이 형성되고, 이를 사업화 하는 기업들이 늘어나 신규 고부가가치 창출, 지역산업 활성화와 고용창출에 점진적 기여를 할 것으로 예상되고 있다.

이 수석연구원은 “현재 수요자 중심의 현장중심형 리빙랩을 계획 운영에 있어 현장 실증 테스트 공간의 확보의 한계와 융복합 제품의 평가나 인증까지 부재인 상황에 기업들은 제품 사업화 어려움 등 이중고를 격고 있다”며 “이를 개선하기 위해 수요자 중심의 제품 ‘BM개발-설계-시제품제작-시험평가-피드백 반영’ 할 수 있는 실증/개방형 종합 리빙랩 공간 확보에 적극적인 정부지원이 시급하다”고 말했다.

그는 이어 “이를 통해 시험/평가/인증개발, 교육·컨설팅 지원, 네트워크 구축, 제품 홍보관과 수요자 체험공간 마련 등을 통해 건설안전분야를 포함한 미래의 수많은 스마트기술 융합제품 개발 중소기업들에게 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 예상된다”고 말했다.


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