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I. 제목
건설 마감공사용 수공구의 인간공학적 설계변경 및 개량 방안 개발
II. 연구개발과제 개요
건설현장은 대형장비의 사용과 건식공법이 현저히 늘고 있는 추세지만, 여전히 다수의 공종들은 습식공법(wet construction method)이 적용되고 있고, 근로자들은 단순 반복적인 육체노동을 통해 생산활동을 하고 있는 실정이다. 그러한 건설현장의 작업환경으로 인해 근로자들은 근골격계질환의 발병률이 타 산업에 비해 높은 비중을 차지하고 있지만, 작업으로 인한 신체적 부하를 과학적으로 측정하고 분석하는 연구가 미흡한 실정이다. 그 근본원인은 건설업의 생산활동이 옥내 제조업과 달리 생산 동작이 작업자 마다 상이하고 표준화가 어렵다는 특성에서 기인한다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 비정형적이고 동적인 특성을 띄는 건설 근로자의 생산활동을 일관되게 평가할 수 있도록 동작을 구분하고, 센서를 활용하여 생체신호(bio-signal)를 측정 및 분석하는 방법론을 제시한다. 또한, 건설수공구의 인간공학적 개량 시스템을 개발하여 근로자의 보건관리에 도움을 주고자 한다.
III. 연구개발 수행내용 및 결과
1차년: 건설현장 마감공사용 수공구의 사용실태 및 작업부하 측정방법론 개발
● 건설현장을 중심으로 수공구의 사용 실태 조사
● 작업시 노무자의 생리학적 작업부하를 측정하는 방법 개발
● 마감공사 중 방수공사와 석공사를 대상으로 한 실증연구
● 석공사용 수공구 개량 사례제시
2차년: 인간공학적 수공구 개량 시스템 개발
● 인도포장공사를 대상으로 근전도센서를 활용한 작업자의 동적 신체부하 측정 및 근활성도 평가 모델 개발
● 재래형 건설수공구의 인간공학적 설계변경을 위한 기술특성의 우선순위를 산출하는 품질기능전개 모델 및 시스템프로토 타입 개발
● 개발된 수공구 개량시스템을 활요한 석판운반기의 초기모델 개량
IV. 최종 연구성과 및 적용실적
● 방수공의 생리학적 작업부하 평가 (논문, 대한건축학회논문집, 31(6))
● OWAS 및 근전도 기반 석공 작업부하 비교연구 (논문, 한국건축시공학회 춘계학술대회, 15(1), 우수학술상 수상)
● 건축물의 패널 설치용 수준기 개발 (특허, 출원번호:10-2015-0067854)
● 인도포장 공사의 자재위치 변화에 따른 근활성량 분석 (논문, 한국방재학회 논문집, 16(3))
● 증강현실 기반 건축물 시공 시스템 및 방법 (특허, 출원번호:10-2016-0081283)
● 재래형 수공구의 설계변경의 우선순위를 정량적으로 평가하는 품질기능 전개(QFD) 모델 개발
● 재래형 석판운반용 수공구의 인간공학적 설계변경 시험적용
V. 연구목표 달성 및 효과
● 1차년도 목표달성: 국내 전문학술지 논문게재 1건, 특허출원 1건, 학술대회 논문발표 1건, 우수학술상 수상실적 1건 달성
● 2차년도 목표달성: 국내 전문학술지 논문게재 1건, 특허출원 1건, 시제품 제작 1건, 국제학술발표대회 논문발표 1건 달성
● 효과 1: 우레탄방수공사를 대상으로 '심장박동측정기(cardiotachometer)'를 이용한 작업자의 '심박수'의 변화를 측정하고, 수공구변화에 따른 작업부하의 유의미한 차이를 통계적 검증함으로써, 작업자에게 차별화된 휴식시간을 부여할 필요성을 제공함
● 효과 2: 인도포장공사를 대상으로 한 실증연구에서는 '근전도센서 (electromyogram sensory)'를 적용하여 작업자의 개별 근육의 활성도를 측정하고, 측정된 주파수를 후처리하는 과정을 제시함으로써, 특정 근육의 과부하나 급격한 변화를 저감하는 최적의 자재위치나 동작개선 방향을 제안함으로써 안전보건관리 방침을 수립하는 근거를 마련함
● 효과 3: 건설 수공구의 인간공학적인 개량을 지원하는 시스템의 개발은 작업자가 사용하는 수공구에 대해 주관적인 성능개선 요구사항에 대한 평가로부터 기술적인 측면에서 수공구의 설계변수들 간의 개선 우선순위를 자동으로 산출함으로써, 기존의 수공구를 인체공학적으로 개량하는 체계적인 분석지원시스템을 제공함
VI. 연구성과 활용계획
● "건축물의 패널 설치용 수준기 개발(출원번호:10-2015-0067854)" 특허는 수평기 제작업체에 기술이전을 실시하고, 제품화하여 석공사 관련 시공사나 해당 전문시공업체에 판매할 계획임.
● "증강현실 기반 건축물 시공 시스템 및 방법(출원번호:10-2016-0081283)" 특허는 현장의 기술수요조사를 통해 시스템의 요구사항을 커스터마이징 하고, 개발 능력을 갖춘 소프트웨어 개발업체를 선정하여 시스템으로 패키징하여 사업화할 계획임.
● 본 연구에서 개발한 "건설 근로자의 작업특성을 고려한 신체적 작업부하 측정 및 평가 모델"은 근골격계관련 직업성질환을 지속적으로 모니터링하고 근로자의 육체적 작업부담을 경감하는 조치를 취하는 근로자보건관리에 적극 활용할 수 있도록 시공사에 해당 기술을 이전할 계획임.
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