밀폐된 공간의 유해가스 검출을 위한 원격 계측 시스템에 관한 연구

Abstract

최근 산업현장의 안전관리 및 사고 예방에 관심이 높아지고 있으며 밀폐공간에서의 사고 특성상 급성중독을 일으키는 유해가스가 주요 원인이 되고 있다. 특히 건설현장에서의 일산화탄소 중독, 하수처리장에서의 황화수소 중독이 전체 사고의 50% 이상을 차지하고 있으며 인명사고를 줄이기 위한 해결책이 연구되고 있다. 2020년 현재 우리나라의 밀폐공간 작업장은 공공하수처리시설 5,042개소, 하수관로 등 지방자치단체별 발주 공사현장 1,946개소, 양돈농장 3,288개소, 건설공사 양생 현장 8,326개소로 파악되고 있으며, 고용노동부와 안전보건공단에서는 밀폐공간 작업 시 작업 전 산소 및 유해가스 농도를 계측하고 충분한 환기를 할 것을 권유하고 있다. 하지만 밀폐공간에서의 질식사고는 매년 발생하고 있으며 매우 위험하고 치사율이 높음에도 불구하고 발생빈도가 줄어들지 않고 있다. 특히, 하수관로 및 밀폐공간에서 작업 중인 근로자에게 사고가 발생하면 외부에서 확인하기 어려워 인명사고 이어지기가 쉽다. 따라서 작업자가 및 밀폐공간 내부의 유해가스 농도를 사전에 확인하여 질식사고를 예방할 수 있는 원격 계측 시스템이 요구되고 있다. 최근 사물 인터넷(IoT)을 활용한 안전 및 재해, 재난에 관한 연구는 공학의 발전으로 우리가 과거보다 쉽게 기술을 사용할 수 있게 되었다. IoT, 클라우드, 빅데이터뿐 아니라 공학적으로도 센서, 통신이 발전하게 되어 다양한 방법을 시도해볼 수 있는 환경이 만들어졌다. 첨단기술을 이용한 밀폐공간 안전기술은 빠르게 발전하고 있으나, 이를 적절한 곳에서 사용할 수 있도록 응용하는 하드웨어, 소프트웨어 및 제도적 장치들의 지원이 부족한 실정이다. 최근 IoT 기술을 융합한 스마트헬멧과 밀폐공간의 작업환경을 작업자에게 알려 주는 작업환경 알리미 등의 안전관리 시스템이 현장에 적용되고 있으나, 그 수준은 보여주기식에 불과하며 비용부담과 착용불편 등의 이유로 이미 적용한 현장에서조차 효과적으로 활용하지 못하고 있다. 밀폐공간 질식 재해 예방은 지속해서 필요하며 기술적, 제도적 보완을 융합하여 예방 방법을 마련해야 한다. 따라서 이처럼 밀폐공간의 특성을 반영한 첨단기술 활용하여 비용이 저렴하며, 현장 적용이 쉬운 유해가스 계측장치의 개발이 필요하다. 급성중독을 예방하기 위해서는 사람이 들어가지 않고도 계측이 가능할 수 있도록 기본적으로 무선 시스템을 활용하여 계측할 수 있도록 해야 한다. 본 논문에서 제시하는"밀폐된 공간의 유해가스 검출을 위한 원격 계측 시스템에 관한 연구"는 일반적으로 접근하기 어려운 밀폐공간의 특성을 반영하기 위해 무선통신 시스템을 활용하여 유해가스 농도를 계측하였다. 그리고 실효성 있는 유해가스를 계측하기 위해 기존시스템에서 계측하는 산소농도, 일산화탄소, 황화수소 가스뿐만 아니라 밀폐공간의 온·습도 상황과 이산화탄소 가스 센서를 추가하여 시스템을 구축하였다. 제안한 원격 계측 시스템의 성능을 검증하기 위해 Lab chamber 실험을 진행하였으며 구축된 시스템을 평가하였다.