사고유형별 빈도 및 작업자 인식 기반 3D Matrix 분석을 통한 건설 현장 스마트 안전 기술 도입 우선순위 선정 연구
A Study on Prioritizing the Adoption of Smart Safety Technologies in Construction Sites through 3D Matrix Analysis Based on Accident Frequency and Worker Perceptions by Accident Type
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Abstract
건설 산업에서의 다양한 재해의 발생이 지속됨에 따라 이를 예방하기 위해 스마트 안전 장비 및 신기술 도입과 같은 노력이 이뤄지고 있다. 스마트 안전 기술의 효과를 높이기 위해서는 건설 현장에서 발생하는 고위험, 다빈도 사고 유형을 파악하고 근로자의 의견을 반영하여 시급성에 따라 스마트 안전 기술 도입의 우선순위를 정하는 것이 중요하다. 이에 본 논문에서는 건설공사 안전관리 종합정보망(CSI)를 활용하여 다빈도 세부 사고 유형 분석을 실시하였고, 사고 유형에 따라 기술 도입 선호 사고 유형과 고위험 인식 사고 유형을 수집하기 위한 설문조사를 실시하여 분석하였다. 이러한 결과를 활용하여 스마트 안전 기술 도입의 우선순위를 도출하기 위해 3D Matrix 분석을 수행하였다. 그 결과, 스마트 안전 기술의 우선 도입 사고 유형은 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 거푸집 떨어짐’ 사고 유형으로 나타났다. 이와 같은 분석 결과에 기반한 효율적인 스마트 안전 기술 적용을 통해 건설 현장에서 빈번하게 발생하는 사고의 예방에 기여하고자 한다.
Trans Abstract
Efforts are underway to prevent accidents occurring in the construction industry, by adopting smart safety equipment and new technologies. To maximize the effectiveness of smart safety technologies, high-risk, high-frequency accident types at construction sites must be identified and worker feedback must be incorporated to prioritize the adoption of these technologies according to urgency. This study analyzed high-frequency detailed accident types using the Comprehensive Safety Information System for construction projects. A survey was conducted to collect data on the preferred accident types for technology adoption, and the accident types were perceived as high risk. Based on these results, three-dimensional matrix analysis was conducted to prioritize the adoption of smart safety technologies. The top priority for adoption was “Architecture + Reinforced Concrete Work + Formwork Fall”. These results indicate that the goal is to prevent frequent accidents at construction sites by efficiently applying smart safety technologies.
1. 서 론
최근 건설산업에서의 재해가 끊임없이 증가하고 있는 추세이며, 전 세계적으로 가장 위험한 산업 중 하나로 여겨지고 있다(Zhang and Zhu, 2020). Eurostat (2023)에 따르면, 2021년 EU에서 발생한 모든 사망사고(3,347건) 중 5분의 1 이상(22.5%)이 건설 분야에서 발생하였다. 미국 노동통계국 BLS (2023)에 따르면, 건설 현장에서 다양한 원인(추락, 넘어짐, 떨어짐 등)으로 인한 건설 현장 사망사고가 매년 1,000건 이상 발생하고 있다.
건설 현장에서는 이러한 사고를 예방하기 위해 센서 Awolusi and Marks (2018), Chen and Mao (2023), Antwi-Afari and Qarout (2022) 및 컴퓨터 비전 Yang and Shi (2016) 등과 같은 스마트 안전 기술의 도입을 제안하였다. 또한, 스마트 안전 기술을 도입하기 위해 사고 원인을 분석하는 연구도 지속적으로 진행되고 있다(Xu and Nie, 2022). 이전 연구에서 Mohandes and Sadeghi (2022)는 델파이 기법을 활용하여 건설 사고 유형, 위험 대상, 피해 유형 등 사고 원인 요소 간의 상관 분석에 중점을 두었지만, 사고 원인의 세분화를 통해 가장 구체적인 상황을 포괄적으로 고려하지는 않았다.
따라서, 스마트 안전 기술의 도입 효과를 극대화하기 위해서는 건설 현장에서 발생하는 고위험 및 다빈도 사고 유형을 식별하고, 이를 바탕으로 현장 작업자의 의견을 고려하여 스마트 안전 기술을 우선적으로 도입해야 하는 사고 유형을 파악하는 것이 중요하다(Ahn and Lee, 2023).
이에 본 연구에서는 어떤 공종에 스마트 안전 기술을 우선적으로 적용해야 하는지 결정하기 위해 3D Matrix를 활용하였으며, 3D Matrix의 세 축을 구성하기 위해 Fig. 1과 같은 프로세스를 통해 연구를 수행하였다. 본 연구의 전체 프로세스 Fig. 1에서는 건설 현장 다빈도 사고 유형을 도출하기 위해 건설공사 안전관리 종합정보망 CSI (2023)을 활용하여 건설 현장 안전사고의 위험 발생 객체와 피해 유형을 결합하여 분석하였다. 그리고 실제 건설 현장 작업자 82명 대상으로 다빈도 사고 유형의 고위험 인식 사고 유형과 스마트 안전 기술 도입 선호 사고 유형에 대한 설문조사를 통해 분석하였다. 분석한 세 결과의 백분율을 지수화 및 등급화하여 3D Matrix로 나타내고, 스마트 안전 기술 도입 우선순위 분석을 수행하였다.
Comprehensive Flow Chart for Smart Safety Technology Adoption Priority Derivation
2. 건설 현장 안전사고 유형 우선순위 도출을 위한 자료 수집 및 연구 방법
2.1 CSI 데이터 기반 다빈도 사고 유형 분석
건설 현장 안전사고 유형 우선순위 도출을 위해 본 논문에서는 건설공사 안전관리 종합정보망(CSI)을 활용하였다. CSI에서 2020년 1월부터 2023년 9월까지 건설 현장 안전사고 사례 총 3,570개를 Table 1과 같이 공종(건축, 토목), 공사유형(가설공사, 철근 콘크리트공, 지반 개량공사), 위험 발생 객체(거푸집, 비계, 자재 외 30개), 피해 유형(떨어짐, 넘어짐, 물체에 맞음) 조합으로 CSI 데이터 기반 다빈도 사고 유형을 분석하였다.
CSI Data Collection List (2020-2023)
2.2 설문조사 기반 다빈도 사고 유형 및 스마트 안전 기술 선호도 분석
실제 건설 현장 작업자들의 위험 인식 및 스마트 안전 기술 도입 선호 사고 유형을 분석하기 위해 CSI를 통해 분류된 사고 유형을 기준으로 건설 현장 작업자 82명 대상으로 설문조사를 실시하였다. 설문조사에 참여한 작업자 82명의 직종별로는 건축 공정 작업자는 63명, 토목 공정 작업자는 19명이었으며, 근무 경력별 분포는 6개월 미만 5명, 6개월에서 1년 사이 11명, 1년에서 5년 사이 19명, 5년에서 10년 사이 28명, 10년 이상은 19명으로 건설 현장 작업자 대상으로 설문조사를 실시하였다. 설문조사를 통해 스마트 안전 기술 채택이 시급한 사고 유형과 고위험요인 사고 유형에 대한 의견을 수렴하였다. 설문조사의 질문은 내부 연구진 검토 및 기존 문헌 Ulang and Salim (2014)을 통해 Table 2와 같이 구성하여 실시하였다.
Survey Questions for High-Risk and Technology Preference Accident type
2.3 3D Matrix 기반 스마트 안전 기술 도입 우선순위 분석
본 논문에서는 3D Matrix 분석 방법을 활용하여 스마트 안전 기술 도입이 시급한 사고유형 우선순위를 도출하였다(Chen and Sun, 2021). 건설 현장의 사고 유형을 단일 지표로 분석하게 되면 사고의 실제 위험성과 우선순위를 충분히 반영하지 못하는 한계가 발생한다. 이를 보완하기 위해 Fig. 2와 같이 세 가지 요소를 종합적으로 고려하여 다양한 관점의 균형을 유지하고, 사고 유형의 우선순위를 체계적으로 도출할 수 있게 고려하였다. 세 가지 요소는 3D Matrix 분석은 Fig. 3과 같이 설문조사를 활용한 위험인식 높은 사고 유형을 X축, 스마트 안전 기술 사고 유형을 Y축, CSI를 활용한 건설 현장 안전사고 발생 빈도가 높은 우선 사고 유형을 Z축으로 선정하여 3D Matrix의 각 축에 표현하였다.
Priority Accident Type Diagram for 3D Matrix
3D Matrix for Smart Safety Technologies Adoption Priorities
3D Matrix 분석 방법은 스마트 안전 기술 도입 우선순위를 정량적으로 평가하기 위해 Table 3와 같이 등급화 하였다. 세 축 ‘X’, ‘Y’, ‘Z’의 백분율은 1~5%는 1점, 6~10%는 2점, 11~15%는 3점, 16~20%는 4점, 21~25%는 5점으로 지수화하였다. 그리고 각 요소를 분석하기 위해 1~10점은 Rank D (사각형), 11~20점은 Rank C (삼각형), 21~30점은 Rank B (마름모형) 31~40점은 Rank A (원형), 41점 이상은 Rank S (펜타클)로 등급화하여 분석을 Table 3과 같이 수행하였으며, 등급이 높을수록 어둡게 표현하였다. 등급화를 통해 복잡한 분석 결과를 간결하고 체계적으로 정리하여 사고 유형 우선순위를 명확하게 제시하였다.
Classification Information for Smart Safety Technology Adoption Priorities
3. 건설 사고 유형 우선순위 및 스마트 안전 기술 도입을 위한 데이터 분석 결과
3.1 CSI 데이터 기반 다빈도 사고 유형 분석 결과
건설공사 안전관리 종합정보망(CSI)에서 2020년 1월부터 2023년 9월까지 건설 현장에서 발생한 사고 사례를 기반하여 분석한 결과 Table 4와 같이 나타났다. 가장 많이 발생한 사고의 유형은 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 자재 물체에 맞음’ 사고가 227건 발생하였고, 두 번째로 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 거푸집 물체에 맞음’ 사고가 213건으로 발생하였으며, 세 번째로 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 자재 넘어짐’ 사고 순서로 발생하였다. 공통적으로 대부분의 사고는 ‘건축 + 철근콘크리트공사’ 사고 유형에서 발생하였으며, 그 중 ‘물체에 맞음’ 사고가 포함된 복합 사고가 많이 발생하였다.
CSI Data Based Frequent Accident Type Analysis Results (2020-2023)
3.2 설문조사 기반 다빈도 및 고위험 사고 유형 인식 분석 결과
실제 건설 현장 근로자 82명을 대상으로 다빈도 사고 유형을 분석한 결과는 Table 5에 제시되어 있다. 설문조사 결과에 따르면 1순위는 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 자재 물체에 맞음’ 사고 유형이 21건으로 25.6%로 나타났으며, 2순위는 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 거푸집 물체에 맞음’ 사고가 11건으로 13.4%로 나타났다. 그리고 3순위는 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 비계 떨어짐’ 사고가 9건으로 11%로 나타났다.
Survey-Based Analysis Results on the Perception of Frequent and High-Risk Accident Types
3.3 설문조사 기반 스마트 안전 기술 도입 선호 사고 유형 인식 분석 결과
스마트 안전 기술 도입을 선호하는 사고 유형에 대한 설문조사 결과는 Table 6과 같이 나타났다. 설문조사 결과에 따르면 공동 1순위는 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 자재 넘어짐’ 사고 유형이 14건으로 17.1%로 나타났고, ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 거푸집 넘어짐’ 사고가 14건으로 13.4%로 나타났다. 그리고 3순위는 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 자재 물체에 맞음’ 사고가 11건으로 13.4%로 나타났다.
Survey-Based Analysis Results on the Perception of Accident Types and Preferences for Smart Safety Technology Adoption
3.4 3D Matrix 기반 스마트 안전 기술 도입 우선순위 분석 결과
본 연구에서 구성한 3D Matrix의 결과는 Fig. 4와 같이 나타났다. Table 7의 점수는 사고 유형(CSI 사고 유형, 설문조사 사고 유형, 스마트 안전 기술 선호도)을 순서대로 나타내었다. 3D Matrix 분석에 따르면, 1순위는 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 거푸집 떨어짐’ 사고 유형이 45점(Rank S), 2순위는 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 자재 물체에 맞음’ 사고 유형이 36점(Rank A), 3순위는 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 거푸집 물체에 맞음’ 사고 유형이 32점(Rank A)로 나타났다. ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 거푸집 떨어짐’ 사고 유형이 세 가지 결과 모두에서 가장 높은 점수를 받은 사고 유형이였으며, ‘건축+철근콘크리트공사+자재 물체에 맞음’ 사고 유형은 설문조사 기반 다빈도 사고 유형에서 높은 점수를 받아 Rank A로 평가되었다. ‘건축+철근콘크리트공사+거푸집 물체에 맞음’ 사고 유형이 설문조사 기반 다빈도 사고 유형 및 기술 선호도 유형에서는 높은 점수를 받았지만, CSI 다빈도 사고 유형에서는 낮은 점수를 받아 Rank A로 평가되었다.
3D Matrix for Smart Safety Technology Adoption Priorities
Accident type table by Smart Safety Technology Adoption Priorities
4. 결 론
본 논문은 3D Matrix를 기반으로 한 다빈도 사고 유형 분석을 통해 스마트 안전 기술 도입 우선순위를 도출하였다. 가장 구체적인 사고 유형을 파악하기 위해 건설 현장의 사고 사례 데이터를 건설공사 안전관리 종합정보망(CSI)을 통해 수집하였고, 이를 다빈도 사고 유형 우선순위로 도출하였습니다. 실제 건설 현장 작업자들 82명을 대상으로 다빈도 사고 유형과 스마트 안전 기술 선호 사고 유형에 대한 의견을 수집하기 위해 설문조사를 수행하였다. 이러한 세 가지 분석 결과 CSI 데이터 기반 사고 유형 우선순위 분석(Z), 설문조사 기반 다빈도 사고 유형 우선순위 분석(X), 스마트 안전 기술 선호도 분석(Y)를 종합적으로 고려하기 위해 3D Matrix의 각 축에 점수를 매겨 스마트 안전 기술 도입에 대한 우선순위를 도출하였다. 이러한 분석 결과 1순위는 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 거푸집 떨어짐’ 사고 유형이 45점(Rank S), 2순위는 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 자재 물체에 맞음’ 사고 유형이 36점(Rank A), 3순위는 ‘건축 + 철근콘크리트공사 + 거푸집 물체에 맞음’ 사고 유형이 32점(Rank A)로 나타났다. 이와 같은 분석 결과를 통해 건설 현장에서 빈번하게 발생하는 사고를 사전에 예방할 수 있는 토대를 제공한다. 그리고 실제 건설 현장 근로자의 의견을 반영하여 사고 유형별로 스마트 안전 기술 도입의 우선순위를 설정함으로써, 실제 현장에서 효과적으로 사용할 수 있다.
감사의 글
본 연구는 행정안전부 취약계층⋅시설 등 안전사고 예방기술개발사업의 지원을 받아 수행되었습니다(2022-MOIS38-002 (RS-2022-ND630021)).