제104회 건설안전기술사 1교시 참고 답안
1. Fool Proof의 중요기구
풀 프루프(Fool Proof)는 인간의 실수(Error)나 착오가 있더라도 기계설비가 안전하게 작동하도록 설계하는 안전 설계 기법입니다. 작업자가 의도적으로나 비의도적으로 위험한 행동을 하려 해도 사고가 발생하지 않도록 근본적으로 차단하는 것을 목적으로 합니다.
주요 기구 (기능)
| 기구(기능) | 원리 | 건설현장 적용 예시 |
|---|---|---|
| 방호 (Guard) | 위험원에 물리적으로 접근할 수 없도록 격리 | 회전체 덮개, 안전 난간 |
| 연동 (Interlock) | 특정 조건이 만족되지 않으면 기계가 작동하지 않도록 제어 | 리프트 출입문이 닫혀야만 상승/하강 작동 |
| 잠금 (Lock) | 열쇠나 암호 등 특정 조작 없이는 작동이 불가능하도록 제한 | 정비·보수 시 전원 스위치 잠금장치(LOTO) |
| 트립 (Trip) | 위험 상태를 감지하면 즉시 기계를 정지시킴 | 프레스기의 광전자식 안전장치, 크레인 권과방지장치 |
2. 강도율 (Severity Rate)
가. 정의
강도율은 산업재해의 중대성(심각성)을 나타내는 통계 지표로, 연 근로시간 1,000시간당 발생한 근로손실일수를 의미합니다.
나. 산출 공식
강도율 = (총 근로손실일수 / 연 근로시간수) × 1,000
다. 근로손실일수 산정
재해의 정도에 따라 다음과 같이 산정합니다.
- 사망 또는 영구 전노동 불능 (장해 1~3급): 7,500일
- 영구 일부노동 불능 (장해 4~14급): 장해등급별 손실일수 환산표에 따름
- 일시 전노동 불능 (휴업재해): 실제 휴업일수 × (300/365)
3. 시설물의 안전관리에 관한 특별법령상 시설물의 중요한 보수·보강 범위
시설물의 내구성, 안전성 등을 확보하기 위해 시행하는 공사 중, 구조적 안전에 큰 영향을 미칠 수 있는 '중요한 보수·보강'의 범위는 법으로 정해져 있습니다.
시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법 시행령 제13조 (중요한 보수·보강의 범위)
- 내력(耐力)을 유지하기 위한 주요 구조부의 철근, 강재 등 보강재를 추가·교체 또는 단면을 증대시키는 보수·보강공사
- 지진에 견딜 수 있는 성능을 향상시키는 보수·보강공사
- 그 밖에 시설물의 구조적 안전에 영향을 줄 수 있는 보수·보강공사로서 국토교통부령으로 정하는 공사
4. 누진파괴 (Progressive Collapse)
가. 정의
누진파괴(또는 연쇄붕괴)란, 구조물의 한 부분에서 발생한 국부적인 파괴가 원인이 되어 인접한 부재들로 파괴가 연쇄적으로 확산되면서, 결국 구조물 전체 또는 상당 부분이 붕괴에 이르는 현상을 말합니다.
나. 발생 메커니즘
- 초기 파괴: 폭발, 충돌, 화재 등으로 하나의 주요 부재(예: 1층 기둥)가 파괴됩니다.
- 하중 재분배: 파괴된 부재가 지지하던 하중이 주변의 인접 부재로 전달됩니다.
- 연쇄 파괴: 하중을 전달받은 인접 부재들이 추가된 하중을 견디지 못하고 연달아 파괴됩니다.
- 전체 붕괴: 이러한 과정이 반복되면서 구조물 전체가 붕괴됩니다.
다. 방지 대책
- 대체경로 확보 (Redundancy): 일부 부재가 파괴되어도 하중이 다른 경로로 안전하게 전달될 수 있도록 설계 (구조적 여유도 확보)
- 부재 강인성(Robustness) 증대: 주요 부재의 강도와 연성을 높여 국부 파괴에 저항하도록 설계
- 연결부 강화: 부재 간 연결부를 강화하여 파괴의 전파를 막음
5. 스마트 에어커튼 시스템(smart air curtain system)
가. 정의
스마트 에어커튼은 건물 출입구 상부에 설치되어 강력한 공기 흐름으로 눈에 보이지 않는 공기 장벽을 만들어, 실내외 공기의 이동을 차단하는 장치입니다. 여기에 센서 기술과 자동 제어 기술을 접목하여 '스마트'하게 운영됩니다.
나. 주요 기능 및 효과 (건설현장)
- 에너지 절감: 출입문 개방 시 냉·난방 공기의 유출을 막아 에너지를 절약합니다.
- 분진 및 유해물질 차단: 건설현장 외부의 먼지나 차량 배기가스 등이 실내(현장사무실, 휴게실 등)로 유입되는 것을 차단하여 쾌적한 환경을 조성합니다.
- 해충 차단: 날벌레 등 해충의 실내 유입을 막습니다.
- 자동 제어: 출입문 개폐 센서, 내·외부 온도 센서 등과 연동하여 필요할 때만 최적의 풍량과 온도로 자동 운전하여 효율을 극대화합니다.
6. wire rope의 부적격 기준과 안전계수
산업안전보건기준에 관한 규칙 제63조 등
가. 부적격(사용금지) 기준
- 이음매가 있는 것
- 와이어로프의 한 꼬임에서 끊어진 소선(필러선 제외)의 수가 10퍼센트 이상인 것
- 지름의 감소가 공칭지름의 7퍼센트를 초과하는 것
- 심하게 변형(꼬임, Kink)되거나 부식된 것
나. 안전계수 (Safety Factor)
안전계수는 와이어로프의 절단하중을 허용하중(안전하중)으로 나눈 값으로, 불확실성과 동하중 등을 고려한 안전 여유를 의미합니다.
| 사용 용도 | 안전계수 |
|---|---|
| 근로자가 탑승하는 운반구 지지용 (달비계, 곤돌라 등) | 10 이상 |
| 화물 지지용 (크레인, 리프트 등) | 5 이상 |
| 화물을 묶어 매달기 위한 슬링(Sling) | 5 이상 |
7. 유리 열파손 (Thermal Breakage of Glass)
가. 정의
유리 열파손은 한 장의 유리 내에서 발생하는 온도 차이로 인해 발생하는 인장응력이 유리의 강도를 초과할 때 균열이 발생하는 현상입니다. ☀️
나. 발생 메커니즘
유리 중앙부는 햇빛을 받아 온도가 상승하고 팽창하는 반면, 프레임에 감춰진 유리 가장자리는 차가운 상태로 남아 팽창하지 않습니다. 이러한 불균등한 팽창으로 인해 차가운 가장자리 부분에 인장응력이 집중되다가, 가장 취약한 지점에서 균열이 시작되어 파손됩니다.
다. 원인 및 방지 대책
| 주요 원인 | 방지 대책 |
|---|---|
| - 일사 흡수율이 높은 열선흡수유리 사용 - 유리면에 필름, 스티커 등 부착 - 부분적인 그림자(차양 등) 형성 - 냉·난방 기구의 열기가 유리에 직접 닿는 경우 |
- 반강화유리 또는 강화유리 사용 - 유리 가장자리 마감 처리(면취)를 깨끗하게 시공 - 부분적인 그림자가 생기지 않도록 설계 - 유리면과 실내 차광 장치(블라인드 등) 사이에 충분한 환기 공간 확보 |
8. 건설현장 실명제
건설공사의 책임 소재를 명확히 하고, 부실공사를 방지하기 위해 공사 참여자의 정보를 담은 표지판을 현장 입구 등 잘 보이는 곳에 의무적으로 설치하는 제도입니다. 팻말에는 공사의 주요 내용과 책임자의 실명이 기재됩니다.
건설산업기본법 제42조(건설공사표지의 게시)
표지판 기재 내용
- 공사명, 발주자, 설계자, 감리자, 시공자(건설업자)의 상호 및 대표자 성명
- 현장대리인, 안전관리자 등 현장 책임자의 성명 및 연락처
- 공사기간 (착공 및 준공 예정일)
- 공사 개요 (규모, 면적 등)
목적
공사 참여자에게 책임감을 부여하고, 국민에게 공사 정보를 투명하게 공개하여 시공 품질 향상과 안전 확보를 도모하는 데 목적이 있습니다.
9. 토량 환산계수(f)와 토량 변화율 L값, C값
흙은 상태(자연상태, 흐트러진상태, 다져진상태)에 따라 부피가 변하므로, 정확한 토공량 산정을 위해 상태 간의 부피를 환산하는 계수가 필요합니다.
| 용어 | 기호 | 정의 및 산식 | 특징 |
|---|---|---|---|
| 토량 변화율 (L) | L | 자연상태(Vn)의 흙 1$m^{3}$을 굴착했을 때 흐트러진상태(Vl)의 토량 L = Vl / Vn |
흙 입자 사이의 공극이 커지므로 항상 L > 1 이다. (예: 1.1 ~ 1.3) |
| 토량 변화율 (C) | C | 자연상태(Vn)의 흙 1$m^{3}$을 다졌을 때 다져진상태(Vc)의 토량 C = Vc / Vn |
흙 입자 사이의 공극이 줄어들므로 항상 C < 1 이다. (예: 0.8 ~ 0.9) |
| 토량 환산계수 | f | 기준이 되는 상태의 토량을 다른 상태의 토량으로 환산하는 계수 f = (환산하려는 상태의 토량 / 기준 상태의 토량) |
예: 흐트러진상태 토량을 자연상태로 환산하는 계수 f = Vn / Vl = 1 / L |
10. 방진마스크의 종류 및 안전기준
방진마스크는 분진, 흄 등 입자상 유해물질로부터 호흡기를 보호하는 보호구로, 여과재의 분진 포집효율에 따라 등급이 나뉩니다.
보호구 안전인증 고시
가. 종류 (등급)
| 등급 | 분진 포집효율 | 사용 장소 (주요 유해물질) |
|---|---|---|
| 특급 | 99.95% 이상 | 독성이 강한 물질 (석면, 베릴륨 등) |
| 1급 | 94.0% 이상 | 독성이 비교적 높은 물질 (금속 흄, 기계적 분진 등) |
| 2급 | 80.0% 이상 | 독성이 비교적 낮은 물질 (기타 일반 분진) |
나. 안전기준
- 분진 포집효율: 등급별 효율 기준을 만족해야 합니다.
- 안면부 누설률: 마스크와 얼굴 사이의 틈으로 공기가 새어 들어오는 비율이 기준치 이하여야 합니다.
- 안면부 흡기/배기 저항: 호흡 시 저항이 너무 크지 않아 착용자가 편안하게 호흡할 수 있어야 합니다.
- 구조 및 재질: 시야를 방해하지 않고, 피부에 장해를 주지 않는 재질이어야 합니다.
11. 시방배합과 현장배합
콘크리트 배합은 소요의 강도, 내구성, 작업성을 얻기 위해 각 재료의 비율을 정하는 과정으로, 기준이 되는 시방배합과 실제 현장 상태를 반영한 현장배합으로 구분됩니다.
| 구분 | 시방배합 (Specified Mix) | 현장배합 (Field Mix) |
|---|---|---|
| 정의 | 설계기준강도, 슬럼프 등을 만족하도록 이론적으로 결정된 배합 | 시방배합을 기초로, 현장 골재의 함수 상태를 고려하여 조정한 실제 배합 |
| 기준 상태 | 골재가 표면건조 포화상태 (SSD)임을 가정 | 골재의 실제 함수량(표면수, 흡수량)을 측정하여 반영 |
| 주요 목적 | 품질 목표 설정 (배합 설계) | 품질 확보 (계량 관리) |
| 보정 내용 | - | - 골재의 표면수량만큼 배합수를 감소 - 골재량은 표면수량만큼 증가 |
12. 리프트 안전장치
건설작업용 리프트는 추락, 낙하 등 중대재해 위험이 높아 다중의 안전장치가 법적으로 요구됩니다.
산업안전보건기준에 관한 규칙 제132조 등
| 안전장치 | 기능 |
|---|---|
| 권과방지장치 | 운반구가 최상부 지점을 넘어 과도하게 상승하는 것을 방지 |
| 과부하방지장치 | 정격하중을 초과하여 적재 시 작동을 차단 |
| 비상정지장치 | 위급상황 시 동력을 차단하여 즉시 작동을 멈춤 |
| 파이널 리미트 스위치 | 권과방지장치 고장 시 2차적으로 작동을 정지시키는 최종 안전장치 |
| 출입문 연동장치 (인터록) | 출입문이 완전히 닫히지 않으면 리프트가 움직이지 않도록 제어 |
| 낙하방지장치 (추락방지안전장치) | 와이어로프 파단 등 비상시 운반구의 추락을 방지 |
13. 어스앵커 자유장(earth anchor free length)의 역할
어스앵커는 흙막이벽 등을 지지하기 위해 흙 속에 설치하는 인장재로, 앵커두부, 자유장, 정착장의 세 부분으로 구성됩니다.
자유장(Free Length)의 역할
- 인장력 도입을 위한 변위 확보: 자유장은 앵커체(강선)와 주변 지반이 마찰하지 않도록 쉬스(Sheath)관 등으로 보호된 구간입니다. 이 구간이 있기 때문에 인장 작업 시 강선이 마찰 저항 없이 자유롭게 늘어날(탄성변형) 수 있습니다.
- 힘의 전달: 이렇게 자유장이 늘어나면서 발생한 인장력(Prestress)이 흙막이벽에 지지력을 제공합니다.
- 안정된 지반에 힘 전달: 자유장은 흙막이 배면의 불안정한 흙(활동파괴영역)을 지나 안정된 지반(저항영역)에 위치한 정착장까지 힘을 전달하는 통로 역할을 합니다. 즉, 앵커의 지지력을 깊고 안정된 지반에서 발휘하도록 합니다.
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