질식위험 지역에서 유해가스에 의한 질식사고를 방지하기 위한, 웨어러블 가스 측정 모듈 기술
o 밀폐 공간에서 가스로 인한 질식사고는 계속 증가추세이며, 재해자의 절반 이상이 사망에 이르는 매우 위험한 산업안전 사고 영역임.
o 밀폐지역의 질식위험 상황에서 한 명의 근로자가 쓰러지면 적절한 보호장비 없이 밀폐공간으로 들어가다 구조자도 함께 사망하거나 부상당하는 경우가 많고, 재해자의 절반 이상이 사망할 정도로 위험한 재해임.
o 밀폐공간 질식사고의 대부분은 산소·유해가스 농도를 측정하지 않고 들어갔다가 발생하며, 밀폐공간 작업에서는 반드시 적정공기 상태인지 확인이 필요함.
o 밀폐공간 질식사고와 관련된 적정공기 농도의 주요 요소는 다음과 같음.
- 산소농도의 범위가 18% 이상 23.5% 미만
- 탄산가스(이산화탄소)의 농도가 1.5% 미만
- 일산화탄소 농도가 30 ppm 미만
- 황화수소의 농도가 10 ppm 미만
o 산업안전보건공단에서 정의하는 주요 밀폐공간은 다음과 같음.
- 케이블, 가스관 등 지하 매설물 수용을 위한 암거, 맨홀 또는 피트의 내부
- 빗물·하천 유수 또는 용수가 있거나 있었던 통, 암거, 맨홀, 피트의 내부
- 장기간 밀폐된 강재의 보일러, 탱크, 반응탑이나 산화하기 쉬운 시설의 내부
- 건성유를 함유하는 페인트로 도장되어 페인트가 건조되기 전에 밀폐된 지하실, 창고, 탱크 등 통풍이 불충분한 시설의 내부
- 곡물, 사료의 저장용 창고, 과일숙성용 창고, 곡물 등 적재한 선창 내부 등
- 분뇨, 폐수, 오수 등이 들어 있는 정화조, 침전조, 집수조 등 내부
- 헬륨, 질소 등 불활성기체가 들어있거나 있었던 탱크, 배관 등의 내부 등
- 갈탄, 목탄, 연탄난로를 이용한 콘크리트 양생장소 등
- 화학물질이 들어있던 반응기·탱크 내부, 유해가스가 들어있던 배관·집진기 내부
- 산소농도 18% 이하, 23.5%이상, 탄산가스 1.5%이상, CO 30ppm이상, H2S 10ppm이상 장소 내부
- 근로자가 상주(常住)하지 않는 공간으로서 출입이 제한되어있는 장소의 내부
o 밀폐공간 질식사고 원인으로는 원청업체의 책임성 부족, 하청 업체의 안전기준 미준수(안전 장비 미구비, 작업 전 환기 미흡), 작업자의 안전의식 결여(질소가스 위험성 인식 부족, 무자격자의 감시자 역할 수행) 등으로 나타남.
o 최근 10년간 질식사고는 168건 발생하였으며, 재해자가 316명, 사망자가 168명임. 특히 재해자의 절반이 넘는 168명이 사망할 정도로 치명적인 재해이며, 오폐수처리, 하수도 맨홀과 같이 일시적으로 형성하는 작업장에서 많이 발생함.
o 최근 자주 발생하고 있는 질식사고의 예방을 위하여, 다중 가스 농도를 측정하는 웨어러블 형상의 가스 측정 장치를 개발함으로써 작업자가 직접 위험 상황을 인식하고 판단할 수 있는 기회 마련
- 현재 시장에는 질식 유발 가스를 측정하는 모듈을 포함하는 밴드 형태의 센서는 존재하지만, 다중 가스 측정 기능과 저전력 무선 전송 기술까지 포함하는 형태의 디바이스는 아직 시장에 출시되지 않음. 다중 산업안전 가스 측정 기능과 저전력 통신 기능을 내장한 웨어러블 형태의 장치는 기존 제품과 차별되며, 경쟁력이 있음.
- 웨어러블 형태의 가스측정 장치는 저전력 장거리 통신기술을 탑재하여, 별도의 통신망을 구축하지 않고도 중계장치와 통신이 가능함.
- 웨어러블 형태의 가스측정 장치는 자체 충/방전 회로를 내장하여, 손쉽게 충전하여 사용할 수 있으며, 저전력 통신기술을 사용하므로 장시간 사용이 가능함.
- 저전력 고성능 MCU 기반의 가스 측정 모듈 제어 기술
- 가스측정 모듈 화면 표시 기술
- BT5 Coded PHY 기반의 저전력 장거리 통신 기술
- 가스 측정 모듈 충/방전 기술
- 전기화학식 가스센서 활용을 위한 전용 콘트롤러 제어 기술
- MEMS 기반의 다중가스 측정 장치 제어 기술
가. 특허 : 웨어러블 단말을 이용한 밀폐공간 가스 모니터링 방법(PR20200453, 2020-0152125)
나. 프로그램 : 가스센서 측정장치 제어 프로그램(C-2020-028840)
다. 기술문서 :
1. 3830-2021-01376, 요구사항정의서(폭발위험지역 근로자 위험인지형 스마트 밴드 개발) v2.0, TDP
2. 3830-2021-01373, 가스측정 스마트밴드 모듈 기술 시험절차 및 결과서, TDP
3. 3830-2019-00648, 질식 관련 가스 센서 조사, TM
4. 3830-2019-00709, BLE5-Long range 기술 분석 및 시험 자료, TM
5. 3830-2020-02402, 웨어러블 가스측정 장치 설계, TM
6. 3830-2020-01579, 밀폐공간내 산소 및 유해가스 위험기준, TM
7. 3830-2021-00994, 스마트밴드 사용설명서, TM
8. 3830-2021-01170, MICS-6814 다중 가스 센서 분석, TM
9. 3830-2021-01753, 가스 측정 모듈 회로 분석, TM
10. 3830-2021-01763, 전기화학식 센서 시험 모듈 설계 자료, TM
o 웨어러블 가스측정 모듈 기술은 다중 산업안전가스를 측정할 수 있으며, 웨어러블 형태로 제작하여 다양한 산업현장에서 작업자들의 질식사고를 예방할 수 있음.
o 기존의 작업장 중심의 질식사고 예방 방법은 질식위험이 예상되는 고정된 장소에, 가스측정 장치를 설치하고 모니터링하여 질식사고를 예방하였음. 그러나 맨홀, 하수처리장과 같은 일시적으로 발생하는 밀폐공간 작업장에는 미리 고정식 가스측정 장치를 설치하는 데 어려움이 있으므로 작업자가 휴대하는 웨어러블 형태의 가스측정 장치가 필요함.
o 본 기술의 웨어러블 가스 측정장치는 고정식 가스측정 장치를 사용하는 기존의 작업장 중심의 사고예방 시나리오를 작업자 중심의 사고예방 시나리오로 바꿀 수 있는 기반 기술임.