$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

ANSYS를 이용한 스캐폴딩 시스템 타워 구조 건전성 평가에 관한 법공학적 연구
Forensic Engineering Study on Structural Integrity Evaluation of Scaffolding System Tower using ANSYS 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.28 no.6, 2013년, pp.42 - 48  

김종혁 (국립과학수사연구원) ,  김의수 (국립과학수사연구원) ,  박우식 (국립과학수사연구원) ,  문병선 (국립과학수사연구원) ,  고재모 (국립과학수사연구원) ,  박남규 (국립과학수사연구원) ,  윤기봉 (중앙대학교 기계공학부) ,  조성욱 (중앙대학교 기계공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Forensic engineering is the application of engineering principles covering the investigation of constructed facilities and systems that fail to perform as intended, causing personal injury or damage to property, environmental, economy etc. In the year 2012, two collapsed accidents of the large scaff...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 2012년도 국내 화력발전소에서 발생된 스캐폴딩 시스템 타워 붕괴 사고는 3월경 A 화력발전소 스캐폴딩 시스템 타워 붕괴 사고와 4월경 B 화력발전소 스캐폴딩 시스템 타워 붕괴 사고로 A의 경우, 근로자 13명이 추락하여 2명이 사망하고 11명이 부상당하였고, B의 경우, 근로자 5명이 추락하여 1명이 사망하고 4명이 부상당하는 등 두 건 모두 다수의 인적 피해를 초래한 대형 기계구조물 안전사고로 한 해에 한 달의 간격을 두고서 연이어 발생하였다. 본 논문에서는 이 중 인적 피해 규모가 더 크게 초래된 A 화력발전소에서 발생된 스캐폴딩 시스템 타워 붕괴 사고에 대하여 자세히 다루고자 한다. Fig.
  • 본 연구에서는 국내 화력발전소에서 발생된 대형 기계 구조물인 스캐폴딩 시스템 타워의 붕괴 사고에 대한 정확한 사고 원인 규명을 위해 현장 조사, 자료 검토, 구조 안정성평가 등을 수행하였으며, 이에 따라 설계 하중에 대한 작용 하중의 적절성 여부, 설계 상 내용에 맞게 전체 구조물을 구성하는 일부 주요 부재들이 설치되었는지 여부와 부재 누락에 따른 구조 건전성에 미치는 영향 등에 대하여 검토 및 분석을 수행하였다. 그 결과, 첫째, 사고 당시 스캐폴딩 시스템 타워에 작용하였던 작용 하중이 약 44.
  • 또한 법공학은 법적 책임 문제를 해명하는 목적이외에 동일한 재해를 예방하기 위한 각종 제도와 법적 규제에 관하여 규격 및 정책을 제안함으로써 안전한 사회 실현을 목표로 한다3-6). 본 연구에서는 화력발전소에서 발생한 스캐폴딩 시스템 타워의 붕괴 사고에 대하여 법공학적 관점에서 전문적이고 체계적으로 사고 원인 조사 및 자료 검토, 분석을 수행하고, 유한요소해석 프로그램인 Ansys를 이용하여 사고 스캐폴딩 시스템에 대한 구조 해석을 수행함으로써 구조 건전성을 검토하였다. 이러한 일련의 법공학적 연구를 통해 본 사고의 원인을 규명하고, 재조명하여, 유사 및 동종 재해의 발생을 최소화 하고자 한다.
  • 사고 당시의 작용 하중을 유추하고자 몇 가지의 사고 당시 특이 사항들에 대하여 검토하였다. 첫째로, 사고 당시 보일러 내부 코팅 작업을 위해 Table 1에 나타낸 바와 같이 작업발판 등의 추가 부재가 설치되었으며, 그에 따라 추가된 부재의 총 중량은 약 36.
  • 본 연구에서는 화력발전소에서 발생한 스캐폴딩 시스템 타워의 붕괴 사고에 대하여 법공학적 관점에서 전문적이고 체계적으로 사고 원인 조사 및 자료 검토, 분석을 수행하고, 유한요소해석 프로그램인 Ansys를 이용하여 사고 스캐폴딩 시스템에 대한 구조 해석을 수행함으로써 구조 건전성을 검토하였다. 이러한 일련의 법공학적 연구를 통해 본 사고의 원인을 규명하고, 재조명하여, 유사 및 동종 재해의 발생을 최소화 하고자 한다.

가설 설정

  • 부재 누락 상태 중 타워 간 결합 및 타워 지지에 중요한 역할을 하는 부재인 평면대각지주 ‘E1571-03, 1-rung Diagonal brace’의 누락에 따른 구조 안정성에 미치는 영향을 평가하기 위해 유한요소해석 프로그램인 ‘ANSYS’를 이용하여 구조해석을 수행하였다. 평면대각지주(E1571-03)의 누락 상태는 Fig. 13에 나타낸 바와 같이 타워 3, 6, 9, 12, 15층에 대하여 가정하여 적용하였으며, 평면대각지주가 설치된 설계 모델과 평면대각지주가 설치되지 않은 사고 모델을 Fig. 18에 나타낸 바와 같이 선, 면 요소를 사용하여 모델링하였다. 해석 모델의 경계 조건은 Fig.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
화력발전소에 설치되는 스캐폴딩 시스템 타워는 어떻게 구성되어 있는가? 화력발전소 보일러 내부에 설치되는 스캐폴딩 시스템 타워는 일반적인 건설 현장에서 사용되어지는 스캐폴딩 시스템과는 달리 보일러 내부 진입 통로가 매우 좁은 탓에 이동성 및 설치 편의성을 갖추도록 특수 설계되었다. 일반적인 스캐폴딩 시스템은 강관(steel pipe)인 반면 화력발전소에 설치되는 스캐폴딩 시스템 타워는 알루미늄 재질의 접었다 폈다 할 수 있는 유닛(unit) 결합 형태로 유닛들을 쌓아 올려 타워(tower)를 구성하는 조립식으로 되어 있으며, 높이 약 46 m의 총 9개의 타워가 설치되어 타워 간 결합 및 강도 증가의 목적인 다수의 지주들이 타워 간에 설치됨에 따라 전체 구조물을 구성하게 된다. 본 연구에서 다룬 법공학(Forensic Engineering)은 기계구조물의 붕괴, 파단 및 폭발 등의 공학과 관련된 안전사고가 발생했을 경우, 이에 관한 법적 문제에 대해 공학적 전문지식과 사고 조사 경험을 갖춘 전문가가 공학적으로 해명하는 학문 분야이다1,2).
법공학이란 무엇인가? 일반적인 스캐폴딩 시스템은 강관(steel pipe)인 반면 화력발전소에 설치되는 스캐폴딩 시스템 타워는 알루미늄 재질의 접었다 폈다 할 수 있는 유닛(unit) 결합 형태로 유닛들을 쌓아 올려 타워(tower)를 구성하는 조립식으로 되어 있으며, 높이 약 46 m의 총 9개의 타워가 설치되어 타워 간 결합 및 강도 증가의 목적인 다수의 지주들이 타워 간에 설치됨에 따라 전체 구조물을 구성하게 된다. 본 연구에서 다룬 법공학(Forensic Engineering)은 기계구조물의 붕괴, 파단 및 폭발 등의 공학과 관련된 안전사고가 발생했을 경우, 이에 관한 법적 문제에 대해 공학적 전문지식과 사고 조사 경험을 갖춘 전문가가 공학적으로 해명하는 학문 분야이다1,2). 또한 법공학은 법적 책임 문제를 해명하는 목적이외에 동일한 재해를 예방하기 위한 각종 제도와 법적 규제에 관하여 규격 및 정책을 제안함으로써 안전한 사회 실현을 목표로 한다3-6).
국내 화력발전소에서 발생된 스캐폴딩 시스템 타워의 붕괴 사고의 발생 원인은 무엇인가? 본 연구에서는 국내 화력발전소에서 발생된 대형 기계 구조물인 스캐폴딩 시스템 타워의 붕괴 사고에 대한 정확한 사고 원인 규명을 위해 현장 조사, 자료 검토, 구조 안정성평가 등을 수행하였으며, 이에 따라 설계 하중에 대한 작용 하중의 적절성 여부, 설계 상 내용에 맞게 전체 구조물을 구성하는 일부 주요 부재들이 설치되었는지 여부와 부재 누락에 따른 구조 건전성에 미치는 영향 등에 대하여 검토 및 분석을 수행하였다. 그 결과, 첫째, 사고 당시 스캐폴딩 시스템 타워에 작용하였던 작용 하중이 약 44.38 kN 이상으로매뉴얼 상에 명시된 안전 작업 하중인 14.72 kN의 약 3배이상을 상회한 것으로 확인되었으며, 둘째, 스캐폴딩 시스템 타워의 구조 안정성에 중요한 역할을 하는 부재들이 상당량 누락되었음을 확인하였고, 셋째, 기초트러스의 부재 설치 상태가 설계도상에서의 내용과 다르게 설치됨에 따라 실제 하중이 집중되는 부분에서의 부재 누락 상태와 파손 상태의 특이 내용이 연관성 있게 나타나는 것을 확인하였다. 마지막으로, Ansys를 이용한 구조 해석을 통해 주요 부재의 누락이 전체 시스템의 구조 건전성에 치명적인 결함을 초래하게 됨을 확인하였다. 따라서 본 사고는 이러한 일련의 법공학적 연구를 통해 전체 구조물을 구성하는 일부 중요 부재들이 설계상에서의 내용과는 다르게 누락 및 올바른 위치에 설치되지 않은 상태에서 매뉴얼 상에 명시된 안전 작업 하중의 약 3배 이상을 초과하는 과도한 작업 하중과 부재 누락이 구조 안정성에 치명적인 결함을 초래하여 사고가 발생한 것으로 판단된다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (8)

  1. B. Sam, "Forensic Engineering : Reduction of Risk Improving Technology", Engineering Failure Analysis, Vol. 14, pp. 1019-1037, 2007. 

  2. H. Brian and T. K. Mohamed, "Non-destructive Testing Techniques for the Forensic Engineering Investigation of Reinforced Concrete Buildings", Forensic Science International, Vol. 167, pp. 167-172, 2007. 

  3. E. S. Kim, J. H. Kim and M. G. Kim, "Forensic Engineering Study on the Explosion Accidents Investigation of the Centrifugal Casting Machine using ADINA FSI", Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 26, No. 4, pp. 27-33, 2011. 

  4. E. S. Kim, "A Study on Cause Analysis of the Crash for the Ski Lift", Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 24, No. 2, pp. 13-16, 2009. 

  5. E. S. Kim, J. P. Kim, N. K. Park and Y. H. Kim "A Forensic Engineering Study on Bursting Accident of Composite Pressure Vessel in CNG BUS", Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 23, No. 5, pp. 15-21, 2008. 

  6. E. S. Kim, S. H. Kim, D. H. Kim, and N. K. Park "Cause Analysis and Measure for Accidents of Door Detachment in Elevator Platform", Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 22, No. 2, pp. 1-6, 2007. 

  7. J. H. Park, T. J. Park, H. K. Lim and E. H. Seo "Analysis of Crane Accidents by using a Man-Machine System Model", Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 22, No. 2, pp. 59-66, 2007 

  8. D. H. Kee and W. K. Kim, "Status of Fatal Crane Accidents and Their Safety Measures", Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 20, No. 1, pp. 137-142, 2005. 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

BRONZE

출판사/학술단체 등이 한시적으로 특별한 프로모션 또는 일정기간 경과 후 접근을 허용하여, 출판사/학술단체 등의 사이트에서 이용 가능한 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로