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문제 정의
- 본 연구에서는 프레스 단발 공정에서 발생할 수 있는 재해의 근본적 원인을 파악하고 이를 예방하기 위한 방법의 일환으로 금형을 설계단계에서 안전을 고려한 설계가 가능한 방안을 제시하고자 한다.
제안 방법
- 또한 금형의 전면부에는 작업자의 손이 안전하게 작업할 수 있도록 하기 위하여 게이트 가드식 안전장치를 설치하여 협착점으로 손이 들어가지 못하도록 차단하였으며, 투명 아크릴로 제작하여 작업자는 금형의 다이 표면 상황을 눈으로 보면서 작업할 수 있도록 한다. 금형의 상형과 하형의 위치 결정은 4개의 가이드 포스트(FR형)를 설치하여 위치를 맞출 수 있도록 하고, 최종의 위치 결정은 금형의 내부에 설치한 서브 가이드 핀에 의하여 결정되는 구조로 한다.
- 셋째, 프레스 단발 공정에서 재해를 줄이기 위해서는 금형내로 손 또는 신체의 일부가 들어가지 않도록 하는 구조의 금형 설계 기술이 매우 절실하며, 본 연구에서는 재해가 가장 많이 발생하는 각 공정을 선정하여 안전 금형의 설계 예를 제시하였다.
- 안전을 고려한 금형설계를 제시하기 위하여 일반적인 제품을 선정하고, 각 공정별 안전을 고려한 설계를 제시하기 위해 다공정으로 제작되는 표본으로 사용한 제품은 프로그래시브(Progressive) 금형에 의하여 생산이 가능하나 여기서는 단발 공정에 의하여 가공되도록 설정하고 각각의 공정에 따른 안전을 고려한 금형설계를 제시한다.
- 프레스 작업 형태별 끼임 재해 발생 분석 결과를 토대로 2006∼2008년의 3년간 발생한 재해를 가공작업 공정에 따라 분석하였다.
대상 데이터
- 프레스 작업 형태별 끼임 재해 발생 분석 결과를 토대로 2006∼2008년의 3년간 발생한 재해를 가공작업 공정에 따라 분석하였다. 그 결과 가공작업 시 발생한 재해 건수 총 3,728 건 중 가공작업의 공정 파악이 어려운 3,099 건을 제외한 629 건을 대상으로 분석하였다. 분석 결과 전단 작업 중 발생한 재해가 327건(51.
- 파이프 행거는 건축 자재 부품이며, 벽면, 천정 등에 파이프를 거치할 경우에 사용하는 부품으로 파이프의 크기에 따라 각각의 행거가 필요하며, 머리부는 미리 매설되어있는 볼트에 의하여 고정되며, 파이프의 평행을 맞출 수 있도록 볼트를 조정할 수 있는 공간을 갖고 있다. 또한 본 제품은 비교적 쉬운 공차를 갖는 제품이며, 단발 공정에 의하여 설명하고 도면으로 제시하기에 적합하여 본 제품을 표본으로 선정하였다.
- 또한, 가공작업에서 행동에 따라 분석한 결과 가공작업 시 발생한 총 3728건 중에서 행동별로 분류하기 어려운 2,052건을 제외한 1,676 건을 대상으로 분석하였다. 이 결과 제품 배출시 발생한 재해자 수가 678건(40.
- 배면 가이드는 스프링에 의하여 작동되며, 스프링의 강도는 재료의 두께와 폭에 비례하여 적절하게 조정하여 사용하며 가이드는 STD11 또는 SKH9을 사용하여 열처리(HRC58∼60)하여 사용한다.
성능/효과
- 수동 전단에 의하여 가공하는 경우에는 주로 발 스위치에 의해 프레스를 작동시키고, 양 손으로 재료를 지지시키면서 행하게 되므로 작업자 신체의 일부, 즉 손이 항상 위험점에 노출되게 된다. 그러나 본 연구에서 제시한 금형은 재료 가이드에 배면판을 부착하여 재료의 직선 이동이 가능하며, 금형의 전면부에 가드식 안전판을 설치하여 근본적으로 신체의 일부가 금형의 위험점에 접근되지 못하도록 차단되어 안전한 가공이 가능하다.
- 둘째, 가공작업 중의 공정별로는 전단 작업(피어싱, 블랭킹 등), 굽힘작업, 압착작업 순으로 나타났으며, 가공작업 중의 동작별로는 제품의 꺼냄(42.3%), 재료의 투입(35.2%), 스크랩 제거(11.1%), 기타(11.4%)로 나타나 가공작업 중에 발생하는 재해의 77.5%가 금형내로 재료를 공급하고, 제품을 꺼내는 과정에서 발생함으로 이 공정의 자동화와 안전 금형의 제작 등이 재해 예방에 필요한 사항으로 나타났다.
- 둘째, 작업 형태별로는 가공작업에서 가장 많은 재해가 발생하였으며, 가공작업 중 공정상으로는 피어싱 단발 공정과 같은 전단 공정이 재해가 가장 많았으므로 표준 작업 안전 수칙의 준수와 더 나아가 프레스의 위험성 평가 등이 뒤따라야할 것이다.
- 그 결과 가공작업 시 발생한 재해 건수 총 3,728 건 중 가공작업의 공정 파악이 어려운 3,099 건을 제외한 629 건을 대상으로 분석하였다. 분석 결과 전단 작업 중 발생한 재해가 327건(51.99%)으로 가장 높게 발생하였으며, 다음으로 굽힘 성형 229 건(36.41%), 압축가공 73건(11.61%) 순으로 Fig3과 같이 나타났다.
- 셋째, 가공작업 중에서 동작별로 분류하여 조사한 결과 제품을 배출할 때 가장 많은 재해가 발생하였으며, 다음으로 재료를 금형 내에 넣을 때의 순으로 나타났다. 이는 작업시 안전금형이 재해 예방에 주요 요인으로 볼 수 있다.
- 위의 조사 내용을 근거로 하여 프레스 기계의 작업 중에서 확동식 프레스를 사용하고, 단발공정에서 피어싱 등의 전단 작업을 할 경우에 가장 많은 재해가 발생하였으며, 제품을 배출할 경우와 재료를 금형 내에 넣을 경우에 재해가 많이 발생한 것으로 조사되었으므로 단발 공정의 작업을 하더라도 금형내로 작업자의 손 또는 신체의 일부가 들어가지 않는 금형 설계 기술이 요구되었다.
- 또한, 가공작업에서 행동에 따라 분석한 결과 가공작업 시 발생한 총 3728건 중에서 행동별로 분류하기 어려운 2,052건을 제외한 1,676 건을 대상으로 분석하였다. 이 결과 제품 배출시 발생한 재해자 수가 678건(40.45%)으로 가장 많이 발생하였으며, 다음으로 재료 공급 시 436건(26.01%), 재료 교정 268건(15.99%)의 순으로 나타났다. 제품 배출 시에 재해의 발생이 가장 많게 발생한 것은 다음 작업을 준비하기 위해 작업자의 눈과 행동이 다음 제품에 집중되고 있으며, 수공구의 미사용 등으로 인하여 프레스 기계의 오작동이 발생하는 것으로 사료된다.
- 첫째, 프레스의 종류 및 작업의 형태별로는 가공작업(80.1%), 금형의 탈부착(12.1%)의 순으로 나타났으며, 프레스의 종류별로는 마찰식 프레스가 28.52%로 가장 많았으며, 확동식 프레스가 24.93%로 발생하였으나 이는 프레스 기계의 보유대수 및 작업 빈도를 고려하지 않은 경우이며, 이를 적용할 경우에는 확동식 프레스에 의한 재해가 더 많은 것으로 나타났다.
후속연구
- 본 연구에서는 표본으로 제시한 제품의 특성에 적합한 구조로 안전 금형의 설계를 제시하였으며, 모든 제품이 연구에서 제시한 형태로 안전 금형을 설계하기는 제품 특성에 따른 금형이 동일하지가 않아 곤란할 수 있으나 범용적으로 사용되어 가장 많이 사용되는 대표적인 공정에 대한 설계를 하였으므로 본 연구에서 제시된 안전금형 설계를 토대로 모방한다면 다방면으로 사용성이 있을 것으로 사료된다.
- 첫째, 프레스 종류별로는 마찰식이 가장 많았으나 효율적인 재해예방 차원으로는 국내 보유 대수가 확동식에 비해 마찰식이 많고, 실제 재해발생 사업장의 재해 분석 결과 마찰식보다 확동식이 많은 것으로 나타난 바, 확동식 프레스에 의한 재해 발생 비율이 높으므로 우선적으로 확동식 프레스에 의한 재해예방 대책이 필요하다.
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