[논문]건설장비에 의한 터널작업의 소음환경 실태

장재길; 김갑배

doi:10.5050/ksnve.2013.23.9.841

건설장비에 의한 터널작업의 소음환경 실태
Noise Generation Characteristic for Tunnel Construction Equipments 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.23 no.9, 2013년, pp.841 - 849

장재길 (Occupational Safety and Health Research Institute, KOSHA) , 김갑배 (Occupational Safety and Health Research Institute, KOSHA)

Abstract ▼ AI-Helper

Workers engaged in construction works have been exposed to high levels of noise during their work in tunnels. Noise is one of the major health hazards for employees working in construction sites. The aim of this study is to evaluate the noise levels generating from tunneling equipments such as jumbo drills, backhoes, payloaders, shotcrete machines and service cars. Explosion and turbo fan noises were also monitored. A high precision sound level meter was introduced for measuring LAeq, LAFmax, LAFmin and LCpeak noises in 5 tunneling work sites that were located in Seoul, Kyunggi-do and Kangwon-do areas with NATM and shield methods. The highest noise was recorded by explosion(151.9 dB LCpeak) followed by jumbo drills of higher than 110 dB(A) LAeq. Backhoe normally generated 90~110 dB(A) LAeq while breaking work of rock showed additional around 5~15 dB(A). Noise exposure levels for payloader and shotcrete machine scored more than 90 dB(A) which might be a source of noise-induced hearing loss. Additional research in revealing noise levels from construction equipments operating in tunneling works may enhance the protection of workers who exposed to noise primarily at the sites.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

터널에서 발생하는 소음은 음에 노출되는 근로자가 1차적인 보호 대상이므로 이에 대한 현장 평가가 중요하다. 따라서 이 연구에서는 터널작업에 종사하는 근로자를 소음에 의한 건강장해로부터 보호할 수 있는 방안의 수립을 위한 자료를 제공하고자 현장에서 가동되고 있는 터널 건설장비로부터 발생 하는 소음의 수준을 직접 측정하여 평가 하고자 하였다.

제안 방법

5개 터널건설 현장 장비에서 발생되는 소음을 측정·평가하였다.
고용노동부의 고시에 따라 A특성 청감보정회로와 느린 지시침 동작을 적용하였다⁽¹⁵⁾. 아울러 빠른 지시침 상태의 A특성의 최고음과 최소음을 기록하는 LAFmax와 LAFmin을 측정하였다.
대부분의 터널 건설현장에서 발파로 인해 발생되는 분진을 제거하기 위해 사용하는 터보형 배풍기 소음의 측정은 배출구 가까이에서 총 3회 이루어졌다. LAeq, LAFmax 및 LCpeak의 평균은 90.
아울러 빠른 지시침 상태의 A특성의 최고음과 최소음을 기록하는 LAFmax와 LAFmin을 측정하였다. 또한 전 주파수를 거의 동일하게 가중하는 C특성 순간최고음압수준인 LCpeak도 측정하여 소음특성을 종합적으로 파악할 수 있도록 하였다. 지시소음계에 기록된 음은 제조사(B&K사)가 제공하는 소프트웨어(BZ 5503 Measurement Partner Suite)를 사용 분석하였다.
조사된 5개 현장에서 터널 건설에 널리 사용되고 있는 장비들을 대상으로 소음발생 실태를 평가하였다. 먼저 장비별로 발생하는 A특성 등가소음(LAeq) 을 정리하여 Fig. 1에서 박스 플롯(box plot)으로 도시하였다.
측정대상 터널 건설장비는 현장에서 널리 사용되는 점보드릴(jumbo drill), 빽호(backhoe), 페이로더(payloader), 숏트기(shotcrete machine), 차징카(service truck) 등으로 하였으며 일부 현장에서는 발파에 따른 소음과 배풍기의 배출소음도 측정하였다. 쉴드 공법 현장에 대해서는 쉴드 앞, 쉴드 유압기 가동 및 쉴드 컨베이어 부근과 현장 내부에서 토사의 처리를 위해 운행하고 있는 소형 기관차와 환기용 배풍기의 배출음에 대한 측정을 실시하였다.
. 아울러 빠른 지시침 상태의 A특성의 최고음과 최소음을 기록하는 LAFmax와 LAFmin을 측정하였다. 또한 전 주파수를 거의 동일하게 가중하는 C특성 순간최고음압수준인 LCpeak도 측정하여 소음특성을 종합적으로 파악할 수 있도록 하였다.
이 작업장에서 공기를 치환하는데 사용되는 배풍기의 발생 소음을 방음벽 하단에 설치된 환기구를 통해 측정하였다. 평균값으로 LAeq, LAFmax 및 LCpeak는 92.
조사 대상 터널 내에서 가동되고 있는 건설장비로부터 발생되는 소음수준을 측정자의 안전을 고려하여 장비의 3~5 m 이내 최대한 가까운 위치에서 측정하였다. 측정시간은 각각의 장비가 실제로 가동되는 시간을 기준으로 짧게는 수초에서 길게는 1분 내외로 하였다.
지시소음계에 기록된 음은 제조사(B&K사)가 제공하는 소프트웨어(BZ 5503 Measurement Partner Suite)를 사용 분석하였다.
측정대상 터널 건설장비는 현장에서 널리 사용되는 점보드릴(jumbo drill), 빽호(backhoe), 페이로더(payloader), 숏트기(shotcrete machine), 차징카(service truck) 등으로 하였으며 일부 현장에서는 발파에 따른 소음과 배풍기의 배출소음도 측정하였다. 쉴드 공법 현장에 대해서는 쉴드 앞, 쉴드 유압기 가동 및 쉴드 컨베이어 부근과 현장 내부에서 토사의 처리를 위해 운행하고 있는 소형 기관차와 환기용 배풍기의 배출음에 대한 측정을 실시하였다.

대상 데이터

B 현장 발파지점의 약 50 m 거리에서 발파음을 측정하였다. C특성 순간최고음압수준은 평균 151.
E 작업현장은 쉴드 공법을 적용하고 있어 굴착용 쉴드와 부속장비인 컨베이어 벨트 및 기관차 등을 대상으로 측정하였다(Table 6). 먼저 쉴드가 가동 시 굴착면 하단부로부터 약 4 m 떨어진 지점에서 측정된 소음수준은 평균값으로 LAeq가 90.
각 건설현장의 특성을 정리하면 Table 1과 같다. 대상 터널의 시공 공법상으로 보게 되면 NATM(New Austrian Tunnel Method)을 사용하는 현장이 4개소였으며 천공과 발파가 없는 비교적 최신의 쉴드(shield) 공법을 적용한 현장이 1개소가 포함되었다.
5개 터널건설 현장 장비에서 발생되는 소음을 측정·평가하였다. 대상은 점보드릴, 빽호, 페이로더, 차 징카 및 숏트기이며 발파음과 터보홴에 대한 측정도 시도되었다. NATM 공법 외에 쉴드 공법을 적용한 작업현장 1곳도 포함되었다.
사용된 장비는 덴마크 B&K사의 지시소음계(Hand-held Analyzer Type 2250)이었다.
이 연구에서 측정의 대상이 된 터널현장은 고속국도건설 공사(1개소) 지하철 공사(2개소) 및 철도 노반 신설공사(2개소) 등 5곳이었다. 지역적으로는 서울시에 1곳, 경기도에 2곳, 인천에 1곳 및 강원도에 소재한 1곳의 건설현장이 포함되었다.
7 dB(A)이었다. 이 자료는 기계로부터 7.5 m 떨어진 지상의 반구형 개방공간에서 측정된 것이다. 착암기나 브레이커에 대한 결과는 점보드릴이나 빽호의 브레이킹 작업과 유사하여 고소음 기계류에 해당하였다.
조사된 5개 현장에서 터널 건설에 널리 사용되고 있는 장비들을 대상으로 소음발생 실태를 평가하였다. 먼저 장비별로 발생하는 A특성 등가소음(LAeq) 을 정리하여 Fig.
이 연구에서 측정의 대상이 된 터널현장은 고속국도건설 공사(1개소) 지하철 공사(2개소) 및 철도 노반 신설공사(2개소) 등 5곳이었다. 지역적으로는 서울시에 1곳, 경기도에 2곳, 인천에 1곳 및 강원도에 소재한 1곳의 건설현장이 포함되었다. 각 건설현장의 특성을 정리하면 Table 1과 같다.

데이터처리

이는 운전 근로자의 측면에서도 상당히 고무적인 사실이며 운전석이 개방된 일부 점보기의 경우 방음 운전석을 설치할 때 근로자의 청력보호에 상당한 효과를 가져 올 수 있음이 입증되었다. 통계적으로 독립표본 t-검정 (independent t-test)을 각각 실시한 결과 LAeq, LAFmax. LAFmin, LCpeak 모두 0.

성능/효과

B 현장 발파지점의 약 50 m 거리에서 발파음을 측정하였다. C특성 순간최고음압수준은 평균 151.9 dB(C)로 상당한 수준에 이르렀으며 A특성 등가소음 수준은 평균 111.4 dB(A)이었다.
D 현장의 빽호 작업 A특성 등가소음, A특성 최고음은 평균 90.1 dB(A) 및 96.2 dB(A)이었으나 LAFmin의 경우에는 평균 86.4 dB(A)로 소음발생의 변동성이 크게 나타났다. 환기장치의 소음발생수준은 비교적 평탄하여 평균으로 LAeq, LAFmax 및 LCpeak가 111.
대부분의 터널 건설현장에서 발파로 인해 발생되는 분진을 제거하기 위해 사용하는 터보형 배풍기 소음의 측정은 배출구 가까이에서 총 3회 이루어졌다. LAeq, LAFmax 및 LCpeak의 평균은 90.8 dB(A), 92.7 dB(A) 및 111.9 dB(C)로 조사되었다.
빽호에 대해서는 이 장비가 현장에서 암석 굴진 브레이킹 작업을 실시할 때 측정되었다. LAeq, LAFmax 및 LCpeak의 평균은 각각 106.2 dB(A), 112.9 dB(A) 및 130.6 dB(C)를 기록하였다.
가장 큰 소음원은 발파음으로 소음원으로 부터약 50 m 지점에서 140 dB(A) 초과 최대소음이 기록되었다. 다음으로는 점보드릴에서 발생하는 소음으로 A특성 등가소음으로 110 dB(A)를 초과하였다.
고소 작업에 동원되는 차징카의 A특성 등가소음의 평균은 90.1 dB(A)로 나타났다. 이 현장의 소음 발생은 간헐적인 특성을 지니고 있어 LAFmin은 평균 85.
. 단 한대를 측정대상으로 하였지만 여러 대의 마이크로폰을 배열로 사용하여 실측된 결과에 따르면 빽호는 평균 100.9 dB(A) 의 소음 발생원이 될 수 있는 것으로 나타났다. Johkoh 등은 저소음 터널용 젯트홴 개발을 보고하면서 이 장비에서 발생하는 소음이 85 dB(A)라고 보고한 바 있다⁽²¹⁾.
E 작업현장은 쉴드 공법을 적용하고 있어 굴착용 쉴드와 부속장비인 컨베이어 벨트 및 기관차 등을 대상으로 측정하였다(Table 6). 먼저 쉴드가 가동 시 굴착면 하단부로부터 약 4 m 떨어진 지점에서 측정된 소음수준은 평균값으로 LAeq가 90.2 dB(A), LAFmax가 92.5 dB(A), LAFmin이 88.9 dB(A)이었고, LCpeak는 112.3 dB(C)을 나타내었다.
A 현장의 점보 드릴과 같은 형식의 장비가 현장에서 사용된다면 운전석 내부 근로자는 소음성난청에 이환될 가능성이 거의 없다. 미국산업위생전문가 협의회(American Conference of Governmental Industrial Hygienists, ACGIH)가 권장하는 3 dB의 반감률(Exchange rate, ER)을 적용하여⁽¹⁶⁾ 하루 2시간 연속으로 작업하고 8시간 기준으로 85 dB(A)에 노출되는 경우의 8-hrs 시간가중 실노출수준을 계산해 보면 79 dB(A)로 소음성난청으로부터 거의 안전한 수준으로 판단할 수 있었다.
빽호 운전석에서의 차음효과는 점보드릴에 비해 LCpeak를 제외하고는 차음의 범위가 넓었으나 효과는 8~16 dB 정도로 만족할 수준이었다(Fig. 6). 이결과는 점보드릴이 한 사업장 1개 장비에 대해 측정된 것에 비해 빽호는 다른 2개 현장의 각 2대의 장비에 대해 차음효과를 측정한 것에 영향을 받은 것으로 보인다.
1 dB(C)의 LAeq, LAFmax 및 LCpeak를 기록하였다. 빽호에 대한 소음주준은 LAeq, LAFmax 및 LCpeak의 평균이 각각 98.4 dB(A), 106.9 dB(A), 114.2 dB(C)이었다.
빽호의 경우 90~100 dB(A)의 A특성 등가소음을 평균적으로 발생시키다가 브레이킹 작업 시는 5~15 dB(A) 소음발생도가 상승할 수 있었다. 페이로더는 A특성 등가소음으로 93.
세그먼트 등 필요 자재와 토출 암석 등을 배출하는 기관차 X는 A특성 등가소음 수준이 평균 96.3 dB(A)와 C특성 최고음압수준이 114.1 dB(C)로 비교적 평탄한 음으로 기록되었다. 기관차 Y에서는 평균 LAeq 및 LCpeak가 100.
세그먼트(segment)의 벽면 부착 시 쉴드 유압장치에서 발생되는 소음은 평균으로 LAeq, LAFmax 및 LCpeak가 89.9 dB(A), 93.6 dB(A) 및 109.2 dB(C)를 기록하였다.
터널 건설장비의 소음수준에 대한 연구결과는 국내의 경우 강대준 등의 연구가 구체적으로 건설기계의 소음발생수준을 제시한 드문 자료이다(6). 연구에 따르면 34종 302대의 건설기계를 대상으로 측정을 실시한 결과 90 dB(A) 이상의 A특성 등가소음을 발생시킨 장비는 평균값으로 항타기가 93.1 dB(A), 착암기가 95.9 dB(A) 및 브레이커가 95.7 dB(A)이었다. 이 자료는 기계로부터 7.
1 dB(A)로 나타났다. 이 현장의 소음 발생은 간헐적인 특성을 지니고 있어 LAFmin은 평균 85.3 dB(A)이었다. LCpeak는 117.
일부 장비에 대해 운전석의 차음효과를 측정·평가한 결과 점보드릴의 경우 약 30 dB(A)에 이르러 근로자보호 측면에서 매우 만족할 만한 수준이었으며, 빽호의 경우에도 8~16 dB(A)로 완벽하지는 않았으나 나름대로 우수한 수준으로 판명되었다.
A 작업장에서는 점보드릴, 숏트기 및 터보홴에 대한 소음도가 측정되었다. 점보드릴의 암반천공 시 측정된 A특성 등가소음은 평균 114.8 dB(A)에 해당하였고 LAFmax의 평균은 116.0 dB(A)에 도달하였다. C특성 순간최고음압수준을 나타내는 LCpeak의 평균은 128.
점보드릴의 운전석 내외부 소음도 차이는 Fig. 5에 도시된 바와 같이 LAeq, LAFmax, LAFmin 및 LCpeak 모두 25내지 30 dB에 이르러서 아주 큰 차음효과가 있음을 알 수 있었다. 이는 운전 근로자의 측면에서도 상당히 고무적인 사실이며 운전석이 개방된 일부 점보기의 경우 방음 운전석을 설치할 때 근로자의 청력보호에 상당한 효과를 가져 올 수 있음이 입증되었다.
형식, 제조사 및 제조년도가 다른 장비를 대상으로 하였으므로 당연한 결과로 볼 수 있다. 차음에 의한 소음감소효과를 독립표본 t-검정을 통해 검정한 결과 4개 측정변수 모두에서 유의한 감소효과가 나타난 것이 입증되었다(P≒0.000).
빽호의 경우 90~100 dB(A)의 A특성 등가소음을 평균적으로 발생시키다가 브레이킹 작업 시는 5~15 dB(A) 소음발생도가 상승할 수 있었다. 페이로더는 A특성 등가소음으로 93.2 dB(A)가 관찰되었으며, 숏트작업에서도 평균 90 dB(A) 이상의 등가소음이 기록되었다. 차징카의 경우 A특성 평균 소음이 92~98 dB(A)에 이를 수 있어 근로자에게서 소음성난청이 발생할 가능성이 있는 수준으로 평가되었다.
이 작업장에서 공기를 치환하는데 사용되는 배풍기의 발생 소음을 방음벽 하단에 설치된 환기구를 통해 측정하였다. 평균값으로 LAeq, LAFmax 및 LCpeak는 92.0 dB(A), 97.9 dB(A) 및 120.4 dB(C) 로 기록되었다.
평균을 기준으로 보면 폭발(낮은 배경음 포함)과 점보드릴 작업이 110 dB(A)를 넘는 큰 소음을 발생시키고 있음을 알 수 있으며, 터보홴, 빽호 및 쉴드 공정의 기관차가 유사한 소음수준을 나타내었다. 빽호는 자료의 범위가 넓고 평균이 높은 것은 일부 암석 브레이킹 작업이 측정에 포함되었기 때문이다.
4 dB(A)로 소음발생의 변동성이 크게 나타났다. 환기장치의 소음발생수준은 비교적 평탄하여 평균으로 LAeq, LAFmax 및 LCpeak가 111.4 dB(A), 112.7 dB(A) 및 129.7 dB(C)로 조사되었다(Table 5).

후속연구

현장 근무 근로자가 실제 어느 정도 소음에 노출되고 있는지를 확인하기 위해서는 누적소음 노출량측정기(noise dosimeter)를 사용 하여야 한다. 이 연구는 측정 대상이 된 장비의 제조자, 규격 및 사용년수와 같은 특성이 측정 대수의 한계 등으로 조사되지 못한 제한점도 아울러 지니고 있다.
3개 현장에서 측정된 터보홴의 경우, 2개는 평균 90 dB(A) 정도로 유사하였으나 나머지 1곳의 소음이 큰 것에 기인하여 자료 범위가 넓고 평균도 높게 나타났다. 이는 배풍기의 형식이나 용량과 관련이 있는 것으로 보이나 본 조사에서는 설치 위치 접근불가능으로 일일이 확인하지 못하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지시소음계에 기록된 음은 무엇으로 분석하였나?	또한 전 주파수를 거의 동일하게 가중하는 C특성 순간최고음압수준인 LCpeak도 측정하여 소음특성을 종합적으로 파악할 수 있도록 하였다. 지시소음계에 기록된 음은 제조사(B&K사)가 제공하는 소프트웨어(BZ 5503 Measurement Partner Suite)를 사용 분석하였다.
	빠른 지시침 상태의 A특성의 최고음과 최소음을 기록하는 것은?	고용노동부의 고시에 따라 A특성 청감보정회로와 느린 지시침 동작을 적용하였다(15). 아울러 빠른 지시침 상태의 A특성의 최고음과 최소음을 기록하는 LAFmax와 LAFmin을 측정하였다. 또한 전 주파수를 거의 동일하게 가중하는 C특성 순간최고음압수준인 LCpeak도 측정하여 소음특성을 종합적으로 파악할 수 있도록 하였다.
	건설장비로부터 발생되는 소음을 측정하기 위해 사용한 장비는?	측정시간은 각각의 장비가 실제로 가동되는 시간을 기준으로 짧게는 수초에서 길게는 1분 내외로 하였다. 사용된 장비는 덴마크 B&K사의 지시소음계(Hand-held Analyzer Type 2250)이었다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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