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문제 정의
- 따라서 본 연구는 안전보건공단 지도원에서 보유하고 있는 Push-Pull gauge와 간단한 부가 장치로 만으로 작업장 바닥의 미끄러짐 위험성을 평가할 수 있는 휴대용 간이 측정 장치와 이를 사용하기 위한 측정법을 개발하고 앞에서 언급한 다양한 검증방법으로 개발된 측정기의 성능을 체계적으로 평가하였다.
- 본 연구는 현장에서 측정할 수 있는 휴대용 미끄럼 측정기를 개발하고 이를 바닥재의 형태, 오염물질에 따라 평가하여 사용가능성과 한계를 확인하였다. 또한 바닥재의 거칠기, 인지적 평가 및 기존 장치의 측정결과와 비교함으로써 미끄럼 측정기로써 성능을 평가하였다.
제안 방법
- 5 N으로 접촉압력은 77~230 kPa로 나타났다. 장치의 특성상 압축막 효과(squeeze film effect)가 발생할 수 있으므로 센서가 바닥과 접촉한 후 약 1초 이내에 움직이도록 사용하였다.
- 2는 본 연구에서 사용한 ASTM F2508-11의 4종류 표준타일을 보여주는 사진이다. 이러한 표준타일을 이용하여 개발한 휴대용 미끄럼 측정 장치를 검증하였다. Table 1과 같이 기존의 연구에서 피시험자가 표준 타일이 물로 오염되었을 때 보행하여 나타난 미끄럼 사고 횟수를 근거로 한 것이다.
- 2에 나타난 것과 같이 연마된 검은색 화강암(RS-A), 시유 자기타일(RS-B), 비닐복합타일(RS-C), 거친 세라믹 타일(RS- D)이다. 이들 타일 중 연마된 화강암은 표면에 물이 거의 뭍지 않고 뭉쳐지기 때문에 증류수에 비이온성 계면활성제(Triton X-100)를 체적기준으로 0.04% 첨가하였다. 나머지 타일은 증류수를 사용하였다.
- 표준 타일 위에는 액막이 충분히 형성될 수 있도록 충분히 물 또는 세제수용액을 분무하였고 측정기의 센서는 각 실험 전 세척되었고 연마솔로 균일하게 연마하였다. 각 표면에 대한 마찰계수는 한방향에 대해 12번 측정하고 다시 90도씩 회전시켜 측정하여 총 48번(동서남북 방향으로 측정) 측정하였다. 각 방향에서 측정된 값 중 최대값과 최소값을 제외한 나머지 값을 평균하였다.
- 바닥재를 실험실 바닥에 평면으로 설치하고 바닥재에 세제수용액(SLS 4%; Sodium Lauryl Sulfite)을 분무한 상태에서 피시험자로 하여금 7가지 바닥재중 무작위로 2가지를 선택하게 하여 1회씩 걷도록 하였다. 따라서 각 피시험자는 총 21가지 조합(반복이 허용되지 않는 조합)으로 이루어진 보행실험을 하였다.
- 바닥재를 실험실 바닥에 평면으로 설치하고 바닥재에 세제수용액(SLS 4%; Sodium Lauryl Sulfite)을 분무한 상태에서 피시험자로 하여금 7가지 바닥재중 무작위로 2가지를 선택하게 하여 1회씩 걷도록 하였다. 따라서 각 피시험자는 총 21가지 조합(반복이 허용되지 않는 조합)으로 이루어진 보행실험을 하였다.
- 모든 피시험자들로 하여금 최대한 정상상태에서 보행할 때와 동일한 상태로 바닥재 위를 걷도록 하였다. 동일한 실험조건을 유지하기 위해 모든 피시험자는 동일한 신발을 신도록 하였으며 보행한 후 설문을 실시하였고 신발과 바닥재는 다시 세척하였다.
- 피시험자는 한쪽에서 출발하여 반대편에 도달하면 다시 뒷걸음으로 출발점까지 온 후 다시 전방으로 보행하여 반대편에 도달하고 다시 방향을 180도 돌아 원래 출발점으로 되돌아오는 방식으로 실험을 수행하였다. 이러한 방식은 Gao와 Abeysekera9)에 의하여 수행된 방식과 동일하다.
- 개발된 장치는 Fig. 3에 제시된 7가지 바닥재 위에 3가지 오염물질을 충분히 분무한 상태로 정지마찰계수를 측정하였다. 3가지 오염물질은 증류수, SLS을 체적비 4%로 첨가한 세제수용액, 글리세롤을 체적비 92.
- 3에 제시된 7가지 바닥재 위에 3가지 오염물질을 충분히 분무한 상태로 정지마찰계수를 측정하였다. 3가지 오염물질은 증류수, SLS을 체적비 4%로 첨가한 세제수용액, 글리세롤을 체적비 92.5%(점도 : 200 cp)를 첨가한 수용액을 사용하였다.
- 정지마찰계수(Static Coefficient Of Friction; SCOF)는 각 바닥재별로 방향에 따라 12회 측정하고 각 방향(동서남북 방향)에서 최대값과 최소값을 제외하고 나머지를 평균하였다.
- 그러므로 개발된 측정기의 성능평가를 위해 앞에서 나타난 한계점을 고려하여 이후 비교 평가에서 오염물질은 글리세롤을 제외하고 바닥재는 A와 S를 제외하여 비교 평가를 수행하였다.
- 본 연구는 현장에서 측정할 수 있는 휴대용 미끄럼 측정기를 개발하고 이를 바닥재의 형태, 오염물질에 따라 평가하여 사용가능성과 한계를 확인하였다. 또한 바닥재의 거칠기, 인지적 평가 및 기존 장치의 측정결과와 비교함으로써 미끄럼 측정기로써 성능을 평가하였다.
- 3과 같이 연마된 대리석타일, 세라믹타일 및 60번 사포로 연마한 스테인리스 철판 등 7가지로 표면 거칠기는 Table 2과 같다. 모든 바닥재는 5개씩 표본을 추출하여 실험 전 표면 거칠기 측정 장치(Surtronic Duo)로 중앙과 각 변 및 모서리의 9곳을 측정하여 총 45회 표면 거칠기를 측정하여 평균을 취하였다. 측정된 바닥재 사이의 사후검정(t-test)결과 바닥재 D와 F가 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않고(p>0.
대상 데이터
- 따라서 개발된 미끄럼 측정기는 이들 타일에 대해 피시험자의 결과와 같이 일정한 순위를 갖고 동시에 각 타일들 사이에 통계적으로 유의한 차이를 나타내어야 한다. 실험에 사용된 타일은 Fig. 2에 나타난 것과 같이 연마된 검은색 화강암(RS-A), 시유 자기타일(RS-B), 비닐복합타일(RS-C), 거친 세라믹 타일(RS- D)이다. 이들 타일 중 연마된 화강암은 표면에 물이 거의 뭍지 않고 뭉쳐지기 때문에 증류수에 비이온성 계면활성제(Triton X-100)를 체적기준으로 0.
- 실험에 사용된 바닥재는 Fig. 3과 같이 연마된 대리석타일, 세라믹타일 및 60번 사포로 연마한 스테인리스 철판 등 7가지로 표면 거칠기는 Table 2과 같다. 모든 바닥재는 5개씩 표본을 추출하여 실험 전 표면 거칠기 측정 장치(Surtronic Duo)로 중앙과 각 변 및 모서리의 9곳을 측정하여 총 45회 표면 거칠기를 측정하여 평균을 취하였다.
- 인지적 평가실험에는 20세에서 50세까지 건강한 성인 남성 12명이 본 연구에 참여하였다. 피시험자의 연령은 36.
데이터처리
- 각 표면에 대한 마찰계수는 한방향에 대해 12번 측정하고 다시 90도씩 회전시켜 측정하여 총 48번(동서남북 방향으로 측정) 측정하였다. 각 방향에서 측정된 값 중 최대값과 최소값을 제외한 나머지 값을 평균하였다.
- Table 3은 각 표준 바닥재에 대하여 측정한 정지마찰계수, 표준편차 등 통계자료를 보여주는 표이다. 또한 각 표준 바닥재를 측정한 결과사이에 통계적으로 유의한 차이가 있는지를 확인하기 위한 사후검정(t Test) 결과도 나타내었다.
- 개발된 미끄럼 측정기로 측정한 정지마찰계수는 기존 연구결과와 순위가 동일하게 나타나며 사후검정 결과(paired t-Test), 통계적으로 유의한 차이(p<0.05)를 나타내었다.
성능/효과
- 측정된 바닥재 사이의 사후검정(t-test)결과 바닥재 D와 F가 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않고(p>0.05) 나머지는 통계적으로 유의한 차이(p<0.01)를 나타내었다.
- 880사이로 나타났다. 이들 값은 유사한 측정기로 측정한 기존 연구결과와 비교하면 타일 A와 D에서는 조금 높게 나타났고 타일 B와 C에서는 다소 낮게 나타났다. 따라서 본 측정기는 매우 매끈한 면과 매우 거친 면에서 다소 높은 값을 나타낸다고 생각된다.
- 또한 Table 1에서 보여주었듯 RS-C에서 7명이 전족부 미끄럼(toe slip)이 발생하였기 때문에 측정한 값이 최소한 RS-C에서 측정한 값보다는 높아야 안전하다고 평가할 수 있다고 생각된다10). 그러므로 개발된 미끄럼 측정기로 RSC를 측정한 결과, 신뢰구간 상위 95%에서 0.6944를 나타나기 때문에 개발된 장치의 미끄럼 안전기준은 0.7로 결정하는 것이 합리적일 것으로 사료된다.
- 전체적으로 정지마찰계수는 표면 거칠기에 비례적으로 증가하고 있으나 로그함수적인 특성을 나타내고 있다. 오염물질이 물인 경우 pearson 상관계수가 0.86이고 세제수용액인 경우 0.91로 나타나 물보다 세제수용액일 때 표면 거칠기와 상관관계가 높은 것으로 나타났다.
- 이는 인간이 느끼는 미끄러움과 정지마찰계수가 정확하게 일치하지 않기 때문으로 생각된다. 오염물질이 물인 경우 pearson 상관계수가 0.79이고 세제수용액인 경우 0.73으로 나타나 세제수용액보다 물일 때 인지적 평가와 상관관계가 높은 것으로 나타났다.
- 개발된 장치와 기존의 측정기로 측정한 정지마찰계수 사이에 로그함수적인 상관관계를 나타내고 있다. 이는 개발된 장치가 높은 마찰계수 영역에서 마찰계수를 구별하는 성능이 조금 떨어짐을 의미하는 한편 낮은 마찰계수 영역(미끄럼 위험영역)에서 마찰계수를 구별하는 성능이 우수함을 의미한다.
- 전체적으로 오염물질과 관계없이 상관계수가 0.9이상으로 높게 나타나고 있고 물의 경우 상관계수가 0.97로 세제수용액의 상관계수 0.90보다는 높게 나타나고 있다. 따라서 개발된 장치가 기존 장치와 높은 상관관계를 가지므로 현장 측정용으로 사용 가능할 것으로 판단된다.
- 이상과 같이 개발된 현장 측정용 미끄럼 측정기를 바닥재의 거칠기, 인지적 평가 및 기존 장치와의 비교를 통해 성능을 평가한 결과, 전체적으로 오염물질이 물일 때가 세제수용액일 때보다 미끄럼 위험성을 더 잘 평가하는 것으로 판단할 수 있으나 세제수용액도 충분히 미끄럼 위험성 평가를 할 수 있을 것으로 판단된다.
- 1) 개발된 미끄럼 저항 측정기를 ASTM 2508-11의 평가 기준에 따라 측정하고 평가한 결과, 개발된 미끄럼 측정기는 미끄럼 측정기로써 최소한의 조건을 만족시켰다.
- 2) 3가지 오염물질과 7가지 바닥재 조건 하에서 측정한 결과, 개발된 미끄럼 측정기는 글리세롤과 같이 점도가 높은 오염물질, 매우 매끈한 바닥재 및 인위적으로 연마된 바닥재에 대하여 미끄럼 위험성을 과소평가하였다.
- 3) 개발된 미끄럼 측정기로 물 및 세제수용액으로 오염된 5가지 바닥재에 대하여 측정한 정지마찰계수는 표면 거칠기, 인지적 평가 및 기존의 측정기(BOT-3000)와 높은 상관성을 나타내었다.
- 4) 개발된 현장 측정용 미끄럼 저항 측정기는 일반적인 바닥재 및 오염물질 범위에서 미끄럼 위험성을 평가하기에 적합한 것으로 판단되었다.
후속연구
- 5를 고려하면 매끈한 바닥재인 A와 인위적으로 연마한 바닥재 S는 표면 거칠기에 비해 상대적으로 높은 정지마찰계수를 나타낸다. 따라서 개발된 측정기는 매끈하게 연마된 바닥재나 인위적으로 연마된 바닥재의 정지마찰계수를 정확하게 예측하기 힘든 것으로 판단된다.
- 90보다는 높게 나타나고 있다. 따라서 개발된 장치가 기존 장치와 높은 상관관계를 가지므로 현장 측정용으로 사용 가능할 것으로 판단된다.
- 따라서 개발된 현장 측정용 미끄럼 측정기는 실험된 범위에서 매우 매끈하게 연마되거나 인위적으로 연마된 금속 바닥을 제외하고 일반적인 바닥재에 대해 일상적인 오염물질인 물과 세제수용액에서 충분한 미끄럼 저항을 평가할 수 있을 것으로 판단된다.
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