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문제 정의
- 향후 정책이 정착되기 위해서는 세부내용에 대한 구체적 내용들이 정해져야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 국토부에서 제시한 설계안전의 매뉴얼을 검토하여 개선할 부분과 실적용 부족한 사례에 대한 실적용 사례를 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 최근 발생한 사고유형에 대한 설계안전 문제점을 제시하고 발주자, 설계자 주도의 안전관리 체계가 제대로 이행되는지에 대해 사례를 통해 고찰토록 하였다. 분석의 첫 단계로 상기 거론된 세 가지 안전사고의 세부내용에 대해서 살펴보면 2014년 안전사고의 경우에도 경주마우나리조트 지붕붕괴 사고도 원인은 당시 ‘건축구조기준’이 습설에 관한 규정을 두지 않았고, 시공자는 설계도서에 기재된 제품에 미달되는 강재(SS400)를 사용하였으며 건축주는 운동시설을 집회시설로 무단용도변경 하였다.
- 2배이상 높게 발생하고 있다. 이에 설계단계부터 발주자, 설계자를 참여시켜 설계안전을 통한 안전재해를 줄이려는 제도를 살펴 보았다. 또한, 설계안전을 실제 적용한 사례를 통해 다음과 같은 개선대책을 요약 제시 하였다
제안 방법
- 잔여 위험요소 유무 및 위험요소 보유자, 안전관리문서 반영 여부를 결정하였다. 건축구조물 첫번째 단계인 철근,거푸집공사를 위한 비계설치공사에 대한 설계안전성검토 사례를 제시토록 하였다
- 공장에서 제작된 CFT를 차량으로 현장까지 운반한 후 현장에서 양중장비를 이용하여 설치하므로 기존 현장에서의 인력을 투입하여 실시한 비계설치 해체, 기둥철근배근 및 거푸집설치 해체가 제거되어 위험요소를 대폭 저감시켰다.
- 철근콘크리트 공사는 기둥철근 및 거푸집공사를 위한 비계설치 공사, 기둥 철근조립공사, 기둥거푸집공사, 슬라브 설치 철근거푸집공사를 위한 비계설치공사, 슬라브거푸집공사, 슬라브철근공사, 콘크리트타설공사의 순서로 진행이 된다. 공종단계별 위험요소 및 위험항목별 물적피해(사고유발원인), 인적피해, 발생빈도, 심각성, 위험등급을 발굴, 측정하며 위험요소 저감 대책을 수립하고 저감 대책 적용 후 위험등급을 측정하고 위험요소 관리주체 및 위험요소 저감 대책가정 제3자에 의한 저감대책 등을 제시하였다. 잔여 위험요소 유무 및 위험요소 보유자, 안전관리문서 반영 여부를 결정하였다.
- 구조체공사가 철근콘크리트 공사로 설계되어 있어 이에대한 설계안전보고서중 위험성평가 항목에서 위험요소를 도출하고 위험성평가 후 위험 저감대책을 수립하고 대안을 제시하면서 진행 하였다. 철근콘크리트 공사는 기둥철근 및 거푸집공사를 위한 비계설치 공사, 기둥 철근조립공사, 기둥거푸집공사, 슬라브 설치 철근거푸집공사를 위한 비계설치공사, 슬라브거푸집공사, 슬라브철근공사, 콘크리트타설공사의 순서로 진행이 된다.
- 넷째, 안전설계 지식과 기능에 대해서 설계자들이 정보공유 해야 한다. 다섯째, 목적물 전단계에서 설계단계부터 위험요소를 제거할 정보를 공유하고 문서화 한다.
- 분당판교 환기구 추락사고도 환기구가 노출된 위치에 있었으나 접근금지 난간대 등 차단시설이 없었고 추락을 방지하기 위한 설계하중 등 구조계산 및 설계도서가 부실하고 실제 시공에서도 환기구 덮개의 걸침 턱 용접도 부실 하였다. 두번째 단계로 선행 연구에 대한 문헌고찰을 통하여 발주자, 설계자의 안전관리 실태를 분석하여 시사점을 도출 하였다. 국내에서도 2016년5월부터 건설기술진흥법을 개정하여 설계안전 제도를 도입하여 적용중이나 실제 발주자, 설계사에서 적용하는데 많은 어려움이 있을 것으로 전망된다.
- GUIDE는 설계 안전성 검토 코디네이터(조정자)가 주도하여 이끌어 나가며, 주요 이해 당사자인 발주자, 설계자, 건축가, 시공자(이미 도급을 받아 참여하는 경우)가 참여한다. 또한, 설계 안전성 검토 코디네이터가 위험요소를 파악하고 관리하면서 GUIDE를 이끌어 간다. GUIDE 설계검토 과정에 대한 개략적인 설명은 [Table 3]을 참고할 수 있다.
- 이에 설계단계부터 발주자, 설계자를 참여시켜 설계안전을 통한 안전재해를 줄이려는 제도를 살펴 보았다. 또한, 설계안전을 실제 적용한 사례를 통해 다음과 같은 개선대책을 요약 제시 하였다
- 설계단계에서 시행, 저감 대책단계는 제거, 대체, 기술적 제어, 관리적 통제, 개인보호구 중 제거단계를 적용하여 안전설계를 실시한다는 Hierarchy ofControls을 따라 저감대책 개선안을 수립하였다. 저감 대책 개선안으로는 기둥높이가 5미터의 고소작업 시 추락, 낙하, 비래 등 위험요소를 제거하기 위해 비계 설치가 필요 없는 공장제작 공법인 CFT (Concrete filled Steel Tube 이하 CFT)공법을 적용하였다.
- 전체 공기 10개월 중 공기단축이 가능한 공종은 구조체공사에서 1개월 단축하는 것으로 계획을 수립하였으며 이를 위한 초기설계단계부터 공기단축과 함께 설계안전을 주안점으로 검토하여 진행을 하였다. 설계안전의 주안점은 공기단축을 함으로 인해 발생할 수 있는 위험요소를 도출하고 각각 위험성을 평가한 후 저감대책 대안을 제시하여 발주자, 설계자, 건설안전전문가와 토론을 거쳐 설계안전 적정 대안을 수립 후 설계공사에 적용하였다.
- 공종명: 철근, 거푸집공사를 위한 비계설치공사, 기둥철근조립공사, 기둥거푸집공사, 슬라브거푸집공사, 슬라브하부 동바리(시스템비계)공사, 슬라브철근배근 공사, 콘크리트타설공사, 동바리(시스템비계)해체공사위험요소: 기둥철근,거푸집 설치를 위한 비계작업이 선행되어야 한다. 위험요소를 도출하기위해 발주자, 설계자, 수급인(시공자), 하수급인(협력사) 참여자들 및 국내 전문가의 브레인스토밍을 통하여 각 공종별 위험요소를 도출하고 위험요소에 대해 위험성평가를 실시하였다. 위험평가 시 위험빈도와 위험강도의 등급을 5점 척도로 정하였으며 위험기준은 3.
- 거푸집은 콘크리트 양생 후 거푸집 해체 하는 단계를 제거하기 위해 재래식 합판거푸집을 철판거푸집으로 개선하였다. 이러한 저감 대책으로 현장에서의 비계설치 해체, 철근가공조립, 거푸집설치 해체, 콘크리트타설, 거푸집해체, 동바리비계해체 등의 6단계를 CFT설치, 데크시공, 콘크리트 타설 3단계로 축소하여 적용하였다. 초기 설계단계에서부터 발주자, 설계자, 시공사가 설계안에 대한 정보공유를 하고 기존 재래식 공법에서 발생할 잠재위험요소를 도출하여 각공종별 위험성평가를 실시하여 위험등급을 측정하고 이를 저감시킬수 있는 설계대안을 수립하여 설계안전이 반영된 설계안으로 설계도서에 반영하여 적용하게 되었다.
- 이번 설계안전성검토에서는 그동안 시공단계에서의 수급인 하수급인 주도의 공사 위험성평가제도를 설계단계에서도 적용하도록 하여 설계단계에서 공종별 위험요소를 도출하고, 도출된 위험요소에 대해 위험성 평가를 실시하여 위험등급을 정하고 기준을 초과하는 위험요소에 대해서는 위험저감대안을 수립하고, 대안에 대한 위험등급이 기준치 내로 저감될 경우 대안을 설계안에 반영하는 제도로 운영되도록 하였다. 이미 기획 및 설계단계에서부터 위험성평가를 실시하여 재해율을 낮춘 선진사례를 기본으로 하여 국내에 맞게 위험성평가표를 수립하였다. 최근 2017년 9월 행정예고 된 건설공사 안전관리 업무수행 지침에서도 발주자(발주청)주도의 ‘건설안전 파트너링’ 제도를 도입하고자 하므로 향후에는 건설프로젝트 참여자 전원이 초기기획, 설계단계부터 안전을 고려한 설계가 되어 안전사고를 줄이는 인식의 전환이 필요하게 되었다.
- 이번 설계안전성검토에서는 그동안 시공단계에서의 수급인 하수급인 주도의 공사 위험성평가제도를 설계단계에서도 적용하도록 하여 설계단계에서 공종별 위험요소를 도출하고, 도출된 위험요소에 대해 위험성 평가를 실시하여 위험등급을 정하고 기준을 초과하는 위험요소에 대해서는 위험저감대안을 수립하고, 대안에 대한 위험등급이 기준치 내로 저감될 경우 대안을 설계안에 반영하는 제도로 운영되도록 하였다. 이미 기획 및 설계단계에서부터 위험성평가를 실시하여 재해율을 낮춘 선진사례를 기본으로 하여 국내에 맞게 위험성평가표를 수립하였다.
- 본 논문은 정부 및 민간기업에서 다각도로 건설업에서 발생하는 재해를 절감시키려 꾸준히 노력하고 있으나 해마다 건설업의 재해는 좀처럼 줄어들지 않고 있다. 이에 선진국 사례를 분석한 결과 영국에서는 설계안전단계에서의 참여자별 역할을 명확히 제시하였고, 호주에서는 설계안전시 5가지 원칙으로 생애주기를 고려한 설계안전을 도입하였고, 미국의 경우는 설계안전 위험성평가를 통한 위험제어를 진행하였다. 싱가포르는 DFS GUIDE 절차를 통해 설계안전성 검토를 추진하고 있다.
- 공종단계별 위험요소 및 위험항목별 물적피해(사고유발원인), 인적피해, 발생빈도, 심각성, 위험등급을 발굴, 측정하며 위험요소 저감 대책을 수립하고 저감 대책 적용 후 위험등급을 측정하고 위험요소 관리주체 및 위험요소 저감 대책가정 제3자에 의한 저감대책 등을 제시하였다. 잔여 위험요소 유무 및 위험요소 보유자, 안전관리문서 반영 여부를 결정하였다. 건축구조물 첫번째 단계인 철근,거푸집공사를 위한 비계설치공사에 대한 설계안전성검토 사례를 제시토록 하였다
- 5점보다 높게 조사 되었다. 저감대책은 기둥을 CFT로 변경하여 타설시 거푸집 터짐을 제거하였고 슬라브 거푸집에 합판대신 데크로 설계함으로써 동바리붕괴 및 슬라브 붕괴를 저감 시켰다. 층고가 높은 건축물의 경우 콘크리 타설중 하부 동바리 시스템비계 등의 구조 및 시공결함으로 인해 안전사고가 다반사로 발생한다.
- 단, 공기를 1개월 단축시키면서도 무재해로 공사를 완료하기를 요구하였다. 전체 공기 10개월 중 공기단축이 가능한 공종은 구조체공사에서 1개월 단축하는 것으로 계획을 수립하였으며 이를 위한 초기설계단계부터 공기단축과 함께 설계안전을 주안점으로 검토하여 진행을 하였다. 설계안전의 주안점은 공기단축을 함으로 인해 발생할 수 있는 위험요소를 도출하고 각각 위험성을 평가한 후 저감대책 대안을 제시하여 발주자, 설계자, 건설안전전문가와 토론을 거쳐 설계안전 적정 대안을 수립 후 설계공사에 적용하였다.
- 이러한 저감 대책으로 현장에서의 비계설치 해체, 철근가공조립, 거푸집설치 해체, 콘크리트타설, 거푸집해체, 동바리비계해체 등의 6단계를 CFT설치, 데크시공, 콘크리트 타설 3단계로 축소하여 적용하였다. 초기 설계단계에서부터 발주자, 설계자, 시공사가 설계안에 대한 정보공유를 하고 기존 재래식 공법에서 발생할 잠재위험요소를 도출하여 각공종별 위험성평가를 실시하여 위험등급을 측정하고 이를 저감시킬수 있는 설계대안을 수립하여 설계안전이 반영된 설계안으로 설계도서에 반영하여 적용하게 되었다. 저감 대책을 적용하여 사례 프로젝트를 공사한 결과 공사기간은 약 당초 10개월에서 9개월로 1개월 단축시키고 인원투입은 약 20% 절감되는 효과가 있었다.
대상 데이터
- 분석의 첫 단계로 상기 거론된 세 가지 안전사고의 세부내용에 대해서 살펴보면 2014년 안전사고의 경우에도 경주마우나리조트 지붕붕괴 사고도 원인은 당시 ‘건축구조기준’이 습설에 관한 규정을 두지 않았고, 시공자는 설계도서에 기재된 제품에 미달되는 강재(SS400)를 사용하였으며 건축주는 운동시설을 집회시설로 무단용도변경 하였다.
- 공장에서 철골기둥 주변에 철근배근을 조립한 후 철판을 절곡하여 거푸집형태로 가공하여 제작한다. 철골, 철근, 거푸집을 공장에서 동시에 가공하여 완제품 형태로 현장에 반입한다.
이론/모형
- 위험성평가를 시행할 때는 미국의 OSHA 규정의 DfCS와 같이 Hierarchy of Conrtol을 활용해야 한다. 설계 안전성을 보장하기 위해 DFS GUIDE라고 부르는 설계검토 과정을 도입하여 사용하고 있다. GUIDE는 설계 안전성 검토 코디네이터(조정자)가 주도하여 이끌어 나가며, 주요 이해 당사자인 발주자, 설계자, 건축가, 시공자(이미 도급을 받아 참여하는 경우)가 참여한다.
- 설계단계에서 시행, 저감 대책단계는 제거, 대체, 기술적 제어, 관리적 통제, 개인보호구 중 제거단계를 적용하여 안전설계를 실시한다는 Hierarchy ofControls을 따라 저감대책 개선안을 수립하였다. 저감 대책 개선안으로는 기둥높이가 5미터의 고소작업 시 추락, 낙하, 비래 등 위험요소를 제거하기 위해 비계 설치가 필요 없는 공장제작 공법인 CFT (Concrete filled Steel Tube 이하 CFT)공법을 적용하였다. CFT공법은 기둥설치 시 현장에서 작업이 진행되는 비계, 철근, 거푸집공종을 현장에서 이루어지는 작업을 제거하기 위해 공장제작 하는 공법으로 기둥의 압축력을 철골기둥 으로 변경하고 인장력 띠철근을 공장에서 철골기둥 주변에 동시 제작하였다.
성능/효과
- 저감 대책을 적용하여 사례 프로젝트를 공사한 결과 공사기간은 약 당초 10개월에서 9개월로 1개월 단축시키고 인원투입은 약 20% 절감되는 효과가 있었다. 9개월간 약 30만명이 투입되었으나 재해율은 0%로 무재해로 공사를 완료하였다.
- 셋째, 설계안전성검토팀 구성에 포함되어야 할 주체들과 활동시기 공사규모에 따른 참여자 기준을 정해야 하고 단계별 업무범위에 대한 프로세스도 정립해야 한다. 넷째, 설계안전성 검토 사례가 부족하므로 실세 프로젝트에 적용한 사례들을 내용에 실어 설계자들이 작성 및 작성된 내용을 설계도서에 반영이 용이하도록 해야 한다. 정부에서는 몇몇 프로젝트에 시범 적용하고 있으므로 그 결과를 추가로 매뉴얼에 담아 지속적인 개정을 해야 한다.
- 셋째, 체계적인 위험관리로 위험요소 도출평가 위험제어 등의 프로세스를 적용하여 안전하게 설계 해야 한다. 넷째, 안전설계 지식과 기능에 대해서 설계자들이 정보공유 해야 한다. 다섯째, 목적물 전단계에서 설계단계부터 위험요소를 제거할 정보를 공유하고 문서화 한다.
- 이를 검토한 결과 몇가지 문제점이 있는데 첫째, 그동안 주로 수급인 하수급인 위주로 진행되어온 위험성평가에 대해서 설계자들은 생소하므로 이에 대한 교육이 선행되어 할 것이다. 둘째, 공종별위험요소 도출을 현장에서 직접 경험하지 않으면 설계도서 작성 시 도출이 어렵다는 것이다. 설사 도출을 하더라도 대안수립이 힘들어 진행이 안될 것으로 예상된다.
- 둘째, 선진국 사례를 통해 설계초기단계부터 설계안전을 도입하여 초기부터 위험성요소를 도출하고 이를 평가하고 저감시켜 설계안에 반영하는 사례를 통해 국내에서도 이를 기반으로 하는 설계안전이 시행됨을 설명 하였다.
- 셋째, 국내 설계안전이 적용된 사례가 부족한 상황에서 실제 수행 프로젝트에 설계안전을 적용한 결과 착공 시부터 준공 시까지 재해율이 대폭 저감 되었고, 현장투입 인력도 최소화 하여 성력화 되었다. 본 연구에서 다루지 못한 내용으로는 향후 설계안전성 검토를 위한 검토팀 구성 배치기준, 설계안전검토 프로세스, 실제 적용사례의 확대, 설계안전성 검토 기준대가 설정 등은 추가로 연구되어야할 과제로 남아 있다 하겠다.
- 이에 대해 구체적인 참여자 기준도 정립해야 한다. 셋째, 설계안전성검토팀 구성에 포함되어야 할 주체들과 활동시기 공사규모에 따른 참여자 기준을 정해야 하고 단계별 업무범위에 대한 프로세스도 정립해야 한다. 넷째, 설계안전성 검토 사례가 부족하므로 실세 프로젝트에 적용한 사례들을 내용에 실어 설계자들이 작성 및 작성된 내용을 설계도서에 반영이 용이하도록 해야 한다.
- 층고가 높은 건축물의 경우 콘크리 타설중 하부 동바리 시스템비계 등의 구조 및 시공결함으로 인해 안전사고가 다반사로 발생한다. 이를 설계단계에서부터 근본적으로 제거하는 설계안을 제시하고 적용하여 저감대책에서는 위험등급이 1.38로 저감시켜 매우 안전한 설계 제시가 되었다.
- 이후 2016년 5월 건설기술진흥법 시행령 제75조의 2항 설계의 안전성검토 및 제40조 설계도서의 작성을 법제화 하였다. 이를 토대로 향후 설계단계 오류로 안전사고 발생 시는 발주자, 설계자도 책임을 묻게 될 수 있게 되었고 그동안 안전관리의 사각지대였던 발주자, 설계사도 안전관리의 공동 파트너임을 인식시키는 전환점이 되었다.
- 이에 저감대책 중 가장 효과가 높은 제거를 목표로 설계단계에서부터 비계공종을 제거하는 것으로 설계를 시행하여 위험요소 등급을 1.19로 대폭 저감시켰다.
- 초기 설계단계에서부터 발주자, 설계자, 시공사가 설계안에 대한 정보공유를 하고 기존 재래식 공법에서 발생할 잠재위험요소를 도출하여 각공종별 위험성평가를 실시하여 위험등급을 측정하고 이를 저감시킬수 있는 설계대안을 수립하여 설계안전이 반영된 설계안으로 설계도서에 반영하여 적용하게 되었다. 저감 대책을 적용하여 사례 프로젝트를 공사한 결과 공사기간은 약 당초 10개월에서 9개월로 1개월 단축시키고 인원투입은 약 20% 절감되는 효과가 있었다. 9개월간 약 30만명이 투입되었으나 재해율은 0%로 무재해로 공사를 완료하였다.
- 5점보다 높게 조사되었다. 저감대책 중 철근공사를 기둥철근공사는 공장에서 CFT 제작 시 기둥 철판 거푸집에 철근 배근을 시행하는 것으로 현장에서의 철근운반, 가공, 비계상부위에서의 철근배근 등 현장시공을 제거하여 위험요소를 저감 시켰으며, 슬라브위 철근배근공사에서는 기존 합판거푸집 위 상, 하부 철근배근공사를 슬라브는 기존 합판거푸집을 Deck Plate로 변경하고 철근배근은 상부철근만 배근하는 것으로 변경하여 현장시공을 최소화 하여 위험요소 등급을 2.21로 저감시켰다.
후속연구
- 구체적인 교육프로그램 및 교육기준에 대해서도 연구를 하여 제시하여야 한다. 둘째, 공종별 위험요소 도출 시부터 현장에서의 노하우와 경험이 많은 건설안전기술자(필요시 시공전문가)가 참여하는 것을 수립해야 한다. 이에 대해 구체적인 참여자 기준도 정립해야 한다.
- 셋째, 국내 설계안전이 적용된 사례가 부족한 상황에서 실제 수행 프로젝트에 설계안전을 적용한 결과 착공 시부터 준공 시까지 재해율이 대폭 저감 되었고, 현장투입 인력도 최소화 하여 성력화 되었다. 본 연구에서 다루지 못한 내용으로는 향후 설계안전성 검토를 위한 검토팀 구성 배치기준, 설계안전검토 프로세스, 실제 적용사례의 확대, 설계안전성 검토 기준대가 설정 등은 추가로 연구되어야할 과제로 남아 있다 하겠다.
- 하지만 발주자 및 설계사에서는 설계안전 매뉴얼내용 부족 및 실제적용사례부족 대가산정 미흡 등으로 적용 하는데 난항을 겪고 있다. 향후 정책이 정착되기 위해서는 세부내용에 대한 구체적 내용들이 정해져야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 국토부에서 제시한 설계안전의 매뉴얼을 검토하여 개선할 부분과 실적용 부족한 사례에 대한 실적용 사례를 제시하고자 한다.
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