[논문]농업인의 안전활동을 위한 ICT 기반의 농업시설 안전관리 시스템에 관한 연구

김인수; 김경란; 김효철; 서민태; 김경수; 고명선

doi:10.5143/jesk.2018.37.4.489

농업인의 안전활동을 위한 ICT 기반의 농업시설 안전관리 시스템에 관한 연구
A Study on an ICT-based System for Safe Management of Agricultural Facilities for Farmers' Safety Activities 원문보기

Journal of the Ergonomics Society of Korea = 大韓人間工學會誌, v.37 no.4, 2018년, pp.489 - 502

김인수 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부) , 김경란 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부) , 김효철 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부) , 서민태 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부) , 김경수 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부) , 고명선 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Objective: This study proposed a system for safe management of agricultural facilities whereby safety accidents of farmers are prevented from harmful factors of agricultural facilities and relevant hazardous situations, and efficient reaction is made possible when an accident occurs. Background: Recent development of information and communication technology (ICT) brought groundbreaking development of cutting-edge technologies such as the internet of things (IoT) and ubiquitous sensor network, and application of such technologies is expanding to the area of industrial safety. In particular, accidents from the hazardous environment surrounding agricultural facilities, say, from harmful gases, are frequently taking place and therefore development of services for safe farming work is required. Method: This study examined the types of safety accidents related to agricultural facilities occurring during farming work and designed a ICT-based system for safe management of accidents. Results: This study presents a model of such system and the model has the following functions: detection of harmful environment and conditions dangerous to farmers with sensor technologies; communication network technology for prevention of and fast coping with accidents; and user interface aimed at monitoring harmful environment and dangerous situations. Conclusion: The ICT-based system for safe management of agricultural facilities proposed in this study is expected to be applied as an application technology for safe agricultural activities. Application: The outcome of this study will be useful to develop a convergent ICT-based system for the prevention of safety accidents related to agricultural facilities.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구는 ICT 기술을 농업시설 안전관리 분야에 적용함으로써 안전재해 예방 수준을 제고하고, 농업활동의 체계적 안전관리 구현을 위한 방향을 제시하기 위한 시스템을 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 농업시설 안전관리 시스템은 농업시설 내부환경의 유해 · 위험 요인을 감지 센서를 활용하여 수집하고, 이를 무선통신 네트워크 통해 작업자, 제3자 또는 관련 기관에 안전관리 정보를 제공한다.
DB 시스템에 누적된 데이터와 날씨정보, 시간정보 등 다양한 빅데이터를 함께 분석함으로써 농업시설 안전재해 예방을 위한 다양한 정보로 활용이 가능하다. 본 연구에서는 DB 시스템 설계에서 DB 관리자, 사용자, 프로그래머들이 쉽게 구현이 가능한 통합적 모델인 개체 관계도(Entity-relationship diagram, ERD)를 설계하였다. ERD는 DB를 구성 하는 개체, 관계, 그리고 속성을 쉽게 파악할 수 있도록 도와준다.
본 연구에서는 농업시설과 관련 농작업에서 위험상태 인지와 사고 발생 시 효율적 대처가 가능하도록 ICT 정보화 기술을 활용한 농업시설 안전관리 시스템을 제안하였다. 본 연구를 통해 ICT 융합 농업시설 안전관리 시스템의 개념, 환경 센서 및 작업자 움직임 감지 센서 기술, 무선통신 네트워크, 사용자 인터페이스 기술 등 ICT 융합 적용 방안을 설계하였다.
이에 본 연구에서는 농업시설 안전관리 시스템 모델을 제안하고, 구체적으로 유해 · 위험 환경 감지, 작업자 안전활동 감지, 무선통신 네트워크 기술, 사용자 인터페이스 설계 등 유해환경으로부터 안전한 농작업 활동을 위한 시스템을 설계하였다.
농업인의 안전재해 예방 및 관리의 필요성이 대두되고 있는 현실에서 농업시설에서 빈번하게 발생하고 있는 중대사고를 최소화할 수 있는 안전관리 체계 구축은 중요하다. 이에 본 연구에서는 농업시설 환경 특성에 적합한 ICT 기반의 농업시설 안전관리 시스템 기반 구축을 위한 모델을 제안하고, 시스템 개발에서 요구되는 주요 기술을 설계하였다. 이는 농업안전 분야와 ICT 융합 시스템 구축에 기여할 것으로 판단된다.

제안 방법

그 밖에 응용 시스템은 시설 출입구에 설치된 관리 단말기에 표현될 수 있다. 관리 단말기는 LED 화면에 시설 내부 환경정보를 표현하고, 출입 주의 및 경고 상태인 경우 즉각적 정보전달을 위해 시각 및 청각적 신호를 활용하였다. Figure 8은 본 연구에서 제안한 농업인 안전관리PC 화면(Figure 8 (a))과 작업자 및 제3자의 스마트폰에 표현되는 어플리케이션 화면(Figure 8 (b)) UI 설계의 예를 보여준다.
농업시설 내부에서 작업을 수행하는 동안 위험 수준에 작업자가 노출되거나 작업자가 쓰러지는 등의 응급상황이 발생하게 되면 이에 대한 안전조치가 가능하도록 설계하였다. 농업시설 내의 감지 센서로부터 위험한 환경이 감지되면 출입구의 관리 단말기에 부착된 스피커를 통해 위험 알림 메시지가 호출되며, 동시에 관리 단말기로부터 전달된 신호는 작업자의 스마트폰에 전달되어 위험 알림 메시지(예: 진동, 경고음 등)를 수신하게 된다.
농업시설에서 발생한 각종 안전사고 정보를 활용하기 위해 DB 시스템을 구축하였다. DB 수신 테이블은 농업인 정보, 사고정보, 사고 조치정보, 원본 데이터 등을 수집하게 된다.
여기서 사고자 위치정보는 작업자의 스마트폰으로부터 전달받은 GPS 데이터를 이용하여 지도상에 위치와 주소와 함께 표현하여 전반적 사고위치 현황을 손쉽게 관리할 수 있도록 하였다. 농업인 안전관리용 PC는 농업인이 농업시설에 대한 유해환경 정보(예: 온/습도, 유효가스)는 1분 간격으로 연속적으로 표현되고, 유해 요소별, 시간대별 단위 분석이 가능하도록 구성하였다. 스마트폰 어플리케이션 UI는 작업자용과 제3자 용으로 설계하였다.
이에 본 연구에서는 농업시설 안전관리 시스템 모델을 제안하고, 구체적으로 유해 · 위험 환경 감지, 작업자 안전활동 감지, 무선통신 네트워크 기술, 사용자 인터페이스 설계 등 유해환경으로부터 안전한 농작업 활동을 위한 시스템을 설계하였다. 또한, 위험상태 및 응급상황 발생 시에 신속한 조치를 위한 정보전달 체계 및 빅데이터 수집 및 분석을 위한 DB 시스템을 설계하였다. 본 연구는 농작업 안전사고 사각지역 해소와 더불어 농업인의 삶의 질 향상을 위한 안전 모니터링 등 농촌 사회의 안전 네트워크 구축에 기여할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 농업시설과 관련 농작업에서 위험상태 인지와 사고 발생 시 효율적 대처가 가능하도록 ICT 정보화 기술을 활용한 농업시설 안전관리 시스템을 제안하였다. 본 연구를 통해 ICT 융합 농업시설 안전관리 시스템의 개념, 환경 센서 및 작업자 움직임 감지 센서 기술, 무선통신 네트워크, 사용자 인터페이스 기술 등 ICT 융합 적용 방안을 설계하였다. 본 시스템은 농업시설 환경정보, 농업인 안전 및 응급상황 조치, 정보관리 등을 통해 다양한 농업시설에서 발생할 수 있는 중대재해로부터 농업인을 보호할 수 있는 장점이 있다.
본 연구에서 제안하는 농업시설 안전관리 시스템은 농업시설 내부환경의 유해 · 위험 요인을 감지 센서를 활용하여 수집하고, 이를 무선통신 네트워크 통해 작업자, 제3자 또는 관련 기관에 안전관리 정보를 제공한다.
모니터링 센터의 경우 다수의 농업인에 대한 사고자 정보, 사고위치, 사고조치, 기타 통계 등에 대한 정보를 PC 화면에서 통합관리 할 수 있다. 여기서 사고자 위치정보는 작업자의 스마트폰으로부터 전달받은 GPS 데이터를 이용하여 지도상에 위치와 주소와 함께 표현하여 전반적 사고위치 현황을 손쉽게 관리할 수 있도록 하였다. 농업인 안전관리용 PC는 농업인이 농업시설에 대한 유해환경 정보(예: 온/습도, 유효가스)는 1분 간격으로 연속적으로 표현되고, 유해 요소별, 시간대별 단위 분석이 가능하도록 구성하였다.

대상 데이터

농업시설에서 발생한 각종 안전사고 정보를 활용하기 위해 DB 시스템을 구축하였다. DB 수신 테이블은 농업인 정보, 사고정보, 사고 조치정보, 원본 데이터 등을 수집하게 된다. 실시간으로 데이터를 수집하여 실시간 응급상황 모니터링이 가능하며, 사고 발생 시에 신속한 조치상황 등 정보를 확인할 수 있다.
본 시스템의 경우 DB & 모니터링 센터, 농업인 안전관리용 PC, 사용자 스마트폰 어플리케이션, 농작업 시설 출입구 관리 단말기 등이 주요 사용자 인터페이스 부분이다.

후속연구

향후 보다 효과적인 시스템 개발을 위해서는 농작업 관련 사고에 대한 통합 DB와 효율적 운용, 빅데이터에 대한 활용 방안, 사고 발생 시에 제3자 및 관련 기관(예: 농업인건강안전정보센터, 119 안전센터, 농업안전보건센터 등) 등 정보 전송을 위한 네트워크 기반 구축, 의료 센터와 연계한 긴급 이송망 체계 등 전반적 시스템에 대한 구체적 설계 방안이 요구된다. 또한 기술 개발에 있어 농업시설 환경의 특성에 적합한 센서 기반 네트워크(USN), 유해환경 및 작업자 위험상황 판단 알고리즘, 사용자 시나리오 개발 등 실제 농작업 현장 상황을 고려한 시스템 개발이 진행되어야 할 것이다. 이처럼 ICT 활용한 농업인 안전관리 시스템은 효과적인 사고예방과 농작업 안전재해 감소, 사고예측 및 관리가 가능할 것으로 기대한다.
또한, 위험상태 및 응급상황 발생 시에 신속한 조치를 위한 정보전달 체계 및 빅데이터 수집 및 분석을 위한 DB 시스템을 설계하였다. 본 연구는 농작업 안전사고 사각지역 해소와 더불어 농업인의 삶의 질 향상을 위한 안전 모니터링 등 농촌 사회의 안전 네트워크 구축에 기여할 것으로 판단된다.
향후 보다 효과적인 시스템 개발을 위해서는 농작업 관련 사고에 대한 통합 DB와 효율적 운용, 빅데이터에 대한 활용 방안, 사고 발생 시에 제3자 및 관련 기관(예: 농업인건강안전정보센터, 119 안전센터, 농업안전보건센터 등) 등 정보 전송을 위한 네트워크 기반 구축, 의료 센터와 연계한 긴급 이송망 체계 등 전반적 시스템에 대한 구체적 설계 방안이 요구된다. 또한 기술 개발에 있어 농업시설 환경의 특성에 적합한 센서 기반 네트워크(USN), 유해환경 및 작업자 위험상황 판단 알고리즘, 사용자 시나리오 개발 등 실제 농작업 현장 상황을 고려한 시스템 개발이 진행되어야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	농작업 환경에 나타날 수 있는 유해 · 위험 요인으로는 무엇이 있는가?	농작업 환경은 일반 산업과 달리 작목에 따라 높은 온도와 습도, 산소부족, 독성가스((예: 암모니아(NH3), 황화수소(H2S), 이산화탄소(CO2), 일산화탄소(CO) 등)) 등 다양한 유해 · 위험 요인이 존재한다(Kwon et al., 2012).
	농업이 3대 위험 산업으로 분류되는 이유는 무엇인가?	31‱을 보이고 있는 것으로 보고되었다(MOEL, 2016). 이미 대부분의 국가에서도 농업은 업무상의 재해와 위험도가 높은 산업의 하나로서 인식되었고(Omran et al., 2015), ILO의 보고에 의하면 농업은 다른 산업에 비하여 재해율이 높아 광업, 건설업과 함께 3대 위험 산업으로 분류되고 있는 실정이다(BLS, 2008). 우리나라의 경우 최근 귀농 농업인이 증가하고 있고, 농작업 인력의 외부 고용 확대는 낮은 농작업 숙련도와 더불어 농작업 안전기술에 대한 지식부족으로 나타나 유해 · 위험 환경에 더욱 노출되기 쉽다.
	ICT 융합기술이 농작업 환경에 필요한 이유는 무엇인가?	그러나 아직 농업분야는 생산성 향상 및 품질관리 중심의 연구 개발로 스마트 농업시설(예: 온실, 과수), 축산 및 농식품 등에 초점이 맞춰져 있어 농업인 안전분야에 대한 ICT 융합 안전관리 체계에 대한 연구 개발은 상대적으로 미흡한 실정이다. 농업인의 안전재해 예방 및 관리의 필요성이 대두되고 있는 현실에서 농업시설에서 빈번하게 발생하고 있는 중대사고를 최소화할 수 있는 안전관리 체계 구축은 중요하다. 이에 본 연구에서는 농업시설 환경 특성에 적합한 ICT 기반의 농업시설 안전관리 시스템 기반 구축을 위한 모델을 제안하고, 시스템 개발에서 요구되는 주요 기술을 설계하였다.

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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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