[논문]안전하고 효율적인 수중작업을 위한 공기잠수의 계획·운용·관리

이우동; 김성길; 김명훈; 이재형

doi:10.14346/jkosos.2019.34.4.103

[국내논문] 안전하고 효율적인 수중작업을 위한 공기잠수의 계획·운용·관리
Air Diving Operation, Management and Planning for Safe and Effective Underwater Works 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.34 no.4, 2019년, pp.103 - 110

이우동 (경상대학교 해양토목공학과) , 김성길 (PDIC-SEI) , 김명훈 (대한민국 해군 해난구조대 SSU) , 이재형 (한국해양대학교 해양체육학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Underwater works are indispensable in the coastal and ocean engineering fields, and the reliance on manpower is higher than land works. Divers who work for a long time in a high-pressure underwater environment are always exposed to the risks of diving-related diseases. To prevent them, proper planning, operation, and management of diving by a supervisor with professional diving knowledge are required. This study provides the basic data for supervisors to plan, operate, and manage air diving for safe and efficient work in underwater construction sites. It is well-known that air diving simulations using the varying permeability model (VPM) require a longer decompression time as the water depth and the residence time in water increase. Therefore, it is crucial to have a proper surface interval through repetitive diving rather than single diving to improve the safety of the divers and the efficiency of underwater work. Furthermore, coastal and ocean engineers who manage and supervise underwater construction work must acquire expert knowledge on diving before they can plan, operate, and manage diving.

Keyword

표/그림 (14)

표 Table 1. The contract performance of specialty contractors in underwater construction (2013-2017)
그림 Fig. 1. Underwater operations by diver and heavy equipment in hyperbaric environment.
그림 Fig. 2. The partial pressures of oxygen and nitrogen in case of air dive.
표 Table 2. Signs and symptoms of nitrogen narcosis at different depths^16-17)
그림 Fig. 3. The predicted human pulmonary and CNS toxicity limits of exposure to varying PO₂ ^19,20).
표 Table 3. NOAA oxygen exposure limits²²⁾
그림 Fig. 4. The no-decompression limit for air dive²⁹⁾.
표 Table 4. Oxygen exposure limits due to working depth
표 Table 5. Underwater working conditions
표 Table 6. Diving conditions used in simulations
그림 Fig. 5. Diving simulation results due to working depth and time.
표 Table 7. Total diving and decompression times for single dive
표 Table 8. Total diving and decompression times for repetitive dives
표 Fig. 6. Diving simulation results due to repetitive dives.

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구의 목적은 수중공사 현장관리자가 안전하고 효율적으로 수중작업을 관리․감독할 수 있는 토대를 마련하는 것이다. 이에 국내 수중공사 현장에 가장 많이 사용되는 공기잠수의 운용, 관리, 계획을 고찰하기 위하여 varying permeability model(VPM)¹²⁾을 도입ㆍ적용하여¹³⁾잠수모의를 수행한다.
이에 국내 수중공사 현장에 가장 많이 사용되는 공기잠수의 운용, 관리, 계획을 고찰하기 위하여 varying permeability model(VPM)¹²⁾을 도입ㆍ적용하여¹³⁾잠수모의를 수행한다. 나아가 작업수심, 잠수시간에 따른 감압시간을 분석하여 안전하고 효율적인 수중작업을 수행할 수 있는 잠수조건에 대해 논의한다.
본 연구에서는 안전하고 효율적인 수중작업을 수행할 수 있게 국내의 산업잠수 분야에서 대부분을 차지하는 공기잠수의 계획, 운용, 관리, 계획에 대해 고찰하였다. 이를 위해 VPM¹²⁾을 이용한 잠수모의를 진행하였으며, 이상적인 잠수조건에서 얻어진 주요한 결론을 다음과 같다.

가설 설정

이 잔류질소는 감압병을 발생시키는 원인이 된다. 감압병에 걸리지 않고, 안전하게 수면 밖으로 나가기 위해서는 규정된 시간 동안의 감압정지를 통해 잔류질소를 체외로 배출해야 한다. 이것은 수중공사 건설업체의 전문 잠수사도 예외가 될 수 없다.
수심이 깊어질수록 압축공기의 질소 부분압이 높고, 인체에 축적되는 질소량도 점점 증가한다. 우리 인체에 축적된 질소농도가 낮을 때는 아무런 증상이 발생하지 않는다. 질소농도가 높아지면, 신경 세포막에 영향을 주어 신경의 정보전달기능을 마비시키는 마취작용을 일으킨다.

제안 방법

Navy의 공기잠수 감압테이블을 이용하여³⁾ 진도 장죽수로 조류발전건설의 수중작업한계에 대해 논의하였다⁴⁾. 나이트록스 (nitrox)를 이용한 거가대교 침매터널 잠수작업사례를 분석하였으며, 공기잠수와 비교한 나이트록스 잠수의 능률, 경제성을 조사하였다⁵⁾. 설문조사를 통해 국내 항 만건설공사에 종사하는 잠수사의 작업 현황과 환경을 조사하였다⁶⁾.
본 연구의 목적은 수중공사 현장관리자가 안전하고 효율적으로 수중작업을 관리․감독할 수 있는 토대를 마련하는 것이다. 이에 국내 수중공사 현장에 가장 많이 사용되는 공기잠수의 운용, 관리, 계획을 고찰하기 위하여 varying permeability model(VPM)¹²⁾을 도입ㆍ적용하여¹³⁾잠수모의를 수행한다. 나아가 작업수심, 잠수시간에 따른 감압시간을 분석하여 안전하고 효율적인 수중작업을 수행할 수 있는 잠수조건에 대해 논의한다.

이론/모형

이후 VPM은 감압잠수에서 요구되는 감압정지를 계산할 목적으로 반복잠수, 혼합기체 등을 고려할 수 있게 확장되었다^12,25). 그리고 보일의 법칙(Boyle’s law)을 적용하여 상승 시, 기포 성장을 고려할 수 있게 VPM-B로 개량되었다²⁶⁾. VPM-B는 VPM보다 긴 감압시간이 요구됨으로 더 보수적인 감압모델이다.

성능/효과

1) VPM을 이용하여 공기잠수모의를 수행하였으며, Table 7과 Table 8처럼 작업수심이 깊을수록, 작업시간(수중체류 시간)이 길어질수록 감압시간 및 총 잠수시간이 많이 증가하였다.
2) 작업수심 20 m에서는 4시간 이상, 작업수심 30 m에서는 3시간 이상 작업시간 조건에서 총 잠수시간이 5시간을 초과하였다.
3) 장시간의 단일 잠수작업은 긴 감압시간이 필요하며, 반복잠수를 통해 일부 극복할 수는 있다. 그러나 작업수심 30 m 조건에서는 큰 효과를 볼 수 없었다.
이상의 결론에 근거하여 잠수사의 안전과 직결되는 잠수 관련 질환과 수심별 O₂와 N₂의 부분압과의 상관 관계를 이해할 수 있었다. 적절한 감압잠수를 통해 잠수사의 안전을 충분히 도모할 수 있다.

후속연구

향후 파랑, 흐름, 조석과 같은 해양물리력을 직접 추정할 수 있는 수치모델^30-32)과 감압모델(VPM)의 연성해석을 수행하여 수중작업환경(파랑, 흐름, 염분, 수온, 탁도 등) ^33-36)을 고려한 잠수모의를 수행할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	잠수작업의 정의는?	안전보건공단에서는 잠수작업 안전기술지침을 제정 하였고2), 10 m이상 수심에서 호흡장치를 이용하여 작업을 행하는 것을 ‘잠수작업’이라고 정의하였다. 그러나 해안 및 항만공사 현장에서는 수심 10 m 미만에서도 장시간 반복적 잠수작업이 진행됨으로 잠수사의 안전이 담보되지 않는다.
	대기를 압축하여 수중에서 호흡 기체로 사용하는 잠수는 무엇인가?	공기잠수는 대기를 압축하여 수중에서 호흡 기체로 사용하는 잠수를 말한다. 대기는 일반적으로 질소(N2) 78.
	작업수심이 깊고 수중체류 시간이 길어 질수록 잠수 관련 질환의 위험도가 높은 이유는?	특히 작업수심이 깊을수록, 수중체류 시간이 길어 질수록 그 위험도는 배가된다. 그 이유는 깊은 수심일수록 인체조직 내의 불활성 기체인 질소압과 환경압의 차가 커져 질소가 녹아드는 속도가 빨라진다. 또 장시간의 수중체류는 체내로 녹아드는 질소량을 증가시킨다. 상승 시에 수압(환경압)이 낮아짐으로 체내 축적된 질소가 호흡을 통해 체외로 일부 배출되지만, 여전히 인체에는 잔류질소가 남아있다. 이 잔류질소는 감압병을 발생시키는 원인이 된다. 감압병에 걸리지 않고, 안전하게 수면 밖으로 나가기 위해서는 규정된 시간 동안의 감압정지를 통해 잔류질소를 체외로 배출해야 한다.

참고문헌 (36)

D. Won, I. S. Jang and C. Shin, "Investigation on Construction Process and Efficiency of Underwater Construction Equipment for Rubble Mound Leveling Works", Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society, Vol. 17, No. 5, pp. 372-378, 2016.
KOSHA (Korea Occupational Safety & Health Agency), "Diving Work Safety Guidelines", KOSHA Guide, B-4-2011, 30p, 2011.
U.S. Navy, "U.S. Navy Diving Manual", Revision 5. SS521-AG-PRO-010, Naval Sea Systems Command, U.S. Navy, 538p, 2005.
W. S. Kim, "Critical Limits of Commercial Diving on the Construction of Tidal Current Power in Jangjuk Channel", Journal of Fisheries and Marine Sciences Education, Vol. 25, No. 3, pp.733-742, 2013.

원문보기 상세보기
D. H. Woo, S. Y. Kang and M. G. Lee, "A Case Study of Nitrox Usage in Diving Operation of the Busan-Geoje Fixed Link Immersed Tunnel", Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety, Vol. 21, No. 6, pp. 790-797, 2015.

원문보기 상세보기
H. Park, "A Study on the Safe Work for Industrial Diver Engaged in Port Construction Work", Master's Thesis, Pukyong National University, Korea, 59p, 2016.
K. B. Sim, J. H. Cha and S. Y. Kang, "Analysis of the Commercial Diving National Qualification System for the Introduction of a Diving Supervisor", Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 40, No. 7 pp. 655-662, 2016.

원문보기 상세보기
J. T. Joiner, "Commercial Diver Training Manual", Best Publishing, 362p, 2007.
HSE (Health and Safety Executive), "Commercial Diving Projects Offshore", Diving at Work Regulations 1997, Approved Code of Practice and guidance (ACOP), L103, 1998.
IMCA, "International Code of Practice for Offshore Diving", International Marine Contractors Association, IMCA D 014, Revision 2, 79p, 2014.
ADCI (Association of Diving Contractors International), "International Consensus Standards for Commercial Diving and Underwater Operations", Association of Diving Contractors International, 6.2 Edition, 352p, 2016.
D. E. Yount, E. B. Maiken and E. C. Baker, "Implications of the Varying Permeability Model for Reverse Dive Profiles", Proceedings of the Reverse Dive Profiles Workshop (Washington D.C., USA), Smithsonian Institution, pp. 29-61, 2000.
W. D. Lee, J. Lee and J. H. Lee, "Applicability of Nitrox Diving for Improved Safety and Efficiency of Underwater Operations", Journal of Coastal Research, Special Issue No. 91(Under review), 2019.
A. R. Behnke, R. M., Thompson and E. P. Motley, "The Psychologic Effects from Breathing Air at 4 Atmospheres Pressure", American Journal of Physiology, Vol. 112, pp. 554-558, 1935.

상세보기
P. B. Bennett, " Inert Gas Narcosis and HPNS. In: Bove A.A., editor. Bove and Davis' Diving Medicine", 4th Edition, Philadelphia, Saunders, pp. 225-240, 2004.
J. Lippmann and S. Mitchell, "Nitrogen Narcosis, Deeper into Diving, 2nd Edition. The Divers Alert Network, DAN, 512p, 2005.
D. Z. Levett and I. L. Millar, "Bubble Trouble: A Review of Diving Physiology and Disease", Postgraduate Medical Journal, Vol. 84, pp. 571-578, 2008.

상세보기
C. Edmonds, B. McKenzie and R. Thomas, "Diving Medicine for Scuba Divers", JL Publications, 316p, 1992.
N. Bitterman, "CNS Oxygen Toxicity", Undersea and Hyperbaric Medicine, UHM, Vol. 31, No. 1, pp. 63-72, 2004.
C. J. Lambertsen, "Definition of Oxygen Tolerance in Man (Predictive Studies V)", Institute For Environmental Medicine University of Pennsylvania Medical Center Philadelphia, Final Report, ADA239247, 61p, 1987.
A. Chawla and AK. Lavania, "Oxygen Toxicity", Medical Journal Armed Forces India, Vol. 57, No. 2, pp. 131-3, 2001.

상세보기
NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), "NOAA diving manual: Diving for science and technology", 5th Edition. US Department of Commerce, Best Publishing Company, NOAA Diving Office, 875p, 2013.
J. B. Lee, J. H. You, S. Shon, T. M. Sung and K. J. Paeng, "Case on the Death of Scuba Diver by Analyzing the Air in Nitrox Cylinder", Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 26, No. 2, pp. 42-47, 2011.
D. E. Yount, "Skins of Varying Permeability: A Stabilization Mechanism for Gas Cavitation Nuclei", Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 65, pp. 1429-1439, 1979.

상세보기
D. E. Yount and D. C. Hoffman, "On the Use of A Bubble Formation Model to Calculate Diving Tables", Aviation, Space, and Environmental Medicine, ASEM, Vol. 57, No. 2, pp. 149-156, 1986.
E. C. Baker, "VPM-B Program Update Explanation", Available at ftp.decompression.org, 2002.
E. C. Baker, "VPM-B Fortran Source Code", Available at ftp.decompression.org, 2003.
A. A. Buhlmann, "Decompression-Decompression Sickness", Berlin New York: Springer-Verlag, 87p, 1984.
U.S. Navy, "U.S. Navy Diving Manual", Revision 7. SS521-AG-PRO-010, Naval Sea Systems Command, U.S. Navy, 987p, 2016.
W. D. Lee, H. S. Jeon, J. R. Park D. S. Hur, "Effects of Wave-Current Interactions on 3-D Flow Fields in a River Mouth", Journal of Ocean Engineering and Technology, Vol. 31, No. 1, pp. 36-46, 2017.

원문보기 상세보기
W. D. Lee, J. O. Kin D. S. Hur, "Effects of Waveform Distribution of Tsunami-Like Solitary Wave on Run-up on Impermeable Slope", Journal of Ocean Engineering and Technology, Vol. 33, No. 1, pp. 76-84, 2019.

원문보기 상세보기
C. G. Song, I. S. Woo and T. K. Oh, "Analysis of Velocity Structures and Shear Stresses by Parameters and Internal Boundary Conditions of Depth-averaged Flow Model", Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 28, No. 5, pp. 54-60, 2013.

원문보기 상세보기
W. D. Lee, Y. H. Jeong and D. S. Hur, "Effects of Wave Action on Seawater Intrusion in Coastal Aquifer and Mitigation Strategies", Journal of Ocean Engineering and Technology, Vol. 31, No. 1, pp. 47-59, 2017.

원문보기 상세보기
T. W. Kim, H. S. Yang, B. W. Park and J. S. Yoon, "Study on Water Level and Salinity Characteristics of Nakdong River Estuary Area by Discharge Variations at Changnyeong-Haman Weir(1)", Journal of Ocean Engineering and Technology, Vol. 32, No. 5, pp. 361-366, 2018.

원문보기 상세보기
J. Lee, J. Yoon and T. Ha, "Calculation of Nonlinear Energy Transfer in 3rd Generation Wave Models", Journal of Ocean Engineering and Technology, Vol. 31, No. 6, pp. 405-412, 2017.

원문보기 상세보기
B. Park, J. H. Jung, S. C. Hwang, S. K. Cho, D. Jung and H. G. Sung, "Wind Tunnel Test of Wind Loads and Current Loads Acting on FLBT and LNG Bunkering Shuttles in Side-by-side Configuration and Comparison with Empirical Formula", Journal of Ocean Engineering and Technology, Vol. 31, No. 4, pp. 266-273, 2017

원문보기 상세보기

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증