[논문]Fault Tree Analysis에 의한 첨단설비 Arm 안전사고의 분석

윤용구; 박범

문제 정의

본 논문은 Loader에 의한 안전사고를 대상으로 Cut Set에 의한 분석을 하고 한국산업안전공단의 2002년 산업재해 원인조사중에 재해발생 형태별 불안전한상태 및 행동으로 분석해서 평가하는 좋은 기준이 된다고 판단된다.
본 연구의 목적은 산업재해의 체계적인 분석 방법을 개발하는데 있다.

가설 설정

2) 또한 재해발생 주요 작업 내용은 건축.토목공사의 설치보수가 23.
사례에 사용된 Gate는 19개 (And gate 4개, or gate 15개), basic event는 20종 36개였다. <그림-4>의 FT를 Computer로 처리하지 않고 수작업으로 실시하고 Cut Set에 출현된 basic-event가 사고 발생의 비중을 차지한다고 가정하고 빈도를 구였다. <표-1 참조>

제안 방법

Step 4에서 작성된 FT를 수학적 처리 (Boolean Algebra)에 의해 간소화하고, 최소 켓세트(Minimal Cut Sets) 최소 패스 세트(Minimal Path Sets)를 구하고, 정상의 중요한 중간 및 기본사상을 파악한다.
Step 5에서는 기본사상의 발생빈도나 고장, Error Data등을 정리하여 중간사상 및 정상사상의 확률을 계산하고 재해발생 확률 결과가 유사한 재해의 발생과 비교하여 현격한 차이가 날 경우는 작성돤 FT에 대하여 재검토를 한다.
Step3에서 정상사상의 1차 원인을 분석하고, 정상사상과 1차 원인의 논리 Gate 연결 및 1, 2차 원인(결함사상)을 분석하고, 1, 2차 논리 Gate 연결하고 기본사상(Basic-Event)까지 반복 분석한다.
효율성 평가를 위해서는 전문가가 현장을 보고 분석한 결과와 Computer 계산과 비교해서 일관성이 있다면 어느 정도 사업장에 분석을 해 적용할 수 있다. 그래서 안전사고의 첨단장비의 Loading시 Arm에 의한 압착에 대한 내용을 수집, 분석하였다.
사실 FTA의 활용 및 기대효과 측면에서 사고원인 규명의 간편화, 사고원인 분석의, 일반화, 정량화 및 노력시간의 절감과 시스템의 결함 진단과 안전진단 Check-List 작성을 운영하는 장점이 있지만 다음에는 현장관리자의 사고보고문을 인용하였다.
여기에 보면 재해예방 Model을 횡적으로 재해요소(Factor)와 종적으로 재해대책 관리 항목의 Level로 구성하고 여기에 Man 측면에 경영층, 중간관리층, 작업자층으로 사용 분석하였다. 다만 요 소 범위를 Range로 한정하고 분석한다.
<표 1-1>의 결과와 한국산업안전공단의 사고원인과 비교하였다.
첨단 장치산업의 주가되는 기계장치 중심의 제조업에서 안전사고의 불안전한행동으로의 원인 분석을 하고 불안전한행동을 근간으로 사업장에서의 연계된 Human-Error를 분석하여 이를 토대로 Fault Tree Analysis를 행하여 Cut Set과 Minimal Cut Set를 구하는 방법을 취하고 그 방법으로 설비 압착에 대한 안전사고를 사례로 선정하여 평가해 본다.

대상 데이터

<그림-4>에서 FT에서 보는 바와 같이 설비 Loader에 의한 사고를 "Arm이 하강" 것을 전제로 하고 "작업중 Pulley 가 끊어짐으로 인한 손이 있음"에 대한 요인을 세분화하였다. 사례에 사용된 Gate는 19개 (And gate 4개, or gate 15개), basic event는 20종 36개였다. <그림-4>의 FT를 Computer로 처리하지 않고 수작업으로 실시하고 Cut Set에 출현된 basic-event가 사고 발생의 비중을 차지한다고 가정하고 빈도를 구였다.

성능/효과

1) 2003년도의 경우 산업재해로 인한 직접손실액(산재보상금 지급액)이 2조4800억원으로 전년도 대비 22.8% 증가하고, 직·간접손실을 포함한 손실 추정액은 12조4000억원에 달하고 있다,
FTA를 이용 일반적인 개념론적이거나 통설이 아닌 것으로 분명화 되었고 항상 복잡한 것은 아니라는 판단이 되었다. 다만 분석 연구를 통해 보면 Z-Model-List를 작성해 설비의 안전사고의 연관관계가 좀 더 세분화 구분은 보완 부분이 필요했지만 유추해서 재해원인을 도출화 내었고, FTA 분석에서 대책 수립시 Cut Set의 Basic-Event의 현 횟수가 많은 것에 중점을 두고 Minimal Cut Set의 사고방지시 Basic-Event가 적은 Minimal Cut Set 나타난 event부터 중점을 두고, 다만 Cut Set에 출현되었지만 minimal cut set에 출현되지 않은 것들이 있는 것에도 중점을 두고 요인 분석을 하고 생략되어서는 안된다고 본다.
그러나 불안전한행동의 주요인자의 편차는 본 논문에서 안전의식 결여(26%), 불안전한행동(19%), 미숙련(5%)이고, KOSHA는 안전의식 결여(26.3%), 불안전한행동(16.25%), 미숙련(9.75%), 기타(0.4%)로 유사한 차이점을 보이고 있다.
다만 이 Model을 이용해 FTA를 분석하고, 쉽게 풀어낼 수 있는 재해발생 단계를 표시하여 작업자 측면의 기계적, 환경적, 인위적, 위험적, 작업적 측면을 종축으로 하고 Human 내적요인을 횡적으로 연관성을 구분해서 사고요인의 기인함으로써 간편하고 체계적으로 유추할려고 했고, 또 다른 방법으로는 IAD의 사고원인 분석을 거침으로서 FT작성의 간편, 신속, 정확하게 원인 분석을 할 수 있게 된다.
표-1에서 보는 바와 같이 "Arm이 하강" 할때 Loader에 의한 안전 사고의 결함요인별 출현빈도 결여의 순위는 나쁜작업습관(7%), 부주의, 무관심(8%), 불안전한행동(12%), 안전표식 미비(8%) 등으로 전체사고의 출현빈도는(35%)를 점하고 있고, Arm의 안전장치 결함(불량, 미비, 부적절)은 전체의 9%와 Pulley의 결함(끊어짐, 재질, 청소불량)으로 12%의 출현빈도를 점하고 있다. 또한 Basic-event가 출현된 횟수는 4가지 일반으로 분류하면 인위적 48%, 기계적 25%, 작업적 16%, 환경적 11% 순으로 나타났다.
본 사고는 첨단 설비의 사고발생 빈도가 생산 기계 중에서 가장 높으며 Human-Error성의 복잡성을 보이고 있다. 이와 유사한 분석은 기계설비의 Press에서의 사고와 유사한 사례이고 여기에 대한 적용기법은 FTA로 인용한다.
산업재해의 예방 Model인 Z-Model로 사업장에서의 안전사고의 재해 요소를 접근해 Human-Factor의 내적요인으로 유추해 보고 그것을 근간으로 재해원인 분석기법인 FTA(Fault-Tree Analysis) 이용 적용해 본 결과 실효성이 있어 효율적으로 응용될 수 있었다.

후속연구

다만 분석 연구를 통해 보면 Z-Model-List를 작성해 설비의 안전사고의 연관관계가 좀 더 세분화 구분은 보완 부분이 필요했지만 유추해서 재해원인을 도출화 내었고, FTA 분석에서 대책 수립시 Cut Set의 Basic-Event의 현 횟수가 많은 것에 중점을 두고 Minimal Cut Set의 사고방지시 Basic-Event가 적은 Minimal Cut Set 나타난 event부터 중점을 두고, 다만 Cut Set에 출현되었지만 minimal cut set에 출현되지 않은 것들이 있는 것에도 중점을 두고 요인 분석을 하고 생략되어서는 안된다고 본다. 또한 시스템에 대한 예방정비나 고장을 수리할때 본 연구에서 나온 결과를 이용하면 효과적인 점검 및 수리를 할 수 있을 것이다.
이상과 같은 결과의 적용에 대하여 첨단설비에 유사한 사례는 전무여서 불안전한 행동별 현황으로 비교가 필요하다.
차후 연구과제로는 FTA를 이용해 Basic-event에 발생 확률을 구해서 신뢰성을 구하고 Computer를 이용한 Program으로 분석해 연쇄과정 또한 분석해 보고 불안전한행동에 대한 부분에 대해서도 재해요인 분석 Tool과 복합된 program이 개발되면 더욱 일반화 모델이 될 것이다.

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