안전설계 기법

왜 배우는가: 안전설계 기법은 사고를 교육이나 주의에만 맡기지 않고 설계 단계에서 위험을 없애는 접근이라, 실무에서 기계·설비의 본질적 안전을 확보하는 기본 수단이다. 시험에서는 Fool proof·Fail safe 같은 용어 정의와 기법 분류가 1교시 용어 문제로 반복해 출제된다.

출제 이력: 제134회 1교시 5번, 제122회 1교시 2번, 제99회 1교시 9번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

안전설계 기법은 사람의 실수나 설비의 고장이 있어도 사고로 이어지지 않도록 설계 단계에서 위험을 제거·저감하는 방법의 총칭이다.

• 안전설계
• Fool proof(풀프루프)
• Fail safe(페일세이프)
• 위험요소 제거
• 저감대책
• 설계안전검토
• 휴먼에러

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 사고가 날 수 없는 구조로 만드는 것이다. 작업자가 잘못 조작해도 바로 재해로 연결되지 않게 하고, 부품이 고장 나도 위험한 방향으로 움직이지 않게 설계한다. 교육이나 표지보다 설계가 앞에 있다는 점이 핵심이다.

정식 정의는 다음과 같다. 건설공사 안전관리 업무수행 지침은 설계 안전성 검토(Design for Safety)를 위험요소를 설계단계에서 사전에 발굴하고, 사업추진 단계별로 위험요인을 제거·저감할 수 있도록 체크리스트를 작성하는 것이라고 정의한다. 여기서 위험요소(Hazard)는 건설현장과 주변 건축물 등의 안전을 저해하는 요소를 말하고, 위험성(Risk)은 사고의 발생빈도(L)와 심각성(S)의 조합이다.

Fool proof는 근로자가 기계 등을 잘못 취급해도 그것이 곧바로 사고나 재해와 연결되지 않도록 하는 확고한 안전기구를 말한다. 작업자의 실수를 전제로 하고, 실수가 있어도 위험한 동작이 일어나지 않도록 물리적으로 막는 것이 특징이다.

Fail safe는 인간이나 기계에 과오나 동작상 실수가 있어도 사고를 일으키지 않도록 2중, 3중으로 통제를 가하는 체계를 말한다. 고장이 나도 안전한 쪽으로 동작하도록 하는 것이 핵심이다.

휴먼에러는 인간의 행위가 시스템의 요구 조건을 벗어나 의도한 결과를 얻지 못하는 것을 말한다. 안전설계 기법은 휴먼에러를 완전히 없앨 수 없다는 전제에서 출발한다.

저감대책은 위험요소를 줄이고 위험성을 낮추는 방안으로, 유사 원인으로 생기는 사고를 막는 재발방지대책을 포함한다.

3. 등장 배경과 필요성

산업현장에서는 작업자의 부주의와 설비 고장이 반복적으로 재해를 만든다. 교육과 경고 표지만으로는 이를 막기 어렵다는 경험이 쌓이면서, 실수를 전제로 한 설계 원칙이 발전했다. 일본의 산업안전 분야에서 Fool proof와 Fail safe 개념이 정리되었고, 이후 생산공정의 오류 방지 개념으로 확장되었다.

건설분야에서는 설계 단계의 결정이 시공 단계의 위험을 좌우한다. 설계자가 가정한 시공법과 절차에서 생기는 위험을 설계에서 회피·제거·감소시키도록 하는 제도가 생긴 배경이다. 건설공사 안전관리 업무수행 지침도 설계자가 시공법과 절차에 따라 발생하는 위험요소를 회피, 제거, 감소되도록 하고, 시공단계에서 시설물의 안전한 설치와 해체를 고려하도록 규정한다. 따라서 안전설계 기법은 설계자와 발주청의 책임 범위와 직접 연결된다.

이런 흐름 때문에 안전설계 기법은 기계안전뿐 아니라 건설안전 설계 전반의 기초 개념으로 쓰인다.

4. 구성요소·원리·절차

안전설계 기법은 위험을 설계 단계에서 없애거나 줄이는 기법의 묶음이다. 구성요소는 위험요인 제거, 고장 대비, 사람 실수 차단, 설계 안전성 검토의 네 가지로 나뉜다. 각 기법의 원리와 적용 단계를 표로 정리한다.

표의 네 기법은 서로 배타적이지 않다. 본질적 안전설계로 위험을 먼저 줄이고, 남은 위험은 Fail Safe와 Fool Proof로 막는 순서가 일반적이다. 이 순서가 답안의 논리 흐름이 된다.

Fail Safe는 부품이 고장 나도 사고로 이어지지 않도록 설계하는 원리다. 기능에 따라 세 가지로 나눈다.

• Fail Passive: 고장 시 기계가 통상 정지하는 방향으로 이동한다.
• Fail Active: 고장 시 경보를 울리며 짧은 시간 운전을 유지한다.
• Fail Operational: 고장이 있어도 다음 보수 때까지 안전한 기능을 유지한다.

Fool Proof는 작업자가 잘못 조작해도 바로 사고로 연결되지 않도록 하는 확고한 안전기구다. 대표 기구는 가드(guard), 록(lock) 기구, 기동방지기구, 트립(trip) 기구, 오버런(over-run) 기구다. 가드는 위험부에 접근을 막고, 록 기구는 정해진 순서가 지켜져야 작동하게 한다. 기동방지기구는 조작 전 상태 확인이 끝나야 기동되게 하며, 트립 기구는 이상 신호에 자동 차단한다. 오버런 기구는 정지 후에도 남은 동작을 막는다.

Design for Safety는 설계안전검토 절차로 이루어진다. 건설안전 설계는 아래 흐름으로 진행된다.

• 설계자가 설계 가정 시공법과 절차를 정하고 건설안전 위험요소와 위험성을 평가한다.
• 위험요소, 위험성, 저감대책을 설계안전검토보고서에 정리한다.
• 관리원이 검토하고 발주청이 심사하여 승인 여부를 설계자에게 통보한다.
• 개선이 필요하면 설계자가 설계도서를 보완·변경한다.
• 설계에 잔존한 위험요소는 시공단계 안전관리계획서에 넘긴다.

설계자의 기준은 두 가지다. 설계에서 가정한 시공법으로 생기는 위험요소를 회피·제거·감소시켜야 하고, 시공 단계의 시설물 설치와 해체 안전도 고려해야 한다. 또 위험성은 발생빈도(L)와 심각성(S)의 조합으로 평가한다.

5. 관련 법령·기준·표준

안전설계의 법적 근거는 「건설기술 진흥법」의 안전관리계획 제도와 설계의 안전성 검토 제도다. 「건설기술 진흥법 시행령」 제75조의2가 설계의 안전성 검토 대상 공사를 정하고, 「건설공사 안전관리 업무수행 지침」 제2장이 발주자·설계자·시공자·건설사업관리기술인의 업무를 규정한다. 설계자의 안전 설계 기준은 지침 제12조, 발주청의 검토 절차는 지침 제6조가 정한다. 기준 수치는 현행 원문 기준으로 아래 표에 모았다.

표의 기준은 행정 절차의 기한이다. 설계 기술의 세부 수치가 아니므로 답안에서는 기한과 주체를 중심으로 쓴다. 설계안전검토는 공사의 시공 안전성 확보가 목적이므로 발주청이 검토비용을 부담한다는 점도 함께 기억한다. 설계 시기는 원칙적으로 설계도면·시방서·내역서·구조계산서가 완료된 시점이며, 세부 시기는 발주청이 따로 정할 수 있다.

6. 유형과 비교

안전설계 기법은 위험을 줄이는 방식에 따라 여러 유형으로 나뉜다. 가장 기본이 되는 구분은 본질적 안전설계(Inherent Safety), Fail-safe, Fool-proof, 그리고 경고·표시에 의한 안전설계다. 각 기법은 사고를 막는 원리가 다르므로 답안에서는 원리 차이를 먼저 밝힌다.