건설현장 ‘중대재해’ 예방에 ICT기술 접목, ‘다중센서․스마트슈즈․모바일 연결’
스마트건설 연구 일환, 센서 결합 ‘아두이노’보드, 프로그래밍 코드가 핵심
센서 수집 데이터로 기울기, 충격량, 위도, 경도 등 위치 파악, 신속 대처
[애플경제 박문석 기자] 공사장에서 낙상 또는 추락사고는 중대재해의 대표적인 사례로 꼽히고 있다. 지난해 기업을 대상으로 한 ‘중대재해처벌법’이 발효되면서 이에 대한 경각심도 한층 높아가고 있다. 국내외에선 낙상 사고 탐지 시스템에 관련 연구가 다수 진행되고 있다. 이들 대부분의 연구가 이른바 ‘스마트 슈즈’나 ‘낙상 감지 센서’를 통한 시스템에 주안점을 두고 있다.
그런 가운데 사물인터넷이나 웨어러블 기기, 첨단 센서 기술 등을 활용한 사고 방지 기술이 연구 중이어서 눈길을 끈다. 이는특히 주변의 인프라, 시설물 등을 통해 낙상을 감지하는 인프라 중심의 안전관리 체제와도 달라 주목된다. 즉 “사람의 행동에 직접 영향을 끼치면서 편의성을 제공하는 웨어러블 기기를 통해 사람(의 동작, 행동) 중심의 연구를”에 초점을 맞추고 있다는 점에서 다르다.
한국건설기술연구원의 김선겸 미래스마트건설연구본부 수석연구원은 최근 이에 관한 독창적인 연구 결과를 소개하면서 “사물인터넷 기반의 낙상 감지 부착형 센서를 개발하여 노약자나 건설노동자 등의 낙상 사고가 발생할 경우 즉각 대응할 수 있도록 했다”고 밝혔다.
이른바 ‘사물인터넷 기반 부착형 낙상 감지 센서’는 센서 보드인 ‘아두이노’와 진동센서를 활용하여 사람이 높은 곳에서 일하다가 비틀거리는 정도, 시설물의 기울기와 충격량을 사전에 감지, 낙상을 경고한다.
이를 위해 “GPS, 블루투스 모듈을 활용하여 관제센터와 주변 모바일 기기로 데이터를 전송하고, 119 또는 동료로부터 낙상 사고를 조치함으로써 낙상에 대비한다”는 것이다.
‘추락․낙상시, 충격량 측정으로 다양한 행동 감지’
흔히 센서의 경우는 가장 중요한 ‘가속도 센서’를 사용하는 경우가 많다. 뒤를 이어 족압센서, 지자기, 역각 센서 등도 많다. 또한 한국건설기술연구원에서 수행한 기존 연구인 ‘건설 노무자 안전 관리용 스마트 슈즈’의 경우, 접촉 센서를 활용하여 충격을 감지하고 있다.
그러나 이 기관은 이번엔 필수적인 ‘기울기 센서’나 족압, 지자기, 역각 센서 대신에 충격량을 측정하여 다양한 행동을 감지하는 방법을 적용했다. “또한 모바일 기기와의 연결을 통한 GPS 확인이 아닌, 자체 GPS 모듈 탑재를 통해 모바일 기기 없이도 위치를 감지하여 대응할 수 있도록 했다”는 김 수석연구위원은 “이는 모바일 기기를 활용할 수 없는 상황이나 익숙하지 않은 노약자들에게도 한층 적합하다”고 강조했다.
그에 따르면 이는 무엇보다 낙상을 감지하는 수단이 중요하다. 이를 위해 센서를 부착할 수 있는 센서보드인 ‘아두이노’가 있는데, 이에 다중 센서를 부착하여 낙상을 감지한다. 또 ‘기울기․자이로센서’로 기울기와 각속도를 측정하고, GPS로 위치를 파악하며, 진동센서를 통해 충격을 감지하여 낙상 상태를 측정하며, 블루투스에 의한 사물인터넷으로 이를 총체적으로 감지하는 방식이다.
이같은 방식을 통해 낙상이 감지되면, 그 위치를 블루투스로 연결된 관제센터나 모바일로 확인한 후 119로 신고하는 등 대응한다. “또한 이를 위해 소형 센서 모듈을 설계하고 프로토타입을 제작하여 테스트한다”는 설명이다.
‘슈마트 작업신발’에 센서 부착, 앱 적용
이 경우 센서가 결합한 ‘아두이노’ 보드와 이를 실행하기 프로그래밍 코드가 또한 핵심 요소다. 보드 하나에 센서를 부착하는 것에는 한계가 있다. 그 때문에 ‘브레드보드’에 진동 센서, 가속도․자이로 센서, GPS 모듈, 블루투스 모듈을 결합하고, 이를 다시 ‘아두이노’에 연결한다. 프로그래밍 코드는 또한 센서로부터 수집되는 데이터들을 수집하여 화면에 출력한다. 이를 통해 X축/Y축 기울기, 충격량, 위도, 경도 등을 알아내는 것이다.
이처럼 중요한 역할을 하는 소형 센서 모듈은 현장 작업자들의 작업용 신발에 부착하고, 이에 낙상 감지 후의 정보를 받을 수 있는 안드로이드 애플리케이션을 장착했다.
해당 앱을 통해 X/Y축 기울기 충격량을 활용한 알고리즘을 통해 낙상의 발생과 충격과 부상 정도 등을 감지한다. 이에 앞서 연구진은 연구 단계에선 낙상을 얼마나 잘 감지하는가를 알아내기 위해 부동자세, 제자리 점프, 달리기, 앉았다 일어나기, 휘청대기, 눕기 등 낙상의 행동별로 다양한 테스트를 한 것으로 전해졌다.
또 기울기와 충격량을 측정하되, 낙상으로 인한 기울기(X/Y축 기울기)와 충격량이 어느 정도인지에 따라 낙상 알고리즘을 구현하기도 했다. 이렇게 추출한 알고리즘을 ‘아두이노’에 코딩하고, 낙상 대응 시나리오에 따라 활용하는 방식이다.
결론적으로 김 수석연구위원은 “낙상 감지 센서를 부착한 사용자가 낙상사고를 당하면 센서에서 이를 감지하고, 사물인터넷(블루투스)을 통해 낙상 여부와 기울기, 충격량, 위도, 경도 등의 현 위치와 장소를 모바일 기기와 관제센터로 전달되며, 119와 주변에게 신속히 알릴 수 있게 된다”고 는 것”이라고 요약했다.