스마트 섬유 기반 ‘스마트웨어’, 건설현장의 적용 ㅣ 6 혁신적인 건설 웨어러블, 혁신적 안전성 제고 VIDEO: 6 Innovative Construction Wearables Reshaping Safety

산업과학 Construction,Science/IT 과학 IT & Science2022. 7. 27. 14:16

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스마트 섬유 기반 ‘스마트웨어’ 건설현장의 안전을 입다

건설현장에서의 안전 확보는 생명과 연관된 매우 중요한 사항이다. 특히, 중대재해처벌법으로 인해 건설현장의 안전사고를 예방하기 위한 다양한 노력이 이어지고 있는 가운데 근로자의 행동 감지, 신체 정보 등을 파악해 근로자의 안전을 보호하는 기술이 각광을 받고 있다.

최근 건설산업은 생산성과 안전성을 확보하기 위해 스마트 건설기술의 개발과 실용화에 박차를 가하고 있다. 특히, 건설 전 단계의 디지털 엔지니어링 구현을 목표로 착수된 스마트건설사업에서도 건설사업의 디지털화·자동화를 통해 생산성 향상을 꾀하고 있는 한편, 근로자가 상태 파악과 위험상황을 모니터링하는 스마트 개인보호구 개발을 통해 건설현장의 근로자 안전확보에 나서고 있다.

최근 스마트워치와 같은 웨어러블 기기의 발전으로 인해 건설현장에서의 안전 확보를 위한 다양한 웨어러블 기술들이 개발되고 있다. 하지만, 아직까지는 위치기반과 심박측정 정도의 데이터 수집 정도의 데이터만을 이용하기 때문에, 실제 안전을 확보하고 위험을 방지하기에는 한계가 있다.

이에 따라 스마트 섬유 기반의 첨단 웨어러블 기술을 통해 안전 확보와 위험을 미리 차단하고 극복할 수 있는 안전기술이 스마트건설사업의 일환으로 개발되고 있어 관심이 증폭되고 있다.

건설현장에서 작업을 하고 있는 근로자의 이상 움직임이 발생하면 미리 알림을 줘 위험행동을 하지 않도록 예방하는 것 또한 안전 확보에서 매우 중요한 사항이다. 이에 따라 이번 스마트건설사업에서는 신체의 다양한 생체정보를 획득하고, 움직임을 분석해 실제 위험상황에 도달하기 전에 위험을 예측할 수 있는 시스템이 개발되고 있다.

특히 핵심 기술인 스마트 섬유 기반의 스마트웨어를 안전확보와 위험예측을 위한 데이터 수집용 센서로 활용해, 스마트웨어를 입고 작업하는 근로자의 신체 건강 정보와 움직임 데이터를 수집하고 분석할 수 있다.

하지만 건설현장에서의 근로자들은 아직까지는 스마트웨어에 대한 불편함의 부정적인 인식이 크기 때문에 일반 근로자보다는 고위험 근로자를 우선 적용하고 있다. 실제 사고 시 상해·사망에 도달할 확률이 큰 근로자에 적용할수 있도록 사고를 미리 예방 할 수 있는 시스템을 집중해 개발하고 있다.

현재 스마트 섬유 기반의 스마트웨어 기술을 개발하고 있는 ㈜엠셀은 지난 2015년부터 지속적으로 연구 개발을 이어오며, 이미 해외의 다수 기술 소개로부터 웨어러블을 통한 안전 확보, 위험 예측에 대한 기술과 시나리오를 확보해 스마트건설사업에 참여하고 있다.

엠셀의 스마트 섬유는 탄소나노코팅을 통해 일반적인 섬유를 스마트 섬유로 만들어주는 첨단 기술이다. 또한 섬유의 한쪽 면에 코팅을 하기 때문에 신체에서 느끼는 쪽의 섬유 원단의 편안한 감촉은 그대로 유지하면서 첨단 섬유의 기능을 사용할 수 있어 섬유의 편안함과 첨단 기술의 편리함을 모두 느낄 수 있는 첨단 IT+섬유 융합 소재다.

엠셀의 스마트 섬유의 원리를 살펴보면, 섬유의 늘어남을 전기신호로 바꿔 섬유의 늘어남 정도를 섬유 신호로 바꿀 수 있다는 것이다. 예를 들어 우리가 옷을 입고, 팔꿈치를 구부리면 팔꿈치 부분의 섬유가 늘어나는 것을 볼 수 있다. 이러한 원리를 이용해 나노탄소소재를 팔꿈치에 코팅해 늘어남을 전기신호로 바꿔 팔꿈치가 움직였음을 섬유를 통해 알 수 있는 것이다.

특히, 이러한 원리를 이용하게 되면 각 관절의 움직임을 보다 빠르고 정확하게 인식할 수 있다는 것이 특징이다. 또한 심박, 호흡, 체온 등의 생체정보까지도 획득할 수 있는 스마트웨어를 통해 보다 빠르고 정확한 위험 분석과 예측으로 근로자의 사고 예방뿐만 아니라 안전 확보를 할 수 있도록 개발 중이다.

현재는 스마트웨어의 움직임을 분석할 수 있는 의류의 시제품 개발은 90%이상 완료가 됐으며, 스마트웨어를 건설 현장의 네트워크에 연결해 스마트웨어에서 획득한 신호를 빠르게 획득하고 분석해 안전을 확보할 수 있도록 할 수 있는 서비스 기술을 개발하고 있다.

엠셀 지승현 대표이사(사진)는 “엠셀의 스마트 섬유 기술은 근로자의 안전을 지키고, 위험을 사전에 예방할 수 있는 획기적 첨단 기술로서 이를 통해 건설 현장에서의 사망사고를 획기적으로 줄 일 수 있는 기술이 될 수 있도록 지속적인 연구개발을 진행 중이다”라며 “뿐만 아니라, 기존의 편안함을 느낄 수 있는 섬유에 전자적 특성을 부여하는 IT 융합 기술 섬유 개발을 진행하고 있다”고 말했다.

이러한 스마트 섬유를 활용한 스마트웨어 기술은 신체의 모든 움직임과 생체 정보를 파악하는 스마트웨어를 개발해 스포츠, 의료, 엔테테인먼트 등의 다양한 분야에 활용할 수 있다. 또한 스마트웨어 기술은 운동량의 정량적 분석뿐만 아니라, 환자들의 건강 상태와 움직임을 정량적으로 분석함으로써, 건강의 유지, 노인, 환자들의 건강 상태 체크, 건강 회복을 위한 솔루션까지 줄 수 있는 획기적인 첨단 기술로 기대를 모으고 있다.

이에 엠셀은 의류의 편안함을 유지하면서 스마트웨어의 움직임 분석과 생체신호를 분석하는 첨단 스마트웨어 개발을 통해 건설현장에서의 안전을 확보하고 위험을 미리 예측함으로써, 건설현장에서의 사고율을 최소 10% 이상 줄일 수 있는 기술 개발을 목표로 하고 있다.

지 대표는 “엠셀의 안전 유지와 위험 예측 웨어러블 스마트 웨어를 2024년까지 상용화해 건설현장에 10% 이상 의무적 사용을 목표로 기술 개발에 집중하고 있다”며 “또한 스마트 섬유 분야의 발열, 센서, 에너지 획득 등 다양한 기술 개발을 통해 스마트 섬유 분야의 최고 기술 기업으로서, 2024년 세계최고 IT기술을 융합할 수 있는 첨단 스마트 섬유 기술 기업으로 성장하기 위해 노력할 예정”이라고 말했다.

[공학저널 전찬민 기자]

6 Innovative Construction Wearables Reshaping Safety

안전은 어느 건설현장에서나 가장 중요한 관심사이며 건설업계는 노동자들의 사망률을 줄이기 위한 방법을 계속 찾고 있다. 건설 작업자들은 미국 내 모든 치명적인 작업 부상의 거의 절반을 차지하고 있으며, 그들은 또한 매년 수만 건의 치명적이지 않은 부상들을 겪고 있다.

1990년대 후반부터 OSHA 규제로 인해 건설 부상이 감소하고 있지만, 이 중요한 분야의 노동자들을 보호하기 위해 더 많은 조치가 취해질 수 있다.

건설 노동자가 몸에 착용하는 모든 장치를 포함하는 웨어러블 건설 기술은 건설 노동자의 사망과 부상을 제거하는 데 있어 핵심 자원이 될 수 있다. 미국 상공회의소 보고서에 따르면 2018년에는 건설업체의 6%만이 현장에서 건설 웨어러블을 사용했지만 2021년에는 23%가 이러한 기술을 사용할 것으로 예상된다.

건설업체의 83%가 건설 웨어러블이 현장 안전을 개선할 것이라고 믿는다는 동일한 보고서가 인상적인 사실을 언급하고 있다.

안전한 건설의 미래에는 스마트 시계, 부츠, 헬멧, 안경 및 바디웨어를 포함한 사용자 친화적이고 강력한 웨어러블 기술이 포함된다. 이러한 각 기술은 작업자의 안전, 건강 및 생산성을 유지하기 위해 설계된 무기고에서 서로 다른 도구를 제공한다.

건설 웨어러블이 가지고 있는 기능에 대한 개요 인포그래픽

Smart Watches: A Safety Companion on the Wrist

스마트 워치: 안전 동반자

Boot Up: Powered Footwear With Added Benefits

많은 이점이 있는 전동 작업화

Helmet of the Future: Protecting More Than Just the Head

미래의 헬멧: 머리뿐만 아니라 그 이상을 보호

Augmented Reality Glasses: Virtual Information on the Physical World

증강 현실 작업 안경: 물리적 환경에 대한 가상 정보

Body Wear: Added Features in Familiar Forms

바디 웨어: 익숙한 형태의 추가 기능

건설용 웨어러블: 같은 장비지만 더 나은 제품

건설 웨어러블 기술이 계속 등장하면서 표준 안전 장비에 대한 개선이 눈에 띈다. 기술 회사들은 건설 노동자들이 매일 들고 다니는 무거운 짐에 더 많은 장비를 추가하기보다는, 노동자들이 어쨌든 착용할 수 있는 새롭고 흥미로운 특징들을 장비에 추가하고 있다.

곧, 딱딱한 모자, 작업화, 안전 고글과 같은 장비들이 노동자들의 안전, 건강 그리고 생산성을 향상시키는 스마트 버전으로 대체될 것이다. 우리는 건설 현장에서 웨어러블 기술을 사용하여 작업자 부상을 줄이거나 제거할 미래를 기대한다.