안전하중에 영향을 주는 요소

줄걸이 작업에서 줄걸이 용구(달기구)는 안전계수(safety factor)를 적용하여 만들어야 하고,  안전하중은 인양 각도, 줄걸이 방식, 날카로운 모서리 접촉 및 사용횟수, 작업환경 등에 의해 변화한다.

 

 

 

안전하중에 영향을 주는 요소

관련 법규

산업안전보건기준에 관한 규칙 제166조(이음매가 있는 와이어로프 등의 사용 금지) 와이어 로프의 사용에 관하여는 제63조제1항제1호를 준용한다. 이 경우 “달비계”는 “양중기”로 본다.

산업안전보건기준에 관한 규칙 제167조(늘어난 달기체인 등의 사용 금지) 달기 체인 사용에 관하여는 제63조제1항제2호를 준용한다. 이 경우 “달비계”는 “양중기”로 본다.

산업안전보건기준에 관한 규칙 제168조(변형되어 있는 훅ㆍ샤클 등의 사용금지 등)

① 사업주는 훅ㆍ샤클ㆍ클램프 및 링 등의 철구로서 변형되어 있는 것 또는 균열이 있는 것을 크레인 또는 이동식 크레인의 고리걸이용구로 사용해서는 아니 된다.

② 사업주는 중량물을 운반하기 위해 제작하는 지그, 훅의 구조를 운반 중 주변 구조물과의 충돌로 슬링이 이탈되지 않도록 하여야 한다.

③ 사업주는 안전성 시험을 거쳐 안전율이 3 이상 확보된 중량물 취급용구를 구매하여 사용하거나 자체 제작한 중량물 취급용구에 대하여 비파괴시험을 하여야 한다.

 

 

줄걸이 작업(rigging)의 안전계수 및 안전하중

줄걸이 작업(rigging)에서 안전계수가 필요한 이유는, 줄걸이 용구는 사용 횟수나 시간 경과에 따라 손상되거나 노후로 인해 강도가 떨어지기 때문이다. 또 줄걸이 용구를 통해 크레인에 매달린 중량물은 크레인 이동으로 인한 속도와 방향 변화에 의해 부가하중(관성력, 원심력, 충격력)이 생긴다.

따라서 작업 중 줄걸이 용구가 끊어지거나 변형으로 문제가 발생하지 않도록 재질 강도보다 낮은 하중을 안전하중으로 정하게 되는데, 이때 안전계수가 적용되고 안전하중을 지키는 것이 무엇보다 중요하다.

 

줄걸이 작업에 대한 일반적인 내용과 줄걸이 용구의 안전계수 및 안전하중에 대해서는 기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

 

https://sec-9070.tistory.com/1490

줄걸이 작업(rigging) 안전

 

 

그리고 줄걸이 작업에서  안전하중은 인양 각도, 줄걸이 방식, 날카로운 모서리 접촉 및 사용횟수,  작업환경  등에 의해 변화한다.

안전하중에 영향을 주는 요소

1. 인양 각도

안전하중은 인양 각도에 의해 변화한다

중량물을 크레인 훅에 걸 때, 한 줄 걸이의 경우 인양물이 돌거나 흔들릴 수 있고 이탈 위험도 있어 일반적으로 두 줄 걸이 이상으로 하며, 줄과 줄 사이의 각도를 인양 각도라 한다. 줄에 걸리는 힘을 장력(tension)이라 하는데, 장력은 역학적으로 인양 각도에 따라 달라진다.

인양 각도에 따라 장력의 크기를 비율로 나타낸 것을 장력계수라 하며, 인양 각도가 60도인 경우 장력계수는 1.16이고 120도인 경우 2가 된다. 예를 들면 10톤 중량물을 와이어로프 슬링 2개로 인양하였을 때 인양 각도가 60도, 120도인 경우 1개의 슬링에 작용하는 장력이 각각 5.8톤(10톤÷2줄×1.16), 10톤(10톤÷2줄×2)이 되어 인양 각도가 0도인 경우에 비해 각각 16%, 100%로 증가함을 알 수 있다.

 

<임의 인양 각도에서 장력 계산법>

두 줄 걸이를 하였을 때 줄에 걸리는 장력은 다음과 같다.

• 장력(T) = W/2×K [톤] , 여기서 W는 중량물 하중(톤), K는 장력계수

• 장력계수 K = 1/ cos(α/2), 여기서 α는 인양각도

 

<그림 1> 인양각도와 장력계수 관계

 

줄걸이 용구를 선정할 때는 중량물의 하중과 인양 각도에 따른 장력계수를 함께 고려해야 한다. 그리고 인양 각도가 증가할수록 장력계수가 기하급수적으로 커지기 때문에 주의가 필요하다.

안전한 줄걸이 작업을 수행하기 위해 인양 각도를 60도 이내로 하는 것을 권장하고 최대 120도를 넘지 않도록 한다. 다만, 최대 120도는 샤클이나 마스터링크에 체결할 경우이고, 크레인 훅에 거는 경우 훅 개구부에서 슬링이 빠질 우려가 있어 최대 90도 이내로 한다.

 

 

2. 줄걸이 방식

안전하중은 줄걸이 방식에 의해 변화한다.

와이어로프 슬링 등으로 중량물을 감싸서 훅에 거는 방식으로는 초크걸이, 바스켓걸이, 감아걸이가 있다.

이 중 초크걸이는 슬링의 한쪽 끝을 다른 쪽 고리부에 끼워 당김으로써 중량물을 조이면서 인양하는 방식이다. 이때 조임부에서 고리부에 의한 꺾임으로 강도 저하가 발생하여 슬링의 안전하중이 줄어들게 된다.

안전하중은 와이어로프 슬링의 경우 0.75배, 체인 슬링이나 벨트 슬링의 경우 0.8배로 적용하여 사용해야 한다. 다만, 감소율은 초크 각도가 120도 이상일 경우이며, 너무 세게 조여 꺾임이 심해져 초크 각도가 120도 아래로 줄어드는 경우 강도 저하가 더 커진다.

 

<그림 2> 줄걸이 방식

 

 

3. 날카로운 모서리 접촉, 사용횟수 및 작업환경

안전하중은 날카로운 모서리 접촉에 의해 변화한다

줄걸이 작업 시 날카로운 모서리에 아무런 보호조치 없이 슬링을 접촉시킨 상태에서 인양하게 되면 안전하중을 예측할 수 없을 정도로 취약해져 위험하다. 날카로운 모서리 부위는 구조체에 발생하는 크랙(crack)과 같이 응력을 국부적으로 집중시켜 작은 하중에도 줄걸이 용구를 손상시키거나 파단시킬 수 있다. 특히 부드러운 인조섬유로 만든 벨트 슬링이나 라운드 슬링은 날카로운 부위에 상대적으로 취약하다. 따라서 줄걸이 작업 시 철판이나 형강, 용접 개선이 있는 구조물 등의 날카로운 부위에는 보호대를 사용하는 것이 안전하중을 유지하는 방법이다.

줄걸이 용구는 날카로운 부분 접촉 외에도 사용 횟수가 많아지면 마모나 피로도가 증가하여 강도가 점점 약화할 수밖에 없다. 또 작업환경에도 영향을 받는다. 산세(pickling) 처리에서 강한 산성용액에 의해 부식이 심화할 수 있으며, 햇빛에 노출되는 벨트 슬링은 자외선에 의해 섬유가 경화되어 강도가 떨어지게 된다.

연구시험에서 자연 노광에 45일간 노출된 벨트 슬링의 인장강도가 9.73% 저하되는 것을 확인했다. 따라서 안전한 줄걸이 용구 사용을 위해 용구별 검검 기준을 정하여 기준 이하의 것은 폐기하여야 한다. 줄걸이 용구의 폐기 기준은 일반적으로 강도 저하율 20% 이내 수준에서 정한다. 즉 강도가 초기의 약 80% 수준인 상태를 말하며, 안전계수로는 5에서 4로 낮아진 수준을 의미한다.

산업안전보건기준에 관한 규칙은 제166~168조에 와이어로프 슬링, 체인 슬링, 벨트 슬링 등에 대한 점검 기준을 제시하고 있다. 와이어로프는 지름의 감소가 7%를 초과하거나 소선의 파단이 10% 이상인 경우, 체인 슬링은 지름의 감소가 10%를 초과한 경우 폐기해야 한다. 이상 유무에 대한 점검은 작업 시작 전에 해야 한다. 그리고 다양한 줄걸이 용구의 정확하고 객관적인 점검 기준을 세울 때는 안전보건규칙에 있는 기준과 함께 KS 규격, 해외 규격, 제조사 매뉴얼을 참조해야 한다.

 

 

안전거리 확보 및 작업자 교육

안전하중과 더불어 안전거리 확보가 중요하다

인양물은 예상치 못한 상황에서 떨어질 수 있다. 따라서 줄걸이 작업자는 인양 높이만큼 인양물과 수평 방향으로 안전거리를 유지해야 한다. 또 유도 로프를 사용하여 인양물을 제어하는 것을 권장한다. 또한 인양물 아래에 들어가거나 이동 중에 작업자 위로 운반하는 행위를 금지한다. 목적지에 도달하여 줄걸이를 해제하는 경우에는 작업자가 안전한 위치에 있는지를 확인한 후 줄걸이 용구가 걸리지 않는지 확인하면서 상승시킨다.

 

또한 안전한 줄걸이 작업을 위해서는 줄걸이 용구 특성과 작업 방법에 관한 좀 더 구체적인 교육이 필요하다.

산업안전보건법은 사업주가 크레인 작업자들에게 특별교육을 하도록 규정하고 있다. 하지만 대부분 사업장은 특별교육을 체계적으로 실시할 수 있는 여건을 갖추지 않아 이 교육이 대부분 형식적으로 이루어지는 문제점도 있어 사업주의 관심이 필요하다.

 

Reference : KOSHA SAFETY & HEALTHY MAGAZINE 2024 NOVEMBER Vol. 423