건축물 전기재해 방지를 위한 관련규정 개선 및 4차 산업혁명 기술 적용방안에 관한 연구

Abstract

눈부신 경제 성장과 국민생활 수준의 향상으로 매년 급격하게 늘어나는 전력 사용량에 따라 전기재해도 늘어나고 있다. 전기화재는 10년간 줄지 않고 끊임없이 발생하고 있으며, 감전에 의한 사망자 역시 일본에 비해서는 약 5.4배, 영국에 비해서는 약 2.6배가 높다. 이처럼 우리나라의 전기재해로 인한 피해는 국민의 생명과 건축물 안전에 대한 심각한 위협으로 작용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 전기재해 예방의 문제점에 대한 의문을 가지고 시작하였으며, 이를 해결하고자 다양한 요인 분석 후 문제점을 도출하여 관련규정 개선방안 및 4차 산업혁명 기술을 이용한 공학적 해결방안을 제시하고자 한다.

본 연구는 최근 10년간(2013년 ~ 2022년) 국내 전기재해 발생 요인을 분석하였다. 또한, 전기재해와 밀접한 관련종사자를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 이를 통하여 첫째, 국내의 한국전기설비규정(KEC)과 전기안전관리법의 미흡한 부분을 분석하였다. 둘째, 관련종사자의 전기재해 인식과 안전관리 실태를 알아보고자 하였다. 마지막으로, 4차 산업혁명의 주요 기술을 발견된 문제점에 대해 적용 가능성을 알아보았다.

전기재해 요인 및 설문조사 분석결과, 다음과 같이 국내규정과 안전관리 실태에서 여러 문제점이 발견되었다. 먼저, 건축물 대형화재의 커다란 요인인 아크(Arc)를 차단하는 아크차단기(AFCI) 설치 의무화 장소가 없다. 또한, 동파방지를 위해 무분별한 열선 사용과 관련종사자의 전기안전 인식 및 지식의 부족한 부분이 설문조사를 통해 드러났다. 그리고 전기안전관리자 선임제도와 UPS(무정전전원장치)의 폭발방지 규정의 미비점과 안전전압과 관련된 한국전기설비규정과 산업안전보건법 두 가지 규정의 상충으로 인한 혼동점이 발견되었다.

도출된 문제점을 해결하기 위해 4차 산업혁명의 핵심 기술인 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 디지털트윈(Digital Twin), 메타버스(Metaverse)를 이용하여 기존설비의 안정성강화 및 관련종사자 안전능력 향상을 시킬 수 있는 방안을 개발하였다. 또한, 관련규정에서 미흡한 점을 해결하고자 국내규정과 미국의 국가전기기술표준(NEC) 및 캐나다, 독일, 영국, 호주 등 주요 선진국의 전기안전 규정을 비교분석하여 개선방안을 제시하였다.

그 결과, 다음과 같이 4차 산업혁명 기술을 적용한 전기재해 예방 시스템 구축방안을 3가지를 개발하여 제시한다. 먼저, 과전류, 누전 및 아크(Arc)를 함께 예방하고 아크차단기와 각 Zone별 소화설비가 연동되어 대형화재를 방지하는 “AIoT 기반의 인공지능 아크차단기(AFCI) 시스템” 구축방안을 제시한다. 또한, IoT 기술이 접목되어 개별제어방식이 가능한 “스마트 메탈히터(Smart Metal Heater)”를 사용하는 것을 제시한다. 마지막으로 관련종사자의 안전능력 강화를 위해 “디지털 트윈 메타버스 시스템”을 이용한 재해 안전훈련을 개발하였다.

다음으로 국내규정에서 미흡한 점을 해결하고자 다음과 같이 4가지 관련규정 개선방안을 제시한다. 먼저, 화재취약개소 및 화재하중이 높은 장소에 아크차단기 설치의무화가 필요하다. 또한, 전기설비 안정성 강화를 위해 전기안전관리자 선임 규정을 강화가 필요하며, UPS의 기존 규정에 “자체 소화약제 내장 배터리” 도입을 의무화와 “국내 안전전압 규정 통일”을 제시한다.

본 연구에서 제시한 관련규정의 개선방안 및 AIoT, 디지털 트윈, 메타버스 등 4차 산업혁명 기술이 적용 된 시스템을 통해 기존 규정의 미비점을 보완하고, 건축물 내 전기재해를 좀 더 효과적으로 방지할 수 있는 기반을 마련할 것으로 판단된다.