“산·연 컨소시엄(KTC·㈜청호솔루션·대흥실업), 급류사고 예방 위한 안전제품 상용화 발판 마련” 

집중호우로 인한 급류사고 지속 증가…집중호우 피해 중 45% 급류사고가 차지

행안부 ‘국민수요 맞춤형 생활안전 연구개발사업’ 수행 통해 기술·시험표준 개발

이상기후 발생 증가에 따른 급류사고 지속 증가

글로벌 기후변화에 따라 짧은 시간 동안 특정 지역에 많은 강우가 내리는 국지성 집중호우 발생 빈도가 전 세계적으로 증가하고 있으며, 이에 하천 및 주요 홍수방어 시설의 설계용량을 초과하는 홍수 발생 및 관련 인재사고가 매년 증가하고 있다.

우리나라 또한 시간당 50㎜ 이상의 집중호우 발생빈도가 지속적으로 증가하여 2022년 기준 연평균 5.7회로 관측 초기 대비 2배 이상 증가하였으며, 2020년 서울 도림천 급류사고 등 집중호우로 인해 발생한 인명피해 사례는 매년 증가하고 있다.

이러한 집중호우로 인한 급류사고는 소방청 추산 최근 4년간 5천 건 이상 증가했으며, 언론 보도에 따르면 여름철 집중호우 사망 사고의 45%(28명)를 급류사고가 차지하고 있다. 하지만 이러한 인명피해를 방지할 수 있는 급류사고 맞춤형 안전예방 제품은 현재 부재한 상황이다. 

급류사고 원인 분석 및 대응방안

국내 사고사례 분석을 통한 급류사고의 주요 원인은 ①하천 돌다리 등 침수 위험지역을 무리하게 건너다 발생하는 인명사고, ②갑작스런 수위 상승으로 인한 고립사고가 사망사고로 연계 등으로 구분된다.

사고 원인 ①에 대한 대응방안으로 하천 돌다리 등 위험지역에 설치되어 침수 시 자동으로 부상하여 진입차단·피난 알림이 가능한 저비용·고내구성 안전 시스템이 필요하며, 사고 원인 ②에 대한 대응방안으로 노약자 등 거동이 불편한 취약 계층의 급류 고립사고 발생 시 구조 지원을 위해 임시 피난공간을 제공하고 자동으로 구조요청이 가능한 안전시스템 개발이 필요하다.

또한, 상기 안전 시스템의 경우 지자체 하천, 지하차도 등 공공 차원의 사고예방 시스템으로 장기간 설치·활용이 필요하므로, 내구성이 확보된 제품 설치 및 체계적인 보급 활성화 지원을 위해 내충격성, 가속수명시험 등 설치될 제품의 신뢰성 확보를 위한 평가기술 및 관련 표준을 병행하여 개발해야 한다.

급류사고 예방을 위한 안전 시스템 제품개발 방향

상기 사고원인 분석 및 대응 방안에 따라 급류사고 맞춤형 안전제품 개발을 위해 △재난안전, 스마트미터링 등 통합 솔루션 시스템 개발 역량을 보유한 ㈜청호솔루션 △친환경 부력식 구조체 개발의 역량을 보유한 대흥실업 △신뢰성 평가 및 표준개발 역량을 보유한 (재)한국기계전기전자시험연구원(KTC) 컨소시엄이 행정안전부의 2023년 국민수요 맞춤형 생활안전연구개발사업 신규 과제의 최종 수행기관으로 선정되어 2023년 4월부터 2025년 12월까지 급류사고 예방을 위한 안전 시스템 개발 및 관련 표준개발을 수행하고 있다.

본 컨소시엄은 스마트 부력식 급류사고 예방 시스템 개발을 위해 최신 IoT 기술과 친환경 부력 기술을 활용하여 침수 상황 발생 시 자동으로 인식하고 급류사고 고립자에게 대피공간 제공을 위해 스스로 부상할 수 있는 부력식 안전펜스 및 침수상황 정보 표출·피난 지원 시스템을 개발하는 것이 목표다.

본 기술 개발과 더불어 추후 보급될 안전 시스템이 하천 등 실외 환경에서 장기간 운영되고 지자체 등 공공 차원에서 체계적인 설치·운영을 위해서는 개발 제품의 신뢰성(내구성, 친환경성 등) 평가가 필수로 수행되어야 하는데, 평가가 필요한 세부 항목의 경우 개발 제품의 구성요소에 따라 결정해야 한다.

본 과제를 통해 개발할 급류사고 예방 시스템의 구성품은 △친환경·고내성의 부력식 구조 △침수 판단, 대피 알람 등 가능한 단말부 시스템 △기존 시스템과 연계 가능한 서버부 시스템 및 앱 등 3가지로 구분된다. 

상기 개발 내용과 이와 연계된 운영·동작 메커니즘에 따라 구조부는 내충격성 등 외함의 내구성과 부양 성능에 관한 성능평가, 단말부는 수상용 전자제품에 요구되는 IP 보호등급 평가 등으로 정할 수 있다. 또한, 신뢰성 평가 외의 단말부는 전기안전, EMC, 통신호환성 평가, IoT 보안 등, 서버부는 기 구축 시스템과 연계를 위한 정보보안 등 SW 성능평가 등을 검토할 수 있다.

급류사고 예방 제품을 위한 시험표준 부재

하지만, 본 급류사고 예방 시스템의 경우 해당 기술에 바로 적용 가능한 국내외 표준은 현재 부재한 상황이며, 이에 본 과제를 통해 유사 제품군 및 구성품 등에 적용되고 있는 시험표준 세부 항목 등을 반영해 상기 기술개발과 병행한 급류사고 안전 제품을 위한 시험표준을 마련할 필요가 있다.

현재 본 급류사고 예방 제품과 유사한 설치 환경에서 사용하는 제품군인 수상형 태양광, 차수제품 등에 대한 성능평가 표준·지침 등은 일부 개발되어 있으며, 이는 차수제품(KS 2639, ANSI/FM 2510 등), 부양기구(해양수산부 친환경 부표 인증기준 등), 수상용 태양광(KS C 8561 등)과 같이 제정되어 있다.

하지만, 차수판 등 유사제품의 성능평가 표준의 경우 본 스마트 부력식 사고예방 시스템과 용도가 상이하므로 해당 표준에서 요구하는 평가항목과 본 기술개발에 필요한 성능평가 항목에서 불일치 항목이 존재하고, 이에 기존에 개발된 유사제품 성능평가 표준을 연계 활용한 신규 표준개발이 필요하다.

일례로 차수판 제품의 성능평가(KS 2639)의 경우 수밀성(누수성)을 주요 성능평가 항목으로 요구하고 있으나, 본 개발 제품의 경우 침수 방지를 위한 목적이 아니므로 수밀성이 주요한 평가 인자가 아닌 것과 같은 경우다.

성능평가 단체표준 개발 방향

본 표준 개발의 목표는 하천 산책로 등 열약한 설치환경에서 장기간 설치·운영이 필요한 급류사고 예방 제품을 위한 맞춤형 신뢰성 시험표준 마련이다. 단계별 수행 계획은 △1단계 : 본 개발 시스템과 관련된 주요 표준분석을 통한 평가인자 및 시험방법 도출 △2단계 : 개발제품 성능평가를 통한 실증 데이터 확보 및 개발 내용 보완 △3단계 : 전문가 검토를 통한 단체표준 최종안 개발 및 단체표준 제안·승인 등의 절차로 단체표준 개발을 계획하고 있다.

상기 계획에 따른 표준개발 수행을 위해 올해에는 본 개발 시스템과 유사제품의 시험표준 현황 조사·분석을 통해 스마트 부력식 급류사고 예방 시스템의 성능평가를 위한 평가인자를 도출하였으며, 금번에 도출된 내용을 바탕으로 추후 제정할 단체표준(안) 마련을 위한 기초 자료로 활용할 예정이다.

시험표준 조사 대상으론 차수 제품, 부표 및 부양기구, 수상 설치용 전자제품과 같이 3가지로 구분하여 관련한 신뢰성 시험표준 조사 및 평가인자 도출을 수행하였고, 상기 유사제품별 시험표준 현황 조사 내용을 취합하여 본 스마트 부력식 급류사고 예방 시스템에 적합한 최적의 평가인자를 도출하고, 이를 바탕으로 내외부 전문가 검토를 통해 추가·수정사항 반영 및 보완하여 최종 평가인자 선정을 수행하였다.

유사 제품군의 성능평가 표준·기준·지침 조사

본 과제 수행기간 동안 스마트 부력식 급류사고 예방 시스템의 신뢰성 평가 표준 개발을 위해 유사 제품군인 △홍수 방지 제품 △부력식 제품 △수상 설치형 전기전자 제품 신뢰성 시험표준의 시험 항목 및 시험방법을 조사하였으며, 조사된 시험표준은 홍수 방지 제품 분야 3종(KS F 2639, ANSI FM 2510, BS 851188), 부력식 제품 분야 3종(친환경 부표 인증기준, BS EN 14504, ISO 12402-7), 수상 설치형 전기전자 제품 분야 3종(KS C 8561, DNV-RP-0584, 수도용 자재 및 제품의 위생안전기준 공정시험방법)과 같다.

차수(遮水) 제품을 포함한 홍수 방지 제품에 대한 표준은 북미, 유럽을 중심으로 표준화가 진행되고 있으며, 주요 표준으로는 BS 851188 시리즈(유럽), ANSI FM 2510(북미) 등이 있으며, 한국의 경우 BS 851188 표준의 전신인 PAS1188를 참고하여 KS 2639(차수 제품의 성능평가 방법)를 제정하여 운영 중에 있다. 관련 표준에선 차수제품의 누수율, 시작품의 변형 정도 등을 비교 분석하고 있다.

수상에서 사용하는 부유식 제품의 경우 해양부표, 부력식 아일랜드, 개인용 구명기구 등이 있으며, 해당 제품에 관한 성능 및 안전 등 시험표준은 해양부표의 경우 해양수산부의 친환경 부표인증, 부력식 시설물의 경우 유럽의 부력식 아일랜드의 설계 요구사항(BS EN 14504) 등이 제정되어 있다. 관련 표준에서는 부표의 부력 성능, 내환경 내구성, 환경 유해성 등에 대한 평가방법 및 성능 기준을 제시하고 있다.

수상 환경에 장기적으로 설치되어 운영이 필요한 전자제품의 경우 수상용 태양광, 수도용 자재 등이 있으며, 해당 제품에 관한 성능 및 안전 등 시험표준 또한 제정되어 있다. 국내 수상용 태양광의 경우 기존 지상 설치용 PV 시험표준(KS C 8561)에 ‘고내구성·친환경’ 태양광 모듈 항목을 추가하여 수상 태양광의 안전, 내구성, 환경유해성 등을 평가하고 있다. 

해외 수상용 태양광의 경우 노르웨이의 공인인증기관(Accredited Certification Body, CB)인 DNV(Det Norske Veritas)가 수상용 태양광 플랜트의 설치·운영을 위한 권장 사례 가이드(Recommended Practive Guide)를 정하고 있으며, 본 기술지침(Technical Guideline)에서는 수상 태양광 플랜트를 위한 플랜트 설계 가이드뿐만 아니라 전기안전, 정박 및 계류(Anchoring and Mooring) 시스템, 운영 및 유지관리 프로토콜 등을 정하고 있다. 

수상용 태양광 제품 외의 물과 접촉하는 수도용 자재의 경우는 환경부에서 「수도법」 제14조 및 동법 시행령에 따라 물과 접촉하는 수도용 자재 및 제품의 위생안전 기준 등을 정하고 있다. 관련 표준에서는 옥외 노출시험, 온도 사이클 시험, 습윤 누설 시험, 염수 분무 시험, 환경 영향 평가 등을 제시하고 있다.

신뢰성 시험표준 개발을 위한 평가인자 선정

본 급류사고 예방 제품의 신뢰성 시험표준 개발을 위한 평가인자 도출 및 선정은 △시험표준 조사(1단계) △시험표준 분석(2단계) △평가인자 도출(3단계) △내외부 전문가의 적합성 판단 절차(4단계) 등을 통해 최종 평가인자를 도출 및 선정하였다.

상기 조사대상 표준·기준·지침 등 9종에서 도출한 시험항목은 총 52종(중복 포함)이며, 이중 연계 검토가 필요한 시험 필요항목을 △내충격성(잔해충격 또는 동적충격 등) △내진동성 △환경 내식성(촉진내후성, 무독성 시험 등) △극한온도 작동(온습도 사이클 시험 등) △습윤 시험(IP시험 등) △부력 시험과 같이 6종으로 도출하였다. 추가적으로 일부 수정을 통해 적용 검토가 필요한 시험항목은 △내마모성 시험 △염수분무 시험 △가속노화 시험 △자외선 및 물 시험 △우박 저항 시험 △내압 시험 등 6종을 도출하였다.

맺음말

상기 조사·분석 과정을 통해 도출한 세부 시험방법 및 절차 등에 대한 내용은 스마트 부력식 급류사고 예방 시스템 국내외 시험표준 분석 보고서에 반영하였다. 상기 절차를 통해 선정한 평가인자를 바탕으로 급류사고 예방 제품의 신뢰성 평가 표준 초안을 마련하고 이를 바탕으로 신뢰성 평가 전문가 입회 하에 실제 성능평가 수행 및 보완 작업을 통해 본 급류사고 예방제품의 신뢰성 평가 표준 최종안을 마련할 계획이다.

국가하천, 지하차도 등 주요 사고지역에 설치될 시설의 운영·관리는 공공의 문제로 친환경성·안전성 등 종합적으로 고려한 제품 설치·운영이 필요하다. 이에 본 과제에서 마련할 표준을 통해 공공에 신뢰성 제고·내구성 등 확보한 우수 제품의 설치·보급을 지원하고, 본 제품의 주요 수요처인 지자체에서 설치 구매 단계에서 적용 가능한 기준으로 활용될 것으로 기대된다. 

[『워터저널』 2024년 1월호에 게재]