굴삭기 기반 목재수확 작업의 요소작업 별 전신 진동 수준 평가

주홍식1*,, 오재헌1, 김태형2, 한상균2

(1국립산림과학원 산림기술경영연구소, 1국립강원대학교 산림환경과학대학 산림경영학과)

Evaluation of Whole-Body Vibration Levels by Task Elements in Excavator-Based Timber Harvesting Operation

Hong-Sik Ju1*, Jae-Heun Oh1, Taehyung Kim2, Sang-Kyun Han2

(1Forest Technology and Management Research Center, National Institute of Forest Science

2Division of Forest Sciences, College of Forest and Environmental Sciences,

Kangwon National University)

요약: 최근 관심이 증가하고 있는 지속 가능한 산림 경영 및 산림 자원의 순환 이용을 위해서는 산림의 조림 및 육성뿐만 아니라 안전한 작업환경 내에서의 목재수확 작업이 필요하다. 현재 목재수확 종사자 수의 감소 및 고령화가 진행됨에 따라 생산성 증대를 위한 목재수확 시스템의 기계화에 대한 연구가 이루어지고 있다. 특히 체인톱을 활용한 벌도 및 조재 작업은 최근 인력 감소로 인한 굴삭기 기반의 작업으로 대체 되어가는 연구도 현재 수행 중에 있다. 굴삭기 기반의 작업환경은 높은 강도의 소음과 진동을 작업자에게 노출시키고 이는 난청, 근골격계질환을 유발할 가능성이 높아 작업 생산성의 저하로 이어질 수 있다. 현재 임업 분야의 인간공학적 연구는 극히 제한적인 수준에서 이루어지고 있고 특히 작업 중 작업기 및 장비 구동을 통하여 들어오는 다중 충격에 대한 작업자의 영향에 대한 연구는 해외에 비해 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 굴삭기 기반 작업자의 작업 환경에 따른 진동을 각 요소 작업별로 구분하고 해당 작업에 대한 동적 거동을 파고율, 최대 진동 진폭, 피폭 진동 누적량, 실효치 등을 이용하여 진동 특성을 분석하였다. 최종적으로 ISO 2631-1 기반의 건강 지도 위험 수준과 안락도에 대한 반응도를 평가 방법에 따른 실효치와 피폭 진동 누적량에 적용하여 벌채 및 소운반 굴삭기 기반 작업자의 전신 진동을 정량적으로 평가하였다. 향후 측정 및 평가된 내용을 바탕으로 안전한 작업환경 제공이 가능한 작업기 설계 및 극한의 작업환경에서 운용하기 위한 무인화, 원격화 작업을 위한 기반 기술을 마련하고자 한다.

Abstract: Sustainable forest management and the circular utilization of forest resources, a topic of growing interest in recent years, requires not only the planting and nurturing of forests, but also the harvesting of timber within safe working conditions. With the current decline and aging of the number of harvesters, research is being done on mechanization of harvesting systems to increase productivity. Excavator-based work environments expose workers to high levels of noise and vibration, which can lead to hearing loss, muscle and skeletal disorders, and reduced productivity. Currently, ergonomics research in the forestry sector is extremely limited, and research on the effects of multiple impacts on the operator during work, especially through the operation of machinery and equipment, is scarce compared to other countries. Therefore, in this study, the vibration caused by the working environment of excavator-based operators was divided into each elementary task, and the dynamic behavior of each task was analyzed using the crest factor, maximum vibration amplitude, cumulative amount of exposed vibration, and realized value. Finally, the ISO 2631-1-based health map risk levels and comfort responses were applied to the methodology's realized effectiveness and cumulative amount of exposed vibration to quantitatively assess whole-body vibration for harvesting and wheeled excavator-based operators. Based on future measurements and evaluations, we will design a work machine that can provide a safe working environment and prepare basic technologies for unmanned and remote work for operation in extreme working environments.

Keywords: Forest operations, Ergonomics, Noise, Whole-body Vibration, Ride Vibration

사사: 본 연구는 목재자원의 고부가가치 첨단화 기술개발사업(2023491A00-2325-AA02)에 의해 수행되었다.