치명적인 갠트리 크레인 사고 탈선: 약간 느슨한 레일 클램프로 인해 발생

도시 건설 프로젝트에 사용되는 갠트리 크레인은 바람의 영향을 크게 받으며, 바람으로 인한 크레인 탈선 및 전복 사고가 종종 발생합니다. 본 논문에서는 일반적인 바람의 힘으로 인한 갠트리 크레인 탈선 사고의 원인을 분석하고, 갠트리 크레인의 방풍 및 미끄럼 방지 장치 사용 시 운전자들이 흔히 겪는 몇 가지 오해와 불법 크레인 운전 현상을 정리하며, 참고 및 논의를 위해 관련 안전 조치를 제시합니다.

갠트리 크레인 사고는 어떻게 발생했나요?

지하철 프로젝트 건설 현장에는 일반적으로 갠트리 크레인(모델 MHE10+10t-31m A3, 경간 31m, 높이 9m, 장비 중량 33t)이 설치되었습니다. 오후 8시경 작업 중 프로젝트 안전 담당자는 강풍(약 9mph의 돌풍)에 대한 노란색 경고를 받았습니다. 이에 현장에 모든 작업을 중단하도록 통보하고, 갠트리 크레인 운전자에게 레일 클램프를 사용하여 고정하도록 지시했으며, 모든 인원을 대피시켰습니다.

21일 오전 10시경, 순간적으로 강한 바람이 불어 프로젝트 안전 담당자는 사고 예방을 위해 즉시 인력을 투입하여 공사 현장을 점검했습니다. 점검 과정에서 엔지니어링 안전 담당자는 갠트리 크레인 사고를 발견했습니다. 크레인이 심하게 기울어졌고, 아웃리거 한쪽이 궤도를 이탈했으며(그림 1), 궤도 한쪽이 파손된 상태였습니다(그림 2).

엔지니어링 안전 담당자는 즉시 프로젝트 담당자에게 알리고, 갠트리 크레인 사고로 인한 추가 피해를 방지하기 위해 갠트리 크레인을 임시 고정했습니다. 강풍 황색 경보가 해제된 후, 갠트리 크레인 사고로 인한 위험 상황을 제거하기 위한 긴급 조치가 취해졌습니다.

이 갠트리 크레인 사고는 야외 건설 환경에서 바람 경고 프로토콜을 준수하고 중장비를 올바르게 고정하는 것이 얼마나 중요한지 보여줍니다.

갠트리 크레인 사고 탈선 분석

사고로 인해 사상자나 상당한 경제적 손실이 발생하지 않았기 때문에, 사용자 단위는 추가적인 확대를 피하기 위해 적절한 현장 보호 장치를 설치하지 않고 갠트리 크레인 사고의 위험한 상태를 해제했습니다. 이는 구조적 파손으로 이어질 수 있습니다.

갠트리 크레인 사고 현장 정보 중 일부는 불완전하거나 손상되었습니다. 사고 현장 조사 결과와 사고 후 현장 관계자의 진술은 다음과 같습니다.

• 크레인의 북쪽과 서쪽에 있는 바퀴는 탈선하였고, 크레인 남쪽에 있는 바퀴는 탈선하지 않았습니다.
• 크레인 남쪽 선로의 끊어진 부분 동쪽 절반(이하 동쪽 선로 끊어짐)에 뚜렷한 굽힘이 있습니다. 굽힘 지점은 끊어진 부분에서 7.6m 떨어져 있으며, 크레인과 같은 페인트 표면인 동쪽 선로 끊어짐 부분 상단 왼쪽에 뚜렷한 마찰 흔적이 있습니다(그림 3).

• 그림 4에서 보는 바와 같이 북쪽 레일 클램프의 클램프는 모두 오프셋 변형 상태입니다.

• 남쪽 선로의 편향과 균열이 뚜렷하게 나타납니다. 그림 5와 6에 그 상황이 나타나 있습니다.

• 크레인 북쪽 선로에는 약 15m 길이의 뚜렷한 마찰 흔적이 있습니다.
• 현장 조사 결과, 크레인 남쪽 선로가 파손된 지점의 레일 표면 가장자리에 마찰 흔적이 있는 것으로 밝혀졌습니다.
• 남쪽 레일 클램핑 장치의 수동 레일 클램핑 시험을 분석한 결과, 레일 클램핑 장치가 궤도를 단단히 고정할 수 있는 것으로 나타났습니다. 시험 중 레일 클램핑 장치는 자유롭게 작동했으며, 작동 중 걸림 현상은 발견되지 않았습니다. 시험을 통과할 수 있습니다.

레일 클램프가 사용 요구 사항을 충족하는지가 예비적으로 결정됩니다.

갠트리 크레인 사고 원인 분석

사고 발생 전 크레인은 작동 불능 상태였습니다. 북쪽 레일 클램프는 내려졌지만 고정되지 않은 상태였습니다(작동 오류로 안전 점검이 수행되지 않았습니다). 반면 남쪽 레일 클램프는 전혀 내려지지 않았습니다. 순간적으로 강한 바람이 불어 크레인이 풍하중을 받아 서쪽에서 동쪽으로 움직이기 시작했는데, 이는 갠트리 크레인 사고의 초기 단계를 보여줍니다.

크레인이 동쪽으로 이동하면서 북쪽 레일 클램프와 선로가 고착되어 크레인 남쪽 부분이 북쪽 부분보다 더 빠르게 움직였습니다. 이러한 속도 차이로 인해 크레인이 동쪽으로 이동하는 동안 회전했습니다. 북쪽 레일 클램프와 선로 사이의 마찰이 증가하여 크레인 북쪽 부분이 움직이지 않게 되었습니다. 이러한 기계적 불균형이 갠트리 크레인 사고를 더욱 악화시켰습니다.

동시에 풍하중과 크레인의 관성으로 인해 남쪽 부분이 계속 동쪽으로 이동하여 전체 회전이 증가했습니다. 회전으로 인해 남쪽 크레인 다리의 동쪽 부분은 선로 안쪽으로, 서쪽 부분은 바깥쪽으로 이동했습니다. 이러한 변위로 선로가 휘었고, 두 바퀴의 응력이 합쳐져 결국 선로가 파손되어 갠트리 크레인 사고가 더욱 악화되었습니다.

사고 현장 조사 결과, 바람 때문에 크레인이 서쪽에서 동쪽으로 이동한 것으로 확인되었습니다. 이동 과정에서 북쪽 레일 클램프가 선로에 마찰되어 최소 15미터에 걸쳐 저항이 발생했습니다. 남쪽 구간은 더 빠른 속도로 이동하면서 크레인이 회전했는데, 이는 갠트리 크레인 사고의 주요 기계적 결함 지점이었습니다.

크레인이 회전하면서 북쪽 레일 클램프도 함께 회전하여 마찰력과 고착 저항이 증가하다가 크레인의 동쪽 방향 움직임이 갑자기 멈췄습니다. 그 순간, 미끄럼 마찰력이 정지 마찰력으로 바뀌었습니다. 동시에 바람과 관성에 의해 구동되는 남쪽 레일 클램프는 동쪽으로 계속 이동했습니다. 이러한 회전과 차동 운동으로 인해 뒷바퀴가 파손된 레일에 휨 모멘트를 발생시켜 탈선 사고를 일으켰고, 결국 심각한 갠트리 크레인 사고로 이어졌습니다(그림 7).

엔지니어들의 전문적인 계산 결과, 9등급 강풍 시 크레인의 정지 상태에서의 전체 풍저항과 미끄럼 방지력은 풍하중의 1.23배라는 것을 확인했습니다. 전반적으로 크레인은 안전합니다.

그러나 사용하지 않는 레일 클램프 다리의 바람 저항과 미끄럼 방지력이 9단계 높은 바람 하중의 1/2보다 작다는 점을 고려하면 이 다리는 변위될 것입니다(바람 하중에 의해 생성된 일방적인 힘 38,394.6N은 바람 저항과 미끄럼 방지력 1980N보다 훨씬 크므로 다음과 같은 조건이 발생합니다. 사용하지 않는 레일 클램프 다리는 크레인 작동의 마찰 저항을 일시적으로 완화합니다. 한쪽 다리를 움직이면 크레인이 상당한 탄성 변형을 일으키고 자체 바람 진동과 결합되어 슬라이딩 힘이 크게 증가하기 때문입니다.

이때 크레인은 미끄러집니다(풍하중에 의해 발생하는 힘은 76,789.2N으로, 풍저항 및 미끄럼 방지력 75,000N보다 약간 큽니다). 이로 인해 크레인의 마찰 저항이 최대 정지 마찰에서 미끄럼 마찰로 감소하고, 전체적인 풍저항 및 미끄럼 방지력은 계속 감소하여 크레인이 바람에 따라 작동하게 되고 작동 속도가 빨라집니다. 양쪽 아웃리거 사이의 마찰력이 일정하지 않으면 크레인은 결국 탈선하거나 레일이 파손될 때까지 전체적으로 기울어집니다.

갠트리 크레인 사고 예방 조치

장비 관리자와 운영자의 인식을 높이세요

점검, 검사 및 안전 점검 작업 중 갠트리 크레인이 모든 레일 클램프 플라이어를 규정에 따라 클램핑하지 않은 사례가 여러 차례 발견되었습니다. 많은 관리자들은 한쪽 레일 클램프 플라이어만 클램핑하는 것이 가능하다고 생각하지만, 사고 발생 시 크레인의 풍하중은 9단계 풍속에서 크레인 중량의 거의 3배에 달했습니다. 이는 많은 관리자와 운전자들이 상상조차 할 수 없는 수준입니다. 관리자와 운전자들이 일부 사고 원인 분석을 이해하고, 직원들의 인식을 개선하며, 크레인 내풍성과 미끄럼 방지의 중요성을 인식하도록 교육을 철저히 실시해야 합니다.

크레인의 사용을 잘 설계하세요

많은 지자체 프로젝트에서 갠트리 크레인의 두 다리는 길고 깊은 기초 구덩이에 걸쳐 있어 운전자가 반대편 다리에 닿기 어렵거나 닿을 수 없습니다. 크레인 설계 시 한 작업자가 모든 레일 클램프 플라이어를 어떻게 조이는지 고려하지 않습니다. 이러한 상황입니다. 장비 위치 설계 시 크레인 정지 위치를 통행 가능한 기초 구덩이 통로에 설정하는 것이 좋습니다. 동일 트랙의 크레인 운전석 통로는 기초 구덩이 양쪽에 설치할 수 있으며, 운전석만 기초 구덩이 한쪽에 여러 개의 크레인 방풍 및 미끄럼 방지 장치를 작동할 수 있습니다. 크레인 운전석 통로는 주요 자재 구역의 반대쪽에 설치할 수 있으며, 신호 작업자와 운전석은 각각 중장비의 방풍 및 미끄럼 방지 장치를 작동시킵니다.

갠트리 크레인의 방풍 및 미끄럼 방지 장치의 신뢰성 확보

1. 개조되지 않은 갠트리 크레인의 내풍 및 미끄럼 방지 기능은 실제 효과가 설계값에 미치지 못하는 경우가 많습니다. 예를 들어, 갠트리 크레인 설명서에는 일반적으로 구조 부품의 제조 값이 설계값의 ±10%라고 명시되어 있습니다. 제조업체는 비용 절감을 위해 기본적으로 하한값에 근접하게 되어 갠트리 크레인의 전반적인 내풍 및 미끄럼 방지 성능이 저하됩니다.

2. 클램프 레일 플라이어의 클램핑 제동력이 설명서에 명시된 최대값에 도달하지 못하는 경우가 있습니다. 하나는 작업자의 조작이 이 요구 사항을 충족하지 못하는 것이고, 다른 하나는 클램프 레일 플라이어 표면에 홈이 생기고 마모된 것입니다.

3. 기상 변화로 인해 바람이 예보보다 강할 수 있습니다. 검사, 시험 및 안전 점검 작업 과정에서 갠트리 크레인의 방풍 및 미끄럼 방지 장치가 더욱 개선된 것으로 확인되었습니다. 예를 들어, 방풍 로프(내부 체인 안전 장치 등), 기존 철제 신발 방풍 및 미끄럼 방지 장치, 레일 클램프 플라이어 등을 추가하면 우수한 방풍 및 미끄럼 방지 효과를 얻을 수 있습니다.

강풍 후 점검작업에 주의하세요

이번 사고에서 프로젝트 안전 담당자는 강풍 발생 후 즉시 현장 점검 인력을 배치하여 사고를 예방하고 사태가 더 확대되는 것을 막았습니다. 사고로 인한 크레인 탈선 후 임시 보강 조치가 미흡할 경우, 같은 날 또 다른 강풍이 불면 크레인이 기초 구덩이로 추락하여 기초 구덩이 지지대와 크레인이 파손될 가능성이 높습니다. 강풍 발생 후 점검을 실시하면 일부 사고의 확대를 막을 수 있음을 알 수 있습니다.

결론

사고 예방은 안전한 생산을 위한 일상적인 감독의 중요한 부분입니다. 안전 의식을 향상시키고, 올바른 작동 습관을 기르고, 장비 안전 성능을 개선하는 것이 갠트리 크레인의 안전을 보장하고 사고를 예방하는 가장 효과적인 방법입니다. 도시 공학 분야에서 더욱 위험한 장비인 갠트리 크레인은 장비 관리자와 운전자가 기술적으로, 위험을 인지하고 작동할 수 있어야 합니다. 동시에 사용자는 안전 관리, 교육 및 훈련을 강화하고, 장비에 대한 정기적인 검사를 실시하고, 운전자의 위반 사항을 적시에 중단 및 시정하여 건설 안전을 확보해야 합니다.

신디

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저는 신디입니다. 크레인 산업에서 10년의 근무 경험을 쌓았고 풍부한 전문 지식을 축적했습니다. 저는 500명 이상의 고객을 위해 만족스러운 크레인을 선택했습니다. 크레인에 대한 필요 사항이나 질문이 있으면 언제든지 저에게 연락하세요. 저는 제 전문 지식과 실무 경험을 활용하여 문제를 해결하도록 도와드리겠습니다!