서 론

연안자망어업은 직사각형의 띠 모양의 그물에 상부에는 뜸과 같은 부력재를 달고, 하부에는 발돌과 같은 침강재를 달아 그물이 수직으로 전개되도록 구성된 유자망 또는 고정자망을 사용하여 수산동물을 포획하는 어업이다. 연안자망어선은 2022년 기준 연근해 등록어선 총 48,825척 중 14,820척(30.4%)으로 연안복합어선 22,287 척(45.6%) 다음으로 많은 척수를 나타내었다(MOF, 2024, 2024a).

최근 5년간(2018~2022년) 연근해어업에서 작업 중 평균 사망률은 근해어업이 19.41만인율(‱)로 연안어업 13.13만인율(‱)보다 1.48배 높지만, 각 연근해어업별 사망자수는 연안자망어업이 가장 높게 나타났다(NIFS, 2023). 연안자망어업에서 사망자수가 높게 나타난 주요 원인 중의 하나는 서해안에서 꽃게, 젓새우를 어획하기 위한 닻자망 조업 중 돋움줄을 감아 들이는 캡스턴에 끼이거나 돋움줄의 파단 및 뻗침대에 맞음 등으로 사망 사고가 발생하고 있다고 보고하였다(Lee et al., 2022).

조업 중 위험요소 식별을 위한 연구는 설문조사와 현장 청취조사를 통하여 우리나라 동해안 연근해어업에 대한 산업재해와 예방대책에 대하여 이루어졌다(Song et al., 2005). 미국에서도 미국 텍사스주와 노스캐롤라이나 연안에서 조업하는 어선원들을 대상으로 한 설문조사 및 현장 청취조사를 통하여 어로작업 중 안전에 관한 연구들이 이루어졌다(Davis, 2012;Levin et al., 2010;McDonald and Kucera, 2007). 그리고, 2010년 이후 수협중앙회의 어선원 재해보상보험급여 지급명세서 및 해양안전심판원의 재결서를 이용하여 대형선망, 근해안강 망어업, 연안자망어업 조업 중 위험요소 등에 대한 연구가 이루어졌다(Choi et al., 2019;Lee et al., 2015a;2015b;2016;Lee et al., 2022). 또한, 비디오 관찰시스템을 이용한 연안복합어선에서 연승조업 과정별 선장의 주의 배분에 관한 연구가 있었다(Kim and Hwang, 2022). 반면 최근 측위 정도가 향상된 측위시스템을 이용한 연구는 거의 시도되지 않고 있다.

실내 또는 제한된 공간에서 측위시스템은 정확한 위치정보를 제공하기 위하여 신호강도 기반 측위와 시간 기반 측위로 나눌 수 있고, 시간 기반 측위는 AOA (angle of arrival), TDOA (time difference of arrival) 및 TOA (time of arrival)의 3가지로 나눌 수 있다(Kim, 2017;Wang et al.,2018).

본 연구에서는 UWB (ultra wideband) 기반 측위시스템을 이용하여 연안자망어선 어선원의 직위별ㆍ조업과 정별 작업 위치 및 위험요소를 식별하여 조업 중 안전사고를 줄이기 위한 안전사고 대책에 대하여 고찰하였다.

재료 및 방법

실험에 이용한 연안자망어선

실험은 2023년 9월 26일, Fig. 1의 연안자망어선 4.85 톤급 해양호를 이용하여 실시하였다. 해양호는 부산 민락어촌계 소속으로 전장 14.15 m, 전폭 3.28 m, 형심 0.81 m의 FRP재질로 넙치, 눈볼대 등을 주로 어획한다. 조업은 선장, 어선원 2명 총 3인이 승선하여 새벽 03시 출항하여 오전 11시 입항하는 8시간 동안 이루어진다.

어선원 측위 방법

어선원 측위는 선위 측정에 사용되는 GPS (global positioning system) 정도가 DGPS (Differential GPS)를 사용하더라도 2~5 m를 나타내어 연안어선 갑판 상에서 어선원의 동선 분석과 같이 보다 높은 정도가 필요한 실험에 사용하는 것은 부적절하다. 따라서 최근 실내 또는 제한된 공간에서 초음파 비콘, Bluetooth HADM (high accuracy distance measurement), WiFi Figerprinting, UWB 측위 등을 이용한 측위 방법들이 활용되고 있다 (Kim, 2017).

본 연구에서는 1 GHz 이상의 대역폭을 사용하는 UWB 무선통신 기술을 이용하여 Fig. 2와 같이 측위 시스템을 구성하였다. 시스템 구성에서 어떤 기준이 되는 곳에 위치시키는 것을 앵커(anchor)라 하고, 이 앵커와의 거리를 재려고 하는 이동하는 어선원에 부착하는 것을 태그(tag)라고 할 때, 태그가 전파를 송신하고, 앵커가 그 전파를 수신할 때 시간차가 발생한다. 신호가 도달하는 시간차를 이용해서 위치를 측정하는 방식으로 3개 이상의 앵커와 태그간의 메시지 교환을 통한 신호의 도달시간을 측정하고 이것을 거리로 환산하여 앵커의 위치가 중심이 되고 환산된 거리가 반지름이 되는 원을 그려 이 원들의 교점을 태그의 위치로 계산한다.

어선원 측위를 위해서 구성한 시스템의 주요 사양은 Table 1과 같고, 시스템은 위치 송신기인 태그(tag.pozyx.io, Pozyx, 2024), 측위 기준점인 앵커(anchor.pozyx.io, Pozyx, 2024), 앵커에서 수신된 데이터 신호를 분석하는 측위 서버인 게이트웨이(gateway), 태그의 위치 상태를 확인하는 디스플레이 유닛(display unit)으로 이루어졌다.

실험 전 실내에서 연안자망어선의 갑판과 유사한 300 cm × 300 cm 각 모서리 150 cm 높이에 앵커를 설치하고, 정 중앙에 어선원의 허리 높이인 약 100 cm 위치에 서 태그를 설치하고 정적 측위정도를 측정하는 예비실험을 하였다.

연안자망어선에서 실험은 무선 측위를 위해 태그를 인식하기 위한 구역 설정이 필요한데 구역을 표시하기 위한 측위 기준점인 앵커를 실험 어선의 어선원 작업 동선 측정이 용이한 4개 지점에 Fig. 3과 같이 설치하여 연안자망어선의 운항 및 조업 중 어선원의 작업 동선을 측정, 분석하였다.

결과 및 고찰

UWB 기반 정적 측위 정도

UWB 기반 정적 측위정도를 측정한 결과는 Fig. 4와 같다. Fig. 4에서 50% 확률원의 반지름은 16 cm, 95% 확률원의 반지름은 45 cm이었다. Delamare et al. (2020) 에서 정적 측위정도는 10 cm라고 보고하였으나, 본 실험에서는 4.5배 낮은 측위정도를 나타내었다. Fig. 6의 (a) 출항 시 계류줄을 풀고 승선할 때, Fig. 7과 Fig. 9에서 투양망 시 부표를 던지고 잡기 위하여 현측 가까이에서 작업 시에는 선외에 측위되는 등 연안자망어선과 같은 좁은 갑판에서 어선원의 미세한 동작을 분석하기에는 부적절한 측위정도를 나타내었으나, 조업과정별 어선원의 동선이나 위험요소 식별에는 사용 가능한 측위 정도라고 판단하여 실험에 이용하였다.

선내 직위별 어선원의 동선

연안자망어선의 조업 과정에 따라 어선원의 위치를 측정한 결과는 Fig. 5와 같다. 출항하여 입항하기까지 7시간 54분 동안 선장은 235.7 m, 어선원 1은 3,782.4 m, 어선원 2는 4,285.7 m 이동하면서 작업하였다. 선장(녹색)은 입출항 시 조타실에서 어선을 운항하고, 조업 시 갑판 우현에서 양망기와 어획물의 상태를 살펴보면서 양망기를 조작하였다. 어선원 1(청색)은 조업 과정을 전체적으로 관리하는 갑판장 역할을 하면서 선수 좌현 갑판에서 작업을 하면서 우현 통로를 이용하여 선미 갑판까지 전후 길이 방향으로 움직임을 나타내었으며, 어선원 2(고동색)는 어선 전역에 걸친 많은 활동 범위를 나타내었다.

출입항 시 선내 직위별 어선원의 동선

입항 과정에서의 어선원의 동선은 Fig. 6와 같다. Fig. 6의 (a), 출항하여 어장에 도착할 때까지 약 1시간 16분이 소요되었고, 선장은 241.5 m, 어선원 1(청색)은 795.8 m, 어선원 2(고동색)는 658.3 m를 이동하면서 작업하였다. 출항 시 선장은 조타실에서 어선을 운항하였고, 어선원 1은 계류줄을 풀고 항해 중 기관실 내부를 살피다가 선체 내부에서 휴식을 취하였고, 어선원 2는 출항 후 선체 내부에서 휴식을 취하였다. Fig. 6의 (b), 입항할 때는 약 27분 동안 선장은 2.8 m, 어선원 1은 58.0 m, 어선원 2는 76.4 m를 이동하면서 작업하였는데, 선장은 거의 움직이지 않고 조타실에서 어선을 운항하였고, 어선원 1은 선체 내부에서 휴식을 취하였고, 어선원 2는 갑판 상에서 어구 등을 정리하였다.

출항 시 위험요인은 계류줄을 풀고 뛰어내리면서 넘어져 골절 위험과 입항 시, 선장의 어로작업 중 피로관리 부족으로 인한 선박간 충돌사고와 갑판 어구정리 작업 중 어선원 선외추락 등을 예상할 수 있다.

투망 시 선내 직위별 어선원의 동선

투망 시 어선원의 동선은 Fig. 7과 같다. 투망 시 13분 동안 선장은 50.2 m, 어선원 1은 183.6 m, 어선원 2는 109.2 m를 이동하면서 작업하였는데, 선장은 조타실에서 어선을 조종하여 어장의 투망 지점에 그물을 투망하기 위하여 집중하였고, 어선원 1(청색), 2(고동색)는 그물을 펼치면서 투망하였다.

어선의 우현 투망으로 어선원 1의 작업 공간이 우현 통로를 통해 작업이 이뤄지고 있는데, 어선원 1은 그물의 투망이 잘 되고 있는지 살피며 조타실 앞에서 이동이 반복되고 있다. 어선원 2의 위치는 선수 갑판 위치에 거의 고정되는데 어선원 2는 발돌을 순차적으로 투하하기 위하여 허리를 굽힌 자세로 반복 작업을 Fig. 8에서와 같이 수행하고 투망 종료 후에는 부푯줄을 최종 투하한다.

연안자망어선 투망 중 위험요인으로는 해양안전심판원 재결서에 따르면 2020년 서해 조기유자망 투망 중 그물이 엉키면서 생긴 장력을 견디지 못하고 선체 우현 불워크에 설치한 가드가 파손되면서 어선원 1의 위치에서 투망 작업을 하던 어선원의 머리를 가격하여 사망사고가 발생하였다. 또한, 2016년 동해 연안깔자망어선에서 갈림줄에 손목이 걸리고, 2018년 서해 조기유자망어선에서 부푯줄에 발목이 걸려 어선원 2의 위치에서 투망 작업을 하던 어선원이 선외추락하여 사망사고가 발생하였다고 보고하였다(KMST, 2024).

투망 중 맞음 및 끼임 사고의 원인으로 해양안전심판원 재결서에서는 대부분 어선원의 작업안전 부주의와 선장의 작업안전에 대한 관리ㆍ감독 소홀 등 인적과실 (human error)을 지적하고 있으며, 일부 투망 시 투망을 원활하게 하기 위하여 불워크에 설치하는 가드 등 보조 시설물에 대한 안정성과 위험요인 식별 부족 등에 대한 지적도 있었다.

양망 시 선내 직위별 어선원의 동선

양망 시 어선원의 동선은 Fig. 9와 같다. 양망은 2시간 28분 동안 선장은 1,156.4 m, 어선원 1은 625.2 m, 어선원 2는 1,487.0 m 이동하면서 작업을 하였다. 양망 시 어선원 1은 뜸줄, 어선원 2는 발줄을 잡아 어구를 정리 하면서 어획물을 분리하였으며, 선장은 양망기를 작동 하면서 어획물의 분리 작업에 참여하였다. 선수미 갑판으로 이동은 주로 우현측 통로를 이용해서 이루어지고, 좌현측 통로는 어상자 등을 보관하는 장소로 활용되고 있다(Fig. 10).

작업이 이루어지는 선수 갑판은 3.3×5 m의 직사각형태로 조타실에서부터 양망기까지를 작업 공간으로 활용 하였다. 어선원 1은 뜸줄을 당기면서 그물을 정리하였고, 어선원 2는 발줄의 환형 돌을 정리하면서 그물을 정리함으로 양망기에서 나오는 발줄을 잡고 당기면서 좌현쪽에 그물을 적재하기 위한 움직임을 반복적으로 지속하였다. 선장은 그물이 올라오는 상태와 어획물이 그물에 걸려 갑판에 올라오는 것을 주시하면서 양망기의 회전속도를 조정하고 필요시 어획물을 분리하였다.

연안자망어선에서 사상사고가 빈번하게 일어나는 조업 과정 중의 하나가 양망이다. 양망 중 사상사고에 대하여 해양안전심판원 재결서에 따르면 대부분 폐어구 등 미상의 물체에 걸려 어구가 바로 올라오지 못하고 장력이 걸린 상태로 올라오면서 발생한 사고이었다. 2019년 동해 고정저자망을 양망하던 중 장력이 걸린 줄이 터지면서 맞아 팔이 절단되는 사고 사례가 있었고, 2020년 동해 저자망을 양망하기 위하여 부푯줄을 양망기에 걸어 올리던 중 양망기 조작 과실로 양망기와 부푯줄에 끼여 손가락이 절단된 사례가 있었다(KMST, 2024).

동해안과 남해안 연안자망어선에서는 양망보다는 투망 중에 부푯줄, 멍줄 등 어구에 걸려 선외추락하여 사망 사고가 발생하였으나, 서해안 닻자망어선에서는 대부분 양망 중 끼임과 맞음에 의하여 사망사고가 발생하는 특징이 있었다(Lee et al., 2022).

한편, 자망어선에서 양망기 끼임 사고를 감소시키기 위하여 국립수산과학원을 중심으로 양망기 무선 조종 장치를 설치, 보급하고 있으나, 최초 부푯줄을 양망기에 걸어 인양하기 위한 작업에서는 필연적으로 양망기에 근접한 작업을 할 수밖에 없으며, 특히 최초 환형 발돌이 양망기를 통하여 갑판에 올리기 위해서는 어선원이 이를 견인하고 있어 이 경우 어선원의 작업반경이 양망기의 설치 높이보다 낮아 발돌이 머리 위로 날아오게 되어 맞을 위험에 노출되어 있다.

양망 중 안전사고의 원인으로 재결서에서는 투망 중 발생한 안전사고 원인과 유사하게 대부분 선원의 작업 안전 부주의와 선장의 작업안전에 대한 관리ㆍ감독 소홀 등 인적과실을 지적하고 있으며, 그 외 작업 전 작업 안전수칙 교육 등 지도ㆍ감독 부족, 개인보호구 미착용 등에 대한 지적도 일부 있었다.

조업 중 안전사고 대책

동해안 및 남해안에서 주로 이루어지는 유자망과 고정자망어업에서 투양망 중 주요 안전사고는 어구에 끼여 선외추락, 어구 엉킴 등 부적절한 투망으로 강한 장력으로 인한 어구 파단 및 부속 설비의 파손 등으로 인한 작업자의 맞음과 어구와 양망기 사이에 끼임 사고가 발생하고 있다. 안전사고 원인으로 대부분 작업하던 어선원의 안전 부주의와 선장의 안전에 대한 관리ㆍ감독 소홀 등 인적과실을 지적하고 있으나, 안전사고는 인적과실 이외에도 기계ㆍ설비적 요인(machine), 작업ㆍ환경적 요인(media), 관리적 요인(management)들이 혼재되어 발생한다. 그래서 안전사고 원인인 4M에 대한 대책으로 4E, 즉 교육적(education), 기술적(engineering), 환경적(environment) 및 관리ㆍ규제적(enforcement) 대책이 필요할 것이다.

교육적 대책으로 어선원들이 조업과정별 위험요인을 식별하고, 주연적 동작 및 생략 행위를 하지 않도록 작업 안전수칙을 준수하며, 부푯줄 및 발돌줄의 파단으로 인한 위험구역(스냅백 존, snap-back zone)이 어디인지 교육ㆍ훈련과 구역 식별이 필요하다. 또한, 연안어선에서 어선원의 50%를 차지하고 있는 외국 어선원들과의 인간관계 및 원활한 의사소통을 통해 안전한 조업문화를 정착시킬 수 있도록 리더십 및 팀워크를 발휘할 수 있도록 교육이 필요하다.

기계ㆍ설비적 대책으로 양망기 설계 시, 어선원의 안전 부주의 및 선장의 작업안전 관리를 소홀히 하더라도 안전장치의 작동으로 사고가 발생하지 않도록 풀 프루프 (fool proof) 기능을 가지고 인간 공학적으로 설계되어야 할 것이다. 그러나, 연안어선에서 설치되어 사용 중인 양망기는 어선설비기준의 검사 항목이 아니고, 선주의 선호도 영향이 크므로 실제 설치 시에는 설치 업체에 의해서 일정한 안전기준 없이 설치되어 사용되고 있는 실정이다. 따라서 연안어선에서 관행처럼 설치되고 있는 양망기를 표준화 등을 통하여 현장수용성 및 안전성이 검증된 제품이 공급될 수 있도록 신뢰성 있는 데이터 확보가 필요하다. 더욱이 어로설비인 양망기 설계뿐만 아니라, 안전한 어구의 설계, 사용되는 줄류, 속구류의 적정 사용기간 및 투양망 방법 그리고 외국어선원과의 의사소통시스템 등 에 대한 연구도 지속되어야 할 것이다.

작업ㆍ환경적 대책으로 양망 중 어구 적재와 어획물의 분리하기 위해 어선원이 어구 위에 오르내리는 것이 확인되었는데, 이러한 행동은 어구에 걸리거나 미끄러져 넘어질 위험이 있으므로 선수 갑판 작업 공간과 양망기와 어구의 재배치에 관한 연구가 필요할 것이다. 현재 연안자망어선에서 사용하는 양망기의 설치 높이는 사람의 키보다 높아서 Fig. 11과 같이 어선원의 자세에서는 팔, 목 및 몸통에서 큰 작업 부담을 줄 수 있다. 그래서 양망 작업 시 자세 교정이 필요하며 원활한 양망을 위하여 양망기의 설치 높이를 낮출 수 없다면, 양망기의 높이를 어깨높이로 맞출 수 있도록 갑판에 발판 등을 설치하여 높이를 조정하는 방안을 검토할 필요가 있다. 더욱이 작업 중 안전사고 발생 시 해양경찰, 수산업협동조합, 선단 어선 등 비상 연락 네트워크 구축 등이 요구된다.

관리적 요인으로는 안전조업에 관한 규정ㆍ매뉴얼 제작, 안전수칙 게시, 작업 전 안전조업예방 교육을 통한 안전의식 고양, 어로설비 각부의 안전 확인을 통하여 인명사상을 줄일 수 있을 것이다. 더욱이, 2024년 1월 27일부터 5인 이상 승선한 연근해어선에 시행 중인 중 대재해 처벌 등에 관한 법률(중대재해처벌법)에서는 사망자가 1명 이상 발생한 경우, 선주(사업주와 경영책임자 등)에 대하여 1년 이상의 징역 또는 10억원 이하의 벌금에 처하고, 이 경우 징역과 벌금을 병과할 수 있도록 하고 있으므로 해당 어선에서 적합한 안전관리체계 구축과 적절한 안전관리 시행으로 인한 사고 예방과 사고 후 조치가 요구된다.

결 론

본 연구는 UWB 기반 측위시스템을 이용하여 연안자 망어선 어선원의 조업과정별 작업 위치 및 위험요소를 분석하여 조업 중 안전사고를 줄이기 위한 작업안전대책에 대하여 고찰하였다. UWB 기반 측위시스템의 정적 위치정도는 45 cm이었다. 출입항 시는 선박간 충돌 및 선외추락 위험이 있었고, 안전사고가 빈번하게 발생하는 투망 시는 어구 및 가드 등에 맞거나 부푯줄과 발돌줄 등에 끼여 선외추락 위험이 있었다. 양망 시에는 어구와 양망기 사이에 끼일 위험과 장시간 반복작업으로 인한 근골격계질환의 위험이 있었다. 어선에서 작업 중 안전사고에 대하여 대부분 어선원과 선장의 인적과실을 지적하고 있으나, 안전사고는 인적과실 이외에도 기계ㆍ설비적 요인, 작업ㆍ환경적 요인, 관리적 요인들이 혼재되어 발생한다. 따라서 안전사고 원인인 4M에 대한 대책으로 4E, 즉 교육적, 기술적, 환경적 및 관리ㆍ 규제적 대책을 제시하였으며, 제시된 대책을 활용하여 조업과정별 위험요인 식별, 작업안전수칙 준수 및 개인 보호구 착용의 생활화 등을 통하여 작업 중 안전사고를 줄여 나가야 할 것이다. 이와 같은 연구 결과는 향후 안전사고가 빈번한 다른 연근해업종에서도 어구 적재 및 양망기 등의 최적배치 등에도 활용 가능할 것으로 기대된다.