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Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 28, No. 7, pp. 63-67, November 2013

Copyright@2013 by The Korean Society of Safety (pISSN 1738-3803) All right reserved. http://dx.doi.org/10.14346/JKOSOS.2013.28.7.063

가속도계를 활용한 지게차 안전사고의 해석

이 영 내†․박 성 지

*․정 하 린**

국립과학수사연구원 교통사고분석과․*서울과학수사연구소 이공학과․**

국립과학수사연구원 중앙법의학센터

(2013. 6. 7. 접수 / 2013. 11. 19. 채택)

Forklift Safety Accident Analysis using an Accelerometer

Youngnae Lee†․Sungji Park

*․Harin Cheong**

Traffic Accident Analysis Division, National Forensic Service*Physical Engineering Division, Seoul District Office, National Forensic Service

**Forensic Medical Center, National Forensic Service

(Received June 7, 2013 / Accepted November 19, 2013)

Abstract : Forklift is the vehicle that conveys loads and unloads them in industrial fields. There happens annually many accidents involved with

the forklift which cost many lives. One of them is an accident due to careless driving. Generally speaking, when a driver leaves a vehicle, it must

be in a state of complete halt. Otherwise, the vehicle on a gentle slope or by the driving power, without a controller(driver), rolls down the road

and hit a pedestrian or a driver oneself. When it occurs, the victim was forced to die hit by the huge impulse of rolling vehicle which is caused by

the heavy weights of ordinary cars. A forklift, for example, weighs over 3 tons. In this paper we analyzed an accident involved with a forklift. In

the case when the forklift driver leaves a seat and in the process of getting out of the forklift, he may have pushed unintentionally the gear lever

and letting the vehicle go without a driver. The forklift driver himself, the victim, was found dead compressed between the ongoing forklift and the

container box. The victim has died from serious wounds he has received to his chest. We conducted a driving test with the accident forklift at the

site. We let the forklift be in a state of forward gear and without acceleration. And then it was made to crash a silicone block leaning against the

container box. The silicone dummy is a good substitute for the human chest. We could measure quantitatively the impulse and the dynamic force

on the silicone block given by the forklift. The result shows that even a slow progressing vehicle could severely damage the chest of the human.

The analysis agrees well with the autopsy report of the victim. And we finally, for the prevention of forklift accident, make a suggestion that a

forklift should adopt the safety device such as a seat sensor which is highly utilized in heavy equipment vehicles.

Key Words : forklift safety accident, gear lever, silicone block, accelerometer, impulse, injury criteria

†Corresponding Author: Youngnae Lee, Tel : +82-33-902-5617, E-mail : rhee7492@korea.kr

Traffic Accident Analysis Division, National Forensic Service, National Forensic Service, 139, Jiyang-ro, Yangcheon-gu, Seoul 158-707, Korea

1. 서 론

지게차는 산업현장에서 중량물을 운반하고 하역하는

차량용 기계이다. 산업 현장에서 지게차 작업으로 인해

해마다 많은 인명 피해가 발생하고 있다1). 지게차에 의해

발생하는 재해 중 대표적인 것이 보행자 혹은 지게차 운

전자 본인이 지게차와 고정 물체 사이에 끼이는 경우이며

이때 지게차의 무거운 중량에 의해 사망사고로 이어지는

경우가 많다2), 3)

.

본 논문에서는 지게차 운행 중 발생 가능한 안전사고

중 변속 레버 위치 및 구조에 따른 안전사고의 가능성을

제시하며 사례 분석을 통해 가속도계와 인체 대용의 실리

콘 블록을 활용하여 지게차가 전진 구동 상태에서 인체를

충격했을 때 그 충격력을 측정해 보았다.

지게차의 변속 레버는 핸들 아래 조향축 좌측면에 장

착된 형태가 일반적이다. 변속 레버를 중간에 두면 중립,

앞쪽으로 위치시키면 전진, 뒤로 두면 후진 기어의 상태

가 된다(Fig. 1). 변속 레버가 핸들 조향축 좌측면에 장착

되어 있어 운전자가 좌측 문을 통해 내리는 과정에서 무

의식적으로 변속 레버를 운전자 상체 혹은 팔로 앞으로

밀어버리게 되면 지게차는 운전자 없이 전진하게 된다.

지게차의 안전작업 지시서4)에 의하면, 운전자는 지게차에

서 내릴 때 반드시 시동을 꺼야 하며 포크를 바닥까지 완

전히 내리고 마스트는 포크가 바닥에 닿을 때까지 앞으로

기울여야 한다.

변속 레버는 중립 위치에 두어야 하며 주차 브레이크를

끝까지 당겨주어야 한다. 즉 지게차 운전자가 좌석을 벗어

Fig. 1. Positions of gear lever in the forklift

이영내․박성지․정하린

Journal of the KOSOS, Vol. 28, No. 7, 201364

나 하차하게 되면 지게차는 절대 움직이지 않아야 한다.

지게차가 작업하는 장소는 주로 공사 현장이나 하역 및

이동 작업이 분주하게 이루어지는 장소이며 지게차 운전

자는 이러한 바쁘고 부산한 작업 환경에서 좌석에 착석과

이석을 빈번하게 행하면서 하역 작업을 하는 경우가 많

다. 이러한 여건에서 지게차 운전자는 안전작업 지시서에

따른 하차 시 안전 조치를 다하지 않을 가능성이 높다. 즉

지게차가 확실하게 멈춤 상태를 유지할 수 있도록 변속

레버를 중립에 두고 주차 브레이크를 완전하게 당긴 후

시동을 끄고 내려와야 하지만 반복되는 착석과 이석, 운

전 조작을 행하는 과정에서는 그러한 안전수칙을 간과하

기 쉽다. 본 논문에서는 실제 사고의 사례 분석을 통해 지

게차 하차 시 안전 조치를 행하지 않았을 때 사고로 이어

질 수 있음을 알리고 재발 방지를 위해 변속 레버 위치

및 구조 변경, 다른 중장비에 채택되고 있는 시트 센서

(seat sensor) 등의 도입을 제안한다.

본 사고는 물류 하역 작업장에서 발생하였다. 피해자

(변사자)는 트레일러에 실려 있는 물건들을 지게차로 내

리는 하역 작업 중이었고 불상의 상황에서 지게차와 트레

일러 사이에 끼어 포크 위에 앉은 자세로 사망하였다. 본

사고를 직접 목격한 사람은 없었으며 사고 신고자 진술에

의하면 지게차의 변속 레버 상태가 전진 기어 상태였다고

한다. 부검 소견에 의하면 변사자는 상체에 작용된 외력

에 의해 갈비뼈의 골절, 양쪽 폐의 파열, 혈액가슴증 및

신장, 간, 췌장, 창자 사이막의 파열과 동반된 복강내출혈

이 발생하였으며 특히 심낭과 오른심방이 파열되는 등 가

슴부위에서 심각한 손상을 보였다. 또한 뚜렷한 일혈점

등 질식에 의한 소견이 일부 확인되고 있다. 이처럼 광범

위하고 심각한 손상은 차량이 도로상에 넘어진 사람의 상

체를 바퀴로 타고 넘어갈 때 차체 중량이 인체를 직하방

으로 강하게 누르면서 나타나는 역과손상에서 주로 볼 수

있는 소견이다.

사고 재구성을 위해 사고 장소에서 사고 지게차 및 동종의

트레일러를 갖고 사고 재현 실험을 하였다. 지게차에 대한

검사 및 실험은 다음 순서로 진행하였다. 첫째 지게차의 변속

레버 위치에 따른 운행 상태를 보고 지게차를 기어 중립

상태에서 전진 기어 상태로 변환했을 때 출발 가속도를 측정

해 보았다. 그 다음으로 인체 대용의 실리콘 블록과 가속도계

를 이용하여 충격력 측정 실험을 하였고 그 결과를 통해

사고 당시 변사자에게 가해졌을 충격력을 정량적으로 추정

해 보았다.

2. 본 론

2.1. 지게차 운행 시험

지게차를 사고 장소에 두고 지게차의 변속 레버 위치

에 따른 운행상태를 검사하였다. 기어 중립 상태에서 전

진 기어 상태로 변환하게 되면 그 즉시 지게차는 전진 구

동력에 의해 앞으로 튀어나가며 출발 가속도는 약 0.1g

로 측정되었다. 다음으로 기어 중립 상태에서 전진 기어

작동 시 기어 레버를 전진시키는 데 필요한 힘을 측정해

보았다. 푸시풀 게이지를 이용하여 측정한 결과 변속 레

버를 앞으로 움직이는데 약 1kgf 의 힘이 소요되는 것으

로 나타났다. 이는 매우 적은 힘으로도 지게차의 변속 레

버가 중립 상태에서 쉽게 전진 기어 상태로 변환이 가능

함을 보이며 지게차 운전자가 좌석 이석 시 좌측 문을 통

해 내리는 과정에서 운전자 상체 혹은 우측 팔로 기어 레

버를 무의식적으로 앞으로 밀었을 경우 이를 느끼지 못할

수가 있고 또한 지게차에서 내린 운전자가 시선을 다른

곳으로 둘 경우 전진 기어 상태의 지게차가 전진함을 인

지하지 못하여 사고로 이어질 수 있음을 의미한다.

지게차의 속도를 측정해 보면, 가속 페달을 밟지 않고

지게차를 기어 중립 상태에서 전진 기어 상태로 변환했을

때 지게차는 약 10m 의 거리를 이동하는데 약 11초가 소

요되어 약 3km/h 의 평균 주행 속도를 보였다. 이는 보행

자의 평균 보행 속도인 4km/h 보다 더 느린 속도이다. 이

런 정도로 느리게 가는 지게차와 고정 물체 사이에 사람

이 끼이게 되었을 때 얼마나 치명상을 입을 수 있는지를

알아보기 위해 충격력 측정 실험을 하였다.

2.2. 충격력 측정 실험

본 사고 신고자 진술에 따라 지게차를 트레일러 후면

부에서 수 미터 떨어진 거리에 위치시키고 전진 기어 상

태로 가속 페달을 밟지 않고 진행하게 하여 트레일러 후

면의 프레임을 충격했을 때 그 충격력을 측정해 보았다.

충격력의 측정을 위해 인체 대용의 실리콘 블록(silicone

block)5)을 이용하였으며 실험의 편의를 위해 실리콘 블록

을 지게차의 좌측 포크 위에 올려놓고 싣고 가다가 트레

일러 후면을 충격하였다(Fig. 2). 본 실험에 사용한 실리콘

블록은 인체의 물성과 유사한 성질을 갖도록 제작되었으

며 밀도가 약 0.98g/cc이고 인체의 흉복부와 유사한 크기

를 갖도록 30cm*25cm*70cm 의 크기로 제작되었으며 무

게는 약 34kg이다.

본 실험에서 구하고자 하는 물리량은 지게차에 의해

인체 대용 실리콘 블록에 가하여진 충격력으로서 이 충격

력은 작용-반작용 법칙6)에 의해 지게차가 실리콘 블록에

의해 받게 되는 반발력과 같은 원리를 이용하여 지게차의

가속도 변화를 측정함으로써 구할 수 있다. 실리콘 블록

을 충격한 직후 지게차의 속도 변화 즉 가속도를 측정하

게 되면 운동량의 변화를 알 수 있고 지게차의 운동량 변

화는 곧 실리콘 블록이 받은 충격량과 같다. 즉 지게차가

실리콘 블록에 의해 받는 반발력은 지게차가 실리콘 블록

에 작용한 충격력과 같다. 여기서 실리콘 블록의 반발력

에 의해 발생하는 지게차의 속도 변화 즉 가속도는 시간

의 함수로 나타난다. 식(1)에서 는 충격량(impulse),

는 시간의 함수로 나타낸 가속도, 는 운동량의

변화이다6).

(1)

가속도계를 활용한 지게차 안전사고의 해석

한국안전학회지, 제28권 제7호, 2013년 65

Fig. 2. Setup for the impulse test by the forklift using the silicone

block which is a good substitute for the human chest

실리콘 블록에 작용되는 시간에 따른 충격력을 간단한

용수철 진자 운동 모델을 사용하여 시간에 대한 함수로

표현하면 사인파(sine wave) 형태가 되며 좌우 대칭형을

이룬다(Fig. 3)6). 여기서

은 지게차 포크에 실린 실리콘

블록이 트레일러 후면과 닿는 시점이 되며 충격력은 점점

더 커지다가 실리콘 블록이 최대로 압축되었을 때 충격력

이 최대가 되며 그 후 지게차는 실리콘 블록의 탄성에 의

한 반발력으로 인해 다시 되튕겨져서 충격력은 점점 줄어

들다가 시점 즉 실리콘 블록이 완전 복원되면 충격력

은 원점으로 돌아간다. 충격력의 작용 시간이 충분히 짧

다고 보고 충격 시간 동안에 작용되고 있는 지게차의

구동력은 무시하였다.

충격 시 지게차에 작용된 가속도 측정을 위해 Vericom

사의 가속도계 모델인 VC-3000을 이용하였다7). Fig. 4에

서 와 같이 가속도계를 지게차 전면유리 안쪽면에 단단하

게 고정시켰다.

충격력 측정 실험 결과는 다음과 같이 나타났다. Fig.

6(a)에서 가속도 측정 그래프를 보면 실리콘 블록을 충격

함에 따른 지게차 무게중심의 거동과 관련된 가속도 진동

과 지게차 엔진 구동에 의한 고유 진동 등 짧은 주기의

Fig. 3. A schematic diagram of forces, constituting the impulse,

according to time. The shaded area is equal to the impulse.

Fig. 4. Attachment of the accelerometer on the windshield (left)

and the attached accelerometer(right)

Fig. 5. Scenes (a) just before the impact, (b) of maximally

compressed silicone block(by dynamic force), (c) in the

steady state(by static force)

진동이 혼재하고 있으므로 저주파 대역 필터링8)을 통해

Fig. 6(b)와 같이 지게차 충격에 의해 발생한 가속도만의

그래프를 얻었다. 가속도 측정 그래프를 보면 지게차가

출발한 후 약 3초 후 실리콘 블록을 충격함에 따라 가속

도가 음의 값으로 떨어지기 시작하며 가속도 절대값이 최

대가 된 후 반발력에 의해 복원되면서 0이 되고 약간의

등락을 보이다가 안정화된다.

이영내․박성지․정하린

Journal of the KOSOS, Vol. 28, No. 7, 201366

Fig. 6. Acceleration graph by impact (a) before and (b) after

low-pass filtering. The cut off frequency is 5Hz.

Fig. 6(b)에 나타난 실리콘 블록의 충격 구간(impact

region)을 보면 지게차가 실리콘 블록을 충격할 때 발생한

지게차의 최대 가속도는 약 0.25g이고 충격 지속 시간은

약 0.7초로 측정되었다. 실리콘 블록을 충격하고 실리콘

블록이 완전 복원된 시점인 0.7초 이후 전진 기어 상태의

지게차 구동력으로 인해 지게차는 짧은 되튐 직후 다시

실리콘 블록과 접촉되며 그 접촉 상태를 유지하였다.

위 그래프의 세로축 가속도 값에 지게차 중량을 곱하

게 되면 곧 실리콘 블록에 작용된 충격력이 된다. 이 그

래프에서 충격에 따라 발생한 골짜기 형태의 충격 구간

(impact region)에서 보이는 시간에 따른 가속도(충격력)의

절대값의 그래프 추이는 Fig. 3의 용수철 진자 운동 모델

을 통한 충격력 그래프의 형태와 유사하며 약간 비대칭

을 보이는 이유는 지게차의 전진 구동력 때문으로 해석

된다. 위 그래프에서 가속도의 절대값이 최대인 시점에서

충격력이 최대(Fig. 5(b))이며 가속도가 0으로 떨어진 시

점이 곧 충격력이 0인 시점으로서 실리콘 블록의 반발력

으로 인해 일시적으로 충격면의 접촉이 끊어진 시점이라

고 볼 수 있다. 그 후 그래프가 보이는 낮은 등락 형태는

짧은 시간 동안 실리콘 블록과 트레일러 후면부 간에 접

촉과 분리를 반복함을 의미하며 지게차는 전진 구동력에

의해 트레일러 후면부와 접촉한 상태를 유지하면서 최종

멈추게 된다(Fig. 5(c)).

2.3. 결과 분석

인체 대용의 실리콘 블록을 가지고 행한 지게차의 충

격력 측정 실험에서 지게차에 의해 0.7초 동안에 실리콘

블록에 작용된 충격량 는 약 330kgf․s 로 계산된다. 여

기서 지게차의 중량 m은 3000kg 이며 fig. 6 (b)의 충격 구

간 그래프의 형태가 용수철 진자 운동 모델에 의해 사인

파 형태라고 가정하였다.

≃ (2)

최대 충격력 은 최대 가속도 0.25g로부터 약 750kgf

로 계산된다. g는 중력가속도 9.8이다.

×× (3)

또 0.7초 동안 작용된 평균 충격력

은 약 470kgf 로

계산된다.

≃ (4)

위와 같이 인체 대용의 실리콘 블록을 활용한 실험 결

과 본 사고 당시 변사자에게 0.7초 동안 약 470kgf 의 평

균 충격력과 최대 약 750kgf 의 동하중(dynamic load)이

작용한 것으로 해석된다. 또한 0.7초 이후에는 계속되는

지게차의 전진 구동력에 의해 정하중(static load)이 지속

적으로 작용되었다.

위 실험 결과로부터 지게차에 의해 변사자 흉복부에

작용된 약 750kgf 의 충격력은 몸무게 약 70kg 인 성인 남

성 약 10명의 체중이 피해자에게 일시적으로 작용한 것으

로 볼 수 있고 이는 변사자에게 치명상으로 작용한 것으

로 보인다.

변사자 흉복부에 나타난 심각한 장기와 골격 손상은

차량이 도로상에 넘어진 사람을 바퀴로 타고 넘어갈 때

보이는 차량 역과에 의한 손상의 형태와 유사하며 그 이

유는 지게차에 의한 충격력이 변사자 흉복부에 수평방향

으로 차량 중량 정도의 동하중이 작용했기 때문이다. 또

한 변사자의 눈꺼풀결막과 식도 및 기도 점막에서 뚜렷한

다수의 일혈점이 관찰되는데 이는 흉복부 압박에 의한 질

식의 소견이며, 지게차에 의해 동하중이 일시적으로 작용

된 이후 계속된 지게차의 전진 구동력에 의해 피해자 흉

부에 지속적으로 정하중이 작용된 결과로 해석된다.

3. 결 론

본 논문에서 지게차 운행 중 발생 가능한 안전사고 중

작업자가 지게차에서 내릴 때 안전 조치를 행하지 않고

내리다가 변속 레버를 운전자 상체 혹은 팔로 쳐서 변속

시키고 이를 인지하지 못했을 경우에 발생한 사고 사례를

소개하였다.

사고 재구성을 위해 사고 장소에서 사고 지게차를 가

지고 충격력 측정 실험을 하였으며 이를 위해 인체 대용

의 실리콘 블록을 이용하였고 정량적인 값을 도출하기 위

해 가속도계를 이용하였다. 실험 결과 충돌 속도가 약

3km/h 인 지게차가 실리콘 블록을 충격했을 때 최대 약

750kgf 의 충격력이 작용되었으며 이 충격력으로 인해 작

업자가 그 사이에 끼일 경우 심각한 장기 손상으로 사망

할 수 있다는 결론을 얻었다. 즉 본 사고 당시 지게차에

의해 변사자 흉복부에는 성인 남성 약 10명의 체중이 일

시적으로 작용한 것으로 볼 수 있으며 이는 변사자에게

치명상으로 작용했을 것으로 추정된다.

가속도계를 활용한 지게차 안전사고의 해석

한국안전학회지, 제28권 제7호, 2013년 67

다른 일반 차량도 마찬가지이지만 특히 지게차와 같은

산업 현장의 차량은 운전자가 내릴 때 시동을 끄고 주차

브레이크 레버를 충분히 당겨놓는 등 절대 움직이지 않도

록 해야 하지만 그와 같은 안전 조치를 제대로 하지 않았

을 경우 지게차는 운전자 없이 진행하여 위와 같은 인명

사고가 발생할 수 있다. 이와 같은 지게차와 관련한 사고를

예방하기 위한 안전장치로서 시트센서(seat sensor)9)를 생각

해 볼 수 있다. 일반 승용차에 장착되는 시트센서는 사고

시 에어백을 안전하고 효율적으로 작동시키기 위해 채택되

고 있으며 이를 지게차와 중장비에 적용하게 되면 운전자

가 좌석을 벗어났을 때 이를 감지하고 자동으로 시동이 꺼

지는 시스템을 만들 수 있다. 또한 일반적으로 설계되는 지

게차의 변속레버 위치가 핸들 조향 축 좌측면이므로 만약

운전자가 차에서 내릴 때 자신도 모르게 신체 접촉이 되어

변속 레버를 앞으로 밀게 되면 본 사고와 같은 유형의 사

고로 이어질 수 있으므로 운전자의 이동에 장애가 되지 않

도록 보다 안전한 위치와 구조로의 변환이 요구된다.

References

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Prevention”, Occupational Safety and Health Research

Institute, http://www.kosha.or.kr

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www.vericomcomputers.com

8) S. Jung, “Digital Signal Processing and Designing Filter using

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9 )K. Cho, et. al., “The Comparison Studies of Passenger

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Conference, pp.1452-1456, 2013.