기계안전분야 크레인 방호장치 안전분야–교육자료 미디어개발2009-5-21.

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1 기계안전분야 크레인 방호장치 안전분야–교육자료 미디어개발

2 크레인 방호장치 목 차 1. 방호장치의 정의 2. 방호장치의 적용 3. 방호장치의 종류 4. 사용상 문제점 및 대책

3 방호장치의 정의 방호장치의 정의 어떤 원인에 의해 기계장치가 고장 나거나 작업 중 위험점에 사람이 접근할 경우
작업 중 위험점에 사람이 접근할 경우 사고의 위험을 방지하기 위해 설치하는 장치.

4 방호장치의 적용 방호장치의 적용 순 방호장치 명 적 용 유 무 천장 크레인 갠트리 크레인 타워 크레인 지브 hoist 식
crab식 hoist식 1 과부하 방지장치 - 단순하중 - 전도 모멘트 ㅇ × 2 권과 방지장치 3 경보장치 △(필요시) 4 충돌 방지장치 5 비상 정지장치 6 훅 해지장치 7 미끄럼방지 고정장치 8 레일 정지기구 ※ 미끄럼방지 고정장치는 옥외형에만 적용 ※ 팬던트 타입은 경보장치 및 충돌방지장치 적용제외

5 방호장치의 종류 방호장치의 종류 1. 과부하 방지장치 2. 권과 방지장치 3. 비상 정지장치 4. 훅 해지장치
5. 충돌 방지장치 6. 미끄럼방지 고정장치 7. 레일 정지기구 8. 정전 시 보호장치 9. 회전부분 방호장치 10. 선회제한 스위치 11. 경사각 지시장치 12. Jib 길이 별 하중제한 표시

6 (1) 과부하 방지장치 (Overload Limiter)
방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 (1) 과부하 방지장치 (Overload Limiter) ① 개 요 ㅇ 기계를 안전하게 운전할 수 있도록 미리 설정된 하중 등을 초과하지 못하도록 해주는 장치 ※ 전기식 , 기계식 , 전자식으로 구분 ② 기 능 ㅇ 정격하중의 1.1배 권상 시 경보와 함께 작동이 정지되고 주행 · 횡행 및 과부하를 증가시키는 동작이 불가능한 구조 ㅇ 사용자가 임의로 전류 값을 조정할 수 없도록 외함은 납으로 봉인 ㅇ 과부하 시 운전자가 용이하게 경보를 들을 수 있는 것 ㅇ 안전인증 제품

7 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 ③ 설치위치 ㅇ 잘 보이고 쉽게 점검할 수 있는 위치에 설치 ④ 종류 가. 전기식
ㅇ 잘 보이고 쉽게 점검할 수 있는 위치에 설치 ㅇ 권과 방지장치 작동에 장애가 없도록 그 상부 또는 이외의 위치에 설치 ㅇ 운전실이 있는 경우, 운전실내에 설치하거나 경보설비를 추가로 설치 ④ 종류 가. 전기식 ㅇ 작동원리 - 기계적 또는 충격 부하가 걸리면 전동기 전류 값 상승 - 계기용 변류기(current transformer)로 검출한 2차 전류를 설정 값 과 비교하여 설정 값 보다 높으면 과부하로 판단, relay가 동작되어 조작전원을 차단하고 buzzer 동작 및 lamp 점등

8 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 작동 회로도 ㅇ 특 징 - 전동기 동작 시에만 계기용 변류기가 동작하여 감지
과부하방지 제어부 ㅇ 특 징 - 전동기 동작 시에만 계기용 변류기가 동작하여 감지 - 설치가 용이하고 가격이 저렴하여 많은 사업장에서 선호 - Crane 및 hoist등 소형에 많이 사용

9 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 외형도 내부 전면도 외형 사진

10 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 ㅇ 설치방법 - 수평 또는 수직으로 설치
- 대상 기계 · 기구의 조작 전압과의 일치 여부를 확인한 후 결선 · 교류 24V/48V 와 110V/220V 2종류로 겸용이 아님 - 계기용 변류기의 접속선(1m 이내)은 꼬아서 사용 ㅇ 사용 시 주의사항 - 주 · 보권 동시 사용 시 총 권상 하중을 정격하중 값 이내로 제한 - 초당 2회 이상의 연속적인 인칭작업 피할 것 (오 동작의 원인) - 입력 전원을 수시로 on/off 하지 말 것 · 설정 값이 초기화되어 오 동작 또는 동작이 정지될 우려가 있음 - 납 봉인을 해제 한 후 전류 값을 임의로 조정하지 말 것 - 주위 온도가 -10 ~ 50℃내에서 사용할 것

11 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 ㅇ 점검사항 - 견고하게 부착되었는지 확인 - 외관상태 이상유무 확인
- 견고하게 부착되었는지 확인 - 외관상태 이상유무 확인 - 정기적으로 정상적인 작동상태 확인 - Test button을 눌러 buzzer가 울리는지 확인 · 작업자가 주위 소음 및 환경여건과 구분 할 수 있는지 여부 확인 - 전원표시 lamp와 확인표시 lamp 점등 여부 확인 - 점검은 담당자 또는 안전관리자가 실시 · 점검 후에는 반드시 납 봉인 실시

12 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 나. 기계식 ㅇ 작동원리 - 기계적 또는 충격 부하가 spring에 작용하여 하중으로 환산
- 마이크로 스위치가 동작하여 조작전원을 차단하고 buzzer 동작 및 lamp 점등 ㅇ 특 징 - 구조가 간단하여 보수가 쉽고 반영구적 - 취급이 간편하고 별도의 동작 전원이 불필요 - 완전 밀폐형으로 폭발성 또는 산 지역에도 사용이 가능 - 정확한 동작 부하 값 설정 가능 및 필요 이상의 설정 값 변화 불가 - 복귀는 과부하원인을 제거하고 reset button 동작

13 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 내부 구조도 와 외관도 3. 스프링 4. 마이크로 스위치
1. 하중 전달봉 공극 조정볼트 3. 스프링 마이크로 스위치 5. 과부하시간 설정용 타이머 케이블 그랜드 7. 몸 체 납 봉인 9. 과부하 경보 lamp 및 buzzer

14 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 ㅇ 사용 시 주의사항 - 사용 조건에 따라 공극 조정 볼트를 조정하여 동작 부하 값 설정
- 과부하 발생 시 경보 lamp와 buzzer 동작여부 확인 - 과부하원인을 제거한 후 reset button을 동작하여 기계에 무리가 가지 않도록 할 것 - 봉인이 해제된 것은 신뢰도를 보장할 수 없음에 유의

15 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 ㅇ 점검사항 - 납 봉인 상태 및 외관의 손상, 변형, 부식 등의 이상유무 확인
- 마이크로 스위치 setting 접촉부위 동작 확인 - 과부하 및 복귀상태 확인 - 스프링 및 마이크로 스위치의 손상, 변형, 부식 및 설치상태 확인 - 전선 연결부의 밀폐여부 확인 - 전원 투입lamp, 과부하 경보lamp, buzzer 소리 상태 확인 - 정기적으로 정상적인 작동상태 확인

16 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 다. 전자식 ㅇ 작동원리
- 와이어로프 등에 걸리는 장력에 의해 strain gauge가 압축 또는 인장 등의 변형 발생 - 이 변형 량을 변형 측정장치가 전기신호로 검출한 뒤 컴퓨터 등에 의해 설정된 하중 값으로 환산 - 설정 값 보다 높으면 과부하로 판단하여 조작전원을 차단하고 buzzer 동작 및 lamp 점등

17 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 Wire rope 고정형 Sheave 고정형 형태별 종류 인장형 압축형 전단 beam형

18 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 ㅇ 특 징 - 변형 량을 단위로 환산하여 나타내 준다 (예 : 1㎏, 10㎏ 등)
- 정확한 측정이 가능 - 가격이 비싸다 · 대형 크레인에 주로 사용 모니터 사진 ㅇ 점검사항 - 견고하게 부착되었는지 여부 확인 - 외관상태 이상유무 확인 - 전원표시 lamp 점등 여부 확인 - 과부하 표시 lamp 점등 및 경보장치 작동 유무 확인 - 정기적으로 정상적인 작동상태 확인

19 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 라. 모멘트 리미터 ( Moment Limiter )
ㅇ 타워크레인 등의 jib는 길이 별로 moment가 변화 - 전도Moment 값이 안정 moment 값보다 크게 되면 작동을 자동적으로 정지시키는 장치 Moment limiter 사진

20 방호장치의 종류 - 과부하 방지장치 마. 과부하 방지장치의 특성 종 류 원 리 적용기계 비 고 전자식 (J-1)
원 리 적용기계 비 고 전자식 (J-1) Strain gauge를 이용한 전자 감응식 크레인, 곤돌라, 리프트, 승강기 Moment limiter 포함 전기식 (J-2) 권상 모터 부하변동에 따른 전류변화 감지 크레인 정지상태에서는 감지 불가. 층간 적재 가능한 곤돌라,승강기, 리프트에 사용불가 기계식 (J-3) 기계 ·기구학적으로spring 을 눌러 마이크로 스위치 를 작동 시키는 방식 - Spring의 탄성을 이용 한 정지형 전기장치가 없어 방폭 및 구조물 자체감지 가능

21 (2) 권과 방지장치 (Over Winding Limiter)
방호장치의 종류 – 권과 방지장치 (2) 권과 방지장치 (Over Winding Limiter) ① 개 요 ㅇ 하물 권상 시 훅 등의 달기 기구가 정해진 위치보다 더 높은 위치로 권상 될 시 ㅇ Drum 등에 부딪치는 등 충격과 파손으로 인한 하물의 추락방지를 위해 자동적으로 동력 차단 및 작동을 제동하는 장치 ㅇ 권상 장치 및 기복장치가 있는 것은 설치 · 사용 · 직동식 , 중추식 , 나사식 , 캠 식 , 슬립 클러치식으로 구분

22 방호장치의 종류 – 권과 방지장치 ② 기 능 ③ 설치위치
ㅇ 권과 방지를 위해 자동적으로 전동기의 동력차단 및 작동 제동 ㅇ 달기 기구 상부와 drum, sheave, trolley frame 기타 당해 상부와 접촉 우려가 있는 것의 하부와의 간격은 25㎝이상(직동식 5㎝이상) ㅇ 용이하게 점검할 수 있는 구조 ③ 설치위치 ㅇ Hoist type에서는 전기 메인 판넬 하단에 hinge 형식의 lever 설치 ㅇ 대용량 hoist 및 crab type에서는 wire rope 상단에 중추 설치 ※ 전기적 제어장치는 전기 메인 판넬 안에 위치 ㅇ 슬립 클러치식 및 캠 식은 본체 내부에 위치

23 방호장치의 종류 – 권과 방지장치 ④ 종 류 가. 직동식 ㅇ 작동원리
- Hook의 상승에 의해 hook block이 hinge형식의 lever를 들어 올리면 limit switch가 작동되어 전원 차단 외형 사진 내부 사진(7.5톤 이하) 내부 사진(7.5톤 이상)

24 방호장치의 종류 – 권과 방지장치 ② ① ① ② ① ② 작동 순서 (7.5톤 이하 hoist)
Hook block이 lever를 들 올리지 않은 상태로 ① 조작전원 차단용 접점 및 ② hoist 전동기 주 전원 차단용 접점이 동작되지 아니한 상태임 ① 조작전원 차단용 접점 이 동작되고 ② hoist 전 동기 주 전원 차단용 접 점이 동작하지 아니하여 상승 동작이 1단에서 멈 춘 상태 임 및 ② hoist 전동기 주 전 원 차단용 접점이 모두 동작되어 상승동작이 멈춘 상태임 (주 전원 차단된 상태임) ② ① ① ② ① ②

25 방호장치의 종류 – 권과 방지장치 작동 순서 (7.5톤 이상 hoist)
Hook block이 lever를 들어올리면 lever 와 연결된 touch bar가 아래쪽으로 이동 하여 1차적으로 조작전원 차단역할을 하 는 마이크로 스위치와 접촉하여 조작전원 을 차단(상승동작이 1단에서 멈춤) Hook block이 더욱 더 상승(2단)되어 lever를 더 들어올리면 touch bar가 더 하강하여 배선용 차단기 on/off 손잡이 를 아래로 내려 주 전원을 차단한다.

26 방호장치의 종류 – 권과 방지장치 나. 중추식 ㅇ 작동원리 - Hook 상승에 의해 추와 hook block
이 접촉 · 상승되어 추의 무게 제거 - 자중에 의해 중추가 내려가는 동작으로 인해 limit cam의 접점이 바뀌면서 전원을 차단 · 대용량 또는 고 양정의 크레인에 사용 외관 그림 캠 내부 사진 ㅇ 특 징 - 작동 위치의 오차를 줄일 수 있다 - 작동 후의 복귀거리가 짧다 - 와이어로프 교환 후 재조정 불필요

27 방호장치의 종류 – 권과 방지장치 다. 나사식 (Screw Type) ㅇ 작동원리
- Drum과 연동된 나사 봉이 회전하면 actuator가 권상 또는 권하 거리에 비례하여 이동 - Actuator가 좌 · 우 지정된 지점에 도달하면 작동용 레버에 의해 회로가 개방 되어 전원 차단 외부구조 그림 작동용 레버 기어 나사 actuator

28 방호장치의 종류 – 권과 방지장치 라. 캠 식 (Cam Type) ㅇ 작동원리
- Hook block이 chain guide 하면에 닿으면 stopper spring의 tension에 의해 guide가 회전방향으로 진행 - Limit lever도 함께 회전됨과 동시에 limit cam switch로 회전력이 전달되어 조작전원과 동력을 순차적으로 차단 · 5톤 이상의 chain hoist에 주로 사용 Chain guide Limit cam Limit cam switch

29 방호장치의 종류 – 권과 방지장치 마. 슬립 클러치식 (Slip Clutch Type) ㅇ 작동원리
- Hook block이 chain guide 하면에 닿으면 1st gear lining과 disc spring에 눌리고 있는 disc flange 사이에서 slip 발생 - 1st gear 동력전달, 2nd gear는 slip으로 인해 동력 차단 - 일정시간 이상 지속되면 과부하방지장치 작동되어 전원 완전차단 · 마찰 torque는 정격 torque의 135~140%로 설정됨

30 방호장치의 종류 – 권과 방지장치 내부 도면 1st GEAR

31 방호장치의 종류 – 권과 방지장치 바. 권과 방지장치의 특성 종 류 원 리 비 고 직동식
Hook lever를 들어올려 전원차단 hoist식 중추식 추의 무게 제거에 의한 중추작용으로 캠 접점을 변경시켜 전원차단 대용량, 고양정 캠 식 Chain guide회전이 limit cam switch로 회전력이 전달되어 동력차단 5톤 이상 chain hoist 나사식 드럼과 연결된 나사봉이 권상 · 권하 거리에 비례하여 이동, 지정된 지점에 도달하면 동력차단 슬립 클러치식 Slip발생에 의해 동력차단 소형 chain hoist

32 (3) 비상정지장치 (Emergency Stop Apparatus)
방호장치의 종류 – 비상정지장치 (3) 비상정지장치 (Emergency Stop Apparatus) ① 개 요 ㅇ 돌발적인 사태 발생 시 안전을 유지 하기 위하여 모든 전원을 차단하여 급정지 시키는 장치 비상정지스위치 사진 ② 기 능 ㅇ 비상정지스위치를 작동한 경우에는 작동 중인 동력이 차단 ㅇ 스위치 복귀 시 조작직전의 작동이 자동적으로 되어서는 안됨 - 반드시 운전조작은 처음의 시동상태에서 시작 ㅇ 누름 버튼은 적색으로 머리부분이 돌출되고 수동복귀 타입

33 방호장치의 종류 – 훅 해지장치 (4) 훅 해지장치 (Hook Latch) ① 개 요
ㅇ 줄걸이 용구인 wire rope sling 또는 chain, 섬유벨트 등을 hook에 걸고 작업 시 임의적인 이탈을 방지해 주는 장치 · 줄걸이 용구를 hook에서 이탈 시킬 때에는 해지장치를 힘으로 조작 스프링 식 중추식

34 (5) 충돌 방지장치 (Collision Avoidance Apparatus)
방호장치의 종류 – 충돌 방지장치 (5) 충돌 방지장치 (Collision Avoidance Apparatus) ① 개 요 ㅇ 동일한 주행로에 2대 이상의 크레인을 병렬로 설치 사용 시 상호 충돌방지를 위해 크레인이 대면하는 끝부분에 설치하여 ㅇ 두 크레인을 접근시켰을 때 설정된 거리에서 자동으로 경보가 울리 면서 정지되어 충돌을 방지시켜주는 장치 · Pendent type 제외 센서 충돌 방지장치의 설치

35 방호장치의 종류 – 충돌 방지장치 ② 종류 ㅇ 확산 반사형 - 설정된 거리에서 물체를 감지 ㅇ 투과형
하면 정지 신호를 주어 자동적 으로 주행 정지 ㅇ 투과형 - 빛 또는 초음파를 일정한 방향으로 발사 - 설정된 거리에 도달하면 수광기가 감지, 주행회로를 차단하여 주행정지 확산 반사형 투과형

36 방호장치의 종류 ③ 작동원리(광선식) ④ 설치 시 유의사항
ㅇ 운전속도를 고려한 설정거리에서 자동으로 정지 · buzzer 울림 ㅇ 운전실이 있는 경우 경보설비의 buzzer는 운전실내 위치

37 방호장치의 종류 – 미끄럼방지 고정장치 (6) 미끄럼방지 고정장치 ① 개 요
ㅇ 작업 중지 또는 종료 시 폭풍 등에 의한 미끄러짐 방지 및 미끄러짐에 의한 이탈을 방지하기 위해 설치하는 고정장치 - 적용 : 옥외형 주행크레인 ② 성능기준 ㅇ W = 120 × ⁴√h × C × A - W = 풍하중 (㎏f) (N) - h = 크레인의 바람 받는 부분의 지상으로부터의 높이 (m) · 높이가 16m 미만인 경우에는 16으로 한다. - C = 풍력계수 - A = 풍하중의 압력을 받는 면적 (㎡)

38 방호장치의 종류 – 미끄럼방지 고정장치 ③ 종류 ㅇ 앵커타입 (Anchor Type)
- 기초 bracket를 설치하여 고정 시 핀 등 사용 · 고정장치가 설치되어 있는 장소에서만 고정 가능 (수동식) 스톰 앵커 (storm anchor) 레일 앵커 (rail anchor)

39 방호장치의 종류 – 미끄럼방지 고정장치 ㅇ 레일 클램프 타입 (Rail Clamp Type)
· 주행로 임의의 위치에 고정가능 ※ storm anchor 병행사용 권장 나사식 (screw type) 핸들식 (handle type)

40 방호장치의 종류 – 레일 정지기구 (7) 레일 정지기구 ① 개 요 ㅇ 주행 또는 횡행 레일로 부터 이탈을 막아주는 장치
- 전기식 · Limit switch형으로 stopper에 충돌하기 전에 동작하여 서서히 정지시켜주는 정지기구 - 기계식 · 최후로 이탈을 방지해 주는 기계적인 정지기구

41 방호장치의 종류 – 레일 정지기구 ② 설치기준 ㅇ 주행 및 횡행레일에는 양끝부분 또는 이에 준하는 장소에 완충장치,
완충재 또는 당해 크레인 횡행차륜 지름의 ¼이상, 주행차륜 지름의 ½이상 높이의 차륜정지기구 설치 ㅇ 주행레일에는 차륜정지기구에 도달 하기전의 위치에 limit switch 등 전기적 정지기구 설치 (횡행레일은 속도가 48m/min 이상 시 적용) 주행 및 횡행차륜 정지기구 사진 주행 및 횡행 limit switch 사진

42 크레인 부착 lifting magnet 사진
방호장치의 종류 – 정전 시 보호장치 (8) 정전 시 보호장치 ① 개 요 ㅇ 리프팅 마그넷트(lifting magnet)를 이용하여 하물을 권상 · 권하 시 정전으로 하물이 lifting magnet로 부터 이탈하는 것을 방지해 주는 전원공급 장치 크레인 부착 lifting magnet 사진

43 방호장치의 종류 – 정전 시 보호장치 ② 성 능 ㅇ 정전 등 비상시에 최소 10분 이상의 흡착력 유지 ③ 설치기준
- 충전기, 전지 등의 정전보상장치 구비 ㅇ 달기 기구 구조부분의 내구력은 흡착력의 2배 이상(항복강도 기준) ㅇ Lifting magnet의 흡착력 시험은 정격하중의 2배 이상 ③ 설치기준 ㅇ Lifting magnet 등에 부착된 명판에는 정격하중 표시 ㅇ 조작 스위치나 핸들에는 운전형식 및 방법 표시 ㅇ 조작 전기회로의 대지전압은 교류 150V, 직류 300V 초과금지 ㅇ 정전 시 battery에서 전원이 공급 될 경우 음향신호 구비

44 방호장치의 종류 – 회전부분 방호장치 (9) 회전부분 방호장치
ㅇ Gear, wheel, 축 및 coupling등의 회전부분으로서 회전 중 근로자 에게 위험을 미칠 수 있는 부분에는 덮개 나 울 등 보호덮개 설치 주행 및 횡행 wheel 덮개 사진

45 방호장치의 종류 – 선회제한 스위치 (10) 선회제한 스위치 ㅇ 선회장치를 갖는 타워크레인 등에는
- 과 선회에 의한 구조부 및 회전부와 고정부 사이의 전기배선 등을 보호, 인접 구조물 등과의 충돌을 방지하기 위해 부착하는 장치 선회제한 스위치 외형그림 선회제한 스위치 내부그림

46 방호장치의 종류 – 경사각 지시장치 (11) 경사각 지시장치
ㅇ Jib가 기복 장치를 갖는 크레인 등은 전도를 방지하기 위하여 jib의 작업반경에 따라 경사각을 나타내 주는 지시장치 - 운전자가 보기 쉬운 위치에 설치 경사각 지시계 사진 경사각 감지센서 사진

47 방호장치의 종류 – JIB길이 별 하중제한표시
ㅇ 회전반경을 갖는 크레인은 운전실에 - Jib 길이 별 정격하중 표시판 (load chart)을 부착 ㅇ Jib에는 운전자와 작업자가 잘 보이는 곳에 구간별 정격하중 및 거리표시판 부착 구간별 정격하중 및 거리 표시판

48 사용상 문제점 및 대책 사용상 문제점 및 대책 구분 사용상의 문제점 대 책 ㅇ 과부하방지장치 · 전기식의 경우 과부하 감지 후
일정시간 지난 후 경보 및 차단 · 납 봉인을 한 후 설치 · 전자식 또는 기계식으로 교체 · 설치 시 setting후 봉인 ㅇ 권과 방지장치 · 작동 레버 스위치의 점검불량 으로 계속 상승 · 이중 안전장치를 사용하나 설정거리 간격이 커 효과 없음 · 외함 밀폐형식 사용 · 순차적으로 작동되도록 거리 조정 ㅇ 충돌방지장치 · 설정거리를 짧게 하여 충돌 우려가 있음 · 거울 반사형의 경우 이물질로 동작 불능 · 설정 거리 충분하게 조정 · 주기적으로 반사경 청소 · 초음파 형 사용 권장

49 사용상 문제점 및 대책 구분 사용상의 문제점 대 책 ㅇ 비상정지장치 · 묻힘 형 스위치 사용 · 자동 복귀형식 사용
· 제어전원만 차단 · 돌출 형 사용 · 수동 복귀 형으로 교체 · 주 전원과 제어전원 동시 차단 ㅇ 미끄럼방지 고정장치 ㅇ 경보장치 ㅇ 훅 해지장치 · 작업 종료 시 미 고정 · 체결 부품을 크레인과 분리 · 고정 장치 설치위치 메워짐 · 주행 시 항상 경보 발생 · Spring식의 경우 사용불편 이유 로 제거 또는 동작 불능 시킴 · 작업 종료 시 고정 · 부품을 크레인에 고정 · 주행로 정리정돈 · 경각심을 주고자 할 때 만 사용토록 개선 · 중추식으로 교체 사용

50 집필 : 박찬성(한국산업안전보건공단) 디자인 및 편집 : 안전보건 미디어개발실