서울대학교 공과대학(이하 서울공대)은 건축학과 안창범 교수 연구팀이 한국과학기술원(KAIST) 문화기술대학원 이정미 교수 연구팀과 함께 건설 현장 작업자의 위험 인지 및 대응 능력을 측정할 수 있는 행동 기반 안전 평가 시스템을 개발했다고 밝혔다.

인지심리학에 기반한 세 가지 테스트를 활용한 이 시스템은 퀴즈나 사진 판독 중심으로 이뤄지던 기존의 작업자 안전 지식 평가와는 달리 주의 집중력과 위험 인식 속도, 행동 억제력 등 작업자의 실제 행동 특성을 평가할 수 있어 학계와 산업계의 주목을 받고 있다. 향후 건설 현장의 사고 예방과 작업자 개개인의 인지적 특성에 맞는 맞춤형 안전 교육에 기여할 것으로 기대된다.

이번 연구성과는 최근 안전공학·안전과학 분야의 국제학술지 ‘저널 오브 세이프티 리서치’에 게재됐다.

연구 배경

건설업은 가장 많은 사고 사망자가 발생하는 대표적인 고위험 산업이다. 2024년 고용노동부가 발표한 산업재해 현황에 따르면 전체 산업군 사고 사망자의 39.7%에 해당하는 328명의 인명 피해가 건설 현장에서 발생했다.

이런 사고의 대부분은 작업자가 위험을 즉시 인지하지 못하거나 인지했음에도 적절히 대응하지 못해 일어난다. 이에 현재 많은 건설 현장에서는 사고 예방을 위해 작업자의 위험 인지 능력을 측정하는 안전 역량 평가가 실시되고 있다.

그러나 지금까지의 평가는 주로 안전 지식에 대한 정답을 고르는 평가에 머물러 있어 작업자가 실제 상황에서 보이는 비정형적·복합적인 위험 대처 능력을 제대로 반영하지 못한다는 지적이 지속적으로 제기돼 왔다. 그간 현장의 다양한 위험에 대한 작업자의 즉각적인 인지 및 반응 능력을 객관적으로 측정하기 어려웠던 이유다.

또한 점수에 기반한 기존의 안전 지식 평가 방식은 작업자의 안전 행동을 실제로 유도하는 데 한계가 있기 때문에 결과적으로 현장에서 발생하는 사고를 효과적으로 예방하지 못한다는 약점을 가진다.

연구 성과

이 같은 제약의 극복에 나선 공동 연구팀은 인지심리학에 기반해 건설 현장 작업자의 잠재적 위험 인지 능력을 평가하는 시스템을 개발하고, 그 유효성을 검증하는 데 성공했다. 이 시스템은 개개인의 시선, 위험에 대한 반응 속도 등 행동 특성을 분석해 작업자가 ‘위험을 보는 힘’을 수치로 측정할 수 있다.

건설 현장의 위험 관리, 작업자의 위험 인지에 대한 전문적 연구 역량을 지닌 서울대 건설기술연구실과 인지심리학 기반의 행동 실험 설계를 맡은 KAIST 시각인지연구실이 발휘한 시너지가 연구의 성공적 수행에 주효했다는 분석이다.

이번 연구의 가장 큰 성과는 새로 개발한 평가 시스템이 단순한 안전 역량 ‘측정’을 넘어 작업자의 ‘행동 변화’를 이끌어냈다는 점이다. 현장 실험 결과, 본 평가를 수행한 뒤 자신의 위험 인지 능력에 대한 피드백을 받은 작업자의 55%가 실제 건설 현장에서 안전 행동을 개선하는 긍정적 변화를 경험했다고 응답했다.

또한 연구팀은 실제 건설 현장에서의 시스템 적용 가능성을 검증하기 위해 현장 근무 경험이 없는 일반인과 건설 작업자 그룹을 대상으로 안전 평가를 진행했다. 그 결과, 작업자가 일반인보다 위험을 더 빠르고 정확하게 인식하며, 위험 상황에서도 충동적 행동을 억제하는 능력이 우수함을 성공적으로 입증했다.

또한 실제 건설 현장에서 작업자의 안전 행동 이력에 따라 분류한 ‘우수·비우수 그룹’을 대상으로 비교 실험을 수행한 결과, 비우수 작업자는 위험과 무관한 변화에 주의를 더 많이 분산시키고 우수 그룹에 비해 2배 이상 높은 목표 수행 포기율을 보여 두 그룹의 주의력 유지 능력에서도 뚜렷한 차이가 나타난다는 사실을 확인했다.

그리고 연구팀은 시스템의 신뢰도 입증을 위해 국내 3개 EPC 기업과 연계해 현장 작업자 143명을 대상으로 대규모 실증 실험을 수행했다. 2주의 간격을 두고 동일 작업자를 대상으로 ‘변화 탐지 정확도’와 ‘위험 판단 능력’ 등 주요 지표를 반복 측정(Test-Retest)한 결과, 시간이 지나도 지표들이 일관된 순위를 유지함을 실증했다.

이는 해당 시스템이 작업자의 일시적 상태가 아닌 개인 고유의 위험 인지 특성을 정확하게 측정해 높은 신뢰도를 입증한 결과로 풀이된다. 연구팀은 이를 통해 집중 관리가 필요한 위험 인지 취약군을 사전에 선별할 수 있는 기준을 마련하는 성과도 거뒀다.

기대 효과

공동 연구팀이 이번에 개발한 시스템은 모니터나 태블릿과 같은 일반 디지털 기기와 간단한 사용자 입력만으로 작동하는 강점 덕분에 별도의 생체 센서나 고가 장비 없이도 작업자의 위험 인지·대응 능력 측정이 가능하다. 따라서 국적이나 경력, 나이와 관계없이 외국인 근로자, 초보 작업자, 고령자 등 다양한 건설 현장 인력의 안전 역량을 모두 공평하게 평가해 산업 재해 예방에 이바지할 것으로 기대된다.

또한 해당 시스템이 보편화되면 향후 건설 현장에서 개인 맞춤형의 사전 예방적 안전 관리 체계가 본격적으로 자리 잡을 것으로 예상된다. 건설 현장 관리자들은 이 시스템을 안전 교육에 통합해 교육 과정에서 작업자 개개인의 위험 인지 능력과 대응 능력을 평가할 수 있게 된다. 특히 위험에 대한 지각 민감도가 낮은 작업자들을 사전에 식별한 뒤 이들의 인지적 특성에 맞는 맞춤형 개입 프로그램 및 교육 프로토콜을 적용할 수 있게 될 전망이다.

연구진 의견

안창범 교수는 “이번 실증 실험을 통해 이 시스템이 개인의 고유한 위험 인지 특성을 정확히 진단할 뿐만 아니라 평가 과정 자체가 작업자로 하여금 안전 습관을 되돌아보게 하는 강력한 교육적 효과를 가진다는 것을 확인했다”며 “향후 산업별·직종별 특화 데이터를 구축해 건설 현장의 디지털 안전관리 체계를 고도화하는 핵심 기술로 발전시킬 계획”이라고 밝혔다.

연구진 진로

이번 논문의 제1저자인 김명준 서울대 건축학과 박사과정생은 현재 수행 중인 연구를 바탕으로 건설 현장의 안전 기술에 관한 후속 연구에 정진할 예정이다. 아울러 이번 연구성과를 기반으로 건설 안전 분야의 디지털 전환을 선도하는 동시에 인지심리학과 인공지능(AI), 가상환경을 융합한 혁신적 건설 안전 기술을 제시할 계획이다.

한편 이번 연구는 교육부와 한국연구재단이 지원하는 학제간융합연구사업인 ‘건설작업자를 위한 저비용 비언어적 위험 인지 능력 평가 시스템 개발(2023~2026)’ 과제의 지원을 받아 수행됐다.

※ 참고자료
- 논문명/저널: Development and validation of implicit behavioral tests assessing perceptual sensitivity to construction hazards, Journal of Safety Research
- DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsr.2025.06.019