디지털 전환(DX)과 스마트팩토리 구축이 빠르게 확산되면서 제조업과 물류 산업은 생산성 향상뿐 아니라 작업자의 안전과 건강을 동시에 확보하는 것이 중요한 경영 과제로 떠오르고 있습니다. 특히 대한민국, 일본, 베트남을 비롯한 글로벌 제조 기업들은 숙련 인력 부족, 산업재해 증가, 안전 규제 강화 등 다양한 문제에 직면하고 있으며, 이러한 환경 변화 속에서 작업 현장의 위험 요소를 사전에 관리할 수 있는 AI 기반 안전 관리 솔루션에 대한 관심이 빠르게 증가하고 있습니다.
그중에서도 가장 큰 문제 중 하나는 부적절한 작업 자세로 인해 발생하는 근골격계 질환(Musculoskeletal Disorders, MSDs) 입니다.
반복적인 작업, 무거운 자재 운반, 장시간 동일한 자세 유지와 같은 작업 환경은 근로자의 신체에 지속적인 부담을 주며, 이는 생산성 저하뿐 아니라 산업재해, 병가 증가, 의료비 상승, 인력 공백 등 기업 운영 전반에 큰 영향을 미칩니다.
기존에는 산업안전 전문가가 작업 현장을 직접 관찰하고 체크리스트를 기반으로 자세를 평가하는 방식이 일반적이었습니다. 그러나 이러한 방식은 많은 시간과 인력이 필요하며 평가자의 경험에 따라 결과가 달라질 수 있어 객관성과 확장성 측면에서 한계를 가지고 있습니다.
최근에는 Computer Vision과 AI Pose Estimation 기술이 빠르게 발전하면서 이러한 문제를 해결할 수 있는 새로운 접근 방식이 등장했습니다. AI는 기존 CCTV 또는 산업용 카메라 영상을 실시간으로 분석하여 작업자의 움직임을 자동으로 인식하고, 국제 표준 자세 평가 기준에 따라 위험도를 즉시 산출할 수 있습니다. 이를 통해 기업은 사고가 발생한 이후 대응하는 것이 아니라, 위험을 사전에 감지하고 예방하는 Predictive Safety Management 체계를 구축할 수 있습니다.
이번 사례에서는 GITS가 개발한 AI 작업 자세 평가 시스템(AI Ergonomic Assessment System) 구축 프로젝트를 소개합니다. 본 솔루션은 Computer Vision, Pose Estimation, 그리고 국제 표준인 REBA, RULA, OWAS 평가 방식을 결합하여 작업자의 자세를 실시간으로 분석하고 근골격계 질환 발생 위험을 자동으로 평가하는 AI 솔루션입니다.
왜 근골격계 질환 예방이 기업 경쟁력의 핵심이 되는가
세계보건기구(WHO)와 다양한 산업안전 기관에서는 근골격계 질환을 제조업과 물류 산업에서 가장 빈번하게 발생하는 직업성 질환 중 하나로 분류하고 있습니다.
특히 다음과 같은 산업에서는 위험도가 더욱 높습니다.
– 제조업
– 자동차 산업
– 전자제품 조립
– 물류 및 창고 운영
– 건설 산업
– 식품 생산
– 중공업
이러한 산업에서는 반복 작업과 불안정한 자세가 지속적으로 발생하기 때문에 단순한 안전 교육만으로는 사고를 예방하기 어렵습니다.
기업 입장에서 근골격계 질환은 단순히 작업자의 건강 문제를 넘어 다양한 경영 리스크로 이어집니다.
– 생산성 저하
– 작업 중단 및 병가 증가
– 산업재해 보상 비용 증가
– 안전 규정 준수 부담 확대
– 숙련 인력 이탈
– 운영 비용 증가
특히 최근 ESG 경영과 산업안전 규제가 강화되면서 기업들은 보다 객관적이고 지속 가능한 안전 관리 체계를 구축해야 하는 상황에 놓여 있습니다.
이러한 이유로 많은 글로벌 제조기업들은 사람이 직접 점검하는 방식에서 벗어나 AI 기반 작업 자세 평가 시스템을 도입하여 작업 환경을 지속적으로 모니터링하고 있습니다.
고객사 배경
본 프로젝트의 고객사는 산업안전 및 작업환경 관리 솔루션을 전문적으로 제공하는 대한민국 기업입니다.
고객사는 기존 CCTV 환경을 활용하여 작업자의 자세를 자동으로 분석하고, 근골격계 질환 발생 가능성을 실시간으로 평가할 수 있는 AI 시스템을 구축하고자 했습니다.
프로젝트 착수 이전에 고객사는 다양한 작업 환경에서 촬영한 영상 데이터를 자체적으로 확보하고 있었지만, 이를 실제 산업 현장에서 활용 가능한 AI 서비스로 구현하기 위해서는 Computer Vision 알고리즘 개발, Pose Estimation 모델 적용, 실시간 추론 시스템 구축에 대한 전문 기술이 필요했습니다.
GITS는 이러한 요구사항을 기반으로 AI 모델 설계부터 사용자 인터페이스 개발까지 전체 프로젝트를 수행하며, 실제 산업 현장에서 즉시 활용 가능한 AI 작업 자세 평가 시스템 구축을 목표로 프로젝트를 진행했습니다.
프로젝트의 핵심 기술 과제
사람의 자세를 인식하는 것은 단순히 사람을 검출(Object Detection)하는 것과는 전혀 다른 문제입니다.
AI는 작업자의 신체 관절을 정확하게 인식해야 하며, 다양한 작업 환경에서도 안정적인 성능을 유지해야 합니다. 또한 실시간 영상 분석이 가능해야 하기 때문에 높은 정확도와 빠른 처리 속도를 동시에 만족해야 하는 기술적 과제가 존재했습니다.
본 프로젝트에서 해결해야 했던 주요 기술 과제는 다음과 같습니다.
– 다양한 조명 환경에서도 정확한 인체 관절 검출
– 작업 장비나 물체에 의해 일부 신체가 가려진 상황에서도 안정적인 자세 추정
– 실시간 영상 스트리밍 기반의 저지연 AI 추론
– 인체 관절 데이터를 REBA, RULA, OWAS 평가 기준으로 자동 변환하는 알고리즘 개발
– 다양한 체형과 작업 환경에서도 일관된 AI 성능 확보
– 기존 CCTV 시스템과 연계 가능한 확장성 높은 아키텍처 설계
이러한 기술적 과제를 해결하기 위해 GITS는 TensorFlow MoveNet 기반 Pose Estimation과 자체 개발한 자세 평가 알고리즘을 결합하여 산업 현장에서 활용 가능한 AI 기반 작업 자세 분석 플랫폼을 구현했습니다.
AI 작업 자세 평가 시스템 구축 방안
TensorFlow MoveNet 기반 AI Pose Estimation 적용
본 프로젝트의 핵심은 TensorFlow MoveNet Pose Estimation 기술을 활용하여 작업자의 신체 관절(Key Points)을 실시간으로 인식하는 것입니다.
MoveNet은 경량화된 딥러닝 모델로, 빠른 추론 속도와 높은 정확도를 동시에 제공하기 때문에 제조 현장과 같이 실시간성이 중요한 환경에 적합합니다.
AI는 카메라 영상에서 작업자의 움직임을 지속적으로 분석하며 다음과 같은 주요 관절을 자동으로 추출합니다.
– 머리
– 목
– 어깨
– 팔꿈치
– 손목
– 척추
– 골반
– 무릎
– 발목
이러한 관절 좌표 데이터를 기반으로 AI는 각 관절의 각도와 움직임을 계산하고, 작업 자세를 실시간으로 분석합니다.
기존의 영상 분석 시스템이 사람의 존재 여부만 인식하는 수준이었다면, 본 솔루션은 사람의 움직임과 자세를 정밀하게 분석하여 산업안전 관리에 활용할 수 있는 것이 가장 큰 차별점입니다.
국제 표준 기반 작업 자세 위험도 평가
단순한 자세 인식만으로는 실제 산업 현장에서 활용하기 어렵습니다.
따라서 본 시스템은 AI가 추출한 관절 정보를 국제적으로 검증된 작업 자세 평가 기준과 연계하여 자동으로 위험도를 계산하도록 설계되었습니다.
지원하는 평가 방식은 다음과 같습니다.
REBA (Rapid Entire Body Assessment)
전신 자세를 종합적으로 평가하여 반복 작업이나 중량물 취급 과정에서 발생할 수 있는 위험도를 분석합니다.
RULA (Rapid Upper Limb Assessment)
목, 어깨, 팔, 손목 등 상지 중심의 작업 자세를 평가하여 근골격계 부담 수준을 산출합니다.
OWAS (Ovako Working Posture Analysis System)
허리, 팔, 다리의 자세와 작업 중 취급하는 하중을 함께 분석하여 작업 환경의 위험 수준을 평가합니다.
이처럼 하나의 시스템에서 여러 국제 표준을 동시에 지원함으로써 제조업, 물류, 건설, 조립 공정 등 다양한 산업 환경에 유연하게 적용할 수 있습니다.
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실시간 AI 모니터링 및 위험 알림
AI 작업 자세 평가 시스템은 CCTV 또는 산업용 카메라 영상을 실시간으로 분석하여 작업자의 자세 변화를 지속적으로 모니터링합니다.
분석 결과는 관리자 화면에서 즉시 확인할 수 있으며 다음과 같은 정보를 제공합니다.
– REBA 점수
– RULA 점수
– OWAS 점수
– 관절 각도(Joint Angle)
– 작업 지속 시간
– 작업 하중 정보
– 종합 위험 등급
– 위험 자세 발생 알림
작업자가 위험 자세를 일정 시간 이상 유지하거나 설정된 기준을 초과할 경우 시스템은 즉시 관리자에게 경고를 제공하여 신속한 대응을 지원합니다.
이를 통해 사고가 발생한 이후 대응하는 방식이 아니라 위험을 사전에 예방하는 안전 관리 체계를 구축할 수 있습니다.
프로젝트 구축 프로세스
GITS는 고객사의 요구사항과 실제 산업 현장 환경을 면밀히 분석한 후 단계별 개발 프로세스를 통해 프로젝트를 수행했습니다.
시스템 설계
초기 단계에서는 작업 환경, 카메라 위치, 데이터 특성, 평가 기준 등을 종합적으로 분석하여 AI 시스템 아키텍처를 설계했습니다.
AI 모델 개발
TensorFlow MoveNet 기반 Pose Estimation 모델을 적용하고, REBA, RULA, OWAS 알고리즘을 구현하여 실시간 자세 분석 기능을 개발했습니다.
사용자 인터페이스 개발
Flutter 기반 애플리케이션을 개발하여 관리자가 직관적으로 시스템을 사용할 수 있도록 구성했습니다.
화면에서는 다음 정보를 한눈에 확인할 수 있습니다.
– 실시간 카메라 영상
– 인체 Skeleton Overlay
– 작업 자세 분석 결과
– 위험도 점수
– AI 경고 메시지
이러한 인터페이스는 별도의 전문 교육 없이도 현장 관리자가 쉽게 사용할 수 있도록 설계되었습니다.
프로젝트 성과
AI 작업 자세 평가 시스템 구축 이후 고객사는 작업 환경을 보다 체계적으로 관리할 수 있는 기반을 확보했습니다.
주요 성과는 다음과 같습니다.
작업 자세 평가 자동화
기존에는 산업안전 전문가가 직접 수행하던 자세 평가를 AI가 실시간으로 자동 분석하여 업무 효율성을 크게 향상시켰습니다.
근골격계 질환 예방 지원
AI가 위험 자세를 조기에 감지함으로써 작업자의 근골격계 부담을 줄이고 산업재해 예방 활동을 강화할 수 있게 되었습니다.
객관적인 데이터 기반 안전 관리
국제 표준 평가 기준을 적용하여 작업자의 자세를 일관된 기준으로 분석할 수 있으며, 관리자 역시 객관적인 데이터를 기반으로 의사결정을 수행할 수 있습니다.
운영 효율성 향상
기존 CCTV 인프라를 그대로 활용할 수 있어 추가적인 하드웨어 투자 부담을 최소화하면서도 AI 기반 안전 관리 시스템을 구축할 수 있었습니다.
또한 지속적인 데이터 축적을 통해 작업 공정 개선과 안전 정책 수립에도 활용할 수 있는 기반을 마련했습니다.
프로젝트 규모 및 개발 일정
본 프로젝트는 고객사의 산업 현장 요구사항을 반영하여 다음과 같은 일정으로 진행되었습니다.
프로젝트 진행 절차
– 요구사항 분석
– 시스템 설계
– AI 모델 개발
– 애플리케이션 개발
– 통합 테스트
– 현장 검증
프로젝트 기간
기획 및 설계 : 3개월
통합 테스트 : 1개월
적용 기술
– TensorFlow
– TensorFlow MoveNet
– Computer Vision
– AI Vision
– Pose Estimation
– Flutter
– Deep Learning
– Real-time Video Analytics
적용 가능한 산업 분야
AI 작업 자세 평가 시스템은 반복 작업과 인체 움직임 분석이 필요한 다양한 산업 분야에 적용할 수 있습니다.
– 제조업
– 스마트팩토리
– 물류센터
– 창고 운영
– 자동차 생산
– 전자제품 조립
– 건설 현장
– 식품 제조
– 의료 및 재활
– 중공업
특히 인력 부족과 산업안전 규제가 강화되고 있는 한국, 일본 및 글로벌 제조기업에게 AI 기반 작업 자세 분석은 생산성과 안전성을 동시에 향상시키는 핵심 기술로 주목받고 있습니다.
AI 기반 작업 자세 분석으로 스마트 산업안전을 실현하다
산업 현장의 안전 관리는 더 이상 사고 발생 이후의 대응에 머물러서는 안 됩니다. AI와 Computer Vision 기술의 발전은 기업이 작업자의 움직임을 실시간으로 이해하고, 위험 요소를 사전에 예측하며, 보다 과학적이고 체계적인 안전 관리 체계를 구축할 수 있는 새로운 가능성을 제시하고 있습니다.
GITS의 AI 작업 자세 평가 시스템은 Computer Vision, Pose Estimation, TensorFlow MoveNet 그리고 국제 표준인 REBA, RULA, OWAS 평가 체계를 하나의 플랫폼으로 통합하여 작업자의 자세를 자동으로 분석하고 근골격계 질환 발생 위험을 실시간으로 평가합니다.
이를 통해 기업은 산업재해 예방, 생산성 향상, ESG 경영 강화, 안전 규정 준수는 물론, 디지털 전환(DX)과 스마트팩토리 구축 전략까지 함께 실현할 수 있습니다.
AI 기반 작업 자세 평가는 단순한 자동화 기술을 넘어, 보다 안전하고 지속 가능한 산업 현장을 구축하기 위한 핵심 경쟁력으로 자리잡고 있습니다.
