2011년 인간공학기사실기(필답형) 3회차

반응시간(RT) $= a + b\log_2 N = 0.2 + 0.5 \times \log_2 8 = 1.7$초

[해설]

자극 수가 늘어날수록 반응시간이 정보량(bit)에 비례해 길어진다는 Hick-Hyman 법칙을 쓴다.

자극 8개의 정보량은 $\log_2 8 = 3$ bit이다.
$RT = a + b\log_2 N$
$= 0.2 + 0.5 \times 3$
$= 1.7$초

a는 선택지가 하나일 때의 단순반응시간, b는 정보량 1bit당 늘어나는 시간이다. 답은 1.7초다.

①: Fail safe: 과오나 동작상 실수가 있어도 사고·재해로 이어지지 않도록 2중·3중으로 통제하는 설계
②: Fool proof: 취급을 잘못해도 사고로 연결되지 않도록 설계 단계에서 안전화를 도모하는 안전기구
③: Temper proof: 안전장치를 제거하면 설비가 작동되지 않도록 하는 안전설계

[해설]

세 용어 모두 안전설계 개념이다. 무엇이 일어나도 사고를 막는지(고장·과오, 잘못된 취급, 장치 제거)로 구분한다.

• Fail safe — 과오나 동작상 실수가 있어도 2중·3중 통제로 사고·재해로 번지지 않게 하는 설계다.
• Fool proof — 사람이 잘못 취급해도 사고로 이어지지 않도록 설계 단계에서 막아 둔 안전기구다.
• Temper proof — 안전장치를 임의로 떼어 내면 설비가 아예 작동하지 않게 하는 설계다.

혼동 주의: Fool proof는 취급 실수를, Temper proof는 안전장치 고의 제거를 막는다는 점이 채점 포인트다.

①: 제조상의 결함
②: 설계상의 결함
③: 표시(지시·경고)상의 결함

[해설]

제조물책임법 제2조는 결함을 제조상·설계상·표시상의 결함 3가지로 정의한다.

• 제조상의 결함 — 제조물이 원래 의도한 설계와 다르게 제조·가공되어 안전하지 못하게 된 경우다.
• 설계상의 결함 — 합리적인 대체설계를 채용했다면 피할 수 있었던 위험이 설계 자체에 남아 있는 경우다.
• 표시상의 결함 — 합리적인 설명·지시·경고를 했다면 줄이거나 피할 수 있었던 위험을 표시하지 않은 경우다.

혼동 주의: 표시상의 결함은 지시·경고상의 결함이라고도 하며, 제품 자체에 흠이 없어도 경고 누락만으로 결함이 된다.

①: 들기 지수 $= \dfrac{\text{작업물 무게}}{\text{RWL}} = \dfrac{10.3}{7.8} = 1.32$
②: 들기 지수가 1을 초과하므로 요통 발생의 위험이 있다.
③: 개선이 요구되는 작업으로 작업을 재설계할 필요가 있다.

[해설]

NIOSH 들기 방정식에서 들기지수(LI)는 실제 작업물 무게가 권장무게한계(RWL)의 몇 배인지를 나타낸다.

LI = 작업물 무게 ÷ RWL
= 10.3 ÷ 7.8
= 1.32

LI가 1을 초과하므로 요통 발생 위험이 있는 작업으로 평가한다. 따라서 개선이 요구되며 작업 재설계가 필요하다.

①: 한쪽만 고장나도 추락하므로 직렬연결(직렬시스템)이다.
$R = 0.7 \times 0.8 = 0.56$ → 0.56
②: 양쪽이 모두 고장나야 추락하므로 병렬연결(병렬시스템)이다.
$R = 1 - (1 - 0.7)(1 - 0.8) = 0.94$ → 0.94

[해설]

고장 조건으로 직렬·병렬을 가른다: 하나만 고장나도 시스템이 멈추면 직렬, 모두 고장나야 멈추면 병렬이다.

한쪽만 고장나도 추락하는 경우는 직렬이다.
$R = R_1 \times R_2$
$= 0.7 \times 0.8 = 0.56$

양쪽이 모두 고장나야 추락하는 경우는 병렬이다.
$R = 1 - (1-R_1)(1-R_2)$
$= 1 - 0.3 \times 0.2 = 0.94$

직렬은 0.56으로 어느 한 엔진보다도 낮고, 병렬(중복설계)은 0.94로 어느 한 엔진보다도 높다.

①: 부작위 에러, 생략(누락) 에러(omission error) — 필요한 작업·절차를 수행하지 않아 발생한 에러
②: 작위 에러, 수행적 에러(commission error) — 필요한 작업·절차를 불확실하게(잘못) 수행하여 발생한 에러
③: 순서 에러(sequential error) — 필요한 작업·절차의 순서를 잘못 지켜 발생한 에러

[해설]

Swain의 심리적(행위적) 분류는 필요한 행위를 빠뜨렸는지, 잘못 수행했는지, 순서를 어겼는지 등으로 에러를 나눈다.

• 전조등을 끄지 않은 경우 — 해야 할 행위 자체를 빠뜨렸으므로 생략(부작위) 에러다.
• 장애인 주차구역 주차 — 주차는 했지만 잘못된 방식으로 수행했으므로 작위(수행적) 에러다.
• 사이드브레이크를 풀지 않고 가속 — 해제 후 출발이라는 순서를 어겼으므로 순서 에러다.

혼동 주의: 사이드브레이크 사례를 생략 에러로 쓰기 쉽지만, 출발 절차의 순서가 틀린 것으로 본다.

정상조명 하 71cm(0.71m) 거리에서 권장 눈금 간격은 1.3mm이므로 거리에 비례식을 적용한다.
$710 : 1.3 = 5000 : x$ (또는 $0.71 : 1.3 = 5 : x$)
$x = \dfrac{1.3 \times 5000}{710} = \dfrac{1.3 \times 5}{0.71} = 9.15$ → 9.15 mm

[해설]

정량적 표시장치의 권장 눈금 간격은 정상조명에서 관측거리 71cm일 때 1.3mm이며, 간격은 관측거리에 비례해 늘린다.

관측거리 5m(5,000mm)로 비례식을 세운다.
$710 : 1.3 = 5000 : x$
$x = \dfrac{1.3 \times 5000}{710}$
$= 9.15$ mm

혼동 주의: 저조도 조건이면 71cm 기준 간격이 1.8mm로 커진다.

휴리스틱 평가법(Heuristic Evaluation)

[해설]

휴리스틱 평가법은 사용성 전문가가 경험칙(휴리스틱)·체크리스트를 기준으로 제품을 직접 점검해 문제점을 찾는 방법이다.

휴리스틱은 '어림짐작의 원칙'이라는 뜻이다. 실제 사용자를 모집하지 않아 빠르고 저렴하지만 결과가 평가자의 전문성에 좌우된다.

①: 수평계수(HM): 발의 위치에서 물체를 든 손까지의 수평거리
②: 수직계수(VM): 바닥에서 손까지의 거리
③: 거리계수(DM): 물체를 들고 수직 방향으로 이동한 거리
④: 비대칭계수(AM): 물체가 몸의 정면에서 어긋난 각도
⑤: 빈도계수(FM): 분당 드는 횟수
⑥: 결합계수(CM): 물체와 손의 결합 상태

[해설]

NIOSH 들기작업지침은 부하상수 23kg에 6가지 계수를 곱해 권장무게한계(RWL)를 구한다.

• 수평계수(HM) — 두 발목 가운데에서 물체를 든 손까지의 수평거리다.
• 수직계수(VM) — 바닥에서 손까지의 높이다.
• 거리계수(DM) — 물체를 들고 수직 방향으로 이동한 거리다.
• 비대칭계수(AM) — 물체가 몸 정면에서 틀어진 각도다.
• 빈도계수(FM) — 분당 드는 횟수다.
• 결합계수(CM) — 손잡이 유무 등 물체와 손의 결합 상태다.

각 계수는 이상적인 조건에서 1이고, 조건이 나쁠수록 작아져 RWL을 낮춘다.

①: 상완(위팔·윗팔)
②: 전완(아래팔·아랫팔)
③: 손목
④: 목
⑤: 몸통

[해설]

RULA(Rapid Upper Limb Assessment)는 상지 위주 작업자세를 평가하는 도구로, 다음 신체 부위의 각도를 측정한다.

• 상완 — 어깨에서 팔꿈치까지, 위팔이 들린 각도.
• 전완 — 팔꿈치에서 손목까지, 아래팔이 굽은 각도.
• 손목 — 손목이 굽거나 꺾이고 비틀린 정도.
• 목 — 고개를 숙이거나 젖힌 각도.
• 몸통 — 허리를 굽히거나 비튼 각도.

외우는 요령: 상완·전완·손목은 그룹 A로, 목·몸통은 그룹 B로 묶어 기억한다.

①: 근골격계부담작업의 유해요인
②: 근골격계질환의 징후와 증상(증상과 징후의 식별방법 및 보고방법)
③: 근골격계질환 발생 시 대처요령
④: 올바른 작업자세와 작업도구·장비 등 작업시설의 올바른 사용방법
※ 제외 항목: 그 밖에 근골격계질환 예방에 필요한 사항

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제661조(유해성 등의 주지)에 따라 근골격계부담작업 근로자에게 알려야 하는 사항이다.

• 유해요인 — 반복 동작·부적절한 자세·과도한 힘 등 그 작업에 있는 부담요인이다.
• 징후와 증상 — 통증·저림 같은 초기 신호를 알아보는 방법과 보고하는 방법이다.
• 발생 시 대처요령 — 증상이 생겼을 때 보고·진료·작업 조정 등 취할 행동이다.
• 올바른 작업자세와 작업도구·장비 등 작업시설의 사용방법 — 부담을 줄이는 자세와 설비 활용법이다.

외우는 요령: 유해요인 → 징후·증상 → 대처요령 → 올바른 자세·도구 순서로, 원인에서 예방까지의 흐름으로 묶는다.

$R = \dfrac{T(E-S)}{E-1.5} = \dfrac{60 \times (6-5)}{6-1.5} = 13.33$ → 13.33 분

[해설]

Murrell의 휴식시간 공식으로 구한다. 작업 에너지가 권장 상한을 넘는 만큼을 휴식으로 보충한다는 원리다.

R = T(E − S) ÷ (E − 1.5)
= 60 × (6 − 5) ÷ (6 − 1.5)
= 13.33분

T는 총 작업시간, E는 작업의 평균 에너지소비량, S는 권장 상한(5kcal/min)이다. 분모의 1.5kcal/min은 휴식 중 에너지소비량이다.

이론적 기계대수 $n = \dfrac{2 + 3}{2} = 2.5$대이고 실제 2대 $\le 2.5$이므로 기계가 주기를 결정한다.
①: 작업주기시간 $a + t = 2 + 3 = 5$분 → 5분
②: 1시간 생산량 $\dfrac{60}{a + t} \times 2 = \dfrac{60}{2 + 3} \times 2 = 24$개 → 24개

[해설]

한 작업자가 여러 기계를 맡는 다중기계 작업에서는 이론적 기계대수 $n = \dfrac{a + t}{a}$로 병목을 가린다(a는 장착시간, t는 자동가공시간).

이론적 기계대수를 먼저 구한다.
$n = \dfrac{2 + 3}{2} = 2.5$대

실제 대수(2대)가 n에 못 미쳐 작업자에게 여유가 있으므로 기계 한 대의 장착과 가공을 합한 시간이 주기가 된다.
$a + t = 2 + 3 = 5$분 → 5분

한 주기 동안 기계 2대가 1개씩 만든다.
$\dfrac{60}{5} \times 2 = 24$개 → 24개

실제 대수가 n을 넘으면 작업자가 병목이 되어 주기가 $a \times$ 대수로 바뀌는 점에 주의한다.

①: 작업자의 숙련도
②: 작업자의 노력도
③: 작업환경
④: 작업 일관성

[해설]

웨스팅하우스 시스템은 관측시간을 정상 페이스로 보정하는 수행도 평가(레이팅)법이다. 네 가지 요인에 등급별 %값을 매겨 합산한다.

• 작업자의 숙련도 — 작업 방법을 얼마나 능숙하게 수행하는지를 본다.
• 작업자의 노력도 — 작업자가 얼마나 의욕적으로 빠르게 일하려 하는지를 본다.
• 작업환경 — 온도·조명·소음 같은 작업조건이 작업에 주는 영향을 본다.
• 작업 일관성 — 반복 사이클마다 작업시간이 얼마나 고르게 나오는지를 본다.

외우는 요령: 사람 요인 2개(숙련도·노력도)와 조건·결과 요인 2개(환경·일관성)로 묶어 기억한다.

①: P(S/S) Hit(정상을 정상으로 판정) $= \dfrac{90}{95} = 0.947$ → 0.947(≒0.95)
②: P(S/N) False alarm(불량을 정상으로 판정) $= \dfrac{3}{5} = 0.6$ → 0.6
③: P(N/S) Miss(정상을 불량으로 판정) $= \dfrac{5}{95} = 0.053$ → 0.053(≒0.05)
④: P(N/N) Correct rejection(불량을 불량으로 판정) $= \dfrac{2}{5} = 0.4$ → 0.4

[해설]

신호검출이론(SDT)에서 조건부확률의 분모는 실제 제품 수이다. 정상제품은 95개(90+5), 불량제품은 5개(2+3)다.

이 문제는 정상제품을 신호(S), 불량제품을 소음(N)으로 놓았고, P(판정/실제) 순서로 읽는다.

• P(S/S) Hit — 정상을 정상으로 맞힌 경우로 $90/95 = 0.947$이다.
• P(S/N) False alarm — 불량을 정상으로 잘못 본 경우로 $3/5 = 0.6$이다.
• P(N/S) Miss — 정상을 불량으로 판정한 경우로 $5/95 = 0.053$이다.
• P(N/N) Correct rejection — 불량을 불량으로 바르게 걸러낸 경우로 $2/5 = 0.4$이다.

Hit와 Miss의 합, False alarm과 Correct rejection의 합이 각각 1이 되는지로 검산한다.

①: 학습용이성(Learnability) - 초보자가 사용법을 얼마나 배우기 쉬운가
②: 효율성(Efficiency) - 숙련된 사용자가 원하는 일을 얼마나 빨리 수행할 수 있는가
③: 기억용이성(Memorability) - 오랜만에 다시 쓰는 사용자가 사용법을 얼마나 기억하기 쉬운가
④: 에러 빈도 및 정도(Error Frequency and Severity) - 실수를 얼마나 자주·크게 하며 쉽게 만회할 수 있는가
⑤: 주관적 만족도(Subjective Satisfaction) - 사용자가 제품에 얼마나 만족하는가

[해설]

닐슨(Nielsen)은 사용성을 측정할 수 있는 5가지 속성으로 정의했다.

• 학습용이성 — 처음 쓰는 초보자가 얼마나 빨리 익힐 수 있는지를 말한다.
• 효율성 — 숙련된 사용자가 원하는 작업을 얼마나 빠르게 끝내는지를 말한다.
• 기억용이성 — 한동안 쓰지 않다가 다시 써도 사용법이 떠오르는지를 말한다.
• 에러 빈도 및 정도 — 실수가 적은지, 실수해도 가볍고 쉽게 만회되는지를 말한다.
• 주관적 만족도 — 사용자가 쓰면서 느끼는 만족의 정도를 말한다.

혼동 주의: 학습용이성은 초보자, 효율성은 숙련자, 기억용이성은 오랜만에 다시 쓰는 사용자가 기준이다.

①: 휴먼에러 확률(HEP) $= \dfrac{\text{누락된 불량 수}}{\text{전체 기회 수}} = \dfrac{100-10}{1{,}000} = 0.09$ → 0.09
②: 인간 신뢰도(R) $= 1 - \text{HEP} = 1 - 0.09 = 0.91$ → 0.91

[해설]

휴먼에러 확률(HEP)은 실제로 일어난 오류 수를 오류가 일어날 수 있는 전체 기회 수로 나눈 값이다.

실제 불량 100개 중 10개만 찾았으므로 놓친 90개가 검사자의 에러이고, 검사 기회는 제품 1,000개다.
$\text{HEP} = \dfrac{100-10}{1{,}000} = 0.09$

인간 신뢰도는 오류를 범하지 않을 확률이다.
$R = 1 - 0.09 = 0.91$

혼동 주의: 분모는 실제 불량 수(100개)가 아니라 전체 검사 기회(1,000개)다.

거리에 따른 음의 강도 변화
$dB_2 = dB_1 - 20\log\left(\dfrac{d_2}{d_1}\right) = 120 - 20\log\left(\dfrac{1000}{50}\right) = 93.98$
→ 93.98 dB(A)

[해설]

점음원의 소리는 역자승 법칙에 따라 거리가 멀어질수록 약해진다. 거리가 2배로 늘면 약 6dB씩 줄어든다.

$dB_2 = dB_1 - 20\log\left(\dfrac{d_2}{d_1}\right)$
$= 120 - 20\log\left(\dfrac{1000}{50}\right) = 120 - 26.02$
= 93.98 dB(A)

혼동 주의: 도로 같은 선음원은 10log를 쓰므로 거리가 2배로 늘어도 약 3dB만 줄어든다.