2013년 인간공학기사실기(필답형) 3회차

①: Eliminate(제거) - 불필요한 작업·작업요소의 제거
②: Combine(결합) - 다른 작업·작업요소와의 결합
③: Rearrange(재배열, 재배치) - 작업순서의 변경
④: Simplify(단순화) - 작업·작업요소의 단순화·간소화

[해설]

ECRS는 작업개선 때 적용하는 4가지 원칙으로, 이 순서대로 검토한다.

• Eliminate(제거) — 불필요한 작업·작업요소를 없앤다.
• Combine(결합) — 다른 작업·작업요소와 묶어 한 번에 처리한다.
• Rearrange(재배열) — 작업순서를 바꿔 흐름을 좋게 한다.
• Simplify(단순화) — 남은 작업을 더 쉽고 간소하게 만든다.

개선 효과는 제거가 가장 크다. 그래서 "이 작업이 꼭 필요한가"를 먼저 묻는다.

다음 중 5가지
① 빈손 이동(TE)
② 운반(TL)
③ 쥐기(G)
④ 내려놓기(RL)
⑤ 미리 놓기(PP)
⑥ 사용(U)
⑦ 조립(A)
⑧ 분해(DA)

[해설]

서블릭(therblig)은 길브레스가 손동작을 18가지 기본 요소로 나눈 기호다. 이 중 작업 진행에 직접 기여하는 동작이 효율적 서블릭이다.

• 빈손 이동(TE) — 물건을 잡으러 빈손을 옮기는 동작.
• 쥐기(G) — 대상물을 손으로 잡는 동작.
• 운반(TL) — 잡은 물건을 옮기는 동작.
• 내려놓기(RL) — 쥐고 있던 물건을 놓는 동작.
• 미리 놓기(PP) — 다음 동작이 쉽도록 물건의 위치를 미리 잡아 두는 동작.
• 사용(U)·조립(A)·분해(DA) — 작업의 목적 자체를 수행하는 동작.

혼동 주의: 찾기(Sh)·고르기(St)·바로 놓기(P)·검사(I)·계획(Pn)·쥐고 있기(H)·지연·휴식은 비효율적 서블릭으로, 없애거나 줄여야 할 대상이다.

[해설]

SWAIN은 인간 오류를 과업을 하느냐 마느냐, 어떻게 하느냐에 따라 나눴다.

• 생략 오류(Omission error) — 필요한 과업·절차를 아예 수행하지 않음.
• 시간 오류(Time error) — 과업·절차를 제때 하지 못하고 지연함.
• 작위 오류(Commission error) — 과업·절차를 하긴 했지만 불확실하게(잘못) 수행함.
• 불필요한 행동 오류(Extraneous error) — 하지 않아도 될 과업·절차를 수행함.

혼동 주의: 생략 오류는 해야 할 일을 안 한 것이고, 불필요한 행동 오류는 안 해도 될 일을 한 것이다.

①: OWAS 평가항목 — 허리, 팔, 다리, 하중(취급 중량물)
②: RULA 평가 신체 부위
・A그룹: 상완(위팔), 전완(아래팔), 손목, 손목 비틀림
・B그룹: 목, 몸통, 다리

[해설]

OWAS는 전신 작업자세를 코드로 빠르게 기록하는 기법이다. RULA는 팔·손목 같은 상지를 중심으로 목·몸통까지 평가하는 기법이다.

• OWAS 평가항목 — 허리, 팔, 다리의 자세에 취급 하중(중량물 무게)을 더한 4가지다.
• RULA A그룹 — 상완(위팔)·전완(아래팔)·손목·손목 비틀림으로 팔 부위를 평가한다.
• RULA B그룹 — 목·몸통·다리로 팔 외의 부위를 평가한다.

혼동 주의: 다리는 OWAS와 RULA B그룹에 모두 들어가지만, 손목은 OWAS에 없고 RULA A그룹에만 있다.

[해설]

Fail safe는 인간·기계의 과오나 오동작이 있어도 사고·재해로 이어지지 않게 하는 안전설계 개념이다.

방법은 2중·3중의 통제를 두어, 한 곳이 고장 나도 다른 장치가 시스템을 안전한 쪽으로 유지하게 하는 것이다.

혼동 주의: Fool proof는 사람의 실수 자체를 원천적으로 막는 설계이고, Fail safe는 고장·실수가 나도 사고로 번지지 않게 하는 설계다.

①: 중요성의 원칙 — 체계 목표 달성에 긴요한 정도에 따라 우선순위를 정해 배치
②: 사용빈도의 원칙 — 사용하는 빈도에 따라 우선순위를 정해 배치
③: 기능별 배치의 원칙 — 기능적으로 관련된 부품들을 모아서 배치
④: 사용순서의 원칙 — 사용 순서에 따라 서로 가까이 배치

[해설]

부품 배치의 4원칙은 인간공학에서 작업공간을 설계하는 원칙이다. 중요성·사용빈도의 원칙은 부품의 위치를, 기능별 배치·사용순서의 원칙은 부품끼리의 배열을 정한다.

• 중요성의 원칙 — 체계 목표 달성에 중요한 부품일수록 좋은 위치에 둔다.
• 사용빈도의 원칙 — 자주 쓰는 부품일수록 손과 눈이 닿기 쉬운 곳에 둔다.
• 기능별 배치의 원칙 — 기능이 관련된 부품끼리 모아서 둔다.
• 사용순서의 원칙 — 잇달아 쓰는 부품을 순서대로 가까이 둔다.

외우는 요령: 위치 결정(중요성·사용빈도)을 먼저, 배열 결정(기능별·사용순서)을 나중에 한다고 묶어 외운다.

[해설]

더글라스백법으로 산소소비량을 구한다. 흡기와 배기의 질소량이 같다는 점을 이용해 배기량에서 흡기량을 역산한다.

분당 배기량
$57 \div 3 = 19$ L/min
분당 흡기량(배기 중 N₂ = 100−14−6 = 80%)
$19 \times \dfrac{80}{79} = 19.24$ L/min

산소 소비량 = 흡기 O₂ − 배기 O₂
$(19.24 \times 0.21) - (19 \times 0.14) = 1.38$ L/min
에너지 소비량(산소 1L당 5kcal)
$1.38 \times 5 = 6.9$ kcal/min

휴식시간은 Murrell 공식으로 구한다. S는 권장 평균 에너지소비량(남 5, 여 3.5kcal/min)이고, 1.5는 휴식 중 에너지소비량이다.

$R = T \times \dfrac{E-S}{E-1.5}$
남자 $= 60 \times \dfrac{6.9-5}{6.9-1.5} = 21.11$ 분
여자 $= 60 \times \dfrac{6.9-3.5}{6.9-1.5} = 37.78$ 분

[해설]

계기판의 눈금 간격과 문자판 크기는 판독거리에 정비례한다. 71cm에서 1.3mm인 권장값을 1m(100cm) 거리로 비례 환산한다.

71 : 1.3 = 100 : x
x = 1.3 × 100 ÷ 71
= 1.83mm

모범답안은 문자판 한 바퀴에 눈금이 60개 있다고 보고, 원주 = 눈금 간격 × 눈금 수로 계산한다.
원주 = 1.3 × 60 = 78mm
지름 = 78 ÷ 3.14 = 24.84mm ≒ 2.48cm
1m 거리 지름 = 2.48 × 1 ÷ 0.71 = 3.5cm

혼동 주의: 여기서 문자의 직경은 글자 크기가 아니라, 눈금이 둘러싼 원형 문자판의 지름이다.

①: 의미미분법(SD법, Semantic Differential method)
②: 다변량분석법
③: 산점도

[해설]

감성공학·통계 분석에서 자주 쓰는 세 가지 기법이다.

• 의미미분법(SD법) — '밝다-어둡다'처럼 뜻이 반대인 형용사 쌍 척도로 제품·환경에서 받는 이미지를 수치화한다.
• 다변량분석법 — 여러 변수가 하나의 특성치에 얼마나 영향을 주는지를 동시에 분석한다.
• 산점도 — 두 변수 값을 좌표에 점으로 찍어 상관관계와 분포를 한눈에 본다.

외우는 요령: 형용사 쌍이 나오면 SD법, 변수가 여럿이면 다변량분석, 점을 찍으면 산점도다.

①: 조작 오류가 적다
②: 만족도가 높다
③: 학습이 빠르다
④: 작업 실행속도가 빠르다
⑤: 위급 시 대처 능력이 빠르다

[해설]

조종장치와 표시장치의 양립성(compatibility)은 자극과 반응의 관계가 사람이 기대하는 것과 일치하는 성질이다. 기대한 대로 움직이므로 따로 익히거나 머뭇거릴 일이 줄어든다.

• 조작 오류가 적다 — 예상과 반대로 움직이는 착각이 없어 오조작이 줄어든다.
• 만족도가 높다 — 조작이 자연스러워 사용자가 느끼는 불편이 적다.
• 학습이 빠르다 — 사람의 기대와 같으므로 따로 외울 규칙이 적다.
• 작업 실행속도가 빠르다 — 판단이 늦어지지 않고 곧바로 반응할 수 있다.
• 위급 시 대처 능력이 빠르다 — 생각할 여유가 없을 때에도 반사적으로 올바르게 조작한다.

양립성의 종류인 개념·운동·공간·양식 양립성 4가지도 따로 자주 묻는다.

[해설]

신호검출이론(SDT)에서 허위 신호(False alarm)는 실제로는 신호가 없는 잡음(소음)을 신호로 잘못 판단하는 반응이다.

잡음은 신호가 없는 배경 자극을 말한다. 관찰자가 이 잡음에 대해 신호가 있다고 반응하면 허위 신호가 된다.

혼동 주의: 실제 신호를 알아채지 못하는 것은 누락(Miss)이다. 허위 신호는 잡음을 신호로 판단한 경우라는 방향을 구분해 외운다.

①: phon(음량수준) — 1,000Hz 순음의 음압수준(dB)을 기준으로 나타낸 음량 수준
②: sone(음량) — 음의 상대적·주관적 크기를 나타내는 양으로, 40phon(1,000Hz·40dB)을 1sone으로 정의
③: 1,000Hz·40dB → 40 phon, $2^{\frac{40-40}{10}} = 1$ → 1 sone
④: 1,000Hz·80dB → 80 phon, $\text{sone} = 2^{\frac{\text{phon}-40}{10}} = 2^{\frac{80-40}{10}} = 2^4 = 16$ → 16 sone
⑤: 따라서 80dB 음은 40dB 음보다 주관적으로 16배 크게 들린다

[해설]

phon은 1,000Hz 순음의 음압수준(dB)을 기준으로 나타낸 음량수준이다.

sone은 40phon을 1sone으로 정하고 phon이 10 오를 때 2배가 되도록 정의한 주관적 음의 크기다.

1,000Hz 순음에서는 dB 값이 그대로 phon 값이 되므로 두 음은 40phon과 80phon이다.
$\text{sone} = 2^{\frac{\text{phon}-40}{10}}$
$40\text{ phon} \rightarrow 2^{0} = 1\text{ sone}$
$80\text{ phon} \rightarrow 2^{4} = 16\text{ sone}$

따라서 80dB 음은 주관적으로 40dB 음의 16배 크기로 들린다.

dB 값은 2배일 뿐이지만 사람이 느끼는 크기는 16배라는 점을 혼동하지 않는다.

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙의 조도 기준, 소음 노출기준, 프레스 방호장치 규정을 적용하는 문제다.

• 조도 — 정밀작업은 300lux 이상이어야 하므로 지금의 100lux로는 부족하다.
• 허용 노출시간 — 소음이 5dB 커질 때마다 허용시간이 절반으로 줄어 95dB는 4시간이다.
• 허용 소음도 — 8시간 작업이면 90dB 이하로 관리해야 한다.
• 방호장치 — 양수조작식·게이트가드식·수인식·손쳐내기식·감응식 가운데 3가지를 쓴다.

혼동 주의: 조도는 초정밀작업 750lux, 정밀작업 300lux, 보통작업 150lux, 그 밖의 작업 75lux 이상이다.

[해설]

고용노동부 고시(근골격계부담작업의 범위 및 유해요인조사 방법에 관한 고시)에 따른 유해요인조사는 근로자의 주관적 호소와 작업의 객관적 요인을 함께 보기 위해 세 방법을 병행한다.

• 근로자와의 면담 — 작업자에게 작업 내용과 불편한 부위를 직접 듣는다.
• 증상 설문조사 — 근골격계 통증과 증상을 설문지로 조사해 주관적 증상을 파악한다.
• 인간공학적 측면을 고려한 조사 — 작업자세·반복성·중량물 취급을 관찰하고 측정해 객관적 유해요인을 확인한다.

인간공학적 조사에는 OWAS·RULA·REBA·NLE 같은 평가도구를 쓴다.

[해설]

사용자 인터페이스는 사용성(Usability) 관점에서 평가한다. 즉 사용자가 얼마나 쉽고 빠르고 정확하게 쓸 수 있는지를 본다.

• 배우는 데 걸리는 시간 — 처음 쓰는 사람이 사용법을 익히는 데 걸리는 학습 용이성이다.
• 작업 실행 속도 — 익숙해진 뒤 작업을 얼마나 빨리 끝내는지 나타내는 효율성이다.
• 기억력 — 한동안 쓰지 않다가 다시 써도 사용법이 기억나는지를 본다.
• 주관적 만족도 — 사용자가 쓰면서 느끼는 편안함과 선호도다.
• 에러율 — 사용 중 실수가 얼마나 자주 생기는지를 본다.

외우는 요령: 학습·효율·기억·만족·오류 다섯 가지로 묶어 두고 그중 3가지를 쓴다.

[해설]

선행관계를 보면 부품 A·B·C의 가공은 동시에 진행할 수 있고, 조립은 세 부품이 모두 준비되어야 시작할 수 있다. 따라서 가장 긴 경로(A 가공 → A 검사 → 조립 → 품질 확인 → 포장)가 최소 소요시간을 결정한다.

A 계열은 3분, B·C는 각각 2분이 걸리므로 조립은 3분 시점에 시작한다.
2 + 1 + 2 + 1 + 2 = 8분

작업공정도는 공정을 작업(○)과 검사(□) 기호로 나누어 표시한다. 작업은 A·B·C 가공과 조립, 포장의 5회로 합계 10분이고, 검사는 A 검사와 품질 확인의 2회로 합계 2분이다.