2020년 인간공학기사실기(필답형) 3회차

①: 정상작업영역 - 상완을 자연스럽게 수직으로 늘어뜨린 채 전완만으로 편하게 뻗어 파악할 수 있는 구역(34~45cm)
②: 최대작업영역 - 상완과 전완을 모두 곧게 펴서 파악할 수 있는 구역(55~65cm)
③: 파악한계 - 앉은 작업자가 특정 수작업 기능을 편히 수행할 수 있는 공간의 외곽한계

[해설]

수평작업영역은 앉아서 일할 때 팔을 얼마나 뻗느냐에 따라 나눈다.

• 정상작업영역은 위팔(상완)을 몸통 옆에 자연스럽게 늘어뜨리고 아래팔(전완)만 뻗어 닿는 범위로, 34~45cm이다.
• 최대작업영역은 위팔과 아래팔을 모두 곧게 뻗어야 닿는 범위로, 55~65cm이다.
• 파악한계는 앉은 작업자가 특정 손작업을 편하게 할 수 있는 공간의 바깥 경계이다.

자주 쓰는 공구·부품은 정상작업영역 안에 두고, 최대작업영역 밖에는 두지 않는다.

①: 초정밀작업 750 lux 이상
②: 정밀작업 300 lux 이상
③: 보통작업 150 lux 이상
④: 그 밖의 작업 75 lux 이상

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제8조는 작업이 정밀할수록 작업면 조도 기준을 높게 정한다.

• 초정밀작업 — 750 lux 이상.
• 정밀작업 — 300 lux 이상.
• 보통작업 — 150 lux 이상.
• 그 밖의 작업 — 75 lux 이상.

외우는 요령: 정밀작업 300을 기준으로 보통작업은 절반(150), 그 밖의 작업은 다시 절반(75)이고, 초정밀작업만 750으로 따로 외운다. 갱내 작업장과 감광재료를 취급하는 작업장은 이 기준에서 제외된다.

① 효율적 서블릭(기본동작 부문·동작목적을 가진 부문) — 빈손이동(TE), 쥐기(잡기, G), 운반(TL), 내려놓기(RL), 미리놓기(PP), 조립(A), 사용(U), 분해(DA)
② 비효율적 서블릭(정신적 또는 반정신적 부문·정체 부문) — 찾기(Sh), 고르기(St), 검사(I), 바로놓기(P), 계획(Pn), 휴식(R), 잡고있기(H), 피할 수 있는 지연(AD), 불가피한 지연(피할 수 없는 지연, UD)

[해설]

서블릭은 길브레스가 나눈 17가지 기본 동작요소다. 동작이 작업을 실제로 진행시키는지에 따라 효율적·비효율적으로 나눈다.

• 효율적 서블릭은 기본동작 부문(빈손이동 TE·쥐기 G·운반 TL·내려놓기 RL·미리놓기 PP)과 동작목적을 가진 부문(조립 A·사용 U·분해 DA)이다.
• 비효율적 서블릭은 정신적·반정신적 부문(찾기 Sh·고르기 St·검사 I·바로놓기 P·계획 Pn)과 정체 부문(휴식 R·잡고있기 H·피할 수 있는 지연 AD·불가피한 지연 UD)이다.

작업개선의 핵심은 비효율적 서블릭을 없애거나 줄이는 것이다. 답안에는 효율적·비효율적 서블릭을 각각 3가지 이상 골라 쓰면 된다.

①: 정의 — 자극·반응 또는 자극-반응 조합의 공간적·운동적·개념적 관계가 인간의 기대와 모순되지 않는 것
②: 개념 양립성 — 코드·심벌의 의미가 인간이 가진 개념과 양립
③: 운동 양립성 — 조종기 조작에 따른 표시장치 정보의 움직임이 인간의 기대와 양립
④: 공간 양립성 — 공간적 구성이 인간의 기대와 양립

[해설]

양립성은 자극, 반응, 또는 자극과 반응을 짝지은 관계가 공간·운동·개념 면에서 인간의 기대와 어긋나지 않는 성질이다.

• 개념 양립성 — 코드·심벌의 의미가 사람이 가진 개념과 맞는 것(예: 빨간색은 위험·정지).
• 운동 양립성 — 조종기를 움직인 방향과 표시장치가 움직이는 방향이 기대와 맞는 것(예: 손잡이를 시계방향으로 돌리면 지침이 오른쪽으로 이동).
• 공간 양립성 — 조종장치와 표시장치의 공간 배치가 기대와 맞는 것(예: 오른쪽 버튼이 오른쪽 화구를 조작).

양립성이 높을수록 반응시간이 짧아지고 조작 오류가 줄어든다.

①: Hit P(S/S) — Signal(불량)을 불량으로 판정 $= \dfrac{2}{5} = 0.400$ → 0.4
②: False alarm P(S/N) — Noise(정상)를 불량으로 판정 $= \dfrac{5}{95} = 0.053$ → 0.053
③: Miss P(N/S) — 불량을 정상으로 판정 $= \dfrac{3}{5} = 0.600$ → 0.6
④: Correct rejection P(N/N) — 정상을 정상으로 판정 $= \dfrac{90}{95} = 0.947$ → 0.947

[해설]

신호검출이론에 따라 불량 제품을 신호(S), 정상 제품을 잡음(N)으로 놓는다. 분모는 실제 제품 수이므로 불량은 2+3=5개, 정상은 5+90=95개이다.

Hit P(S/S) = 2 ÷ 5 = 0.4
False alarm P(S/N) = 5 ÷ 95 = 0.053
Miss P(N/S) = 3 ÷ 5 = 0.6
Correct rejection P(N/N) = 90 ÷ 95 = 0.947

실제 상태가 같은 확률끼리 더하면 1이 되므로 답을 확인할 수 있다(0.4+0.6=1, 0.053+0.947=1).

최대집단값(극단치)에 의한 설계
① 관련 인체측정변수의 상위 백분위수(90·95·99%)를 기준으로 정함
② 문·탈출구·통로 등 공간여유 결정이나 줄사다리 강도 설정에 사용

[해설]

세 경우 모두 가장 큰(무거운) 사람에게 맞추면 나머지 전원이 수용되므로 최대집단값(극단치) 설계를 적용한다.

• 적용 기준 — 관련 인체측정변수의 상위 백분위수(90·95·99%)를 기준으로 정한다.
• 적용 대상 — 문·탈출구·통로 같은 공간 여유를 정하거나 줄사다리·그네 같은 강도를 정할 때 쓴다.

비상구 높이는 키 큰 사람, 좌석간 거리는 다리가 긴 사람, 그네의 중량 하중은 가장 무거운 사람을 기준으로 삼는다. 혼동 주의: 선반 높이나 조작장치까지의 거리처럼 작은 사람도 닿아야 하는 항목은 최소집단값(하위 1·5·10%) 설계다.

①: 가장 긴 작업이 3분이므로 주기시간 = 3분
②: 시간당 생산량 $\dfrac{60\text{분}}{3\text{분}}=20$개
③: 공정효율 $\dfrac{18}{11 \times 3}=0.55$ 즉 55%

[해설]

라인밸런싱에서 주기시간은 가장 오래 걸리는 병목 공정이 정한다. 11개 공정 중에서는 3공정의 3분이 가장 길다.

주기시간 = 가장 긴 공정시간 = 3분
시간당 생산량 = 60분 ÷ 3분 = 20개
공정효율 = 총 작업시간 ÷ (공정 수 × 주기시간)
= 18 ÷ (11 × 3)
= 0.545 ≈ 55%

혼동 주의: 1에서 공정효율을 뺀 값은 불균형률(약 45%)로, 공정 사이의 대기시간 비율을 뜻한다.

정미시간 $NT = 10 \times 1.20 =$ 12분
①: 외경법 - 표준시간 = 정미시간 × (1 + 여유율)
$ST = 12 \times (1 + 0.1) =$ 13.2분
②: 내경법 - 표준시간 = 정미시간 × $\dfrac{1}{1 - \text{여유율}}$
$ST = 12 \times \dfrac{1}{1 - 0.1} =$ 13.33분

[해설]

정미시간은 관측시간에 수행도를 곱해 구하고, 표준시간은 정미시간에 여유를 더해 구한다.

정미시간 = 관측평균시간 × 레이팅계수
= 10 × 1.20 = 12분

외경법(여유율을 정미시간 기준으로 봄): 표준시간 = 정미시간 × (1 + 여유율)
= 12 × (1 + 0.1) = 13.2분

내경법(여유율을 근무시간 기준으로 봄): 표준시간 = 정미시간 × 1/(1 − 여유율)
= 12 × 1/(1 − 0.1) = 13.33분

혼동 주의: 여유율이 같으면 내경법 값이 외경법 값보다 항상 조금 크다.

조도 = $\dfrac{\text{광도}}{\text{거리}^2}$이므로 조도는 거리의 제곱에 반비례한다.
광도 = $50 \times 3^2 = 450$ cd
$E=\dfrac{50 \times 9}{5^2}=\dfrac{50}{\left(\frac{5}{3}\right)^{2}}=18$ → 18 lux

[해설]

점광원의 조도는 광도를 거리의 제곱으로 나눈 값이라 거리의 제곱에 반비례한다.

광도는 광원 고유의 값이라 거리가 달라져도 변하지 않으므로 먼저 광도를 구한다.

광도 = 50 × 3² = 450 cd
조도 = 450 ÷ 5² = 18 lux

거리비만으로 바로 풀어도 결과는 같다.
50 × (3/5)² = 18 lux

①: C/R비 $= \dfrac{\frac{90}{360} \times 2\pi \times 3}{3} = 1.571$ ≒ 1.57

②: 민감도를 높이려면 C/R비를 감소시킨다.
- 표시장치의 이동거리를 크게 한다
- 조종장치의 움직이는 각도(회전각도)를 작게 하거나 손잡이 길이를 짧게 한다

[해설]

회전형 조종장치의 C/R비는 (a/360 × 2πL) ÷ 표시장치 이동거리이며, a는 회전각, L은 손잡이 길이(반지름)다.

C/R비 = (90/360 × 2π × 3) ÷ 3
= 4.712 ÷ 3 ≒ 1.57

C/R비가 작을수록 조종장치를 조금만 움직여도 표시장치가 크게 움직여 민감도가 높아진다.

• 표시장치 이동거리(분모)를 크게 하면 C/R비가 작아진다.
• 회전각도를 작게 하거나 손잡이 길이를 짧게 하면 분자가 줄어 C/R비가 작아진다.

①: 색 코딩
②: 형상 코딩
③: 크기 코딩
④: 촉감 코딩
⑤: 위치 코딩
⑥: 작동방법에 의한 코딩

[해설]

코딩은 표시장치·조종장치를 사용자가 빠르고 정확하게 구분하도록 부호화하는 방법이다.

• 색 코딩은 색깔로 기능을 구분한다(예: 비상정지 버튼은 빨강).
• 형상 코딩은 손잡이 모양을 서로 다르게 만든다.
• 크기 코딩은 손잡이 크기 차이로 구분한다.
• 촉감 코딩은 매끄러움·홈·돌기 같은 표면 질감으로 구분한다.
• 위치 코딩은 조종장치를 놓는 자리로 구분한다.
• 작동방법에 의한 코딩은 돌리기·누르기·당기기처럼 조작 방식을 달리한다.

어둡거나 시선을 뗄 수 없는 작업에서는 촉감·형상·크기처럼 손으로 구분되는 코딩이 유리하다.

휴먼에러확률 HEP = $\dfrac{100-10}{1000}=0.09$
인간신뢰도 = 1 − HEP = $1-0.09=0.91$

[해설]

이 문항의 휴먼에러확률(HEP)은 검사자가 놓친 불량품 수를 전체 검사 개수로 나눈 값이다.

HEP = (실제 불량 − 발견 불량) ÷ 전체 개수
= (100 − 10) ÷ 1000 = 0.09

인간신뢰도 = 1 − HEP
= 1 − 0.09 = 0.91

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]

제이콥 닐슨은 사용성을 측정할 수 있는 5가지 속성으로 정의했다.

• 학습용이성은 처음 쓰는 초보자가 사용법을 얼마나 빨리 익히는지 본다.
• 효율성은 익숙해진 숙련자가 원하는 일을 얼마나 빨리 끝내는지 본다.
• 기억용이성은 한동안 쓰지 않다가 다시 쓸 때 사용법이 얼마나 쉽게 떠오르는지 본다.
• 에러 빈도 및 정도는 실수를 얼마나 자주, 얼마나 심각하게 하며 쉽게 되돌릴 수 있는지 본다.
• 주관적 만족도는 사용자가 제품을 쓰면서 얼마나 만족하는지 본다.

구분 요령: 학습용이성은 초보자, 효율성은 숙련자, 기억용이성은 오랜만에 다시 쓰는 사용자가 기준이다.

①: 근골격계질환으로 업무상 질병(요양결정)을 인정받은 근로자가 연간 10인 이상 발생한 사업장
②: 근골격계질환으로 업무상 질병(요양결정)을 인정받은 근로자가 연간 5인 이상 발생하고, 그 수가 해당 사업장 근로자 수의 10% 이상인 경우

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제662조에 따르면, 근골격계질환이 업무상 질병으로 인정된 근로자가 일정 수 이상 나온 사업장은 예방관리 프로그램을 세워 시행해야 한다.

• 인원 기준: 업무상 질병 인정자가 연간 10명 이상 발생한 사업장이다.
• 인원과 비율 기준: 연간 5명 이상 발생하고, 그 수가 해당 사업장 근로자 수의 10% 이상인 경우이다.

외우는 요령: 인원 기준은 10명 이상이면 충분하고, 인원과 비율 기준은 5명과 10%를 모두 채워야 한다.

혼동 주의: 근골격계부담작업이 있으면 3년 주기로 하는 유해요인조사는 예방관리 프로그램 대상과 별개의 의무다.

작업물 무게 $= 23 \times 2 = 46$ kg
LI $= \dfrac{\text{작업물 무게}}{RWL} = \dfrac{23 \times 2}{23} = \dfrac{46}{23} = 2$
→ LI = 2

[해설]

들기지수 LI는 실제 작업물 무게를 권장무게한계(RWL)로 나눈 값이다. 박스를 2개 함께 들므로 작업물 무게는 두 박스를 합친 무게다.

작업물 무게 = 23 × 2 = 46kg
LI = 작업물 무게 ÷ RWL = 46 ÷ 23
LI = 2

LI가 1을 넘으면 요통 위험이 크므로 무게를 줄이거나 작업조건을 개선해야 한다. 혼동 주의: 박스 한 개 무게(23kg)만 넣으면 LI가 1로 나와 틀린다.

①: 작업의 다양성 제공(작업확대)
②: 작업일정 및 작업속도 조절
③: 휴식(회복)시간 제공
④: 작업습관·작업관행 개선
⑤: 작업공간·공구·장비의 정기적 청소 및 유지보수
⑥: 근골격계질환 예방체조(직장체조) 도입
⑦: 근골격계질환 관련 교육·훈련 실시
⑧: 작업자 교대 및 적정 배치(직무순환)

[해설]

근골격계질환 예방의 관리적 개선은 설비를 바꾸지 않고 작업 배정·일정·휴식·교육 같은 운영 방식을 바꿔 신체 부담을 줄이는 방법이다.

• 작업의 다양성 제공(작업확대): 한 동작만 반복하지 않도록 작업 내용을 넓힌다.
• 작업일정 및 작업속도 조절: 무리한 속도나 몰아치기 작업을 줄인다.
• 휴식(회복)시간 제공: 피로한 근육이 회복할 틈을 준다.
• 작업습관·작업관행 개선: 잘못된 자세와 동작 습관을 바로잡는다.
• 작업공간·공구·장비의 정기적 청소 및 유지보수: 무뎌지거나 고장 난 공구 때문에 힘이 더 드는 것을 막는다.
• 근골격계질환 예방체조(직장체조) 도입: 작업 전후 스트레칭으로 근육 긴장을 푼다.
• 근골격계질환 관련 교육·훈련 실시: 위험요인과 올바른 작업법을 알게 한다.
• 작업자 교대 및 적정 배치(직무순환): 부담이 큰 작업을 여러 사람이 나눠 맡는다.

혼동 주의: 작업대 높이 조절이나 보조기구 도입처럼 설비·공구 자체를 바꾸는 것은 공학적 개선이다.

①: RWL = LC × HM × VM × DM × AM × CM × FM
$23 \times 0.45 \times 0.88 \times 0.92 \times 1.00 \times 0.95 \times 0.8 = 6.37$ kg
②: LI = $\dfrac{\text{작업물 무게}}{RWL} = \dfrac{8}{6.37}=1.26$
③: LI가 1보다 크면 요통 발생 위험이 높으므로 LI가 1 이하가 되도록 작업을 설계·재설계해야 함

[해설]

NIOSH 들기작업 지침(NLE)에서는 기준하중상수 LC = 23kg에 6가지 계수를 모두 곱해 RWL을 구한다.

RWL = LC × HM × VM × DM × AM × FM × CM
RWL = 23 × 0.45 × 0.88 × 0.92 × 1.00 × 0.95 × 0.80
RWL = 6.37kg

LI = 작업물 무게 ÷ RWL = 8 ÷ 6.37
LI = 1.26

LI가 1을 넘으므로 요통 발생 위험이 높은 작업이다. 계수를 개선하거나 무게를 줄여 LI가 1 이하가 되도록 작업을 다시 설계해야 한다.

①: 소음노출지수 = $\left( \dfrac{4}{8} + \dfrac{3}{4} + \dfrac{1}{2} \right) \times 100 = 175$%
(90dB 8시간, 5dB 상승 시 허용시간 1/2)
②: TWA = $16.61\log\left(\dfrac{D}{100}\right) + 90 = 16.61\log\left(\dfrac{175}{100}\right) + 90 = 94.04$ dB(A)

[해설]

소음 노출량 평가는 각 소음수준에서의 실제 노출시간을 그 수준에서의 허용시간으로 나눈 비율의 합으로 노출지수를 구한 뒤, 이를 다시 등가 소음수준(TWA)으로 환산하는 순서로 진행한다.

90dB(A)의 8시간 허용기준에서 5dB 상승할 때마다 허용시간이 절반이 되는 규칙(90dB-8h, 95dB-4h, 100dB-2h)을 적용해 각 구간의 노출시간을 허용시간으로 나눈다.
$D = \left(\dfrac{4}{8}+\dfrac{3}{4}+\dfrac{1}{2}\right) \times 100 = 175\%$

노출지수가 100%를 초과했으므로 등가소음수준(TWA)은 90dB(A)보다 높게 환산되며, 노출량-TWA 변환식에 대입하면 다음과 같다.
$TWA = 16.61\log\left(\dfrac{175}{100}\right)+90 = 94.04\ \mathrm{dB(A)}$