2023년 인간공학기사실기(필답형) 3회차

[해설]

확률이 서로 다른 사건들의 평균 정보량은 각 사건의 확률과 정보량을 곱해 더한 엔트로피로 구한다.
$H=\sum p_i\log_2\dfrac{1}{p_i}$

$0.9\log_2\dfrac{1}{0.9}=0.9\times0.152=0.137$
$0.1\log_2\dfrac{1}{0.1}=0.1\times3.322=0.332$
$H=0.137+0.332\approx$ 0.47 bit

혼동 주의: 앞뒷면 확률이 0.5로 같을 때 정보량이 최대(1 bit)다. 확률이 한쪽으로 치우칠수록 불확실성이 줄어 정보량도 작아진다.

$C/R = \dfrac{(a/360) \times 2\pi L}{\text{표시장치 이동거리}} = \dfrac{(45/360) \times 2\pi \times 12}{6} =$ 1.57

[해설]

C/R비는 조종장치 이동거리를 표시장치 이동거리로 나눈 값이다. 회전형 조종장치에서는 손잡이 끝이 그리는 호의 길이(a는 회전각, L은 손잡이 길이)를 조종장치 이동거리로 쓴다.

$\text{호의 길이}=\dfrac{45}{360}\times2\pi\times12=9.42$ cm
$C/R=\dfrac{9.42}{6}=1.57$

C/R비가 작을수록 민감해져 이동은 빠르지만 미세조정이 어렵다. 반대로 클수록 미세조정에 유리하다.

작업자가 안전장치를 고의로 제거하는 경우 제품이 작동되지 않도록 설계하는 개념이다.

[해설]

Tamper-proof는 안전설계 원리 중 하나다. 작업자가 안전장치를 고의로 제거하거나 무력화하면 제품이 아예 작동하지 않도록 설계한다.

감시나 경고에 기대지 않고, 안전장치 훼손을 곧바로 작동 정지로 이어지게 해 의도적인 위반까지 막는 것이 핵심이다.

혼동 주의: Fool-proof는 실수(오조작)를 막는 설계이고, Fail-safe는 고장이 나도 안전한 쪽으로 동작하게 하는 설계다.

[해설]

정규분포에서 백분위수는 평균 ± Z×표준편차로 구한다. 50%ile은 Z=0이므로 평균과 같다.

$95\%ile=173.8+1.645\times5.83=183.39$ cm
$50\%ile=173.8$ cm
$5\%ile=173.8-1.645\times5.83=164.21$ cm

설계할 때 최대집단값에는 95%ile, 최소집단값에는 5%ile을 쓴다.

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]

수평면 작업영역은 팔을 얼마나 뻗어야 손이 닿는지에 따라 나눈다.

• 정상작업영역 — 위팔(상완)은 몸통 옆에 늘어뜨린 채 아래팔(전완)만 움직여 편하게 닿는 범위로, 약 34~45cm이다.
• 최대작업영역 — 위팔과 아래팔을 모두 곧게 뻗어야 닿는 범위로, 약 55~65cm이다.
• 파악한계 — 앉은 작업자가 특정 손작업을 편하게 할 수 있는 공간의 바깥 경계선이다.

자주 쓰는 공구·부품은 정상작업영역 안에 둔다. 최대작업영역 밖에 두면 상체를 숙이거나 비틀어야 한다.

[해설]

THERP(인간실수율 예측기법)는 작업 단계를 사건나무로 그려 성공 경로의 확률을 곱해 구한다. 그림에서 밸브를 여는 A의 성공확률은 0.85다.

B에서 밸브를 잠그지 않으면(0.1) 확률 1로 B로 되돌아가 다시 시도하므로, 되풀이되는 시도를 모두 더한 등비급수로 계산한다.

P(B) = 0.7 ÷ (1 − 0.1)
= 0.7 ÷ 0.9
= 0.778

성공확률 = P(A) × P(B)
= 0.85 × 0.778
= 0.661

혼동 주의: 되돌아가는 점선 루프를 빼고 0.85 × 0.7 = 0.595로 계산하면 틀린다.

①: 근전도(EMG) — 근육 활동의 전위차 측정
②: 심전도(ECG) — 심장근 활동의 전위차 측정
③: 뇌전도(EEG) — 대뇌 활동의 전위차 측정
④: 안전도(EOG) — 안구 운동의 전위차 측정
⑤: 전기피부반응(GSR) — 피부 전기저항 변화 측정

[해설]

스트레스에 대한 인체의 반응(스트레인)은 생체 전기신호로 잴 수 있고, 어느 부위의 신호를 재느냐에 따라 척도가 나뉜다.

• 근전도(EMG) — 근육이 수축할 때 생기는 전위차를 재서 특정 근육의 부담을 본다.
• 심전도(ECG) — 심장근의 전위차로 심박수·심박변이를 구해 전신의 작업부하를 본다.
• 뇌전도(EEG) — 대뇌의 전위차로 정신활동과 각성 수준을 본다.
• 안전도(EOG) — 눈이 움직일 때 생기는 전위차로 눈 움직임과 시각피로를 본다.
• 전기피부반응(GSR) — 땀이 나면서 바뀌는 피부 전기저항을 재서 정서적 긴장을 본다.

외우는 요령: 근전도·심전도·뇌전도·안전도는 모두 전위차를 재고, GSR만 피부 전기저항을 잰다.

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·무리한 힘·부적절한 자세처럼 질환을 부르는 작업 요소를 알린다.
• 징후와 증상 — 통증·저림 같은 초기 신호를 알아채는 방법과 보고하는 방법을 알린다.
• 발생 시 대처요령 — 증상이 나타났을 때 해야 할 조치를 알린다.
• 올바른 사용방법 — 바른 작업자세와 작업도구·장비 등 작업시설을 바르게 쓰는 방법을 알린다.

외우는 요령: 유해요인 → 증상 → 대처 → 예방(자세·도구) 순서로 묶어 외운다.

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]

인간공학의 부품 배치 원칙은 부품의 위치를 정하는 원칙과 부품끼리의 배열을 정하는 원칙으로 나뉜다.

• 중요성의 원칙 — 체계 목표 달성에 꼭 필요한 부품일수록 좋은 위치에 먼저 둔다.
• 사용빈도의 원칙 — 자주 쓰는 부품일수록 가까운 위치에 먼저 둔다.
• 기능별 배치의 원칙 — 기능이 서로 관련된 부품을 한곳에 모아 둔다.
• 사용순서의 원칙 — 차례로 이어서 쓰는 부품을 그 순서대로 가까이 놓는다.

중요성·사용빈도 원칙은 대략적인 위치(우선순위)를 정하고, 기능별·사용순서 원칙은 부품 사이의 배열을 정한다.

외상과염(상완골 외측상과염, 테니스 엘보)

[해설]

외상과염은 손목을 뒤로 젖히는 근육(신전근)의 힘줄이 팔꿈치 바깥쪽 뼈 돌기(상완골 외측상과)에 붙는 부위에 생기는 염증이다.

손목·팔을 반복해서 쓰면 이 부위에 부하가 쌓여 생긴다. 그래서 손목을 젖힐 때 팔꿈치 바깥쪽이 아프다.

혼동 주의: 팔꿈치 안쪽(내측상과)에 생기는 것은 내상과염(골프 엘보)이다.

①: 신호의 정확한 판정(Hit) - 신호를 신호로 판정, P(S/S)
②: 신호검출 실패(Miss) - 신호를 잡음으로 판정, P(N/S)
③: 허위경보(False Alarm) - 잡음을 신호로 판정, P(S/N)
④: 잡음을 제대로 판정(Correct Noise, Correct Rejection) - 잡음을 잡음으로 판정, P(N/N)
⑤: d' - 신호와 잡음 분포의 분리 정도(민감도)

[해설]

신호검출이론(SDT)은 실제 상태(신호/잡음)와 판정(신호/잡음)을 조합한 네 경우로 반응을 나눈다.

• Hit — 신호가 있을 때 신호라고 맞게 판정한 경우로, P(S/S)다.
• Miss — 신호가 있는데 잡음으로 판정해 놓친 경우로, P(N/S)다.
• False Alarm — 잡음뿐인데 신호라고 잘못 판정한 경우로, P(S/N)다.
• Correct Noise(Correct Rejection) — 잡음을 잡음으로 맞게 판정한 경우로, P(N/N)다.

d'은 신호 분포와 잡음 분포의 평균이 떨어진 거리로, 클수록 둘을 잘 구별한다는 뜻이다(민감도). 판정기준 β는 판정자가 얼마나 신중한지에 따라 달라지지만, d'은 그와 관계없다.

[해설]

Swain의 휴먼에러 분류는 필요한 작업을 했는지, 제대로·제때·순서대로 했는지를 기준으로 나눈다.

• 부작위 에러(omission) — 해야 할 작업·절차를 빠뜨린 경우이다.
• 작위 에러(commission) — 작업은 했지만 불확실하게, 즉 잘못 수행한 경우이다.
• 시간 에러(time) — 정해진 시간보다 늦게 수행한 경우이다.
• 순서 에러(sequence) — 작업 순서를 바꿔 수행한 경우이다.
• 불필요한 행동 에러(extraneous) — 하지 않아도 될 작업을 끼워 넣은 경우이다.

분류는 모두 5가지이므로 문항처럼 4가지를 물으면 이 중 4개를 쓴다. 혼동 주의: 빠뜨림은 부작위, 잘못 수행은 작위다.

[해설]

인체측정치는 측정 방식에 따라 구조적(정적) 치수와 기능적(동적) 치수로 나뉜다.

구조적 치수는 표준자세로 움직이지 않는 사람을 마틴식 인체측정기로 잰 값이다. 일반 용품과 특수 용품을 설계할 때 기초자료로 쓴다.

기능적 치수는 팔다리를 움직이거나 자세를 바꾸는 등 몸이 움직이는 상태에서 잰 값으로, 실제 작업조건에 맞는 현실적인 치수다. 마틴식 계측기로는 잴 수 없어 3차원 해석장치 등이 필요하다.

[해설]

산업안전보건법 제15조에 따라 안전보건관리책임자는 사업장의 산업재해 예방 업무를 총괄한다.

• 산업재해 예방계획 수립 — 사업장 재해예방의 기본 계획을 세운다.
• 안전보건관리규정 작성·변경 — 사업장 안전보건 규칙을 만들고 고친다.
• 안전보건교육 — 근로자 교육을 계획하고 실시한다.
• 작업환경 점검·개선 — 작업환경측정 등으로 점검하고 개선한다.
• 건강관리 — 근로자 건강진단 등을 관리한다.
• 원인 조사·재발 방지대책 — 재해가 나면 원인을 조사해 대책을 세운다.
• 재해 통계 기록·유지 — 산업재해 통계를 기록하고 보존한다.
• 적격품 확인 — 안전장치·보호구를 살 때 적격품인지 확인한다.

외우는 요령: 계획·규정·교육 → 환경·건강 → 조사·통계 → 적격품 순서로 묶어 외운다.

작업관련성 근골격계질환 (근골격계질환)

[해설]

반복동작, 부적절한 자세, 무리한 힘 등으로 근육·건·신경 같은 신체조직에 미세손상이 쌓여 생기는 만성 건강장해를 작업관련성 근골격계질환이라 한다.

누적외상성질환(CTDs), 반복성 긴장상해(RSI)라고도 한다. 산업안전보건법령에 따라 사업주는 근골격계부담작업에 대해 유해요인조사를 해야 한다.

①: 4시간
②: 2시간
③: 10회, 25kg
④: 25회, 10kg
⑤: 2시간, 4.5kg
⑥: 2시간
⑦: 10회

[해설]

고용노동부 고시 「근골격계부담작업의 범위」에서 시간·횟수·무게 기준이 들어가는 항목이다.

• 키보드·마우스 조작은 하루 총 4시간 이상이다.
• 같은 동작 반복과 머리 위 손·어깨 위 팔꿈치 등 부적절한 자세는 각각 하루 총 2시간 이상이다.
• 그냥 드는 작업은 하루 10회 이상 25kg 이상이다.
• 무릎 아래·어깨 위·팔 뻗은 상태에서 드는 작업은 하루 25회 이상 10kg 이상이다.
• 분당 2회 이상 드는 작업은 하루 총 2시간 이상 4.5kg 이상이다.
• 손·무릎으로 충격을 가하는 작업은 하루 총 2시간 이상, 시간당 10회 이상이다.

혼동 주의: 25kg은 10회, 10kg은 25회로 숫자가 서로 뒤바뀐다. 자세가 나쁠수록 기준 무게가 낮아진다고 이해하면 쉽다.

①: 운동 양립성
②: 공간 양립성
③: 개념 양립성

[해설]

양립성은 자극과 반응의 관계가 사람이 기대하는 것과 맞아떨어지는 정도로, 양립성이 높을수록 반응이 빠르고 오류가 줄어든다.

• 핸들을 돌린 방향으로 차가 움직이는 것은 조종장치를 움직인 방향과 시스템이 반응한 방향이 같은 운동 양립성이다.
• 오른쪽 스위치로 오른쪽 전등이 켜지는 것은 조종장치와 표시장치의 위치가 서로 대응하는 공간 양립성이다.
• 간장은 검은색, 식초는 흰색으로 떠올리는 것은 사람이 이미 가진 관념과 일치하는 개념 양립성이다.

혼동 주의: 음성 자극에는 음성으로 응답하게 하는 것처럼 자극과 응답의 형태를 맞추는 것은 양식(modality) 양립성이다.

[해설]

통로 높이처럼 사람이 지나가는 공간은 최대치 설계를 한다. 키가 가장 큰 사람도 부딪히지 않게 하면 나머지 사람은 모두 통과할 수 있기 때문이다.

• 인체측정변수 — 머리 부딪힘이 문제이므로 기준 치수는 작업자의 신장이다.
• 설계원칙 — 극단치 설계 중 최대치(보통 상위 95퍼센타일 이상)를 적용한다.
• 여유공간요소 — 실제로는 안전모를 쓰고 안전화를 신은 채 지나가므로 그 높이만큼 더한다.

인체측정 자료는 맨몸·맨발 기준이라 착용물 여유를 빼면 실제 현장에서는 여전히 부딪힐 수 있다.