2024년 인간공학기사실기(필답형) 2회차

①: 사용 신체부위
②: 페달 사용 여부
③: 양손의 사용 정도(양손 사용여부)
④: 눈과 손의 조화(협조) 정도
⑤: 취급의 주의 정도
⑥: 중량 또는 저항의 크기(저항정도)

[해설]

객관적 평가법은 먼저 속도만 정상속도와 비교해 평가한다. 그다음 작업의 난이도를 반영하는 2차 조정계수를 더해 정미시간을 구한다.

• 사용 신체부위 — 손가락·팔·몸통 등 어느 부위를 쓰는지 본다.
• 페달 사용 여부 — 발로 조작해야 하는지 본다.
• 양손의 사용 정도 — 한 손 작업인지 양손을 함께 쓰는지 본다.
• 눈과 손의 조화 — 정밀하게 보면서 손을 맞춰야 하는 정도다.
• 취급의 주의 정도 — 깨지기 쉬운 물건처럼 조심해서 다뤄야 하는 정도다.
• 중량 또는 저항의 크기 — 들거나 미는 물체의 무게·저항이다.

정미시간 = 관측시간 × 속도평가계수 × (1 + 2차 조정계수)로 계산한다.

[해설]

OWAS는 작업자의 전신 자세를 현장에서 관찰해 신체 부위별 자세와 취급 무게를 코드로 매기고, 그 조합으로 개선이 얼마나 급한지(조치수준)를 판정하는 기법이다.

• 허리(back) — 곧음·굽힘·비틀림 등 몸통 자세를 평가한다.
• 팔(arms) — 양팔이 어깨 아래인지, 어깨 위로 올라갔는지를 평가한다.
• 다리(legs) — 앉기·서기·쪼그리기·무릎 꿇기·걷기 등 하지 자세를 평가한다.
• 하중(weight) — 취급하는 물체의 무게를 10kg 이하·10~20kg·20kg 초과 3단계로 평가한다.

혼동 주의: 목·손목까지 따로 평가하는 기법은 RULA·REBA이다. OWAS는 허리·팔·다리·하중 4가지만 본다.

[해설]

양립성은 인간공학의 표시장치·조종장치 설계 원칙이다. 자극과 반응의 관계가 사람의 기대와 맞을수록 반응이 빠르고 오류가 줄어든다.

정의는 자극과 반응 조합의 공간적·운동적·개념적 관계가 인간의 기대와 모순되지 않는 것이다.

• 개념양립성 — 사람이 이미 가진 개념과 일치하는 것이다(빨강=뜨거움·정지, 파랑=찬물).
• 운동양립성 — 조종장치를 움직이는 방향과 표시장치·기계가 반응하는 방향이 일치하는 것이다(핸들을 오른쪽으로 돌리면 차가 오른쪽으로 감).
• 공간양립성 — 표시장치와 조종장치의 위치가 서로 대응하는 것이다(오른쪽 버너의 스위치가 오른쪽에 있음).

혼동 주의: 교재에 따라 음성 자극에 음성으로 응답하는 양식양립성을 넷째 종류로 넣기도 한다.

[해설]

인간공학의 조종장치 코딩(암호화)은 비슷한 조종장치를 잘못 잡는 오조작을 막으려고 조종장치마다 식별 단서를 주는 설계 방법이다.

• 색 코딩 — 비상용은 적색처럼 색에 정해진 의미가 있을 때 효과가 크다.
• 형상 코딩 — 손잡이 모양을 달리해 보지 않고 촉각만으로 구별하게 하며, 손을 다치지 않게 날카로운 모서리는 두지 않는다.
• 크기 코딩 — 두세 종류만 쓰며, 지름 1.3cm·두께 0.95cm 이상 차이가 나야 촉각으로 구별된다.
• 촉감 코딩 — 손잡이 표면을 매끄러운 면·세로 홈·깔쭉면 3종류로 가공해 손끝 감촉으로 식별한다.
• 위치 코딩 — 비슷한 기능의 조종장치를 어느 패널에서든 같은 상대 위치에 두어 손이 저절로 찾아가게 한다.
• 작동방법 코딩 — 밀고 당기기·회전처럼 조종장치마다 고유한 조작 방식을 준다.

외우는 요령: 형상·크기·촉감은 보지 않고 손끝만으로도 구별되는 촉각 코딩이라는 점을 묶어 외운다.

①: 모든 공구와 재료는 일정한(정해진) 위치에 정돈한다.
②: 공구·재료·조종장치는 작업이 용이하도록 작업자 주위 사용 위치 가까이 둔다.
③: 중력을 이용한 부품상자·용기로 부품·재료를 사용 장소 가까이 보낸다.
④: 가능하면 낙하식 운반 방법(낙하시키는 방법)을 이용한다.
⑤: 공구·재료는 동작에 가장 편리한 순서(최적의 동작 순서)로 배치한다.
⑥: 최적의 채광 및 조명장치를 제공한다.
⑦: 의자와 작업대의 모양·높이는 각 작업자에게 알맞도록 설계한다.

[해설]

Barnes의 동작경제 원칙은 신체 사용, 작업역 배치, 공구·설비 설계의 세 갈래로 나뉜다. 그중 작업역 배치 원칙은 손이 움직이는 거리와 물건을 찾는 동작을 줄이는 것이 목적이다.

• 정위치 정돈 — 공구와 재료의 자리가 정해져 있으면 찾는 동작이 없어진다.
• 근접 배치 — 공구·재료를 쓰는 위치 가까이 두어 손을 뻗는 거리를 줄인다.
• 중력 이용 용기 — 부품이 중력으로 미끄러져 손 가까이까지 저절로 공급된다.
• 낙하식 운반 — 다 쓴 물건을 떨어뜨려 보내 옮기는 동작을 없앤다.
• 동작 순서 배치 — 쓰는 순서대로 놓아 동작이 끊기지 않게 한다.
• 채광·조명 — 알맞은 조명으로 눈으로 찾는 수고와 피로를 줄인다.
• 작업대·의자 높이 — 작업자 체격에 맞춰 무리한 자세를 막는다.

5가지만 쓰라고 했으므로 위 7가지 중에서 골라 쓰면 된다. 정위치–근접–중력–낙하–순서–조명–높이 순서로 외워 두자.

[해설]

육체적 작업 강도는 작업 중 몸에 나타나는 생리적 반응을 재서 간접적으로 평가한다.

• 근전도(EMG) — 근육의 전기적 활동을 기록해 국소 근육의 부하·피로를 본다.
• 산소소비량 — 에너지 소비에 비례하므로 전신 작업 부하의 대표 척도다.
• 에너지대사율(RMR) — 작업대사량을 기초대사량으로 나눈 값으로 작업 강도를 등급화한다.
• 심박수 — 부하가 커질수록 늘어나 현장에서 가장 간편하게 잰다.
• 보그 스케일(Borg Scale) — 작업자가 느끼는 힘든 정도를 점수로 매기는 주관적 운동강도 척도다.

혼동 주의: 보그 스케일은 심박수와 함께 쓰이는 주관적 척도이고, 나머지 넷은 계측기로 재는 객관적 척도다.

[해설]

점멸융합주파수(CFF, Critical Flicker Frequency)는 깜빡이는 빛의 점멸 속도를 높여 갈 때 깜빡임이 사라지고 연속된 빛으로 보이기 시작하는 임계주파수다.

CFF 값은 중추신경계의 피로·각성 수준에 따라 달라져 정신피로도·주의력 평가 지표로 쓰인다. 피로할수록 CFF 값은 낮아진다.

[해설]

영상표시단말기(VDT) 취급근로자 작업관리지침의 화면·키보드·작업대 배치 기준이다.

화면은 회전 및 경사조절이 가능해야 하고, 문자·도형과 배경의 휘도비(밝기 대비)는 작업자가 쉽게 조절할 수 있어야 한다. 키보드 경사는 5° 이상 15° 이하, 두께는 3cm 이하로 한다.

작업대 끝면과 키보드 사이는 손목을 받칠 수 있게 15cm 이상 띄운다. 화면과의 거리는 최소 40cm 이상, 화면 시야범위는 수평선 아래 10~15°로 한다.

외우는 요령: 키보드 경사·키보드 앞 간격·시선 하향각은 모두 15, 화면 거리만 40이다.

[해설]

산소소비량은 더글라스백법으로 구한다. 질소는 몸에서 소비되지 않으므로 배기 질소 농도로 흡기량을 거꾸로 구한 뒤, 흡기 산소량에서 배기 산소량을 뺀다.

분당 배기량 $\dfrac{90}{5}=18$ L/min
배기 질소 농도 $100-14-6=80\%$
분당 흡기량 $18\times\dfrac{0.80}{0.79}=18.23$ L/min

산소소비량 $18.23\times0.21-18\times0.14=1.31$ L/min
에너지소비량 = 산소소비량 × 5 kcal/L
$1.31\times5=6.54$ kcal/min

①: 정의 - 숙련된 사용자가 인터페이스에서 목표를 달성하기까지의 행위를 예측하여, 과제 수행시간·학습시간 등을 평가(예측)하는 모델
②: 구성요소 - 목표(Goals), 연산자·조작(Operators), 방법(Methods), 선택규칙(Selection rules)

[해설]

GOMS 모델은 숙련된 사용자가 인터페이스에서 목표를 이루기까지의 행위를 분석해 과제 수행시간·학습시간 등을 예측·평가하는 모델이다.

• 목표(Goals) — 사용자가 이루려는 최종 상태다.
• 연산자·조작(Operators) — 키 입력·마우스 이동처럼 더 쪼갤 수 없는 기본 동작이다.
• 방법(Methods) — 목표를 이루는 연산자의 순서, 즉 절차다.
• 선택규칙(Selection rules) — 방법이 여럿일 때 하나를 고르는 기준이다.

GOMS는 네 구성요소의 머리글자를 딴 이름이다. 오류 없는 숙련자를 전제하므로 초보자의 오류 예측에는 한계가 있다.

①: 작업장 상황조사 - 작업공정 변화, 작업설비 변화, 작업량 변화, 작업속도 및 최근 업무의 변화 중 2가지
②: 근골격계질환 증상조사 - 증상과 징후, 직업력(근무력), 근무형태(교대제 여부 등), 취미활동, 과거질병력 중 2가지

[해설]

근골격계부담작업 유해요인조사는 산업안전보건기준에 관한 규칙에 따른 조사다. 기본조사(작업장 상황조사·작업조건조사)와 근골격계질환 증상조사로 이루어진다.

• 작업장 상황조사 — 작업공정·작업설비·작업량·작업속도와 최근 업무가 어떻게 바뀌었는지 살핀다.
• 증상조사 — 증상과 징후, 직업력(근무력), 근무형태(교대제 여부 등), 취미활동, 과거질병력처럼 근로자 개인 쪽 요인을 살핀다.

혼동 주의: 작업시간·작업자세·작업방법은 작업장 상황조사가 아니라 작업조건조사 항목이다.

①: 목표 및 성능명세 결정 → 시스템의 정의 → 기본설계 → 인터페이스 설계 → 촉진물 설계 → 시험 및 평가
②: 감시, 정비유지(또는 프로그래밍)

[해설]

인간-기계 시스템 설계 6단계는 목표 및 성능명세 결정 → 시스템의 정의 → 기본설계 → 인터페이스 설계 → 촉진물 설계 → 시험 및 평가 순이다.

무엇을 얼마나 잘할지 먼저 정하고, 필요한 기능을 정의한 뒤 인간·기계 기능 할당(기본설계), 접점 설계, 매뉴얼·교육 같은 보조물(촉진물) 설계로 구체화한다. 마지막에 시험·평가로 목표 달성을 확인한다.

자동화 시스템은 감지·정보처리·의사결정·행동을 기계가 모두 수행하므로, 인간에게는 감시와 정비유지(또는 프로그래밍)만 남는다.

혼동 주의: 수동 체계는 인간이 동력원이고, 반자동(기계화) 체계는 인간이 조종·통제를 맡는다.

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.

• 학습용이성 — 처음 쓰는 초보자가 사용법을 얼마나 빨리 익히는가.
• 효율성 — 익숙해진 숙련자가 원하는 일을 얼마나 빨리 해내는가.
• 기억용이성 — 한동안 쓰지 않다가 다시 쓸 때 사용법을 얼마나 쉽게 떠올리는가.
• 에러 빈도 및 정도 — 실수를 얼마나 자주·심각하게 하며, 쉽게 되돌릴 수 있는가.
• 주관적 만족도 — 사용자가 제품을 쓰면서 얼마나 만족하는가.

구분 요령: 학습용이성은 초보자, 효율성은 숙련자, 기억용이성은 가끔 쓰는 사용자를 기준으로 본다.

[해설]

인체측정 자료의 응용원칙은 사용자 집단의 신체 치수 분포를 설계에 어떻게 반영할지 정하는 기준이다.

• 극단치 설계 — 최대치(출입문 높이 등) 또는 최소치(조종장치까지의 거리 등)를 기준으로 삼아 대부분의 사용자를 수용한다.
• 조절식 설계 — 의자 높이처럼 5~95% 범위 사용자가 스스로 맞춰 쓰게 하며, 가장 먼저 고려하는 원칙이다.
• 평균치 설계 — 조절식·극단치 설계가 부적절할 때만 평균값(은행 창구 높이 등)을 기준으로 한다.

외우는 요령: 적용 우선순위는 조절식 → 극단치 → 평균치 순이다.

① 정미시간 $NT = 2.20 \times \dfrac{110}{100} = 2.20 \times 1.10 = 2.42$분
외경법 표준시간 $ST = 2.42 \times (1 + 0.2) = 2.904$분 → 2.904분(≒2.9분)
8시간 중 여유시간 $= 8 \times 60 \times \dfrac{2.904 - 2.42}{2.904} = 480 \times 0.1667 = 80$분 → 80분
(표준시간을 2.9분으로 반올림하면 여유시간 0.48분, 비율 0.17이 되어 $480 \times 0.17 = 81.6$분으로도 답할 수 있다.)
② 내경법으로 잘못 적용한 표준시간 $ST = 2.42 \times \dfrac{1}{1 - 0.2} = 3.025$분(≒3.03분)
잘못 계산한 3.025분이 올바른 2.904분보다 크므로 근로자에게 유리하고 기업에 불리하다.

[해설]

정미시간은 관측시간에 레이팅 계수를 곱한 값이다. 여유율이 정미시간 기준이면 외경법, 근무시간 기준이면 내경법을 쓴다.

표준편차 0.35분은 관측횟수를 정할 때 쓰는 값이라 이 계산에는 쓰지 않는다.

정미시간 $NT=2.20\times1.10=2.42$분
외경법 표준시간 $ST=NT\times(1+A)=2.42\times1.2=2.904$분
8시간 중 여유시간 $480\times\dfrac{2.904-2.42}{2.904}=80$분

내경법으로 잘못 적용한 표준시간
$ST=NT\times\dfrac{1}{1-A}=2.42\times\dfrac{1}{0.8}=3.025$분

잘못 구한 3.025분이 올바른 2.904분을 넘으므로 같은 작업에 시간이 더 주어진다. 결국 기업에 불리하고 근로자에게는 유리하다.

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]

다수 기계 작업에서는 이론적 기계대수와 실제 대수를 비교해 주기를 정하는 쪽을 먼저 판단한다.
$n = \dfrac{a + t}{a} = \dfrac{2 + 3}{2} = 2.5$대

실제 대수 2대가 $n=2.5$ 이하이므로 작업자에게 여유가 있고 주기는 기계가 결정한다.
$a + t = 2 + 3 = 5$분 → 작업주기시간 5분

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

혼동 주의 — 실제 대수가 n을 넘으면 작업자가 병목이 되어 주기는 a × 대수로 바뀐다.

오류낼 확률 = 1 − (오류내지 않을 확률)
A: $(1-0.60)\times 60+(1-0.95)\times 10=0.4\times 60+0.05\times 10=24+0.5=24.5$ → 24.5만원
B: $(1-0.80)\times 60+(1-0.80)\times 10=0.2\times 60+0.2\times 10=12+2=14$ → 14만원
A(24.5만원) > B(14만원)이므로 B가 더 경제적이다.

[해설]

기대비용은 Σ(오류 확률 × 오류 비용)으로 구한다. 주어진 값은 오류를 내지 않을 확률이므로 1에서 빼서 오류 확률로 바꿔 쓴다.

A $0.4\times60+0.05\times10=24.5$만원
B $0.2\times60+0.2\times10=14$만원

B의 기대비용이 더 작으므로 B가 더 경제적이다. 비용이 큰 오류(양품을 불량으로 판별, 60만원)의 확률을 낮춘 쪽이 유리하다.

[해설]

SCAMPER는 7가지 질문으로 기존 대상을 변형해 개선안을 찾는 아이디어 발상기법이다.

• M(Modify, Magnify, Minify) — 모양·색·기능을 변형하거나 크기·빈도를 확대·축소해 본다.
• P(Put to other use) — 기존 대상이나 부산물을 다른 용도로 활용해 본다.
• R(Rearrange) — 구성요소의 배열·순서·배치를 재정렬해 본다.

나머지 글자는 S(대체), C(결합), A(적용), E(제거)다. R은 거꾸로 뒤집는 Reverse를 포함하기도 한다.