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[산업안전산업기사 실기] 3. 인간공학 및 시스템안전
산업안전산업기사 실기 필답형 단원별 빈칸 암기장 — 기출 2013~2026 핵심 총정리

3. 인간공학 및 시스템안전

총 42문항 · 주관식 · A4 약 1장

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3. 인간공학 및 시스템안전

42문항 · 주관식 · 정답·해설 포함
문제 1

출제 21-1

강제 환기란 ( ① )를 이용한 환기를 말한다.
정답 및 해설
① 기계


[해설]

강제환기는 온도차·바람 같은 자연력을 이용하는 자연환기와 대비되는 개념으로, 기계를 동력으로 사용해 강제로 공기를 순환시키는 환기 방식을 말한다.

송풍기·배풍기 등 기계 설비를 이용하므로 환기량과 방향을 인위적으로 조절할 수 있어, 밀폐공간이나 유해가스 발생 작업장처럼 자연환기만으로 부족한 곳에 적용된다.

문제 2

출제 21-1/16-1/13-1

위험기계의 조종 장치를 촉각적으로 암호화할 수 있는 차원 5가지이다.
① ( ① )
② ( ② )
③ ( ③ )
④ ( ④ )
⑤ ( ⑤ )
정답 및 해설
① 형상
② 크기
③ 촉감
④ 위치
⑤ 작동


[해설]

조종장치를 촉각으로 구분하게 만드는 것은 시각에 의존하지 않고도 오조작을 방지하기 위한 암호화(coding) 설계 원칙이다.

형상(손잡이 모양), ② 크기(치수 차이), ③ 촉감(표면 재질·질감)은 조종장치 자체의 물리적 특성으로 구분하는 방식이다.

④ 위치(배치 장소)와 ⑤ 작동(누름·당김·회전 등 조작 방법)은 다루는 절차로 구분하는 방식이며, 이 다섯 차원을 조합해 촉각만으로도 장치를 식별할 수 있게 설계한다.

문제 3

출제 20-4

FTA 용어를 설명하라.
① 컷셋(cut set): 기본사상이 ( ① ) 때, 정상사상(top event)을 ( ② ) 기본사상의 조합
② 패스셋(path set): 기본사상이 ( ③ ) 때, 정상사상을 ( ④ ) 기본사상의 조합 (시스템이 고장 나지 않도록 하는 기본사상의 조합)
정답 및 해설
① 일어났을
② 일으키는
③ 일어나지 않았을
④ 일으키지 않는


[해설]

컷셋과 패스셋은 FTA에서 정상사상(top event)을 일으키거나 막는 기본사상의 조합을 정리한 개념이라는 점이 핵심이다.

컷셋은 그 안의 기본사상이 모두 일어났을 때 반드시 정상사상을 일으키는 조합이고, 패스셋은 반대로 기본사상이 모두 일어나지 않았을 때 정상사상이 일어나지 않는, 즉 시스템의 정상 작동을 보장하는 조합이다.

컷셋은 고장(사고)을 유발하는 조건을, 패스셋은 안전한 작동을 보장하는 조건을 나타낸다는 방향의 차이를 구분하는 것이 채점 포인트다.

문제 4

출제 20-3/15-1

다음 고장 관련 용어를 설명하라.
① MTTF: ( ① ) - 고장까지의 평균시간
② MTTR: ( ② ) - 고장 발생 순간부터 수리완료 후 정상작동 시까지의 평균시간
③ MTBF: ( ③ ) - 고장 발생 순간부터 다음 고장 발생까지 간격
정답 및 해설
① 평균고장시간
② 평균수리시간
③ 평균고장간격


[해설]

MTTF·MTTR·MTBF는 모두 고장과 관련된 평균 시간 지표이지만, 어느 구간을 재는지가 다르다는 점이 결론이다.

MTTF(평균고장시간)는 비수리 설비가 가동을 시작해 고장이 날 때까지 걸리는 평균 시간이고, MTTR(평균수리시간)는 고장 발생 후 수리를 마쳐 정상 작동으로 복귀하기까지 걸리는 평균 시간이다.

MTBF(평균고장간격)는 수리 가능한 설비에서 한 번의 고장과 다음 고장 사이의 평균 간격으로, MTBF는 MTTF와 MTTR을 더한 값에 해당한다.

문제 5

출제 21-3/20-3

시기로 구분한 기계 고장 종류 3가지와 고장률 공식이다.
① ( ① )고장
② ( ② )고장
③ ( ③ )고장
고장률 공식: ( ④ ) / ( ⑤ )
정답 및 해설
① 초기
② 우발
③ 마모
④ 고장건수
⑤ 총가동시간


[해설]

기계의 고장은 시기에 따라 초기고장→우발고장→마모고장의 3단계(욕조곡선)로 나타나며, 고장률은 단위시간당 고장 건수로 정의된다는 것이 결론이다.

초기고장은 설계·제작 결함으로 사용 초기에 집중되어 고장률이 점차 감소하는 구간(DFR)이고, 우발고장은 예측 불가능한 원인으로 고장률이 일정하게 유지되는 구간(CFR)이다.

마모고장은 부품의 노후·마모로 시간이 갈수록 고장률이 증가하는 구간(IFR)이며, 고장률은 λ=고장건수총가동시간\lambda = \dfrac{\text{고장건수}}{\text{총가동시간}}로 구한다.

문제 6

출제 20-2/17-2

안전성 평가를 순서대로 나열하라.
[보기] ① 정성적평가 ② 재해정보에 의한 재평가 ③ FTA에 의한 재평가 ④ 대책검토 ⑤ 자료정비 ⑥ 정량적평가
( ① ) → ( ② ) → ( ③ ) → ( ④ ) → ( ⑤ ) → ( ⑥ )
정답 및 해설
① ⑤
② ①
③ ⑥
④ ④
⑤ ②
⑥ ③


[해설]

안전성 평가는 자료 수집부터 정성·정량 평가, 대책 수립, 재평가까지 정해진 6단계 순서로 진행되는 절차라는 점이 핵심이다.

먼저 대상 설비·공정의 자료정비(관계 자료의 정비·검토)를 마친 뒤, 위험 요인을 항목별로 짚는 정성적평가를 하고 이어 수치화된 위험도를 산출하는 정량적평가를 수행한다.

그 결과를 토대로 대책검토를 하고, 실제 발생한 재해정보에 의한 재평가와 FTA에 의한 재평가를 마지막에 거쳐 평가의 완결성을 높인다.

문제 7

출제 20-2/16-3

FT도에서 발생확률이 ①,④는 0.05, ②,③은 0.1일 때 시스템 신뢰도를 구하라.
① AND게이트 A: = ( ① )
② OR게이트 B: = ( ② )
③ 고장 발생확률 T: = ( ③ )
④ 신뢰도 발생확률 = ( ④ )
정답 및 해설
① 0.005
② 0.145
③ 0.000725


[해설]

AND게이트는 확률의 곱, OR게이트는 여사건(1에서 각 사건이 안 일어날 확률의 곱을 뺀 값)으로 계산한다는 원리가 이 문제의 핵심이다.

AND게이트 A는 두 사상이 동시에 일어나야 하므로 곱셈으로, OR게이트 B는 둘 중 하나만 일어나도 성립하므로 여사건으로 구한다.
A=0.05×0.1=0.005A = 0.05 \times 0.1 = 0.005
B=1(10.05)(10.1)=10.855=0.145B = 1-(1-0.05)(1-0.1) = 1-0.855 = 0.145

고장 발생확률 T는 두 게이트의 AND 결합이고, 신뢰도는 그 여사건이므로 고장확률이 매우 작아 1에 가깝게 나온다.
T=A×B=0.005×0.145=0.000725T = A \times B = 0.005 \times 0.145 = 0.000725
R(t)=10.000725=0.9992751R(t) = 1-0.000725 = 0.999275 \approx 1

문제 8

출제 21-1/20-1

Fool Proof란 인간의 ( ① )나 ( ② )가 발생해도 기계설비나 부품이 ( ③ )하게 작동하도록 설계하는 안전 설계 기법이다.
정답 및 해설
① 착오
② 휴먼에러
③ 안전


[해설]

Fool Proof는 사람이 실수해도 설비 자체가 위험한 상태로 가지 않도록 만드는 설계 개념이라는 것이 결론이다.

여기서 착오는 의도와 다르게 판단·인지를 잘못하는 것이고, 휴먼에러는 그로 인해 실제로 잘못된 조작·행동을 하는 것을 포괄한다.

이런 실수가 발생해도 기계·설비가 안전하게 작동하거나 정지하도록 인터록·가드 등을 두는 것이 목적이며, 인간의 주의력이 아니라 기계 측에서 안전을 담보한다는 점이 채점 포인트다.

문제 9

출제 22-2

주어진 그림을 보고 ( ① )를 작성한다. (결함수 분석에서 정상사상·중간사상·기본사상을 게이트로 연결한 ( ① )를 도시)
정답 및 해설
① FT도


[해설]

결함수분석(FTA)에서 정상사상·중간사상·기본사상을 게이트로 연결해 고장의 인과관계를 나타낸 도표를 FT도라고 부른다는 것이 결론이다.

FT도는 최상위에 정상사상(top event)을 두고, AND·OR 등 게이트를 통해 중간사상기본사상을 논리적으로 연결해 고장의 원인 경로를 시각화한다.

이렇게 작성한 FT도를 바탕으로 컷셋·패스셋을 구하거나 정량적 확률 계산을 수행할 수 있다.

문제 10

출제 22-3

인간 신뢰도 0.8, 기계 신뢰도 0.95일 때 시스템 신뢰도(%)를 구하라.
(1) 직렬: = ( ① ) %
(2) 병렬: = ( ② ) %
정답 및 해설
① 76
② 99


[해설]

시스템 신뢰도는 요소가 직렬이면 곱, 병렬이면 여사건으로 계산한다는 원리가 이 문제의 핵심이다.

직렬 연결은 모든 요소가 동시에 정상 작동해야 하므로 각 신뢰도를 곱한다.
0.8×0.95=0.76=76%0.8 \times 0.95 = 0.76 = 76\%

병렬 연결은 하나만 정상 작동해도 되므로 모두 고장 날 확률의 여사건으로 구하며, 그래서 직렬보다 신뢰도가 높게 나온다.
1(10.8)(10.95)=10.01=0.99=99%1-(1-0.8)(1-0.95) = 1-0.01 = 0.99 = 99\%

문제 11

출제 22-3/13-2

인간 실수 확률 추정 기법 4가지이다.
① 결함 수 분석( ① )
② 사건 수 분석( ② )
③ ( ③ )
④ ( ④ )
정답 및 해설
① FTA
② ETA
③ THERP
④ MORT


[해설]

인간의 실수 확률을 정량적으로 추정하는 대표 기법으로 FTA·ETA·THERP·MORT 4가지가 꼽힌다는 것이 결론이다.

FTA(결함수분석)와 ETA(사건수분석)는 각각 사고의 원인 경로와 발생 이후의 사건 전개를 나무 구조로 분석하는 기법이고, THERP는 작업을 기본행위 단위로 쪼개 각 행위의 성공·실패 확률을 정량화하는 인간 신뢰도 분석 기법이다.

MORT는 관리적 요인까지 포함해 사고 원인을 트리 구조로 분석하는 기법으로, 네 기법 모두 사고·실수의 발생 경로를 구조화해 확률을 산출한다는 공통점이 있다.

문제 12

출제 22-1

시스템 블록 다이어그램(부품 신뢰도 표시)의 신뢰도를 구하라.
계산식: = ( ① ) ≒ ( ② )
정답 및 해설
① 0.6552
② 0.66


[해설]

직렬·병렬이 혼합된 시스템은 병렬 구간을 먼저 여사건으로 묶은 뒤 직렬 구간과 곱해 전체 신뢰도를 구한다는 것이 핵심이다.

가운데 두 부품(신뢰도 0.7)이 병렬이므로 그 구간의 신뢰도를 먼저 구한다.
1(10.7)(10.7)=10.09=0.911-(1-0.7)(1-0.7) = 1-0.09 = 0.91

이 값을 앞뒤 직렬 부품(0.8, 0.9)과 곱하면 전체 시스템 신뢰도가 된다.
0.8×0.91×0.9=0.65520.660.8 \times 0.91 \times 0.9 = 0.6552 \approx 0.66

문제 13

출제 21-2

다음 설명에 맞는 용어를 쓰라.
① 전완과 상완을 곧게 펴서 파악할 수 있는 구역: ( ① )
② 상완을 자연스럽게 수직으로 늘어뜨리고 전완만으로 편하게 뻗어 작업하는 구역: ( ② )
정답 및 해설
① 최대작업영역
② 정상작업영역


[해설]

작업영역은 팔을 얼마나 뻗어서 움직이느냐에 따라 최대작업영역과 정상작업영역으로 구분된다는 것이 결론이다.

최대작업영역은 전완과 상완을 곧게 펴서 팔이 도달할 수 있는 최대 범위이고, 정상작업영역은 상완을 자연스럽게 수직으로 늘어뜨린 채 전완만으로 편하게 뻗어 작업할 수 있는 범위다.

반복 작업을 설계할 때는 신체 부담을 줄이기 위해 되도록 정상작업영역 안에서 동작이 이뤄지도록 배치하는 것이 원칙이다.

문제 14

출제 19-1

FT도에서 기본사상 X1, X2, X3, X4의 발생확률이 각각 0.03, 0.37, 0.2, 0.2일 때 정상사상 G1의 발생확률을 구하라.
① AND게이트 G2: = ( ① )
② OR게이트 G3: = ( ② )
③ G1: = ( ③ ) = ( ④ )
정답 및 해설
① 0.0111
② 0.36
③ 0.003996
④ 0.004


[해설]

이 문제도 AND게이트는 곱, OR게이트는 여사건으로 계산해 최종 정상사상 확률을 구하는 유형이다.

중간사상 G2와 G3를 각각 먼저 구한다.
G2=X1×X2=0.03×0.37=0.0111G_2 = X_1 \times X_2 = 0.03 \times 0.37 = 0.0111
G3=1(10.2)(10.2)=10.64=0.36G_3 = 1-(1-0.2)(1-0.2) = 1-0.64 = 0.36

정상사상 G1은 두 중간사상의 AND 결합이므로 곱해서 구한다.
G1=G2×G3=0.0111×0.36=0.0039960.004G_1 = G_2 \times G_3 = 0.0111 \times 0.36 = 0.003996 \approx 0.004

문제 15

출제 19-2

반스의 동작경제의 3원칙이다.
① ( ① )에 관한 원칙
② ( ② )에 관한 원칙
③ ( ③ )에 관한 원칙
정답 및 해설
① 신체사용
② 작업장 배치
③ 공구 및 장비의 설계


[해설]

반스(Barnes)의 동작경제 원칙은 작업 동작을 효율화하기 위한 세 가지 관점 — 신체, 작업장, 도구 — 로 나뉜다는 것이 결론이다.

  • 신체사용에 관한 원칙: 양손을 동시에 사용하고 최소한의 동작으로 작업한다.
  • 작업장 배치에 관한 원칙: 재료·공구를 정위치에 두어 동작 거리를 최소화한다.
  • 공구 및 장비의 설계에 관한 원칙: 치구·동력공구를 활용해 손의 부담을 줄인다.
문제 16

출제 19-2

인간이 현존하는 기계를 능가하는 기능 5가지이다. 빈칸을 채우시오.
① 예기치 못한 사건을 ( ① )
② 다양한 종류의 자극을 ( ② )
③ ( ③ )에서 자극을 감지
④ 많은 양의 정보를 ( ④ ) 보관
⑤ ( ⑤ )으로 추리하여 여러 문제를 해결
정답 및 해설
① 감지
② 식별
③ 저에너지
④ 장기간
⑤ 귀납적


[해설]

인간은 예측 불가능한 상황에 유연하게 대응하는 능력에서 기계보다 우수하다는 것이 이 목록의 공통 결론이다.

  • 예기치 못한 사건을 감지하는 능력
  • 다양한 종류의 자극을 식별하는 능력
  • 저에너지(미약한) 자극을 감지하는 능력
  • 많은 양의 정보를 장기간 보관하는 능력
  • 다양한 경험으로부터 귀납적으로 추리해 문제를 해결하는 능력

반대로 반복적·정량적 계산이나 빠른 반응 속도는 기계가 인간보다 우수한 영역으로 대비된다.

문제 17

출제 19-3

정량적(아날로그) 표시장치의 지침 설계 요령 4가지이다. 빈칸을 채우시오.
① 선각이 ( ① ) 정도되는 ( ② ) 지침 사용
② 지침은 ( ③ )과 밀착
③ 지침의 끝은 ( ④ )과 맞닿되 겹치지 않게
④ 지침의 색은 ( ⑤ )에서 눈금의 ( ⑥ )까지 칠하기
정답 및 해설
① 20도
② 뾰족한
③ 눈금면
④ 작은눈금
⑤ 선단
⑥ 중심


[해설]

아날로그(정량적) 표시장치의 지침은 눈금을 정확히 읽을 수 있도록 형태·위치·색상을 세밀하게 규정한다는 것이 결론이다.

  • 선각이 20도 정도 되는 뾰족한 지침을 사용한다.
  • 지침은 눈금면과 밀착시킨다.
  • 지침의 끝은 작은눈금과 맞닿되 겹치지 않게 한다.
  • 지침의 색은 선단에서 눈금의 중심까지 칠한다.

이런 세부 규정은 시차(parallax)를 줄이고 판독 오차를 최소화하기 위한 것이다.

문제 18

출제 19-3

THERP에 대한 설명이다. 빈칸을 채우시오.
① 인간의 실수의 확률을 ( ① )으로 평가하기 위한 기법
② 분석하고자 하는 작업을 ( ② )로 하여 각 행위의 ( ③ ), ( ④ ) 확률을 계산하는 방법
정답 및 해설
① 정량적
② 기본행위
③ 성공
④ 실패


[해설]

THERP는 인간의 실수 확률을 수치로 추정하는 대표적인 정량적 기법이라는 것이 결론이다.

분석 대상 작업을 더 이상 나눌 수 없는 기본행위 단위로 분해한 뒤, 각 기본행위가 성공할 확률과 실패할 확률을 추정해 전체 작업의 인간 신뢰도를 계산한다.

이렇게 산출된 확률은 FTA의 기본사상 확률로도 활용되어 인적 요인이 포함된 시스템 신뢰도 평가에 쓰인다.

문제 19

출제 18-1/16-1/15-3/14-1/13-1

휴먼에러에서 Swain의 심리적 분류에 따른 오류 4가지이다. 빈칸을 채우시오.
① ( ① ) 에러
② ( ② ) 에러
③ ( ③ ) 에러
④ ( ④ ) 에러
정답 및 해설
① 생략
② 실행
③ 순서
④ 시간
(그 외: 과잉행동 에러, 선택 에러, 물량 에러)


[해설]

Swain의 심리적 분류는 인간이 '무엇을 잘못했는가'라는 행동의 형태에 따라 실수를 구분한다는 것이 결론이다.

  • 생략(omission) 에러: 필요한 작업(단계)을 빠뜨리는 실수
  • 실행(commission) 에러: 작업을 잘못된 방법으로 수행하는 실수
  • 순서(sequential) 에러: 작업을 정해진 순서와 다르게 수행하는 실수
  • 시간(time) 에러: 정해진 시간 내에 완수하지 못하는 실수

이 외에 불필요한 행동을 하는 과잉행동 에러, 선택 에러, 물량 에러도 함께 언급되지만, 위 4가지가 핵심 분류로 가장 자주 출제된다.

문제 20

출제 18-1

인간 신뢰도가 0.8일 때, 시스템 종합 신뢰도가 0.7 이상이 되려면 기계 신뢰도는 얼마 이상이어야 하는가?
관계식: ( ① ) × 기계 신뢰도 = ( ② )
기계 신뢰도 = ( ③ )
정답 및 해설
① 인간 신뢰도(0.8)
② 종합 신뢰도(0.7)


[해설]

직렬 시스템의 종합 신뢰도는 각 요소 신뢰도의 곱이므로, 목표 신뢰도를 인간 신뢰도로 나누면 필요한 기계 신뢰도가 나온다는 것이 결론이다.

관계식을 세우고 주어진 값을 대입한다.
인간 신뢰도×기계 신뢰도=종합 신뢰도\text{인간 신뢰도} \times \text{기계 신뢰도} = \text{종합 신뢰도}
0.8×기계 신뢰도=0.70.8 \times \text{기계 신뢰도} = 0.7

따라서 기계 신뢰도는 0.875 이상이어야 종합 신뢰도 0.7을 만족한다.
0.70.8=0.875\dfrac{0.7}{0.8} = 0.875

문제 21

출제 18-2

강렬한 소음작업 기준이다. 빈칸을 채우시오.
① 90 dB 이상의 소음이 1일 ( ① ) 시간 이상 발생되는 작업
② 100 dB 이상의 소음이 1일 ( ② ) 시간 이상 발생되는 작업
③ 110 dB 이상의 소음이 1일 ( ③ ) 분 이상 발생되는 작업
④ 115 dB 이상의 소음이 1일 ( ④ ) 분 이상 발생되는 작업
정답 및 해설
① 8
② 2
③ 30
④ 15


[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙은 소음 강도가 클수록 짧은 노출시간만 허용하도록 강렬한 소음작업 기준을 두고 있다는 것이 결론이다.

  • 90 dB 이상: 1일 8시간 이상 발생하는 작업
  • 100 dB 이상: 1일 2시간 이상 발생하는 작업
  • 110 dB 이상: 1일 30분 이상 발생하는 작업
  • 115 dB 이상: 1일 15분 이상 발생하는 작업

소음이 5 dB 커질 때마다 허용 노출시간이 절반으로 줄어드는 청력 보호 기준을 반영한 것이다.

문제 22

출제 17-1

누적외상성질환(CTDs)의 발생요인 3가지이다. 빈칸을 채우시오.
① ( ① )인 동작
② ( ② )한 작업자세
③ ( ③ )한 힘의 사용
정답 및 해설
① 반복적
② 부적절
③ 무리
(그 외: 날카로운 면과의 신체접촉, 진동 및 온도)


[해설]

누적외상성질환(CTDs)은 신체 부담이 누적되어 발생하는 근골격계질환으로, 반복성·부적절한 자세·과도한 힘이 3대 요인으로 꼽힌다는 것이 결론이다.

  • 반복적인 동작을 지속하는 경우
  • 부적절한 작업자세를 유지하는 경우
  • 무리한 힘을 사용하는 경우

이 밖에 날카로운 면과의 신체 접촉, 진동, 온도(저온) 등 환경적 요인도 CTDs 발생을 촉진하는 요인으로 함께 다뤄진다.

문제 23

출제 21-3/17-1

고장률이 각각 A=0.15, B=0.15, C=0.15인 요소 3개가 직렬연결(AND)되었을 때 정상사상 발생확률을 구하라.
계산식: = ( ① ) = ( ② )
정답 및 해설
① 0.00337
② 0.003


[해설]

직렬(AND)로 연결된 요소들은 모두 발생해야 정상사상이 성립하므로 각 발생확률을 곱해서 계산한다는 것이 결론이다.

세 요소의 고장률을 그대로 곱한 뒤 자리수를 정리한다.
0.15×0.15×0.15=0.0033750.003370.0030.15 \times 0.15 \times 0.15 = 0.003375 \approx 0.00337 \approx 0.003

직렬로 연결되는 요소가 늘어날수록 전체 발생확률은 급격히 작아지는 것이 직렬(AND) 구조의 특징이다.

문제 24

출제 17-3

2 m 떨어진 곳에서의 조도가 120 lux이다. 3 m 떨어진 곳에서의 조도를 구하시오.
조도는 거리의 ( ① )에 반비례한다.
조도 = ( ② ) lux
정답 및 해설
① 제곱
lux


[해설]

조도(照度)는 광원으로부터의 거리의 제곱에 반비례한다는 역제곱법칙이 이 계산의 근거다.

2 m 지점의 조도 120 lux에 거리비의 제곱을 곱해 3 m 지점의 조도를 구한다.
E2=E1×(d1d2)2E_2 = E_1 \times \left(\dfrac{d_1}{d_2}\right)^2
=120×(23)2=120×49=53.33 lux= 120 \times \left(\dfrac{2}{3}\right)^2 = 120 \times \dfrac{4}{9} = 53.33\ \text{lux}

거리가 멀어질수록 조도가 급격히 감소하므로, 작업면 조도를 확보하려면 광원과의 거리 관리가 중요하다.

문제 25

출제 16-1

인간공학에서 인간성능 기준 4가지이다. 빈칸을 채우시오.
① ( ① ) 지표
② ( ② ) 척도
③ ( ③ ) 반응
④ ( ④ ) 빈도
정답 및 해설
① 생리학적
② 인간 성능
③ 주관적
④ 사고


[해설]

인간공학에서 인간의 성능을 평가할 때는 생리적 반응부터 실제 사고 발생까지 여러 층위의 지표를 함께 활용한다는 것이 결론이다.

  • 생리학적 지표: 심박수·근전도 등 신체 반응 측정치
  • 인간 성능 척도: 작업 수행의 정확도·속도 등 직접적 수행 결과
  • 주관적 반응: 피로도·불편감 등 작업자 스스로 느끼는 평가
  • 사고 빈도: 실제 발생한 사고·재해 건수
문제 26

출제 21-1/16-3

4m 떨어진 곳에서 음압수준이 100 dB인 프레스가 있다. 30m 떨어진 곳의 음압수준을 구하면, 계산식은 이고, 계수 ( ① ), 답은 약 ( ② ) dB이다.
정답 및 해설
① 20
② 82.50


[해설]

점음원의 음압수준은 거리가 멀어질수록 20log 관계식에 따라 감소한다는 것이 결론이며, 계수 20은 점음원이 구면으로 확산될 때의 감쇠 특성에서 나온다.

거리에 따른 음압수준 감쇠식에 4 m·30 m를 대입한다.
SPL2=SPL120log(d2d1)SPL_2 = SPL_1 - 20\log\left(\dfrac{d_2}{d_1}\right)
=10020log(304)=10017.50=82.50 dB= 100 - 20\log\left(\dfrac{30}{4}\right) = 100 - 17.50 = 82.50\ \text{dB}

거리가 7.5배 멀어져도 음압수준은 17.5 dB만 줄어드는 것처럼, 소음은 거리에 대해 로그적으로 완만하게 감소한다.

문제 27

출제 15-1

다음 설명하는 용어를 쓰시오.
① 단조로운 업무가 장시간 지속될 때 작업자의 감각기능 및 판단기능이 둔화 또는 마비되는 현상: ( ① )
② 작업대사량과 기초대사량의 비로서, 작업대사량은 작업시 소비된 에너지와 안정시 소비된 에너지의 차: ( ② )
③ 기계의 결함을 찾아내 고장율을 안정시키는 것: ( ③ )
④ 인간 또는 기계에 과오나 동작상의 실수가 있어도 사고를 발생시키지 않도록 통제를 가하는 것: ( ④ )
정답 및 해설
① 감각차단현상
② 에너지대사율(RMR)
③ 디버깅 (Debuging)
④ 페일 세이프 (Fail Safe)


[해설]

네 용어는 ①②가 사람의 심리·생리 상태를, ③④가 설비의 신뢰성과 안전설계를 가리키는 인간공학·시스템안전 단원의 대표적 기본 용어들로, 서로 묶어 외우기보다 각각의 정의를 정확히 구분해 두는 것이 채점 포인트다.

감각차단현상은 단조로운 업무가 장시간 이어져 자극이 부족해질 때 감각기능과 판단기능이 둔화·마비되는 현상이고, 에너지대사율(RMR)은 작업 시 소비에너지에서 안정 시 소비에너지를 뺀 작업대사량을 기초대사량으로 나눈 값으로 작업강도를 나타낸다.

디버깅은 초기고장 기간에 기계·설비의 결함을 찾아내 고장률을 안정 상태로 낮추는 활동이며, 페일 세이프는 인간이나 기계에 과오·동작상의 실수가 있어도 그것이 곧바로 사고로 이어지지 않도록 통제를 가하는 설계 개념이다.

문제 28

출제 15-2

습구온도 20 ℃, 건구온도 30 ℃일 때 옥스포드(Oxford) 지수를 계산하시오.
WD = ( ① ) × 습구온도 + ( ② ) × 건구온도
WD = ( ③ )
정답 및 해설
① 0.85
② 0.15


[해설]

옥스포드 지수(WD)는 습구온도에 0.85, 건구온도에 0.15의 가중치를 곱해 합산하는 습건지수로, 발한·증발냉각에 더 큰 영향을 주는 습구온도의 비중을 높게 둔 것이 핵심이다.

WD=0.85×20+0.15×30WD=0.85\times20+0.15\times30
WD=17+4.5=21.5WD=17+4.5=21.5

0.85와 0.15의 가중치를 서로 바꾸어 적용하는 실수가 채점에서 자주 감점되는 지점이다.

문제 29

출제 15-2

사업장 위험성평가에 관한 지침상 용어이다. 빈칸을 채우시오.
① ( ① ): 유해·위험요인이 부상 또는 질병으로 이어질 수 있는 가능성(빈도)과 중대성(강도)을 조합한 것
② ( ② ): 유해·위험요인별로 가능성과 중대성의 크기를 각각 추정하여 위험성의 크기를 산출하는 것
③ ( ③ ): 유해·위험요인별로 추정한 위험성의 크기가 허용 가능한 범위인지 여부를 판단하는 것
정답 및 해설
① 위험성
② 위험성 추정
③ 위험성 결정


[해설]

세 용어는 사업장 위험성평가에 관한 지침이 정한 절차 개념으로, 가능성과 중대성을 조합한 크기(①), 그 크기를 산출하는 과정(②), 산출된 크기가 허용 범위인지 판단하는 과정(③)을 순서대로 구분한 것이다.

위험성은 결과값이고 위험성 추정은 그 값을 만드는 계산 절차, 위험성 결정은 계산된 위험성을 기준과 비교·판단하는 절차라는 순서 관계를 혼동하지 않아야 한다.

문제 30

출제 14-1

인간-기계 통합시스템에서 시스템이 갖는 기능 4가지이다. 빈칸을 채우시오.
① ( ① )
② ( ② )
③ ( ③ ) 및 의사 결정
④ ( ④ )
정답 및 해설
① 입력
② 감지
③ 정보 처리
④ 행동
(그 외: 출력, 정보 보관(정보 저장))


[해설]

인간-기계 통합시스템은 외부 자극을 입력받아 이를 감지하고, 감지된 정보를 처리하여 의사 결정을 내린 뒤 이에 따라 행동하는 흐름으로 작동한다.

③은 이미 제시된 "( ③ ) 및 의사 결정" 앞에 정보 처리가 들어가 "정보 처리 및 의사 결정"이라는 하나의 기능 단계를 완성한다.

같은 흐름을 다른 관점에서 서술하면 결과 단계를 출력으로, 처리 전 상태 보관을 정보 보관(저장)으로 표현하는 문헌도 있어 명칭이 달라도 기능상 위치가 같으면 같은 개념으로 봐야 한다.

문제 31

출제 14-2

미국방성 위험성평가(MIL-STD-882B) 중 위험도 4단계이다. 빈칸을 채우시오.
① 1단계: ( ① ) (catastrophic)
② 2단계: ( ② ) (critical)
③ 3단계: ( ③ ) (marginal)
④ 4단계: ( ④ ) (negligible)
정답 및 해설
① 파국적
② 위기적
③ 한계적
④ 무시가능


[해설]

MIL-STD-882B는 위험도를 파국적(catastrophic) → 위기적(critical) → 한계적(marginal) → 무시가능(negligible) 4단계로 구분하며, 1단계에 가까울수록 피해 정도가 크다.

1단계는 사망이나 시스템 손실, 2단계는 심각한 부상과 중대한 시스템 손상, 3단계는 경미한 부상과 경미한 손상, 4단계는 부상·손상이 거의 없는 수준에 대응한다.

영문 표기와 함께 순서를 암기하면 국문 명칭이 헷갈리지 않는데, 특히 critical(2단계, 위기적)marginal(3단계, 한계적)을 서로 바꿔 쓰는 오답이 잦다.

문제 32

출제 14-2

A, B, C 발생확률이 각각 0.15이고 병렬(OR)로 접속될 때 정상사상 발생확률을 구하라.
계산식: = ( ① )
정답 및 해설
① 0.39


[해설]

세 요소가 병렬(OR)로 접속된 구조에서는 어느 하나만 발생해도 정상사상이 일어나므로, 정상사상이 발생하지 않을 확률은 세 요소가 모두 발생하지 않을 확률의 곱이 된다. 따라서 발생확률은 1에서 그 값을 뺀다.

1(10.15)(10.15)(10.15)1-(1-0.15)(1-0.15)(1-0.15)
=10.853=10.614125=0.3858750.39=1-0.85^3=1-0.614125=0.385875\approx0.39

AND 접속의 단순 곱셈 공식과 달리, OR 접속은 여사건을 이용한 뺄셈 형태라는 점이 채점 포인트다.

문제 33

출제 14-3

표를 보고 열압박지수(HSI), 작업지속시간(WT), 휴식시간을 구하시오. (체온상승 허용치는 1℃를 250 Btu로 환산)
대사: 작업 1500 / 휴식 320, 복사: 작업 1000 / 휴식 -200, 대류: 작업 500 / 휴식 -500, Emax: 작업 1500 / 휴식 2300 (Btu/hr)
① 작업 중 Ereq = ( ① ) Btu/hr
② 휴식 중 Ereq = ( ② ) Btu/hr
③ HSI = (작업 중 Ereq / 최대 E) × 100% = ( ③ ) %
④ 작업지속시간(WT) = 250 / (작업 중 Ereq - 작업 중 최대 E) = ( ④ ) 시간
⑤ 휴식시간 = 250 / (휴식 중 최대 E - 휴식 중 Ereq) = ( ⑤ ) 시간
정답 및 해설
Btu/hr
Btu/hr
%
시간
시간


[해설]

열압박지수(HSI)는 작업에서 요구되는 증발열량 Ereq가 환경이 허용하는 최대 증발열량 Emax 대비 얼마나 되는지를 백분율로 나타낸 지표로, 값이 클수록 작업지속시간은 짧아지고 필요 휴식시간은 길어진다.

대사·복사·대류 열량을 합산하면 작업 중 Ereq=1500+1000+500=3000 Btu/hrE_{req}=1500+1000+500=3000\ \mathrm{Btu/hr}, 휴식 중 Ereq=320+(200)+(500)=380 Btu/hrE_{req}=320+(-200)+(-500)=-380\ \mathrm{Btu/hr}이다.

HSI=30001500×100=200%HSI=\dfrac{3000}{1500}\times100=200\%
WT=25030001500=0.17 시간WT=\dfrac{250}{3000-1500}=0.17\ \text{시간}
휴식시간=2502300(380)=0.09 시간\text{휴식시간}=\dfrac{250}{2300-(-380)}=0.09\ \text{시간}

휴식 중에는 복사·대류로 열을 잃어 Ereq가 음수가 되므로, 부호를 그대로 살려야 체온상승 허용치 250 Btu를 나누는 분모가 맞게 잡힌다.

문제 34

출제 24-3/22-2/17-2/14-3

주변 기계·벽의 반사율이 80%, 안전표지판의 반사율이 20%일 때 대비를 구하라.
대비 공식: (( ① )=배경 반사율, ( ② )=표적 반사율)
계산식: = ( ③ ) %
정답 및 해설
① Lb
② Lt
③ 75


[해설]

대비(contrast)는 배경휘도(Lb)표적휘도(Lt)의 차이를 배경휘도로 나눈 값으로, 배경이 표적보다 밝을수록(반사율 차가 클수록) 대비값이 커진다.

802080×100=75%\dfrac{80-20}{80}\times100=75\%로 계산되며, 분모에 반드시 배경 반사율(Lb)을 넣어야 한다는 점이 채점 포인트다.

문제 35

출제 19-2/16-2/15-3/13-1

1시간 동안 1분당 6kcal를 소모하는 작업을 수행할 때 휴식시간과 작업시간을 구하라.(권장 에너지 소비량 분당 5kcal, E=6)
(1) 휴식시간: = ( ① )분
(2) 작업시간: 휴식시간 = ( ② )분
정답 및 해설
① 13.33
② 46.66


[해설]

휴식시간 산정은 Murrell 공식을 따르며, 작업 중 에너지소비량(E)이 권장 평균 에너지소비량(5kcal/min)을 초과한 만큼을 휴식 중 기초대사 수준(1.5kcal/min)과의 차이로 나누어 60분에 곱해 구한다.

휴식시간=60×6561.5=13.33 분\text{휴식시간}=60\times\dfrac{6-5}{6-1.5}=13.33\ \text{분}
작업시간=6013.33=46.67 분\text{작업시간}=60-13.33=46.67\ \text{분}

분모의 1.5는 안정 시 에너지소비량, 5는 권장 평균 에너지소비량이라는 점을 혼동하지 않아야 하며, 작업시간은 끝자리 처리 방식에 따라 46.66분으로도 제시된다.

문제 36

출제 13-2

반경 20cm의 조종구를 20˚ 움직였을 때 표시장치의 커서는 2cm 이동하였다. C/R비를 구하고 설계가 적합한지 판정하시오.
① C/R비 = ( ① )
② 판정: ( ② ) (최적 C/R비는 ( ③ ) 정도이다)
정답 및 해설

② 부적합
③ 1.18 ~ 2.42


[해설]

C/R비는 조종장치의 이동량을 표시장치(커서)의 이동량으로 나눈 값으로, 값이 클수록 조종장치를 많이 움직여야 표시장치가 조금 움직이는 둔감한 조작을 의미한다.

조종구가 그리는 호의 길이 20360×2π×20=6.98 cm\dfrac{20}{360}\times2\pi\times20=6.98\ \mathrm{cm}를 커서 이동량 2cm로 나누면 C/R=3.49C/R=3.49이다.

이 값이 최적 범위(1.18~2.42)를 벗어나 조종장치가 지나치게 둔감하게 설계돼 부적합으로 판정한다.

문제 37

출제 13-3

다음 불대수를 계산하시오.
① A + 1 = ( ① )
② A + 0 = ( ② )
③ A(A + B) = ( ③ )
④ A + AB = ( ④ )
정답 및 해설




[해설]

네 식 모두 불대수의 기본 항등식으로, ①은 1(지배)법칙, ②는 항등법칙, ③④는 흡수법칙에 해당한다.

A+1은 어떤 값과 논리합을 해도 1이 되므로 1이고, A+0은 0을 더해도 값이 변하지 않아 A가 된다. A(A+B)와 A+AB는 뒤에 붙은 항이 앞의 A에 이미 포함돼 결과에 영향을 주지 않으므로 모두 A로 정리된다.

문제 38

출제 23-1

다음 설명하는 정량적 위험성 평가 기법을 쓰시오.
작업자를 포함하는 시스템의 각 구성요소의 ( ① )을 시작으로 하여 발생되는 최종 결과를 ( ② )으로 평가하는 기법
→ ( ③ )
정답 및 해설
① 초기사건
② 귀납적
③ ETA (Event Tree Analysis)


[해설]

이 기법은 초기사건(고장·이상)이 발생했을 때 이후 여러 안전장치·대응의 성공/실패 경로를 가지치기 식으로 전개해 최종 결과의 확률을 구하는 ETA(사건수 분석)이다.

초기사건에서 출발해 결과를 도출하는 귀납적 방식이라는 점에서, 정상사상(결과)에서 원인을 거슬러 올라가는 연역적 기법인 FTA와 대비된다.

문제 39

출제 23-1/21-2

고장발생확률이 0.0004 건/시간인 기계를 1000시간 가동했을 때 신뢰도(%)를 구하라.
신뢰도 공식:
계산식: = ( ① ) %
정답 및 해설
① 67.03


[해설]

신뢰도는 고장률이 일정한 지수분포를 따를 때 R(t)=eλtR(t)=e^{-\lambda t}로 구하며, 고장률(λ)가동시간(t)의 곱이 클수록 신뢰도는 낮아진다.

λt=0.0004×1000=0.4\lambda t=0.0004\times1000=0.4
R(t)=e0.4=0.6703R(t)=e^{-0.4}=0.6703

백분율로 바꾸면 67.03%이며, 지수를 음수로 취하는 것과 λ의 단위(건/시간)를 t(시간)에 그대로 곱해야 하는 점을 놓치지 않아야 한다.

문제 40

출제 23-3/17-3

FTA에 사용되는 기호들의 명칭을 쓰시오(왼쪽부터).
① ( ① )사상
② ( ② )게이트
③ ( ③ )사상
④ ( ④ )사상
정답 및 해설
① 생략
② 억제
③ 기본
④ 통상


[해설]

FTA 기호는 사상의 성격에 따라 구분된다. 생략사상(①)은 정보가 부족하거나 세부 전개의 실익이 없어 더 이상 분석하지 않는 사상이고, 억제게이트(②)는 입력사상이 발생해도 수정기호에 적힌 조건을 만족해야만 출력이 발생하는 조건부 게이트다.

기본사상(③)은 더 이상 원인을 분해할 수 없는 재해의 근본 원인이 되는 사상이며, 통상사상(④)은 통상적으로 발생이 예상되는 사상을 나타낸다.

문제 41

출제 23-3/20-4

청각적 표시장치보다 시각적 표시장치를 사용하는 것이 더 좋은 경우 5가지이다.
① 정보가 ( ① )할 때
② 정보가 ( ② )
③ 정보가 후에 ( ③ )될 때
④ 정보가 ( ④ ) 위치를 다룰 때
⑤ 수신 장소가 ( ⑤ ) 때
정답 및 해설
① 복잡
② 길 때
③ 재참조
④ 공간적
⑤ 시끄러울


[해설]

시각적 표시장치는 정보가 복잡하거나 길고, 나중에 다시 참조(재참조)해야 하거나 공간적 위치 관계를 다루는 경우, 그리고 수신 장소가 시끄러운 환경에서 청각 신호보다 유리하다.

반대로 정보가 간단·짧고 즉각적 행동이 필요하며 어두운 곳에서 이동하는 경우에는 청각적 표시장치가 더 적합하므로, 이 다섯 조건은 청각 표시장치가 유리한 조건과 서로 대응되는 관계로 함께 기억해두면 좋다.

문제 42

출제 24-2/22-2/22-1/20-1/18-3/18-2/16-2

상시 작업하는 장소의 작업면 조도 기준이다.(갱내 작업장·감광재료 취급 작업장 제외)
(a) 보통작업: ( ① ) Lux 이상
(b) 정밀작업: ( ② ) Lux 이상
(c) 초정밀작업: ( ③ ) Lux 이상
정답 및 해설
① 150
② 300
③ 750


[해설]

작업면 조도 기준은 작업의 정밀도가 높을수록 더 밝은 조도를 요구하며, 보통작업 150 lux, 정밀작업 300 lux, 초정밀작업 750 lux 이상을 확보해야 한다.

이는 갱내 작업장과 감광재료 취급 작업장처럼 별도 기준이 적용되는 장소를 제외한 상시 작업 장소에 적용되는 최소 기준이며, 그 밖의 작업은 75 lux 이상이 함께 규정되어 있다.

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3. 인간공학 및 시스템안전

42문항 · 주관식 · 정답·해설 포함
문제 1

출제 21-1

강제 환기란 ( ① )를 이용한 환기를 말한다.
정답 및 해설
① 기계


[해설]

강제환기는 온도차·바람 같은 자연력을 이용하는 자연환기와 대비되는 개념으로, 기계를 동력으로 사용해 강제로 공기를 순환시키는 환기 방식을 말한다.

송풍기·배풍기 등 기계 설비를 이용하므로 환기량과 방향을 인위적으로 조절할 수 있어, 밀폐공간이나 유해가스 발생 작업장처럼 자연환기만으로 부족한 곳에 적용된다.

문제 2

출제 21-1/16-1/13-1

위험기계의 조종 장치를 촉각적으로 암호화할 수 있는 차원 5가지이다.
① ( ① )
② ( ② )
③ ( ③ )
④ ( ④ )
⑤ ( ⑤ )
정답 및 해설
① 형상
② 크기
③ 촉감
④ 위치
⑤ 작동


[해설]

조종장치를 촉각으로 구분하게 만드는 것은 시각에 의존하지 않고도 오조작을 방지하기 위한 암호화(coding) 설계 원칙이다.

형상(손잡이 모양), ② 크기(치수 차이), ③ 촉감(표면 재질·질감)은 조종장치 자체의 물리적 특성으로 구분하는 방식이다.

④ 위치(배치 장소)와 ⑤ 작동(누름·당김·회전 등 조작 방법)은 다루는 절차로 구분하는 방식이며, 이 다섯 차원을 조합해 촉각만으로도 장치를 식별할 수 있게 설계한다.

문제 3

출제 20-4

FTA 용어를 설명하라.
① 컷셋(cut set): 기본사상이 ( ① ) 때, 정상사상(top event)을 ( ② ) 기본사상의 조합
② 패스셋(path set): 기본사상이 ( ③ ) 때, 정상사상을 ( ④ ) 기본사상의 조합 (시스템이 고장 나지 않도록 하는 기본사상의 조합)
정답 및 해설
① 일어났을
② 일으키는
③ 일어나지 않았을
④ 일으키지 않는


[해설]

컷셋과 패스셋은 FTA에서 정상사상(top event)을 일으키거나 막는 기본사상의 조합을 정리한 개념이라는 점이 핵심이다.

컷셋은 그 안의 기본사상이 모두 일어났을 때 반드시 정상사상을 일으키는 조합이고, 패스셋은 반대로 기본사상이 모두 일어나지 않았을 때 정상사상이 일어나지 않는, 즉 시스템의 정상 작동을 보장하는 조합이다.

컷셋은 고장(사고)을 유발하는 조건을, 패스셋은 안전한 작동을 보장하는 조건을 나타낸다는 방향의 차이를 구분하는 것이 채점 포인트다.

문제 4

출제 20-3/15-1

다음 고장 관련 용어를 설명하라.
① MTTF: ( ① ) - 고장까지의 평균시간
② MTTR: ( ② ) - 고장 발생 순간부터 수리완료 후 정상작동 시까지의 평균시간
③ MTBF: ( ③ ) - 고장 발생 순간부터 다음 고장 발생까지 간격
정답 및 해설
① 평균고장시간
② 평균수리시간
③ 평균고장간격


[해설]

MTTF·MTTR·MTBF는 모두 고장과 관련된 평균 시간 지표이지만, 어느 구간을 재는지가 다르다는 점이 결론이다.

MTTF(평균고장시간)는 비수리 설비가 가동을 시작해 고장이 날 때까지 걸리는 평균 시간이고, MTTR(평균수리시간)는 고장 발생 후 수리를 마쳐 정상 작동으로 복귀하기까지 걸리는 평균 시간이다.

MTBF(평균고장간격)는 수리 가능한 설비에서 한 번의 고장과 다음 고장 사이의 평균 간격으로, MTBF는 MTTF와 MTTR을 더한 값에 해당한다.

문제 5

출제 21-3/20-3

시기로 구분한 기계 고장 종류 3가지와 고장률 공식이다.
① ( ① )고장
② ( ② )고장
③ ( ③ )고장
고장률 공식: ( ④ ) / ( ⑤ )
정답 및 해설
① 초기
② 우발
③ 마모
④ 고장건수
⑤ 총가동시간


[해설]

기계의 고장은 시기에 따라 초기고장→우발고장→마모고장의 3단계(욕조곡선)로 나타나며, 고장률은 단위시간당 고장 건수로 정의된다는 것이 결론이다.

초기고장은 설계·제작 결함으로 사용 초기에 집중되어 고장률이 점차 감소하는 구간(DFR)이고, 우발고장은 예측 불가능한 원인으로 고장률이 일정하게 유지되는 구간(CFR)이다.

마모고장은 부품의 노후·마모로 시간이 갈수록 고장률이 증가하는 구간(IFR)이며, 고장률은 λ=고장건수총가동시간\lambda = \dfrac{\text{고장건수}}{\text{총가동시간}}로 구한다.

문제 6

출제 20-2/17-2

안전성 평가를 순서대로 나열하라.
[보기] ① 정성적평가 ② 재해정보에 의한 재평가 ③ FTA에 의한 재평가 ④ 대책검토 ⑤ 자료정비 ⑥ 정량적평가
( ① ) → ( ② ) → ( ③ ) → ( ④ ) → ( ⑤ ) → ( ⑥ )
정답 및 해설
① ⑤
② ①
③ ⑥
④ ④
⑤ ②
⑥ ③


[해설]

안전성 평가는 자료 수집부터 정성·정량 평가, 대책 수립, 재평가까지 정해진 6단계 순서로 진행되는 절차라는 점이 핵심이다.

먼저 대상 설비·공정의 자료정비(관계 자료의 정비·검토)를 마친 뒤, 위험 요인을 항목별로 짚는 정성적평가를 하고 이어 수치화된 위험도를 산출하는 정량적평가를 수행한다.

그 결과를 토대로 대책검토를 하고, 실제 발생한 재해정보에 의한 재평가와 FTA에 의한 재평가를 마지막에 거쳐 평가의 완결성을 높인다.

문제 7

출제 20-2/16-3

FT도에서 발생확률이 ①,④는 0.05, ②,③은 0.1일 때 시스템 신뢰도를 구하라.
① AND게이트 A: = ( ① )
② OR게이트 B: = ( ② )
③ 고장 발생확률 T: = ( ③ )
④ 신뢰도 발생확률 = ( ④ )
정답 및 해설
① 0.005
② 0.145
③ 0.000725


[해설]

AND게이트는 확률의 곱, OR게이트는 여사건(1에서 각 사건이 안 일어날 확률의 곱을 뺀 값)으로 계산한다는 원리가 이 문제의 핵심이다.

AND게이트 A는 두 사상이 동시에 일어나야 하므로 곱셈으로, OR게이트 B는 둘 중 하나만 일어나도 성립하므로 여사건으로 구한다.
A=0.05×0.1=0.005A = 0.05 \times 0.1 = 0.005
B=1(10.05)(10.1)=10.855=0.145B = 1-(1-0.05)(1-0.1) = 1-0.855 = 0.145

고장 발생확률 T는 두 게이트의 AND 결합이고, 신뢰도는 그 여사건이므로 고장확률이 매우 작아 1에 가깝게 나온다.
T=A×B=0.005×0.145=0.000725T = A \times B = 0.005 \times 0.145 = 0.000725
R(t)=10.000725=0.9992751R(t) = 1-0.000725 = 0.999275 \approx 1

문제 8

출제 21-1/20-1

Fool Proof란 인간의 ( ① )나 ( ② )가 발생해도 기계설비나 부품이 ( ③ )하게 작동하도록 설계하는 안전 설계 기법이다.
정답 및 해설
① 착오
② 휴먼에러
③ 안전


[해설]

Fool Proof는 사람이 실수해도 설비 자체가 위험한 상태로 가지 않도록 만드는 설계 개념이라는 것이 결론이다.

여기서 착오는 의도와 다르게 판단·인지를 잘못하는 것이고, 휴먼에러는 그로 인해 실제로 잘못된 조작·행동을 하는 것을 포괄한다.

이런 실수가 발생해도 기계·설비가 안전하게 작동하거나 정지하도록 인터록·가드 등을 두는 것이 목적이며, 인간의 주의력이 아니라 기계 측에서 안전을 담보한다는 점이 채점 포인트다.

문제 9

출제 22-2

주어진 그림을 보고 ( ① )를 작성한다. (결함수 분석에서 정상사상·중간사상·기본사상을 게이트로 연결한 ( ① )를 도시)
정답 및 해설
① FT도


[해설]

결함수분석(FTA)에서 정상사상·중간사상·기본사상을 게이트로 연결해 고장의 인과관계를 나타낸 도표를 FT도라고 부른다는 것이 결론이다.

FT도는 최상위에 정상사상(top event)을 두고, AND·OR 등 게이트를 통해 중간사상기본사상을 논리적으로 연결해 고장의 원인 경로를 시각화한다.

이렇게 작성한 FT도를 바탕으로 컷셋·패스셋을 구하거나 정량적 확률 계산을 수행할 수 있다.

문제 10

출제 22-3

인간 신뢰도 0.8, 기계 신뢰도 0.95일 때 시스템 신뢰도(%)를 구하라.
(1) 직렬: = ( ① ) %
(2) 병렬: = ( ② ) %
정답 및 해설
① 76
② 99


[해설]

시스템 신뢰도는 요소가 직렬이면 곱, 병렬이면 여사건으로 계산한다는 원리가 이 문제의 핵심이다.

직렬 연결은 모든 요소가 동시에 정상 작동해야 하므로 각 신뢰도를 곱한다.
0.8×0.95=0.76=76%0.8 \times 0.95 = 0.76 = 76\%

병렬 연결은 하나만 정상 작동해도 되므로 모두 고장 날 확률의 여사건으로 구하며, 그래서 직렬보다 신뢰도가 높게 나온다.
1(10.8)(10.95)=10.01=0.99=99%1-(1-0.8)(1-0.95) = 1-0.01 = 0.99 = 99\%

문제 11

출제 22-3/13-2

인간 실수 확률 추정 기법 4가지이다.
① 결함 수 분석( ① )
② 사건 수 분석( ② )
③ ( ③ )
④ ( ④ )
정답 및 해설
① FTA
② ETA
③ THERP
④ MORT


[해설]

인간의 실수 확률을 정량적으로 추정하는 대표 기법으로 FTA·ETA·THERP·MORT 4가지가 꼽힌다는 것이 결론이다.

FTA(결함수분석)와 ETA(사건수분석)는 각각 사고의 원인 경로와 발생 이후의 사건 전개를 나무 구조로 분석하는 기법이고, THERP는 작업을 기본행위 단위로 쪼개 각 행위의 성공·실패 확률을 정량화하는 인간 신뢰도 분석 기법이다.

MORT는 관리적 요인까지 포함해 사고 원인을 트리 구조로 분석하는 기법으로, 네 기법 모두 사고·실수의 발생 경로를 구조화해 확률을 산출한다는 공통점이 있다.

문제 12

출제 22-1

시스템 블록 다이어그램(부품 신뢰도 표시)의 신뢰도를 구하라.
계산식: = ( ① ) ≒ ( ② )
정답 및 해설
① 0.6552
② 0.66


[해설]

직렬·병렬이 혼합된 시스템은 병렬 구간을 먼저 여사건으로 묶은 뒤 직렬 구간과 곱해 전체 신뢰도를 구한다는 것이 핵심이다.

가운데 두 부품(신뢰도 0.7)이 병렬이므로 그 구간의 신뢰도를 먼저 구한다.
1(10.7)(10.7)=10.09=0.911-(1-0.7)(1-0.7) = 1-0.09 = 0.91

이 값을 앞뒤 직렬 부품(0.8, 0.9)과 곱하면 전체 시스템 신뢰도가 된다.
0.8×0.91×0.9=0.65520.660.8 \times 0.91 \times 0.9 = 0.6552 \approx 0.66

문제 13

출제 21-2

다음 설명에 맞는 용어를 쓰라.
① 전완과 상완을 곧게 펴서 파악할 수 있는 구역: ( ① )
② 상완을 자연스럽게 수직으로 늘어뜨리고 전완만으로 편하게 뻗어 작업하는 구역: ( ② )
정답 및 해설
① 최대작업영역
② 정상작업영역


[해설]

작업영역은 팔을 얼마나 뻗어서 움직이느냐에 따라 최대작업영역과 정상작업영역으로 구분된다는 것이 결론이다.

최대작업영역은 전완과 상완을 곧게 펴서 팔이 도달할 수 있는 최대 범위이고, 정상작업영역은 상완을 자연스럽게 수직으로 늘어뜨린 채 전완만으로 편하게 뻗어 작업할 수 있는 범위다.

반복 작업을 설계할 때는 신체 부담을 줄이기 위해 되도록 정상작업영역 안에서 동작이 이뤄지도록 배치하는 것이 원칙이다.

문제 14

출제 19-1

FT도에서 기본사상 X1, X2, X3, X4의 발생확률이 각각 0.03, 0.37, 0.2, 0.2일 때 정상사상 G1의 발생확률을 구하라.
① AND게이트 G2: = ( ① )
② OR게이트 G3: = ( ② )
③ G1: = ( ③ ) = ( ④ )
정답 및 해설
① 0.0111
② 0.36
③ 0.003996
④ 0.004


[해설]

이 문제도 AND게이트는 곱, OR게이트는 여사건으로 계산해 최종 정상사상 확률을 구하는 유형이다.

중간사상 G2와 G3를 각각 먼저 구한다.
G2=X1×X2=0.03×0.37=0.0111G_2 = X_1 \times X_2 = 0.03 \times 0.37 = 0.0111
G3=1(10.2)(10.2)=10.64=0.36G_3 = 1-(1-0.2)(1-0.2) = 1-0.64 = 0.36

정상사상 G1은 두 중간사상의 AND 결합이므로 곱해서 구한다.
G1=G2×G3=0.0111×0.36=0.0039960.004G_1 = G_2 \times G_3 = 0.0111 \times 0.36 = 0.003996 \approx 0.004

문제 15

출제 19-2

반스의 동작경제의 3원칙이다.
① ( ① )에 관한 원칙
② ( ② )에 관한 원칙
③ ( ③ )에 관한 원칙
정답 및 해설
① 신체사용
② 작업장 배치
③ 공구 및 장비의 설계


[해설]

반스(Barnes)의 동작경제 원칙은 작업 동작을 효율화하기 위한 세 가지 관점 — 신체, 작업장, 도구 — 로 나뉜다는 것이 결론이다.

  • 신체사용에 관한 원칙: 양손을 동시에 사용하고 최소한의 동작으로 작업한다.
  • 작업장 배치에 관한 원칙: 재료·공구를 정위치에 두어 동작 거리를 최소화한다.
  • 공구 및 장비의 설계에 관한 원칙: 치구·동력공구를 활용해 손의 부담을 줄인다.
문제 16

출제 19-2

인간이 현존하는 기계를 능가하는 기능 5가지이다. 빈칸을 채우시오.
① 예기치 못한 사건을 ( ① )
② 다양한 종류의 자극을 ( ② )
③ ( ③ )에서 자극을 감지
④ 많은 양의 정보를 ( ④ ) 보관
⑤ ( ⑤ )으로 추리하여 여러 문제를 해결
정답 및 해설
① 감지
② 식별
③ 저에너지
④ 장기간
⑤ 귀납적


[해설]

인간은 예측 불가능한 상황에 유연하게 대응하는 능력에서 기계보다 우수하다는 것이 이 목록의 공통 결론이다.

  • 예기치 못한 사건을 감지하는 능력
  • 다양한 종류의 자극을 식별하는 능력
  • 저에너지(미약한) 자극을 감지하는 능력
  • 많은 양의 정보를 장기간 보관하는 능력
  • 다양한 경험으로부터 귀납적으로 추리해 문제를 해결하는 능력

반대로 반복적·정량적 계산이나 빠른 반응 속도는 기계가 인간보다 우수한 영역으로 대비된다.

문제 17

출제 19-3

정량적(아날로그) 표시장치의 지침 설계 요령 4가지이다. 빈칸을 채우시오.
① 선각이 ( ① ) 정도되는 ( ② ) 지침 사용
② 지침은 ( ③ )과 밀착
③ 지침의 끝은 ( ④ )과 맞닿되 겹치지 않게
④ 지침의 색은 ( ⑤ )에서 눈금의 ( ⑥ )까지 칠하기
정답 및 해설
① 20도
② 뾰족한
③ 눈금면
④ 작은눈금
⑤ 선단
⑥ 중심


[해설]

아날로그(정량적) 표시장치의 지침은 눈금을 정확히 읽을 수 있도록 형태·위치·색상을 세밀하게 규정한다는 것이 결론이다.

  • 선각이 20도 정도 되는 뾰족한 지침을 사용한다.
  • 지침은 눈금면과 밀착시킨다.
  • 지침의 끝은 작은눈금과 맞닿되 겹치지 않게 한다.
  • 지침의 색은 선단에서 눈금의 중심까지 칠한다.

이런 세부 규정은 시차(parallax)를 줄이고 판독 오차를 최소화하기 위한 것이다.

문제 18

출제 19-3

THERP에 대한 설명이다. 빈칸을 채우시오.
① 인간의 실수의 확률을 ( ① )으로 평가하기 위한 기법
② 분석하고자 하는 작업을 ( ② )로 하여 각 행위의 ( ③ ), ( ④ ) 확률을 계산하는 방법
정답 및 해설
① 정량적
② 기본행위
③ 성공
④ 실패


[해설]

THERP는 인간의 실수 확률을 수치로 추정하는 대표적인 정량적 기법이라는 것이 결론이다.

분석 대상 작업을 더 이상 나눌 수 없는 기본행위 단위로 분해한 뒤, 각 기본행위가 성공할 확률과 실패할 확률을 추정해 전체 작업의 인간 신뢰도를 계산한다.

이렇게 산출된 확률은 FTA의 기본사상 확률로도 활용되어 인적 요인이 포함된 시스템 신뢰도 평가에 쓰인다.

문제 19

출제 18-1/16-1/15-3/14-1/13-1

휴먼에러에서 Swain의 심리적 분류에 따른 오류 4가지이다. 빈칸을 채우시오.
① ( ① ) 에러
② ( ② ) 에러
③ ( ③ ) 에러
④ ( ④ ) 에러
정답 및 해설
① 생략
② 실행
③ 순서
④ 시간
(그 외: 과잉행동 에러, 선택 에러, 물량 에러)


[해설]

Swain의 심리적 분류는 인간이 '무엇을 잘못했는가'라는 행동의 형태에 따라 실수를 구분한다는 것이 결론이다.

  • 생략(omission) 에러: 필요한 작업(단계)을 빠뜨리는 실수
  • 실행(commission) 에러: 작업을 잘못된 방법으로 수행하는 실수
  • 순서(sequential) 에러: 작업을 정해진 순서와 다르게 수행하는 실수
  • 시간(time) 에러: 정해진 시간 내에 완수하지 못하는 실수

이 외에 불필요한 행동을 하는 과잉행동 에러, 선택 에러, 물량 에러도 함께 언급되지만, 위 4가지가 핵심 분류로 가장 자주 출제된다.

문제 20

출제 18-1

인간 신뢰도가 0.8일 때, 시스템 종합 신뢰도가 0.7 이상이 되려면 기계 신뢰도는 얼마 이상이어야 하는가?
관계식: ( ① ) × 기계 신뢰도 = ( ② )
기계 신뢰도 = ( ③ )
정답 및 해설
① 인간 신뢰도(0.8)
② 종합 신뢰도(0.7)


[해설]

직렬 시스템의 종합 신뢰도는 각 요소 신뢰도의 곱이므로, 목표 신뢰도를 인간 신뢰도로 나누면 필요한 기계 신뢰도가 나온다는 것이 결론이다.

관계식을 세우고 주어진 값을 대입한다.
인간 신뢰도×기계 신뢰도=종합 신뢰도\text{인간 신뢰도} \times \text{기계 신뢰도} = \text{종합 신뢰도}
0.8×기계 신뢰도=0.70.8 \times \text{기계 신뢰도} = 0.7

따라서 기계 신뢰도는 0.875 이상이어야 종합 신뢰도 0.7을 만족한다.
0.70.8=0.875\dfrac{0.7}{0.8} = 0.875

문제 21

출제 18-2

강렬한 소음작업 기준이다. 빈칸을 채우시오.
① 90 dB 이상의 소음이 1일 ( ① ) 시간 이상 발생되는 작업
② 100 dB 이상의 소음이 1일 ( ② ) 시간 이상 발생되는 작업
③ 110 dB 이상의 소음이 1일 ( ③ ) 분 이상 발생되는 작업
④ 115 dB 이상의 소음이 1일 ( ④ ) 분 이상 발생되는 작업
정답 및 해설
① 8
② 2
③ 30
④ 15


[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙은 소음 강도가 클수록 짧은 노출시간만 허용하도록 강렬한 소음작업 기준을 두고 있다는 것이 결론이다.

  • 90 dB 이상: 1일 8시간 이상 발생하는 작업
  • 100 dB 이상: 1일 2시간 이상 발생하는 작업
  • 110 dB 이상: 1일 30분 이상 발생하는 작업
  • 115 dB 이상: 1일 15분 이상 발생하는 작업

소음이 5 dB 커질 때마다 허용 노출시간이 절반으로 줄어드는 청력 보호 기준을 반영한 것이다.

문제 22

출제 17-1

누적외상성질환(CTDs)의 발생요인 3가지이다. 빈칸을 채우시오.
① ( ① )인 동작
② ( ② )한 작업자세
③ ( ③ )한 힘의 사용
정답 및 해설
① 반복적
② 부적절
③ 무리
(그 외: 날카로운 면과의 신체접촉, 진동 및 온도)


[해설]

누적외상성질환(CTDs)은 신체 부담이 누적되어 발생하는 근골격계질환으로, 반복성·부적절한 자세·과도한 힘이 3대 요인으로 꼽힌다는 것이 결론이다.

  • 반복적인 동작을 지속하는 경우
  • 부적절한 작업자세를 유지하는 경우
  • 무리한 힘을 사용하는 경우

이 밖에 날카로운 면과의 신체 접촉, 진동, 온도(저온) 등 환경적 요인도 CTDs 발생을 촉진하는 요인으로 함께 다뤄진다.

문제 23

출제 21-3/17-1

고장률이 각각 A=0.15, B=0.15, C=0.15인 요소 3개가 직렬연결(AND)되었을 때 정상사상 발생확률을 구하라.
계산식: = ( ① ) = ( ② )
정답 및 해설
① 0.00337
② 0.003


[해설]

직렬(AND)로 연결된 요소들은 모두 발생해야 정상사상이 성립하므로 각 발생확률을 곱해서 계산한다는 것이 결론이다.

세 요소의 고장률을 그대로 곱한 뒤 자리수를 정리한다.
0.15×0.15×0.15=0.0033750.003370.0030.15 \times 0.15 \times 0.15 = 0.003375 \approx 0.00337 \approx 0.003

직렬로 연결되는 요소가 늘어날수록 전체 발생확률은 급격히 작아지는 것이 직렬(AND) 구조의 특징이다.

문제 24

출제 17-3

2 m 떨어진 곳에서의 조도가 120 lux이다. 3 m 떨어진 곳에서의 조도를 구하시오.
조도는 거리의 ( ① )에 반비례한다.
조도 = ( ② ) lux
정답 및 해설
① 제곱
lux


[해설]

조도(照度)는 광원으로부터의 거리의 제곱에 반비례한다는 역제곱법칙이 이 계산의 근거다.

2 m 지점의 조도 120 lux에 거리비의 제곱을 곱해 3 m 지점의 조도를 구한다.
E2=E1×(d1d2)2E_2 = E_1 \times \left(\dfrac{d_1}{d_2}\right)^2
=120×(23)2=120×49=53.33 lux= 120 \times \left(\dfrac{2}{3}\right)^2 = 120 \times \dfrac{4}{9} = 53.33\ \text{lux}

거리가 멀어질수록 조도가 급격히 감소하므로, 작업면 조도를 확보하려면 광원과의 거리 관리가 중요하다.

문제 25

출제 16-1

인간공학에서 인간성능 기준 4가지이다. 빈칸을 채우시오.
① ( ① ) 지표
② ( ② ) 척도
③ ( ③ ) 반응
④ ( ④ ) 빈도
정답 및 해설
① 생리학적
② 인간 성능
③ 주관적
④ 사고


[해설]

인간공학에서 인간의 성능을 평가할 때는 생리적 반응부터 실제 사고 발생까지 여러 층위의 지표를 함께 활용한다는 것이 결론이다.

  • 생리학적 지표: 심박수·근전도 등 신체 반응 측정치
  • 인간 성능 척도: 작업 수행의 정확도·속도 등 직접적 수행 결과
  • 주관적 반응: 피로도·불편감 등 작업자 스스로 느끼는 평가
  • 사고 빈도: 실제 발생한 사고·재해 건수
문제 26

출제 21-1/16-3

4m 떨어진 곳에서 음압수준이 100 dB인 프레스가 있다. 30m 떨어진 곳의 음압수준을 구하면, 계산식은 이고, 계수 ( ① ), 답은 약 ( ② ) dB이다.
정답 및 해설
① 20
② 82.50


[해설]

점음원의 음압수준은 거리가 멀어질수록 20log 관계식에 따라 감소한다는 것이 결론이며, 계수 20은 점음원이 구면으로 확산될 때의 감쇠 특성에서 나온다.

거리에 따른 음압수준 감쇠식에 4 m·30 m를 대입한다.
SPL2=SPL120log(d2d1)SPL_2 = SPL_1 - 20\log\left(\dfrac{d_2}{d_1}\right)
=10020log(304)=10017.50=82.50 dB= 100 - 20\log\left(\dfrac{30}{4}\right) = 100 - 17.50 = 82.50\ \text{dB}

거리가 7.5배 멀어져도 음압수준은 17.5 dB만 줄어드는 것처럼, 소음은 거리에 대해 로그적으로 완만하게 감소한다.

문제 27

출제 15-1

다음 설명하는 용어를 쓰시오.
① 단조로운 업무가 장시간 지속될 때 작업자의 감각기능 및 판단기능이 둔화 또는 마비되는 현상: ( ① )
② 작업대사량과 기초대사량의 비로서, 작업대사량은 작업시 소비된 에너지와 안정시 소비된 에너지의 차: ( ② )
③ 기계의 결함을 찾아내 고장율을 안정시키는 것: ( ③ )
④ 인간 또는 기계에 과오나 동작상의 실수가 있어도 사고를 발생시키지 않도록 통제를 가하는 것: ( ④ )
정답 및 해설
① 감각차단현상
② 에너지대사율(RMR)
③ 디버깅 (Debuging)
④ 페일 세이프 (Fail Safe)


[해설]

네 용어는 ①②가 사람의 심리·생리 상태를, ③④가 설비의 신뢰성과 안전설계를 가리키는 인간공학·시스템안전 단원의 대표적 기본 용어들로, 서로 묶어 외우기보다 각각의 정의를 정확히 구분해 두는 것이 채점 포인트다.

감각차단현상은 단조로운 업무가 장시간 이어져 자극이 부족해질 때 감각기능과 판단기능이 둔화·마비되는 현상이고, 에너지대사율(RMR)은 작업 시 소비에너지에서 안정 시 소비에너지를 뺀 작업대사량을 기초대사량으로 나눈 값으로 작업강도를 나타낸다.

디버깅은 초기고장 기간에 기계·설비의 결함을 찾아내 고장률을 안정 상태로 낮추는 활동이며, 페일 세이프는 인간이나 기계에 과오·동작상의 실수가 있어도 그것이 곧바로 사고로 이어지지 않도록 통제를 가하는 설계 개념이다.

문제 28

출제 15-2

습구온도 20 ℃, 건구온도 30 ℃일 때 옥스포드(Oxford) 지수를 계산하시오.
WD = ( ① ) × 습구온도 + ( ② ) × 건구온도
WD = ( ③ )
정답 및 해설
① 0.85
② 0.15


[해설]

옥스포드 지수(WD)는 습구온도에 0.85, 건구온도에 0.15의 가중치를 곱해 합산하는 습건지수로, 발한·증발냉각에 더 큰 영향을 주는 습구온도의 비중을 높게 둔 것이 핵심이다.

WD=0.85×20+0.15×30WD=0.85\times20+0.15\times30
WD=17+4.5=21.5WD=17+4.5=21.5

0.85와 0.15의 가중치를 서로 바꾸어 적용하는 실수가 채점에서 자주 감점되는 지점이다.

문제 29

출제 15-2

사업장 위험성평가에 관한 지침상 용어이다. 빈칸을 채우시오.
① ( ① ): 유해·위험요인이 부상 또는 질병으로 이어질 수 있는 가능성(빈도)과 중대성(강도)을 조합한 것
② ( ② ): 유해·위험요인별로 가능성과 중대성의 크기를 각각 추정하여 위험성의 크기를 산출하는 것
③ ( ③ ): 유해·위험요인별로 추정한 위험성의 크기가 허용 가능한 범위인지 여부를 판단하는 것
정답 및 해설
① 위험성
② 위험성 추정
③ 위험성 결정


[해설]

세 용어는 사업장 위험성평가에 관한 지침이 정한 절차 개념으로, 가능성과 중대성을 조합한 크기(①), 그 크기를 산출하는 과정(②), 산출된 크기가 허용 범위인지 판단하는 과정(③)을 순서대로 구분한 것이다.

위험성은 결과값이고 위험성 추정은 그 값을 만드는 계산 절차, 위험성 결정은 계산된 위험성을 기준과 비교·판단하는 절차라는 순서 관계를 혼동하지 않아야 한다.

문제 30

출제 14-1

인간-기계 통합시스템에서 시스템이 갖는 기능 4가지이다. 빈칸을 채우시오.
① ( ① )
② ( ② )
③ ( ③ ) 및 의사 결정
④ ( ④ )
정답 및 해설
① 입력
② 감지
③ 정보 처리
④ 행동
(그 외: 출력, 정보 보관(정보 저장))


[해설]

인간-기계 통합시스템은 외부 자극을 입력받아 이를 감지하고, 감지된 정보를 처리하여 의사 결정을 내린 뒤 이에 따라 행동하는 흐름으로 작동한다.

③은 이미 제시된 "( ③ ) 및 의사 결정" 앞에 정보 처리가 들어가 "정보 처리 및 의사 결정"이라는 하나의 기능 단계를 완성한다.

같은 흐름을 다른 관점에서 서술하면 결과 단계를 출력으로, 처리 전 상태 보관을 정보 보관(저장)으로 표현하는 문헌도 있어 명칭이 달라도 기능상 위치가 같으면 같은 개념으로 봐야 한다.

문제 31

출제 14-2

미국방성 위험성평가(MIL-STD-882B) 중 위험도 4단계이다. 빈칸을 채우시오.
① 1단계: ( ① ) (catastrophic)
② 2단계: ( ② ) (critical)
③ 3단계: ( ③ ) (marginal)
④ 4단계: ( ④ ) (negligible)
정답 및 해설
① 파국적
② 위기적
③ 한계적
④ 무시가능


[해설]

MIL-STD-882B는 위험도를 파국적(catastrophic) → 위기적(critical) → 한계적(marginal) → 무시가능(negligible) 4단계로 구분하며, 1단계에 가까울수록 피해 정도가 크다.

1단계는 사망이나 시스템 손실, 2단계는 심각한 부상과 중대한 시스템 손상, 3단계는 경미한 부상과 경미한 손상, 4단계는 부상·손상이 거의 없는 수준에 대응한다.

영문 표기와 함께 순서를 암기하면 국문 명칭이 헷갈리지 않는데, 특히 critical(2단계, 위기적)marginal(3단계, 한계적)을 서로 바꿔 쓰는 오답이 잦다.

문제 32

출제 14-2

A, B, C 발생확률이 각각 0.15이고 병렬(OR)로 접속될 때 정상사상 발생확률을 구하라.
계산식: = ( ① )
정답 및 해설
① 0.39


[해설]

세 요소가 병렬(OR)로 접속된 구조에서는 어느 하나만 발생해도 정상사상이 일어나므로, 정상사상이 발생하지 않을 확률은 세 요소가 모두 발생하지 않을 확률의 곱이 된다. 따라서 발생확률은 1에서 그 값을 뺀다.

1(10.15)(10.15)(10.15)1-(1-0.15)(1-0.15)(1-0.15)
=10.853=10.614125=0.3858750.39=1-0.85^3=1-0.614125=0.385875\approx0.39

AND 접속의 단순 곱셈 공식과 달리, OR 접속은 여사건을 이용한 뺄셈 형태라는 점이 채점 포인트다.

문제 33

출제 14-3

표를 보고 열압박지수(HSI), 작업지속시간(WT), 휴식시간을 구하시오. (체온상승 허용치는 1℃를 250 Btu로 환산)
대사: 작업 1500 / 휴식 320, 복사: 작업 1000 / 휴식 -200, 대류: 작업 500 / 휴식 -500, Emax: 작업 1500 / 휴식 2300 (Btu/hr)
① 작업 중 Ereq = ( ① ) Btu/hr
② 휴식 중 Ereq = ( ② ) Btu/hr
③ HSI = (작업 중 Ereq / 최대 E) × 100% = ( ③ ) %
④ 작업지속시간(WT) = 250 / (작업 중 Ereq - 작업 중 최대 E) = ( ④ ) 시간
⑤ 휴식시간 = 250 / (휴식 중 최대 E - 휴식 중 Ereq) = ( ⑤ ) 시간
정답 및 해설
Btu/hr
Btu/hr
%
시간
시간


[해설]

열압박지수(HSI)는 작업에서 요구되는 증발열량 Ereq가 환경이 허용하는 최대 증발열량 Emax 대비 얼마나 되는지를 백분율로 나타낸 지표로, 값이 클수록 작업지속시간은 짧아지고 필요 휴식시간은 길어진다.

대사·복사·대류 열량을 합산하면 작업 중 Ereq=1500+1000+500=3000 Btu/hrE_{req}=1500+1000+500=3000\ \mathrm{Btu/hr}, 휴식 중 Ereq=320+(200)+(500)=380 Btu/hrE_{req}=320+(-200)+(-500)=-380\ \mathrm{Btu/hr}이다.

HSI=30001500×100=200%HSI=\dfrac{3000}{1500}\times100=200\%
WT=25030001500=0.17 시간WT=\dfrac{250}{3000-1500}=0.17\ \text{시간}
휴식시간=2502300(380)=0.09 시간\text{휴식시간}=\dfrac{250}{2300-(-380)}=0.09\ \text{시간}

휴식 중에는 복사·대류로 열을 잃어 Ereq가 음수가 되므로, 부호를 그대로 살려야 체온상승 허용치 250 Btu를 나누는 분모가 맞게 잡힌다.

문제 34

출제 24-3/22-2/17-2/14-3

주변 기계·벽의 반사율이 80%, 안전표지판의 반사율이 20%일 때 대비를 구하라.
대비 공식: (( ① )=배경 반사율, ( ② )=표적 반사율)
계산식: = ( ③ ) %
정답 및 해설
① Lb
② Lt
③ 75


[해설]

대비(contrast)는 배경휘도(Lb)표적휘도(Lt)의 차이를 배경휘도로 나눈 값으로, 배경이 표적보다 밝을수록(반사율 차가 클수록) 대비값이 커진다.

802080×100=75%\dfrac{80-20}{80}\times100=75\%로 계산되며, 분모에 반드시 배경 반사율(Lb)을 넣어야 한다는 점이 채점 포인트다.

문제 35

출제 19-2/16-2/15-3/13-1

1시간 동안 1분당 6kcal를 소모하는 작업을 수행할 때 휴식시간과 작업시간을 구하라.(권장 에너지 소비량 분당 5kcal, E=6)
(1) 휴식시간: = ( ① )분
(2) 작업시간: 휴식시간 = ( ② )분
정답 및 해설
① 13.33
② 46.66


[해설]

휴식시간 산정은 Murrell 공식을 따르며, 작업 중 에너지소비량(E)이 권장 평균 에너지소비량(5kcal/min)을 초과한 만큼을 휴식 중 기초대사 수준(1.5kcal/min)과의 차이로 나누어 60분에 곱해 구한다.

휴식시간=60×6561.5=13.33 분\text{휴식시간}=60\times\dfrac{6-5}{6-1.5}=13.33\ \text{분}
작업시간=6013.33=46.67 분\text{작업시간}=60-13.33=46.67\ \text{분}

분모의 1.5는 안정 시 에너지소비량, 5는 권장 평균 에너지소비량이라는 점을 혼동하지 않아야 하며, 작업시간은 끝자리 처리 방식에 따라 46.66분으로도 제시된다.

문제 36

출제 13-2

반경 20cm의 조종구를 20˚ 움직였을 때 표시장치의 커서는 2cm 이동하였다. C/R비를 구하고 설계가 적합한지 판정하시오.
① C/R비 = ( ① )
② 판정: ( ② ) (최적 C/R비는 ( ③ ) 정도이다)
정답 및 해설

② 부적합
③ 1.18 ~ 2.42


[해설]

C/R비는 조종장치의 이동량을 표시장치(커서)의 이동량으로 나눈 값으로, 값이 클수록 조종장치를 많이 움직여야 표시장치가 조금 움직이는 둔감한 조작을 의미한다.

조종구가 그리는 호의 길이 20360×2π×20=6.98 cm\dfrac{20}{360}\times2\pi\times20=6.98\ \mathrm{cm}를 커서 이동량 2cm로 나누면 C/R=3.49C/R=3.49이다.

이 값이 최적 범위(1.18~2.42)를 벗어나 조종장치가 지나치게 둔감하게 설계돼 부적합으로 판정한다.

문제 37

출제 13-3

다음 불대수를 계산하시오.
① A + 1 = ( ① )
② A + 0 = ( ② )
③ A(A + B) = ( ③ )
④ A + AB = ( ④ )
정답 및 해설




[해설]

네 식 모두 불대수의 기본 항등식으로, ①은 1(지배)법칙, ②는 항등법칙, ③④는 흡수법칙에 해당한다.

A+1은 어떤 값과 논리합을 해도 1이 되므로 1이고, A+0은 0을 더해도 값이 변하지 않아 A가 된다. A(A+B)와 A+AB는 뒤에 붙은 항이 앞의 A에 이미 포함돼 결과에 영향을 주지 않으므로 모두 A로 정리된다.

문제 38

출제 23-1

다음 설명하는 정량적 위험성 평가 기법을 쓰시오.
작업자를 포함하는 시스템의 각 구성요소의 ( ① )을 시작으로 하여 발생되는 최종 결과를 ( ② )으로 평가하는 기법
→ ( ③ )
정답 및 해설
① 초기사건
② 귀납적
③ ETA (Event Tree Analysis)


[해설]

이 기법은 초기사건(고장·이상)이 발생했을 때 이후 여러 안전장치·대응의 성공/실패 경로를 가지치기 식으로 전개해 최종 결과의 확률을 구하는 ETA(사건수 분석)이다.

초기사건에서 출발해 결과를 도출하는 귀납적 방식이라는 점에서, 정상사상(결과)에서 원인을 거슬러 올라가는 연역적 기법인 FTA와 대비된다.

문제 39

출제 23-1/21-2

고장발생확률이 0.0004 건/시간인 기계를 1000시간 가동했을 때 신뢰도(%)를 구하라.
신뢰도 공식:
계산식: = ( ① ) %
정답 및 해설
① 67.03


[해설]

신뢰도는 고장률이 일정한 지수분포를 따를 때 R(t)=eλtR(t)=e^{-\lambda t}로 구하며, 고장률(λ)가동시간(t)의 곱이 클수록 신뢰도는 낮아진다.

λt=0.0004×1000=0.4\lambda t=0.0004\times1000=0.4
R(t)=e0.4=0.6703R(t)=e^{-0.4}=0.6703

백분율로 바꾸면 67.03%이며, 지수를 음수로 취하는 것과 λ의 단위(건/시간)를 t(시간)에 그대로 곱해야 하는 점을 놓치지 않아야 한다.

문제 40

출제 23-3/17-3

FTA에 사용되는 기호들의 명칭을 쓰시오(왼쪽부터).
① ( ① )사상
② ( ② )게이트
③ ( ③ )사상
④ ( ④ )사상
정답 및 해설
① 생략
② 억제
③ 기본
④ 통상


[해설]

FTA 기호는 사상의 성격에 따라 구분된다. 생략사상(①)은 정보가 부족하거나 세부 전개의 실익이 없어 더 이상 분석하지 않는 사상이고, 억제게이트(②)는 입력사상이 발생해도 수정기호에 적힌 조건을 만족해야만 출력이 발생하는 조건부 게이트다.

기본사상(③)은 더 이상 원인을 분해할 수 없는 재해의 근본 원인이 되는 사상이며, 통상사상(④)은 통상적으로 발생이 예상되는 사상을 나타낸다.

문제 41

출제 23-3/20-4

청각적 표시장치보다 시각적 표시장치를 사용하는 것이 더 좋은 경우 5가지이다.
① 정보가 ( ① )할 때
② 정보가 ( ② )
③ 정보가 후에 ( ③ )될 때
④ 정보가 ( ④ ) 위치를 다룰 때
⑤ 수신 장소가 ( ⑤ ) 때
정답 및 해설
① 복잡
② 길 때
③ 재참조
④ 공간적
⑤ 시끄러울


[해설]

시각적 표시장치는 정보가 복잡하거나 길고, 나중에 다시 참조(재참조)해야 하거나 공간적 위치 관계를 다루는 경우, 그리고 수신 장소가 시끄러운 환경에서 청각 신호보다 유리하다.

반대로 정보가 간단·짧고 즉각적 행동이 필요하며 어두운 곳에서 이동하는 경우에는 청각적 표시장치가 더 적합하므로, 이 다섯 조건은 청각 표시장치가 유리한 조건과 서로 대응되는 관계로 함께 기억해두면 좋다.

문제 42

출제 24-2/22-2/22-1/20-1/18-3/18-2/16-2

상시 작업하는 장소의 작업면 조도 기준이다.(갱내 작업장·감광재료 취급 작업장 제외)
(a) 보통작업: ( ① ) Lux 이상
(b) 정밀작업: ( ② ) Lux 이상
(c) 초정밀작업: ( ③ ) Lux 이상
정답 및 해설
① 150
② 300
③ 750


[해설]

작업면 조도 기준은 작업의 정밀도가 높을수록 더 밝은 조도를 요구하며, 보통작업 150 lux, 정밀작업 300 lux, 초정밀작업 750 lux 이상을 확보해야 한다.

이는 갱내 작업장과 감광재료 취급 작업장처럼 별도 기준이 적용되는 장소를 제외한 상시 작업 장소에 적용되는 최소 기준이며, 그 밖의 작업은 75 lux 이상이 함께 규정되어 있다.