2011년 인간공학기사실기(필답형) 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

반응시간(RT) $= a + b\log_2 N = 0.2 + 0.5 \times \log_2 8 = 1.7$초

[해설]

자극-반응 실험에서 반응시간은 자극 수가 늘어날수록 정보량에 비례해 길어진다는 Hick-Hyman 법칙이 이 계산의 근거다.

$RT = a + b\log_2 N$ 공식에 단순반응시간 a=0.2초, 기울기 b=0.5초/bit, 자극수 N=8을 대입한다.
$RT = 0.2 + 0.5\times\log_2 8$
$= 0.2 + 0.5\times 3 = 1.7$초

자극 수 8개가 $\log_2 8 = 3$ bit의 정보량에 해당한다는 계산 과정을 빠뜨리고 곧장 1.7초만 쓰면 과정 점수를 잃는다.

①: Fail safe: 과오나 동작상 실수가 있어도 사고·재해로 이어지지 않도록 2중·3중으로 통제하는 설계
②: Fool proof: 취급을 잘못해도 사고로 연결되지 않도록 설계 단계에서 안전화를 도모하는 안전기구
③: Temper proof: 안전장치를 제거하면 설비가 작동되지 않도록 하는 안전설계

[해설]

세 용어는 모두 오류나 고장이 사고로 이어지지 않게 막는 안전설계 개념이지만, 막는 대상이 서로 다르다는 점이 구분 기준이다.

Fail safe는 과오나 고장이 발생해도 2중·3중의 통제를 걸어 사고·재해로 이어지지 않게 하는 설계이고, Fool proof는 취급을 잘못해도 사고로 연결되지 않도록 설계 단계에서 안전화를 도모한 안전기구다.

Temper proof는 앞의 두 개념과 달리 안전장치를 임의로 제거하면 설비가 작동하지 않게 하는 설계라는 점에서 구분되며, 세 용어가 겨냥하는 대상(고장·과오/취급 실수/임의 해제)을 정확히 짝짓는 것이 채점 포인트다.

①: 제조상의 결함
②: 설계상의 결함
③: 표시(지시·경고)상의 결함

[해설]

제조물책임법 제2조는 결함을 다음 3가지로 구분한다.

· 제조상의 결함: 제조업자가 설계·시방과 다르게 제조·가공하여 안전하지 못하게 된 경우
· 설계상의 결함: 합리적인 대체설계를 채용했다면 피할 수 있었던 위험이 설계 자체에 남아 있는 경우
· 표시상의 결함: 합리적인 설명·지시·경고 등 표시를 하지 않아 피해를 줄이지 못한 경우

①: 들기 지수 $= \dfrac{\text{작업물 무게}}{\text{RWL}} = \dfrac{10.3}{7.8} = 1.32$
②: 들기 지수가 1을 초과하므로 요통 발생의 위험이 있다.
③: 개선이 요구되는 작업으로 작업을 재설계할 필요가 있다.

[해설]

들기지수(LI)는 작업물 무게가 권장무게한계(RWL)를 얼마나 초과하는지를 나타내며, 1을 넘으면 요통 위험이 있다는 신호로 해석하는 것이 이 문항의 핵심이다.

LI = 작업물 무게 ÷ RWL 공식에 값을 대입한다.
$LI = \dfrac{10.3}{7.8}$
$\approx 1.32$

LI가 1.32로 1을 초과하므로 요통 발생 위험이 있는 작업으로 평가되고, 작업 재설계 같은 개선 조치가 필요하다는 결론까지 이어 써야 한다.

①: 한쪽만 고장나도 추락하므로 직렬연결(직렬시스템)이다.
$R = 0.7 \times 0.8 = 0.56$ → 0.56
②: 양쪽이 모두 고장나야 추락하므로 병렬연결(병렬시스템)이다.
$R = 1 - (1 - 0.7)(1 - 0.8) = 0.94$ → 0.94

[해설]

직렬 $R = R_1 \times R_2$, 병렬 $R = 1 - (1 - R_1)(1 - R_2)$

"하나만 고장나도 못 쓴다"면 직렬, "전부 고장나야 못 쓴다"면 병렬로 판단한다. 병렬(리던던시)이 직렬보다 신뢰도가 높다.

①: 부작위 에러, 생략(누락) 에러(omission error) — 필요한 작업·절차를 수행하지 않아 발생한 에러
②: 작위 에러, 수행적 에러(commission error) — 필요한 작업·절차를 불확실하게(잘못) 수행하여 발생한 에러
③: 순서 에러(sequential error) — 필요한 작업·절차의 순서를 잘못 지켜 발생한 에러

[해설]

Swain의 심리적(행위적) 분류는 생략(omission), 작위(commission), 순서(sequential), 시간(timing), 불필요한 행동(extraneous) 에러 5가지다.

①은 전조등을 끄는 행위 자체를 빠뜨렸으므로 생략, ②는 주차라는 행위는 했으나 장소를 잘못 골라 수행했으므로 작위, ③은 해제 → 출발이라는 순서를 어겼으므로 순서 에러다.

정상조명 하 71cm(0.71m) 거리에서 권장 눈금 간격은 1.3mm이므로 거리에 비례식을 적용한다.
$710 : 1.3 = 5000 : x$ (또는 $0.71 : 1.3 = 5 : x$)
$x = \dfrac{1.3 \times 5000}{710} = \dfrac{1.3 \times 5}{0.71} = 9.15$ → 9.15 mm

[해설]

정량적 표시장치의 눈금 설계 권장값은 정상조명에서 관측거리 71cm일 때 눈금 간격 1.3mm(저조도에서는 1.8mm)이다.

권장 간격은 관측거리에 비례하므로 거리가 5m로 늘어나면 $1.3 \times \dfrac{5}{0.71}$ 로 환산한다.

따라서 5m 거리에서는 눈금 간격이 최소 9.15mm는 되어야 1분 단위 눈금을 판독할 수 있다.

휴리스틱 평가법(Heuristic Evaluation)

[해설]

Nielsen이 제시한 사용성 원칙(휴리스틱)을 기준으로 3~5명의 전문가가 각자 제품을 점검한 뒤 결과를 종합하는 전문가 기반 평가법이다.

실제 사용자를 모집하지 않아 빠르고 비용이 적게 들지만, 평가자의 전문성에 결과가 좌우된다.

①: 수평계수(HM): 발의 위치에서 물체를 든 손까지의 수평거리
②: 수직계수(VM): 바닥에서 손까지의 거리
③: 거리계수(DM): 물체를 들고 수직 방향으로 이동한 거리
④: 비대칭계수(AM): 물체가 몸의 정면에서 어긋난 각도
⑤: 빈도계수(FM): 분당 드는 횟수
⑥: 결합계수(CM): 물체와 손의 결합 상태

[해설]

NIOSH 들기작업지침의 6개 계수는 권장무게한계(RWL)를 낮추는 위험요인을 항목별로 분리해 반영하기 위한 것이다.

• 수평계수(HM): 발(발목) 위치에서 물체를 든 손까지의 수평거리
• 수직계수(VM): 바닥에서 손까지의 수직 높이
• 거리계수(DM): 물체를 들고 수직 방향으로 이동한 거리
• 비대칭계수(AM): 물체가 몸의 정면에서 어긋난 각도
• 빈도계수(FM): 분당 드는 횟수
• 결합계수(CM): 물체와 손의 결합 상태

각 계수는 이상적인 조건일 때 1이고 조건이 나빠질수록 값이 작아져 RWL을 낮추는 방향으로 작용하므로, 계수 이름과 측정 대상을 정확히 짝짓는 것이 채점 포인트다.

①: 상완(위팔·윗팔)
②: 전완(아래팔·아랫팔)
③: 손목
④: 목
⑤: 몸통

[해설]

RULA(Rapid Upper Limb Assessment)는 상지 중심의 작업자세 부하를 빠르게 평가하는 도구다.

그룹 A에서 상완·전완·손목(손목 비틀림 포함)의 각도를, 그룹 B에서 목·몸통(다리 지지 여부 포함)의 각도를 측정해 점수화한다.

두 그룹 점수에 근육 사용 점수와 힘·하중 점수를 더해 최종 점수와 조치수준(1~4단계)을 판정한다.

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) 규정이다.

근골격계부담작업 종사자에게는 위 4가지를 알려야 하고, 예방·관리 프로그램 교육에서도 같은 내용을 다룬다. "유해요인 → 증상·징후 → 대처요령 → 올바른 자세·도구 사용" 순서로 외운다.

$R = \dfrac{T(E-S)}{E-1.5} = \dfrac{60 \times (6-5)}{6-1.5} = 13.33$ → 13.33 분

[해설]

머렐(Murrell)의 휴식시간 공식 $R=\dfrac{T(E-S)}{E-1.5}$ 에서 T는 총 작업시간, E는 작업의 평균 에너지소비량, S는 권장 평균 에너지소비량 상한이다.

분모의 1.5는 휴식 중 에너지소비량(kcal/min)을 뜻한다.

T=60분, E=6, S=5를 대입하면 60×1÷4.5=13.33분이므로 60분 중 약 13.33분을 휴식으로 배정해야 한다.

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]

이론적 기계대수 $n = \dfrac{a + t}{a}$ ($a$: 작업자 장착시간, $t$: 기계 자동가공시간)

실제 대수가 $n$ 이하이면 기계가 놀지 않고 주기는 $a + t$가 되며, 대수가 $n$을 넘으면 작업자가 병목이 되어 주기는 $a \times$ 대수로 결정된다.

①: 작업자의 숙련도
②: 작업자의 노력도
③: 작업환경
④: 작업 일관성

[해설]

웨스팅하우스 시스템은 정미시간에 수행도 평가계수를 곱해 표준시간을 구할 때 쓰는 평가 틀로, 작업자 요인과 환경 요인을 함께 본다는 점이 핵심이다.

숙련도와 노력도는 작업자 개인의 수행 수준을 평가하는 항목이고, 작업환경과 일관성은 작업 조건과 결과의 안정성을 평가하는 항목이다.

네 요인은 각각 등급에 따라 %값을 부여받아 합산되는 구조이므로, 네 요인의 이름을 정확히 구분해 쓰는 것이 채점 포인트다.

①: P(S/S) Hit(정상을 정상으로 판정) $= \dfrac{90}{95} = 0.947$ → 0.947(≒0.95)
②: P(S/N) False alarm(불량을 정상으로 판정) $= \dfrac{3}{5} = 0.6$ → 0.6
③: P(N/S) Miss(정상을 불량으로 판정) $= \dfrac{5}{95} = 0.053$ → 0.053(≒0.05)
④: P(N/N) Correct rejection(불량을 불량으로 판정) $= \dfrac{2}{5} = 0.4$ → 0.4

[해설]

분모는 실제 제품 수의 합이다. 정상제품 = 90 + 5 = 95개, 불량제품 = 2 + 3 = 5개.

이 문제는 정상제품을 신호(S), 불량제품을 소음(N)으로 놓았다. 정상을 정상으로 맞히면 Hit, 정상을 불량으로 놓치면 Miss, 불량을 정상으로 잘못 보면 False alarm, 불량을 불량으로 바르게 걸러내면 Correct rejection이다.

검산: Hit + Miss = 0.947 + 0.053 = 1, False alarm + Correct rejection = 0.6 + 0.4 = 1.

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]

닐슨은 사용성을 학습용이성·효율성·기억용이성·에러·주관적 만족도라는 측정 가능한 5가지 속성으로 정의했다.

학습용이성은 처음 쓰는 초보자, 효율성은 숙련자, 기억용이성은 재사용 시점을 기준으로 본다는 점이 구분 포인트다. 3가지·4가지만 요구해도 위에서 골라 쓰면 된다.

교재에 따라 효율성은 '목적 달성을 위해 일을 얼마나 빨리 수행하는가', 에러는 '실수 빈도·정도와 만회 가능 여부', 주관적 만족도는 '사용자의 감성적 욕구 충족 정도'로도 서술한다.

①: 휴먼에러 확률(HEP) $= \dfrac{\text{누락된 불량 수}}{\text{전체 기회 수}} = \dfrac{100-10}{1{,}000} = 0.09$ → 0.09
②: 인간 신뢰도(R) $= 1 - \text{HEP} = 1 - 0.09 = 0.91$ → 0.91

[해설]

휴먼에러 확률(HEP)은 인간이 오류를 범할 확률로, 실제 발생한 오류 수를 오류가 발생할 수 있는 전체 기회 수로 나눈 값이다.

실제 불량 100개 중 10개만 걸러냈으므로 놓친 불량 90개가 검사자의 에러이고, 검사 기회는 제품 1,000개다.

인간 신뢰도는 오류를 범하지 않을 확률이므로 R = 1 - HEP = 0.91이 된다.

거리에 따른 음의 강도 변화
$dB_2 = dB_1 - 20\log\left(\dfrac{d_2}{d_1}\right) = 120 - 20\log\left(\dfrac{1000}{50}\right) = 93.98$
→ 93.98 dB(A)

[해설]

점음원에서는 거리가 멀어질수록 음압이 거리의 제곱에 반비례해 감쇠하므로, 거리가 2배가 될 때마다 약 6dB씩 줄어든다.

여기서는 $\dfrac{d_2}{d_1} = \dfrac{1000}{50} = 20$배이므로 감쇠량은 $20\log 20 = 26.02$dB이고, 120 - 26.02 = 93.98 dB(A)가 된다.