2012년 인간공학기사실기(필답형) 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

음압수준 $L_p = 20\log_{10}\dfrac{P}{P_0}$

$P/P_0 = \sqrt{10} = 10^{1/2}$

$L_p = 20\log_{10}(10^{1/2}) = 20 \times \dfrac{1}{2} = 10$ dB

[해설]

음압레벨은 기준음압 대비 비율의 로그값으로 정의되므로, 음압이 배수로 커지면 dB 증가량은 로그 계산으로 구한다.

음압수준 공식에 음압비 $\sqrt{10}$을 대입한다.
$L_p = 20\log_{10}\dfrac{P}{P_0}$
$= 20\log_{10}(10^{1/2}) = 20\times\dfrac{1}{2}$
$= 10\ \mathrm{dB}$

지수가 로그 앞으로 그대로 나온다는 로그 성질을 이용하는 것이 계산의 핵심이며, 이를 빠뜨리고 값을 어림하면 과정 점수를 잃는다.

①: HM(수평계수) — 수평거리 H가 63cm 초과 시 0 ($H > 63$cm)
②: VM(수직계수) — 수직위치 V가 175cm 초과 시 0 ($V > 175$cm)
③: AM(비대칭계수) — 비대칭각도 A가 135° 초과 시 0 ($A > 135^\circ$)

[해설]

NIOSH 권장무게한계식은 각 계수가 정상적으로 적용 가능한 범위를 벗어나면 0으로 처리해 해당 작업을 사실상 권장무게한계 0(작업 불가 수준)으로 평가하도록 정하고 있다.

수평계수(HM)는 몸에서 물체를 든 손까지의 수평거리 $H$가 63cm를 초과하면 0으로, 수직계수(VM)는 손 위치의 높이 $V$가 175cm를 초과하면 0으로 처리한다.

비대칭계수(AM)는 비틀림 각도 $A$가 135˚를 초과하면 0으로 처리하며, 세 기준값(63cm·175cm·135˚)은 계산식으로 유도되는 값이 아니라 NIOSH가 정한 적용 한계이므로 그대로 암기해야 한다.

서로 상반되는 형용사 쌍(예: 좋다-나쁘다, 크다-작다)을 양 끝에 두고 그 사이를 보통 5~7단계 척도로 나누어 대상에 대한 감성을 평가하게 하는 방법이다. 평가 결과를 요인분석(인자분석)으로 분석하여 인간의 심상공간(감성)을 정량적으로 측정한다.

[해설]

의미분별척도법(SD법)은 사람의 주관적 감성을 형용사 쌍의 척도로 바꿔 수치화하려는 방법이라는 것이 핵심이다.

서로 상반되는 형용사(좋다-나쁘다, 크다-작다 등)를 양 끝에 두고 그 사이를 보통 5~7단계로 나눠 평가하게 한 뒤, 여러 형용사 쌍에 대한 응답을 요인분석(인자분석)으로 묶어 소수의 감성 차원으로 축약한다.

이렇게 얻은 차원이 인간의 심상공간을 구성하므로, 단순히 '설문조사'라고만 쓰지 않고 형용사 쌍 척도와 요인분석 과정을 함께 언급해야 한다.

①: 학습용이성(Learnability)
②: 효율성(Efficiency)
③: 기억용이성(Memorability)
④: 오류(Errors)
⑤: 만족도(Satisfaction)

[해설]

닐슨의 사용성 5요소는 사용자가 시스템을 얼마나 쉽게 배우고, 얼마나 효율적으로 쓰고, 얼마나 만족하는지를 다각도로 평가하기 위한 기준이다.

• 학습용이성(Learnability): 처음 사용할 때 얼마나 쉽게 배우는가
• 효율성(Efficiency): 익힌 후 과업을 얼마나 빠르게 수행하는가
• 기억용이성(Memorability): 일정 기간 사용하지 않다가 다시 써도 쉽게 기억해내는가
• 오류(Errors): 오류의 빈도·심각성과 회복 용이성
• 만족도(Satisfaction): 사용 과정에서 느끼는 주관적 만족감

다섯 요소는 서로 다른 사용성 측면을 다루므로, 이름을 정확히 구분해 쓰는 것이 채점 포인트다.

①: 이상자세 여유
②: 중량물 취급에 따른 여유
③: 조명상태에 따른 여유
④: 공기조건(온도·습도)에 따른 여유
⑤: 주의 집중 정도에 따른 여유

[해설]

이 문항은 ILO(국제노동기구) 피로여유율 체계에서 변동피로여유율에 해당하는 항목을 묻는 것으로, 표준 작업조건을 벗어나 신체적 부담이 커질 때 추가로 부여하는 여유시간이 무엇인지가 채점 포인트다.

피로여유율은 크게 기초여유율(개인여유+기본피로여유)과 변동피로여유율로 나뉘며, 후자는 이상자세·중량물 취급·조명·온습도·정신집중 등 작업환경이 표준보다 나쁠수록 추가로 가산되는 여유다.

변동피로여유는 총 9가지 항목으로 구성되므로, 문제에서 요구한 5가지를 정확히 짚어 서술했는지가 채점 기준이며 기초여유율 항목(개인여유·기본피로여유)과 혼동하지 않아야 한다.

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]

기대비용 = Σ(오류 확률 × 해당 오류의 발생비용)이다. 주어진 확률이 '오류내지 않을' 확률이므로 반드시 1에서 빼서 오류 확률로 바꾼 뒤 곱해야 한다.

A는 불량품 오판율은 5%로 낮지만 비용이 큰 쪽(양품→불량, 60만원)의 오류율이 40%나 되어 총 기대비용이 커진다. 비용이 큰 오류의 확률을 낮추는 쪽이 유리하다는 것이 핵심이다.

조절식은 여자 5%ile(최소)~남자 95%ile(최대)로 설계하고 신발 두께 25mm를 더한다.

최소(여 5%ile): $363 + (-1.64 \times 19.5) + 25 = 356.02$mm

최대(남 95%ile): $392 + (1.64 \times 20.6) + 25 = 450.784$mm

의자 높이는 약 356.02mm ~ 450.78mm 범위로 조절 가능하게 설계한다.

[해설]

조절식 설계는 다양한 체형을 모두 수용하도록 하한을 작은 사람(여자 5%ile), 상한을 큰 사람(남자 95%ile)에 맞춰 조절 범위를 정하는 원칙으로, 특정 극단치 하나만 쓰는 극단치 설계와는 구분된다.

의자 좌면 높이의 기준 치수는 앉았을 때 발이 바닥에 닿아야 하므로 오금높이(popliteal height)를 쓰며, 각 퍼센타일 값은 평균 + (퍼센타일 계수 × 표준편차)로 구한 뒤 신발을 신는 상황을 고려해 신발 두께 25mm를 더해준다.

여자는 계수가 음수(−1.64)라 평균에서 빼는 방향, 남자는 양수(+1.64)라 더하는 방향으로 부호가 반대라는 점이 채점 포인트다.
최소(여 5%ile): $363 + (-1.64 \times 19.5) + 25 = 356.02$mm
최대(남 95%ile): $392 + (1.64 \times 20.6) + 25 = 450.78$mm

Murell 휴식시간 공식: $R = \dfrac{T(E-S)}{E-1.5}$

R: 휴식시간(분), T: 총 작업시간(분), E: 작업 시 에너지 소비량(kcal/min), S: 권장 평균 에너지 소비량(5kcal/min), 1.5: 휴식 시 에너지 소비량(kcal/min)

총 작업시간 T=60분으로 가정하면

$R = \dfrac{60 \times (6-5)}{6-1.5} = \dfrac{60}{4.5} = 13.33$분

휴식시간 = 약 13.33분
작업시간 = $60 - 13.33 = 46.67$분

[해설]

Murell 공식은 실제 작업 시 에너지 소비량이 권장 평균 에너지 소비량을 초과한 만큼을 휴식으로 보상해 총 작업시간 내 평균 에너지 소비를 권장 수준으로 낮추는 논리를 담고 있다.

분모의 $E - 1.5$는 작업 시 에너지 소비량에서 휴식 중에도 소비되는 기초 에너지(1.5kcal/min)를 뺀 값으로, 휴식이 완전한 정지가 아니라는 점을 반영한다.

문제에 총 작업시간이 별도로 주어지지 않으면 1시간(60분)을 기준으로 계산하는 것이 관례이며, 나머지 시간(T−R)이 순수 작업시간이 된다.
$R = \dfrac{60 \times (6-5)}{6-1.5} = 13.33$분
작업시간 $= 60 - 13.33 = 46.67$분

①: 제조상의 결함 — 제조·가공상 주의의무 이행 여부와 관계없이 제품이 원래 의도한 설계와 다르게 제조·가공되어 안전하지 못하게 된 결함
②: 설계상의 결함 — 합리적인 대체설계를 채용했더라면 피해·위험을 줄이거나 피할 수 있었음에도 채용하지 않아 안전하지 못하게 된 결함
③: 지시·경고상의 결함 — 합리적인 설명·지시·경고 등 표시를 했더라면 피해·위험을 줄이거나 피할 수 있었음에도 하지 않은 결함

[해설]

PL(제조물책임)법상 결함은 제조상·설계상·지시경고상 결함의 3유형으로 구분되며, 각 유형의 판단 기준(원래 설계와의 차이, 대체설계 채용 가능성, 합리적 표시 여부)을 정확히 구분해 서술했는지가 채점 포인트다.

제조상 결함은 제조자의 주의의무 이행 여부와 무관하게 결과물이 원래 설계와 다르게 만들어진 경우를 말하고, 설계상·지시경고상 결함은 모두 사고를 줄일 수 있는 합리적 대안이 있었음에도 채택하지 않은 경우라는 공통점이 있다.

세 결함 유형의 명칭과 정의를 서로 바꿔 쓰지 않도록 주의해야 하며, 특히 설계상 결함은 대체설계 미채용, 지시·경고상 결함은 표시 미이행으로 구분된다.

OWAS
① 장점: 특별한 기구 없이 관찰만으로 전신 작업자세와 중량물 취급을 빠르게 평가
② 단점: 상지·하지의 세부 자세 분석이 어렵고 작업 지속시간(반복성·정적 부하)을 반영 못함

REBA
① 장점: 전신 작업자세, 힘(부하), 반복성, 정적 작업, 손잡이(Coupling)를 종합 평가, 예측 어려운 다양한 자세 평가에 적합
② 단점: 평가 항목이 많아 분석에 시간이 걸리고 평가자 숙련도 필요

쪼그려 앉는 작업: OWAS·REBA 모두 다리(하지) 자세를 평가 항목에 포함하므로 평가에 적합하다.

[해설]

OWAS와 REBA는 모두 관찰에 의한 전신 작업자세 평가도구이지만 평가 항목의 범위와 소요 시간에서 차이가 있고, 둘 다 하지(다리) 자세를 평가 항목에 포함하므로 쪼그려 앉는 작업에도 적용할 수 있다.

OWAS는 특별한 기구 없이 등·팔·다리·하중 코드만으로 빠르게 평가할 수 있어 현장 적용이 쉽지만, 상지의 세부 각도나 반복성·정적 부하 같은 시간적 요소는 반영하지 못한다.

REBA는 신체 부위별 각도, 힘, 반복성, 손잡이(Coupling) 상태까지 종합해 정밀하게 평가할 수 있는 대신 분석 시간이 길고 평가자의 숙련도가 필요하다는 점이 단점으로 지적된다.

①: 조립(Assemble) - A
②: 분해(Disassemble) - DA
③: 바로놓기(Position) - P
④: 고르기·선택(Select) - St
⑤: 집기(Grasp) - G
⑥: 찾기(Search) - Sh

[해설]

서블릭은 길브레스가 분류한 18가지 기본동작이다.

혼동 주의: 찾기 Sh(Search)와 고르기 St(Select)는 각각 두 번째 글자를 붙여 구분하고, 분해는 D가 아니라 DA다.

조립(A)은 작업이 진행되는 제1류 동작이지만, 찾기(Sh)·고르기(St)·바로놓기(P)는 작업을 지연시키는 제2류 동작이라 개선·제거 대상이다.

①: S(Simplify operations) — 작업의 단순화
②: E(Eliminate unnecessary work and material) — 불필요한 작업·자재의 제거
③: A(Alter sequence) — 작업 순서의 변경
④: R(Requirements) — 요구조건의 검토
⑤: C(Combine operations) — 작업의 결합
⑥: H(How often) — 얼마나 자주(작업 빈도)인가의 검토

[해설]

SEARCH는 개선 아이디어를 빠짐없이 끌어내기 위한 체크리스트로, 각 알파벳이 하나의 착안점이다.

불필요한 작업을 없애고(E), 흩어진 작업을 묶고(C), 순서를 바꾸고(A), 남은 작업을 단순하게(S) 만드는 흐름은 ECRS 원칙과 같은 사고방식이다. 여기에 요구조건이 과한지(R), 빈도가 개선 효과를 좌우할 만큼 잦은지(H)를 더해 판단한다.

①: 주기적 작업장 순회로 근골격계질환 유발 작업공정·유해요인 파악
②: 주기적 면담 등으로 증상 호소 작업자를 조기 발견하고 적절한 조치(의학적 관리 등) 실시
③: 예방·관리 프로그램 정책결정에 참여하고 작업자 교육·훈련 실시

[해설]

근골격계질환 예방 프로그램에서 보건관리자는 사업장 순회·조기 발견·정책 참여의 세 축으로 역할을 수행하며, 이 세 가지를 구분해 서술하는 것이 채점 포인트다.

주기적인 작업장 순회는 유해요인을 사전에 파악하기 위한 활동이고, 면담을 통한 증상자 조기 발견은 질환이 악화되기 전 의학적 관리로 연결하는 데 목적이 있다.

아울러 예방·관리 프로그램의 정책결정 과정에 참여하고 작업자 교육·훈련을 실시하는 것도 보건관리자의 고유 역할로 함께 서술해야 한다.

각 요소 신뢰도 = 1 − 오류발생 확률, 모두 정상 작동해야 하므로 직렬로 본다.

작업자: $1-0.10=0.90$
소프트웨어: $1-0.10=0.90$
기계장치: $1-0.05=0.95$

$R = 0.90 \times 0.90 \times 0.95 = 0.7695$

전체 시스템 신뢰도 R ≈ 0.77 (76.95%)

[해설]

세 요소(작업자·소프트웨어·기계장치)가 모두 정상 작동해야 시스템이 작동하는 구조이므로 직렬(series) 시스템으로 보고, 개별 신뢰도의 곱으로 전체 신뢰도를 구한다.

각 요소의 신뢰도는 1 − 오류발생확률로 계산하며, 직렬 시스템의 전체 신뢰도는 개별 신뢰도를 모두 곱한 값이라는 점이 핵심 원리다.

$R = 0.90 \times 0.90 \times 0.95 = 0.7695$로, 병렬 구조(하나만 정상이어도 작동)와 혼동해 신뢰도를 더하거나 여사건으로 계산하지 않도록 주의해야 한다.

관측횟수 공식: $N = \left(\dfrac{t \cdot S}{e \cdot \bar{X}}\right)^2$ (신뢰도 95%일 때 $t=1.96$)

N: 필요 관측횟수, t: 신뢰계수, S: 표준편차(0.09), e: 상대 허용오차(0.05), $\bar{X}$: 평균(0.3)

$N = \left(\dfrac{1.96 \times 0.09}{0.05 \times 0.3}\right)^2 = \left(\dfrac{0.1764}{0.015}\right)^2 = 11.76^2 = 138.3$

관측횟수 N ≈ 139회 (올림)

[해설]

표본 크기가 작아 통계적으로 신뢰할 수 있는 정미시간을 얻으려면 목표 신뢰도와 허용오차를 만족하는 최소 관측횟수를 구해야 하며, 이때 사용하는 공식이 시간연구의 관측횟수 산정식이다.

$N = \left(\dfrac{t \cdot S}{e \cdot \bar{X}}\right)^2$에서 t는 신뢰수준에 대응하는 신뢰계수(95%→1.96), S는 표준편차, e는 상대 허용오차, $\bar{X}$는 평균으로, 분모의 e·X̄가 절대 허용오차에 해당한다는 점이 이해 포인트다.

계산 결과 소수점이 나오면 목표 신뢰도·오차를 만족시키기 위해 올림해야 하므로 138.3이 아니라 139회로 답해야 하며, 반올림하면 오답 처리될 수 있다.