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]

음압수준은 L_p = 20 log(P/P₀)로 정의된다. 음압비를 로그 안에 넣어 dB을 구한다.

$P/P_0 = \sqrt{10} = 10^{1/2}$
$L_p = 20\log_{10}(10^{1/2})$
$= 20 \times \dfrac{1}{2} = 10$ dB

혼동 주의: 음압에는 20 log를 쓰고, 음의 세기(에너지)에는 10 log를 쓰므로 두 계수를 바꿔 쓰지 않는다.

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 들기 작업 지침의 RWL 식에서 각 계수는 적용 한계를 넘으면 0이 되어 권장무게한계 자체가 0(들기 불가)이 된다.

• HM(수평계수) — 두 발목 중점에서 손까지 수평거리 H가 63cm를 넘으면 0이다(HM = 25/H).
• VM(수직계수) — 바닥에서 손까지 높이 V가 175cm를 넘으면 0이다.
• AM(비대칭계수) — 몸통 비틀림 각도 A가 135°를 넘으면 0이다(AM = 1 − 0.0032A).

혼동 주의: 수평거리는 하한도 있어 H가 25cm 미만이면 25cm로 보고 HM=1로 처리한다.

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]

Osgood의 의미분별척도법(SD법)은 말로 표현하는 주관적 감성을 형용사 척도로 수치화하는 방법이다.

• 형용사 쌍 — 좋다-나쁘다, 크다-작다처럼 서로 반대되는 형용사를 척도의 양 끝에 둔다.
• 척도 — 두 형용사 사이를 보통 5~7단계로 나눠 대상에 대한 느낌을 표시하게 한다.
• 요인분석(인자분석) — 여러 형용사 쌍의 응답을 몇 개의 감성 차원으로 묶어 심상공간을 정량적으로 측정한다.

채점 포인트: 반대되는 형용사 쌍의 척도와 요인분석을 함께 써야 단순한 설문조사와 구별된다.

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

[해설]

제이콥 닐슨은 사용성을 다섯 가지 속성으로 나눠 평가했다.

• 학습용이성(Learnability) — 처음 쓰는 사람이 기본 과업을 얼마나 쉽게 익히는가.
• 효율성(Efficiency) — 익숙해진 뒤 과업을 얼마나 빨리 해내는가.
• 기억용이성(Memorability) — 한동안 안 쓰다 다시 써도 사용법이 쉽게 떠오르는가.
• 오류(Errors) — 오류가 얼마나 적고, 나더라도 쉽게 회복되는가.
• 만족도(Satisfaction) — 쓰는 동안 주관적으로 얼마나 만족스러운가.

외우는 요령: 영문 머리글자 L·E·M·E·S로 묶어 두면 빠뜨리지 않는다.

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]

ILO 피로여유율은 기초여유율(개인여유·기본피로여유)과, 작업조건이 나쁠수록 더해 주는 변동피로여유율로 이루어진다.

• 이상자세 여유 — 서 있거나 몸을 구부리는 등 불편한 자세로 일할 때 준다.
• 중량물 취급에 따른 여유 — 무거운 물건을 들거나 힘을 써야 할 때 준다.
• 조명상태에 따른 여유 — 조명이 표준보다 어두울 때 준다.
• 공기조건(온도·습도)에 따른 여유 — 덥거나 습해서 공기조건이 나쁠 때 준다.
• 주의 집중 정도에 따른 여유 — 정밀한 작업이라 긴장해야 할 때 준다.

혼동 주의: 개인여유와 기본피로여유는 모든 작업에 붙는 기초여유율이므로 변동피로여유 항목으로 쓰면 안 된다.

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 × 그 오류의 발생비용)이며, 주어진 값은 오류를 내지 않을 확률이라 1에서 빼 오류 확률로 바꿔야 한다.

A는 양품→불량 오류 0.4, 불량→양품 오류 0.05를 대입한다.
$0.4\times 60+0.05\times 10=24+0.5=24.5$만원

B는 두 오류 확률이 모두 0.2다.
$0.2\times 60+0.2\times 10=12+2=14$만원

기대비용이 더 작은 B(14만원)가 경제적이다. 비용이 큰 오류(60만원)의 확률을 낮춘 쪽이 유리하다는 점이 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 작은 사람(여자 5%ile)부터 큰 사람(남자 95%ile)까지 모두 쓸 수 있도록 조절 범위를 정하는 방식이다.

의자 높이의 기준 치수는 오금높이다. 퍼센타일 값은 평균 + 계수 × 표준편차로 구하고, 여기에 신발 두께 25 mm를 더한다.

최소(여 5%ile): $363 + (-1.64 \times 19.5) + 25 = 356.02$ mm
최대(남 95%ile): $392 + (1.64 \times 20.6) + 25 = 450.78$ mm

따라서 의자 높이는 약 356.02~450.78 mm 범위에서 조절되도록 설계한다.

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]

Murrell 공식은 권장 평균 에너지 소비량을 넘은 만큼을 휴식으로 보상해 전체 평균을 권장 수준에 맞추는 원리다.
$R = \dfrac{T(E-S)}{E-1.5}$

R은 휴식시간(분), T는 총 작업시간(분), E는 작업 시 에너지 소비량(kcal/min), S는 권장 평균 에너지 소비량(5kcal/min)이다. 분모의 1.5는 휴식 중에도 소비되는 에너지(1.5kcal/min)다.

총 작업시간이 주어지지 않았으므로 T=60분으로 놓고 대입한다.
$R = \dfrac{60 \times (6-5)}{6-1.5} = \dfrac{60}{4.5} = 13.33$분

작업시간은 총 시간에서 휴식시간을 뺀다.
$60 - 13.33 = 46.67$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]

제조물책임법은 결함을 제조상·설계상·표시상 결함의 3유형으로 나눈다. 판단 기준은 각각 원래 설계와 다른지, 대체설계가 있었는지, 합리적 표시를 했는지다.

• 제조상의 결함 — 주의의무를 다했는지와 관계없이 제품이 원래 의도한 설계와 다르게 만들어진 경우다(불량품).
• 설계상의 결함 — 합리적인 대체설계로 위험을 줄일 수 있었는데도 채용하지 않은 경우다(설계 자체의 문제).
• 지시·경고상의 결함 — 설명·지시·경고 등 합리적인 표시로 위험을 줄일 수 있었는데도 하지 않은 경우다(표시상의 결함).

혼동 주의: 제조상 결함만 과실을 따지지 않고 설계와의 차이로 판단한다. 나머지 두 결함은 할 수 있었던 합리적 조치를 하지 않았는지로 판단한다.

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 둘 다 관찰로 전신 작업자세를 평가하는 도구지만, 평가 항목의 범위에서 차이가 난다.

• OWAS 장점 — 별도 장비 없이 허리·팔·다리 자세와 하중 코드만으로 빠르게 평가한다.
• OWAS 단점 — 상지·하지의 세부 각도를 구분하지 못하고 작업 지속시간(반복성·정적 부하)을 반영하지 못한다.
• REBA 장점 — 자세에 힘(부하)·반복성·정적 작업·손잡이(Coupling)까지 종합해 예측하기 어려운 다양한 자세를 평가하기에 알맞다.
• REBA 단점 — 평가 항목이 많아 분석 시간이 길고 평가자 숙련도가 필요하다.

쪼그려 앉는 작업은 두 기법 모두 다리(하지) 자세를 평가 항목에 넣고 있어 평가에 적합하다. 혼동 주의: RULA는 상지 중심 기법이라 하지 평가가 단순하다.

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 작업 동작을 나눈 18가지 기본 동작 요소이고, 기호는 영어 동작명에서 따온다.

• 조립은 Assemble의 A.
• 분해는 Disassemble이라 DA로 쓴다.
• 바로놓기는 Position의 P.
• 고르기는 Select의 St.
• 집기는 Grasp의 G.
• 찾기는 Search의 Sh.

혼동 주의: Search와 Select는 첫 글자가 같다. 그래서 Sh·St처럼 두 글자로 구분한다.

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]

SEARCH 원칙은 작업 개선 아이디어를 빠짐없이 찾기 위한 체크리스트로, 여섯 글자가 각각 하나의 착안점이다.

• S(Simplify operations) — 남은 작업을 더 쉽고 단순하게 만든다.
• E(Eliminate unnecessary work and material) — 불필요한 작업과 자재를 없앤다.
• A(Alter sequence) — 작업 순서를 바꿔 대기·운반을 줄인다.
• R(Requirements) — 요구되는 품질·조건이 과하지 않은지 검토한다.
• C(Combine operations) — 흩어진 작업을 하나로 합친다.
• H(How often) — 작업 빈도가 얼마나 되는지 따져 개선 효과를 판단한다.

외우는 요령: E·C·A·S는 ECRS 원칙(제거·결합·재배열·단순화)과 같은 발상이다. 여기에 R(요구조건)과 H(빈도)를 더한 것이 SEARCH다.

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]

KOSHA 가이드(근골격계질환 예방관리 프로그램)에서 보건관리자는 유해요인 파악, 증상자 관리, 정책 참여와 교육을 맡는다.

• 작업장 순회 — 주기적으로 돌며 근골격계질환을 유발하는 작업공정과 유해요인을 찾아낸다.
• 증상자 조기 발견 — 주기적 면담으로 증상 호소자를 찾아 의학적 관리 등 적절한 조치로 연결한다.
• 정책 참여·교육 — 예방·관리 프로그램의 정책결정에 참여하고 작업자 교육·훈련을 실시한다.

외우는 요령은 순회 → 면담 → 정책·교육 흐름이다. 혼동 주의: 기본정책 수립과 예산 지원은 사업주의 역할이다.

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]

작업자·소프트웨어·기계장치가 모두 정상이어야 전력이 공급되므로 직렬 시스템으로 본다. 각 요소의 신뢰도는 1에서 오류발생 확률을 뺀 값이다.

직렬 신뢰도는 각 요소 신뢰도의 곱이다.
R = R₁ × R₂ × R₃
R = (1 − 0.10) × (1 − 0.10) × (1 − 0.05) = 0.90 × 0.90 × 0.95
R = 0.7695 ≈ 0.77

혼동 주의: 병렬(하나만 정상이어도 작동)이라면 1 − (1 − R₁)(1 − R₂)(1 − R₃)로 계산한다.

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]

시간연구의 관측횟수 산정식으로 목표 신뢰도와 상대 허용오차를 만족하는 최소 관측횟수를 구한다.

t는 신뢰도 95%의 신뢰계수 1.96이고, 분모 $e \cdot \bar{X}$는 절대 허용오차(0.05×0.3)다.
$N = \left(\dfrac{t \cdot S}{e \cdot \bar{X}}\right)^2$
$N = \left(\dfrac{1.96 \times 0.09}{0.05 \times 0.3}\right)^2 = 11.76^2$
N = 138.3 → 139회

혼동 주의: 관측횟수는 조건을 만족해야 하므로 반올림이 아니라 올림한다.