2016년 인간공학기사실기(필답형) 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

$조도 = \dfrac{광도}{거리^2} = \dfrac{1}{3^2} = 0.11$ lux

[해설]

점광원에 의한 조도는 광원의 광도(cd)에 비례하고 거리의 제곱에 반비례하는 역제곱 법칙(inverse square law)을 따른다.

광도 1cd, 거리 3m를 공식에 대입하면 $E = \dfrac{I}{d^2} = \dfrac{1}{3^2} = 0.11$이 되어 약 0.11 lux가 산출된다.

거리가 멀어질수록 조도가 급격히 감소하는 것이 이 법칙의 핵심이며, 단위는 lux임에 유의해야 한다.

①: 수행도 평가 — 관측 대상 작업자의 작업 페이스를 정상(표준) 페이스와 비교하여 보정하는 과정(레이팅, 평준화, 정상화)
②: 수행도 평가 방법 — 속도평가법, 웨스팅하우스 시스템(웨스팅하우스법), 객관적 평가법, 합성평가법

[해설]

시간연구로 얻은 관측시간은 작업자의 숙련도·의욕에 따라 달라지므로, 정상 페이스 기준으로 보정해야 표준시간의 기초가 되는 정미시간을 얻을 수 있다.

· 속도평가법: 작업속도 한 가지만 정상속도와 비교
· 웨스팅하우스 시스템: 숙련도·노력도·작업조건·작업일관성 4요소로 평가
· 객관적 평가법: 속도평가 후 작업 난이도 조정계수를 추가
· 합성평가법: PTS법의 기준시간과 비교해 레이팅계수를 산출

정미시간 = 관측시간 × 레이팅(수행도)계수.

상지 분석에 초점을 두어 전신 작업자세 분석에 한계가 있음

[해설]

RULA는 원래 상지(목·어깨·팔·손목) 중심의 VDT 작업 평가를 목적으로 개발된 도구이므로, 하지나 허리를 포함한 전신 작업자세를 종합적으로 평가하기에는 한계가 있다.

이 때문에 전신 작업자세 부담을 폭넓게 다루어야 하는 상황에서는 REBA와 같이 하지 점수까지 포함한 도구가 보완적으로 활용된다.

①: 작업의 다양성 제공(작업확대)
②: 작업일정 및 작업속도 조절
③: 휴식(회복)시간 제공
④: 작업습관·작업관행 개선
⑤: 작업공간·공구·장비의 정기적 청소 및 유지보수
⑥: 근골격계질환 예방체조(직장체조) 도입
⑦: 근골격계질환 관련 교육·훈련 실시
⑧: 작업자 교대 및 적정 배치(직무순환)

[해설]

관리적 개선은 설비·공구 자체를 바꾸는 공학적 개선과 달리, 작업 배정·일정·휴식·교육 등 운영 방식을 바꿔 부담을 줄이는 방법이다.

3가지·4가지·5가지 등 개수를 제한해 물어도 위 항목 중 요구 개수만큼 쓰면 된다.

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.

$정미시간 = 관측시간 \times 속도평가계수 \times (1 + 2차\ 조정계수)$

$= 0.1 \times 1.2 \times (1 + 0.5) = 0.18$ 분

[해설]

객관적 레이팅법의 정미시간은 관측시간을 속도평가계수(1차 조정계수)로 보정한 뒤, 정신적 요구·신체 사용·눈손 협응 등 작업 난이도에 따른 2차 조정계수를 추가로 반영해 산출한다.

관측시간 0.1분에 1차 조정계수 120%(1.2)를 곱해 표준속도로 환산하고, 여기에 2차 조정계수 50%만큼을 더 얹어 $0.1 \times 1.2 \times (1+0.5) = 0.18$분이 된다.

1차 조정계수는 그대로 곱하지만 2차 조정계수는 (1 + 계수) 형태로 적용되므로, 두 계수를 같은 방식으로 곱하지 않도록 주의해야 한다.

백색수지증(레이노 증후군)

[해설]

진동공구를 장시간 사용해 손가락 말초혈관이 수축·손상되면 혈액순환 장애로 손가락이 창백해지고 감각이 둔해지는 국소진동증후군이 나타나는데, 이를 백색수지증(레이노 증후군)이라 한다.

주로 저온 환경에서 진동공구(연삭기·착암기 등)를 다루는 작업자에게 발생하는 대표적인 진동 관련 직업성 질환이다.

<청각적 표시장치를 사용하는 경우>

①: 전달정보가 간단하고 짧을 때
②: 전달정보가 후에 재참조되지 않을 때
③: 전달정보가 시간적인 사상을 다룰 때
④: 전달정보가 즉각적인 행동을 요구할 때
⑤: 수신자의 암조응 유지가 필요할 때
⑥: 직무상 수신자가 자주 움직이는 경우

<시각적 표시장치를 사용하는 경우>

①: 전달정보가 복잡하고 길 때
②: 전달정보가 후에 재참조될 때
③: 전달정보가 공간적인 위치를 다룰 때
④: 전달정보가 즉각적인 행동을 요구하지 않을 때
⑤: 수신자의 청각 계통이 과부하 상태일 때
⑥: 수신장소가 시끄러울 때
⑦: 수신자가 한 곳에 머무르는 경우

[해설]

표시장치의 선택 기준은 전달정보의 성격(시간적/공간적, 단순/복잡)과 작업 환경·수신자 상태에 따라 갈린다.

정보가 짧고 즉각적 행동을 요구하거나 사건의 시간적 순서를 다룰 때, 또는 수신자가 이동 중이거나 시각계통에 과부하가 걸린 상황에서는 청각적 표시장치가 유리하다.

반대로 정보가 복잡·길고 후에 재참조되거나 공간적 위치 정보를 다룰 때, 또는 주변이 시끄럽거나 수신자가 한 곳에 머무르는 경우에는 시각적 표시장치가 적합하다.

A대(암대, 暗帶) — 액틴과 미오신이 중첩되어 어둡게 보이는 부분

[해설]

근수축의 활주설(sliding filament theory)에 따르면 액틴이 미오신 사이로 미끄러져 들어갈 뿐 두 필라멘트 자체의 길이는 변하지 않는다. 그래서 겹친 구간인 A대(암대)의 길이는 일정하고, 액틴만 있는 I대(명대)와 H대가 짧아지면서 근절(sarcomere) 전체가 수축한다.

①: 의미미분법(SD법, Semantic Differential method)
②: 다변량분석법
③: 산점도

[해설]

① SD법은 '크다-작다' 같은 형용사 반대어 쌍을 척도로 제시해 제품·환경에 대한 인간의 심상을 정량화하는 감성공학 대표 기법이다.
② 다변량 분석법(multivariate analysis)은 여러 변수가 하나의 특성치에 미치는 영향의 크기를 동시에 규명하는 자료해석법이다.
③ 산점도는 두 변수의 값을 좌표에 점으로 찍어 상관관계와 분포를 시각적으로 파악하는 통계기법이다.

①: $시각 = \dfrac{57.3 \times 60 \times H}{D} = \dfrac{57.3 \times 60 \times 2.5}{1500} = 5.73$ 분

②: $15 : 2.5 = 60 : X$, $X = 10$ cm

③: 높이와 굵기 비율이 5:1이므로 굵기 $= \dfrac{10}{5} = 2$ cm

[해설]

①은 시각(visual angle) 산출 공식에 관측거리 15m(1500cm)와 글자 높이 2.5cm를 대입해 구하며, 시각은 글자 높이에 비례하고 관측거리에 반비례한다.

②는 동일한 시각을 유지하려면 글자 높이가 관측거리에 비례해야 한다는 원리를 이용해, 15m:2.5cm = 60m:X의 비례식으로 60m에서 필요한 글자 높이를 구한다.

③은 문제에서 제시된 높이:굵기 = 5:1 비율을 ②에서 구한 높이 10cm에 적용해 굵기를 산출한 것이다.

$신뢰도 = 0.9 \times \{1 - (1-0.9)(1-0.95)\} = 0.8955$

[해설]

전체 시스템은 작업자 오류(R1)가 반드시 성공해야 하는 직렬 요소와, 시스템 비상 프로그램(R2)·기계장치(R3)가 서로를 보완하는 병렬 요소로 구성된 구조로 계산되었다.

병렬 결합은 두 요소가 모두 실패해야 전체가 실패하므로 신뢰도는 $1-(1-R_2)(1-R_3)$로 구하고, 이를 직렬 요소인 R1의 신뢰도 0.9와 곱해 전체 시스템 신뢰도를 얻는다.

직렬은 곱셈, 병렬은 1에서 실패확률의 곱을 뺀 값으로 계산한다는 두 원리를 구분해서 적용하는 것이 핵심이다.

①: 무리한 힘
②: 반복작업
③: 접촉 스트레스
④: 개인의 특성
⑤: 온도, 조명 등 기타요인

[해설]

근골격계질환은 여러 부담요인이 복합적으로 작용해 발생하며, 작업자세·노출시간·진동 외에도 힘·반복성·접촉·개인특성·환경요인이 대표적인 위험요인으로 꼽힌다.

무리한 힘과 반복작업은 근육·힘줄에 누적피로를 일으키는 기계적 부담요인이고, 접촉 스트레스는 날카롭거나 단단한 표면에 신체 일부가 눌리며 발생하는 압박이다.

개인의 특성(연령·체력 등)과 온도·조명 같은 작업환경 요인은 동일한 작업이라도 개인별 위험도를 다르게 만드는 보조적 요인으로 함께 분류된다.

①: 정상작업영역 - 상완을 자연스럽게 수직으로 늘어뜨린 채 전완만으로 편하게 뻗어 파악할 수 있는 구역(34~45cm)
②: 최대작업영역 - 상완과 전완을 모두 곧게 펴서 파악할 수 있는 구역(55~65cm)
③: 파악한계 - 앉은 작업자가 특정 수작업 기능을 편히 수행할 수 있는 공간의 외곽한계

[해설]

수평면 작업영역은 팔을 뻗는 정도로 나뉜다. 전완(아래팔)만 움직여 닿는 범위가 정상작업영역, 상완까지 모두 곧게 펴야 닿는 범위가 최대작업영역이다.

자주 쓰는 공구·부품은 정상작업영역(34~45cm) 안에 배치하는 것이 원칙이며, 최대작업영역(55~65cm) 밖은 상체를 굽혀야 하므로 피한다.

파악한계는 앉은 자세에서 손이 닿아 실제 작업을 수행할 수 있는 공간의 바깥 경계로, 최대작업영역보다 넓은 개념이다.

Interlock 시스템(인터록)

기계의 위험부분에 설치한 안전커버 등이 개방되면 기계를 가동할 수 없도록 하거나, 안전장치가 정상 작동하지 않으면 기계를 작동할 수 없도록 하는 기능

[해설]

세탁기 문이 열리면 회전조를 즉시 정지시키는 것은 인터록(Interlock) 시스템이 작동하기 때문이며, 이는 위험원과 작업자 사이를 강제로 차단하는 안전설계 원칙의 대표 사례다.

인터록은 방호덮개·도어 등이 열려 있으면 기계가 가동되지 않도록, 혹은 안전장치가 정상 작동하지 않으면 설비 자체가 작동하지 않도록 기계적·전기적으로 강제하는 기능이다.

작업자의 부주의나 실수로부터 보호해야 하므로, 사용자의 주의력에 의존하지 않는 강제적 풀프루프(fool proof) 장치라는 점이 핵심이다.

극단적 설계원칙: 특정 설비를 인체측정 특성의 한 극단에 속하는 사람을 대상으로 설계하면 거의 모든 사람을 수용할 수 있는 원칙. 칼·드라이버 손잡이는 최소집단값(소수 백분위수)에 의해 설계하면 거의 모든 사람이 사용 가능

[해설]

극단설계는 인체측정 데이터의 양 극단(최소 또는 최대 백분위수) 중 하나를 기준으로 설계하면 그보다 덜 극단적인 나머지 사용자는 자연히 만족된다는 원리를 이용한다.

칼·드라이버 손잡이처럼 손이 작은 사용자도 감싸 쥘 수 있어야 하는 경우에는 손 크기가 작은 쪽(최소 집단값, 하위 백분위수)을 기준으로 치수를 정하면, 손이 더 큰 사용자는 그보다 여유 있게 사용할 수 있다.

즉 설계 기준을 어느 극단으로 잡느냐는 최소 여유가 필요한지, 최대 수용이 필요한지 등 제품의 사용 목적에 따라 달라진다.

①: 개념 양립성
②: 공간 양립성
③: 운동 양립성
④: 양식 양립성

[해설]

양립성은 인간이 이미 가지고 있는 지식·기대와 실제 자극·반응이 얼마나 일치하는지를 나타내는 개념으로, 일치할수록 학습이 쉽고 오류가 줄어든다.

• 개념 양립성: 사물에 대해 이미 가지고 있는 개념·고정관념과 일치(예: 파란색 계기는 차가움을 의미)
• 공간 양립성: 조종장치와 그에 대응하는 표시장치의 물리적 배치가 일치
• 운동 양립성: 조작 동작의 방향과 장치·표시의 반응 방향이 일치
• 양식 양립성: 과제의 성격에 맞는 자극과 반응의 양식(언어과제엔 청각, 공간과제엔 시각 등)을 사용

①: HM, 수평계수
②: VM, 수직계수
③: DM, 거리계수
④: AM, 비대칭계수
⑤: FM, 빈도계수
⑥: CM, 결합(커플링)계수

[해설]

권장무게한계 $RWL = LC \times HM \times VM \times DM \times AM \times FM \times CM$

부하상수 $LC = 23$kg이고 각 계수는 0~1의 값을 가진다. 들기지수 $LI = \dfrac{\text{작업물 무게}}{RWL}$가 1을 넘으면 요통 위험이 크다고 본다.