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

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

[해설]

점광원의 조도는 역제곱 법칙에 따라 광도에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다.

조도 = 광도 ÷ 거리²
조도 = 1 ÷ 3²
조도 ≈ 0.11 lux

거리가 3배가 되면 조도는 1/9로 줄어든다는 점이 핵심이다.

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]

수행도 평가(레이팅)는 관측 작업자의 페이스를 정상 페이스와 비교해 관측시간을 보정하는 과정이다. 평준화·정상화라고도 부른다.

• 속도평가법 — 작업속도 하나만 정상속도와 비교해 평가한다.
• 웨스팅하우스 시스템 — 숙련도·노력도·작업조건·일관성의 4요소로 평가한다.
• 객관적 평가법 — 속도평가를 한 뒤 작업 난이도에 따른 2차 조정계수를 더한다.
• 합성평가법 — PTS 시간치와 관측시간을 비교해 레이팅계수를 구한다.

평가 결과는 정미시간 = 관측시간 × 레이팅계수에 쓰여 표준시간의 기초가 된다.

상지 분석에 초점을 두어 전신 작업자세 분석에 한계가 있음

[해설]

RULA는 목·어깨·팔·손목 등 상지 부담을 빠르게 평가하려고 만든 도구다.

그래서 다리·허리 등 전신을 쓰는 작업자세는 충분히 반영하지 못하는 한계가 있다. 전신 작업자세를 평가할 때는 하지까지 점수화하는 REBA를 쓴다.

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·공구를 바꾸는 공학적 개선과 달리 작업 운영 방식을 바꿔서 근골격계 부담을 줄이는 방법이다.

• 작업확대 — 여러 작업을 섞어 같은 동작의 반복을 줄인다.
• 작업일정·작업속도 조절 — 무리한 속도와 과도한 작업량을 막는다.
• 휴식(회복)시간 제공 — 근육 피로가 회복될 시간을 준다.
• 작업습관·관행 개선 — 잘못 굳어진 자세와 동작을 바로잡는다.
• 정기적 청소·유지보수 — 무뎌진 공구나 고장 난 장비 때문에 힘이 더 드는 일을 막는다.
• 예방체조 도입 — 작업 전후 스트레칭으로 근육 긴장을 푼다.
• 교육·훈련 — 위험요인과 올바른 작업법을 알게 한다.
• 교대·직무순환 — 같은 신체 부위의 부하가 한 사람에게 몰리지 않게 한다.

혼동 주의: 작업대 높이 조절이나 보조기구 도입처럼 설비를 바꾸는 것은 공학적 개선이다.

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

[해설]

RULA는 신체를 그룹 A(팔·손목)와 그룹 B(목·몸통·다리)로 나누어 각 부위의 각도를 측정한다.

• 상완(위팔) — 어깨에서 팔꿈치까지로, 들어 올린 각도를 본다.
• 전완(아래팔) — 팔꿈치에서 손목까지로, 굽힌 각도를 본다.
• 손목 — 굽힘·젖힘 각도와 비틀림을 본다.
• 목 — 앞으로 숙이거나 뒤로 젖힌 각도를 본다.
• 몸통 — 허리를 굽힌 각도를 본다.

외우는 요령: 그룹 A는 상완·전완·손목, 그룹 B는 목·몸통 순으로 위에서 아래로 떠올린다.

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

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

[해설]

객관적 레이팅법은 먼저 속도평가계수(1차 조정계수)로 보정한다. 그다음 작업 난이도에 따른 2차 조정계수를 더해 정미시간을 구한다.

$정미시간 = 관측시간 \times 속도평가계수 \times (1 + 2차\ 조정계수)$
$= 0.1 \times 1.2 \times (1 + 0.5)$
$= 0.18$ 분

혼동 주의: 1차 조정계수는 그대로 곱하지만, 2차 조정계수는 (1 + 계수) 꼴로 곱한다.

백색수지증(레이노 증후군)

[해설]

진동공구를 오래 쓰면 손가락 말초혈관이 수축해 피가 잘 돌지 않는다. 그 결과 손가락이 하얗게 변하고 감각이 둔해지는 것이 백색수지증(레이노 증후군)이다.

착암기·연삭기 등을 추운 곳에서 다룰 때 잘 생기는 대표적인 국소진동 직업병이다.

<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]

표시장치는 전달정보의 성격과 수신자·작업환경에 따라 고르며, 청각과 시각의 조건은 서로 정반대로 짝을 이룬다.

• 청각적 표시장치는 정보가 짧고 간단해 나중에 다시 볼 필요가 없을 때, 시간적 사상(언제 일어났는가)을 다룰 때, 즉각적인 행동이 필요할 때 쓴다.
• 청각은 눈을 쓰지 않으므로 암조응(어두운 곳에 적응한 눈 상태)을 유지해야 할 때나 수신자가 자주 움직일 때도 유리하다.
• 시각적 표시장치는 정보가 복잡하고 길어 나중에 다시 봐야 할 때, 공간적 위치를 다룰 때, 즉각적인 행동이 필요 없을 때 쓴다.
• 주변이 시끄러울 때, 청각 계통이 과부하 상태일 때, 수신자가 한 곳에 머무를 때도 시각이 알맞다.

외우는 요령: 청각 조건을 먼저 외우고 시각은 반대로 뒤집는다(짧다↔길다, 시간↔공간, 이동↔정지).

A대(암대, 暗帶) — 액틴과 미오신이 중첩되어 어둡게 보이는 부분

[해설]

근수축 활주설에 따르면 액틴(가는 필라멘트)이 미오신(굵은 필라멘트) 사이로 미끄러져 들어갈 뿐, 두 필라멘트 자체의 길이는 변하지 않는다.

A대(암대)는 미오신이 있는 구간이다. 액틴과 겹쳐 빛을 적게 통과시키므로 어둡게 보이며, 수축할 때도 길이가 그대로다.

혼동 주의: 수축할 때 짧아지는 곳은 액틴만 있는 I대(명대)와 미오신만 있는 H대다.

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]

시각(분) = 57.3 × 60 × 글자 높이 ÷ 관측거리이며, 높이와 거리는 같은 단위(cm)로 맞춘다.

15m에서의 시각은 다음과 같다.
시각 = 57.3 × 60 × 2.5 ÷ 1500
= 5.73분

60m에서도 같은 시각을 유지하려면 글자 높이가 거리에 비례해야 한다.
15 : 2.5 = 60 : X
X = 10cm

굵기는 높이 : 굵기 = 5 : 1을 60m 기준 높이에 적용해 구한다.
굵기 = 10 ÷ 5
= 2cm

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

[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 작업자세·노출시간·진동 외에도 무리한 힘·반복작업·접촉 스트레스 같은 작업 요인과 개인 요인·환경 요인이 겹쳐 생긴다.

• 무리한 힘은 무거운 물건을 다루거나 세게 쥘 때처럼 근육·힘줄에 큰 부담을 주는 힘이다.
• 반복작업은 같은 동작을 짧은 주기로 되풀이해 피로가 쌓이는 작업이다.
• 접촉 스트레스는 날카롭거나 단단한 모서리·공구 손잡이에 몸의 일부가 눌리는 압박이다.
• 개인의 특성은 나이·체력·과거 병력처럼 같은 작업이라도 사람마다 위험도를 다르게 만드는 요인이다.
• 기타요인은 낮은 온도나 부적절한 조명 같은 작업환경 요인이다.

외우는 요령: 작업 자체의 요인(힘·반복·자세·접촉·진동·시간)에 개인 요인과 환경 요인을 더한다고 기억한다.

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 얼마나 뻗느냐에 따라 구분한다.

• 정상작업영역 — 상완(위팔)을 몸에 붙여 늘어뜨린 채 전완(아래팔)만 뻗어 닿는 범위로, 34~45cm다.
• 최대작업영역 — 상완과 전완을 모두 곧게 펴서 닿는 범위로, 55~65cm다.
• 파악한계 — 앉은 작업자가 특정 수작업을 편하게 할 수 있는 공간의 바깥 경계다.

자주 쓰는 공구·부품은 정상작업영역 안에 두고, 최대작업영역 밖은 상체를 굽혀야 하므로 피한다.

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 문을 열면 회전이 멈추는 것은 인터록(Interlock) 시스템이 작동하기 때문이다.

인터록은 안전커버나 도어가 열리면 기계가 가동되지 않게 하고, 안전장치가 정상 작동하지 않으면 기계 자체가 작동하지 않게 묶어 두는 기능이다. 작업자가 주의하지 않아도 설비가 스스로 위험을 차단하는 풀프루프(fool proof) 설계의 대표적인 예다.

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]

극단적 설계원칙은 인체측정값의 한쪽 극단에 있는 사람에게 맞추면 나머지 사람은 자연히 수용된다는 원칙이다.

칼·드라이버 손잡이는 손이 작은 사람도 감싸 쥘 수 있어야 하므로 최소집단값(하위 백분위수)으로 설계한다.

손이 큰 사람은 그보다 여유 있게 쥘 수 있어 거의 모든 사람이 사용할 수 있다.

혼동 주의: 출입문 높이처럼 큰 사람까지 통과해야 하는 설비는 반대로 최대집단값으로 설계한다.

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

[해설]

양립성은 자극과 반응이 사람이 이미 가진 기대와 맞아떨어지는 정도다. 잘 맞을수록 반응이 빠르고 실수가 줄어든다.

• 개념 양립성은 사람이 이미 가진 개념과 일치하는 것이다(빨간색은 뜨거움, 파란색은 차가움).
• 공간 양립성은 조종장치와 표시장치의 물리적 배치가 서로 대응하는 것이다(왼쪽 손잡이가 왼쪽 버너를 켬).
• 운동 양립성은 조작 방향과 표시장치·기계의 움직임 방향이 일치하는 것이다(핸들을 오른쪽으로 돌리면 차가 오른쪽으로 감).
• 양식 양립성은 과제에 맞는 자극·응답 방식을 쓰는 것이다(음성 지시에는 말로 응답).

혼동 주의: 배치가 맞는지를 따지면 공간 양립성이고, 움직이는 방향이 맞는지를 따지면 운동 양립성이다.

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

[해설]

NIOSH 들기 방정식은 부하상수(LC, 23kg)에 6가지 계수를 곱해 권장무게한계(RWL)를 구한다.
RWL = LC × HM × VM × DM × AM × FM × CM

• HM(수평계수) — 몸에서 손까지의 수평거리가 멀수록 작아진다.
• VM(수직계수) — 들기 시작하는 손의 높이가 적정 높이에서 벗어날수록 작아진다.
• DM(거리계수) — 물체를 수직으로 옮기는 거리가 길수록 작아진다.
• AM(비대칭계수) — 허리를 비트는 각도가 클수록 작아진다.
• FM(빈도계수) — 들기 횟수가 잦고 작업시간이 길수록 작아진다.
• CM(결합계수) — 손잡이 상태(커플링)가 나쁠수록 작아진다.

각 계수는 0~1 사이 값이다. 들기지수(LI = 작업물 무게 ÷ RWL)가 1을 넘으면 요통 위험이 높다고 본다.