2018년 인간공학기사실기(필답형) 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

최대집단값(극단치)에 의한 설계
① 관련 인체측정변수의 상위 백분위수(90·95·99%)를 기준으로 정함
② 문·탈출구·통로 등 공간여유 결정이나 줄사다리 강도 설정에 사용

[해설]

세 경우 모두 가장 크거나 무거운 사람을 기준으로 해야 나머지 사람이 모두 수용되므로 최대집단값(극단치) 설계를 쓴다.

적용 기준은 인체측정변수의 상위 백분위수(90·95·99%)다. 비상구 높이와 좌석간 거리는 키·다리가 긴 사람도 통과·착석할 수 있어야 한다.

그네의 중량 하중은 가장 무거운 사람이 타도 견뎌야 한다. 문·탈출구·통로의 공간 여유나 줄사다리 강도를 정할 때도 같은 원칙을 쓴다.

혼동 주의: 선반 높이·조작장치까지의 거리처럼 작은 사람이 기준인 항목은 최소집단값 설계다.

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 배정·일정·휴식·교육 같은 운영 방식을 바꿔 신체 부담을 줄이는 방법이다.

• 작업의 다양성 제공(작업확대) — 한 동작만 반복하지 않도록 여러 작업을 섞는다.
• 작업일정 및 작업속도 조절 — 무리한 속도나 몰아치기 작업을 피한다.
• 휴식(회복)시간 제공 — 근육 피로가 쌓이기 전에 회복시킨다.
• 작업습관·작업관행 개선 — 나쁜 자세·동작 습관을 바로잡는다.
• 작업공간·공구·장비의 정기적 청소 및 유지보수 — 무뎌진 공구 등으로 힘이 더 드는 것을 막는다.
• 근골격계질환 예방체조(직장체조) 도입 — 작업 전후에 근육을 풀어 준다.
• 근골격계질환 관련 교육·훈련 실시 — 위험요인과 올바른 작업방법을 알게 한다.
• 작업자 교대 및 적정 배치(직무순환) — 같은 신체 부위에 부담이 몰리지 않게 한다.

6가지를 묻는 문항이므로 위 항목 중 6개를 쓰면 되며, 작업대 높이 조절·공구 교체 같은 공학적 개선과 섞지 않도록 주의한다.

최소집단값에 의한 설계
① 관련 인체측정 변수분포의 1%, 5%, 10% 등 하위 백분위수를 기준으로 정함
② 선반의 높이, 조정장치까지의 거리 등을 정할 때 사용
③ 팔이 짧은 사람이 잡을 수 있다면 그보다 긴 사람은 모두 잡을 수 있음

[해설]

좌판 앞뒤 거리는 엉덩이~오금 길이가 짧은 사람도 편히 앉을 수 있어야 하므로 최소집단값 설계를 쓴다. 좌판이 오금길이를 넘으면 무릎 뒤가 눌려 혈류가 방해된다.

• 적용 기준 — 인체측정변수 분포의 하위 백분위수(1·5·10%)를 기준으로 정한다.
• 적용 예 — 선반의 높이, 조정장치까지의 거리를 정할 때 쓴다.
• 원리 — 팔이 짧은 사람이 잡을 수 있으면 더 긴 사람은 모두 잡을 수 있다.

혼동 주의: 비상구 높이·통로처럼 큰 사람이 기준인 항목은 최대집단값 설계다.

작업자가 생산성·작업용이성을 위해 안전장치를 제거하더라도 기계가 작동하지 않도록 하는 설계

[해설]

Tamper Proof는 작업자가 생산성이나 작업 편의를 위해 안전장치를 임의로 제거·해제하더라도 기계 자체가 작동하지 않도록 만드는 설계 개념이다.

안전장치 무력화 시도를 원천 차단한다는 점에서, 오작동을 방지하는 fool proof나 고장 시 안전측으로 작동하는 fail safe와는 목적이 구분된다.

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]

한쪽 엔진만 고장 나도 추락하면 직렬 시스템이다. 양쪽이 모두 고장 나야 추락하면 병렬 시스템이다.

직렬 시스템의 신뢰도
R = R₁ × R₂
R = 0.7 × 0.8
R = 0.56

병렬 시스템의 신뢰도
R = 1 − (1 − R₁)(1 − R₂)
R = 1 − (1 − 0.7)(1 − 0.8) = 1 − 0.3 × 0.2
R = 0.94

병렬 구성(리던던시)의 신뢰도가 직렬보다 항상 높다.

$71\,\text{cm} : 1.8\,\text{mm} = 500\,\text{cm} : x$
$x = \dfrac{500 \times 1.8}{71} = 12.676$
→ 약 12.68 mm

[해설]

같은 시각(視角)을 유지하려면 눈금 크기는 시거리에 정비례하므로 비례식으로 푼다. 71cm에서 1.8mm를 식별할 수 있다면 5m(=500cm)에서는 그 비율만큼 커져야 한다.

$x = 500 \times 1.8 \div 71 = 12.676\,\text{mm}$ (≈ 12.68mm)

정상조명 기준값 1.3mm는 조건 비교용일 뿐 계산에 쓰지 않는다.

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: 공간양립성
②: 표시장치와 대응하는 조종장치 간 배열이 공간양립성에 맞게 설계·배치되어 휴먼에러가 가장 적게 발생한다.

[해설]

인간공학적 양립성 가운데 공간양립성은 조종장치와 표시장치(대응 기기)의 물리적 배치가 서로 대응해 사용자의 기대와 맞아야 한다는 원칙이다.

4구 가스레인지에서는 점화버튼(노브)이 화구 배치와 같은 순서·위치 관계로 놓여야 어느 버튼이 어느 화구를 켜는지 바로 알 수 있다. 이렇게 배열하면 사용자가 매번 표시를 확인하거나 추측할 필요가 없어 오조작, 곧 휴먼에러가 가장 적게 생긴다.

혼동 주의: 운동양립성은 조작 방향(오른쪽으로 돌리면 증가)과 반응 방향의 일치이고, 개념양립성은 빨간색=뜨거움처럼 사람이 이미 가진 개념과의 일치다.

① 정신적 요구(정신적 부하)
② 신체적 요구(신체적 부하)
③ 시간적 요구(시간적 부하)
④ 수행도
⑤ 노력
⑥ 좌절감(좌절수준)

[해설]

NASA-TLX는 작업부하를 6개 척도로 주관 평정하고 쌍대비교 가중치를 곱해 종합점수를 내는 정신적 작업부하 평가법이다.

• 정신적 요구 — 생각·판단·기억에 드는 부담.
• 신체적 요구 — 몸을 움직이는 데 드는 부담.
• 시간적 요구 — 시간에 쫓기는 압박의 정도.
• 수행도 — 목표를 얼마나 잘 달성했다고 느끼는지.
• 노력 — 그 수행을 위해 들인 정신적·신체적 노력.
• 좌절감 — 작업 중 느낀 짜증·불안·스트레스.

외우는 요령: 과업이 주는 요구 3가지(정신·신체·시간)와 작업자가 느낀 결과 3가지(수행도·노력·좌절감)로 묶는다.

$\dfrac{5+4+3+4+6}{6 \times 5} \times 100 = \dfrac{22}{30} \times 100 = 73.33$ %

[해설]

라인밸런싱 효율은 공정별 작업시간의 합을 주기시간 × 공정 수로 나눈 값이다.

효율 = 작업시간 합 ÷ (주기시간 × 공정 수) × 100
$\dfrac{5+4+3+4+6}{6 \times 5} \times 100 = \dfrac{22}{30} \times 100$
= 73.33 %

주기시간은 가장 긴 공정(6분)이 정한다. 나머지 공정이 기다리는 유휴시간만큼 효율이 떨어진다.

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 뻗느냐로 구분하며, 자주 쓰는 공구·부품일수록 가까운 영역에 둔다.

• 정상작업영역 — 위팔(상완)은 자연스럽게 늘어뜨리고 아래팔(전완)만 움직여 닿는 범위로 34~45cm.
• 최대작업영역 — 위팔과 아래팔을 모두 곧게 펴야 닿는 범위로 55~65cm.
• 파악한계 — 앉은 작업자가 특정 손작업을 편하게 할 수 있는 공간의 바깥 경계.

혼동 주의: 전완만 쓰면 정상작업영역, 팔 전체를 펴야 하면 최대작업영역이다.

①: $LI = \dfrac{\text{작업물 무게}}{RWL} = \dfrac{10.3}{7.8} = 1.321$ → LI ≒ 1.32
②: LI가 1보다 크므로 요통 발생 위험이 높다. LI가 1 이하가 되도록 작업을 재설계해야 한다.

[해설]

NIOSH 들기 방정식에서 들기지수(LI)는 실제 작업물 무게를 권장무게한계(RWL)로 나눈 값이다.

LI = 작업물 무게 ÷ RWL
$LI = \dfrac{10.3}{7.8}$
≒ 1.32

LI > 1이면 권장한계를 넘는 무게이므로 요통 발생 위험이 높다고 평가한다. 중량 감소, 수평거리 단축, 들기 빈도 감소 등으로 작업을 재설계해 LI를 1 이하로 낮춘다.

①: 3분 (가장 긴 작업시간이 주기시간)
②: $\dfrac{60}{3} = 20$개
③: $\dfrac{18.5}{11 \times 3} = 0.56 = 56$ %

[해설]

라인의 주기시간은 가장 긴 공정(애로공정)의 시간으로 정해지므로 3분짜리 공정이 주기시간 3분을 결정한다.

시간당 생산량은 60분을 주기시간으로 나눈다.
$\dfrac{60}{3} = 20$개

공정효율은 총 작업시간 합을 공정수×주기시간으로 나눈다.
$\dfrac{18.5}{11 \times 3} = \dfrac{18.5}{33}$
$= 0.56$ → 56%

총 작업시간 18.5분은 11개 공정 시간을 모두 더한 값이다.

①: 목표 및 성능명세 결정 → 시스템의 정의 → 기본설계 → 인터페이스 설계 → 촉진물 설계 → 시험 및 평가
②: 감시, 정비유지(또는 프로그래밍)

[해설]

인간-기계 시스템 설계는 목표를 정하고 구체화한 뒤 검증하는 6단계로 진행된다.

• 목표 및 성능명세 결정 — 시스템이 무엇을 얼마나 잘해야 하는지 정한다.
• 시스템의 정의 — 목표 달성에 필요한 기능을 규정한다.
• 기본설계 — 기능을 인간과 기계에 할당하고 직무를 분석한다.
• 인터페이스 설계 — 표시장치·조종장치처럼 인간과 기계가 만나는 접점을 설계한다.
• 촉진물 설계 — 매뉴얼·교육훈련처럼 인간의 성능을 돕는 보조물을 만든다.
• 시험 및 평가 — 완성된 시스템이 목표를 충족하는지 확인한다.

자동화 시스템에서는 감지·정보처리·의사결정·행동을 기계가 맡는다. 그래서 인간에게는 감시, 정비유지, 프로그래밍 기능만 남는다.

①: 40cm
②: 90°
③: 90°

[해설]

고용노동부 영상표시단말기(VDT) 취급근로자 작업관리지침의 작업자세 기준이다.

• 눈과 화면 거리 40cm 이상 — 가까우면 눈의 초점조절 피로가 커진다.
• 팔꿈치 내각 90° 이상 — 위팔을 늘어뜨리고 아래팔을 수평 이상으로 두어 어깨·손목 부담을 줄인다.
• 무릎 내각 90° 전후 — 발바닥이 바닥에 닿게 해 넙다리 뒷면 압박을 막는다.

외우는 요령: 거리만 40이고 팔꿈치·무릎 각도는 모두 90°다.

①: 형태학적 측정. 표준자세에서 움직이지 않는 피측정자를 인체측정기로 측정한 정적 치수
②: 동적 인체측정. 상지·하지의 운동, 체위 변화에 따른 자세에서 측정한 치수

[해설]

인체측정은 자세를 고정하고 재는 구조적 치수와 움직이면서 재는 기능적 치수로 나뉜다.

구조적 인체치수는 형태학적 측정으로, 표준자세에서 움직이지 않는 사람을 인체측정기로 잰 정적 치수다. 재현성은 높지만 실제 작업자세를 반영하지 못한다.

기능적 인체치수는 동적 인체측정으로, 팔다리를 움직이거나 자세를 바꾼 상태에서 잰 치수다. 작업공간과 조작범위 설계에 직접 쓰인다.

①: Eliminate(제거) - 불필요한 작업·작업요소의 제거
②: Combine(결합) - 다른 작업·작업요소와의 결합
③: Rearrange(재배열, 재배치) - 작업순서의 변경
④: Simplify(단순화) - 작업·작업요소의 단순화·간소화

[해설]

ECRS는 작업개선 원칙으로, 제거→결합→재배열→단순화 순서로 검토한다.

• Eliminate(제거) — 불필요한 작업·작업요소를 없앤다.
• Combine(결합) — 다른 작업·작업요소와 합쳐 한 번에 처리한다.
• Rearrange(재배열) — 작업순서를 바꿔 대기·운반을 줄인다.
• Simplify(단순화) — 남은 작업을 더 쉽고 간단하게 만든다.

개선 효과는 제거가 가장 크므로 ‘이 작업이 꼭 필요한가’부터 묻는다.

① 증상·징후호소자의 조기발견 체계 구축
② 증상·징후 보고에 따른 후속조치
③ 증상호소자 관리의 위임
④ 업무제한과 보호조치

[해설]

근골격계질환 예방·관리프로그램(KOSHA GUIDE)의 의학적 관리는 증상호소자를 일찍 찾아내 악화되기 전에 조치하는 것이 목적이다.

• 조기발견 체계 구축 — 증상·징후를 쉽게 보고할 수 있는 창구와 절차를 만든다.
• 보고에 따른 후속조치 — 보고된 증상을 확인해 상담·진료 등 필요한 조치로 연결한다.
• 증상호소자 관리의 위임 — 증상호소자 관리를 보건관리자나 의료기관 같은 전문가에게 맡긴다.
• 업무제한과 보호조치 — 증상이 있는 작업자의 부담작업을 줄이거나 일시 제한해 악화를 막는다.

외우는 요령: 발견 → 후속조치 → 위임 → 업무제한의 흐름으로 기억하면, 3가지만 물어도 골라 쓰기 쉽다.