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]

가장 큰(무거운) 사람을 기준으로 잡아야 나머지 전원이 수용되는 항목이다. 비상구 높이·좌석간 거리는 키가 큰 사람이 통과·착석할 수 있어야 하고, 그네의 중량 하중은 가장 무거운 사람이 타도 견뎌야 하므로 모두 최대집단값 설계다.

반대로 선반 높이·조작장치까지의 거리처럼 작은 사람이 닿으면 모두 닿는 항목은 최소집단값(하위 1·5·10%) 설계를 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·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.

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]

좌판의 앞뒤 거리(좌판 깊이)가 오금길이보다 길면 무릎 뒤가 눌려 혈류가 방해되므로, 엉덩이~오금 길이가 짧은 사람도 앉을 수 있게 하위 백분위수를 기준으로 한다.

작은 사람이 쓸 수 있으면 큰 사람은 모두 쓸 수 있는 항목이 최소집단값 설계 대상이고, 비상구 높이·통로처럼 큰 사람이 기준이 되는 항목은 최대집단값(극단치) 설계를 쓴다.

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]

직렬 $R = R_1 \times R_2$, 병렬 $R = 1 - (1 - R_1)(1 - R_2)$

"하나만 고장나도 못 쓴다"면 직렬, "전부 고장나야 못 쓴다"면 병렬로 판단한다. 병렬(리던던시)이 직렬보다 신뢰도가 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]

버너와 점화버튼처럼 여러 조종장치와 대응 기기가 함께 배치된 상황에서 오조작을 줄이는 인간공학적 설계 원칙은 공간양립성(spatial compatibility)이다.

조종장치의 물리적 위치가 그것이 제어하는 버너의 위치와 대응되도록 배치할 때 사용자가 어떤 버튼이 어느 버너를 켜는지 직관적으로 판단할 수 있어 휴먼에러가 가장 적게 발생한다.

반대로 조종장치들이 대응 버너와의 위치 관계 없이 일렬로만 나열되면, 사용자가 매번 표시를 확인해야 하므로 오조작 가능성이 커진다.

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 하위척도로 평정하고, 척도 간 쌍대비교로 얻은 가중치를 각 점수에 곱해 0~100의 종합 작업부하 점수를 산출하는 주관적 정신부하 평가법이다.

정신적·신체적·시간적 요구는 과업이 요구하는 부담이고, 수행도·노력·좌절감은 작업자가 체감한 결과 측면이다.

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

[해설]

라인밸런싱 효율은 각 공정의 작업시간 합을 주기시간 × 공정 수로 나눈 값으로 계산하며, 유휴시간이 적을수록 효율이 높아진다.

다섯 공정의 작업시간 합은 $5+4+3+4+6 = 22$분이고, 분모는 $6 \times 5 = 30$분이므로
$\dfrac{22}{30}\times100 = 73.33$%가 된다.

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.

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]

LI는 실제 취급 중량을 권장무게한계(RWL)로 나눈 값으로, 1을 넘으면 상당수 작업자에게 요통 위험이 커진다는 의미다. 여기서는 1.32로 1을 초과하므로 중량 감소, 들기 높이·수평거리 조정, 작업빈도 감소 등으로 RWL을 높여 LI를 1 이하로 낮추는 개선이 필요하다.

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

[해설]

라인 주기시간은 가장 긴 공정(병목 공정)의 소요시간으로 결정되므로, 11개 공정 중 3분이 걸리는 3공정이 주기시간이 된다.

시간당 생산량은 $\dfrac{60}{3}=20$개이며, 공정효율은 전체 작업시간 합(18.5분)을 주기시간과 공정수의 곱(11×3=33분)으로 나눈 값이다.

따라서 공정효율 $=\dfrac{18.5}{33}\times100 \approx 56$%로, 병목공정이 전체 라인의 생산성을 제한한다는 점이 핵심이다.

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

[해설]

설계 6단계는 '무엇을 얼마나 잘할 것인가(목표 및 성능명세)'를 먼저 정하고, 그 기능을 수행할 시스템을 정의한 뒤 기본설계 → 인터페이스 설계 → 촉진물 설계로 구체화하고 마지막에 시험·평가하는 흐름이다.
자동화 시스템에서는 감지·정보처리·의사결정·행동을 기계가 모두 수행하므로 인간에게는 감시(monitoring), 정비유지, 프로그래밍 역할만 남는다.

①: 40cm
②: 90°
③: 90°

[해설]

VDT 작업의 근골격계 부담을 줄이기 위한 기본 자세 기준이다. 화면과 눈은 40cm 이상 띄워 눈의 조절피로를 줄이고, 팔꿈치 내각은 90° 이상으로 벌려 아래팔이 눌리지 않게 하며, 무릎 내각은 90° 전후로 유지해 넙다리 뒷면 압박을 막는다.

위팔은 자연스럽게 늘어뜨리고, 화면 상단이 눈높이보다 약간 아래에 오도록 배치한다.

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

[해설]

구조적 치수는 표준자세로 재므로 측정이 쉽고 재현성이 높지만 실제 작업자세를 반영하지 못한다.

기능적 치수는 팔을 뻗거나 몸을 굽힌 동작 상태에서 재므로 작업공간·조작범위 설계에 직접 쓰이며, 여러 관절이 함께 움직이기 때문에 구조적 치수를 단순 합산한 값과는 일치하지 않는다.

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 작업개선의 검토 순서이기도 하다. 먼저 없앨 수 있는 작업을 제거(E)하고, 남은 것을 묶고(C), 순서를 바꾸고(R), 마지막으로 남은 작업을 단순화(S)한다.

제거의 개선 효과가 가장 크므로 개선 검토는 항상 그 작업이 왜 필요한가를 묻는 것에서 시작한다.

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

[해설]

근골격계질환 예방·관리프로그램의 의학적 관리는 증상·징후 호소자를 조기에 발견하는 체계를 갖추고 후속 조치를 체계화하는 데 중점을 둔다.

증상·징후를 보고받으면 정해진 절차에 따라 관리를 위임하거나 전문가에게 연계하고, 필요 시 업무제한과 보호조치를 시행해 증상 악화를 막는다.

조기발견 체계 구축, 보고에 따른 후속조치, 관리의 위임, 업무제한·보호조치의 흐름으로 이해하면 답안을 구성하기 쉽다.