2020년 인간공학기사실기(필답형) 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

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: 초정밀작업 750 lux 이상
②: 정밀작업 300 lux 이상
③: 보통작업 150 lux 이상
④: 그 밖의 작업 75 lux 이상

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙상 작업면 조명도는 작업의 정밀도가 높을수록 요구 조도가 커지는 구조로 정해져 있다.

초정밀작업은 750럭스 이상, 정밀작업은 300럭스 이상, 보통작업은 150럭스 이상, 그 밖의 작업은 75럭스 이상이 기준이다.

정밀작업 300럭스를 기준점으로 잡고 보통작업은 그 절반인 150, 그 밖의 작업은 다시 그 절반인 75, 초정밀작업만 750으로 따로 외우면 네 수치를 혼동하지 않는다. 다만 갱내 작업장과 감광재료를 취급하는 작업장은 이 기준의 적용에서 제외된다는 단서도 함께 알아두면 좋다.

① 효율적 서블릭(기본동작 부문·동작목적을 가진 부문) — 빈손이동(TE), 쥐기(잡기, G), 운반(TL), 내려놓기(RL), 미리놓기(PP), 조립(A), 사용(U), 분해(DA)
② 비효율적 서블릭(정신적 또는 반정신적 부문·정체 부문) — 찾기(Sh), 고르기(St), 검사(I), 바로놓기(P), 계획(Pn), 휴식(R), 잡고있기(H), 피할 수 있는 지연(AD), 불가피한 지연(피할 수 없는 지연, UD)

[해설]

서블릭은 길브레스가 분류한 17가지 기본 동작요소로, 작업 목적에 실질적으로 기여하는지에 따라 효율적·비효율적으로 나눈다.

· 효율적 서블릭 8가지: 기본동작 부문(빈손이동·쥐기·운반·내려놓기·미리놓기) + 동작목적을 가진 부문(조립·사용·분해)

· 비효율적 서블릭 9가지: 정신적 또는 반정신적 부문(찾기·고르기·검사·바로놓기·계획) + 정체 부문(휴식·잡고있기·피할 수 있는 지연·불가피한 지연)

동작경제의 원칙상 비효율적 서블릭을 제거하거나 단축하는 것이 작업개선의 핵심이다.

회차에 따라 효율적 2개·비효율적 2개만 요구하기도 하는데, 위 목록에서 각각 2개씩 골라 쓰면 된다.

①: 정의 — 자극·반응 또는 자극-반응 조합의 공간적·운동적·개념적 관계가 인간의 기대와 모순되지 않는 것
②: 개념 양립성 — 코드·심벌의 의미가 인간이 가진 개념과 양립
③: 운동 양립성 — 조종기 조작에 따른 표시장치 정보의 움직임이 인간의 기대와 양립
④: 공간 양립성 — 공간적 구성이 인간의 기대와 양립

[해설]

양립성이란 자극과 반응, 또는 표시장치와 조종장치 간의 관계가 인간의 기대와 부합하는 정도를 말하며, 이 관계의 성격에 따라 세 가지로 나뉜다.

• 개념 양립성: 코드·심벌이 나타내는 의미가 사람이 가진 개념과 일치하는 것(예: 위험 표시에 빨간색 사용).
• 운동 양립성: 조종장치를 조작하는 방향과 그에 대응하는 표시장치의 움직임 방향이 일치하는 것(예: 손잡이를 오른쪽으로 돌리면 지침도 오른쪽으로 이동).
• 공간 양립성: 조종장치와 표시장치의 물리적 배치가 사용자의 기대 위치와 일치하는 것(예: 오른쪽 버튼이 오른쪽 화구를 조작).

세 종류 모두 인간이 자연스럽게 예상하는 대응 관계를 벗어나지 않는 설계라는 공통 기준으로 판단한다.

①: Hit P(S/S) — Signal(불량)을 불량으로 판정 $= \dfrac{2}{5} = 0.400$ → 0.4
②: False alarm P(S/N) — Noise(정상)를 불량으로 판정 $= \dfrac{5}{95} = 0.053$ → 0.053
③: Miss P(N/S) — 불량을 정상으로 판정 $= \dfrac{3}{5} = 0.600$ → 0.6
④: Correct rejection P(N/N) — 정상을 정상으로 판정 $= \dfrac{90}{95} = 0.947$ → 0.947

[해설]

분모는 실제 제품 수의 합이다. 불량제품 = 2 + 3 = 5개, 정상제품 = 5 + 90 = 95개.

여기서는 불량제품을 신호(S), 정상제품을 소음(N)으로 놓았다. 불량을 불량으로 맞히면 Hit, 불량을 정상으로 놓치면 Miss, 정상을 불량으로 잘못 보면 False alarm, 정상을 정상으로 바르게 걸러내면 Correct rejection이다.

검산: Hit + Miss = 0.4 + 0.6 = 1, False alarm + Correct rejection = 0.053 + 0.947 = 1.

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: 가장 긴 작업이 3분이므로 주기시간 = 3분
②: 시간당 생산량 $\dfrac{60\text{분}}{3\text{분}}=20$개
③: 공정효율 $\dfrac{18}{11 \times 3}=0.55$ 즉 55%

[해설]

라인밸런싱에서 주기시간은 가장 소요시간이 긴 공정에 의해 결정되며, 이 병목 공정이 전체 생산속도를 좌우한다.

11개 공정 중 가장 긴 시간은 3공정의 3분이므로 주기시간은 3분이고, 시간당 생산량은 60분을 주기시간으로 나눈 값이다.
$\dfrac{60}{3} = 20$개/시간

공정효율은 각 공정 시간의 합을 (공정 수 × 주기시간)으로 나눈 값으로, 전체 공정 시간 합 18분을 11×3=33분으로 나누면 된다.
$\dfrac{18}{11 \times 3} = 0.545 \approx 55\%$

정미시간 $NT = 10 \times 1.20 =$ 12분
①: 외경법 - 표준시간 = 정미시간 × (1 + 여유율)
$ST = 12 \times (1 + 0.1) =$ 13.2분
②: 내경법 - 표준시간 = 정미시간 × $\dfrac{1}{1 - \text{여유율}}$
$ST = 12 \times \dfrac{1}{1 - 0.1} =$ 13.33분

[해설]

정미시간은 관측평균시간에 수행도를 곱해 구한다. $10 \times 1.20 = 12$분.

외경법은 여유율을 정미시간 기준으로 보아 (1 + 여유율)을 곱하고, 내경법은 근무시간 기준으로 보아 1/(1 − 여유율)을 곱한다. 같은 여유율이라도 내경법 값이 항상 조금 더 크다.

조도 = $\dfrac{\text{광도}}{\text{거리}^2}$이므로 조도는 거리의 제곱에 반비례한다.
광도 = $50 \times 3^2 = 450$ cd
$E=\dfrac{50 \times 9}{5^2}=\dfrac{50}{\left(\frac{5}{3}\right)^{2}}=18$ → 18 lux

[해설]

점광원의 조도는 광도를 거리의 제곱으로 나눈 값이므로, 거리가 멀어질수록 제곱에 반비례해 감소한다.

광도는 광원 고유의 값이므로 먼저 3m·50lux 조건에서 광도(50×3²=450cd)를 구한 뒤 5m를 대입한다.

거리비만 이용해 $E_2=E_1\left(\dfrac{d_1}{d_2}\right)^2=50\times\left(\dfrac{3}{5}\right)^2=18$ lux 로 바로 계산해도 같다.

①: C/R비 $= \dfrac{\frac{90}{360} \times 2\pi \times 3}{3} = 1.571$ ≒ 1.57

②: 민감도를 높이려면 C/R비를 감소시킨다.
- 표시장치의 이동거리를 크게 한다
- 조종장치의 움직이는 각도(회전각도)를 작게 하거나 손잡이 길이를 짧게 한다

[해설]

회전형 조종장치의 C/R비 = (조종장치가 움직인 각도 a/360) × 2πL ÷ 표시장치 이동거리이며, L은 손잡이 길이(반지름)다.

분자는 손잡이 끝이 실제로 움직인 호의 길이로 (90/360)×2π×3 = 4.712cm, 이를 표시장치 이동거리 3cm로 나누어 1.57이 된다.

C/R비가 작을수록 조종장치를 조금만 움직여도 표시장치가 크게 움직이므로 민감해진다. 따라서 분모인 표시장치 이동거리를 키우거나, 분자를 줄이도록 회전각도·손잡이 길이를 줄이면 민감도가 올라간다.

①: 색 코딩
②: 형상 코딩
③: 크기 코딩
④: 촉감 코딩
⑤: 위치 코딩
⑥: 작동방법에 의한 코딩

[해설]

코딩은 표시장치나 조종장치의 정보를 사용자가 빠르고 정확하게 구분·인식하도록 부호화하는 방법으로, 감각 특성에 따라 여러 방식으로 나뉜다.

• 색 코딩
• 형상 코딩
• 크기 코딩
• 촉감 코딩
• 위치 코딩
• 작동방법에 의한 코딩

여섯 가지는 시각으로 구분하는 방식(색·형상·크기·위치)과 손의 감각만으로 구분하는 방식(형상·크기·촉감·작동방법)이 서로 겹쳐 있으며, 조명이 어둡거나 시선을 뗄 수 없는 작업일수록 촉각으로 구분되는 코딩의 비중이 커진다.

휴먼에러확률 HEP = $\dfrac{100-10}{1000}=0.09$
인간신뢰도 = 1 − HEP = $1-0.09=0.91$

[해설]

이 문제의 인간신뢰도는 검사자가 실제 불량품 중 몇 개를 놓쳤는지(휴먼에러확률)를 전체 개수에 대한 비율로 구한 뒤, 그 여사건으로 계산한다.

실제 불량품 100개 중 검사자가 찾아낸 것은 10개이므로, 놓친 불량품(90개)이 전체 1000개에서 차지하는 비율이 휴먼에러확률(HEP)이다.
$HEP = \dfrac{100-10}{1000} = 0.09$

인간신뢰도는 오류를 범하지 않을 확률이므로 1에서 HEP를 뺀 값이다.
$R = 1-0.09 = 0.91$

①: 학습용이성(Learnability) - 초보자가 사용법을 얼마나 배우기 쉬운가
②: 효율성(Efficiency) - 숙련된 사용자가 원하는 일을 얼마나 빨리 수행할 수 있는가
③: 기억용이성(Memorability) - 오랜만에 다시 쓰는 사용자가 사용법을 얼마나 기억하기 쉬운가
④: 에러 빈도 및 정도(Error Frequency and Severity) - 실수를 얼마나 자주·크게 하며 쉽게 만회할 수 있는가
⑤: 주관적 만족도(Subjective Satisfaction) - 사용자가 제품에 얼마나 만족하는가

[해설]

닐슨은 사용성을 학습용이성·효율성·기억용이성·에러·주관적 만족도라는 측정 가능한 5가지 속성으로 정의했다.

학습용이성은 처음 쓰는 초보자, 효율성은 숙련자, 기억용이성은 재사용 시점을 기준으로 본다는 점이 구분 포인트다. 3가지·4가지만 요구해도 위에서 골라 쓰면 된다.

교재에 따라 효율성은 '목적 달성을 위해 일을 얼마나 빨리 수행하는가', 에러는 '실수 빈도·정도와 만회 가능 여부', 주관적 만족도는 '사용자의 감성적 욕구 충족 정도'로도 서술한다.

①: 근골격계질환으로 업무상 질병(요양결정)을 인정받은 근로자가 연간 10인 이상 발생한 사업장
②: 근골격계질환으로 업무상 질병(요양결정)을 인정받은 근로자가 연간 5인 이상 발생하고, 그 수가 해당 사업장 근로자 수의 10% 이상인 경우

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙(근골격계부담작업으로 인한 건강장해의 예방)에 따른 예방관리 프로그램 수립·시행 대상이다.

①은 인원 수 단독 기준(연간 10인 이상), ②는 인원 수와 비율을 함께 보는 기준(5인 이상 그리고 전체 근로자의 10% 이상)이라는 점이 핵심이다. 소규모 사업장에서 발생 인원이 적더라도 비율이 높으면 대상이 된다.

이와 별개로 근골격계부담작업이 있으면 3년마다 유해요인조사를 실시해야 한다.

작업물 무게 $= 23 \times 2 = 46$ kg
LI $= \dfrac{\text{작업물 무게}}{RWL} = \dfrac{23 \times 2}{23} = \dfrac{46}{23} = 2$
→ LI = 2

[해설]

LI(Lifting Index)는 실제 작업물 무게를 권장무게한계(RWL)로 나눈 값으로, 들기작업의 위험도를 나타낸다.

$LI \le 1$ 이면 대부분의 작업자가 안전하게 수행할 수 있는 수준이고, 1을 넘으면 요통재해 위험이 커지므로 무게를 줄이거나 작업조건(RWL 계수)을 개선해야 한다.

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: RWL = LC × HM × VM × DM × AM × CM × FM
$23 \times 0.45 \times 0.88 \times 0.92 \times 1.00 \times 0.95 \times 0.8 = 6.37$ kg
②: LI = $\dfrac{\text{작업물 무게}}{RWL} = \dfrac{8}{6.37}=1.26$
③: LI가 1보다 크면 요통 발생 위험이 높으므로 LI가 1 이하가 되도록 작업을 설계·재설계해야 함

[해설]

NIOSH 들기작업 지침(NLE)은 권장무게한계(RWL)를 구한 뒤 실제 작업물 무게와 비교해 위험도를 판단하는 절차로 진행한다.

RWL은 기준하중상수(LC=23kg)에 수평·수직·이동거리·비대칭각도·빈도·커플링 계수를 모두 곱해 구한다.
$RWL = 23 \times 0.45 \times 0.88 \times 0.92 \times 1.00 \times 0.95 \times 0.8 = 6.37\ \mathrm{kg}$

LI는 작업물 무게를 RWL로 나눈 값으로 $LI = \dfrac{8}{6.37} = 1.26$이 되어 1을 초과하므로 요통 위험이 있는 작업으로 판정하고 재설계가 필요하다는 결론까지 포함해야 감점이 없다.

①: 소음노출지수 = $\left( \dfrac{4}{8} + \dfrac{3}{4} + \dfrac{1}{2} \right) \times 100 = 175$%
(90dB 8시간, 5dB 상승 시 허용시간 1/2)
②: TWA = $16.61\log\left(\dfrac{D}{100}\right) + 90 = 16.61\log\left(\dfrac{175}{100}\right) + 90 = 94.04$ dB(A)

[해설]

소음 노출량 평가는 각 소음수준에서의 실제 노출시간을 그 수준에서의 허용시간으로 나눈 비율의 합으로 노출지수를 구한 뒤, 이를 다시 등가 소음수준(TWA)으로 환산하는 순서로 진행한다.

90dB(A)의 8시간 허용기준에서 5dB 상승할 때마다 허용시간이 절반이 되는 규칙(90dB-8h, 95dB-4h, 100dB-2h)을 적용해 각 구간의 노출시간을 허용시간으로 나눈다.
$D = \left(\dfrac{4}{8}+\dfrac{3}{4}+\dfrac{1}{2}\right) \times 100 = 175\%$

노출지수가 100%를 초과했으므로 등가소음수준(TWA)은 90dB(A)보다 높게 환산되며, 노출량-TWA 변환식에 대입하면 다음과 같다.
$TWA = 16.61\log\left(\dfrac{175}{100}\right)+90 = 94.04\ \mathrm{dB(A)}$