2021년 인간공학기사실기(필답형) 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

[해설]

C/R비가 작을수록 조종장치를 조금만 움직여도 표시장치가 크게 움직여 장치가 민감해지고, 크면 둔감해진다.

이동거리와 회전각이 작은 A는 C/R비가 작아 민감하다. 민감한 장치는 목표 지점까지 이동시간은 짧지만, 정밀하게 멈추기 어려워 미세조정을 반복하는 조종시간은 길어진다.

반대로 이동거리와 회전각이 큰 B는 C/R비가 커 둔감하며, 이동시간은 길지만 한번에 정확히 멈추기 쉬워 조종시간은 짧다.

①: 허리
②: 팔
③: 다리
④: 하중(무게)

[해설]

OWAS는 허리·팔·다리의 자세 코드와 취급 하중(무게)을 조합해 작업자세를 4단계 조치수준으로 평가한다. 전신 자세를 빠르게 판정하는 데 유리하지만 목·손목 등 상지 세부 자세는 평가하지 못하는 것이 한계다.

①: 정의 - 숙련된 사용자가 인터페이스에서 목표를 달성하기까지의 행위를 예측하여, 과제 수행시간·학습시간 등을 평가(예측)하는 모델
②: 구성요소 - 목표(Goals), 연산자·조작(Operators), 방법(Methods), 선택규칙(Selection rules)

[해설]

GOMS는 네 구성요소의 머리글자를 딴 이름이다.

목표는 사용자가 달성하려는 상태, 연산자는 목표 달성을 위한 기본 동작(키 입력·마우스 이동 등), 방법은 목표를 이루는 절차, 선택규칙은 여러 방법 중 하나를 고르는 기준이다.

오류 없이 수행하는 숙련자를 전제하므로 초보자의 오류 상황이나 학습 과정 예측에는 한계가 있다.

정의는 '숙련된 사용자의 작업 소요시간을 예측하는 모델로, 사용자는 문제를 하위 과제로 나눠 순차적으로 해결한다'로 서술해도 된다.

①: 근전도(EMG) — 근육 활동의 전위차 측정
②: 심전도(ECG) — 심장근 활동의 전위차 측정
③: 뇌전도(EEG) — 대뇌 활동의 전위차 측정
④: 안전도(EOG) — 안구 운동의 전위차 측정
⑤: 전기피부반응(GSR) — 피부 전기저항 변화 측정

[해설]

인체가 스트레스를 받으면 그 결과로 나타나는 반응이 스트레인이며, 생리적 부담은 전기적 신호로 정량화할 수 있다.

국부적 근육 부담은 EMG, 전신 작업부하·순환계 부담은 ECG(심박수·심박변이), 정신활동과 각성·수면 단계는 EEG, 눈 움직임과 시각피로는 EOG, 정서적 각성·긴장은 GSR(피부전기활동)로 본다.

[해설]

Barnes가 제시한 동작경제의 원칙은 작업 방법을 개선할 때 고려해야 할 세 가지 관점을 분류한 것으로, 각각 신체 사용, 작업장 배치, 공구·설비 설계 측면의 지침을 담는다.

신체의 사용에 관한 원칙은 양손을 동시에 사용하고 최소 동작 등급을 활용하는 등 신체 동작 자체의 효율을 다루고, 작업영역의 배치에 관한 원칙은 공구·자재의 위치를 정위치화하여 동작거리를 최소화하는 것을 다룬다.

공구 및 설비 설계에 관한 원칙은 지그나 고정구를 활용해 손의 부담을 줄이고 작업을 자동화하는 방향의 지침이다.

[해설]

신호검출이론에서는 실제 신호·잡음의 존재 여부와 관찰자의 판정 결과를 교차시켜 네 가지 반응 유형으로 분류한다.

잡음을 잡음으로 옳게 판정하면 ①(Correct Noise), 신호를 잡음으로 잘못 판정해 검출에 실패하면 ②(Miss), 잡음을 신호로 잘못 판정하면 ③(False Alarm), 신호를 신호로 옳게 판정하면 ④(Hit)이다.

d'는 신호 분포와 잡음 분포의 평균 차이를 표준편차로 나눈 값으로, 두 분포가 얼마나 잘 구분되는지 즉 관찰자의 민감도를 나타낸다.

[해설]

물체를 시각적으로 식별하는 데에는 눈에 들어오는 빛의 양과 대비, 노출된 시간 등 여러 물리적 조건이 함께 영향을 준다.

대표적으로 조도와 대비, 배경과의 광도비, 볼 수 있는 노출시간이 식별의 물리적 조건이며, 대상이 움직이거나 눈부심(휘광)이 있으면 식별이 어려워진다.

그 밖에 관찰자의 연령과 훈련 정도 같은 개인차 요인도 시식별에 영향을 미친다.

[해설]

고장목(FT)에서 상위 사건의 발생확률은 하위 게이트가 OR게이트인지 AND게이트인지에 따라 계산 방식이 다르며, 최종 신뢰도는 1에서 정상사상 T의 발생확률을 뺀 값이다.

A는 두 하부 사건이 OR게이트로 결합되어 있어 $P(A)=1-(1-0.1)(1-0.15)=0.235$로 계산하고, B는 AND게이트로 결합되어 있어 $P(B)=0.15\times 0.2=0.03$으로 계산한다.

T는 A와 B가 다시 AND게이트로 결합된 사건이므로 $P(T)=0.235\times 0.03=0.00705$이며, 신뢰도는 $1-0.00705=0.99295$ 즉 약 99.3%가 된다.

①: 정미시간 $NT = 10 \times \dfrac{110}{100} =$ 11분
②: 표준시간 $ST = 11 \times (1 + 0.15) =$ 12.65분

[해설]

정미시간은 관측평균시간 × 레이팅계수이므로 10 × 1.1 = 11분이다.

외경법은 정미시간을 기준으로 여유를 붙이므로 표준시간 = 정미시간 × (1 + 여유율) = 11 × 1.15 = 12.65분이다. 내경법이었다면 11 ÷ (1 − 0.15) = 12.94분이 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: 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.

산소 1L당 5kcal이므로 작업 에너지소비량
$E = 1.1 \times 5 = 5.5$ kcal/min

Murrell 공식 $R = \dfrac{T(E - S)}{E - 1.5}$ (T = 480분)
①: 남자 $R = \dfrac{480 \times (5.5 - 5)}{5.5 - 1.5} =$ 60분
②: 여자 $R = \dfrac{480 \times (5.5 - 3.5)}{5.5 - 1.5} =$ 240분

[해설]

산소소비량 1L는 약 5kcal에 해당하므로 작업 에너지소비량 E = 1.1 × 5 = 5.5kcal/min이다.

Murrell 공식 R = T(E − S)/(E − 1.5)에서 T는 총 작업시간(8시간 = 480분), S는 권장 에너지소비량, 1.5는 휴식 중 에너지소비량(kcal/min)이다.

권장치가 낮은 여성(3.5kcal/min) 쪽이 초과분이 커서 필요한 휴식시간도 훨씬 길게 나온다.

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

[해설]

망막에 맺히는 상의 크기(시각, visual angle)는 대상 크기를 시거리로 나눈 값에 비례하므로, 눈금이 같은 시각으로 보이려면 시거리와 눈금 크기가 비례관계를 유지해야 한다.

시거리 71cm에서 단위눈금이 1.3cm였다면 $71 : 1.3 = 100 : x$의 비례식을 세울 수 있고, $x=\dfrac{1.3\times100}{71}=1.83$cm가 된다.

즉 시거리가 늘어난 만큼 눈금도 같은 비율로 커져야 관측자가 느끼는 시각적 크기가 동일하게 유지된다.

[해설]

주관절을 받침점으로 하는 모멘트 평형과 힘의 평형 조건을 각각 세우면 이두근의 근력(MF)과 관절반작용력(JF)을 구할 수 있다.

팔뚝과 물체의 무게가 만드는 모멘트를 이두근이 부착점에서 만드는 모멘트가 상쇄해야 하므로 $\sum M=0$에서 $(-15\times0.15)+(-20\times0.35)+(MF\times0.03)=0$을 풀면 $MF=308.33\,\mathrm{N}$이다.

이어서 상하 방향 힘의 평형 $JF+MF-15-20=0$을 풀면 $JF=-273.33\,\mathrm{N}$이며, 음의 부호는 관절반작용력이 처음 가정한 방향과 반대임을 의미한다.

①: 3cm
②: 5cm
③: 65cm
④: 40cm
⑤: 90°
⑥: 90°

[해설]

영상표시단말기(VDT) 취급근로자 작업관리지침의 기준값이다.

암기 요령: 키보드 두께 3cm 이하 / 의자 좌면 높이 40±5cm / 작업대 높이 65cm 전후 / 화면거리 40cm 이상 / 팔꿈치·무릎 내각 모두 90° — 각도는 둘 다 90°로 묶어서 외운다.

①: Fool Proof — 신체적·정신적 능력이 낮은 사용자라도 사고를 낼 확률을 낮게 해주는 설계원칙
②: Fail Safe — 부품이 고장 나더라도 재해로 이어지지 않도록 안전장치를 통해 사고를 예방하는 설계원칙
③: Tamper Proof — 사용자가 임의로 안전장치를 제거하면 장비가 작동되지 않도록 하는 설계원칙

[해설]

Fool Proof: 잘못 조작해도 위험이 발생하지 않도록 하는 원칙(예: 전자레인지 문 열면 정지).
Fail Safe: 고장 시 안전한 쪽으로 작동하는 원칙(예: 정전 시 자동 정지).
Tamper Proof: 안전장치 무력화 자체를 막는 원칙(예: 방호덮개 제거 시 기동 불가).

[해설]

근육은 현미경으로 관찰했을 때 나타나는 줄무늬(횡문) 유무에 따라 가로무늬근과 민무늬근으로 구분된다.

골격근과 심장근은 필라멘트가 규칙적으로 배열되어 가로무늬(횡문)가 관찰되므로 가로무늬근(횡문근)에 속한다.

반면 소화관·혈관 등을 구성하는 내장근은 필라멘트 배열이 불규칙해 줄무늬가 없는 민무늬근(평활근)으로 분류된다.