2022년 인간공학기사실기(필답형) 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

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: 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: 4시간
②: 2시간
③: 10회, 25kg
④: 25회, 10kg
⑤: 2시간, 4.5kg
⑥: 2시간
⑦: 10회

[해설]

고용노동부 고시 「근골격계부담작업의 범위」 11개 호 중 수치가 들어가는 항목이 반복 출제된다.

키보드·마우스 4시간, 같은 동작 반복 2시간, 25kg은 10회, 10kg은 25회, 4.5kg은 2시간·분당 2회, 충격 작업은 2시간·시간당 10회로 묶어 외운다.

①: 반복성
②: 부자연스럽거나 취하기 어려운 자세(부적절한 작업자세)
③: 과도한 힘
④: 접촉 스트레스
⑤: 진동
⑥: 온도·조명 등 환경적 요인

[해설]

근골격계부담작업 유해요인조사에서 확인하는 작업조건 조사항목이 곧 이 6가지다.

앞의 다섯(반복성·부자연스러운 자세·과도한 힘·접촉 스트레스·진동)이 핵심이고, 온도·조명은 환경적 요인으로 덧붙는다. 3가지만 요구하면 반복성·부자연스러운 자세·과도한 힘을, 진동을 제외하라는 단서가 붙으면 온도·조명을 대신 쓴다.

[해설]

NIOSH 들기지침의 권장무게한계(RWL)는 기준중량에 수평·수직·거리·비대칭·빈도·커플링 여섯 가지 계수를 모두 곱해 구하며, 실제 중량을 RWL로 나눈 값이 들기지수(LI)이다.

수평거리 25cm 미만이면 HM=1로 두고, $VM=1-(0.003\times|30-75|)=0.865$, $DM=0.82+\dfrac{4.5}{110}=0.861$, 비틀림이 없어 $AM=1$이다.

이를 모두 곱하면 $RWL=23\times1\times0.865\times0.861\times1\times0.65\times1=11.13\,\mathrm{kg}$이고, $LI=\dfrac{9}{11.13}=0.81$로 1 미만이므로 요통 발생 위험이 상대적으로 낮은 작업으로 평가된다.

[해설]

좌판깊이는 앉은 사람의 오금이 눌리지 않도록 가장 작은 사람에게 맞추면 큰 사람도 문제가 없으므로 최소집단값 설계(5%tile 여자)를 적용하고, 좌판높이는 개인차를 모두 수용해야 하므로 조절식 설계(5%tile 여자~95%tile 남자)를 적용한다.

좌판깊이가 엉덩이오금길이보다 길면 좌판 앞모서리가 오금을 압박하므로, 가장 짧은 여자 5%tile 값을 기준으로 $44.4-2.1\times1.645=40.95\,\mathrm{cm}$로 정한다.

좌판높이는 오금높이를 기준으로 여자 5%tile $38-1.7\times1.645=35.20\,\mathrm{cm}$부터 남자 95%tile $41.3+1.9\times1.645=44.43\,\mathrm{cm}$까지 조절할 수 있게 설계한다.

휴리스틱 평가법(Heuristic Evaluation)

[해설]

Nielsen이 제시한 사용성 원칙(휴리스틱)을 기준으로 3~5명의 전문가가 각자 제품을 점검한 뒤 결과를 종합하는 전문가 기반 평가법이다.

실제 사용자를 모집하지 않아 빠르고 비용이 적게 들지만, 평가자의 전문성에 결과가 좌우된다.

[해설]

여러 자극 중 하나를 선택하는 반응시간은 자극 수가 늘어날수록 정보량(bit)에 비례해 증가한다는 Hick's Law로 설명된다.

반응시간 $RT=a+b\log_2 N$에서 절편 a는 단순반응시간, 기울기 b는 정보량 1비트 증가당 소요시간을 의미하며, 자극 수 N이 8일 때 정보량은 $\log_2 8=3\,\mathrm{bit}$이다.

따라서 $RT=0.2+0.5\times3=1.7$초로 계산된다.

[해설]

인간-기계 시스템에서 양립성이란 자극과 반응, 또는 인간의 기대와 실제 결과가 서로 일치하는 정도를 말하며, 이 일치도가 높을수록 학습과 반응이 빠르고 정확해진다.

개념양립성은 코드나 심벌이 나타내는 의미가 사람이 가진 개념과 자연스럽게 일치하는 것이고, 운동양립성은 조종기를 조작했을 때 표시장치나 장비가 움직이는 방향이 사용자의 예상과 일치하는 것이다.

공간양립성은 조종장치와 표시장치의 물리적 배치가 사용자의 기대와 일치하는 것을 말한다.

[해설]

표준시간 산정 시 반영하는 여유율은 발생 원인에 따라 모든 작업에 공통으로 적용되는 일반 여유(PDF 여유)와 특정 작업에만 적용되는 특수 여유로 나뉜다.

일반 여유는 생리적 필요를 위한 개인여유, 작업 중 불가피하게 발생하는 지연을 보전하는 불가피한 지연여유, 피로 회복을 위한 피로여유 세 가지로 구성된다.

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.

①: S(Simplify operations) — 작업의 단순화
②: E(Eliminate unnecessary work and material) — 불필요한 작업·자재의 제거
③: A(Alter sequence) — 작업 순서의 변경
④: R(Requirements) — 요구조건의 검토
⑤: C(Combine operations) — 작업의 결합
⑥: H(How often) — 얼마나 자주(작업 빈도)인가의 검토

[해설]

SEARCH는 개선 아이디어를 빠짐없이 끌어내기 위한 체크리스트로, 각 알파벳이 하나의 착안점이다.

불필요한 작업을 없애고(E), 흩어진 작업을 묶고(C), 순서를 바꾸고(A), 남은 작업을 단순하게(S) 만드는 흐름은 ECRS 원칙과 같은 사고방식이다. 여기에 요구조건이 과한지(R), 빈도가 개선 효과를 좌우할 만큼 잦은지(H)를 더해 판단한다.

모멘트 평형 $\sum M = 0$
$M_E = (100 \times 0.3) + (10 \times 0.15) = 31.5$
∴ 31.5 N·m

[해설]

모멘트는 힘 × 회전축(팔꿈치)까지의 수직거리이며, 작업물 무게와 손·아래팔 자중이 만드는 모멘트는 회전 방향이 같으므로 더한다. 거리는 cm를 m로 환산해 계산한다. 이 부하를 버티려면 모멘트 팔이 짧은 이두근이 훨씬 큰 힘을 내야 하므로 상지 근골격계 부담이 커진다.

[해설]

표시장치의 선택은 전달할 정보의 성격(길이·복잡성·시간성)과 작업 환경(소음, 이동성 등)에 따라 시각 또는 청각 방식 중 적합한 것을 고르는 것이 원칙이다.

시각적 표시장치는 전달 정보가 복잡하고 길거나, 나중에 다시 참조해야 하거나, 공간적 위치 관계를 다룰 때 유리하다.

청각적 표시장치는 정보가 간단하고 짧거나, 시간적 사건(사상)을 다루거나, 즉각적인 행동을 요구할 때 유리하다.

①: 부작위 에러, 생략(누락) 에러(omission error) — 필요한 작업·절차를 수행하지 않아 발생한 에러
②: 작위 에러, 수행적 에러(commission error) — 필요한 작업·절차를 불확실하게(잘못) 수행하여 발생한 에러
③: 순서 에러(sequential error) — 필요한 작업·절차의 순서를 잘못 지켜 발생한 에러

[해설]

Swain의 심리적(행위적) 분류는 생략(omission), 작위(commission), 순서(sequential), 시간(timing), 불필요한 행동(extraneous) 에러 5가지다.

①은 전조등을 끄는 행위 자체를 빠뜨렸으므로 생략, ②는 주차라는 행위는 했으나 장소를 잘못 골라 수행했으므로 작위, ③은 해제 → 출발이라는 순서를 어겼으므로 순서 에러다.

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.

[해설]

서블릭(therblig)은 길브레스가 인간의 손동작을 관찰 가능한 최소 단위로 분해해 기호화한 동작분석 도구이며, 각 동작은 고유한 영문 약자로 표기된다.

부품을 하나로 합치는 조립은 A, 분리하는 분해는 DA, 정해진 위치로 놓는 바로놓기(Position)는 P로 표기한다.

여러 대상 중 원하는 것을 눈으로 정하는 고르기(Select)는 St, 손으로 쥐는 잡기(Grasp)는 G, 대상을 눈으로 찾는 찾기(Search)는 Sh로 표기한다.

[해설]

RULA는 신체를 상지 중심의 A그룹과 몸통·목·다리 중심의 B그룹으로 나누어 각 부위의 자세 각도를 점수화한 뒤 조합해 위험수준을 평가하는 도구이다.

상지 쪽에서는 위팔과 아래팔, 손목의 굽힘·회전 각도를 평가 인자로 삼고, 몸통 쪽에서는 목이 앞뒤·좌우로 굽혀진 정도를 평가 인자로 삼는다.