2022년 인간공학기사실기(필답형) 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

①: 부자연스러운 자세 → 높낮이 조절이 가능한 작업대 설치
②: 무릎의 접촉스트레스 → 무릎보호대 착용
③: 손목·어깨의 반복적 스트레스 → 자동화기기·설비 도입
④: 장시간 유해물질(용접흄) 노출 → 환기, 적절한 휴식, 작업확대·작업교대

[해설]

쪼그려 앉아 무릎을 대는 용접은 근골격계 부담작업의 부적절한 자세와 접촉스트레스에 용접흄 노출까지 겹친 작업이다.

• 부자연스러운 자세에는 높낮이 조절 작업대를 두어 서거나 앉은 바른 자세로 작업하게 한다.
• 무릎의 접촉스트레스는 딱딱한 바닥에 체중이 실려 생기므로 무릎보호대로 압력을 분산한다.
• 손목·어깨의 반복적 스트레스에는 자동화기기·설비를 도입해 반복 용접동작 자체를 줄인다.
• 장시간 용접흄 노출에는 환기로 농도를 낮추고 휴식·작업확대·작업교대로 노출시간을 줄인다.

외우는 요령: 자세는 작업대, 무릎은 보호대, 반복은 자동화, 흄은 환기·교대로 유해요소와 대책을 짝지어 쓴다.

①: 신체 사용에 관한 원칙 - 양손은 동시에 동작을 시작하고 끝마쳐야 한다.
②: 작업역의 배치에 관한 원칙 - 모든 공구와 재료는 일정한 위치에 정돈되어야 한다.
③: 공구 및 설비의 설계에 관한 원칙 - 두 가지 이상의 기능을 조합한 공구를 사용한다.

[해설]

Barnes의 동작경제 원칙은 피로를 줄이고 동작을 효율화하기 위해 신체 사용, 작업역 배치, 공구·설비 설계의 3대 원칙으로 나뉜다.

• 신체 사용에 관한 원칙 — 양손이 동시에 시작하고 끝나야 한쪽 손이 놀지 않고 균형이 맞는다.
• 작업역의 배치에 관한 원칙 — 공구·재료가 일정한 위치에 있어야 찾는 동작 없이 습관적으로 집을 수 있다.
• 공구 및 설비의 설계에 관한 원칙 — 두 기능 이상을 조합한 공구는 공구를 바꿔 쥐는 동작을 없앤다.

외우는 요령: 원칙은 몸 → 작업장 → 도구 순으로, 예시는 각 원칙에서 대표 한 줄씩 짝지어 외운다.

①: 시간연구법
②: 워크샘플링법(간헐적 측정법), 워크샘플링
③: PTS법
④: 표준자료법
⑤: 실적자료법

[해설]

직접측정법: 시간연구법(스톱워치로 연속 측정), 워크샘플링법(임의 시점을 간헐적으로 관측해 비율 추정).
간접측정법: PTS법(기본동작에 미리 정해진 시간치 부여), 표준자료법(요소작업 자료를 합성), 실적자료법(과거 실적 이용).

[해설]

시각적 표시장치는 정보가 남아 있어 천천히 읽고 다시 확인할 수 있으므로, 청각이 불리한 상황에서 쓴다.

• 메시지가 길고 복잡할 때 — 소리로는 한 번에 기억하기 어렵다.
• 메시지가 공간적 위치를 다룰 때 — 지도·배치도처럼 눈으로 봐야 이해된다.
• 메시지를 나중에 참고할 필요가 있을 때 — 글자·기호는 남아 있어 다시 볼 수 있다.
• 즉각적인 행동이 필요하지 않을 때 — 주의를 강하게 끌 필요가 없다.
• 수신장소가 너무 시끄러울 때 — 소음 때문에 소리 신호가 묻힌다.

혼동 주의: 청각적 표시장치는 이와 반대로 짧고 간단·즉시 행동·시간적 사상일 때와 수신자가 자주 움직일 때 유리하다.

[해설]

RULA는 신체를 상지 중심의 A그룹(상완·전완·손목)과 나머지 부위인 B그룹으로 나누어 자세를 점수화한다.

• 목은 굽힘·젖힘·비틀림 각도로 점수를 매긴다.
• 몸통은 굽힘·비틀림 정도로 점수를 매긴다.
• 다리는 양발이 지지되어 균형이 잡혔는지로 점수를 매긴다.

B그룹 점수와 A그룹 점수에 근육사용·힘 점수를 더해 최종 조치수준을 정한다.

[해설]

시간연구에서 표본 평균·표준편차로 신뢰도 95%, 상대허용오차 ±5%를 만족하는 관측횟수를 구한다. 표본이 25회이므로 자유도 24, 양측 95%에 해당하는 t_{24, 0.025} = 2.064를 쓴다.

$N=\left(\dfrac{t_{(n-1,\,0.025)} \times S}{0.05 \times \bar{X}}\right)^{2}$
$N=\left(\dfrac{2.064 \times 0.07}{0.05 \times 0.24}\right)^{2}=\left(\dfrac{0.14448}{0.012}\right)^{2}=144.96$
관측횟수는 올림하여 N = 145회

혼동 주의: 자유도는 n−1 = 24이고, 양측 신뢰구간이므로 t_{24, 0.05}(1.711)가 아닌 0.025 값을 쓴다.

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 작업 목적에 직접 기여하는 효율적 동작과 작업을 늦추는 비효율적 동작으로 나뉜다.

• 효율적 서블릭은 기본동작 부문(빈손이동 TE·쥐기 G·운반 TL·내려놓기 RL·미리놓기 PP)과 동작목적을 가진 부문(조립 A·사용 U·분해 DA)이다.
• 비효율적 서블릭은 정신적·반정신적 부문(찾기 Sh·고르기 St·검사 I·바로놓기 P·계획 Pn)과 정체 부문(휴식 R·잡고있기 H·피할 수 있는 지연 AD·불가피한 지연 UD)이다.

외우는 요령: 손이 실제로 일하는 동작은 효율적이고, 생각·망설임·멈춤은 비효율적이다. 작업개선은 비효율적 서블릭을 없애거나 줄이는 데서 시작한다.

①: 원추체(원추세포)
②: 간상체(간상세포)
③: 원추체 - 황반에 집중되어 있으며 낮처럼 조도가 높을 때 기능하고 색을 구별하는 세포
간상체 - 주로 망막 주변에 있으며 밤처럼 조도가 낮을 때 기능하고 흑백의 음영만을 구분하는 세포

[해설]

망막의 시세포는 밝은 곳에서 색을 보는 원추체와 어두운 곳에서 명암을 보는 간상체로 나뉜다.

• 원추체(원추세포) — 황반에 집중되어 있으며 낮처럼 조도가 높을 때 기능하고 색을 구별한다.
• 간상체(간상세포) — 주로 망막 주변에 있으며 밤처럼 조도가 낮을 때 기능하고 흑백의 음영만을 구분한다.

어두운 곳에서는 간상체만 작동해 색 구별이 어렵다. 그래서 야간용 표시장치는 색 대신 밝기 대비로 설계한다.

%ile 인체치수 = 평균 ± (표준편차 × %ile 계수)
$5\%\text{tile} = 160 - (5 \times 1.65) =$ 151.75 cm

[해설]

하위 백분위수는 평균에서 빼고 상위 백분위수는 평균에 더한다. 정규분포는 대칭이므로 5%ile 계수는 Z_0.95 = 1.65를 쓴다.

5%ile = 평균 − (표준편차 × 계수)
= 160 − (5 × 1.65)
= 151.75 cm

이 값은 체구가 작은 사람도 수용해야 하는 최소치 설계의 기준으로 쓴다.

①: 4시간
②: 2시간
③: 10회, 25kg
④: 25회, 10kg
⑤: 2시간, 4.5kg
⑥: 2시간
⑦: 10회

[해설]

근골격계부담작업의 범위(고용노동부 고시)는 11개 작업을 정하고 있다. 그중 수치가 들어가는 항목이 반복 출제된다.

• 키보드·마우스 조작 — 자료입력 등을 위해 하루 총 4시간 이상 집중적으로 조작하는 작업.
• 같은 동작 반복 — 목·어깨·팔꿈치·손목·손으로 하루 총 2시간 이상 같은 동작을 반복하는 작업.
• 무거운 물체 들기 — 하루 10회 이상 25kg 이상의 물체를 드는 작업.
• 불편한 위치에서 들기 — 무릎 아래·어깨 위·팔을 뻗은 상태에서 하루 25회 이상 10kg 이상을 드는 작업.
• 가벼운 물체를 자주 들기 — 하루 총 2시간 이상, 분당 2회 이상 4.5kg 이상을 드는 작업.
• 어깨 부담 자세 — 손이 머리 위에 있거나 팔꿈치가 어깨 위에 있는 등의 자세로 하루 총 2시간 이상 하는 작업.
• 반복 충격 — 손·무릎으로 하루 총 2시간 이상, 시간당 10회 이상 충격을 가하는 작업.

외우는 요령: 시간 기준은 키보드 작업만 4시간이고 나머지는 모두 2시간이다. 25kg은 10회, 10kg은 25회로 숫자가 서로 뒤바뀐다.

①: HM, 수평계수
②: VM, 수직계수
③: DM, 거리계수
④: AM, 비대칭계수
⑤: FM, 빈도계수
⑥: CM, 결합(커플링)계수

[해설]

NIOSH 들기 방정식은 권장무게한계 RWL = LC × HM × VM × DM × AM × FM × CM 으로 구한다. 부하상수 LC(23 kg)에 0~1 사이의 들기계수 6가지를 곱해 권장무게를 줄여 나간다.

• HM(수평계수) — 발목 중점에서 손까지의 수평거리가 멀수록 작아진다.
• VM(수직계수) — 들기 시작할 때 손 높이가 약 75 cm에서 멀어질수록 작아진다.
• DM(거리계수) — 물체를 들어 올리는 수직 이동거리가 길수록 작아진다.
• AM(비대칭계수) — 몸통을 비트는 각도가 클수록 작아진다.
• FM(빈도계수) — 분당 들기 횟수가 많고 작업시간이 길수록 작아진다.
• CM(결합계수) — 손잡이처럼 물체를 잡는 상태(양호·보통·불량)를 반영한다.

혼동 주의: LC는 부하상수이므로 들기계수 6가지에 들어가지 않는다. 들기지수 LI = 작업물 무게 ÷ RWL 이 1을 넘으면 요통 위험이 크다고 본다.

[해설]

손-팔 진동 대책은 진동원 자체를 줄이는 것과 손에 전달되는 진동을 줄이는 것으로 나뉜다.

• 저진동 공구 선택 — 처음부터 진동 수준이 가장 낮은 수공구를 고른다.
• 공구 관리 — 마모·불균형은 진동을 키우고 무딘 날은 더 세게 눌러야 하므로, 공구를 정비하고 절삭 날을 세워 둔다.
• 방진장갑 착용 — 진동을 흡수하는 소재로 손에 전달되는 진동을 줄인다.
• 악력 감소 — 공구를 세게 쥘수록 진동이 손·팔로 더 잘 전달되므로 가볍게 잡는다.

진동 노출이 쌓이면 손가락이 하얗게 변하고 저린 레이노 현상(진동증후군)이 생기므로 이런 대책이 필요하다.

①: 조작 오류가 적다
②: 만족도가 높다
③: 학습이 빠르다
④: 작업 실행속도가 빠르다
⑤: 위급 시 대처 능력이 빠르다

[해설]

조종장치와 표시장치의 양립성은 조작 방향·위치가 사람의 기대와 맞는 성질이다(예: 손잡이를 오른쪽으로 돌리면 눈금도 오른쪽으로 움직인다). 이는 인간공학 설계 원칙의 하나다.

• 조작 오류가 적다 — 기대대로 움직이므로 반대로 조작하는 실수가 줄어든다.
• 만족도가 높다 — 자연스럽게 쓸 수 있어 사용자의 불편과 부담이 적다.
• 학습이 빠르다 — 따로 외울 규칙이 적어 익히는 시간이 짧다.
• 작업 실행속도가 빠르다 — 판단을 망설이는 시간이 없어 반응이 빨라진다.
• 위급 시 대처 능력이 빠르다 — 생각할 여유가 없어도 반사적으로 옳은 조작이 나온다.

혼동 주의: 양립성의 종류(개념·운동·공간·양식)를 묻는 문제와 구분해서 외운다.

웨버비 $= \dfrac{\text{변화감지역}}{\text{기준자극의 크기}}$이므로
$\dfrac{1}{60} = \dfrac{x}{20}$
$x = \dfrac{20}{60} = 0.33$
∴ 약 0.33 cm(1/3 cm)

[해설]

웨버의 법칙에 따르면 변화감지역(JND)은 기준자극의 크기에 비례하고, 그 비율이 웨버비다.

웨버비 $= \dfrac{\text{변화감지역}}{\text{기준자극의 크기}}$
$\dfrac{1}{60} = \dfrac{x}{20}$
$x = \dfrac{20}{60} \approx 0.33$ cm

즉 20cm 선분은 약 0.33 cm(1/3 cm) 이상 길이가 달라져야 차이를 느낄 수 있다. 웨버비가 작을수록 그 감각의 변별력이 좋다는 뜻이다.

[해설]

두 작업자가 동시에 작업해 한 명만 성공해도 되므로 병렬시스템으로 본다.

병렬 신뢰도 = 1 − (각 요소 불신뢰도의 곱)
$R=1-(1-0.9)(1-0.9)$
$=1-0.1\times0.1=0.99$

혼동 주의: 직렬시스템이라면 0.9 × 0.9 = 0.81 로 신뢰도가 오히려 낮아진다.

$C/R = \dfrac{(a/360) \times 2\pi L}{\text{표시장치 이동거리}} = \dfrac{(60/360) \times 2\pi \times 5}{3} = 1.745$ ≒ 1.74

[해설]

C/R비(조종-반응 비)는 조종장치 이동거리 ÷ 표시장치 이동거리다. 회전형 손잡이는 손잡이 끝이 그리는 호의 길이를 조종장치 이동거리로 쓴다.

$C/R = \dfrac{(a/360) \times 2\pi L}{\text{표시장치 이동거리}}$
$= \dfrac{(60/360) \times 2\pi \times 5}{3} = \dfrac{5.236}{3}$
$= 1.745$ ≒ 1.74

a는 회전각, L은 손잡이 길이(회전 반지름)다. C/R비가 작을수록 조금만 돌려도 표시장치가 크게 움직이는 민감한 장치다.

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 작업자가 6개 척도를 0~100으로 평정한 뒤 쌍대비교로 얻은 가중치를 곱해 종합 작업부하를 구하는 주관적 평가법이다.

• 정신적 요구 — 생각·판단·기억에 드는 부담이다.
• 신체적 요구 — 밀고 당기고 움직이는 데 드는 육체적 부담이다.
• 시간적 요구 — 작업 속도와 시간 압박을 느끼는 정도다.
• 수행도 — 목표를 얼마나 잘 달성했다고 느끼는지다.
• 노력 — 그 수행 수준을 내려고 정신적·신체적으로 애쓴 정도다.
• 좌절감 — 작업 중 불안·짜증·스트레스를 느낀 정도다.

외우는 요령: 과업이 주는 부담인 '요구 3개(정신·신체·시간)'와 작업자가 느낀 결과인 '수행도·노력·좌절감'으로 나눠 외운다.

①: 제조상의 결함
②: 설계상의 결함
③: 표시(지시·경고)상의 결함

[해설]

제조물책임법 제2조는 결함을 제조상·설계상·표시상의 결함 세 가지로 정의한다.

• 제조상의 결함 — 원래 의도한 설계와 다르게 제조·가공되어 안전하지 못하게 된 경우(개별 불량품)이다.
• 설계상의 결함 — 합리적인 대체설계를 채용했다면 피할 수 있었던 위험이 설계 자체에 남아 있는 경우이다.
• 표시상의 결함 — 합리적인 설명·지시·경고 등의 표시를 했다면 피할 수 있었던 위험을 그렇게 하지 않은 경우이다.

구분 요령: 일부 제품만 잘못 만들어졌으면 제조상 결함, 제품 전체가 같은 위험을 가지면 설계상 결함이다. 제품에는 문제가 없는데 경고·사용법 안내가 부족하면 표시상 결함이다.