2023년 인간공학기사실기(필답형) 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

다경로(중복)구조: ② 엔진을 두 개 장착한 비행기
교대구조: ③ 자동차 스페어 타이어

Fail-Safe는 시스템 일부에 고장이 발생해도 안전한 가동이 자동적으로 유지되는 구조로, 설계 방식에는 다경로(중복)구조, 교대구조 등이 있다.

[해설]

Fail-safe는 시스템 일부에 고장이 발생하더라도 안전한 가동이 자동으로 유지되는 설계 개념으로, 구현 방식에 다경로(중복)구조와 교대구조 등이 있다.

엔진을 두 개 장착한 비행기는 하나가 멈춰도 나머지가 기능을 대신하는 다경로(중복)구조이고, 스페어 타이어는 주 부품을 못 쓰게 됐을 때 예비 부품으로 교체해 기능을 유지하는 교대구조다.

반면 뚜껑을 누르고 돌려야 열리는 약병은 사용자의 오사용 자체를 막는 fool-proof에 해당하므로, 고장 이후의 안전 유지를 다루는 fail-safe 사례와는 구분해야 한다.

① 제조상의 결함: 제조과정에서 원래의 도면이나 제조방법대로 제조되지 않아 발생하는 결함
② 설계상의 결함: 설계대로 제조되었어도 설계 자체에 내재하는 결함
③ 지시·경고상의 결함: 사용상 위험에 대비한 적절한 사용·취급 방법 또는 경고가 포함되지 않은 결함

[해설]

제조물책임법은 결함이 생기는 단계에 따라 제조상·설계상·지시 및 경고상 결함 세 가지로 구분한다.

제조상 결함은 원래의 도면·제조방법대로 제조되지 않아 생긴 결함이고, 설계상 결함은 설계대로 제조했더라도 설계 자체에 위험이 내재하는 경우다.

지시·경고상 결함은 사용상의 위험에 대비한 적절한 사용·취급 방법이나 경고를 제공하지 않은 경우로, 제품 자체는 정상이어도 정보 제공이 부족하면 결함으로 본다.

① RWL = $LC \times HM \times VM \times DM \times AM \times FM \times CM = 23 \times 0.45 \times 0.88 \times 1.00 \times 0.95 \times 0.92 \times 0.8 = 6.37$ kg

② LI = $\dfrac{8}{6.37} = 1.26$

③ LI가 1보다 크므로 요통 발생위험이 높다. 따라서 LI가 1 이하가 되도록 작업을 설계/재설계할 필요가 있다.

[해설]

RWL은 권장무게한계로, 기준무게상수 LC=23kg에 수평(HM)·수직(VM)·이동거리(DM)·비대칭(AM)·빈도(FM)·손잡이(CM) 계수를 모두 곱해 산출한다.

$RWL=23\times0.45\times0.88\times1.00\times0.95\times0.92\times0.80=6.37$ kg
$LI=\dfrac{8}{6.37}=1.26$

각 계수는 1 이하이므로 작업조건이 나쁠수록 RWL이 줄어들며, LI가 1을 초과하면 요통 발생위험이 높아 LI가 1 이하가 되도록 작업을 설계·재설계해야 한다. 실제 작업물 무게 8kg이 RWL 6.37kg보다 무겁다는 점이 그 근거다.

① 수의근(voluntary muscle): 뇌와 척수 신경의 지배를 받아 의사에 따라 움직이는 근육으로, 골격근이 이에 속한다.
② 불수의근(involuntary muscle): 자율신경의 지배를 받아 스스로 움직이는 근육으로, 내장근과 심장근이 이에 속한다.

[해설]

근육은 신경 지배 방식에 따라 수의근과 불수의근으로 나뉘며, 인간의 의지로 제어 가능한지 여부가 구분 기준이다.

수의근은 뇌와 척수(체성신경)의 지배를 받아 의식적으로 움직이는 골격근이고, 불수의근은 자율신경의 지배를 받아 의지와 무관하게 움직이는 내장근·심장근이다.

①: 안전보건관리규정 및 취업규칙에서 정한 업무
②: 위험성평가에 관한 보좌 및 지도·조언
③: 안전인증대상기계 등과 자율안전확인대상기계 등 구입 시 적격품 선정에 관한 보좌 및 지도·조언
④: 안전교육계획의 수립 및 안전교육 실시에 관한 보좌 및 지도·조언
⑤: 사업장 순회점검·지도 및 조치 건의
⑥: 산업재해 발생 원인조사·분석 및 재발방지를 위한 기술적 보좌 및 지도·조언
⑦: 산업재해 통계의 유지·관리·분석을 위한 보좌 및 지도·조언

[해설]

산업안전보건법 시행령 제18조(안전관리자의 업무 등)에 규정된 항목이다. 문제는 5가지만 요구하므로 위 항목 중 5개를 쓰면 된다.

안전관리자의 업무는 대부분 보좌 및 지도·조언으로 끝난다는 점이 특징이며, 직접 조치·집행 권한이 아니라 사업주를 보좌하는 역할임을 기억하면 답을 떠올리기 쉽다.

A대(암대, 暗帶) — 액틴과 미오신이 중첩되어 어둡게 보이는 부분

[해설]

근수축의 활주설(sliding filament theory)에 따르면 액틴이 미오신 사이로 미끄러져 들어갈 뿐 두 필라멘트 자체의 길이는 변하지 않는다. 그래서 겹친 구간인 A대(암대)의 길이는 일정하고, 액틴만 있는 I대(명대)와 H대가 짧아지면서 근절(sarcomere) 전체가 수축한다.

① 소음노출지수 = $\left(\dfrac{C_1}{T_1} + \dfrac{C_2}{T_2} + \dfrac{C_3}{T_3}\right) \times 100 = \left(\dfrac{4}{8} + \dfrac{3}{4} + \dfrac{1}{2}\right) \times 100 = 175$

② TWA = $16.61 \log\left(\dfrac{D}{100}\right) + 90 = 16.61 \log\left(\dfrac{175}{100}\right) + 90 = 94.04$ dB

[해설]

소음노출지수는 각 소음 강도에서의 실제 노출시간을 허용노출기준시간으로 나눈 값을 모두 더해 백분율로 나타낸 것이다.

$D=\left(\dfrac{4}{8}+\dfrac{3}{4}+\dfrac{1}{2}\right)\times100=175$
$TWA=16.61\log\left(\dfrac{175}{100}\right)+90=94.04$ dB

90·95·100dB의 허용노출시간이 각각 8·4·2시간으로 5dB 증가마다 절반이 된다는 기준에서 분모가 정해지며, 지수가 100%를 넘으면 과다노출로 판단한다.

① 최대집단값에 의한 설계
② 최소집단값에 의한 설계
③ 평균치를 이용한 설계
④ 조절식 설계

[해설]

인체치수 설계원칙은 극단치·평균치·조절식 설계로 나뉘며, 대상과 목적에 따라 어떤 집단값을 기준으로 할지가 달라진다.

하중을 견뎌야 하는 구조물은 최대집단값(큰 사람 기준)으로, 손이 닿아야 하는 설비는 최소집단값(작은 사람 기준)으로 설계해야 대부분의 사용자를 수용할 수 있다.

불특정 다수를 상대하며 개별 조절이 어려운 은행 창구는 평균치를 이용한 설계를, 좌석처럼 사용자마다 조절이 가능한 경우는 조절식 설계를 적용한다.

시각 = $\dfrac{1}{\text{시력}} = \dfrac{1}{0.5} = 2$ 분
시각(분) = $\dfrac{57.3 \times 60 \times H}{D}$ 이므로
$2 = \dfrac{57.3 \times 60 \times 1.5}{D}$
$D = \dfrac{57.3 \times 60 \times 1.5}{2} = 57.3 \times 60 \times 1.5 \times 0.5 = 2578.5$ mm
→ 2.579 m

[해설]

시력은 최소분간시각(분)의 역수이므로 시력 0.5 → 시각 2분.
시각(분) = $\dfrac{57.3 \times 60 \times H}{D}$ (H = 표적 크기, D = 관찰거리, 단위 일치 필요).
D를 mm로 구한 뒤 1000으로 나눠 m로 환산한다.

① 주 공정경로(가장 시간이 오래 걸리는 경로): 10 - 20 - 50
② 주 공정시간(가장 긴 시간): 9주

[해설]

PERT/CPM에서 주 공정경로(critical path)는 시작 노드에서 종료 노드에 이르는 여러 경로 가운데 요소작업 소요시간의 합이 가장 긴 경로를 말한다.

차트의 경로별 소요시간을 각각 더해 비교하면 10-20-50 경로의 합이 9주로 가장 길어 이 경로가 주 공정경로가 되며, 그 합이 곧 전체 공정을 마치는 데 필요한 주 공정시간이 된다.

주 공정경로 위의 작업은 여유시간(slack)이 0이어서 하루만 지연돼도 전체 일정이 그대로 밀리므로, 공정 단축은 이 경로의 작업부터 손대야 한다.

평균효율 = $\dfrac{\text{총 작업시간}}{\text{작업장 수} \times \text{주기시간}} \times 100$
$= \dfrac{5+4+3+4+6}{5 \times 6} \times 100 = 0.7333 \times 100 = 73.33$ %
→ 73.33 %

[해설]

라인밸런스 효율 = 총 작업시간 ÷ (작업장 수 × 주기시간).
주기시간은 애로공정(가장 긴 공정) 시간인 6분이며, 분모 30분 중 실제 작업은 22분이므로 유휴시간 8분이 손실된다.

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 시스템 기준: 시스템이 의도한 바를 얼마나 달성하는가를 나타내는 척도
② 작업성능 기준: 작업 결과의 효율로, 출력의 양·질, 작업시간 등으로 나타냄
③ 인간 기준: 작업 중 인간의 행동과 응답으로, 성능척도·생리학적 지표·주관적 반응 등으로 측정

[해설]

인간공학 실험의 평가기준(종속변수)은 측정 대상 층위에 따라 시스템 기준, 작업성능 기준, 인간 기준으로 나눈다.

시스템 기준은 시스템이 의도한 바를 얼마나 달성했는가를, 작업성능 기준은 출력의 양·질·작업시간 등 결과물 자체를, 인간 기준은 생리적 지표·주관적 반응 등 작업자 개인의 행동과 응답을 측정한다는 점에서 서로 구분된다.

① 수근관 증후군(Carpal Tunnel Syndrome)
② 건염(Tendinitis)
③ 결절종(Ganglion)

[해설]

손·손목에 반복적인 부담이 가는 정밀 작업에서는 수근관 증후군, 건염, 결절종과 같은 근골격계 질환이 대표적으로 발생한다.

수근관 증후군은 손목의 정중신경이 눌려 저림·통증이 나타나는 질환이고, 건염은 힘줄에 반복적 마찰·긴장이 누적돼 생기는 염증이며, 결절종은 관절·힘줄집 주위에 물혹 형태의 종괴가 생기는 것으로 모두 반복 동작이 주요 원인이다.

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.

눈금 간격은 시거리에 비례하므로
$71 : 1.8 = 91 : x$ (mm 환산 $710 : 1.8 = 910 : x$)
$x = 1.8 \times \dfrac{91}{71} = 2.31$
∴ 약 2.31 mm(≒2.3 mm)

[해설]

눈금은 일정한 시각(視角)으로 읽혀야 하므로 시거리가 멀어지면 그 비율만큼 눈금 간격도 커져야 한다. 즉 새 눈금 간격 = 기준 눈금 × (새 시거리 ÷ 기준 시거리) = $1.8 \times \dfrac{91}{71} \approx 2.31$ mm 이다. 표준 시거리 71cm는 눈금 설계의 기준값으로 함께 기억해 둔다.

①: 근골격계 부담작업
②: 근골격계질환
③: 근골격계질환 예방·관리 프로그램

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제656조(정의)의 용어다.

①의 근골격계 부담작업은 고용노동부 고시로 11가지 호가 지정되어 있고, ③의 예방·관리 프로그램은 근골격계질환자가 연간 10명 이상(또는 5명 이상이면서 전체의 10% 이상) 발생한 사업장 등에서 수립·시행해야 한다.

조도 = $\dfrac{\text{광도}}{\text{거리}^2}$, $\dfrac{120}{\left(\frac{3}{2}\right)^2} = 53.33$ lux

적정 조명수준이 가장 낮은 기타 작업의 경우 75lux이므로 53.33lux는 작업환경에 부적합하다.

[해설]

점광원의 조도는 광원으로부터의 거리 제곱에 반비례하는 역제곱법칙을 따르므로, 2m 지점의 조도로 광도를 먼저 구한 뒤 3m 지점의 조도로 환산한다.

광도 $=120\times2^2=480$ cd
조도 $=\dfrac{480}{3^2}=53.33$ lux

작업면 조도 기준 가운데 가장 낮은 것이 기타 작업의 75lux이므로, 53.33lux는 어떤 작업 기준에도 미치지 못해 해당 작업환경의 조명은 부적합하다고 판단한다.