2023년 인간공학기사실기(필답형) 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

[해설]

발생확률이 서로 다른 두 사건이 있을 때 전체 정보량은 각 사건의 확률과 그 사건의 정보량을 곱해 더한 가중평균(엔트로피)으로 구한다.

$H=0.9\log_2\dfrac{1}{0.9}+0.1\log_2\dfrac{1}{0.1}=0.47$ bit

확률이 0.5·0.5로 균등할 때 정보량이 최대(1bit)가 되며, 이 문제처럼 한쪽으로 치우친 확률에서는 불확실성이 작아 정보량도 1bit보다 작게 나온다.

$C/R = \dfrac{(a/360) \times 2\pi L}{\text{표시장치 이동거리}} = \dfrac{(45/360) \times 2\pi \times 12}{6} =$ 1.57

[해설]

a는 조종장치가 움직인 각도, L은 손잡이 길이(반지름)다. 분자는 손잡이 끝이 움직인 호의 길이 (45/360)×2π×12 = 9.42cm이고, 이를 표시장치 이동거리 6cm로 나누면 1.57이다.

C/R비가 작을수록 민감해 빠른 조작에 유리하고, 클수록 미세조정에 유리하다. 조종간의 최적 C/R비는 2.5~4.0이므로 1.57은 민감한 편이다.

작업자가 안전장치를 고의로 제거하는 경우 제품이 작동되지 않도록 설계하는 개념이다.

[해설]

Tamper-proof는 안전설계 원리 중 하나로, 작업자가 안전장치를 고의로 제거·무력화하면 아예 제품이 작동하지 않도록 만드는 설계 개념이다.

사고를 막기 위해 감시나 경고에 의존하는 대신, 안전장치 훼손 자체를 기능 정지와 직결시켜 인간의 의도적 위반까지 통제한다는 점이 핵심이다.

[해설]

정규분포를 따르는 신장 분포에서 임의 백분위수는 평균 ± Z값×표준편차로 구하며, 50%ile은 Z=0이므로 평균과 같다.

95%ile $=173.8+1.645\times5.83=183.39$ cm
50%ile $=173.8$ cm
5%ile $=173.8-1.645\times5.83=164.21$ cm

95%ile과 5%ile은 평균을 중심으로 대칭이며 각각 인체측정치의 상위 5%, 하위 5% 경계를 뜻하므로, 최대집단값 설계에는 95%ile을, 최소집단값 설계에는 5%ile을 사용한다.

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: 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: 근골격계부담작업의 유해요인
②: 근골격계질환의 징후와 증상(증상과 징후의 식별방법 및 보고방법)
③: 근골격계질환 발생 시 대처요령
④: 올바른 작업자세와 작업도구·장비 등 작업시설의 올바른 사용방법
※ 제외 항목: 그 밖에 근골격계질환 예방에 필요한 사항

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제661조(유해성 등의 주지) 규정이다.

근골격계부담작업 종사자에게는 위 4가지를 알려야 하고, 예방·관리 프로그램 교육에서도 같은 내용을 다룬다. "유해요인 → 증상·징후 → 대처요령 → 올바른 자세·도구 사용" 순서로 외운다.

①: 중요성의 원칙 — 체계 목표 달성에 긴요한 정도에 따라 우선순위를 정해 배치
②: 사용빈도의 원칙 — 사용하는 빈도에 따라 우선순위를 정해 배치
③: 기능별 배치의 원칙 — 기능적으로 관련된 부품들을 모아서 배치
④: 사용순서의 원칙 — 사용 순서에 따라 서로 가까이 배치

[해설]

네 원칙은 역할이 둘로 갈린다. 중요성·사용빈도의 원칙은 부품을 어느 위치(우선순위)에 둘지 결정하고, 기능별 배치·사용순서의 원칙은 부품들 사이의 상대적 배열을 결정한다.

따라서 실제 설계에서는 중요성·사용빈도로 주요 구역을 먼저 잡고, 그 안에서 기능별·사용순서로 세부 배열을 정한다.

외상과염(상완골 외측상과염, 테니스 엘보)

[해설]

손목을 젖히는 신전근 힘줄이 팔꿈치 바깥쪽 외상과에 붙는 부위에 반복 부하가 걸려 생기는 염증이다.
반대로 팔꿈치 안쪽에 생기면 내상과염(골프 엘보)이라 한다.

①: 신호의 정확한 판정(Hit) - 신호를 신호로 판정, P(S/S)
②: 신호검출 실패(Miss) - 신호를 잡음으로 판정, P(N/S)
③: 허위경보(False Alarm) - 잡음을 신호로 판정, P(S/N)
④: 잡음을 제대로 판정(Correct Noise, Correct Rejection) - 잡음을 잡음으로 판정, P(N/N)
⑤: d' - 신호와 잡음 분포의 분리 정도(민감도)

[해설]

실제 상태(신호/잡음) × 판정(신호/잡음)의 2×2 조합이 네 가지 반응대안이다. 대각선의 Hit과 Correct Noise가 옳은 판정이고, Miss와 False Alarm이 오류다.

판정기준(β)을 낮추면 Hit과 False Alarm이 함께 늘고, 높이면 둘 다 줄어든다. 반면 d'은 신호와 잡음 두 분포의 평균 간 거리로 판정기준과 무관한 순수 민감도를 나타내며, 값이 클수록 신호와 잡음을 잘 구별한다.

[해설]

Swain의 휴먼에러 분류는 부작위·작위·시간·순서·불필요한 행동 에러의 다섯 가지로, 필요한 절차를 수행했는지와 어떻게 수행했는지를 기준으로 나눈 것이다(답안에는 이 중 4가지를 쓰면 된다).

부작위 에러는 필요한 절차를 빠뜨린 경우, 작위 에러는 절차를 불확실하게 잘못 수행한 경우이며, 시간 에러와 순서 에러는 각각 수행 시점의 지연과 순서 착오를, 불필요한 행동 에러는 요구되지 않은 동작을 한 경우를 뜻한다.

[해설]

인체측정치는 측정 방식에 따라 구조적(정적) 치수와 기능적(동적) 치수로 나뉜다.

구조적 치수는 표준자세로 움직이지 않는 피측정자를 마틴식 인체측정기로 재는 값으로 일반·특수 용품 설계의 기초자료로 쓰이고, 기능적 치수는 상지·하지 운동이나 체위 변화 등 실제 동작 중의 치수를 재는 것으로 마틴식 계측기로는 측정이 불가능해 3차원 해석장치 등이 필요하다.

[해설]

안전보건관리책임자는 사업장의 산업재해 예방을 총괄 관리하는 사람으로, 산업안전보건법이 그 직무를 재해예방계획 수립, 안전보건관리규정 작성·변경, 안전보건교육, 작업환경 점검·개선, 건강관리 등으로 열거하고 있다.

열거 항목은 계획 수립에서 시작해 산업재해 원인 조사·재발 방지대책 수립과 재해 통계의 기록·유지, 안전장치·보호구 적격품 여부 확인까지 이어지므로 예방-대응-환류의 전 과정을 포괄한다.

항목별 서술형으로 자주 출제되는 만큼 법 문언 그대로 문구 단위까지 암기해 나열하는 것이 채점 포인트다.

작업관련성 근골격계질환 (근골격계질환)

[해설]

누적외상성질환(CTDs), 반복성 긴장상해(RSI)로도 불린다.
반복동작, 부적절한 작업자세, 무리한 힘, 과도한 진동, 접촉 스트레스 등이 원인이며 특정 부위에 미세손상이 누적되어 만성화되는 것이 특징이다.

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: 운동 양립성
②: 공간 양립성
③: 개념 양립성

[해설]

운동 양립성은 조종장치의 움직임 방향과 표시장치·시스템의 반응 방향이 일치하는 것, 공간 양립성은 조종장치와 표시장치의 배치 위치가 서로 대응하는 것, 개념 양립성은 사람이 이미 갖고 있는 관념·고정관념(빨강=위험 등)과 일치하는 것을 말한다. 양립성이 높을수록 반응시간이 짧고 오류가 줄어든다.

[해설]

케이블 브릿지처럼 통과 공간의 높이를 정하는 문제는 키가 가장 큰 사람도 부딪히지 않도록 설계해야 하므로, 극단치 설계 중에서도 최대치를 이용하는 설계원칙을 적용하는 것이 핵심이다.

이때 기준이 되는 인체측정변수는 신장이며, 실제로 통로를 지나는 사람은 맨몸이 아니라 안전모·안전화 등을 착용한 상태이므로 그 높이만큼을 여유공간으로 추가해야 실질적인 충돌 위험이 사라진다.

따라서 설계 높이는 최대 신장에 안전모, 안전화 굽 높이 등 여유공간요소를 더해 산정해야 하며, 이를 빠뜨리면 실제 현장에서는 부딪힘 위험이 그대로 남는다.