2025년 인간공학기사실기(필답형) 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

[해설]

신호검출이론(SDT)은 배경 잡음 속에서 신호가 있는지 없는지를 판정해야 하는 상황에 적용된다. 판정 결과는 적중·허위경보·신호누락·정기각의 네 가지로 나뉜다.

• 음파탐지(sonar)는 바닷속 잡음 속에서 잠수함 같은 표적의 신호를 가려낸다.
• 품질검사는 정상품 사이에 섞인 결함품을 찾아낸다.
• 의료진단은 영상이나 검사 수치에서 병변이 있는지 판독한다.
• 증인의 증언은 기억 속 인물이나 사건이 실제와 일치하는지 가려낸다.
• 항공교통관제는 레이더 화면에서 이상 징후나 충돌 위험을 포착한다.

세 가지만 쓰면 되며, 판단자의 반응기준이 어디에 있느냐에 따라 허위경보와 신호누락의 비율이 바뀐다는 점이 이 이론의 핵심이다.

기초대사량(BMR): 생명을 유지하기 위한 최소한의 단위시간당 에너지 소비량

[해설]

인간공학의 작업생리학에서 생명 유지에 필요한 최소 에너지를 기초대사량(BMR)이라 한다.

공복·안정 상태·쾌적한 온도에서 호흡·혈액순환·체온 유지 같은 생체기능에만 쓰이는 단위시간당 에너지 소비량이다. 아무 작업을 하지 않아도 소비되는 바닥값이라 작업 강도를 평가하는 기준이 된다.

혼동 주의: 에너지대사율(RMR)은 (작업 시 소비에너지 − 안정 시 소비에너지) ÷ 기초대사량으로, 기초대사량을 분모로 쓰는 별개 지표다.

①: 입력정보량(자극정보량) $H(x) = 0.5\log_2\left(\dfrac{1}{0.5}\right) + 0.5\log_2\left(\dfrac{1}{0.5}\right) = 1$ → 1 bit
②: 출력정보량(반응정보량) $H(y) = 0.8\log_2\left(\dfrac{1}{0.8}\right) + 0.2\log_2\left(\dfrac{1}{0.2}\right) = 0.7219$ → 0.7219 bit(≒0.72)
③: 결합정보량 $H(x,y) = 0.3\log_2\left(\dfrac{1}{0.3}\right) + 0.2\log_2\left(\dfrac{1}{0.2}\right) + 0.5\log_2\left(\dfrac{1}{0.5}\right) = 1.4855$ → 1.4855 bit(≒1.49)
④: 전달정보량 $T(x,y) = H(x) + H(y) - H(x,y) = 1 + 0.7219 - 1.4855 = 0.2364$ → 0.2364 bit(≒0.23)

[해설]

표의 주변합을 먼저 구하면 빨강 5, 파랑 5, 통과 8, 정지 2이고 전체는 10이다. 여기서 자극 확률은 0.5·0.5, 반응 확률은 0.8·0.2, 결합 확률은 0.3·0.2·0.5·0이 된다.

입력정보량
$H(x) = 0.5\log_2 2 + 0.5\log_2 2 = 1$ bit

출력정보량
$H(y) = 0.8\log_2 1.25 + 0.2\log_2 5 = 0.2575 + 0.4644 = 0.7219$ bit

결합정보량(확률 0인 칸은 빼고 계산)
$H(x,y) = 0.3\log_2 \dfrac{1}{0.3} + 0.2\log_2 5 + 0.5\log_2 2 = 0.5211 + 0.4644 + 0.5 = 1.4855$ bit

전달정보량은 입력과 출력이 함께 가지는 정보량이다.
$T(x,y) = H(x) + H(y) - H(x,y) = 1 + 0.7219 - 1.4855 = 0.2364$ bit

[해설]

입식 작업대 높이는 팔꿈치 높이를 기준으로 잡으며, 정밀도가 높은 작업일수록 높이고 힘이 필요한 작업일수록 낮춘다.

• 정밀작업 — 팔꿈치보다 5~10cm 높게 해서 눈과 손을 가깝게 하고 팔을 받쳐 준다.
• 경작업 — 팔꿈치보다 5~10cm 낮게 해서 손이 자연스럽게 움직이게 한다.
• 중작업 — 팔꿈치보다 10~20cm 낮게 해서 상체 무게를 실어 힘을 쓰게 한다.

그래서 높은 것부터 정밀작업 → 경작업 → 중작업 순서가 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 앉은 작업자가 팔을 얼마나 뻗는지에 따라 나뉘며, 인간공학적 작업대 설계의 기준이 된다. 여기서 상완은 위팔, 전완은 아래팔을 뜻한다.

• 정상작업영역은 위팔을 몸통 옆에 자연스럽게 늘어뜨린 채 아래팔만 움직여 닿는 범위다(34~45cm).
• 최대작업영역은 위팔과 아래팔을 모두 곧게 뻗어야 닿는 범위다(55~65cm).
• 파악한계는 앉은 작업자가 특정한 손 작업을 편하게 수행할 수 있는 공간의 바깥 경계를 말한다.

자주 쓰는 공구나 부품은 정상작업영역 안에 두고, 최대작업영역 밖에는 두지 않는 것이 배치 원칙이다.

[해설]

REBA의 활동점수는 자세 점수와 별도로 움직임의 성격을 보고 최종 점수에 더하는 항목이며, 세 조건 모두 각각 +1점이다.

• 정적 자세 — 신체 한 부위 이상이 1분에 4회 미만의 작은 동작만 하며 사실상 멈춰 있는 경우로, 근육이 계속 긴장해 있어 부담이 커진다.
• 반복 동작 — 좁은 범위의 움직임이 반복되면 같은 근육·힘줄에 피로가 쌓인다.
• 급격한 동작 — 넓은 범위에서 자세가 급하게 바뀌면 순간적인 부하가 커진다.

세 조건은 겹치면 각각 더해지므로 활동점수는 최대 +3점까지 붙는다.

다음 중 5가지
① 빈손 이동(TE)
② 운반(TL)
③ 쥐기(G)
④ 내려놓기(RL)
⑤ 미리 놓기(PP)
⑥ 사용(U)
⑦ 조립(A)
⑧ 분해(DA)

[해설]

길브레스의 서블릭 18기호 가운데 작업을 직접 진행시키는 동작이 효율적 서블릭이다.

• 빈손 이동(TE)·운반(TL)·쥐기(G)·내려놓기(RL)·미리 놓기(PP)는 물건을 옮기고 잡는 기본 동작이다.
• 사용(U)·조립(A)·분해(DA)는 작업의 목적을 직접 이루는 목적 동작이다.

혼동 주의: 찾기(Sh)·고르기(St)·검사(I)·바로 놓기(P)·계획(Pn)·쥐고 있기(H)·지연·휴식은 비효율적 서블릭이다. 이런 동작은 개선할 때 없애거나 줄여야 할 대상이다.

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 구성요소 네 개의 머리글자를 딴 이름으로, 숙련된 사용자가 목표를 이루기까지의 행위를 모형화해 과제 수행시간·학습시간을 예측·평가하는 모델이다.

• 목표(Goals) — 사용자가 이루려는 최종 상태.
• 연산자·조작(Operators) — 키 입력·마우스 이동처럼 목표를 위해 수행하는 기본 동작.
• 방법(Methods) — 목표를 달성하기 위한 연산자들의 순서·절차.
• 선택규칙(Selection rules) — 방법이 여럿일 때 하나를 고르는 기준.

오류 없이 수행하는 숙련자를 전제하므로 초보자의 실수나 학습 과정을 예측하는 데는 한계가 있다.

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

[해설]

팔꿈치를 회전축으로 보면 모멘트 = 힘 × 팔꿈치까지의 거리다. 작업물 무게와 손·아래팔 무게는 같은 방향으로 돌리는 힘이므로 두 모멘트를 더한다.

거리는 cm를 m로 바꿔 넣는다(30cm → 0.3m, 15cm → 0.15m).
$M_E = (100 \times 0.3) + (10 \times 0.15) = 30 + 1.5$
= 31.5 N·m

[해설]

정보이론에서 입력 H(X)와 출력 H(Y)가 겹치는 부분이 전달정보량 T(X,Y)이고, 둘을 합친 전체가 H(X,Y)이다.

손실정보량은 입력 중 출력으로 전달되지 못한 몫이다.
$H(X) - T(X,Y) = H(X,Y) - H(Y)$

소음정보량은 출력 중 입력과 무관하게 섞여 든 몫이다.
$H(Y) - T(X,Y) = H(X,Y) - H(X)$

두 식 모두 $T(X,Y) = H(X) + H(Y) - H(X,Y)$ 관계에서 나오며, 손실은 입력 쪽에서, 소음은 출력 쪽에서 뺀다고 외운다.

[해설]

직선표시장치와 회전조종장치가 같은 평면에 있을 때 운동양립성을 높이는 기준은 워릭(Warrick)의 원리다. 운동양립성은 조종장치를 움직이는 방향과 표시장치가 반응하는 방향이 사람의 예상과 맞아떨어지는 성질을 말한다.

조종장치를 표시장치 옆에 둘 때는 표시장치에 가장 가까운 쪽 손잡이가 움직이는 방향과 지침이 움직이는 방향이 같도록 배치한다. 예를 들어 다이얼의 가까운 쪽이 위로 돌면 지침도 위로 움직이게 하면 따로 배우지 않아도 오조작이 줄어든다.

①: C/R비 $= \dfrac{\frac{90}{360} \times 2\pi \times 3}{3} = 1.571$ ≒ 1.57

②: 민감도를 높이려면 C/R비를 감소시킨다.
- 표시장치의 이동거리를 크게 한다
- 조종장치의 움직이는 각도(회전각도)를 작게 하거나 손잡이 길이를 짧게 한다

[해설]

회전형 조종장치의 C/R비는 손잡이 끝이 움직인 호의 길이를 표시장치 이동거리로 나눈 값이다.

$C/R = \dfrac{(a/360) \times 2\pi L}{\text{표시장치 이동거리}}$
$= \dfrac{(90/360) \times 2\pi \times 3}{3} = \dfrac{4.712}{3}$
$= 1.571$ ≒ 1.57

C/R비가 작을수록 조종장치를 조금만 움직여도 표시장치가 크게 움직이므로 민감도가 높아진다. 따라서 분모인 표시장치 이동거리를 크게 하거나, 분자가 줄도록 회전각도를 작게 하거나 손잡이 길이를 짧게 한다.

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 유해요인조사의 작업조건조사에서 확인하는 대표적 위험요인이 아래 6가지이다.

• 반복성은 같은 동작을 짧은 주기로 되풀이하는 것이다.
• 부적절한 작업자세는 목·허리·손목을 굽히거나 비트는 자세를 계속 유지하는 것이다.
• 과도한 힘은 무거운 물건을 들거나 세게 누르고 쥐는 것이다.
• 접촉 스트레스는 딱딱하거나 날카로운 모서리가 손·팔 등을 국소적으로 누르는 것이다.
• 진동은 전동공구 등의 떨림이 손·팔이나 전신에 전달되는 것이다.
• 환경적 요인은 저온이나 부적절한 조명처럼 부담을 키우는 작업환경이다.

앞의 다섯 가지가 핵심이며, 셋만 묻는다면 반복성·부적절한 자세·과도한 힘을 쓴다.

①: $LI = \dfrac{\text{작업물 무게}}{RWL} = \dfrac{10.3}{7.8} = 1.321$ → LI ≒ 1.32
②: LI가 1보다 크므로 요통 발생 위험이 높다. LI가 1 이하가 되도록 작업을 재설계해야 한다.

[해설]

NIOSH 들기지수(LI)는 실제 작업물 무게를 권장무게한계(RWL)로 나눈 값이다.

$LI = \dfrac{\text{작업물 무게}}{RWL} = \dfrac{10.3}{7.8}$
$= 1.321$ ≒ 1.32

LI가 1을 넘으면 상당수 작업자에게 요통 위험이 커지므로 LI ≤ 1이 되도록 작업을 재설계해야 한다.

취급 중량을 줄이거나 수평거리·들기 높이·작업빈도를 조정해 RWL을 높이는 방식으로 개선한다.

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

[해설]

NIOSH 들기 방정식은 부하상수(LC = 23kg)에 6가지 계수를 곱해 권장무게한계(RWL)를 구한다.
$RWL = LC \times HM \times VM \times DM \times AM \times FM \times CM$

• HM(수평계수)은 발 중앙에서 손까지의 수평거리가 멀수록 작아진다.
• VM(수직계수)은 들기 시작하는 손 높이가 기준 높이에서 벗어날수록 작아진다.
• DM(거리계수)은 물건을 들어 올리는 수직 이동거리가 길수록 작아진다.
• AM(비대칭계수)은 몸통을 비트는 각도가 클수록 작아진다.
• FM(빈도계수)은 분당 들기 횟수가 많고 작업시간이 길수록 작아진다.
• CM(결합계수)은 손잡이 상태가 나빠 잡기 어려울수록 작아진다.

각 계수는 0~1 사이 값이다. 들기지수 LI = 작업물 무게 ÷ RWL 이 1을 넘으면 요통 위험이 큰 작업으로 본다.

①: 제조업자가 해당 제조물을 공급하지 아니하였다는 사실
②: 제조물을 공급한 때의 과학·기술 수준으로는 결함의 존재를 발견할 수 없었다는 사실(개발위험의 항변)
③: 결함이 공급 당시의 법령이 정하는 기준을 준수함으로써 발생하였다는 사실
④: 원재료·부품의 경우 이를 사용한 제조물 제조업자의 설계 또는 제작에 관한 지시로 인하여 결함이 발생하였다는 사실

[해설]

제조물책임법 제4조의 면책사유다. 피해자가 아니라 제조업자가 직접 입증해야 책임을 면한다(입증책임의 전환).

• 미공급 — 제조업자가 그 제조물을 공급하지 않았다는 사실.
• 개발위험의 항변 — 공급 당시의 과학·기술 수준으로는 결함을 발견할 수 없었다는 사실.
• 법령기준 준수 — 공급 당시 법령이 정한 기준을 지킨 탓에 결함이 생겼다는 사실.
• 부품·원재료 제조업자의 항변 — 그 부품·원재료를 사용한 완성품 제조업자의 설계·제작 지시 때문에 결함이 생겼다는 사실.

혼동 주의: 공급 후 결함을 알았거나 알 수 있었는데도 피해 방지 조치를 하지 않았다면 미공급을 뺀 나머지 세 사유로는 면책되지 않는다.

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]

근골격계질환 예방의 관리적 개선은 설비·공구를 바꾸는 공학적 개선과 달리 작업 배정·일정·휴식·교육 같은 운영 방식을 바꿔 부담을 줄이는 방법이다.

• 작업의 다양성 제공(작업확대): 한 동작만 계속하지 않도록 여러 과업을 섞는다.
• 작업일정 및 작업속도 조절: 몰아치는 작업과 과도한 속도를 막는다.
• 휴식(회복)시간 제공: 쌓인 근육 피로가 풀릴 시간을 준다.
• 작업습관·작업관행 개선: 무리한 자세로 일하는 습관을 바로잡는다.
• 작업공간·공구·장비의 정기적 청소 및 유지보수: 무뎌지거나 고장 난 공구 때문에 힘이 더 들지 않게 한다.
• 예방체조(직장체조) 도입: 작업 전후 스트레칭으로 근육을 풀어 준다.
• 교육·훈련 실시: 유해요인과 올바른 작업방법을 알게 한다.
• 작업자 교대 및 적정 배치(직무순환): 같은 신체 부위에 부담이 몰리지 않게 사람을 돌린다.

혼동 주의: 작업대 높이 조절·공구 교체·보조기구 설치는 공학적 개선이라 관리적 개선 답안에 쓰면 안 된다.

[해설]

시성능기준함수는 표준화된 실험 조건에서 얻은 값이므로, 실제 작업장의 보는 조건이 달라지면 그대로 쓸 수 없고 실제 조명 조건에 맞춰 보정해야 가시도기준함수가 된다.

보정에 쓰이는 요인은 대상물의 밝기와 대비를 좌우하는 것들로, 작업면에 도달하는 빛의 양인 조도, 빛의 색 특성을 나타내는 광원의 색온도, 대상과 배경에서 되돌아오는 빛의 비율인 반사율 세 가지다.

조도가 낮으면 같은 대비라도 식별이 어려워지고, 색온도는 물체와 배경 사이의 색 대비를, 반사율은 휘도와 눈부심 정도를 바꾸므로 이 세 요인이 함께 실제 상황에서의 가시도를 결정한다.