2025년 인간공학기사실기(필답형) 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

최대산소소비량

작업속도가 증가하면 산소소비량이 선형적으로 증가하다가, 일정 수준 이후로는 작업속도가 증가해도 더 이상 증가하지 않고 일정해지는데, 이때의 산소소비량을 말한다.

[해설]

최대산소소비량은 개인이 발휘할 수 있는 유산소 작업 능력의 한계를 나타내는 지표다.

작업강도는 절대적인 에너지 소비량이 아니라 개인의 최대산소소비량 대비 비율(%)로 평가하며, 장시간 연속작업은 최대산소소비량의 약 1/3(30~40%) 수준을 넘지 않도록 설계한다.

고장률의 합이 1이고 R2 = 3R1이므로 R1 = 0.25, R2 = 0.75

$H = 0.25\log_2\dfrac{1}{0.25} + 0.75\log_2\dfrac{1}{0.75} = 0.81$ bit

[해설]

고장률의 합이 1이라는 조건과 R2=3R1을 연립하면 $R_1=0.25,\ R_2=0.75$가 되고, 이 두 확률을 각 사건의 발생확률로 하여 평균정보량(엔트로피) 공식에 대입한다.

$H = \sum p_i \log_2 \dfrac{1}{p_i}$
$H = 0.25\log_2\dfrac{1}{0.25} + 0.75\log_2\dfrac{1}{0.75}$
$H = 0.25 \times 2 + 0.75 \times 0.415 = 0.81$ bit

확률이 균등할수록(0.5, 0.5) 정보량은 최대인 1bit에 가까워지므로, 두 고장률이 3:1로 치우친 이 사례가 1bit보다 작은 0.81bit가 되는 것은 타당한 결과다.

웨버의 법칙(Weber's law)

[해설]

웨버비 $=\dfrac{\Delta I}{I}$ ($\Delta I$: 변화감지역, $I$: 기준자극 크기)

웨버비가 작을수록 변화를 잘 알아채므로 그 감각의 변별력이 좋다. 감각별 웨버비는 시각 0.017, 무게 0.02, 청각(진동수) 0.003 순으로 청각이 가장 예민하다.

권장무게한계(RWL)

[해설]

정의상 권장무게한계(RWL, Recommended Weight Limit)는 건강한 작업자가 특정 작업조건에서 8시간 동안 반복해도 요통 위험이 증가하지 않는 취급중량의 상한을 뜻한다.

NIOSH 들기작업 지침에서 산출되는 값으로, 수평·수직거리, 이동거리, 비대칭각도, 빈도, 커플링 등 여섯 가지 계수를 상수에 곱해 계산하며, 실제 취급중량을 RWL로 나눈 값이 들기지수(LI)가 되어 위험 수준 판정에 쓰인다.

①: 정량적 표시장치 - 저울, 택시 미터기
②: 정성적 표시장치 - 신호등, 경광등
③: 묘사적 표시장치 - 네비게이션, 비행자세 표시장치

[해설]

시각적 표시장치는 전달하려는 정보의 성격에 따라 정량적·정성적·묘사적 표시장치로 나뉘며, 수치 값을 읽어야 하는지 상태 범주만 구분하면 되는지 도식적 위치 정보를 봐야 하는지에 따라 구분이 달라진다.

• 정량적 표시장치: 저울·택시 미터기처럼 눈금이나 숫자로 정확한 값을 읽어야 하는 경우
• 정성적 표시장치: 신호등·경광등처럼 상태의 범주(정상/이상 등)만 빠르게 구분하면 되는 경우
• 묘사적 표시장치: 네비게이션·비행자세 표시장치처럼 현재 상태를 도식·그림으로 나타내는 경우

①: 장점 - 사실성·현장감 있는 연구가 가능하다.
②: 단점 - 변수통제와 환경간섭 제거가 곤란하고 시간·비용이 많이 든다.

[해설]

현장 실험은 실제 작업환경에서 이루어지므로 결과의 사실성과 현장 적용 가능성이 높다는 장점이 있지만, 통제되지 않은 변수가 많아 원인 규명이 어렵다는 단점을 함께 가진다.

작업장의 소음·온도·인원 변동 등 외생 변수를 실험실처럼 차단할 수 없어 변수통제와 환경간섭 제거가 곤란하고, 이를 보완하려면 반복측정이나 장기간 관찰이 필요해 시간과 비용이 늘어난다.

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.

①: 개인여유 - 작업자의 생리적·심리적 요구로 발생하는 지연시간
②: 불가피한 지연여유 - 작업자와 관계없이 발생하는 지연시간
③: 피로여유 - 작업자의 정신적·육체적 피로 회복을 위해 부여하는 지연시간

[해설]

여유시간은 발생 원인에 따라 개인여유·불가피한 지연여유·피로여유로 분류되며, 각각 표준시간에 반영되는 근거가 다르다.

• 개인여유: 생리적 요구(음수, 화장실 등)로 발생하는 지연시간
• 불가피한 지연여유: 재료 대기, 설비 고장 등 작업자 의지와 무관하게 발생하는 지연시간
• 피로여유: 작업 강도에 따른 정신적·육체적 피로를 회복하기 위해 부여하는 지연시간

이 세 가지는 어느 작업에서나 공통으로 발생하는 일반여유이므로, 특정 작업 조건에서만 생기는 특수여유(기계간섭여유·조여유 등)와 구분해 산정한다.

시각(분) $= \dfrac{57.3 \times 60 \times 3}{6{,}000} = 1.72$ 분

시력 $= \dfrac{1}{1.72} = 0.58$

[해설]

시각(분)은 대상물의 크기(틈 3mm)를 관측거리(6m)에 대한 각도로 환산해 구하며, 시력은 그 시각(분)의 역수로 정의되므로 각도가 작을수록 더 정밀하게 구분한 것이 되어 시력이 좋아진다.

시각(분) $= \dfrac{57.3 \times 60 \times 3}{6{,}000} = 1.72$분
시력 $= \dfrac{1}{1.72} = 0.58$

57.3은 라디안을 도(°)로 바꾸는 상수이고 여기에 60을 곱해 분(') 단위로 바꾸므로, 틈의 크기와 관측거리를 같은 단위(mm)로 맞춘 뒤 나누는 절차가 채점 포인트다.

정미시간 $= 0.5 \times 1.1 = 0.55$ 분

여유율 $= \dfrac{30}{8 \times 60} = 0.0625$

근무시간 기준 여유이므로 내경법 적용

표준시간 $= \dfrac{0.55}{1 - 0.0625} = 0.59$ 분

[해설]

여유시간 30분이 8시간 근무시간을 기준으로 주어졌으므로 근무시간에 대한 비율로 여유율을 산정하는 내경법을 적용해야 하며, 이 경우 표준시간은 정미시간을 (1−여유율)로 나눠 구한다.

정미시간 $= 0.5 \times 1.1 = 0.55$분
여유율 $= \dfrac{30}{8 \times 60} = 0.0625$
표준시간 $= \dfrac{0.55}{1 - 0.0625} = 0.59$분

여유율의 분모가 정미시간이 아니라 근무시간 전체이므로 외경법 공식(정미시간×(1+여유율))을 쓰지 않는 것이 이 문제의 핵심 채점 기준이다.

(1) 지침 목적
들기작업의 권장무게한계(RWL)를 산출해 작업 위험성을 예측하고, 인간공학적 작업방법 개선을 통해 직업성 요통을 예방하는 것

(2) 적용할 수 없는 작업 4가지
①: 한 손으로 중량물을 취급하는 경우
②: 8시간 이상 중량물 취급작업을 계속하는 경우
③: 앉거나 무릎을 굽힌 자세로 작업하는 경우
④: 균형이 맞지 않는 중량물을 취급하는 경우

[해설]

NIOSH 개정 들기작업 지침은 권장무게한계(RWL)를 산출해 요통 발생 위험을 예측하고, 작업방법을 인간공학적으로 개선해 직업성 요통을 예방하려는 목적을 가진다.

이 지침은 두 손으로 물체를 대칭적으로, 안정된 자세에서, 정상 근무시간 범위 내로 들어올리는 상황을 전제로 만들어졌기 때문에, 전제를 벗어나는 작업에는 계수 산출식이 그대로 적용되지 않는다.

따라서 한 손으로 취급하는 작업, 8시간을 넘겨 계속되는 작업, 앉거나 무릎을 굽힌 부자연스러운 자세의 작업, 무게중심이 한쪽으로 치우쳐 균형이 맞지 않는 물체를 다루는 작업은 모델의 전제를 벗어나므로 적용 대상에서 제외된다.

(1) 산소소비량
분당 배기량 $= \dfrac{90}{5} = 18$ L/min
분당 흡기량 $= 18 \times \dfrac{100 - 16 - 4}{79.04} = 18.22$ L/min
산소소비량 $= 18.22 \times 0.2093 - 18 \times 0.16 = 0.93$ L/min

(2) 에너지가
산소 1L당 5kcal이므로
에너지가 $= 0.93 \times 5 = 4.67$ kcal/min

[해설]

산소소비량은 흡기량과 배기량의 산소 농도 차이로 구하며, 호흡 전후로 변하지 않는 질소를 기준(흡기 질소 79.04%)으로 삼아 배기량에서 흡기량을 역산하는 것이 계산의 핵심 절차다.

분당 배기량 $= \dfrac{90}{5} = 18$L/min
분당 흡기량 $= 18 \times \dfrac{100-16-4}{79.04} = 18.22$L/min
산소소비량 $= 18.22 \times 0.2093 - 18 \times 0.16 = 0.93$L/min

에너지가는 산소 1L당 약 5kcal의 에너지 등가를 곱해 구하되 반올림 전 값을 그대로 사용하므로 $0.9335 \times 5 = 4.67$kcal/min이 되며, 이 5kcal/L 상수를 적용하는지가 채점 포인트다.

①: 무지수근 중수관절의 퇴행성관절염
②: 방아쇠수지
③: 백색수지증

[해설]

전자회사 조립 작업처럼 손가락으로 미세하고 반복적인 힘을 오래 쓰는 작업은 손·손목의 특정 부위에 만성적인 국소 부담을 누적시켜 대표적인 누적외상성질환(CTD)을 유발한다.

• 무지수근 중수관절의 퇴행성관절염: 엄지손가락 뿌리 관절로 반복적으로 집는 동작에서 발생
• 방아쇠수지: 손가락을 구부린 상태로 반복 파지할 때 힘줄과 활차 사이 마찰로 발생
• 백색수지증(레이노 증후군): 진동공구 사용 등으로 손가락 혈류가 저하되어 발생

세 질환 모두 반복성·과도한 힘·부자연스러운 자세라는 공통 유해요인에서 비롯되므로, 작업주기 연장과 공구 개선이 함께 이루어져야 예방된다.

①: 유해요인 조사 및 작업평가(근골격계질환 발생 우려 여부 확인)
②: 예방·관리 정책 수립
③: 교육·훈련 실시
④: 초기(초진) 증상자 및 유해요인 관리(통제)
⑤: 의학적 관리(조치)
⑥: 작업환경 등 개선활동
⑦: 프로그램 평가

[해설]

흐름도는 조사 → 정책 수립 → 교육·훈련 → 증상자 및 유해요인 관리 → 의학적 관리 → 작업환경 개선 → 평가의 순환 구조다. 평가 결과는 다시 정책과 개선활동으로 되먹임된다.

5가지만 요구하면 유해요인 조사, 교육·훈련, 유해요인 관리(통제), 의학적 관리(조치), 작업환경 등 개선활동을 쓰면 된다.

①: 착오 - 부적합한 의도를 가지고 행동으로 옮긴 경우
②: 실수 - 의도는 올바르나 반응의 실행이 올바르지 않은 경우
③: 건망증 - 여러 과정이 연계적으로 일어나는 행동을 잊어버려 안 하는 경우

[해설]

인간의 오류 유형은 의도의 적절성과 실행의 정확성 중 어느 단계에서 문제가 생겼는지에 따라 구분된다.

• 착오(mistake): 상황 판단 자체가 잘못되어 부적합한 의도를 세우고 그대로 행동한 경우
• 실수(slip): 의도는 올바랐지만 실행 과정에서 동작이 어긋난 경우
• 건망증(lapse): 여러 단계가 이어지는 행동 중 일부 단계를 잊고 건너뛴 경우

세 유형 모두 결과적으로 오류를 낳지만, 원인이 판단·실행·기억 중 어디에 있는지가 서로 다르다는 점이 구분의 기준이다.

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

[해설]

제조물책임법 제2조는 결함을 다음 3가지로 구분한다.

· 제조상의 결함: 제조업자가 설계·시방과 다르게 제조·가공하여 안전하지 못하게 된 경우
· 설계상의 결함: 합리적인 대체설계를 채용했다면 피할 수 있었던 위험이 설계 자체에 남아 있는 경우
· 표시상의 결함: 합리적인 설명·지시·경고 등 표시를 하지 않아 피해를 줄이지 못한 경우

여러 감각입력이 동시에 발생해도 신경계는 어느 한도까지는 단일 통신경로처럼 작용하여 제한된 용량을 갖는데, 이때 처리 가능한 정보량의 한계를 경로용량이라 한다.

[해설]

경로용량은 사람이 동시에 여러 감각 자극을 받더라도 신경계가 어느 한도까지는 이를 하나의 통신경로처럼 처리하기 때문에 생기는 정보처리의 상한을 뜻한다.

입력 신호가 늘어나도 처리 가능한 정보량에는 한계가 있어 그 한계를 넘는 정보는 손실되거나 처리 지연을 일으키므로, 인터페이스 설계 시 표시장치·경보의 수를 이 한계 이내로 제한해야 한다는 근거로 쓰인다.

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.