2025년 인간공학기사실기(필답형) 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

[해설]

근골격계질환 예방·관리 프로그램은 유해요인조사 → 교육/훈련 실시 → 작업환경 등 개선활동 → 프로그램 평가가 순환하는 구조로 운영되며, 조사에서 확인된 부담작업을 실제로 줄이고 그 효과를 검증하는 단계들이 빈칸에 해당한다.

개선 대상이 정해져도 근로자가 올바른 작업방법을 모르면 원래 습관으로 돌아가므로 교육/훈련이 먼저 이루어져야 하고, 이어지는 작업환경 등 개선활동은 설비·공정 같은 물리적 조건을 바꿔 부담요인 자체를 줄이는 단계다.

마지막으로 프로그램 평가를 통해 개선 전후의 유해요인 수준과 증상 발생률을 비교함으로써 프로그램의 실효성을 확인하고 다음 주기의 조사·개선에 반영한다.

①: 한쪽만 고장나도 추락하므로 직렬연결(직렬시스템)이다.
$R = 0.7 \times 0.8 = 0.56$ → 0.56
②: 양쪽이 모두 고장나야 추락하므로 병렬연결(병렬시스템)이다.
$R = 1 - (1 - 0.7)(1 - 0.8) = 0.94$ → 0.94

[해설]

직렬 $R = R_1 \times R_2$, 병렬 $R = 1 - (1 - R_1)(1 - R_2)$

"하나만 고장나도 못 쓴다"면 직렬, "전부 고장나야 못 쓴다"면 병렬로 판단한다. 병렬(리던던시)이 직렬보다 신뢰도가 높다.

[해설]

이 문제는 여유율이 정미시간에 대한 비율로 주어졌으므로 외경법을 적용하며, 표준시간은 정미시간에 (1+여유율)을 곱해 구한다.

정미시간 $= 1.2 \times \dfrac{110}{100} = 1.32$분
표준시간 $= 1.32 \times (1+0.25) = 1.65$분

8시간(480분) 중 실제 정미작업에 쓰인 시간은 표준시간과 정미시간의 비율로 안분해 $480 \times \dfrac{1.32}{1.65}=384$분이 되고, 나머지 $480-384=96$분이 총 여유시간이 된다.

[해설]

소음 관리 대책은 소음이 발생해 사람에게 도달하기까지의 경로를 소음원 → 전파경로 → 수음자 세 단계로 나눠 각 단계에서 다른 방식으로 접근한다.

• 소음원 대책: 소음이 생기는 원인 자체를 줄이는 것으로, 기계 소음감소 설계·정비 및 주유·고무 받침대 부착·소음기 사용 등이 해당
• 전파경로 대책: 소음원과 사람 사이에 덮개나 격리시설·장벽을 세워 소음이 퍼지는 것을 차단
• 수음자 대책: 귀마개·귀덮개 등 방음보호구로 사람이 받는 소음을 직접 줄임

대책의 우선순위는 일반적으로 소음원 → 전파경로 → 수음자 순으로, 보호구는 공학적 대책이 어려울 때의 최후 수단으로 본다.

[해설]

Borg's Scale은 작업자가 스스로 느끼는 힘든 정도를 언어로 표현하도록 만든 주관적 운동강도(RPE) 척도로, 생리적 측정 장비 없이도 작업부하를 간접적으로 평가할 수 있게 해준다.

척도는 6부터 20까지의 숫자로 구성되며, 값에 10을 곱하면 대략적인 심박수와 대응하도록 설계되어 있어 양 끝이 각각 최소·최대 심장박동률을 나타낸다.

[해설]

근골격계 부담작업 유해요인조사에서 인간공학적 측면의 작업조건 조사는 산업안전보건기준에 관한 규칙이 정한 대로 근로자가 실제로 수행하는 동작의 양·자세·수행방식을 파악하는 항목들로 구성된다.

• 작업시간: 부담작업에 노출되는 시간과 빈도
• 작업자세: 반복·부자연스러운 자세 여부
• 작업방법: 힘의 크기, 접촉스트레스 등 수행 방식

①: 조립(Assemble) - A
②: 분해(Disassemble) - DA
③: 바로놓기(Position) - P
④: 고르기·선택(Select) - St
⑤: 집기(Grasp) - G
⑥: 찾기(Search) - Sh

[해설]

서블릭은 길브레스가 분류한 18가지 기본동작이다.

혼동 주의: 찾기 Sh(Search)와 고르기 St(Select)는 각각 두 번째 글자를 붙여 구분하고, 분해는 D가 아니라 DA다.

조립(A)은 작업이 진행되는 제1류 동작이지만, 찾기(Sh)·고르기(St)·바로놓기(P)는 작업을 지연시키는 제2류 동작이라 개선·제거 대상이다.

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: phon(음량수준) — 1,000Hz 순음의 음압수준(dB)을 기준으로 나타낸 음량 수준
②: sone(음량) — 음의 상대적·주관적 크기를 나타내는 양으로, 40phon(1,000Hz·40dB)을 1sone으로 정의
③: 1,000Hz·40dB → 40 phon, $2^{\frac{40-40}{10}} = 1$ → 1 sone
④: 1,000Hz·80dB → 80 phon, $\text{sone} = 2^{\frac{\text{phon}-40}{10}} = 2^{\frac{80-40}{10}} = 2^4 = 16$ → 16 sone
⑤: 따라서 80dB 음은 40dB 음보다 주관적으로 16배 크게 들린다

[해설]

1,000Hz 순음에서는 음압수준(dB) 값이 곧 phon 값이 되므로 40dB → 40phon, 80dB → 80phon이다.

sone은 40phon을 1sone으로 두고 phon이 10 올라갈 때마다 주관적 크기가 2배가 되도록 정의한 척도다. 그래서 $\text{sone} = 2^{\frac{\text{phon}-40}{10}}$이며, phon이 40 증가하면 $2^4 = 16$배가 된다.

[해설]

RWL은 6개 계수(수평·수직·이동거리·비대칭각도·빈도·커플링)를 상수 23kg에 곱해 구하고, LI는 실제 취급중량을 RWL로 나눠 위험 수준을 판단한다.

시점 RWL $= 23 \times 1 \times 0.82 \times 0.85 \times 1 \times 0.88 \times 0.95 = 13.40$
종점 RWL $= 23 \times 0.83 \times 0.76 \times 0.85 \times 1 \times 0.88 \times 1 = 10.85$
시점 LI $= \dfrac{15}{13.40} = 1.12$, 종점 LI $= \dfrac{15}{10.85} = 1.38$

계수들 중 VM(수직위치계수)이 시점 0.82, 종점 0.76으로 모두 가장 낮아 RWL을 가장 크게 깎으므로, 손의 수직위치를 이상적 기준인 75cm에 가깝게 조절해 VM을 1에 근접시키는 것이 최우선 조치다.

그 뒤에도 LI가 1을 넘으면 수직 이동거리를 25cm 이하로, 종점 수평거리를 25cm 이하로 줄이고, 작업을 1시간 이내·들기빈도 분당 0.2회 미만으로 제한하며 손잡이 형태를 개선하는 등 나머지 계수들을 순차적으로 개선해야 한다.

[해설]

개정 NIOSH 들기작업 공식(1991)은 특정 연령·성별 집단이 감당 가능한 신체적 부담을 기준으로 권장무게한계(RWL)를 산정했기 때문에 이러한 생리적 조건이 답으로 요구된다.

연령·성별 기준을 40대 여성 작업자로 설정한 것은 작업 인구 중 신체적으로 상대적으로 취약한 집단을 보호 대상으로 삼아, 이 집단의 50퍼센타일(절반)이 수행 가능한 수준에서 한계를 두기 위함이다.

에너지소비량 기준은 작업 지속시간에 따라 달라지는데, 2.2~4.7kcal/min 범위 내에서 설계하되 4.7kcal/min은 1시간 이내의 단시간 작업, 2.2kcal/min은 2~8시간의 장시간 작업에 적용되는 대사적 부담 상한이다.

즉 짧은 작업일수록 순간적으로 더 높은 에너지소비를 허용하고, 장시간 작업일수록 지속 가능한 낮은 대사수준으로 제한하는 것이 이 공식이 반영한 생리적 설계 원리다.

거리에 따른 음의 강도 변화
$dB_2 = dB_1 - 20\log\left(\dfrac{d_2}{d_1}\right) = 120 - 20\log\left(\dfrac{1000}{50}\right) = 93.98$
→ 93.98 dB(A)

[해설]

점음원에서는 거리가 멀어질수록 음압이 거리의 제곱에 반비례해 감쇠하므로, 거리가 2배가 될 때마다 약 6dB씩 줄어든다.

여기서는 $\dfrac{d_2}{d_1} = \dfrac{1000}{50} = 20$배이므로 감쇠량은 $20\log 20 = 26.02$dB이고, 120 - 26.02 = 93.98 dB(A)가 된다.

[해설]

인체를 전후(앞뒤)로 나누는 면은 관상면(전두면)이며, 신체를 앞쪽(배쪽)과 뒤쪽(등쪽)으로 구분하는 기준면이다.

해부학적 자세에서 인체를 나누는 기준면은 세 가지로, 좌우로 나누는 시상면, 상하로 나누는 횡단면(수평면)과 함께 전후로 나누는 관상면이 있다.

세 면의 구분 기준(좌우/전후/상하)을 정확히 매칭하는 것이 채점 포인트이며, 특히 관상면과 시상면을 혼동하지 않도록 주의해야 한다.

두 자극 사이의 차이를 식별할 수 있는 최소 강도의 차이를 말한다.

예) 웨버비가 0.02이면 100g 기준에서는 2g, 10kg 기준에서는 200g이 되어야 무게 차이를 감지할 수 있다.

[해설]

웨버(Weber)의 법칙: 웨버비 $= \dfrac{\Delta I}{I}$ ($\Delta I$: 변화감지역, $I$: 기준자극의 크기)

즉 감지 가능한 최소 차이는 기준자극의 크기에 비례하며, 웨버비가 작은 감각일수록 변화를 더 예민하게 감지한다.

[해설]

인간-기계 시스템 설계는 목표설정부터 시험·평가까지 이어지는 단계적 절차를 따르며, 그중 3단계는 기본설계로 시스템을 구체적으로 구현하기 위한 핵심 하위 작업들이 이 단계에서 수행된다.

1단계(목표 및 성능명세 결정)와 2단계(시스템 정의)를 거쳐 도출된 시스템 개념을 바탕으로, 기본설계 단계에서는 기능의 할당(인간과 기계 중 어느 쪽이 담당할지 결정), 인간성능 요건명세, 직무분석, 작업설계의 네 가지 활동이 이루어진다.

이후 4단계 인터페이스설계, 5단계 촉진물설계, 6단계 시험 및 평가로 이어지므로, 기본설계는 인간-기계 인터페이스나 매뉴얼 제작 이전에 시스템의 골격(기능 배분·직무·작업)을 확정하는 단계라는 점이 핵심 채점 포인트다.

[해설]

Fail-Safe는 기계나 설비의 일부가 고장·오작동을 일으켜도 이중 또는 삼중의 안전장치가 작동해 사고로 이어지지 않도록 설계하는 개념이며, 대표적으로 비행기 엔진을 2대 이상 병렬로 설치하는 방식이 이에 해당한다.

이는 하나의 계통이 실패해도 다른 계통이 기능을 대신 수행하도록 다중화(redundancy)를 적용한 것으로, 고장 자체를 막는 것이 아니라 고장이 발생해도 안전 상태를 유지하는 데 초점을 둔다.

따라서 정의를 쓸 때는 단순히 '고장나도 안전'이 아니라 이중·삼중 통제라는 다중화 개념을, 예시는 병렬구조로 대체 기능이 있는 사례를 드는 것이 채점 포인트다.

①: 모든 공구와 재료는 일정한(정해진) 위치에 정돈한다.
②: 공구·재료·조종장치는 작업이 용이하도록 작업자 주위 사용 위치 가까이 둔다.
③: 중력을 이용한 부품상자·용기로 부품·재료를 사용 장소 가까이 보낸다.
④: 가능하면 낙하식 운반 방법(낙하시키는 방법)을 이용한다.
⑤: 공구·재료는 동작에 가장 편리한 순서(최적의 동작 순서)로 배치한다.
⑥: 최적의 채광 및 조명장치를 제공한다.
⑦: 의자와 작업대의 모양·높이는 각 작업자에게 알맞도록 설계한다.

[해설]

동작경제 원칙은 ①신체 사용에 관한 원칙
②작업역 배치에 관한 원칙
③공구·설비 설계에 관한 원칙으로 나뉜다.

작업역 배치는 "정위치 - 근접 - 중력 이용 - 낙하 이용 - 순서 배치 - 조명 - 작업대·의자 높이"로 묶어 외운다.

①: HM(수평계수) - 발의 위치에서 중량물을 든 손까지의 수평거리, $H > 63$cm이면 HM=0
②: VM(수직계수) - 바닥에서 손까지의 수직거리(들기 시작점·종점에서 측정), $V > 175$cm이면 VM=0
③: DM(거리계수) - 중량물을 들고 내리는 수직방향 이동거리의 절댓값, $D > 175$cm이면 DM=0

[해설]

$RWL = LC \times HM \times VM \times DM \times AM \times FM \times CM$ ($LC=23$kg)

계수는 모두 곱해지므로 하나라도 0이 되면 RWL=0이 되어 그 작업은 허용할 수 없다. 0이 되는 한계값은 수평 63cm, 수직·이동거리 175cm로 묶어 외운다.