산업안전기사 실기 신출대비 — 인간공학·시스템안전 해설 페이지

[모범답안]
C/D비 = 통제기기(조종장치) 이동거리 ÷ 표시장치 지침 이동거리
= $\dfrac{12}{4}=3$
∴ 통제표시비(C/D비) = 3 (무차원)
■ 핵심 채점어: 통제기기 이동거리/표시장치 이동거리 / 12÷4 / 3 / 무차원
※ 근거: 인간공학 통제표시비(Control-Display Ratio) 표준식. 직선형 조종장치의 C/D비 = 조종장치 이동거리 / 표시장치 지침 이동거리. 값이 클수록 조종장치를 많이 움직여야 지침이 조금 움직이므로 민감도가 낮다.

[해설]

통제표시비(C/D비)는 조종장치 이동거리를 표시장치 지침 이동거리로 나눈 값이다.

C/D비 = 조종장치 이동거리 ÷ 표시장치 이동거리
= 12 ÷ 4
= 3

cm끼리 나누므로 단위가 상쇄되어 무차원 값이 된다. 혼동 주의: 4 ÷ 12처럼 분자와 분모를 뒤집으면 답이 틀린다.

[모범답안]
회전형 조종장치의 C/D비 = $\dfrac{a}{360}\times 2\pi L$ ÷ 표시장치 이동거리
분자(조종장치 이동거리) = $\dfrac{60}{360}\times 2 \times 3.14 \times 8 = \dfrac{1}{6}\times 50.24 = 8.373$cm
C/D비 = $8.373 \div 6 = 1.3956 \approx 1.40$
∴ 통제표시비(C/D비) $\approx 1.40$ (무차원)
■ 핵심 채점어: (a/360)×2πL / 회전각/반경 / 8.37 / 6으로 나눔 / 1.40
※ 근거: 인간공학 회전형 조종장치 통제표시비 표준식: C/D = (a/360 × 2πL) / 표시장치 이동거리 (a=회전각도, L=레버 회전반경). 원호 이동거리 = (각도/360)×원둘레.

[해설]

회전형 조종장치의 통제표시비(C/D비)는 조종장치가 움직인 원호 길이를 표시장치 이동거리로 나눈 값이다. 회전각을 360으로 나눠 원둘레 가운데 움직인 비율을 구한다.

$C/D=\dfrac{a}{360}\times2\pi L\div \text{표시장치 이동거리}$
$\dfrac{60}{360}\times2\times3.14\times8=\dfrac{1}{6}\times50.24=8.373$cm
$8.373\div6=1.3956\approx$ 1.40

혼동 주의: 각도를 그대로 쓰지 말고 반드시 a/360을 곱해 길이(cm)로 바꾼 뒤 나눈다.

[모범답안]
① C/D비가 클 때: 조종장치를 많이 움직여야 표시장치 지침이 조금 움직이므로 민감도가 낮다(둔감).
미세(정밀) 조정에는 유리하나 목표까지 이동시간이 길어진다.
② C/D비가 작을 때: 조종장치를 조금만 움직여도 지침이 많이 움직여 민감하다.
빠른 이동에는 유리하나 지나치게 민감하여 정밀 조정이 어렵다.
③ 절충 요소: 이동동작(빠르게 목표로 이동하는 시간)과 조종(조정)동작(목표에서 정밀하게 맞추는 시간).
두 시간의 합이 최소가 되는 지점이 최적 C/D비이다.
■ 핵심 채점어: 클수록 둔감/정밀조정 유리 / 작을수록 민감/빠른이동 / 이동동작 / 조종(조정)동작 / 절충/최소
※ 근거: 인간공학 통제표시비 이론. 최적 C/D비는 이동시간(gross movement)과 미세조정시간(fine adjustment)의 합이 최소가 되는 값으로 결정된다.

[해설]

통제표시비 이론에서 C/D비는 지침을 움직이려면 조종장치를 얼마나 움직여야 하는지를 나타낸다. 값의 크기에 따라 민감도가 정반대로 바뀐다.

• C/D비가 클 때 — 조종장치를 많이 움직여도 지침이 조금만 움직여 둔감하므로, 미세 조정에는 유리하지만 목표까지 가는 이동시간이 길다.
• C/D비가 작을 때 — 조금만 움직여도 지침이 크게 움직여 민감하므로, 빠른 이동에는 유리하지만 정밀하게 맞추기 어렵다.
• 절충 요소 — 목표 근처까지 빠르게 옮기는 이동동작 시간과 목표에 정밀하게 맞추는 조종(조정)동작 시간이다.

최적 C/D비는 두 시간의 합이 최소가 되는 지점이다. 외우는 요령: 크면 둔감하고 정밀하며, 작으면 민감하고 빠르다.

[모범답안]
(1) 출입문(통로)의 높이 → 극단치 설계, '최대치수(최대집단치, 예: 95백분위수)' 기준. 키가 가장 큰 사람도 통과할 수 있어야 하므로.
(2) 선반의 높이 및 조종장치까지의 거리 → 극단치 설계, '최소치수(최소집단치, 예: 5백분위수)' 기준. 팔이 가장 짧은(체구가 작은) 사람도 닿을 수 있어야 하므로.
(3) 사무용 의자의 높낮이 → 조절식 설계. 사용자 개인차를 수용하도록 5~95백분위수 범위로 조절 가능하게 설계.
■ 핵심 채점어: 출입문=최대치수(극단치) / 선반/거리=최소치수(극단치) / 의자=조절식 / 최대집단치/최소집단치 / 백분위수
※ 근거: 인체계측 설계 3원칙(극단치 설계-최대/최소, 조절식 설계, 평균치 설계). 도달거리는 최소집단치, 통과높이는 최대집단치, 개인차 수용은 조절식이라는 표준 인간공학 이론.

[해설]

인체계측 자료의 설계 응용 원칙은 얼마나 넓은 사용자를 수용해야 하는지에 따라 극단치·조절식·평균치 설계 가운데 하나를 고른다.

• 출입문(통로)의 높이 — 키가 가장 큰 사람도 부딪히지 않아야 하므로 극단치 설계의 최대치수(예: 95백분위수) 기준이다.
• 선반 높이·조종장치까지의 거리 — 팔이 가장 짧은 사람도 닿아야 하므로 극단치 설계의 최소치수(예: 5백분위수) 기준이다.
• 사무용 의자 높낮이 — 사람마다 다른 체격에 맞추도록 5~95백분위수 범위로 움직이는 조절식 설계다.

외우는 요령: 지나가는 공간은 큰 사람(최대)에, 손이 닿는 거리는 작은 사람(최소)에 맞춘다.

[모범답안]
(1) 공간적 양립성 — 조종장치와 표시장치(또는 대상)의 공간적 배열이 일치.
(2) 운동 양립성 — 조종장치의 움직임 방향과 결과(표시·기계)의 이동 방향이 일치.
(3) 개념적 양립성 — 사람이 이미 가지고 있는 개념(색채-의미의 연상)과 일치.
(4) 양식(modality) 양립성 — 자극 양식(청각)과 응답 양식(음성)이 일치.
■ 핵심 채점어: 공간적 양립성 / 운동 양립성 / 개념적 양립성 / 양식(modality) 양립성
※ 근거: 인간공학 양립성 4종류(공간·운동·개념·양식). 자극-반응 및 표시-조종의 부합 정도에 관한 표준 이론.

[해설]

양립성은 자극·조작과 그 반응의 관계가 사람이 기대하는 것과 일치하는 정도를 말한다. 공간·운동·개념·양식의 4종류로 나눈다.

• 가스레인지 손잡이 배열 — 손잡이와 버너의 위치가 서로 대응하므로 공간적 양립성이다.
• 핸들과 진행 방향 — 조작하는 방향과 결과가 움직이는 방향이 같으므로 운동 양립성이다.
• 빨강은 위험, 초록은 안전 — 사람이 이미 가진 색채 연상과 맞으므로 개념적 양립성이다.
• 음성 경보에 음성으로 응답 — 자극(청각)과 응답(음성)의 감각 양식이 같으므로 양식 양립성이다.

혼동 주의: 장치가 놓인 위치의 대응이면 공간적 양립성, 움직이는 방향의 대응이면 운동 양립성이다.

[모범답안]
(1) Man(인간적 요인) — 심신 상태, 피로, 부주의 등.
(2) Machine(기계적 요인) — 기계·설비의 결함, 방호장치 미비 등.
(3) Media(작업매체·환경 요인) — 작업정보, 작업방법, 작업환경(조명·소음 등).
(4) Management(관리적 요인) — 관리조직, 규정·기준, 교육·훈련, 감독.
■ 핵심 채점어: Man(인간) / Machine(기계) / Media(작업매체/환경) / Management(관리)
※ 근거: 재해원인 분석 4M(Man·Machine·Media·Management) 표준 분류 이론.

[해설]

재해원인 4M은 원인을 Man·Machine·Media·Management의 네 갈래로 나누어 근본원인을 찾는 분류다.

• 작업자의 피로 누적·순간 부주의 — 사람의 심신 상태 문제이므로 Man(인간적 요인)이다.
• 방호장치 결함 — 기계·설비 자체의 문제이므로 Machine(기계적 요인)이다.
• 조명 불량·표지·매뉴얼 부적절 — 작업정보·작업방법·작업환경의 문제이므로 Media(작업매체·환경 요인)다.
• 안전관리조직 미비·교육훈련 부족 — 조직·규정·교육·감독의 문제이므로 Management(관리적 요인)다.

혼동 주의: 조명·소음 같은 작업환경은 설비가 아니라 Media로 분류한다.

[모범답안]
(1) Engineering(기술적 대책) — 안전설계, 방호장치, 작업환경 개선 등.
(2) Education(교육적 대책) — 안전교육, 훈련, 태도 형성.
(3) Enforcement(독려·규제/관리적 대책) — 안전기준·규정 제정 및 이행 지도·감독.
■ 핵심 채점어: Engineering(기술) / Education(교육) / Enforcement(독려/규제/감독)
※ 근거: 하베이(Harvey)의 재해예방 3E 대책(기술적·교육적·독려적) 표준 이론.

[해설]

하베이(Harvey)의 3E 대책은 재해예방 대책을 기술·교육·독려(규제)의 세 측면으로 나눈다.

• 방호장치 설치·작업환경 개선 — 설비 자체를 안전하게 바꾸므로 Engineering(기술적 대책)이다.
• 안전보건 교육·작업 훈련 — 지식·기능·태도를 길러 주므로 Education(교육적 대책)이다.
• 안전수칙 제정과 준수 지도·감독 — 기준을 정하고 지키게 하므로 Enforcement(독려·규제적 대책)이다.

외우는 요령: 설비를 고치면 기술, 사람을 가르치면 교육, 규칙으로 지키게 하면 독려다.

[모범답안]
(1) 생략오류(omission error) — 필요한 직무·절차를 수행하지 않음.
(2) 작위(실행)오류(commission error) — 필요한 직무를 부정확하게(잘못) 수행.
(3) 순서오류(sequential error) — 직무 수행 순서를 잘못함.
(4) 시간오류(timing error) — 직무를 정해진 시간보다 빠르거나 늦게 수행.
(5) 과잉행동오류(extraneous act) — 불필요한 직무·조작을 수행.
■ 핵심 채점어: 생략오류 / 작위(실행)오류 / 순서오류 / 시간오류 / 과잉행동(불필요)오류
※ 근거: Swain & Guttmann의 인간오류 분류(독립행동에 의한 분류 5종: omission·commission·sequential·timing·extraneous).

[해설]

Swain의 인간오류 분류(독립행동에 관한 분류)는 직무를 빠뜨렸는지, 잘못했는지, 순서·시간을 틀렸는지, 불필요하게 더했는지로 오류를 나눈다.

• 밸브 잠금 절차를 빠뜨림 — 필요한 직무를 하지 않았으므로 생략오류(omission error)다.
• 잠가야 할 밸브를 반대로 엶 — 수행은 했지만 잘못했으므로 작위(실행)오류(commission error)다.
• A·B 작업 순서를 바꿈 — 수행 순서를 틀린 순서오류(sequential error)다.
• 정지 버튼을 너무 늦게 누름 — 정해진 시간보다 빠르거나 늦은 시간오류(timing error)다.
• 불필요한 조작을 추가함 — 하지 않아도 될 일을 한 과잉행동오류(extraneous act)다.

혼동 주의: 이 다섯 가지는 행동 결과 기준 분류이고, 착오·실수·건망증은 원인 기준의 다른 분류다.

[모범답안]
① $T = G_1 \cdot G_2 = (X_1+X_2)(X_3+X_4) = X_1X_3 + X_1X_4 + X_2X_3 + X_2X_4$
미니멀 컷셋 = $\{X_1,X_3\},\ \{X_1,X_4\},\ \{X_2,X_3\},\ \{X_2,X_4\}$ (총 4개)
② $P(G_1) = 1-(1-0.1)(1-0.1) = 1-0.81 = 0.19$
$P(G_2) = 1-(1-0.1)(1-0.1) = 0.19$
T는 AND이므로 $P(T) = P(G_1)\times P(G_2) = 0.19 \times 0.19 = 0.0361$
∴ 정상사상 발생확률 = 0.0361 (= 3.61%)
■ 핵심 채점어: (X1+X2)(X3+X4) / 컷셋 4개 / OR=1-(1-q)(1-q)=0.19 / AND=곱 / 0.0361
※ 근거: 불대수 전개에 의한 미니멀 컷셋 도출, OR게이트 확률 = 1-∏(1-qi), AND게이트 확률 = ∏qi. FTA 표준 정량 평가.

[해설]

FTA 불대수에서는 AND를 곱, OR를 합으로 전개한다. 전개된 각 항 하나하나가 미니멀 컷셋이다.

T = G₁·G₂ = (X₁+X₂)(X₃+X₄)
= X₁X₃ + X₁X₄ + X₂X₃ + X₂X₄
미니멀 컷셋 = {X₁,X₃}, {X₁,X₄}, {X₂,X₃}, {X₂,X₄}로 4개

P(G₁) = 1 − (1 − 0.1)(1 − 0.1) = 0.19
P(G₂) = 1 − (1 − 0.1)(1 − 0.1) = 0.19
P(T) = 0.19 × 0.19 = 0.0361

혼동 주의: OR게이트 확률은 0.1 + 0.1 = 0.2처럼 단순히 더하지 않고 1 − ∏(1 − q)로 구한다.

[모범답안]
병렬부(R2, R3) 신뢰도 = $1-(1-R_2)(1-R_3) = 1-(1-0.8)(1-0.8) = 1-(0.2\times 0.2) = 1-0.04 = 0.96$
전체 신뢰도 = R1 × 병렬부 × R4 = $0.9 \times 0.96 \times 0.95$
= $0.864 \times 0.95 = 0.8208$
∴ 시스템 신뢰도 = 0.8208 (= 82.08%)
■ 핵심 채점어: 병렬=1-(1-R2)(1-R3) / 0.96 / 직렬은 곱 / 0.9×0.96×0.95 / 0.8208
※ 근거: 신뢰도 직렬식 R=∏Ri, 병렬식 R=1-∏(1-Ri). 직·병렬 혼합 시스템 신뢰도 표준 계산.

[해설]

직·병렬 혼합 시스템은 병렬부를 먼저 하나로 묶은 뒤 직렬 구간끼리 곱한다.

$R_{병렬}=1-(1-R_2)(1-R_3)=1-0.2\times0.2=0.96$
$R=R_1\times0.96\times R_4=0.9\times0.96\times0.95$
$=0.864\times0.95=$ 0.8208

병렬은 둘 다 고장나야 실패하므로 고장확률을 곱해 1에서 빼고, 직렬은 하나만 고장나도 실패하므로 신뢰도를 그대로 곱한다.

[모범답안]
① RMR = (작업 시 소비에너지 - 안정 시 소비에너지) ÷ 기초대사량
= $(5.0 - 1.7) \div 1.2 = 3.3 \div 1.2 = 2.75$
② RMR 2.75는 2~4 구간에 해당 → '중등도작업'
∴ RMR = 2.75, 작업강도 = 중등도작업
■ 핵심 채점어: (작업-안정)/기초대사량 / (5.0-1.7)/1.2 / 2.75 / 중등도작업(2~4)
※ 근거: 에너지대사율 RMR = (작업 시 소비에너지 - 안정 시 소비에너지)/기초대사량 = 근로대사량/기초대사량. RMR 구간에 따른 작업강도 분류 표준.

[해설]

에너지대사율(RMR)은 작업 때문에 추가로 쓴 에너지(근로대사량)를 기초대사량으로 나눈 값이다.

RMR = (작업 시 소비에너지 − 안정 시 소비에너지) ÷ 기초대사량
= (5.0 − 1.7) ÷ 1.2 = 3.3 ÷ 1.2
= 2.75

2.75는 RMR 2~4 구간에 들어가므로 중등도작업이다. 혼동 주의: 분모는 안정 시 소비에너지가 아니라 기초대사량이다.

[모범답안]
Murrell 공식: $R = T \times (E - S) \div (E - 1.5)$
(R=휴식시간, T=총작업시간, E=작업 평균 에너지소비량, S=권장 평균 에너지소비량, 1.5=휴식 중 에너지소비량)
① R = $480 \times (7 - 5) \div (7 - 1.5) = 480 \times 2 \div 5.5 = 960 \div 5.5 = 174.55$분
② 실제 작업시간 = $480 - 174.55 = 305.45$분
∴ 총 휴식시간 $\approx 174.55$분, 실작업시간 $\approx 305.45$분
■ 핵심 채점어: R=T(E-5)/(E-1.5) / 480×(7-5)/(7-1.5) / 960/5.5 / 174.55분 / 305.45분
※ 근거: Murrell 휴식시간 공식 R = T(E-S)/(E-1.5), 휴식대사 1.5kcal/min 기준. 인간공학 작업-휴식 배분 표준식.

[해설]

Murrell 공식은 작업 에너지소비량이 권장 기준을 넘는 만큼을 휴식으로 보충하는 데 필요한 시간을 구한다.

$R=T\times(E-S)\div(E-1.5)$
$=480\times(7-5)\div(7-1.5)=960\div5.5$
= 174.55분

실제 작업시간 = $480-174.55$
= 305.45분

분모의 1.5kcal/min은 휴식 중에도 소비되는 에너지라서 빼 준다.