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문제 정의
- 본 연구에서는 상지의 반복 동작을 수반하는 주기적 작업에서 작업/휴식 일정에 따른 작업부하의 차이를 비교하였다. 지각 불편 도와 심박수를 바탕으로하였을 때 짧은 휴식을 자주 취할수록 부하수준이낮게 나타나는 것을 알 수 있었다.
- 이 연구는 자동차 조립작업과 같이 경량의 수공구를 이용하고 상지의 반복 동작을 동반하는 주기적 작업에서 작업/휴식 일정이 작업부하에 미치는 영향을 지각불편도와 심박 수를 이용하여 파악하고자 수행되었다. 이때 작업/휴식 일정은 작업자들이 수행하는 것과 유사한 방식의 작업방식을 의미하며, 본 연구의 결과를 바탕으로 실제적인 안전지침의 근거를 제시하고자 하였다.
- 수행되었다. 이때 작업/휴식 일정은 작업자들이 수행하는 것과 유사한 방식의 작업방식을 의미하며, 본 연구의 결과를 바탕으로 실제적인 안전지침의 근거를 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 불편함의 정도는 불편함 없음(0점), 매우 적은 불편함(1점), 적은 불편함(2점), 보통의 불편함(3 점), 심한 불편함(5점), 매우 심한 불편함(7점), 극도로 심한 불편함(10점) 등으로 표현되었다. 피실험자는 매 10주기의 작업이 끝난 후 불편한 정도를 1) 목/어깨, 2) 상박, 3) 하박/손 4) 허리, 5) 전신 등 5 개 신체부위에 대하여 평가하였다.
- 각각 60주기씩 반복 수행하였다. 각 일정은모두 동일하게 60주기의 작업으로 구성되었으나, 작업과 휴식시간의 배분에 따라 표준, 중기, 장기작업/휴식 일정으로 구분되었다. '표준 작업/휴식 일정'에서 피실험자는 매 작업 주기마다 약 40초 동안작업 후 약 20초 동안 휴식을 취하였다.
- 본 실험에서 피실험자들은 상지의 반복 동작으로 구성된 작업을 세 가지 다른 작업휴식 시간간 일정에서 각각 60주기씩 반복 수행하였다. 각 일정은모두 동일하게 60주기의 작업으로 구성되었으나, 작업과 휴식시간의 배분에 따라 표준, 중기, 장기작업/휴식 일정으로 구분되었다.
- 본 실험에서는 상지 반복 작업 수행 중 작업의 부하 수준을 평가하기 위하여 심박 수您, 지각 불편도, 주관적 선호도를 측정하였다.
- 본 실험을 시작하기에 앞서 피실험자들의 키, 체중, 어깨 높이를 측정한 후 피실험자의 어깨 높이에 맞춰 작업대 높이를 조정하였으며, 휴식 상태에서 피실험자의 심박수를 측정하였다.
- 지각불편도는 Borg's CR10의 불편도점수를 그대로 이용하였으며, 주관적 선호도는 1 ~7점으로(1 점: 아주 매우 싫어함, 7점: 아주 매우 좋아함)으로변환하여 분석하였다. 심박 수 분석에서는 심박수자체에 대한 분석뿐만 아니라 최대심박수와 휴식심박수를 이용하여 표준화한 %HRR(Percentage Heart Rate Reserve, %HRR = (측정 HR-휴식 HR)/(최대 HR- 휴식HR)시00)를 이용하였다. 최대심박수는 피실험자의 나이를 이용하여 구하였다(최대HR = 205.
- 심박 수는 5초 간격으로 측정하였으며, 매 10회주기 작업의 마지막 30초 동안의 심박 수를 분석에활용하였다.
- 작업대는 공구 거치대와 수공구로 누르도록 고안된 버튼 5개가 부착된 작업판으로 구성되어 있다. 작업대의 높이는 조절이 가능하여 버튼의 높이를 피실험자의 어깨 높이가 되도록하였으며, 수공구 거치대의 높이는 버튼으로부터 45cm 아래가 되도록 하였다. 나무로 만들어진 버튼은 지름 1.
- 작업을 실시하였다. 중기 작업/휴식 일정에서는 작업 5주기마다, 장기 작업/휴식 일정에서는작업 10주기마다 의자로 돌아와 앉아서 휴식을 취하고, 다음 작업 시작 신호에 맞춰 작업을 재개하였다.
- 지각불편도는 Borg's CR10의 불편도점수를 그대로 이용하였으며, 주관적 선호도는 1 ~7점으로(1 점: 아주 매우 싫어함, 7점: 아주 매우 좋아함)으로변환하여 분석하였다. 심박 수 분석에서는 심박수자체에 대한 분석뿐만 아니라 최대심박수와 휴식심박수를 이용하여 표준화한 %HRR(Percentage Heart Rate Reserve, %HRR = (측정 HR-휴식 HR)/(최대 HR- 휴식HR)시00)를 이용하였다.
- 피실험자는 작업대로부터 4m 거리에 떨어져 있는 의자에 앉아 있다가 작업 시작 신호에 맞춰 작업대로 걸어가 수공구 거치대에 놓여 있는 수공구를 오른손으로 들어 5개의 버튼을 차례대로 누르는 작업을 4회 반복하였다. 즉, 버튼누르기 20회를 수행하는 것이 작업 1주기에 해당한다.
- 피실험자는 표준 작업/휴식 일정에서는 작업 1 주기마다 의자로 돌아와 앉아서 휴식을 취하였으며, 매 1분마다 울리는 청각 신호에 따라서 다음주기의 작업을 실시하였다. 중기 작업/휴식 일정에서는 작업 5주기마다, 장기 작업/휴식 일정에서는작업 10주기마다 의자로 돌아와 앉아서 휴식을 취하고, 다음 작업 시작 신호에 맞춰 작업을 재개하였다.
- 피실험자들은 각 작업/휴식 일정의 작업을 마친후에 해당 일정에 대한 선호도를 7점 척도(아주 매우 싫어함~아주 매우 좋아함)로 평가하였다.
- 피실험자들은 하루에 하나의 작업/휴식 일정에서만 실험에 참여하였으며, 연속된 실험간에는 최소 24시간의 시간차를 두었다. 각 피실험자의 세 작업/휴식 일정의 순서는 무작위화하였다.
대상 데이터
- 본 실험에는 남자 대학원생 11명이 자발적으로참여하였으며, 이들의 나이, 신장, 체중은 Table 1 과 같다. 피실험자들은 허리, 목, 어깨, 손목 등의부위에서 근골격 계 질환이나 심혈관계질환을 경험하지 않았으며 실험에 참여할 때 건강한 상태였다.
데이터처리
- 작업/휴식 일정이 작업부하에 미치는 영향을 분석하기 위하여 지각 불편도, 주관적 선호도, 심박수자료를 대상으로 분산분석(ANOVA)을 실시하였다. 지각불편도는 Borg's CR10의 불편도점수를 그대로 이용하였으며, 주관적 선호도는 1 ~7점으로(1 점: 아주 매우 싫어함, 7점: 아주 매우 좋아함)으로변환하여 분석하였다.
이론/모형
- 본 실험에는 심박 수 측정기, 상지 반복 작업 수행용 작업대와 실험용 수공구 모형 등이 사용되었다. 심박수 측정에는 가슴에 패드를 차고, 수신기와 저장기가 손목시계에 있는 심박수 측정장비(Polar, Sweden) 가 사용되었다.
- 지각 불편도 평가에는 변형된 Borg's CR10 척도를 이용하였다9). 지각 불편도 평가 척도는 0~10점으로 불편함의 정도를 설명하는 내용이 함께 제시되 었다.
- 피실험자는 기역자형 드라이버를 모사한 무게 2.3kg의 수공구 모형을 이용하여 실험의 작업을 수행하였다(Fig. 1). 작업대는 공구 거치대와 수공구로 누르도록 고안된 버튼 5개가 부착된 작업판으로 구성되어 있다.
성능/효과
- '중기 작업/휴식 일정, 에서 피실험자는 5주기의 작업을 연속해서 수행하여 약 200초 동안 작업 후 약 100초 동안 휴식을 취하는 일정을 12회 반복하였다. '장기작업/휴식 일정'에서 피실험자는 10주기 작업을 연속해서 수행하여 약 400초 동안 작업 후 200초 동안 휴식을 취하는 일정을 6회 반복하였다.
- 지각 불편 도와 심박수를 바탕으로하였을 때 짧은 휴식을 자주 취할수록 부하수준이낮게 나타나는 것을 알 수 있었다. 5주기의 작업과 10주기의 작업을 몰아서 하는 작업 일정 간에는상대적으로 차이가 명확하게 나타나지 않았으나, %HRR에서는 연속작업 시간이 길수록 부하의 수준이 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 할 때, 작업 시간을 길게 하여 긴 휴식시간을 확보하는 것은 심물리학적이나 생리적인 측면에서 작업부하를 증가시 키는 원인이 된다고 할 수 있다.
- Duncan 다중범위 검정을 수행한 결과 작업/휴식 일정별 심박수 평균은 장기 일정(87.1±11.4 bpm)과중기일정(86.7±lLlbpm)이 표준 일정(80.9±8.9bpm) 에 비해 통계적으로 유의하게 높았다(p<0.05). 작업/휴식 일정별 %HRR 평균도 장기 일정(15.
- 본 연구에서 수행한 작업의 부하 수준은 Borg's CR10을 이용한 지각 불편 도에서 '매우 적은 불편함, 의 수준이었으며, 심박 수를 기준을 할 때도 90 미만의 낮은 부하' 수준이었扌. 이는 본 연구의 목적이 절대적인 작업부하 수준을 평가하고자 한 것이 아니라 작업/휴식 일정 간의 차이를 비교하고자 한 것이기 때문에 실험의 작업을 피실험자에게 크게 부담되지 않을 정도의 수준으로 설계하였기 때문이다.
- 심박 수는 작업 주기 10회부터 중기와 장기 일정이 표준 일정보다 높은 값을 보였으며, 세 일정 모두 작업주기가 증가할수록 심박 수가 점차 감소하는 경향을 보였다(Fig. 5). 중기와 장기 일정간에는심박수가 유사한 값을 보였다.
- 작업 주기별 전신의 지각 불편도 평균은 작업 시간이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으나, 표준 일정에서는 불편도 증가가 매우 완만하게 이루어진 반면에 중기와 장기 일정에서는 불편도의 증가가 좀 더 급격하게 이루어졌다(Fig. 3). 중기 일정에서는 10회 이후에 불편 도가 급격히 증가한 이후에 완만한 증가세를 보였으며, 장기 일정에서는 30 회 이후에 급격한 증가 추세를 보였다.
- 작업/휴식 일정과 작업 주기가 신체부위별 지각불편도에 미치는 영향을 분석한 결과(Table 2), 각 신체 부위별 지각불편도는 작업 주기에 따라 유의한 차이를 보이는 것으로 나타났다(p<0.01). 작업/휴식 일정에 따라서는 상박(p<Q01), 하박/손, 전신(p<0.
- 작업/휴식 일정과 작업 주기가 심박수와 %HRR 에 미치는 영향을 분산분석을 통하여 분석한 결과 (Table 3), 두 변수 모두 작업휴식 일정과 작업 주기에 따라 유의한 차이를 보이는 것으로 나타났다 (P<0.05). 작업/휴식 일정과 작업주기간에는 심박 수와 %HRR의 교호작용이 유의하지 않았다(p>0.
- 05). 작업/휴식 일정별 %HRR 평균도 장기 일정(15.3 ±5.9%) 과 중기일정(13.8±6.1%)이 표준 일정(9.9±4.3%)에 비해 통계적으로 유의하게 높았다(p<0.05).
- 2는 60주기의 작업을 모두 마친 시점에서 피실험자가 평가한 불편 도의 평균을 작업/휴식 일정별로 나타내고 있다. 작업/휴식 일정에 따른 불편도 차이는 전신을 대상으로 하였을 때 표준 일정 (STD)에 비해 중기(MDM)와 장기(LNG) 일정에 대한 불편도가 더 큰 것으로 나타났다. 중기와 장기일정에 대한 불편도 차이는 크지 않은 것으로 나타났다.
- 작업이 모두 끝난 후에 피실험자들이 신체부위별로 평가한 불편도 는 상박에서 가장 높은 값을 보였으며, 하박과 손, 목과 어깨, 허리의 순으로 나타났다. 전신에 대한 불편도 는 어깨와 비슷한 수준을보였다.
- 비교하였다. 지각 불편 도와 심박수를 바탕으로하였을 때 짧은 휴식을 자주 취할수록 부하수준이낮게 나타나는 것을 알 수 있었다. 5주기의 작업과 10주기의 작업을 몰아서 하는 작업 일정 간에는상대적으로 차이가 명확하게 나타나지 않았으나, %HRR에서는 연속작업 시간이 길수록 부하의 수준이 높은 것으로 나타났다.
- 즉, 버튼누르기 20회를 수행하는 것이 작업 1주기에 해당한다. 피실험자는 버튼 5개를 연속해서 1회 누른 후에는 수공구모형을 팔꿈치 높이로 내려 들 수 있었으며, 5개의 버튼 누르기를 4회 모두 수행한 후에 수공구를 거치대에 올려놓으면 1주기의 작업이 끝난다. 의자에 앉아 있다가 작업대까지 걸어와 1주기의 작업을 수행하고 다시 의자로 돌아가 앉을 때까지 약 40 초가 소요되었으며, 피실험자마다 약간의 차이가 있었다.
- 05) 에 대한 불편 도가 유의한 차이를 보였다. 허리에 대한 불편도는 작업/휴식 일정에 따른 차이가 유의하지 않은 것으로 나타났으며, 목/어깨에 대한 불편도 는 작업/휴식 일정에 따른 차이가 거의 유의한 것으로 나타났다(p = 0.051). 각 신체부위와 전신에 대한 불편도는 작업/휴식 일정과 작업주기간의 교호작용이 유의하지 않았다(p>0.
후속연구
- 실험에 현장 경험이 없는 학생이 피실험자로 참여하였으며 작업 수행 시간이 1시간으로 제한되었고, 실제 작업장 상황과 다른 독립된 공간에서 모형 수공구를 이용해 작업이 이루어진 점 등이 향후 연구에서는 보완되어야 할 부분이다. 그리고, 절대적 작업부하 수준을 다양하게 하여 다양한 작업 조건에 부합하는 연구가 이루어져야 할 것이다.
- 따라서, 본 연구에서 수행한 장기 작업휴식 일정의 부하 수준이 높지 않다고 하여 실제로 10주기의 작업을 연속해서 하는 것이 타당함을 의미하는 것은 아니다. 또한, 본연구는 1시간의 짧은 작업 시간 동안만 작업을 수행하는 실험실 연구를 바탕으로 한 것이기 때문에 이 결과를 8시간 이상의 작업에 직접적으로 적용할 때 주의를 할 필요가 있다.
- 본 연구는 실험실 실험 연구로서 현장에 직접 데적용하는 데 여러 가지 한계를 가지고 있다. 실험에 현장 경험이 없는 학생이 피실험자로 참여하였으며 작업 수행 시간이 1시간으로 제한되었고, 실제 작업장 상황과 다른 독립된 공간에서 모형 수공구를 이용해 작업이 이루어진 점 등이 향후 연구에서는 보완되어야 할 부분이다. 그리고, 절대적 작업부하 수준을 다양하게 하여 다양한 작업 조건에 부합하는 연구가 이루어져야 할 것이다.
- 현장에 적용하기에 충분한 지침을 제시하기 위해서는 본 연구를 보완한 추가 연구가 필요하다. 본 연구는 실험실 실험 연구로서 현장에 직접 데적용하는 데 여러 가지 한계를 가지고 있다.
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