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문제 정의
- 본 연구는 근골격계 질환의 발생원인으로 알려져 있는 하지의 불균형 작업자세에 대하여 정적인 작업 시간을 고려하여 실험을 진행하였다. 균형과 불균형의 하지 작업자세에서 근전도(EMG) 실험을 통해 하지 근육들의 활동을 평가하였다.
제안 방법
- 3kg임을 감안하여 작업자들이 실제 산업현장에서 상지 외부부하로 많이 느낄 수 있는 무게인 3kg으로 임의 선정하였다. 각 피실험자들은 각기 다른 순서로 8개 작업자세를 취하였으며, 모든 자세는 무작위로 정렬되었고, 각 자세에 대한 평가 후 피실험자들이 충분히 휴식을 취하였다고 확인한 후 실험을 계속 진행하였다.
- 본 연구는 근골격계 질환의 발생원인으로 알려져 있는 하지의 불균형 작업자세에 대하여 정적인 작업 시간을 고려하여 실험을 진행하였다. 균형과 불균형의 하지 작업자세에서 근전도(EMG) 실험을 통해 하지 근육들의 활동을 평가하였다.
- 본 연구에서는 실험에 선정된 하지의 균형과 불균형 자세들에 대하여 정적인 자세를 유지한 후 근전도(electromyography, EMG) 측정을 실시하였다. 그리고 실험에서 얻은 근전도 신호의 관계를 분석하여 각 자세들의 부하를 평가하였다. 따라서 본 연구의 결과는 근골격계의 부담을 줄일 수 있는 다양한 작업환경 및 작업방법의 설계에 기초자료로 활용될 수가 있다.
- 근전도 데이터의 수집으로 Sampling frequency는 1024 Hz로 측정된 Raw data를 일차적으로 Rectification와 RMS Smoothing 처리한 후, 이차적으로 Band pass filtering 처리하여 얻어진 근육활동 값을 이용하여 분석하였다.
- 본 연구에서 선정된 다양한 하지 작업자세들은 우리나라 제조업체의 작업장에 존재하는 작업 및 공정의 근골격계 질환 관련 인간공학적 위험성을 조사하기 위하여 기계제조업, 금속제조업, 전자제조업, 기타 제조업에서 수행되는 대표적인 작업들을 작업현장에서 직접 측정한 동영상 촬영과 인간공학적 작업환경 조사도구를 토대로 분석된 대표적인 자세들로 구성되었다.
- 본 연구에서는 실험에 선정된 하지의 균형과 불균형 자세들에 대하여 정적인 자세를 유지한 후 근전도(electromyography, EMG) 측정을 실시하였다. 그리고 실험에서 얻은 근전도 신호의 관계를 분석하여 각 자세들의 부하를 평가하였다.
- 본 연구에서 근육활동 분석을 위한 근전도 실험에서는 하지 작업과 관련된 신체활동에서 주동근의 역할을 수행하는 요부척주기립근(erector spinae), 대둔근(glutaeus maximus), 대퇴직근(rectus femoris), 대퇴이두근(biceps femoris), 전경골근(tibialis anterior), 비복근(gastrocnemius)이 근전도 분석의 대상이 되었다. 실험은 표 1에서 제시한 각각의 실험조건에서 5분간 정적인 자세를 유지한 후, 근전도를 측정하였다.
- 근전도 실험을 위한 장비로는 측정대상 근육의 근전도 신호를 검출하기 위하여 미국 NORAXON사에서 개발하여 보급한 MyoResearch System을 이용하였다. 측정오차를 줄이기 위해서 표면전극은 전극도자가 1cm 간격으로 고정되어 있는 듀얼전극을 부착하여 20분간 에이징(aging)을 실시한 후 근육활동을 측정하였다. 그리고 요부척주기립근, 대둔근, 대퇴직근, 대퇴이두근, 전경골근, 비복근의 좌·우측으로 쌍을 이루어 6개의 대상 근육에 모두 전극을 부착하고, 실험의 목적과 방법에 대한 충분한 설명을 하였다.
- 본 연구에서 균형과 불균형의 8개 하지 작업자세들의 신체적 부하를 평가하기 위하여 선정된 독립변수는 다음 표 1와 같다. 피실험자의 하지 근육의 작업부하를 측정하기 위해 근전도를 사용하였다. 본 연구에서 근육활동 분석을 위한 근전도 실험에서는 하지 작업과 관련된 신체활동에서 주동근의 역할을 수행하는 요부척주기립근(erector spinae), 대둔근(glutaeus maximus), 대퇴직근(rectus femoris), 대퇴이두근(biceps femoris), 전경골근(tibialis anterior), 비복근(gastrocnemius)이 근전도 분석의 대상이 되었다.
대상 데이터
- 피실험자의 하지 근육의 작업부하를 측정하기 위해 근전도를 사용하였다. 본 연구에서 근육활동 분석을 위한 근전도 실험에서는 하지 작업과 관련된 신체활동에서 주동근의 역할을 수행하는 요부척주기립근(erector spinae), 대둔근(glutaeus maximus), 대퇴직근(rectus femoris), 대퇴이두근(biceps femoris), 전경골근(tibialis anterior), 비복근(gastrocnemius)이 근전도 분석의 대상이 되었다. 실험은 표 1에서 제시한 각각의 실험조건에서 5분간 정적인 자세를 유지한 후, 근전도를 측정하였다.
- 연구대상은 근골격계 질환을 경험한 적이 없는 건강한 남자 대학생 및 대학원생 12명이 실험에 참여하였다. 피실험자의 평균(±SD) 연령, 신장, 그리고 체중은 각각 24.
데이터처리
- 본 연구에서는 측정된 하지 근육들 중에서 대퇴직근, 대퇴이두근, 우측 요부척주기립근을 대상으로 균형과 불균형의 하지 작업자세와 정적 시간에 따른 근전도 진폭의 변화를 분석함으로써 각각의 하지 근육활동을 관찰하였고, 하지근육에 유의한 차가 있는지를 확인하기 위해 통계프로그램 SPSS 12.0을 이용해 유의수준 .05에서 통계분석(t-test)을 수행하였다.
이론/모형
- 근전도 실험을 위한 장비로는 측정대상 근육의 근전도 신호를 검출하기 위하여 미국 NORAXON사에서 개발하여 보급한 MyoResearch System을 이용하였다. 측정오차를 줄이기 위해서 표면전극은 전극도자가 1cm 간격으로 고정되어 있는 듀얼전극을 부착하여 20분간 에이징(aging)을 실시한 후 근육활동을 측정하였다.
성능/효과
- 1, 3, 5분대에서 전후서기 자세의 균형자세 2와 불균형 자세 6, 무룹굽혀서기의 균형자세 3과 불균형자세 7에서 통계적으로 유의한 것으로 나타났다(p<0.05).
- 1, 3분대에서 무릎굽혀서기의 균형자세 3과 불균형자세 7에서 통계적으로 유의한 것으로 나타났다(p<0.05).
- 1분대에서 전후서기 자세의 균형자세 2와 불균형자세 6, 무룹굽혀서기의 균형자세 3과 불균형자세 7에서 통계적으로 유의한 것으로 나타났다(p<0.05).
- 3, 5분대에서는 기준서기, 전후서기, 무릎굽혀서기, 쪼그려앉기의 균형자세와 불균형 자세에서 통계적으로 유의한 것으로 나타났다(p<0.05).
- 05). 그러나 쪼그려앉기의 불균형자세에서는 근전도의 평균값이 적어 쪼그려앉기에서는 불균형 자세가 균형자세보다 근육부담이 적은 것으로 나타났다.
- 그리고 요부척주기립근, 대둔근, 대퇴직근, 대퇴이두근, 전경골근, 비복근의 좌·우측으로 쌍을 이루어 6개의 대상 근육에 모두 전극을 부착하고, 실험의 목적과 방법에 대한 충분한 설명을 하였다.
- 특히 무릅굽혀서기 자세에서는 불균형 영향이 초기부터 크게 나타났다. 그리고 요부척주기립근에서는 작업 시간이 지날수록 기준서기, 전후서기, 무릎굽혀서기, 쪼그려앉기 자세의 불균형 자세에 의해 작업 부하가 증가되는 것을 알 수 있었다.
- 본 연구의 결과로서 대퇴직근에서는 작업 시간이 지날수록 전후서기 자세와 무릅굽혀서기에서 오른발에 체중을 모아 지지하는 불균형요인에 의해 작업부하가 증가되는 것을 알 수 있었다. 대퇴이두근에서는 작업 시간이 지날수록 전후 서기와 무릅굽혀서기에서 불균형자세에 의해 작업부하가 증가되는 것을 알 수 있었다. 특히 무릅굽혀서기 자세에서는 불균형 영향이 초기부터 크게 나타났다.
- 본 연구의 결과로서 대퇴직근에서는 작업 시간이 지날수록 전후서기 자세와 무릅굽혀서기에서 오른발에 체중을 모아 지지하는 불균형요인에 의해 작업부하가 증가되는 것을 알 수 있었다. 대퇴이두근에서는 작업 시간이 지날수록 전후 서기와 무릅굽혀서기에서 불균형자세에 의해 작업부하가 증가되는 것을 알 수 있었다.
- 위 결과에서, 장시간 동안 작업 시 기준서기, 전후서기, 무릎굽혀서기에서는 불균형 자세가 균형자세보다 요부척주기립근에 부담을 주는 것으로 나타났다.
- 위의 결과에서, 전후서기 자세와 무릅굽혀서기 자세의 불균형 자세가 대퇴직근에 부담을 많이 주며, 이로 인해 근육 피로가 증가하여 근골격계 질환을 발생시키는 원인으로 발전할 수 있다.
- 05). 즉 1, 3분대에서는 무릎굽혀서기 자세에서 불균형자세가 균형자세보다 대퇴이두근에 부담을 주는 것으로 나타났다.
- 05). 즉 5 분대에서는 전후서기 자세와 무릎굽혀서기 자세에서 불균형자세가 균형자세보다 대퇴이두근에 부담을 주는 것으로 나타났다.
후속연구
- 따라서 본 연구결과는 우리나라 제조업체의 작업장에 존재하는 근골격계 질환을 발생시킬 수 있는 대표적인 하지의 불균형 작업자세들에 대한 근육별 작업부하를 알 수가 있어 하지의 피로 및 통증을 예방하기 위한 기초자료로 활용될 수가 있을 것이며, 작업자의 작업환경 개선 및 작업방법 설계에도 도움이 될 것으로 기대된다.
- 그리고 실험에서 얻은 근전도 신호의 관계를 분석하여 각 자세들의 부하를 평가하였다. 따라서 본 연구의 결과는 근골격계의 부담을 줄일 수 있는 다양한 작업환경 및 작업방법의 설계에 기초자료로 활용될 수가 있다.
- 위 결과에서, 특히 무릎굽혀서기의 불균형자세가 대퇴이두근에 부담을 가장 많이 주며, 이로 인해 근육피로가 증가 하여 근골격계 질환을 발생시키는 원인으로 발전할 수 있기 때문에 이에 대한 작업기준 설정과 작업방법 개선이 필요하다.
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