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문제 정의
- 기본 측정 항목의 목적은 첫째, 각 생산현장 및 일상 생활에서의 활용을 중심으로 측정값을 도출하기 위해 개인의 신체사이즈를 측정하여 이를 측정 장비의 높이 조절에 활용하고자 하는데 있으며 둘째, 개인의 신체조건과 근력의 상관성을 알아보고자 하는데 있다.
- 이로 인해 한국의 많은 설계자, 기술자들은 미국, 유럽, 일본 등에서 얻은 데이터를 사용하여 산업설비 및 기계적 보조장치를 제작하고 있는 실정이며, 이에 한국인의 근력 특성을 고려하지 않은 장비들은 한국인의 기능에 적합하지 않고 과도한 힘을 유발하는 요인으로서 많은 부작용을 낳고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 2007년 산업자원부 기술 표준원에 의해 측정된 80자세의 근력을 제외한 작업현장 및 일상 생활에서 많이 사용되고 있는 어깨 및 상지관절을 이용한 18가지 자세에 대한 근력을 측정 및 분석하고자 하였으며, 신체충실지수와 근력과의 관계에 대해 알아보고자 한다.
- 본 연구에서는 우리나라 20대 남녀 180명(남성 90명, 여성 90명)를 대상으로 산업현장이나 일상 생활에서 발생하는 어깨 및 상지관절을 이용한 자세에 대한 근력을 측정·분석함으로써 우리나라 청년층의 근력에 대한 기초자료를 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 피 측정자는 6인이 한 조의 그룹으로 남·여 구분 없이 구성되었으며, 측정의 절차는 측정에 앞서 각 신체부위의 스트레칭을 실시하도록 하였고, 각자 개인 신상정보를 측정 용지에 기록하도록 하였다. 그리고 각 근력 항목의 측정은 실제 측정에 앞서 측정자세, 방향, 방법을 동작으로 보여주고 예비 측정을 실시하여 피 측정자들이 측정 장비에 충분히 익숙해 질 수 있는 시간을 가진 후(familiarization session), 하나의 항목에 대하여 참여한 모든 피 측정자들을 순서대로 측정을 실시하였다.
- 측정 시마다 측정높이를 피 측정자의 측정부위높이에 맞추어 측정을 실시하였다. 그리고 반복되는 측정에 의한 피 측정자들의 피로를 줄이기 위해 2분 정도의 휴식시간을 부여하였으며, 측정 시 이상치가 발생하였을 경우 측정 종료 후 해당 피 측정자와 해당 측정 항목만 재 측정을 하였다.
- 기본 조사 항목으로는 주 사용 손(Preferred hand), 성명, 성별, 생년월일, 연령, 거주지, 혼인여부, 운동상태, 병력 등의 12개의 항목이다. 주 사용 손(Preferred hand) 항목은 오른손과 왼손으로 구분하였으며, 생년월일은 주민등록증 및 운전면허증의 기록에 의거 하였다.
- 기본 조사 항목을 측정하기 위한 도구로는 체중계와 마틴식 측정자를 사용하였으며, 근력 측정 항목을 측정하기 위한 도구로는 근력측정시스템으로써 미국 BTE사의 PRIMUS이며 과 같다.
- 기본 측정 항목은 총 8가지로써 몸무게, 키, 뻗은 주먹높이, 가슴높이, 허리높이, 앉은 뻗은 주먹높이, 앉은 구부린 주먹높이, 주먹너비이다.
- 또한 반복되는 측정에 있어서 피 측정자의 근육 회복시간을 고려하여 사용한 근육은 휴식을 갖도록 하였는데 이에 대한 연구 결과로는 측정횟수가 15회 정도 일 때 2분 정도의 휴식시간을 갖는 것이 좋은 것으로 나타나 각 항목 측정 후 적어도 2분 이상의 휴식시간을 가질 수 있도록 측정하였다(Chaffin, 1975).
- 몸무게, 키, 주먹너비의 경우 한국인 인체치수조사사업과 동일한 방법으로 측정하였으며, 뻗은 주먹높이, 가슴높이, 허리높이의 경우 각 생산현장 및 일상 생활에서의 활용을 중심으로 측정값을 도출하기 위해 한국인 인체치수조사사업의 측정 방법과는 다르게 신발을 착용한 상태에서 측정하였으며, 앉은 뻗은 주먹높이, 앉은 구부린 주먹높이의 경우 피 측정자가 측정 시 사용된 47cm 높이의 의자에 않은 상태에서 측정하였다.
- 이 기기는 본래 작업자의 재활(Rehabilitation)을 돕기 위하여 개발된 장비로써 들어 올리기(Lifting), 밀기(Pushing) 및 당기기(Pulling) 등의 다양한 동작을 정적 근력과 동적 근력에 대해 측정할 수 있는 장비이다. 본 실험에서는 들어 올리는 동작, 내리는 동작, 돌리는 동작, 비트는 동작 등의 18가지 동작에 대한 근력을 측정하는데 사용하였다.
- 본 연구에서는 20대의 남성 및 여성을 대상으로 각각 116명과 113명을 측정하였으나, 측정 내용의 특성상 신뢰성 있는 데이터를 확보하기 위하여 모든 피 실험자의 근력 측정을 완료한 후에 각 근력 항목의 평균치 및 최고치에 대한 상자 그림(Box plot)을 통해 이상치를 나타내는 데이터들을 확인한 후 결측치로 처리하였으며, 이상 데이터가 다수 발견된 피실험자는 분석에서 제외하고 남, 여 각각 90명, 총 180명에 대해 SAS 9.1을 사용하여 분석하였다.
- 본 연구에서의 근력 측정 항목은 선 자세 14자세와 앉은 자세 4가지로 총 18가지 자세의 근력에 대해 측정하였으며, 측정 순서는 오른팔, 왼팔 순으로 번갈아 측정하도록 하였다. 또한 반복되는 측정에 있어서 피 측정자의 근육 회복시간을 고려하여 사용한 근육은 휴식을 갖도록 하였는데 이에 대한 연구 결과로는 측정횟수가 15회 정도 일 때 2분 정도의 휴식시간을 갖는 것이 좋은 것으로 나타나 각 항목 측정 후 적어도 2분 이상의 휴식시간을 가질 수 있도록 측정하였다(Chaffin, 1975).
- 주 사용 손(Preferred hand) 항목은 오른손과 왼손으로 구분하였으며, 생년월일은 주민등록증 및 운전면허증의 기록에 의거 하였다. 연령 항목은 생년월일과 측정날짜를 기준으로 한 연령환산프로그램을 활용하였으며, 운동상태는 상, 중, 하로 나누어 주 4회 이상 정기적으로 운동은 상, 주 2~3회 운동은 중, 주 1회 이하의 운동은 하로 구분하였다. 병력 항목은 현재까지 특정한 질병으로 입원 혹은 수술을 받은 내용을 기록하였다.
- 측정 시마다 측정높이를 피 측정자의 측정부위높이에 맞추어 측정을 실시하였다. 그리고 반복되는 측정에 의한 피 측정자들의 피로를 줄이기 위해 2분 정도의 휴식시간을 부여하였으며, 측정 시 이상치가 발생하였을 경우 측정 종료 후 해당 피 측정자와 해당 측정 항목만 재 측정을 하였다.
- 피 측정자는 6인이 한 조의 그룹으로 남·여 구분 없이 구성되었으며, 측정의 절차는 측정에 앞서 각 신체부위의 스트레칭을 실시하도록 하였고, 각자 개인 신상정보를 측정 용지에 기록하도록 하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 20대의 남, 여를 대상으로 각각 116명과 113명에 대해 측정을 실시하였다. 측정대상 선정 시 측정자의 성별, 연령을 고려하였으며, 사전에 피 측정자의 요건을 설명하였으며, 이에 적합한 사람인지를 확인하였고, 전문적인 운동 선수들은 제외하였다.
데이터처리
- 각 근력 측정 항목의 주로 사용하는 손(Preferred hand)의 근력과 주로 사용하지 않는 손(Non-Preferred hand)의 근력간의 차이가 있는지 알아보기 위해 paired t-Test를 실시하였다. 여기서 주로 사용하는 손은 오른손잡이일 경우 오른손을 뜻하며, 왼손잡이일 경우 왼손을 뜻한다.
- 각 근력의 평균치 측정 항목을 성별에 대해서 t-Test를 사용하여 분석하였으며, 결과는 와 같이 성별에 대해 18가지 모든 근력 측정 항목이 유의한 차이를 보였다(p<0.0001).
이론/모형
- 본 측정에 사용된 측정도구는 체중계와 마틴식 측정자, PRIMUS를 사용하였다. 기본 조사 항목을 측정하기 위한 도구로는 체중계와 마틴식 측정자를 사용하였으며, 근력 측정 항목을 측정하기 위한 도구로는 근력측정시스템으로써 미국 BTE사의 PRIMUS이며 <그림 1>과 같다.
성능/효과
- Paired t-Test을 실시한 결과 남, 여 모두 두 근력의 차이가 통계적으로 유의하게 나타났으며(p<0.0001), 95% 신뢰구간(-119.8, -98.27), (-59.41, -49.95)이 모두 음수의 값을 나타내므로 팔 들어 올리는 동작이 팔 내리는 동작의 근력에 비해 작다고 말할 수 있으며, 팔이 외전(abduction) 시의 근력보다 내전(adduction) 시의 근력이 크다는 것을 알 수 있다.
- Paired t-Test을 실시한 결과 남성의 경우 두 근력의 차이가 통계적으로 유의하게 나타났으며(p<0.0001), 95% 신뢰구간(44.36, 60.15)이 모두 양수의 값을 나타나므로 팔꿈치 굽히는 동작이 팔꿈치 펴는 동작의 근력보다 크다는 것을 알 수 있다.
- 과 같이 Paired t-Test를 실시한 결과 남성의 경우 팔꿈치 펴는 동작, 팔 들어 올리는 동작, 어깨 바깥쪽 방향으로 돌리는 동작, 정면 시계방향으로 키 돌리는 동작, 정면 반 시계방향으로 키 돌리는 동작, 쟁반 올리는 동작 등의 항목에서 통계적으로 Preferred Hand의 근력에 비해 Non-Preferred Hand의 근력이 통계적으로 유의(p<0.05)하게 작은 것을 확인할 수 있고, 여성의 경우 팔 들어 올리는 동작, 어깨 안쪽 방향으로 돌리는 동작, 어깨 바깥쪽 방향으로 돌리는 동작, 정면 시계방향으로 키 돌리는 동작, 쟁반 올리는 동작 등의 항목에서 통계적으로 Preferred Hand의 근력에 비해 Non-Preferred Hand의 근력이 유의(p<0.05)하게 작은 것을 확인할 수 있다.
- 근력 측정 결과 남, 여 모두 팔 내리는 동작의 근력이 가장 크게 나타났으며, 시계방향으로 키 돌리는 동작의 근력이 가장 작게 나타났다. 또한, 18가지 모든 근력 항목에 대해 남, 여간의 t-Test를 실시한 결과 18가지 모든 근력 항목에서 유의하게 나타났으며(p<0.
- 던칸(duncan)의 다중범위 검정을 한 결과 모든 근력의 크기가 비만, 정상, 허약 순으로 나타났으며, 왼쪽 어깨 안쪽 방향으로 돌리는 힘, 왼쪽 어깨 바깥쪽 방향으로 돌리는 힘, 오른팔 정면 시계방향 키 돌리는 힘, 오른팔 정면 반 시계방향 키 돌리는 힘, 왼팔 정면 반 시계방향 키 돌리는 힘, 왼팔 쟁반 올리는 힘을 제외한 나머지의 근력데이터에서는 비만, 정상, 허약 집단의 근력들 간에 각각 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05).
- 또한, 18가지 모든 근력 항목에 대해 남, 여간의 t-Test를 실시한 결과 18가지 모든 근력 항목에서 유의하게 나타났으며(p<0.0001), 주로 사용하는 손(Preferred Hand)과 주로 사용하지 않는 손(Non-Preferred Hand)간의 Paired t-Test을 실시한 결과 남성의 경우 팔꿈치 펴는 동작, 팔 들어 올리는 동작, 어깨 바깥쪽 방향으로 돌리는 동작, 정면 시계방향으로 키 돌리는 동작, 정면 반 시계방향으로 키 돌리는 동작, 쟁반 올리는 동작 등의 항목에서 유의하게 나타났다(p<0.05).
- 평균치를 기준으로 남자의 경우 근력의 크기가 팔 내리는 동작, 팔꿈치 굽히는 동작, 팔꿈치 펴는 동작, 쟁반 올리는 동작, 어깨 안쪽 방향으로 돌리는 동작, 팔 들어 올리는 동작, 어깨 바깥쪽 방향으로 돌리는 동작, 반 시계방향으로 키 돌리는 동작, 시계방향으로 키 돌리는 동작 등의 순으로 나타났고, 여자의 경우 팔 내리는 동작, 팔꿈치 펴는 동작, 팔꿈치 굽히는 동작, 어깨 안쪽 방향으로 돌리는 동작, 팔 들어 올리는 동작, 쟁반 올리는 동작, 바깥쪽 방향으로 돌리는 동작, 반 시계방향으로 키 돌리는 동작, 시계방향으로 키 돌리는 동작 등의 순으로 나타났다. 또한, 각 근력 항목에 대해 평균치와 최고치를 비교한 결과 모든 항목에서의 근력 평균치가 최대치에 비해 85~90% 정도로 나타났다.
- 분석 결과 남, 여 모두 두 근력의 차이는 통계적으로 유의하게 나왔으며(p<0.0001), 95% 신뢰구간(39.91, 56.69), (27.45, 35.31)이 모두 양수의 값을 나타내므로 어깨 안쪽 방향으로 돌리는 동작이 어깨 바깥쪽 방향으로 돌리는 동작의 근력보다 크다고 말할 수 있다.
- 서로 반대되는 동작에 따른 근력을 비교해본 결과 팔꿈치 펴는 동작과 굽히는 동작의 Paired t-Test을 실시한 결과 남성의 경우 두 근력의 차이가 유의하게 나타났으며(p<0.0001), 신뢰구간의 값이 모두 양수의 값을 나타내므로 팔꿈치 펴는 동작에 비해 팔꿈치 굽히는 동작의 근력이 크다고 말할 수 있다.
- 신체충실지수가 근력에 어떠한 영향을 미치는 지 알아보기 위해 분산분석을 실시한 결과 비만, 정상, 허약 집단에 대해 모든 항목에서 유의하게 차이가 나는 것으로 나타났으며(p<0.05), 던칸(duncan)의 다중범위 검정을 한 결과 모든 근력의 크기가 비만, 정상 허약 집단의 크기의 순으로 나타났다.
- 신체충실지수가 근력에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보기 위해 분산분석을 실시한 결과 신체충실지수가 모든 항목의 근력에 대해 유의하게 나타났다(p<0.05).
- 앞의 의 평균치를 이용하여 남, 여간의 근력 차이를 비교하였을 때 여성의 근력이 남성의 근력에 비해 33~62% 정도로 나타났으며, 쟁반 올리는 동작에서 여성 근력이 남성 근력에 33% 정도로 근력 차이가 가장 크게 나타났고, 정면 반 시계방향 키 돌리는 동작의 경우 여성 근력이 남성 근력에 62% 정도의 근력을 발휘하여 남, 여간의 근력 차이가 가장 작게 나타났다.
- 팔 들어 올리는 동작과 내리는 동작의 Paired t-Test을 실시한 결과 남, 여 모두 유의하게 차이가 나는 것으로 나타났으며(p<0.0001), 어깨 안쪽 방향으로 돌리는 동작과 어깨 바깥쪽 방향으로 돌리는 동작의 경우에도 남, 여 모두 유의한 차이를 나타내고 있는데(p<0.0001), 바깥쪽 방향으로 돌리는 동작에 비해 안쪽 방향으로 돌리는 동작의 근력이 더 크게 나타났다.
- 평균치를 기준으로 남자의 경우 근력의 크기가 팔 내리는 동작, 팔꿈치 굽히는 동작, 팔꿈치 펴는 동작, 쟁반 올리는 동작, 어깨 안쪽 방향으로 돌리는 동작, 팔 들어 올리는 동작, 어깨 바깥쪽 방향으로 돌리는 동작, 반 시계방향으로 키 돌리는 동작, 시계방향으로 키 돌리는 동작 등의 순으로 나타났고, 여자의 경우 팔 내리는 동작, 팔꿈치 펴는 동작, 팔꿈치 굽히는 동작, 어깨 안쪽 방향으로 돌리는 동작, 팔 들어 올리는 동작, 쟁반 올리는 동작, 바깥쪽 방향으로 돌리는 동작, 반 시계방향으로 키 돌리는 동작, 시계방향으로 키 돌리는 동작 등의 순으로 나타났다. 또한, 각 근력 항목에 대해 평균치와 최고치를 비교한 결과 모든 항목에서의 근력 평균치가 최대치에 비해 85~90% 정도로 나타났다.
후속연구
- 심정훈 등(2003)의 연구에서 좌식 작업에서의 어깨 바깥쪽 방향으로 돌리는 작업은 어깨 안쪽 방향으로 돌리는 작업에 비해 상당히 낮은 근지구력이 발생한다고 하였고, Rohmert 등(1996)의 연구에서 팔을 바깥쪽으로 돌리는 작업에 따른 부하는 다른 작업에 비해 작업자에게 상당히 높은 부하를 유발하고 있다고 하였다. 또한, 작업자세 측면에서 검토 시 어깨 바깥쪽 방향으로 돌리는 자세는 부적절한 자세일 뿐만 아니라 본 연구의 실험 결과 또한 어깨 안쪽으로 돌리는 동작의 근력보다 근력 측정치 작게 나타나므로 작업 설계 혹은 기계 및 설비 제작 시 어깨 바깥쪽 방향으로 돌리는 자세는 유발하지 않도록 설계 하여야 할 것이다.
- 본 연구의 결과를 통해 우리나라 쳥년층의 어깨 및 상지관절을 이용한 18가지 동작에 대한 근력의 기초자료를 제공하였으며, 여러 일상 생활에서 근력을 요구하는 제품, 혹은 산업현장에서 쓰이는 설비, 시설의 설계 시 한국인의 인체 특성에 적합한 설계를 위한 기초자료로 활용 뿐 아니라, 작업자 선정, 훈련 및 관리의 기초자료로 산업체의 근골격계 질환자의 예방과 관리에 활용됨으로써 도움을 줄 수 있을 것이며, 또한, 근력 측정으로 통한 근력 기반의 작업역을 제공함으로써 근골격계 질환 예방 및 사용자의 편의성을 도모하는 설계가 가능하도록 해 줄 것으로 기대된다.
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