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문제 정의
- 그러므로, 본 연구의 목적은 첫째, 농작업에서 흔히 관찰 되는 하지 자세(13자세)들을 대상으로 인체생리학적 실험의 결과를 바탕으로 우리나라 농작업, 특히 하지부담 작업 평가를 위한 인간공학적 평가도구를 개발하고자 한다. 둘째, 개발된 하지부담 작업의 인간공학적 평가도구를 기존의 평가도구들과 비교 평가 하고자 한다.
- 개발된 인간공학적 평가도구를 비교 분석하여 우리나라 농작업 분석에의 적용 가능성을 검토하고자 하였다. 특히, 하지 관련 실제 농작업 자세들의 WMSDs 위험도 분석을 위해 현재 널리 사용되고 있는 체크리스트 형 인간공학적 평가도구인 REBA, OWAS 등과 본 연구를 통해 개발된 체크리스트와 비교 분석하였다.
제안 방법
- 그러므로, 본 연구의 목적은 첫째, 농작업에서 흔히 관찰 되는 하지 자세(13자세)들을 대상으로 인체생리학적 실험의 결과를 바탕으로 우리나라 농작업, 특히 하지부담 작업 평가를 위한 인간공학적 평가도구를 개발하고자 한다. 둘째, 개발된 하지부담 작업의 인간공학적 평가도구를 기존의 평가도구들과 비교 평가 하고자 한다.
- 회귀식을 기초로 산출된 불편도 값들은 Borg's RPE 와 Borg's 10 points 모델을 참고하여 위험수준을 4단계로 재 분류하였다.
- 방법본 연구는 허리와 하지에 근골격계 관련 질환의 경험이 없는 남자 대학생 및 대학원생 30명이 참여하였으며, 하지 자세 13개 자세(표 1)에 주관적 불편도, 심박수, 그리고 각 근육의 근전도를 측정하였다. 주관적 불편도는 Borg's RPE, CR-10 scale을 사용하였으며, 근전도 측정에 사용된 근육으로는 척추세움근(Erector Spine, ES)과 대퇴이두근 (Biceps Femoris.
- 2.2 인간공학적 평가도구 개발 농작업에서 흔히 관찰되는 13개 자세를 대상으로 실시된 인체생리학적 실험 결과와 기존 인간공학적 평가도구들간 비교 분석을 통하여 우리나라 농작업, 특히 하지부담 작업에 대한 인간공학적 평가도구를 개발하였다. 인체생리학적 실험 결과(공용구 외, 2009)를 토대로 3단계 - 첫째, 작업자세에 대한 위험수준 설정, 둘째, 노출시간에 대한 위험 수준 설정, 셋째, 작업자세와 작업시간을 함께 고려한 위험 수준 설정 - 과정을 거쳐 새로운 인간공학적 평가도구를 개발하고자 한다.
- 2 인간공학적 평가도구 개발 농작업에서 흔히 관찰되는 13개 자세를 대상으로 실시된 인체생리학적 실험 결과와 기존 인간공학적 평가도구들간 비교 분석을 통하여 우리나라 농작업, 특히 하지부담 작업에 대한 인간공학적 평가도구를 개발하였다. 인체생리학적 실험 결과(공용구 외, 2009)를 토대로 3단계 - 첫째, 작업자세에 대한 위험수준 설정, 둘째, 노출시간에 대한 위험 수준 설정, 셋째, 작업자세와 작업시간을 함께 고려한 위험 수준 설정 - 과정을 거쳐 새로운 인간공학적 평가도구를 개발하고자 한다.
- 노출시간에 대한 위험수준을 결정하기 위하여 13자세에 대하여 3분마다 측정된 불편도 결과를 기초로 회귀식을 구하였다. 회귀식을 기초로 산출된 불편도 값들은 Borg's RPE 와 Borg's 10 points 모델을 참고하여 위험수준을 4단계로 재 분류하였다.
- 개발된 인간공학적 평가도구를 비교 분석하여 우리나라 농작업 분석에의 적용 가능성을 검토하고자 하였다. 특히, 하지 관련 실제 농작업 자세들의 WMSDs 위험도 분석을 위해 현재 널리 사용되고 있는 체크리스트 형 인간공학적 평가도구인 REBA, OWAS 등과 본 연구를 통해 개발된 체크리스트와 비교 분석하였다.
- 13자세에 대하여 3분마다 측정된 불편도 결과를 기초로 회귀식을 구하였다(표 6). 회귀식에서 x에 노출시간(분)을 대입하면 신체 불편도 값 y가 산출되게 된다(표 7).
- 위와 같은 방법으로 13가지 자세에 대하여 점수를 구하였고, 최종적으로 점수가 높은 것부터 순서대로 나열하고 분포상의 특성을 고려하여, 위험수준과 평가를 다음의 표 5과 같이 4단계로 구분하였다.
- 첫 번째 경우는 작업자세만 관찰했을 때, 그림 2의 좌측 에서 해당 작업자세를 선택하여 위험수준을 판별하고, 두 번째 경우인 작업자세와 작업시간(노출시간)을 동시에 관측을 하였다면 우측 에서 해당 작업자세와 작업시간(노출시간)을 함께 고려한 위험수준을 평가할 수 있도록 하였다.
- 본 연구를 통해 개발된 하지 자세에 대한 인간공학적 평가도구를 몇 몇 작업자세의 하지 자세에 대해 평가하고, 기존의 하지 평가가 가능한 체크리스트를 사용해 평가한 후 비교 분석하였다(표 9).
- 문제 해결을 위해 보다 구체적으로 하지 자세를 평가하기 위해 실험을 통해 나타난 결과를 기반으로 새로운 하지 자세 평가도구를 개발하고, 개발된 평가도구를 기존의 평가도구와 비교, 분석하였다.
- 인간공학적 평가도구 개발에서 작업자세에 대한 위험수준을 결정하기 위해 불편도, 심박수, 그리고 근전도 결과를 기반으로 자세별 점수를 정하였다. 또한 자세별 점수에 따라 위험수준을 1(보통)에서 4(매우 높음)로 구분하였다.
- 뿐만 아니라, 시간에 따른 위험수준을 결정하기 위해 3분마다 측정된 불편도 결과로 회귀식을 구하였다. 회귀식을 통해 시간별 불편도를 추정하여 위험수준을 재분류 하였다. 이 과정을 통해 개발된 평가도구는 자세만으로도 평가를 할 수 있을 뿐만 아니라, 작업자세 지속시간에 따른 평가도 할 수 있게 되었다.
- 이때 신체 불편도 값의 경우 신체 부위 전체는 Borg's RPE 점수를 의미하며, 국소 부위(허리, 허벅지, 종아리)의 경우에는 Borg's 10 points를 의미한다. 회귀식을 기초로 산출된 불편도 값들은 3.1.1절과 같이, 위험수준을 4단계로 재분류하였다. 즉, 국소 신체 부위에 적용되는 Borg's 10 points의 경우, 1수준은 0~0.
- 위 결과들을 토대로 각각의 자세에서 4단계 위험수준에 이르는 필요 노출시간을 정리하면 표 8과 같다. 자세에 따라 신체 부위별로 특정 불편도에 이르는 시간에 서로 차이가 있으므로 가장 먼저 위험수준에 도달하는 부위 - 특정 자세에서 신체부담을 가장 빨리 느끼는 부위 - 를 선별하여 해당 자세의 노출시간에 따른 불편도로 최종 채택하였다. 예를 들면, STD, KF30, KF30C, KNL_1 및 KNL_2 자세의 경우에는 가장 위험한 4수준에 이르는데 필요한 최소 노출시간이 종아리에서 가장 짧았으므로 이후 평가를 위해 종아리 부위 결과를 채택하였으며, KF150 및 KF120 자세의 경우에는 가장 위험한 4수준에 이르는데 필요한 최소 노출 시간이 허벅지에서 가장 짧았으므로 이후 평가를 위해 허벅지 부위 결과를 채택하였다(표 8).
데이터처리
- 작업자세에 대한 위험수준을 결정하기 위해 인체생리학적 실험 단계에서 평균 불편도, 평균 심박수, 근전도 값들을 기초로 통계적 분석 결과(공용구 외, 2009) 유의한 결과를 보이는 그룹에 따라 위험도 점수를 분배하였다. 평균 불편도와 평균 심박수는 각 변수의 값들에 따라 크게 4개의 그룹으로 나누어 1점에서 4점의 점수를 부여하였다.
- 또한 자세별 점수에 따라 위험수준을 1(보통)에서 4(매우 높음)로 구분하였다. 뿐만 아니라, 시간에 따른 위험수준을 결정하기 위해 3분마다 측정된 불편도 결과로 회귀식을 구하였다. 회귀식을 통해 시간별 불편도를 추정하여 위험수준을 재분류 하였다.
이론/모형
- 1절 연구의 목적에서도 언급하였듯이 농작업 현실에 맞는 다양하고 세분화된 인간공학적 하지 평가도구를 개발하기 위해 본 연구의 인체생리학적 실험 결과는 선행연구 공용구 외(2009)의 인체생리학적 실험 방법 및 생리학적 실험 결과를 사용하였다.
- 주관적 불편도는 Borg's RPE, CR-10 scale을 사용하였으며, 근전도 측정에 사용된 근육으로는 척추세움근(Erector Spine, ES)과 대퇴이두근 (Biceps Femoris. BF)과 내측광근(Vastus Medials, VM), 그리고 비복근(Gastrocnemius, GT)과 전경골근(Tibialis Anterior, TA)이 있다.
성능/효과
- 농업인 경제활동 인구의 감소, 농업인의 고령화, 호당 농가인구의 감소는 호당 경지면적의 증가를 가져왔으며 결과 적으로 심각한 노동력의 감소와 노동강도의 증가를 가져왔다. 노동강도의 증가와 더불어 노동인구의 노령화는 젊은이에 비해 생체 회복력이 떨어지는 노인들의 근골격계 질환의 증가를 가져오며 전체 농업인의 근골격계 질환의 유병률을 높이는 것으로 사료된다.
- 작업자세에 대한 위험수준 결과와 노출시간에 대한 위험 수준 결과를 종합하여, 작업자세만을 고려한 체크리스트와 작업자세와 노출시간을 모두 고려한 체크리스트를 개발하였다.
- 표 2와 같이 평균 불편도와 평균 심박수를 이용한 점수 분배 결과를 살펴보면, 불편도에 따른 몸 전체의 점수를 분배한 결과 KF60, KF90일 때 가장 높은 점수 4점을, 앉은 자세와 서있는 자세에서는 1점을 할당 받았다. 각 국소 부위의 점수는 전체에 대한 불편도와 마찬가지로 KF60, KF90일 때 가장 높은 점수를 받았으며 대체로 앉은 자세와 서있는 자세에서 가장 낮은 자세를 받았다.
- 그 외의 자세는 부위에 따라서 차이를 조금씩 보이는 것으로 나타났다. 심박수에 따른 점수의 경우도 불편도 유사한 결과를 보인 것으로 나타나, KF60, KF90, KF120의 자세에서 4점을, 앉은 자세에서 1점을 할당 받았다.
- 표 9의 첫 번째 사진과 같이 실제 농작업에서 KF30의 자세로 10분간 작업자세를 비교 분석하였을 경우, REBA 와 OWAS의 경우 하지 점수는 각 3점, 2점으로 평가되어 REBA는 Action level이 1이 되어 위험수준이 낮은 것으로 나타났으며, OWAS는 Action level이 2로 관망의 작업으로 구별되었다. 그러나 PATH와 Keyserling 연구의 평가도구를 통해서는 그 작업 유지되는 동안 하지의 자세 비율을 파악함으로 인해 부적절한 자세가 차지하는 비율을 판단하므로, 작업자세의 위험수준을 판단할 수 없었다.
- 그러나 PATH와 Keyserling 연구의 평가도구를 통해서는 그 작업 유지되는 동안 하지의 자세 비율을 파악함으로 인해 부적절한 자세가 차지하는 비율을 판단하므로, 작업자세의 위험수준을 판단할 수 없었다. 반면, 본 연구를 통해 개발된 평가도구로 작업자세를 평가할 경우 자세만을 고려하여 평가했을 경우 위험수준이 3으로써 위험수준이 높은 편으로 평가되었으며, 자세에 시간을 부여하여 함께 고려해서 평가했을 경우에는 위험수준이 4로써 위험수준이 매우 높은 편으로 평가되었다. 이와 같이 차이가 나는 타 평가도구는 하지보다는 상지에 중심을 두었기 때문이라 볼 수 있다.
- 국소 부위에 대한 불편도를 살펴보면, 허리는 무릎 각도가 작을 때와 앉은 높이 0cm일 때 높은 불편도를 보였으나 Borg's 10 point에서 3으로 적당한(moderate) 수준으로 나타났다.
- 한쪽 다리 괴기를 한 자세의 경우에는 OWAS는 하지 자세 점수가 2점이며, OWAS Action level이 2로써 위험수준이 낮게 평가되었지만, REBA는 자세의 평가에 있어 자세를 4가지 기준으로만 하고 있기에 다양한 자세를 평가하는데 있어 어려움이 따르며, 하지 자세의 점수가 4점으로 평가되었지만, Action level이 2로 전체 위험수준이 여전히 낮게 평가 되었으며. 하지만, 본 연구의 체크리스는 3점으로써 위험수준이 높은 것으로 나타났을 뿐만 아니라, 시간을 고려함으로써 작업자세를 오랜 시간 동안 유지하게 될 경우는 위험수준이 매우 높아지는 것을 알 수 있다.
- 먼저, 실험 결과는 주관적 불편도에서 전신에 대한 불편도는 무릎 각도가 작아질수록 불편도가 높게 나타났으며, 대체로 앉은 자세에서는 낮은 불편도를 나타내었다. 국소 부위에 대한 불편도를 살펴보면, 허리는 무릎 각도가 작을 때와 앉은 높이 0cm일 때 높은 불편도를 보였으나 Borg's 10 point에서 3으로 적당한(moderate) 수준으로 나타났다.
- 심박수 분석에서도 불편도와 마찬가지로 무릎 각도가 작을때 큰 심박수를 나타내었다. 각 자세별 근육의 MDF 값에 대한 분석으로는 무릎 각도가 작을 때 낮았으며, 시간에 따른 피로도 경향 또한 다른 자세보다 두드러짐을 볼 수 있었다. 따라서, 본 실험을 통해 주관적 평가와 객관적 평가 결과가 유사한 경향을 보임을 알 수 있었다.
- 각 자세별 근육의 MDF 값에 대한 분석으로는 무릎 각도가 작을 때 낮았으며, 시간에 따른 피로도 경향 또한 다른 자세보다 두드러짐을 볼 수 있었다. 따라서, 본 실험을 통해 주관적 평가와 객관적 평가 결과가 유사한 경향을 보임을 알 수 있었다.
- 이 과정을 통해 개발된 평가도구는 자세만으로도 평가를 할 수 있을 뿐만 아니라, 작업자세 지속시간에 따른 평가도 할 수 있게 되었다. 따라서, 본 연구의 평가도구는 자세에 대한 시간을 고려함으로 인해 기존 평가도구들의 한계점을 극복할 수 있게 되었다.
- 위험수준이 가장 낮은 1수준은 자세별 위험 점수가 2.0~2.3이었고, SC40, SC20 및 SF_CRS 자세가 해당되었으며, 2수준 자세별 위험 점수는 3.1~3.3이었으며 STD 및 SC0자세가 해당되었다. 또한 위험수준 3에 해당하는 자세인 KF150, KNL_1, KF30C, KF30 및 KNL_2의 위험 점수는 5.
- 3이었으며 STD 및 SC0자세가 해당되었다. 또한 위험수준 3에 해당하는 자세인 KF150, KNL_1, KF30C, KF30 및 KNL_2의 위험 점수는 5.2~6.4였으며, 위험수준이 가장 높은 4수준은 자세별 위험 점수가 8.9~9.0였으며 해당되는 자세는 KF60, KF90 및 KF120이었다.
후속연구
- 작업관련성 근골격계 질환(WMSDs)의 1차 예방적 목적을 위해 흔히 작업환경이나 작업 방법에 대한 인간공학적 평가도구들을 많이 활용하고 있으나, 기존에 널리 사용되고 있는 평가도구들은 대부분 제조업체 대상으로 개발되어 농작업 평가에 제한점이 많고 우리나라 농작업에서 많이 관찰 되고 있는 하지부담자세의 위험도를 과소 평가하는 경향을 보여주고, 하지 자세에 대한 간략화로 인하여 위험수준을 인지하는데 있어 한계점이 발생한다. 개발된 인간공학적 평가 도구를 통해 기존의 평가도구와 비교 분석한 결과, 본 연구를 통해 개발된 평가도구에서는 보다 세밀한 하지 작업자세를 평가할 수 있었으며 위험수준 역시 타 평가도구보다 높게 인지하였지만 상지의 작업자세를 포함한 농작업 전반의 작업자세를 평가하기에는 부족한 점이 있으므로 상지 부분에 대한 평가를 위해서는 기존의 평가도구(REBA 등)들과 병행하여 사용한다면 한계점을 극복할 수 있을 것이다.
- 다만, 작업자의 대부분이 노령자인 농작업 연구에 연구대상이 젊은 대학생으로 구성이 되어 있어 연령에 의한 신체적 차이가 발생할 수도 있는 한계점을 가지고 있지만, 본 연구 결과는 우리나라 농작업에서 많이 관찰되고 있는 하지 부담자세 - 쪼그려 앉기, 무릎꿇기, 바닥에 앉기 등 - 의 WMSDs 위험도를 간편하고 객관적으로 평가할 수 있는 인간공학적 평가도구를 개발, 농작업 현장에 공급함으로써 농작업 수행으로 인한 WMSDs 발생 위험도를 간편하고 객관적으로 평가 가능토록 하여 질환의 예방과 관리 및 작업환경개선 효과를 손쉽게 평가할 수 있게 하는 평가도구로 활용될 수 있을 것이다.
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