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문제 정의
- 칠레와의 FTA 타결 이후 포도 재배가 줄어들 것이라는 예측과는 달리 재배면적과 생산량이 급증하는 현실이 포도 농가에 대한 인간공학적 개선 필요성을 증대시키고 있다(기획재정부, 2009). 따라서 본 연구에서는 반복적인 가위사용으로 인한 손과 손목의 작업부담을 줄이기 위하여 개발된 전동가위와, 하지의 부담을 줄여주기 위해 개발된 레일 이동형 작업의자를 사용하여 인간공학적 개선을 평가하고자 한다. 인간공학적 작업 자세평가기법인 RULA와 REBA(Hignett.
- 이러한 작업으로 인해 목, 허리, 손과 손목에서 근골격계 질환의 발생빈도가 높아 작업 자세의 개선이 매우 시급하였다. 따라서 본 연구에서는 포도농가에서 개선의 필요성이 제시된 순치기 작업에 대해 선 자세를 개선시키고자 개발된 레일의자와, 손목이나 손의 자세를 개선하고자 개발된 전동가위를 동시에 이용하여 작업이 얼마나 개선되는지를 평가해보았다. 이러한 실험연구의 평가기준으로 인간공학적 동작연구기법과 심박수, 근전도 측정기기, 주관적 평가기법을 활용하여 분석해 보았다.
- 본 논문에서는 레일의자와 전동가위를 이용하여 포도 순치기 작업의 개선방안을 검토해 보고자 하였다. 포도 순치기 작업의 경우 작업자의 눈높이 및 팔의 높이보다 높은 위치에서 작업이 이루어져 손을 위로 뻗어서 해야 하는 상지 위주의 작업이 반복적으로 이루어 진다.
- and McAtamney, L, 2000). 심박수 및 근전도 측정을 하여 전, 후 비교 평가를 통한 개선여부를 알아보고자 한다.
제안 방법
- 즉, 그림 1에서와 같이 선 자세로 일반가위를 이용하여 작업할 경우, 선 자세로 전동가위를 이용하여 작업할 경우, 레일의자에 앉은 자세로 일반가위를 이용하여 작업할 경우, 레일의자에 앉은 자세로 전동가위를 이용하여 작업할 경우의 4가지 상황으로 나누어 실험을 진행하였다. 각 상황 별로 순치기 작업의 전후에 10분의 휴식이 있고 20분간 실시하는 것으로 작업을 계획하였다. 순치기 작업의 세부 동작은 그림 2과 같이 순치기 준비, 순 잡기, 순 치기, 순 버리기가 있고 각 동작은 작업 시 연속적으로 반복 수행되며 각 상황 별 작업에 대해 공통적으로 실시되는 동작이다.
- 근전도 데이터는 MPF(Mean Power Frequency)값을 각 작업 별로 산출하여 비교하였다. 근전도 데이터는 MF(Mean Frequency)값과 MPF 값으로 얻어지는데 피로에 대한 민감성에 대해서는 MF보다 MPF가 월등히 좋은 결과를 보이므로 본 연구에서는 MPF 값을 사용하기로 하였다(정명철, 1997).
- 근전도 데이터는 MPF(Mean Power Frequency)값을 각 작업 별로 산출하여 비교하였다. 근전도 데이터는 MF(Mean Frequency)값과 MPF 값으로 얻어지는데 피로에 대한 민감성에 대해서는 MF보다 MPF가 월등히 좋은 결과를 보이므로 본 연구에서는 MPF 값을 사용하기로 하였다(정명철, 1997).
- 심박수는 실험수행 전 Polar 사의 체스트벨트형 심박계와 손목 시계 형 수신기를 착용하여 휴식시간과 작업시간 모두 측정하였다. 근전도는 ME6000(Mega Electronics, Finland)을 사용하여 팔의 전경골근과 다리의 비복근 그리고 승모근에 근육의 방향성을 따라 Ag-AgCl electrodes(3M)을 부착하여 측정하였다. 연구에 사용된 측정기기와 실험장비는 표 2와 같다.
- 포도 작업장에 대한 실험장치는 실제 작업장이 아닌 인공 기후실에서 이루어 졌기 때문에 최대한 포도 순치기 작업장과 비슷한 환경으로 맞추었다. 따라서 포도 순의 경우 포도 순 모형으로 대체하여 실험하였으며, 순치기를 할 포도나무는 높이 180cm로 실제 작업장의 평균 높이와 최대한 비슷하도록 설치했다.
- 근골격계 질환이나 심장질환을 겪은 적이 없는 20대 남녀 대학생 8명을 대상으로 실험을 실시하였다. 또한 심박수와 근전도를 동시에 측정하기 때문에 실험 전 충분한 휴식을 취하게 하여 심리적 부담감을 완화시킨 후 실험을 수행하였다. 다음 표 1에서는 8명의 피실험자의 신체데이터를 나타내고 있다.
- 온도와 습도가 통제 가능한 인공 기후실에서 실험이 이루어졌으며 온도는 20℃, 습도는 60%로 설정한 후 포도농가 작업환경을 최대한 반영하여 실시하였다. 또한 작업상황은 전동가위와 레일의자의 사용여부에 따라 나누어 부하를 측정하였다. 즉, 그림 1에서와 같이 선 자세로 일반가위를 이용하여 작업할 경우, 선 자세로 전동가위를 이용하여 작업할 경우, 레일의자에 앉은 자세로 일반가위를 이용하여 작업할 경우, 레일의자에 앉은 자세로 전동가위를 이용하여 작업할 경우의 4가지 상황으로 나누어 실험을 진행하였다.
- 신체의 목, 어깨, 허리, 팔, 손, 다리, 발 전신에 걸쳐 작업자가 느끼는 불편도를 10점 척도로 평가하였다. 측정결과는 표 3과 같으며 대체적으로 작업자의 모든 신체 부위에서 레일의자와 전동가위일 때보다 선 자세와 일반가위일 때 더 불편함을 느끼는 것으로 나타났다.
- 그림 6은 4가지 작업상황 별로 분당 심박수(bpm)를 작업시간의 경과에 따라 나타내고 있다. 심박수 측정은 작업 전후 휴식시간과 순치기 작업을 할 때 연속적으로 측정하였다. 측정결과, 안정 시 심박수의 수치가 평균 76.
- 심박수는 실험수행 전 Polar 사의 체스트벨트형 심박계와 손목 시계 형 수신기를 착용하여 휴식시간과 작업시간 모두 측정하였다. 근전도는 ME6000(Mega Electronics, Finland)을 사용하여 팔의 전경골근과 다리의 비복근 그리고 승모근에 근육의 방향성을 따라 Ag-AgCl electrodes(3M)을 부착하여 측정하였다.
- 온도와 습도가 통제 가능한 인공 기후실에서 실험이 이루어졌으며 온도는 20℃, 습도는 60%로 설정한 후 포도농가 작업환경을 최대한 반영하여 실시하였다. 또한 작업상황은 전동가위와 레일의자의 사용여부에 따라 나누어 부하를 측정하였다.
- 따라서 본 연구에서는 포도농가에서 개선의 필요성이 제시된 순치기 작업에 대해 선 자세를 개선시키고자 개발된 레일의자와, 손목이나 손의 자세를 개선하고자 개발된 전동가위를 동시에 이용하여 작업이 얼마나 개선되는지를 평가해보았다. 이러한 실험연구의 평가기준으로 인간공학적 동작연구기법과 심박수, 근전도 측정기기, 주관적 평가기법을 활용하여 분석해 보았다. RULA와 REBA 조치단계가 낮아졌으며, 심박수의 경우 선 자세로 일반가위를 사용하였을 경우가 평균 98.
- 작업자가 위험인자에 얼마나 노출되어 있는지 평가하기 위하여 RULA와 REBA 기법을 이용하여 선 자세에서 일반가위와 전동가위를 사용하는 경우, 이동식 레일의자에서 일반가위와 전동가위를 사용하는 네 가지 경우에 대해 RULA, REBA 점수를 내어 비교, 평가해 보았다. RULA, REBA의 점수를 분석한 결과 포도 순치기 작업에서 주로 이루어지는 네 가지 자세 중 순 잡기, 순 치기 작업에서 주로 위험도가 높은 자세가 많이 발견되었다.
- 전동가위 사용 시 오른쪽 근육의 MPF 값이 높게 측정된 것은 전동가위가 개발초기 단계의 제품으로 사용 시 편리하나 가위 본체와 배터리의 무게가 무거워 근육사용량이 더 많은 것으로 보여진다. 전동가위의 작업 개선 효과가 입증되어 시제품으로 출시할 시 무게를 상당부분 줄일 수 있으므로 편의성 측면에서만 전동가위의 효용성을 측정할 것이다.
- 또한 작업상황은 전동가위와 레일의자의 사용여부에 따라 나누어 부하를 측정하였다. 즉, 그림 1에서와 같이 선 자세로 일반가위를 이용하여 작업할 경우, 선 자세로 전동가위를 이용하여 작업할 경우, 레일의자에 앉은 자세로 일반가위를 이용하여 작업할 경우, 레일의자에 앉은 자세로 전동가위를 이용하여 작업할 경우의 4가지 상황으로 나누어 실험을 진행하였다. 각 상황 별로 순치기 작업의 전후에 10분의 휴식이 있고 20분간 실시하는 것으로 작업을 계획하였다.
- 따라서 작업에 대한 분석은 이 네 가지의 주 작업에 대하여 실시하였다. 피실험자는 근전도와 심박수 측정기기를 착용한 상태에서 실험에 임하였으며, 실험이 끝날 때마다 설문지를 통해 신체의 어느 부분에서 불편을 느꼈는지에 대한 주관적 불편도를 측정하였다.
대상 데이터
- 근골격계 질환이나 심장질환을 겪은 적이 없는 20대 남녀 대학생 8명을 대상으로 실험을 실시하였다. 또한 심박수와 근전도를 동시에 측정하기 때문에 실험 전 충분한 휴식을 취하게 하여 심리적 부담감을 완화시킨 후 실험을 수행하였다.
- 실험장비로는 전동가위와 레일의자가 사용되었다. 전동가위는 표 2 에서 볼 수 있듯이 크게 가위 본체와 배터리 부분으로 나누어져 있으며 무게는 약 배터리 포함 760g 정도이다.
성능/효과
- 작업자가 위험인자에 얼마나 노출되어 있는지 평가하기 위하여 RULA와 REBA 기법을 이용하여 선 자세에서 일반가위와 전동가위를 사용하는 경우, 이동식 레일의자에서 일반가위와 전동가위를 사용하는 네 가지 경우에 대해 RULA, REBA 점수를 내어 비교, 평가해 보았다. RULA, REBA의 점수를 분석한 결과 포도 순치기 작업에서 주로 이루어지는 네 가지 자세 중 순 잡기, 순 치기 작업에서 주로 위험도가 높은 자세가 많이 발견되었다. 특히 전체적인 신체에 대한 작업을 중심으로 한 REBA 분석에서 점수가 매우 높은 것을 볼 수 있는데 이는 선 자세에서 작업을 했을 경우 보다 많은 작업부하를 느끼기 때문인 것으로 나타났다.
- 이러한 실험연구의 평가기준으로 인간공학적 동작연구기법과 심박수, 근전도 측정기기, 주관적 평가기법을 활용하여 분석해 보았다. RULA와 REBA 조치단계가 낮아졌으며, 심박수의 경우 선 자세로 일반가위를 사용하였을 경우가 평균 98.28bpm이었고, 이동형 레일의자와 전동가위를 사용하였을 경우가 평균 88.96 bpm으로 선 자세로 일반가위를 사용하였을 경우에 비해 레일의자와 전동가위를 사용한 경우가 10.5% 낮아졌다. 근전도의 경우에는 20% 정도의 개선효과를 보여 근골격계 질환 예방효과가 증대되는 것을 확인할 수 있었다.
- 5% 낮아졌다. 근전도의 경우에는 20% 정도의 개선효과를 보여 근골격계 질환 예방효과가 증대되는 것을 확인할 수 있었다. 주관적 평가결과로도 전동가위와 레일의자를 사용할 경우가 더 효과적이었다.
- 이는 레일의자에서 작업을 했을 경우 작업 자세에서 팔의 움직임 보다는 어깨의 움직임 및 어깨 들림 등의 자세의 변화가 많기 때문이다. 또한 선 자세와 레일의자 중 가장 불편도 차이가 많이 나는 경우는 목과 허리로 레일의자에 앉아서 작업을 했을 경우가 불편도를 절반으로 감소시키고 있음을 알 수 있었다.
- 선 자세에서 작업을 하는 경우보다 레일의자에 앉아 작업을 하는 경우에 심박수가 낮아지는 것을 볼 수 있다. 또한 일반가위를 사용할 때보다 전동가위를 사용할 때 심박수가 낮은 것을 확인할 수 있었다. 선 자세에서 일반가위로 작업할 때의 심박수는 98.
- 그림 7에서 보는 바와 같이 레일의자와 전동가위를 사용하여 작업을 할 시, 그렇지 않을 때보다 MPF가 대체적으로 낮았고, 특히 다리의 비복근의 경우 선 자세에서와 레일의자에 앉은 자세에서의 차이가 큰 것으로 나타났다. 선 자세에서 일반가위로 작업할 시보다 레일의자에 앉아 전동가위를 사용할 때 근육 별로 12.8% 정도 MPF 값이 낮게 나타났다. 전동가위 사용 시 오른쪽 근육의 MPF 값이 높게 측정된 것은 전동가위가 개발초기 단계의 제품으로 사용 시 편리하나 가위 본체와 배터리의 무게가 무거워 근육사용량이 더 많은 것으로 보여진다.
- 근전도의 경우에는 20% 정도의 개선효과를 보여 근골격계 질환 예방효과가 증대되는 것을 확인할 수 있었다. 주관적 평가결과로도 전동가위와 레일의자를 사용할 경우가 더 효과적이었다. 차후 연구사항은 근전도 측정기기 사용 시 전체 근육을 측정하지 않았기 때문에 연구의 정확도 면에서 미흡하였다.
- 75bpm로 나타났다. 즉, 기존의 작업을 레일의자와 전동가위를 도입하여 개선하였을 때 7.51% 정도 심박수가 낮아지는 것으로 나타났다.
- 측정결과, 안정 시 심박수의 수치가 평균 76.6±3.29 bpm이었던 것에 반해 포도 순치기 작업이 시작됨과 동시에 최대 25bpm만큼 증가한 것을 볼 수 있었다.
- 신체의 목, 어깨, 허리, 팔, 손, 다리, 발 전신에 걸쳐 작업자가 느끼는 불편도를 10점 척도로 평가하였다. 측정결과는 표 3과 같으며 대체적으로 작업자의 모든 신체 부위에서 레일의자와 전동가위일 때보다 선 자세와 일반가위일 때 더 불편함을 느끼는 것으로 나타났다. 특히 다리에 대한 불편도 측정에서는 레일의자에 앉았을 경우에 불편함을 거의 느끼지 못하는 것을 알 수 있다.
- 키가 낮은 작물보다 근골격계 질환의 발생은 덜하지만 키가 큰 과수작물의 경우 어깨위로 작업이 이루어져 하체보다 상체의 피로감이 매우 높게 측정되었다. 특히 과수작목 농업인 중 NIOSH 기준을 초과하는 근골격계 자각 증상 호소율은 포도작물에서 가장 높게 나타났다(김경란, 2009).
후속연구
- 차후 연구사항은 근전도 측정기기 사용 시 전체 근육을 측정하지 않았기 때문에 연구의 정확도 면에서 미흡하였다. 또한 손과 손바닥의 경우 기존 동작연구 방법으로는 정량적 평가를 하기 힘들기에 앞으로 추후의 연구에서는 손의 악력을 측정할 수 있는 기법을 이용하여 더 연구를 할 필요성이 있다.
- 주관적 평가결과로도 전동가위와 레일의자를 사용할 경우가 더 효과적이었다. 차후 연구사항은 근전도 측정기기 사용 시 전체 근육을 측정하지 않았기 때문에 연구의 정확도 면에서 미흡하였다. 또한 손과 손바닥의 경우 기존 동작연구 방법으로는 정량적 평가를 하기 힘들기에 앞으로 추후의 연구에서는 손의 악력을 측정할 수 있는 기법을 이용하여 더 연구를 할 필요성이 있다.
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