Despite most of tasks in manufacturing, construction and agriculture, etc., were currently mechanized and automated, manual materials handling still existed in atypical working condition. In case of manual materials handling, repetitive work, inappropriate working posture, excessive force, contact s...
Despite most of tasks in manufacturing, construction and agriculture, etc., were currently mechanized and automated, manual materials handling still existed in atypical working condition. In case of manual materials handling, repetitive work, inappropriate working posture, excessive force, contact stress might cause overload, which could lead to work-related musculoskeletal disorders and low back pains. On this basis, the goal of this study is to reveal the effects of various lifting postures of trunk angles and lower extremity postures on maximum holding time(MHT). Twenty two subjects were recruited from a university population. The experiment was designed by a combination of three trunk angle ($0^{\circ}$, $20^{\circ}$, $60^{\circ}$) and three lower extremity postures(straight, bent, kneeling). Before experimental trials, subjects performed MVC(maximum voluntary contraction) exertions in three trunk angles ($0^{\circ}$, $20^{\circ}$, $60^{\circ}$) to calculate 30%MVC at designated postures. In each trial, they were required to hold the handheld load(30%MVC) for a designated posture as long as they could. The results of MVC by trunk angles were measured in $0^{\circ}$ > $20^{\circ}$ > $60^{\circ}$ orders, but those of MHT measured in $20^{\circ}$ > $0^{\circ}$ > $60^{\circ}$ orders. These results showed that straight posture is the ideal working posture in work exerted a strong force for a short time, but the ability to work might be improved in the trunk angle $20^{\circ}$ in work required 30%MVC for a long time. Also, results of MVC and MHT by lower extremity postures measured in straight > bent > kneeling orders.
Despite most of tasks in manufacturing, construction and agriculture, etc., were currently mechanized and automated, manual materials handling still existed in atypical working condition. In case of manual materials handling, repetitive work, inappropriate working posture, excessive force, contact stress might cause overload, which could lead to work-related musculoskeletal disorders and low back pains. On this basis, the goal of this study is to reveal the effects of various lifting postures of trunk angles and lower extremity postures on maximum holding time(MHT). Twenty two subjects were recruited from a university population. The experiment was designed by a combination of three trunk angle ($0^{\circ}$, $20^{\circ}$, $60^{\circ}$) and three lower extremity postures(straight, bent, kneeling). Before experimental trials, subjects performed MVC(maximum voluntary contraction) exertions in three trunk angles ($0^{\circ}$, $20^{\circ}$, $60^{\circ}$) to calculate 30%MVC at designated postures. In each trial, they were required to hold the handheld load(30%MVC) for a designated posture as long as they could. The results of MVC by trunk angles were measured in $0^{\circ}$ > $20^{\circ}$ > $60^{\circ}$ orders, but those of MHT measured in $20^{\circ}$ > $0^{\circ}$ > $60^{\circ}$ orders. These results showed that straight posture is the ideal working posture in work exerted a strong force for a short time, but the ability to work might be improved in the trunk angle $20^{\circ}$ in work required 30%MVC for a long time. Also, results of MVC and MHT by lower extremity postures measured in straight > bent > kneeling orders.
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문제 정의
따라서 본 연구의 목적은 인력작업시 허리와 하지의 작업자세와 작업지속시간과 상관관계를 분석하여 작업공간 특히, 협소공간에서의 작업자세에 따른 작업설계의 기초자료를 제시하고자 하는 것이다.
본 실험은 허리와 하지 자세에 따른 MHT의 변화를 살펴보기 위하여 설계되었다. 따라서 본 실험의 결과에 영향을 미치는 실험변수 중 독립변수는 허리 자세와 하지 자세로 하였다.
본 연구에서는 인력작업의 특성상 작업자들이 많이 취하는 자세에서의 작업지속시간의 분석을 통하여 취약자세를 알아보기 위하여 MVC를 측정하고 각 자세별로 30%MVC의 하중을 부여한 상태에서 MHT를 측정하였다. 그 결과 허리 각도별 MVC는 0° > 20° > 60의 순서로 측정되었지만, MHT은 20° > 0° > 60°의 순서로 길게 측정되었다.
제안 방법
al.(1993)19,20)의 선행연구의 결과를 바탕으로 본 실험의 종속변수는 MHT으로 정하였다. 또한 각 자세에 대한 무게 부하는 30%MVC로 하였다.
MHT은 9가지 자세에서의 작업부하가 30%MVC에서 ±10%가 변화되어 3초 이내에 회복하지 못하는 시간을 종점으로 하여, 초 단위로 측정하였다. 9가지 자세에서의 MHT은 2회 반복 측정하였다. 또 실험간 피로에 의한 영향을 최소화하기 위해 MHT은 하루에 1회만 시행하였다.
MHT은 9가지 자세에서의 작업부하가 30%MVC에서 ±10%가 변화되어 3초 이내에 회복하지 못하는 시간을 종점으로 하여, 초 단위로 측정하였다.
각 작업자세별 MHT을 측정하기 위하여 허리자세별 작업부하를 30%MVC로 하였다. MHT은 9가지 자세에서의 작업부하가 30%MVC에서 ±10%가 변화되어 3초 이내에 회복하지 못하는 시간을 종점으로 하여, 초 단위로 측정하였다.
본 실험은 허리와 하지 자세에 따른 MHT의 변화를 살펴보기 위하여 설계되었다. 따라서 본 실험의 결과에 영향을 미치는 실험변수 중 독립변수는 허리 자세와 하지 자세로 하였다.
9가지 자세에서의 MHT은 2회 반복 측정하였다. 또 실험간 피로에 의한 영향을 최소화하기 위해 MHT은 하루에 1회만 시행하였다.
실험에 앞서 피실험자에게 실험의 목적에 대해 상세한 설명을 하고 원활한 실험이 이루어질 수 있도록 실험방법과 유의사항을 전달하였다. 또한 실험자세에 대해 설명 및 시범을 보였고 피실험자가 실험장비와 실험조건에 익숙해지도록 적응기간을 제공하였다.
본 실험에 사용된 기기는 몸통각도별 MVC(maximum voluntary contraction; 최대발휘근력)와 자세별 MHT(maximum holding time; 최대작업지속시간) 동안 근력유지를 하면서 힘의 세기를 피실험자와 실험자가 쉽게 확인 할 수 있도록 Strain gauge와 Dynamometer를 사용하였다. Fig.
적응훈련이 끝난 피실험자를 대상으로 MVC를 허리각도별로 3회씩 총 9회를 측정하였으며, 각 실험간에 피로에 의한 영향을 최소화하기 위해 1회당 휴식시간은 20분으로 하였다.
허리 자세는 굴곡 각도 0°, 20°, 60° 3수준으로 하였다.
대상 데이터
본 연구는 연구대상이 현장작업경험이 없는 20대의 남자대학생으로 특정 나이대, 성별에 치우쳐 있어서 모든 연령대, 성별을 대표할 수 없었다. 향후 보다 다양한 연령대와 여성 피실험자를 대상으로 실험을 추가하는 것이 필요할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 근육 및 신경계통에 병력이 없는 건강한 20대 남자 대학생 22명을 대상으로 실험을 실시하였다. 피실험자의 나이는 24.
피실험자의 나이는 24.5 ± 1.7세, 키는 176.5 ± 5.0 cm, 체중은 77.1 ± 12.2 kg이다.
데이터처리
MHT에 미치는 독립변수의 영향을 알아보기 위해 분산분석을 실시하였다. 분산분석결과는 Table 2와 같다.
이론/모형
허리 자세는 굴곡 각도 0°, 20°, 60° 3수준으로 하였다. 이는 상지에 초점을 맞추어 인간공학적으로 작업평가를 하는 기법인 RULA의 상체 굴절각도를 기준으로 하였다16,17) . 또, 하지 자세는 영국의 HSE2)에서 보고한 하지와 관련된 근골격계를 유발할 수 있는 위험요인 7가지와 인간공학적 작업 평가 기법인 OWAS의 다리에 해당하는 자세 중 정적인 자세인 straight, bent, kneeling의 3수준을 하지의 기준자세로 하였다.
성능/효과
MHT는 20° < 0° < 60°의 순서로 나타났으며, 각 수준별 t-test 결과를 Table 3에서 보는 바와 같이 3가지 분석 모두 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p < 0.05).
MHT는 straight > bent > kneeling의 순서로 나타났으며, 각 수준별 t-test 결과 Table 4에서 보는 바와 같이 3가지 분석 모두 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p < 0.05).
그 결과 허리 각도별 MVC는 0° > 20° > 60의 순서로 측정되었지만, MHT은 20° > 0° > 60°의 순서로 길게 측정되었다.
독립변수인 허리 자세와 하지 자세는 MHT에 통계적으로 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났지만(p < 0.05), 두 변수의 교호작용은 없는 것으로 나타났다.
하지 자세별 MHT 결과로 미루어 볼 때 우리나라가 전통적인 좌식생활문화를 가지고 있음에 따라 kneeling의 다리자세가 익숙한 자세이기는 하나 straight, bent의 다리자세에 비해 오래 버티지 못한다는 결과를 보여준다. 무릎의 과도한 굽힘 즉, 경골 (tibiafemoral)과 슬개골(patellafemoral) 등이 접촉하게 되는 무릎 각도 168도 까지 굽히게 되는 자세는 대퇴사두근과 슬건 등의 힘을 상당히 축소시킨다는 연구결과23)와 같은 결과를 나타낸다.
허리 각도별 MHT 결과로 미루어 볼 때 몸을 60° 정도로 앞으로 많이 굽힌 자세는 균형을 잡기 위해 허리와 다리에 많은 힘이 들어가며 작업 부하량이 크지는 않더라도 작업의 특성상 오랜 기간동안 정적자세를 지속하면 근섬유질에 대한 지속적 긴장으로 근골격계의 기능적 결함과 근육 섬유질의 퇴행성 변화를 유발7,21,22)할 수 있는 아주 불편한 자세라는 것을 알 수 있었고, 몸을 약간 앞으로 굽힌 자세가 사람들이 가장 편하게 느끼는 자세라고 생각해 볼 수 있다.
허리각도 0° 일 때 34.8 ± 7.1 kg 중, 허리각도 20°일 때 26.7 ± 6.3 kg 중, 허리각도 60°일 때 22.5 ± 6.1 kg 중이었으며 허리각도 0°일 때 가장 큰 힘을 쓸 수 있는것으로 나타났다.
후속연구
자동차, 선박, 중공업 등의 제조업, 농업, 건설, 서비스업 등에서 대부분 작업들이 기계화 및 자동화가 되었음에도 불구하고 비정형 작업에서는 아직까지도 많은 인력작업에 의존하고 있는 실정이다. 그리고 사업장에서의 작업뿐만 아니라 협소공간인 자동차, 기차, 버스, 배 등 이동수단과 특히 요즘 삶의 질 향상으로 인하여 요트 등 레저활동에 대한 참여도가 높아지고 있는 가운데 협소공간에 대한 작업자를 고려한 다양한 작업자세와 배치설계에 대한 추가 연구가 꼭 필요할 것으로 사료된다.
또 실내(실험실)의 환경에서 실험이 이루어짐에 따라 실제 작업환경에 적용하는 데는 제한적인 면이 있다. 따라서 실제 작업환경에서 나타날 수 있는 변수들을 고려한 세부적인 연구가 더 필요할 것으로 사료된다.
그런데 이런 자세가 조선업에서의 용접, 절단, 연마 등의 작업, 제조업에서의 조립라인, 농작업, 기계 및 설비 수리 작업 등 다양한 작업현장에서 빈번히 일어난다고 보고되고 있다3,4) . 또 사업장에서의 작업뿐만 아니라 협소공간인 자동차, 기차, 버스, 배 등 이동수단과 특히 요즘 삶의 질 향상으로 인하여 요트 등 레저활동에 대한 참여도가 높아지고 있는 가운데 협소공간의 이용에 따른 자세의 변화, 요구 되는 공간 등에 대하여 다양한 작업자세와 배치설계에 대한 연구가 필요하다. 하지만 기존 작업자세에 대한 연구는 목, 어깨, 팔꿈치, 손목, 허리 등의 상체 등에 집중되어 있다.
본 연구는 연구대상이 현장작업경험이 없는 20대의 남자대학생으로 특정 나이대, 성별에 치우쳐 있어서 모든 연령대, 성별을 대표할 수 없었다. 향후 보다 다양한 연령대와 여성 피실험자를 대상으로 실험을 추가하는 것이 필요할 것으로 사료된다. 또 실내(실험실)의 환경에서 실험이 이루어짐에 따라 실제 작업환경에 적용하는 데는 제한적인 면이 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
작업 근로자들의 쪼그려 앉은 자세와 무릎 앉은 자세가 어떠한 작업현장에서 많이 보이는가?
우리나라의 경우 전통적으로 서양의 입식생활문 화와는 달리 좌식 생활문화를 가지고 있음에 따라 쪼그려 앉은 자세와 무릎 앉은 자세는 한국의 작업 근로자들에게는 매우 익숙한 자세 중 하나이다. 그런데 이런 자세가 조선업에서의 용접, 절단, 연마 등의 작업, 제조업에서의 조립라인, 농작업, 기계 및 설비 수리 작업 등 다양한 작업현장에서 빈번히 일어난다고 보고되고 있다3,4) . 또 사업장에서의 작업뿐만 아니라 협소공간인 자동차, 기차, 버스, 배등 이동수단과 특히 요즘 삶의 질 향상으로 인하여 요트 등 레저활동에 대한 참여도가 높아지고 있는 가운데 협소공간의 이용에 따른 자세의 변화, 요구 되는 공간 등에 대하여 다양한 작업자세와 배치설계에 대한 연구가 필요하다.
영국 HSE가 보고한 하지 관련 근골격계를 유발할 수 있는 동작은?
영국의 HSE(Health and safety executive, 보건안전청)에서는 하지와 관련된 무릎앉은자세, 쪼그려 앉은 자세, 계단오르기 / 내리기, 사다리오르기, 걷기, 선자세, 운전하기, 높은곳에서 뛰어 내리기 등의 7가지 동작이 하지 관련 근골격계를 유발할 수있는 위험요인이라고 보고하였다2).
인력작업의 문제점은?
현재 자동차, 선박, 중공업 등의 제조업, 건설업의 산업현장 및 농업, 서비스업 등에서 대부분 작업들이 기계화 및 자동화가 되었음에도 불구하고 비정형 작업에서는 아직까지도 인력작업에 의존하고 있는 실정이다. 인력작업의 경우 반복 작업, 부적절한 작업자세, 무리한 힘, 접촉스트레스 등에 따라 과부하가 발생될 수 있으며, 이로 인해 작업관련 요통을 포함한 근골격계질환을 유발 할 수 있는 문제점을 내포하고 있다.
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