[논문]들기 작업시 중량물의 비대칭 무게중심 및 상체 옆으로 기울임에 따른 허리근육의 Peak EMG 진폭 비교

한승조; 김선욱

doi:10.5762/kais.2012.13.10.4629

들기 작업시 중량물의 비대칭 무게중심 및 상체 옆으로 기울임에 따른 허리근육의 Peak EMG 진폭 비교
Comparison of Peak EMG Amplitude on Low Back Muscles according to Asymmetric Load Center of Gravity and Trunk Lateral Bending while Lifting 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.13 no.10, 2012년, pp.4629 - 4635

초록
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본 연구의 목적은 중량물 들기 작업시 비대칭 무게중심과 상체 옆으로 기울임 여부가 어떻게 L5/S1 주변 허리 근육의 Peak EMG 진폭에 영향을 미치는지를 알아보는 것이다. 요통을 포함한 근골격계질환은 무겁지 않은 물체의 지속적인 반복 취급뿐만 아니라, 일회성의 커다란 부하도 신체 조직의 부담으로 작용하여 발생할 수 있다. 11명의 20대 대학생 남성은 15.8kg의 물체를 들어올리는 Task를 3회 실행하였다. 이 때 대칭 무게중심의 물체를 상체를 기울이지 않고 들어 올리는 경우, 비대칭 무게중심의 물체를 상체를 기울이지 않고 들어 올리는 조건, 그리고 비대칭 무게중심의 물체를 상체를 기울여서 들어 올리는 경우에 따라 6개의 L5/S1 주변의 근육들로부터 Peak EMG 진폭이 수집되어 분석되었다. 결과는 비대칭 무게중심을 지닌 물체 취급시 무게중심에서 먼 쪽의 허리 근육에서 Peak EMG 진폭이 발생하고, 그 진폭의 크기는 대칭 무게중심 물체를 취급하는 경우보다 크게 나타났다. 또한, 비대칭 무게중심의 물체를 취급할 경우 물체나 상체를 물체의 무게중심 방향으로 기울이는 것은 기울이지 않을 때보다 대측성 등근육에서 Peak EMG 진폭 증가시켰다. 이러한 연구 결과는 비대칭 무게중심의 중량물을 들어 올리는 작업에서 요통 발생을 예방하기 위한 행정적인 조치로써 가능하면 상체를 전두면 기준으로 기울이지 않는 작업자 자세 조언이 필요함을 말해준다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was aimed at the relationship between peak EMG amplitude on low back muscles acting on L5/S1 and load center of gravity, trunk lateral bending while lifting an object. Musculoskeletal disorders including low back pain can occur even when handling heavy objects only once as well as when doing non-heavy materials repeatedly. 11 male subjects with average 23 age were required to lift a 15.8kg object symmetrically three times. Peak EMG amplitudes on 6 muscles related with L5/S1 were recorded and analyzed. The lifting conditions consisted of lifting symmetric load with no trunk lateral bending, asymmetric load with no trunk lateral bending, and asymmetric load with trunk lateral bending to the load center of gravity within an object. The results showed that peak EMG amplitude on back muscles contralateral to load center of gravity was observed greater in comparison with the symmetric load. Also, in case of lifting asymmetric load the posture with trunk lateral bending increased peak EMG amplitude on muscles contralateral to load center of gravity more than with no trunk lateral bending. This research can be used as one administrative intervention in order to reduce the low back pain incidence with suggesting workers that they keep the trunk not bending to load center of gravity if possible when lifting a heavy asymmetric object.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구의 목적은 Safety Margin Concept에서 Peak Load의 척도로 이용될 수 있는 EMG의 Peak 진폭에 중점을 맞추어, 무게중심의 영향과 비대칭 무게중심 물체 취급시 상체의 옆으로 기울임 여부의 영향을 생체역학적 해석과 검증실험을 통해 알아보는 것이다.
이것은 인간공학적으로 Peak 부하가 일시에 부과되는 의미와 상통한다. 본 연구에서는 근골격계질환을 발생시키는 하나의 요인인 신체 조직에 갑작스러운 부하를 들기 작업에서 Peak EMG 진폭을 통해 살펴보았다. 특히, 물체 내의 무게중심에 따라 Peak EMG 진폭이 어떻게 반응하고, 이를 줄일 수 있는 방안 중에 하나인 물체나 상체의 기울임 자세를 기존 연구・생체 역학적 해석・실험을 통해 도출해 보았다.

가설 설정

002로, 좌・우측 Peak EMG 진폭의 차이는 상체를 기울이는 조건에서 더크게 나타난다고 볼 수 있다. 또한 모두 양의 값을 지니기 때문에 우측 허리근육보다는 좌측 허리근육에서 Peak 진폭이 크게 나타난다고 할 수 있다(두번째 가설).

제안 방법

Sampling 주파수는 Nyquist Theorem(최고 주파수의 최소 2배의 주파수로 Sampling)을 근거로 1,500Hz로 설정되었으며, 2sec 동안 수집된 Raw Data는 Bandpass Filter(10-500Hz)를 사용하여 필터링된 후 Rectification 과정을 거친 후 분석되었다[13].
독립변수는 2 수준의 무게중심의 위치(Center, 10cm Deviated to the Right from the Center)와 2 수준의 상체 자세(No Trunk Lateral Bending, Trunk Lateral Bending to the Right)이며, 종속변수는 전극이 부착된 6개의 근육에서 측정된 Peak EMG Amplitude(μV)이다. 개인별 총 시행횟수는 총 3회이며, 각 조건은 SP(Symmetric Load and No Trunk Lateral Bending), AP(Asymmetric Load and No Trunk Lateral Bending), 그리고 AB(Asymmetric Load and Trunk Lateral Bending)이다.
독립변수는 2 수준의 무게중심의 위치(Center, 10cm Deviated to the Right from the Center)와 2 수준의 상체 자세(No Trunk Lateral Bending, Trunk Lateral Bending to the Right)이며, 종속변수는 전극이 부착된 6개의 근육에서 측정된 Peak EMG Amplitude(μV)이다.
L5/S1과 관련 있는 근육은 좌・우 쌍으로 최장근, 장늑근, 뭇갈래근이 선정되었다[9]. 들기 작업을 위해 가로, 세로, 높이가 각각 60cm, 40cm, 25cm인 6kg의 목재 상자가 이용되었으며, 내부에 직육면체의 9.8kg의 물체를 통해 무게중심의 위치를 변화시켰다.
통제변수 발생을 최소화하기 위해 두 발은 전두면 상에 평행하게 있도록 하고, 드는 도중 상체가 가로면(Traverse Plane) 기준으로 비틀어지지 않도록 Symmetrical Lifting 자세를 유지하도록 하였다. 여기서 Symmetrical Lifting은 상체가 비틀어지지 않는 자세 측면의 용어이며, Symmetric Load는 자세와 관계없이 물체 자체가 지닌 속성 측면에서의 용어이다.
본 연구에서는 근골격계질환을 발생시키는 하나의 요인인 신체 조직에 갑작스러운 부하를 들기 작업에서 Peak EMG 진폭을 통해 살펴보았다. 특히, 물체 내의 무게중심에 따라 Peak EMG 진폭이 어떻게 반응하고, 이를 줄일 수 있는 방안 중에 하나인 물체나 상체의 기울임 자세를 기존 연구・생체 역학적 해석・실험을 통해 도출해 보았다.

대상 데이터

EMG Raw Data는 TeleMyo 2004 G2(Noraxon Inc.)가 이용되어 표면전극(Surface Electrode)으로부터 감지된 근육의 전압(μV)이 분석 S/W인 MyoResearch XP Master Edition 1.06.21(Noraxon Inc.)에 전달 되도록하여 획득되었다.
최근 3개월간 요통을 포함한 근골격계질환을 경험하지 않았고 모두 오른손을 주로 사용하는 대학생 20대 남성 11명이 피실험자로 선정되었다. 이들의 평균 연령, 체중, 신장은 각각 23세, 69.
)에 전달 되도록하여 획득되었다. 표면전극은 Ag/AgCl 전극(3M Inc.)이다. 표면전극은 최장근은 L1에서 수평으로 2cm, 장늑근은 L2에서 5cm, 그리고 뭇갈래근에서 2cm 이격된 지점에 좌・우 쌍으로 부착되었다[12].

데이터처리

좌측 3개의 근육의 평균 Peak EMG 진폭에서 우측 3개 근육의 평균 Peak EMG 진폭을 뺀 값(Peak EMG Amplitude Difference, μV)을 종속변수로 하여 SP, AP, AB 조건에서 통계적으로 유의하게 차이가 나는지 알아보기 위해 분산분석이 실시된다.

성능/효과

마지막 두 번째 열의 평균 Peak 진폭은 모든 피실험자의 모든 근육에서 관측된 좌측과 우측의 Peak 진폭을 평균한 값이며, 마지막 열은 모든 피실험자의 좌측 Peak 진폭에서 우측 Peak 진폭을 뺀 값이다. 3개의 근육 중 장늑 근에서 Peak 진폭이 가장 크게 나타났다.
첫째, Peak EMG 진폭의 좌・우 평균은 물체 내 무게중심의 위치 및 상체 기울임과 무관하게 균형을 이룬다. 둘째, 좌・우 허리근육 중 더 큰 Peak EMG 진폭이 나타나는 곳은 무게중심에 먼 쪽(혹은 상체가 기울어지는 반대편)의 허리근육이다. 셋째, Peak EMG 진폭은 상체를 무게중심 쪽으로 기울이지 않는 것으로 일정부분 억제할 수 있다.
결과를 요약하면 쌍으로 이루어진 등근육 부위의 부하는 좌・우 허리근육의 EMG 진폭의 평균뿐만 아니라[4,5,10] Peak EMG 진폭의 평균에서도 균형 효과가 나타나며 이는 기존 연구[6]의 결과와 일치한다. 따라서 상대 비교를 위해서는 다른 Measure가 필요하며, 본 연구에서는 좌・우측 Peak EMG 진폭의 차이를 통해 무게중심의 효과를 비교하였고, 이를 통해 무게중심에 대측성의 근육에서 Peak EMG 진폭이 크게 나타남을 알 수 있었다. 또한 비대칭 무게중심의 물체를 드는 경우 상체를 무게중심 쪽으로 기울이지 않는 것이 무게중심의 대측성의 근육에서 발생하는 Peak EMG 진폭의 정도를 줄일 수 있다는 것이 연구되었다.
둘째, 좌・우 허리근육 중 더 큰 Peak EMG 진폭이 나타나는 곳은 무게중심에 먼 쪽(혹은 상체가 기울어지는 반대편)의 허리근육이다. 셋째, Peak EMG 진폭은 상체를 무게중심 쪽으로 기울이지 않는 것으로 일정부분 억제할 수 있다.
이에 연구가설이 다음과 같이 설정된다. 첫째, Peak EMG 진폭의 좌・우 평균은 물체 내 무게중심의 위치 및 상체 기울임과 무관하게 균형을 이룬다. 둘째, 좌・우 허리근육 중 더 큰 Peak EMG 진폭이 나타나는 곳은 무게중심에 먼 쪽(혹은 상체가 기울어지는 반대편)의 허리근육이다.

후속연구

본 연구에서는 비대칭 무게중심의 물체를 취급할 경우 자세 요인으로써 상체의 기울임만을 고려하였지만, 이 외에도 상체 비틀림(In the traverse plane)이나 두 발의 위치 변화를 통해 Peak EMG 진폭이 발생하는 부위의 부하를 줄이는 방안도 연구될 가치가 있다. 또한 EMG 진폭은 근육의 수축에 비례하므로[14,15], 드는 속도를 달리하여 Peak EMG 진폭의 영향을 측정해 보는 것도 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	근골격계질환 환자는 2010년 전체 산업재해자수의 몇 퍼센트인가?	근골격계질환(Musculosckeltal Disorders)에 대한 관심이 높아지고 본격적으로 산업체 전반에 걸쳐 통계적 자료가 구축된 1998년 이후 해마다 전체 산업재해 비율 중 근골격계질환이 가파르게 증가하고 있는 추세이다[1]. 2010년 전체 산업재해자수 98,645명 중 근골격계질환 환자는 5,502명으로 5.6%를 차지하고 있었으며, 근골격계질환 중 요통(Low Back Pain, LBP)관련 질환은 4,008명으로 72.8%를 차지하였다[2].
	들기 작업은 어떤 병에 치명적인 영향을 주는가?	본 연구의 목적은 중량물 들기 작업시 비대칭 무게중심과 상체 옆으로 기울임 여부가 어떻게 L5/S1 주변 허리 근육의 Peak EMG 진폭에 영향을 미치는지를 알아보는 것이다. 요통을 포함한 근골격계질환은 무겁지 않은 물체의 지속적인 반복 취급뿐만 아니라, 일회성의 커다란 부하도 신체 조직의 부담으로 작용하여 발생할 수 있다. 11명의 20대 대학생 남성은 15.
	기존 연구에서 물체 내부의 무게중심이 물체중앙에 있는 연구가 고려되었는데 이러한 연구들을 적용하기 힘든 이유는?	하지만 산업체 및 일상생활에서 비대칭 무게중심 물체를 다루는 경우는 대칭 무게중심 물체를 다루는 경우만큼 흔하다. 예를 들어 Desktop PC 본체의 무게중심은 부품 중 가장 무거운 전원 공급 장치(Power Supply Unit)가 위치한 곳으로 주로 본체 중앙에 있지 않으며, 전자레인지는 조작부(Control Panel)가 좌나 우측에 있고, 이 조작 부가 위치한 쪽으로 무게중심이 옮겨가 있다.

참고문헌 (18)

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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