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문제 정의
- 손잡이 높이, 간격, 수평 각도를 변화시키며 외륜 수레 운전에 요구되는 힘을 측정한 김경아 등 (2011)의 연구16)를 보면, 이러한 손잡이 변수의 영향이 미는 힘, 드는 힘, 회전 힘 등 발휘 힘에 따라 다르게 나타났다. 본 연구에서는 기존 연구에서 고려하지 않은 손잡이 수직 각도를 포함하여 손잡이 설계 변수들(높이, 간격, 수평 각도, 수직 각도)이 외륜 수레 운전에 요구되는 힘인 드는 힘, 미는 힘, 회전 힘(전두면에서의 시계방향 회전 힘)에 미치는 영향을 평가하여 인간공학적 설계를 위한 기초 데이터를 확충하는 것을 목표로 하였다.
제안 방법
- 독립 변수는 손잡이 높이, 간격, 수평 각도, 수직각도였으며, 모두 2 수준으로서 24 factorial design을 사용하였다. 다음 Table 1에는 4개 독립변수의 처리 조건이 제시되어 있다.
- 이후, 힘 측정 장치에서 들기, 밀기, 회전 힘을 발휘하는 요령을 설명하고 연습을 하여 힘 발휘에 익숙해지도록 하였다. 들기 힘과 밀기 힘은 Fig. 2와 같은 자세에서 위로 드는 힘과 앞으로 미는 힘을 발휘하도록 하였으며, 회전 힘은 시계방향으로 회전시키는 힘으로, 왼손으로는 들고, 오른손으로는 누르는 힘을 발휘하도록 하였다.
- 본 연구에서는 손잡이 수직 각도를 포함하여, 손잡이 높이, 간격, 수평 각도를 변화시키면서, 외륜 수레 운전에 필요한 힘인 드는 힘, 미는 힘 및 회전 힘을 측정하였다. 0°와 15°로 변화시킨 손잡이 수직 각도는 3가지 힘에 영향을 미치지 않는 것으로 평가되었다.
- 본 연구에서는 외륜 운반차를 운용하기 위해서 동원되는 드는 힘, 미는 힘과 회전 힘을 손수레 설계 변수 중에서 손잡이 높이, 간격, 수평각도 및 수직 각도를 달리하면서 측정하였다.
- 피 실험자에게 실험 내용에 대한 개략적인 설명을 한 후, 키, 몸무게, 어깨너비, 주먹 높이를 측정하였다. 이후, 힘 측정 장치에서 들기, 밀기, 회전 힘을 발휘하는 요령을 설명하고 연습을 하여 힘 발휘에 익숙해지도록 하였다. 들기 힘과 밀기 힘은 Fig.
- 피 실험자에게 실험 내용에 대한 개략적인 설명을 한 후, 키, 몸무게, 어깨너비, 주먹 높이를 측정하였다. 이후, 힘 측정 장치에서 들기, 밀기, 회전 힘을 발휘하는 요령을 설명하고 연습을 하여 힘 발휘에 익숙해지도록 하였다.
- 16개 실험 조건의 제시 순서는 무작위로 하였으며, 각 실험 조건 사이에는 최소 2분의 휴식시간을 주었다. 힘 발휘 시 발의 위치는 오른발 복숭아뼈가 손잡이 중심 아래에 위치하고, 왼발은 뒤로 빼어 오른발 뒤꿈치에 왼발 앞부분이 오도록 하였으며, 간격은 어깨 너비로 벌리도록 한 자세를 사용하였다(Fig. 2 참조). 인체 측정 및 실험 준비를 포함하여 전체 실험 시간은 약 2시간 정도가 소요되었다.
대상 데이터
- 근골격계질환 경험이 없는 건강한 20대 남자 대학생 및 대학원생 12명이 실험에 참가하였으며, 피실험자의 나이 평균은 23.3 ± 1.6세, 신장 평균은 175.6 ± 4.8 cm, 몸무게 평균은 71.9 ± 10.4 kg 이었다.
데이터처리
- 4가지 독립변수가 드는 힘 평균에 미치는 영향 유무를 파악하기 위해 분산분석을 실시하였으며, 다음 Table 3에 분산분석 결과가 2차 교호작용 까지만 제시되어 있다.
- 측정된 힘 데이터는 초기 1초 이후에 안정된 구간 (약 2~3초)의 rms 평균을 구하였다. 손잡이 변수가 드는 힘, 미는 힘, 회전 힘 각각에 미치는 영향 평가를 위해 분산분석을 실시하였으며, 분석에는 SPSS 12.0 소프트웨어를 사용하였다. 분산 분석 시에는 피실험자 요인을 변량 인자로 지정하여 분석하였다.
- 측정된 힘 데이터는 초기 1초 이후에 안정된 구간 (약 2~3초)의 rms 평균을 구하였다. 손잡이 변수가 드는 힘, 미는 힘, 회전 힘 각각에 미치는 영향 평가를 위해 분산분석을 실시하였으며, 분석에는 SPSS 12.
성능/효과
- 0°와 15°로 변화시킨 손잡이 수직 각도는 3가지 힘에 미치는 영향이 거의 없는 것으로 평가되었으며 (p>0.05), 단지 손잡이 높이, 간격와의 3차 교호작용만 미는 힘에서 유의한 것으로 평가되었다(p<0.05).
- 높이의 주효과를 보면, ‘주먹 높이’에서 회전 힘 평균은 83.7 Nm로서 ‘주먹높이 + 0.1x신장 높이’(74.5 Nm)보다 더 큰 힘이 발휘되었다.
- 드는 힘에는 손잡이 높이와 수평 각도의 주 효과가 통계적으로 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났으며 (p<0.05), 교호작용은 모두 유의하지 않은 것으로 평가되었다 (p>0.05).
- 손잡이 수평각도의 경우 0°에서 15°보다 더 큰 드는 힘과 미는 힘이 발휘되었다. 본 연구 결과와 김경아 등(2011)의 연구 결과를 종합할 때, 손잡이 너비는 어깨 너비의 1.5배, 수평 각도는 0°가 추천된다. 이상의 연구 결과는 외륜 운반차손잡이 변수를 결정할 때 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 본 연구에서는 ‘주먹 높이’와‘주먹높이+0.1×신장’으로 변화시킨 손잡이 높이의 효과는 3가지 힘에서 다르게 나타났다.
- 본 연구에서도 ‘1.5 × 어깨너비’와 ‘1.75 ×어깨너비’에서 드는 힘과 미는 힘은 차이가 없었으며, 회전 힘 또한 차이가 없는 것으로 평가되었다(p > 0.05).
- 0°와 15°로 변화시킨 손잡이 수직 각도는 3가지 힘에 영향을 미치지 않는 것으로 평가되었다. 손잡이 간격 변수도 2가지 실험 조건 (어깨 너비의 1.5배와 1.75배)에서 3가지 힘 차이는 없는 것으로 평가되었다. 한편, 손잡이 높이의 경우 드는 힘과 회전 힘은 ‘주먹 높이’에서 더 큰 힘이 발휘 되었으며, 미는 힘은 ‘주먹높이+0.
- 즉, ‘주먹 높이’에서는 팔꿈치 각도가 180°로 편 자세가 되며, 이렇게 팔을 편 자세에서 드는 힘과 회전 힘의경우 발휘되는 힘이 손잡이에 더 효과적으로 전달될수 있었다.
- 회전 힘에 유의수준 0.05에서 유의한 영향을 미치는 것으로 나타난 요인은 높이 주효과 (p < 0.05) 와 높이, 간격, 수직각도의 3차 교호작용이었다 (p < 0.01).
후속연구
- 05). 손잡이 수직각도는 손잡이 높이 변수와 마찬가지로 작업자의 신장 및 팔꿈치 굴곡 각도에 따라 변하게 되지만, 현재까지 외륜 수레 운전 작업에서의 작업자세 및 외륜 수레 손잡이 수직 각도에 대한 연구가 미비하므로, 이와 관련한 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
- 5배, 수평 각도는 0°가 추천된다. 이상의 연구 결과는 외륜 운반차손잡이 변수를 결정할 때 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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