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문제 정의
- 위에서 보는 것과 같이, 크레인 작업에 대한 객관적인 연구가 부족한 상황이다. 따라서 본 연구는 크레인 작업 시 작업자세와 부하에 따른 주관적 평가와 함께 작업자의 목의 부하가 얼마나 되는지 EMG 측정을 통해 근육의 활동을 분석하고자 한다.
- 본 연구는 크레인 작업과 같이 정적으로 목을 굽혀 밑보기 작업을 히는 자세에서의 목 근육의 부하에 대한 것이다. 목을 굽혀 밑 보기 작업을 히는 자세에서와 같은 실험에서 측정을 통하여 근육의 근전도를 기록하고 정규화하여 실험시간이 지남에 따른 EMG의 경향을 평가, 분석하였다.
제안 방법
- 크레인 작업자들이 작업 시 팔은 콘솔박스에 기대고 있으므로 피실험자들도 책상에 팔을 지지한 상태에서 허리와 목을 동시에 굽혀 아래를 보는 자세를 취하게 하였다. Myo Trace 400을 사용하여 근육의 피로도를 측정하였으며, sampling rate는 1000Hz이었다. 보통 크레인 작업은 전문 기사가 작업하게 되어 있어 작업이 필요한 동안은 근무시간에는 휴식시간외에는 작업을 계속한다.
- EMG를 측정함과 동시에, 매 5분마다 Borg's CR-10 scale10)을 사용하여 주관적인 작업부하를 정하도록 하였다.
- 실험 전 피 실험자에게 Borg’s CR-10 scale에 대한 교육을 실시하였다, 5분마다 30초 측정 후 자세는 계속 유지한 상태에서 Borg’s CR-10 scale에 대하여 주관적 부하를 정하도록 하였다.
- 하지만, 장시간 계속적인 실험은 피 실험자에게 문제를 일으킬 수 있으므로 예비실험을 통하여, 피 실험자가 더 이상 실험을 진행하기 힘들다고 하는 시간이 60분으로 측정되었으므로 실험시간을 총 60분으로 정하였다. 피 실험자들은 60분 동안 실험자세를 지속하였으며 5분마다 30초를 sampling window로 정하여 EMG를 측정하였다. EMG를 측정함과 동시에, 매 5분마다 Borg's CR-10 scale10)을 사용하여 주관적인 작업부하를 정하도록 하였다.
- 예비 실험에서 피 실험자들의 목 근력을 알아본 결과 이마 위치의 머리 앞에 벨트를 걸어 머리로 잡아당길 수 있는 근력이 5 kg 이었다. 따라서 실험 시작 전에 Force Gauge를 이용하여 머리를 뒤로 당길 때의 EMG와 목 근육이 내는 힘을 0~5 kg사이에서 1 kg씩을 구간으로 하여 EMG 진폭(amplitude)를 측정하여 이 자료로 선형화귀식(linear regression)을 만들어서 실제 실험의 EMG 자료를 정규화하였다.
- 11과 12는 승모근의 시간에 따른 EMG 값의 추세를 보여주고 있다. 이도 마찬가지로 EMG값을 측정한 후 이를 정규화하여 재분석하였다. 아래를 보는 작업자세가 목 근육뿐만 아니라 승모근에도 영향을 줄 것이라는 가정 하에 승모근의 EMG도 측정하였으나, 목은 앞으로 숙이고 팔은 팔걸이를 지지하는 작업 자세로 근전도를 측정하였기 때문에, 목을 지탱하는 두최장근에 비하여 팔의 움직임을 담당하는 승모근의 근전도의 변화가 거의 없음을 알 수 있다.
- 본 연구는 크레인 작업과 같이 정적으로 목을 굽혀 밑보기 작업을 히는 자세에서의 목 근육의 부하에 대한 것이다. 목을 굽혀 밑 보기 작업을 히는 자세에서와 같은 실험에서 측정을 통하여 근육의 근전도를 기록하고 정규화하여 실험시간이 지남에 따른 EMG의 경향을 평가, 분석하였다. 또한, 이와 동시에 주관적 불편도의 경향을 분석하였다.
- 목을 굽혀 밑 보기 작업을 히는 자세에서와 같은 실험에서 측정을 통하여 근육의 근전도를 기록하고 정규화하여 실험시간이 지남에 따른 EMG의 경향을 평가, 분석하였다. 또한, 이와 동시에 주관적 불편도의 경향을 분석하였다.
- 본 연구는 밑보기 작업에 의한 목의 피로도를 측정하는 것이 목적이었기 때문에 팔을 책상으로 지지하게 하여 목숙임에 의한 어깨의 피로도만 측정하였다. 하지만 크레인 운전자들은 밑보기 작업 시 팔을 양쪽으로 벌려서 조종간을 잡고 움직이며 작업하기 때문에 어깨의 피로도도 상당할 것으로 예상된다.
- 보통 크레인 작업은 전문 기사가 작업하게 되어 있어 작업이 필요한 동안은 근무시간에는 휴식시간외에는 작업을 계속한다. 하지만, 장시간 계속적인 실험은 피 실험자에게 문제를 일으킬 수 있으므로 예비실험을 통하여, 피 실험자가 더 이상 실험을 진행하기 힘들다고 하는 시간이 60분으로 측정되었으므로 실험시간을 총 60분으로 정하였다. 피 실험자들은 60분 동안 실험자세를 지속하였으며 5분마다 30초를 sampling window로 정하여 EMG를 측정하였다.
- 본 실험의 결과를 주관적 부하와 객관적 부하인 근전도 실험의 결과로 나누어 기술하였다. 통계적인 분석방법으로 SAS 9.
대상 데이터
- 피 실험자의 나이는 23.89 ± 2.56세, 신장은 173.44 ± 8.63 cm, 체중은 68.89 ± 12.42 kg 이었다.
- 본 연구에는 피 실험자로 20-27세의 건강한 남, 여 대학생 10명이 참여 하였으며, 유료 참여자이었다. 피 실험자의 나이는 23.
- 42 kg 이었다. 피 실험자들은 사전에 실험에 대하여 설명을 들었으며, 근골격계 관련 병력이 없는 사람들로 선정하였다.
- 목과 목을 지탱하는 어깨에 발생하는 피로도를 객관적으로 평가하기 위하여 머리와 목을 움직이는 근육으로 가장 중요한 두최장근(longissimus muscle of head)과 승모근이 분석의 대상이 되었다(Fig, 3). 이외에도 머리와 목을 움직이는 많은 근육들이 있으나, 대부분 심층근이거나 Surface electrode를 사용하기 어려운 이유로 인하여 분석 대상에서 제외하였다.
성능/효과
- 에서는 거북목 환자들을 대상으로 장시간의 컴퓨터 사용 시 목과 등 근육의 근전도 신호를 측정하였다. 거북목증후군의 경우 정상인에 비해 활성도는 감소하고 피로도는 증가함을 보였다. 하지만, 이 연구는 크레인 작업자의 자세와는 다르고, 거북목 증후군의 환자만을 대상으로 하였기 때문에 크레인 작업자에게 적용하는 데에는 한계가 있다.
- 4에 나타나 있으며 평균값과 범위를 보이고 있다. 목을 숙여 작업하는 경우 시간이 지남에 따라서, 피 실험자들의 주관적 부하가 선형으로 증가하는 형태를 보였다. 실험이 60분을 경과한 시점에서의 주관적 부하는 평균 8.
- 목을 숙여 작업하는 경우 시간이 지남에 따라서, 피 실험자들의 주관적 부하가 선형으로 증가하는 형태를 보였다. 실험이 60분을 경과한 시점에서의 주관적 부하는 평균 8.95로 매우 심한 통증을 느낀다고 평가하였는데 이는 실험 시작 초기의 주관적 부하인 평균 1.68보다 5.3배 늘어난 것이며 실제로 실험 중에 피실험자들이 심한 피로도와 통증을 호소하였다. ANOVA 분석 결과 증가 추세가 유의한 것(F=4245.
- 또한 증가 기울기를 검증한 결과 (가설: 기울기 β₁=0) 귀무가설이 부정되었으므로 시간이 지남에 따라 목 근육에 더 큰 부하가 걸린다는 것이 증명되었다.
- 이 EMG 수치를 정규화하여 분석을 한 결과는 Fig 7과 8 같이 두 목 근육 전부 시간에 따라 진폭이 0분일 때 보다 60분일 때 왼쪽은 63.3%, 오른쪽은 53.0% 증가하는 추세를 보이고 있다. ANOVA 분석을 한 결과 두 근육 모두 유의(F=57.
- 증가 기울기를 검증한 결과 (가설: 기울기 β₁=0) 귀무가설이 유의하였다고 판단되었으므로 시간이 지남에 따라 목 근육의 부하와 관계가 없다는 것으로 증명되었다.
- 95(매우 심한 통증) 이상으로, 실험자들은 시간이 지남에 따라 극심한 피로를 느낀다고 응답하였다. EMG 신호의 경우는 우선 두최장근의 진폭이 시간에 따라 증가하는 것을 알 수 있었다. 실험이 60분을 경과한 시점에서 좌측 두최장근은 63.
- EMG 신호의 경우는 우선 두최장근의 진폭이 시간에 따라 증가하는 것을 알 수 있었다. 실험이 60분을 경과한 시점에서 좌측 두최장근은 63.3%, 우측 두최장근은 진폭이 53.0% 증가하였다. Center frequency도 좌측 두최장근은 10.
- 0% 증가하였다. Center frequency도 좌측 두최장근은 10.1%, 우측 두최장근은 19.25% 감소하는 것을 통해 피로도가 커진다는 것을 알 수 있었다.
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