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문제 정의
- 따라서, 본 연구의 목적은 두 가지 손잡이 형태(수평형, 수직형)를 등척적 최대 미는 힘 기준에서 비교하고자 하였다. 즉, 여러 가지 손잡이 높이와 손잡이 간격 조건에서 수평형 손잡이와 수직형 손잡이에 따라 등척적 최대 미는 힘 차이를 비교하는 것이었다.
- 본 연구에서는 손잡이 높이, 간격, 각도에 따른 최대 미는 힘을 측정하여, 손잡이 설계 변수에 따른 미는 힘을 분석하였다. 먼저, 손잡이 높이는 미는 힘과 주관적 불편도에 통계적으로 유의하게 영향을 미치는 것으로 나타나 4륜 손잡이에서 중요한 설계변수인 것으로 판단된다.
제안 방법
- 실험 조건 사이에는 최소 2분의 휴식시간을 주어 피로가 누적되지 않도록 하였으며, 피실험자가 원하면 더 긴 휴식시간을 주도록 하였다. 18개 조건에서 2회 반복 측정이 끝나고 쉬는 시간에 손, 어깨, 허리, 전체의 주관적 불편도를 조사하였다.
- 피실험자에게 먼저 실험의 목적과 내용에 대하여 설명을 한 다음, 키, 몸무게, 어깨너비, 주먹 높이 등의 인체 측정을 실시하였다. 그리고, 밀기 힘은 수평방향으로 급격한 힘 증가 없이 서서히 증가시키면서 1초 정도 후에 최대 힘에 이를 수 있도록 한 후 3초간 유지하도록 설명하고 충분히 익숙해 질 때까지 연습을 하였다. 최대 미는 힘을 발휘할 때는 고개를 들고 앞을 보도록 하였다.
- 독립변수로는 손잡이 높이(3 수준), 손잡이 간격(3 수준), 손잡이 각도(2 수준)이었으며, 실험 계획은 3×3×2 완전 요인 설계(Full factorial design)을 사용하였다.
- 본 실험에서 실험 조건의 순서는 무작위로 하였으며, 각 조건에서 2번 반복 하였다. 실험 조건 사이에는 최소 2분의 휴식시간을 주어 피로가 누적되지 않도록 하였으며, 피실험자가 원하면 더 긴 휴식시간을 주도록 하였다.
- 최대 미는 힘과 주관적 불편도를 종속변수로 하여, 세 가지 독립변수들의 영향을 평가하기 위해 분산분석을 실시하였으며, 주 효과가 유의하여 각 수준별 평균 비교가 필요한 경우 SNK 사후 분석을 실시하였다. 분산분석에서 높이, 간격, 각도는 모수 인자로, 피실험자는 변량인자로 취급하여 분석하였다. 통계 패키지는 SPSS(Statistical Package for the Social Science) 19.
- 손잡이 높이의 정의는 바닥에서 손잡이 중심까지의 거리이며, 명치높이+0.15×신장(높음), 명치높이(중간), 명치높이-0.15×신장(낮음)의 세 가지로 변화시켰다.
- 본 실험에서 실험 조건의 순서는 무작위로 하였으며, 각 조건에서 2번 반복 하였다. 실험 조건 사이에는 최소 2분의 휴식시간을 주어 피로가 누적되지 않도록 하였으며, 피실험자가 원하면 더 긴 휴식시간을 주도록 하였다. 18개 조건에서 2회 반복 측정이 끝나고 쉬는 시간에 손, 어깨, 허리, 전체의 주관적 불편도를 조사하였다.
- 최대 미는 힘을 발휘할 때는 고개를 들고 앞을 보도록 하였다. 오른쪽 다리 중심은 손잡이 바로 아래에 놓고, 왼쪽 다리는 왼쪽 다리 앞꿈치가 오른쪽 다리 뒤꿈치에 오도록 하고, 간격은 어깨너비 정도로 편하게 벌리도록 하였다.
- 종속변수로 최대 밀기 힘을 측정하였으며, 또한, 각 조건에서의 힘 측정이 끝난 후 손, 어깨, 허리, 전체의 주관적 불편도를 CR-10 척도를 이용하여 조사하였다.
- 피실험자에게 먼저 실험의 목적과 내용에 대하여 설명을 한 다음, 키, 몸무게, 어깨너비, 주먹 높이 등의 인체 측정을 실시하였다. 그리고, 밀기 힘은 수평방향으로 급격한 힘 증가 없이 서서히 증가시키면서 1초 정도 후에 최대 힘에 이를 수 있도록 한 후 3초간 유지하도록 설명하고 충분히 익숙해 질 때까지 연습을 하였다.
대상 데이터
- 미는 힘 측정 실험에는 과거에 근골격계질환 증상이 없었던 12명의 건강한 남자 대학원 및 대학생이 실험에 참가하였다. 피실험자의 평균 나이는 23.
데이터처리
- 세 가지 독립 변수가 최대 미는 힘에 미치는 영향을 분산분석을 통하여 통계적 유의성을 평가하였으며, 그 결과가 다음 [Table 2]에 제시되어 있다.
- 최대 미는 힘 측정 데이터는 1초 이후에 약 2~3초 간의 비교적 안정된 구간의 RMS(Root Mean Square) 값을 구하였으며, 2회 반복 값의 평균을 구하여 이후 분석에 사용하였다. 최대 미는 힘과 주관적 불편도를 종속변수로 하여, 세 가지 독립변수들의 영향을 평가하기 위해 분산분석을 실시하였으며, 주 효과가 유의하여 각 수준별 평균 비교가 필요한 경우 SNK 사후 분석을 실시하였다.
- 최대 미는 힘 측정 데이터는 1초 이후에 약 2~3초 간의 비교적 안정된 구간의 RMS(Root Mean Square) 값을 구하였으며, 2회 반복 값의 평균을 구하여 이후 분석에 사용하였다. 최대 미는 힘과 주관적 불편도를 종속변수로 하여, 세 가지 독립변수들의 영향을 평가하기 위해 분산분석을 실시하였으며, 주 효과가 유의하여 각 수준별 평균 비교가 필요한 경우 SNK 사후 분석을 실시하였다. 분산분석에서 높이, 간격, 각도는 모수 인자로, 피실험자는 변량인자로 취급하여 분석하였다.
성능/효과
- 5 N)을 나타낸 것으로 평가되었다([Figure 2] 참조). SNK 사후 검정에서도 3개 높이가 모두 다른 그룹으로 분류되어, 서로 통계적으로 유의하게 다름을 알 수 있었다.
- 05). 구체적인 손잡이 높이의 효과를 보면, 중간 높이(명치 높이)에서 최대 미는 힘이 다른 높이보다 가장 높게 발휘되었으며, 또한, 손, 어깨, 허리, 전체 불편도도 가장 낮은 값을 나타냈다. 한편, 높은 위치(명치높이 + 0.
- 항공기 배식 카트를 연구한 연구에서는 무게(20kg, 40kg, 60kg), 바닥 재질(카펫, 리놀륨), 바닥 기울기(-2°, 0°, +2°)를 달리하며 밀기/당기기/회전 작업을 할때의 척추(L4/L5) 압축력과 전단력을 측정하였다[4]. 그 결과, 모든 조건에서 단일 작업에서의 안전 작업 부하보다 낮은 부하를 나타냈으나, 밀기 작업에 비해 당기기, 회전을 할때, 척추 압축력과 전단력이 모두 높은 것으로 평가되 었다. 4륜 카트에서 무게, 바닥 재질, 바퀴의 너비, 반지름과 방향을 달리하며, 카트를 움직이기 위한 최소 힘을 측정한 연구에서는 바퀴 너비가 밀기/당기기 최소 힘에 통계적으로 유의한 영향을 주지 않았고, 밀기/당기기 최소 힘은 무게에 정비례하고, 바퀴 반지름에는 반비례하는 것으로 평가되었다[5].
- 그러나, 손잡이 높이와의 교호작용은 통계적으로 유의하였으며, 특히, 낮은 손잡이 높이에서 수평형보다 수직형 손잡이가 더 큰 미는 힘을 나타내었다. 이것은 회내 90°자세(수평) 에서 중립자세(수직)에 비해 약 20% 힘이 작게 발휘되는 것으로 보고한 연구[10]와 일치되는 결과이다.
- 전체적인 불편도의 분산분석 결과가 다음 [Table 4]에 제시되어 있다. 높이와 각도의 주효과는 통계적으로 유의하게 전체적인 불편도에 영향을 미치는 것으로 분석되었고, 교호작용 중에서는 높이와 각도, 거리와 각도의 교호작용이 통계적으로 유의하였다.
- 05에서 통계적으로 유의 하였고, 나머지 주효과와 교호작용은 모두 유의하지 않았다. 높이의 효과를 보며, 어깨와 같이 중간높이에서 가장 낮은 불편도(1.56)을 나타냈고, 낮은 위치(2.39), 높은 위치(2.77) 순으로 불편도가 증가하였다.
- 본 연구에서는 손잡이 높이, 간격, 각도에 따른 최대 미는 힘을 측정하여, 손잡이 설계 변수에 따른 미는 힘을 분석하였다. 먼저, 손잡이 높이는 미는 힘과 주관적 불편도에 통계적으로 유의하게 영향을 미치는 것으로 나타나 4륜 손잡이에서 중요한 설계변수인 것으로 판단된다. 특히, 중간 높이(명치 높이)에서 가장 큰 힘과 가장 낮은 불편도를 나타냈다.
- 손잡이 각도는 p 값이 0.06으로서 통계적 유의성은 약한 것으로 분석되었으며, 수직형 손잡이(260.4 ±85.6 N)가 수평형(250.5 ± 78.3 N) 보다 약 10 N 정도 더 큰 힘을 나타냈다.
- 3 N) 보다 약 10 N 정도 더 큰 힘을 나타냈다. 손잡이 각도의 주효과는 통계적 유의성이 약하였지만, 높이와의 교호작용은 통계적으로 유의하였다(p = 0.003). 다음 [Figure 3]에는 높이와 각도의 교호작용이 제시되어 있으며, 중간 높이에서는 두 각도 차이가 거의 없지만, 낮은 위치에서는 수직형 손잡이에서 약 34.
- 손잡이 높이는 분산 분석 결과에 의하면 최대 미는 힘과 주관적 불편도(손, 어깨, 허리, 전체)에 모두 통계적으로 유의하게 영향을 미치는 중요한 설계요소라는 것이 확인되었다(p < 0.05).
- 다음 [Figure 6]에는 각도와 간격의 교호작용이 제시되어 있다. 수직형 손잡이에서는 간격에 따른 불편도 차이가 거의 없었지만, 수평형 손잡이에서는 간격에 따른 불편도 차이가 크게 나타났다. 즉, 중간 간격에서 가장 낮은 불편도를 나타낸 반면, 좁거나 넓은 손잡이의 경우 수직형보다 수평형에서 더 높은 불편도를 나타냈다.
- 어깨의 주관적 불편도를 보면, 분산분석 결과 높이의 주효과만 유의수준 0.05에서 통계적으로 유의한 것으로 평가되었다(p < 0.01).
- 유의수준 0.05에서 높이(p = 0.02)와 각도(p =0.021)의 주효과, 높이와 간격(p = 0.007), 높이와 각도(p < 0.01)의 교호작용이 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다.
- 전체적인 불편도는 중간 높이에서 가장 낮은 불편도 (1.83)를 나타냈으며(낮은 위치 : 3.20, 높은 위치 :3.87), 수직형 손잡이(90)의 불편도(2.73)가 수평형 손잡이(3.20)보다 불편도가 낮았다. 다음 [Figure 5]에는 각도와 높이의 교호작용이 제시되어 있다.
- 이것은 회내 90°자세(수평) 에서 중립자세(수직)에 비해 약 20% 힘이 작게 발휘되는 것으로 보고한 연구[10]와 일치되는 결과이다. 주관적 불편도에서도 수직형이 수평형보다 손/손목과 전체적인 불편도가 낮은 것으로 분석되었다. 즉, 수직형 손잡이를 잡을 때에는 회내/회외 동작이 거의 없는 중립자세를 취할 수 있지만, 수평형 손잡이를 잡을 때에는 회내 동작이 일어나 비중립적 자세에서 힘을 발휘해야 하는 것이 수평 손잡이에서의 낮은 미는 힘과 높은 불편도의 원인으로 판단된다.
- 05). 즉 수평적 손잡이의 경우 회내 동작이 일어나 비중립적 자세를 취하게 되어서, 중립적 자세를 취하는 수직형 손잡이가 최대 미는 힘이 더 크게 발휘되었고, 손/손목 및 전체적인 불편도가 더 낮게 나타났다.
- 수직형 손잡이에서는 간격에 따른 불편도 차이가 거의 없었지만, 수평형 손잡이에서는 간격에 따른 불편도 차이가 크게 나타났다. 즉, 중간 간격에서 가장 낮은 불편도를 나타낸 반면, 좁거나 넓은 손잡이의 경우 수직형보다 수평형에서 더 높은 불편도를 나타냈다.
- 한편, 높은 위치(명치높이 + 0.15×신장)는 다른 높이보다 밀기힘이 가장 작게 발휘되었으며, 손/손목 부위를 제외한, 어깨, 허리, 전체적 불편도가 가장 높게 나타났다.
- 특히, 중간 높이(명치 높이)에서 가장 큰 힘과 가장 낮은 불편도를 나타냈다. 한편, 손잡이 간격은 효과가 거의 나타나지 않았으며, 일부 교호작용에서만 유의한 효과를 나타냈다. 마지막으로 손잡이 각도(수평형태, 수직 형태)도 미는 힘과 불편도에 유의한 영향을
후속연구
- 즉, 4륜 카트를 운전할 때에는 전진에서는 미는 힘만 요구되지만, 방향을 바꾸는 회전 힘도 사용되므로, 추후 회전 힘을 포함하여 비교하는 것이 필요하다. 또한, 정적 자세에서의 미는 힘은 동적 미는 힘과 다를 수 있으므로 실제 4륜 카트를 사용한 검정 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 본 연구의 제한점으로는 수평형 손잡이와 수직형 손잡이 비교를 최대 미는 힘과 불편도 기준에서만 하였다는 점이다. 즉, 4륜 카트를 운전할 때에는 전진에서는 미는 힘만 요구되지만, 방향을 바꾸는 회전 힘도 사용되므로, 추후 회전 힘을 포함하여 비교하는 것이 필요하다.
- 본 연구의 제한점으로는 수평형 손잡이와 수직형 손잡이 비교를 최대 미는 힘과 불편도 기준에서만 하였다는 점이다. 즉, 4륜 카트를 운전할 때에는 전진에서는 미는 힘만 요구되지만, 방향을 바꾸는 회전 힘도 사용되므로, 추후 회전 힘을 포함하여 비교하는 것이 필요하다. 또한, 정적 자세에서의 미는 힘은 동적 미는 힘과 다를 수 있으므로 실제 4륜 카트를 사용한 검정 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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