[논문]조타실과 기관실 근무자의 뱃멀미 민감성에 대한 연구

김득봉; 김부기; 임긍수; 김홍렬; 김창수

doi:10.7837/kosomes.2014.20.1.042

조타실과 기관실 근무자의 뱃멀미 민감성에 대한 연구
A Study on the Sea-sickness Susceptibility of Seafarer at the Wheel House and Engine Room 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.20 no.1 = no.60, 2014년, pp.42 - 48

김득봉 (한국해양대학교 대학원) , 김부기 (목포해양대학교 실습선) , 임긍수 (목포해양대학교 실습선) , 김홍렬 (목포해양대학교 실습선) , 김창수 (목포해양대학교 대학원)

초록
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멀미는 구토 증상뿐만 아니라 현기증, 두통, 졸음, 피로감, 무기력증 등을 동반하여 선박운항자의 신체리듬과 판단능력을 저하시켜 해양사고로 이어질 수 있다. 이 연구는 승선경험이 없는 조타실 근무자(실습항해사)와 기관실 근무자(실습기관사)를 대상으로 뱃멀미 민감성에 대하여 조사하였다. 선박의 X, Y, Z축 방향에 대한 선체운동을 측정할 수 있는 선체운동계측장비(motion sensor)를 이용하여 선체의 운동을 계측하였고, 설문을 통해 조타실과 기관실 근무자의 멀미에 대한 증상 정도(VIR, VSR)를 산출하였다. 이 연구를 통해 동일한 상황에서 조타실 근무자와 기관실 근무자간에 느끼는 멀미 정도에 차이가 있다는 것을 알 수 있었으며, 멀미는 선체 움직임의 크기뿐만 아니라 움직임의 주기와도 높은 연관성이 있다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 X축과 Y축 방향 선체운동보다 Z축 방향의 선체운동이 멀미와 상관관계가 높았다. Z축 이외 X축과 Y축에 대한 연구가 진행된다면 조타실과 기관실 근무자의 안전과 선박의 거주성 및 승선감 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Seasickness not only makes persons on board vessels to vomit but also causes vertigo, headache, sleepiness, fatigue, lethargy and other discomforts. This ailment leads to disturbance of biorhythm and decline of perception which would eventually cause reduction of situational awareness among ship's operators that leads to marine accident. This study is about the sensitivity of people onboard ships to seasickness and focused on deck or navigation officer cadets(apprentice officers) and engine officer cadets(apprentice engineers) who have no previous experiences on board. It is conducted by using motion sensor that can measure ship's X, Y, Z-axis motions and through the questionnaire survey, and evaluated each students' degree of seasickness symptoms. Through this study, in same circumstance, we have known that there are different degrees of motion sickness for wheel house worker and engine room worker, It also confirmed that seasickness have high relationship with degree of hull motion and also, with cycle of hull motion. In addition, we have confirmed that Z-axis hull movement has higher relationship with seasickness than X-axis and Y-axis hull movements. This study aims to initiate additional researches about X-axis and Y-axis of the ship's motion which it expects to greatly enhance safety of wheelhouse and engine room personnel, ship's livability and comfortable sailing.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

IMU 센서를 조타실에 설치하여 항해 시작부터 부두 접안 시까지 선체 운동을 계측하였고, 피실험자의 VIR과 VSR을 알아보기 위해 동일 시간(당직교대 후 2시간 후)에 각 근무 위치에서 설문을 수행하게 하였다. 조사된 설문자료와 선체운동 계측값을 바탕으로 VIR과 VSR를 산출하였고 조타실 근무자(실습항해사)와 기관실 근무자(실습기관사)의 멀미 증상에 차이가 있는지 비교·분석하였다.
논문의 간결성을 위해 Heaving(He), Pitching(Pi), Rolling(Ro), Heaving period(Hp), Rolling period(Rp)로 표현한다.
이 연구는 승선경험이 없는 실습항해사와 실습기관사를 대상으로 멀미증상 설문을 수행하였으며, 설문결과를 바탕으로 VIR과 VSR을 산출하였고 조타실 근무자와 기관실 근무자 간의 차이를 비교·분석하였다. 또한 X, Y, Z축 방향의 선체운동 성분과 멀미의 상관관계에 대해 분석하였고, 이중에서 멀미와 가장 밀접한 선체운동 성분을 기준으로 멀미 유발에 대해 연구하였다. 이 연구의 결론은 다음과 같다.
설문과 선체운동 계측 결과를 바탕으로 선체 운동과 멀미의 상관관계, 조타실 근무자와 기관실 근무자의 멀미 민감성에 대한 비교·분석을 수행하였다.
이 논문은 조타실과 기관실에 근무하는 해기사(승선 경험이 없는 실습항해사와 실습기관사)를 대상으로 설문을 통해 구토발생률(Vomiting Incidence Rate : VIR)과 구토증상지수(Vomiting Symptom Rate : VSR) 산출하였고, 선체운동계측장비를 이용하여 X, Y, Z축에 대한 선체운동 값을 계측하였다. 설문과 선체운동 계측 결과를 바탕으로 선체 운동과 멀미의 상관관계, 조타실 근무자와 기관실 근무자의 멀미 민감성에 대한 비교·분석을 수행하였다.
이 연구는 승선경험이 없는 실습항해사와 실습기관사를 대상으로 멀미증상 설문을 수행하였으며, 설문결과를 바탕으로 VIR과 VSR을 산출하였고 조타실 근무자와 기관실 근무자 간의 차이를 비교·분석하였다.
이번 연구에서는 ISO에서 제안하는 MSI 평가기법과 달리 VIR와 VSR의 개념을 도입하여 분석하였다. MSI 평가기법을 사용하지 않은 이유는, MSI는 Z축 방향의 진동을 계측하여 Fig.
이번 연구에서는 승선 경험이 없는 학생을 대상으로 멀미 발생 현황을 조사하였고 선체 운동의 수직(Z)축 성분 위주로 연구를 진행하였다. 또한 실험선박과 같이 조타실이 선수에 있고 기관실은 선미에 위치한 선박을 대상으로 하였기 때문에 선미부근에 조타실과 기관실이 설치된 일반적인 상선에서는 이 논문과 다른 결과를 보일 수 있다.
조사된 설문자료와 선체운동 계측값을 바탕으로 VIR과 VSR를 산출하였고 조타실 근무자(실습항해사)와 기관실 근무자(실습기관사)의 멀미 증상에 차이가 있는지 비교·분석하였다.

대상 데이터

본 연구를 위해 사용한 선체운동계측장비는 해양석유시추시설이나 수로조사선에서 사용되고 있는 관성측정장치센서(Inertial Measurement Unit : IMU)로, IMU 센서는 X, Y, Z축 방향의 3차원 공간정보를 표시하기 위해 센서 내부에 3개의 자이로스코프와 3개의 가속도계, 컴퓨터로 이루어져 있다. 센서 내부에 내장된 컴퓨터는 X, Y, Z축 방향의 각 센서에서 들어오는 신호를 연산과 필터링을 통해 가속도(m/s²), 속도(m/s), 거리(m), 주기(period) 값 등으로 변환하여 사용자에게 나타낸다.
승선생활에 익숙하지 않은 실습항해사와 실습기관사를 실험대상으로 선발하였다. 피실험자는 실습항해사 41명(여 8명), 실습기관사 46명(여 9명)으로 총 87명(여 17명)이 참여하였으며 감기증세가 있어 감기약을 복용한 학생(4명)을 제외하고 약물 복용은 없었다.
실험에 사용된 선박은 4,701톤의 목포해양대학교 실습선 새누리호를 이용하였다. 새누리호의 주요 제원은 Table 2와 같으며 실험기간 중 선박의 트림은 1.
실험은 Table 4와 같이 2013년 10월 16일부터 10월 31일까지 한국, 중국, 일본을 항해하는 경로에서 실시하였으며, 실험기간 동안 바람과 해상상태는 Table 5와 같이 대체로 양호하였으나 16일과 26일에 북풍과 북서풍이 20~25노트로 강하게 불었으며 파고는 2.5~3.0 m내외였다. 파도와 선박간의 만남 각(Incidence angle)은 선박의 선수를 12시(선미 6시)로 기준하였을 때, 시계방향으로 1~2시와 7~8시였고 선박의 평균 속력은 15.
승선생활에 익숙하지 않은 실습항해사와 실습기관사를 실험대상으로 선발하였다. 피실험자는 실습항해사 41명(여 8명), 실습기관사 46명(여 9명)으로 총 87명(여 17명)이 참여하였으며 감기증세가 있어 감기약을 복용한 학생(4명)을 제외하고 약물 복용은 없었다.

성능/효과

(1) 동일한 상황에서 조타실 근무자와 기관실 근무자가 느끼는 멀미 지수는 위치적, 환경적 요소의 영향으로 차이가 있다. 조타실 근무자의 VIR값이 기관실 근무자의 VIR값보다 높게 조사되었으며 이와 반대로 VSR값은 기관실 근무자에서 높았다.
조타실 근무자의 VIR값이 기관실 근무자의 VIR값보다 높게 조사되었으며 이와 반대로 VSR값은 기관실 근무자에서 높았다. (2) 출항 후 약 1~2시간 이내에서 악천후의 경우라도 구토 발생과 구토증상이 즉각 나타나는 것은 아니며 멀미는 선체운동에 대한 피로 누적과 연관이 있다.
(3) 멀미는 X, Y축 선체운동 성분보다 Z축 성분의 영향을 더 크게 받는 것으로 조사되었으며, 선체운동의 주기가 짧고 운동의 크기는 클 때 높은 구토 발생을 보였다. Heaving의 주기가 6.
6)를 보였고 Ro와는 보통으로 나타났다. VIR과 VSR이 He와 Hp에서 높은 상관관계가 있는 것으로 보아 멀미는 X, Y축 방향 선체운동보다 Z축(수직)방향 선체운동과 밀접한 관계가 있는 것으로 판단된다.
7은 조타실 근무자(실습항해사)와 기관실 근무자(실습기관사)의 VIR과 VSR값을 비교한 그래프이다. 실습항해사의 VIR 값이 실습기관사의 VIR값보다 높은 것으로 조사되었으며 이와 반대로 VSR값은 실습기관사에서 높게 측정되었다. 실습항해사의 VIR값이 높은 이유는, 조타실은 선체운동 뿐만 아니라 시각적인(조타실 현창을 통해 보이는 외부 환경)를 동시에 느낄 수 있는 공간으로 선체운동 요소와 시각적 요소가 결합되어 나타나는 결과로 보이며, 실습기관사에서 VSR값이 높게 나온 이유는, 기관실 내의 소음과 진동, 냄새, 환기 등의 요소로 인해 두통과 현기증 등을 느끼는 사람이 많기 때문으로 판단된다.
7초) 저주파 운동에서 가장 높은 멀미 증상을 보인다고 제시하였다. 이번 실험에서도 Fig. 8과 같이 Hp가 6.3초 일 때 즉, 0.16 Hz에서 가장 큰 VIR값과 VSR값을 보였다. Hp가 10초 이상일 경우 VIR값과 VSR값이 크게 감소하였다.
(1) 동일한 상황에서 조타실 근무자와 기관실 근무자가 느끼는 멀미 지수는 위치적, 환경적 요소의 영향으로 차이가 있다. 조타실 근무자의 VIR값이 기관실 근무자의 VIR값보다 높게 조사되었으며 이와 반대로 VSR값은 기관실 근무자에서 높았다. (2) 출항 후 약 1~2시간 이내에서 악천후의 경우라도 구토 발생과 구토증상이 즉각 나타나는 것은 아니며 멀미는 선체운동에 대한 피로 누적과 연관이 있다.
표에서 보는 바와 같이 VIR은 He, Hp, Rp와 높은 상관관계(r>0.6)를 보였으며 Pi와 Ro는 보통(0.3<r<0.6)를 보였고 Ro와는 보통으로 나타났다.

후속연구

또한 실험선박과 같이 조타실이 선수에 있고 기관실은 선미에 위치한 선박을 대상으로 하였기 때문에 선미부근에 조타실과 기관실이 설치된 일반적인 상선에서는 이 논문과 다른 결과를 보일 수 있다. 추후 승선 경력별 멀미 발생과 수직축 성분 이외 다른 방향의 성분, 가속도 등이 멀미에 미치는 영향이 진행된다면 보다 체계적인 멀미 예측과 선박 거주성과 승선감 향상에 크게 기여할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	선체운동이 영향을 미치는 요인은 무엇인가?	이를 선체 6자유도운동이라 하며, Surging, Swaying, Heaving, Rolling, Pitching, Yawing으로 구분하고 있다. 이러한 선체운동은 선원과 여객의 승선감 뿐만 아니라 작업능률, 선체구조물과 화물의 안전에도 영향을 미치게 된다. 특히 과도한 선체운동은 선원과 여객에게 멀미 유발, 피로 발생, 의욕 감퇴, 판단력 저하 등을 일으켜 해양사고로 이어질 수 있다.
	선체 6자유도운동은 어떻게 구분하고 있는가?	선박은 해상 상황에 따라 X, Y, Z축 방향으로 이동 및 회전운동을 한다. 이를 선체 6자유도운동이라 하며, Surging, Swaying, Heaving, Rolling, Pitching, Yawing으로 구분하고 있다. 이러한 선체운동은 선원과 여객의 승선감 뿐만 아니라 작업능률, 선체구조물과 화물의 안전에도 영향을 미치게 된다.
	선체 6자유도운동이란 무엇인가?	선박은 해상 상황에 따라 X, Y, Z축 방향으로 이동 및 회전운동을 한다. 이를 선체 6자유도운동이라 하며, Surging, Swaying, Heaving, Rolling, Pitching, Yawing으로 구분하고 있다.

참고문헌 (8)

Golding, J. F.(1998), Motion sickness susceptibility questionnaire revised and its relationship to other forms of sickness. Brain Research Bulletin, Vol. 47, No. 5, pp. 507-516.

상세보기
Han, G. H. and H. T. Kim(2011), Cause of Cybersickness induction and Reduction Method, The Korean Journal of Cognitive and Biological Psychology, Vol. 23, No. 2, pp. 290-292.
ISO(1985), Evaluation of Human Exposure to Whole-body Vibration-Part 3 : Evaluation of Exposure to Whole-body Z-axis Vertical Vibration in the Frequency Rage 0.1 to 0.63 Hz, ISO 2631-3.
ISO(1997), Mechanical Vibration and Shock-Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration-Part 1 : General Requirements, ISO 2631-1.
Jang, H. G., S. H. Kim, C. M. Song, S. H. Kim and S. I. Hong(2003), Study on the Motion Sickness Dose Values in Express Buses, The Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 13, No. 7, p. 549.

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Jeong, S. H.(2010), Motion sickness, Korean Journal of Aerospace and Environmental Medicine, Vol. 19, No. 3, pp. 87-88.
Lawther, A. and M. J. Griffin(1987), Prediction of the Incidence of Motion Sickness from the Magnitude, Frequency and Duration of Vertical Oscillation, The Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 82, pp. 957-966.

상세보기
Yoon, H. G., G. J. Lee and D. G. Lee(2008), Development of the Motion Monitoring System of a Ship, The journal of Navigation and Port Research, Vol. 32, No. 1, p. 16.

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저자의 다른 논문 :

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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