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문제 정의
- 본 연구는 건설현장에서 일반적으로 착용되는 기존의 작업복(Control 작업복, C 작업복)과 기능성을 향상시키기 위하여 패턴을 개선한 작업복(Prototype 작업복, P 작업복)을 착용한 후 직장온, 피부온, 의복 내 기후, 발한량의 온열생리 반응에 대해 조사하였다. 실험 전 구간에 걸쳐 P 작업복 착용 시의 직장온은 C 작업복보다 유의하게 낮게 나타났으며, P 작업복 착용 시의 가슴 피부온, 대퇴 피부온, 의복 내 기후, 발한량에 의한 온열생리 반응은 C 작업복 착용 시보다 작업에 더욱 적절함을 알 수 있었다.
- 본 연구는 건설현장에서 착용되는 일반적인 작업복에 대하여 작업 동작에 따른 활동성을 증가시키기 위해 여유량과 길이를 달리하고 생리적 쾌적감을 증가시키기 위해 벤틸레이션 요소인 겨드랑이의 무와 바지 옆솔기의 슬릿을 추가한 작업복을 착용한 후 온열생리반응을 비교분석하여 작업능력 및 생산성에 영향을 미치는 생리적 반응의 고찰을 통하여 면혼방 소재로 가능한 기능적 작업복을 개발하고 착용현장의 적용에 기여함을 목적으로 한다.
제안 방법
- 건설현장의 현장온도를 감안하여 인공기후실은 환경온도 26℃, 상대습도 60%로 선정하였다. 피험자는 면 100%의 러닝셔츠와 팬티를 착용한 위에 C 작업복과 P 작업복을 랜덤 순서로 착용하고 실험에 임하였다.
- 직장 온(Rectal temperature)은 직장온 센서에 비닐커버를 씌우고 통증없이 부드럽게 잘 삽입되도록 의료용 바세린을 가볍게 도포한 후 직장 내 12cm까지 삽입하였다. 그리고 서치컬 테이프를 엉덩이에 붙여 직장온이 잘 고정되도록 하였으며 온도 데이터 로커(LT-8A, Gram Corporation, Japan)에 연결하여 직장온도를 1분마다 연속 기록하였다. 피부온(Skin temperature)은 Hardy & Dubois의 7점 측정법을 이용하여 이마, 가슴, 팔, 손등, 대퇴, 하퇴, 발등의 피부표면 위에 센서를 부착시켜 온도 데이터 로거(LT8A, Gram Corporation, Japan)를 이용하여 1분마다 연속 기록하였다.
- 두 작업복은 동일한 소재로 이루어졌으나 P 작업복은 동작 기능성을 개선하기 위하여 상의 옷길이와 하의 바지 길이를 늘리고 바지 폭을 넓혔으며, 상의의 겨드랑이에 망 소재 무를 추가하였고 하의의 바지 옆솔기에는 지퍼를 활용한 트임 슬릿을 추가하였다. 이러한 형태적 차이는 의복 내의 공기순환에 유리하게 작용하여 두 작업복간 직장온, 대퇴온, 의복기후 온도의 차를 발생시킨 것으로 생각된다.
- P 작업복은 건설현장 근로자의 작업 동작 시 작업복 불편 부위와 개선 요구사항(Kim & Kim, 2006)에 근거하여 상의는 어깨처짐을 없애 어깨 위쪽의 여유공간을 확보하여 팔을 올리는 동작이 편하도록 개선하였으며, 어깨솔기선을 소매쪽으로 이동시켜 어깨에 물건을 얹고 운반하는 경우 어깨솔기선이 물건에 눌려 어깨를 압박하지 않도록 개선하였다. 또 옷길이가 긴 캐주얼 셔츠형으로 개선하여 허리굽힘 동작 시 뒤허리가 빠지지 않도록 하였다. 하의인 바지는 앞, 뒤 허리벨트 폭을 증가시켜 상의가 단단히 고정될 수 있도록 하였으며 엉덩이와 바지통의 폭을 넓게 하여 작업동작 시 슬관절 움직임이 용이하도록 하였고, 바지부리를 좁혀 바지부리가 물체에 걸려 낙상 방지를 위한 각반의 사용이 필요하지 않도록 하면서 착·탈의가 편하도록 바지부리에 지퍼 여밈을 하였다.
- 발한량(Sweatrate)은 감도 1g까지 측정 가능한 저울(IP3-2278053, Mettlertoledo, Germany)로 실험 전·후의 체중감소량을 측정하여 단위 체표 면적당으로 환산하여 사용하였다.
- 생리적 기능성 평가를 위해 심부온으로 직장온을 측정하였고, 피부온, 의복 내 기후, 발한량을 측정하였다. 직장 온(Rectal temperature)은 직장온 센서에 비닐커버를 씌우고 통증없이 부드럽게 잘 삽입되도록 의료용 바세린을 가볍게 도포한 후 직장 내 12cm까지 삽입하였다.
- P 작업복 착용 실험 시, 대퇴 부위 옆 솔기의 슬릿은 작업 중 개구부로 인한 위험성을 배제하기 위하여 운동구간에는 닫고 회복기 구간에 지퍼를 열어 휴식 시 통기성을 좋도록 하였다. 실험은 피험자의 직장 온 이 안정될 때까지 충분한 시간을 가진 뒤 시작하도록 하였으며, 구성은 휴식기 20분(Rest)을 지난 후 첫 번째 운동기 20분(Ex 1), 회복기 10분(Rec 1), 다시 두 번째 운동기 20분(Ex 2)과 회복기 10분(Rec 2)의 총 80분으로 평소 건설현장 작업자들이 작업과 휴식을 반복하는 것과 유사하게 설정하였으며, 운동은 일반 작업의 속도를 감안하여 트레드 밀 위에서 4km/h로 걷기를 실시하였다.
- 의복 내 기후(Micro climate)는 Thermal Recorder(TR-72S, T&D Co., Japan)를 사용하여 대퇴 부위의 최내층의 온·습도를 연속 측정하였다.
- 작업 시 발한이 가슴과 등 부위에 많이 발생함(Kim & Lee, 2012)에 따라 통기성을 좋게 하기 위해 겨드랑이에 망(mesh) 소재의 무를 부착하였으며 바지의 양 옆 솔기에 지퍼로 여닫을 수 있는 슬릿을 추가하였다.
- 피험자는 면 100%의 러닝셔츠와 팬티를 착용한 위에 C 작업복과 P 작업복을 랜덤 순서로 착용하고 실험에 임하였다. 작업복은 피험자의 키에 따라 두 그룹으로 나누어 바지 길이와 소매길이가 다른 두 종류의 L 사이즈 작업복을 각각 제작하였다. P 작업복 착용 실험 시, 대퇴 부위 옆 솔기의 슬릿은 작업 중 개구부로 인한 위험성을 배제하기 위하여 운동구간에는 닫고 회복기 구간에 지퍼를 열어 휴식 시 통기성을 좋도록 하였다.
- 체온의 24시간 주기 변동인 일내 리듬(circadian rhythm)에 의한 차이를 없애기 위해 작업복 착용 시의 생리적 기능성 평가 실험 시각은 같은 시간대에 하루 한 번 실시하였으며, 1차 실험 후 1일 이상의 휴식기간을 두고 2차의 실험을 실시하였다. 피험자는 실험 2시간 전까지 식사를 마치도록 하여 소화기 활동에 따른 생리반응을 최소로 하였으며 실험기간 동안 평소와 동일한 생활리듬을 취하도록 하였다.
- 체온의 24시간 주기 변동인 일내 리듬(circadian rhythm)에 의한 차이를 없애기 위해 작업복 착용 시의 생리적 기능성 평가 실험 시각은 같은 시간대에 하루 한 번 실시하였으며, 1차 실험 후 1일 이상의 휴식기간을 두고 2차의 실험을 실시하였다. 피험자는 실험 2시간 전까지 식사를 마치도록 하여 소화기 활동에 따른 생리반응을 최소로 하였으며 실험기간 동안 평소와 동일한 생활리듬을 취하도록 하였다.
- 하의인 바지는 앞, 뒤 허리벨트 폭을 증가시켜 상의가 단단히 고정될 수 있도록 하였으며 엉덩이와 바지통의 폭을 넓게 하여 작업동작 시 슬관절 움직임이 용이하도록 하였고, 바지부리를 좁혀 바지부리가 물체에 걸려 낙상 방지를 위한 각반의 사용이 필요하지 않도록 하면서 착·탈의가 편하도록 바지부리에 지퍼 여밈을 하였다.
대상 데이터
- 실험복으로 사용된 의복은 건설현장에서 착용되는 기존 작업복(Control 작업복, C 작업복)과 기능성을 향상시키기 위하여 패턴을 개선한 작업복(Prototype 작업복, P 작업복)으로 구성되어 있다(Fig. 1, Table 1). C 작업복의 상의는 일반 점퍼 형태로 앞여밈은 지퍼로 소매단의 여밈은 벨크로로 되어있으며 아랫단 일부는 고무줄 처리가 되어있는 형태이다.
- 피험자는 20대 성인 남성 7명(나이:21.9±2.8years, 몸무게:67.1±3.4Kg, 키:173.0±3.7cm, Mean±SD)으로 사전에 실험절차를 설명하였으며 실험에 대한 동의를 얻어 총 2회의 실험에 참가하도록 하였다.
- 건설현장의 현장온도를 감안하여 인공기후실은 환경온도 26℃, 상대습도 60%로 선정하였다. 피험자는 면 100%의 러닝셔츠와 팬티를 착용한 위에 C 작업복과 P 작업복을 랜덤 순서로 착용하고 실험에 임하였다. 작업복은 피험자의 키에 따라 두 그룹으로 나누어 바지 길이와 소매길이가 다른 두 종류의 L 사이즈 작업복을 각각 제작하였다.
데이터처리
- 본 연구에서 얻은 자료는 SPSS Win 22.0 통계프로그램을 이용하여 평균값의 전체 시간 경과에 따른 변화와 각 구간별에 대하여 t-test 및 ANOVA 검증을 하였으며 유의차는 p<.05에서 의미있는 것으로 인정하였다.
이론/모형
- 피부온(Skin temperature)은 Hardy & Dubois의 7점 측정법을 이용하여 이마, 가슴, 팔, 손등, 대퇴, 하퇴, 발등의 피부표면 위에 센서를 부착시켜 온도 데이터 로거(LT8A, Gram Corporation, Japan)를 이용하여 1분마다 연속 기록하였다.
- 피부온은 Hardy & Dubois의 7점 측정법을 이용하여 이마, 가슴, 팔, 손등, 대퇴, 하퇴, 발등의 피부 표면온을 측정하였으나 두 작업복간의 차가 가장 명확한 가슴 피부온과 대퇴 피부온(Fig. 3, Table 4)을 고찰하였다.
성능/효과
- (1981)은 운동 시 피부온이 초기에 하강한 후 상승하는 결과에 대해서 운동시작을 인지한 피부혈관수축신경이 열조절을 위해서 작동한 것으로 설명하고 있으며 본 연구에서도 운동기 1, 2 구간에서 초기에 두 작업복 모두 가슴 피부온 이 하강 후 상승을 나타내었다. C 작업복의 가슴 피부온 은 사전 휴식기와 운동기 1, 2에서 P 작업복보다 유의하게 높았고 회복기에서의 유의차는 나타나지 않았다. 가슴 피부온에 영향을 미칠 것으로 예상한 P 작업복의 겨드랑이 무는 운동기 동안의 벤틸리에션에는 영향을 주었으나 회복기 구간의 가만히 앉아 있는 상태에서는 큰 효과를 발휘하지 않은 것으로 나타났다.
- 의복 내 습도는 가슴 부위의 휴식기와 회복기 1 구간에서 P 작업복이 유의하게 낮은 것으로 나타났으며 대퇴 부위의 전 구간에서 두 작업복 간 유의한 차는 없었다. 가슴 부위에서 측정한 의복 내 습도는 휴식기 최저 72.56%에서 시작하여 회복기 2 구간 최고 85.57%까지의 분포를 보이며 가슴과 등의 발한량으로 인해 높은 습도를 나타내었다. 대퇴부위의 의복 내 습도는 휴식기 최저 57.
- C 작업복의 가슴 피부온 은 사전 휴식기와 운동기 1, 2에서 P 작업복보다 유의하게 높았고 회복기에서의 유의차는 나타나지 않았다. 가슴 피부온에 영향을 미칠 것으로 예상한 P 작업복의 겨드랑이 무는 운동기 동안의 벤틸리에션에는 영향을 주었으나 회복기 구간의 가만히 앉아 있는 상태에서는 큰 효과를 발휘하지 않은 것으로 나타났다. 또, Joo et al.
- 가슴과 대퇴의 의복 내 온도는 실험 전 구간에 걸쳐 P 작업복이 유의하게 낮았다. 의복 내 가슴온은 운동기 1 구간에서도 작업복 차가 0.
- 57%까지의 분포를 보이며 가슴과 등의 발한량으로 인해 높은 습도를 나타내었다. 대퇴부위의 의복 내 습도는 휴식기 최저 57.67%에서 회복기 2 구간 최고 73.31 %의 분포로 가슴의 의복 내 습도 보다 낮아 하퇴의 발한량이 상반신보다 적었으며 운동기 1 구간보다 운동기 2 구간의 습도가 높아 운동기 2 구간에서 발한이 더 많았음을 알 수 있었다. P 작업복의 하의는 바지폭과 길이를 늘려 슬관절의 활동성을 중점적으로 개선한 작업복으로 각 운동기 구간에서 의복 내 습도에는 영향이 없었으나 회복기 1, 2구간에서 P 작업복의 대퇴 부위의 의복 내 습도가 낮게 나타난 것으로 보아 하의에서 슬릿 벤틸레이션 효과를 주기위해 추가한 옆솔기 지퍼 트임의 역할이 주효하였음을 알 수 있다.
- 더운 환경에서 작업을 하는 경우 작업자의 체온 상승이 불가피하므로 작업자가 열적 스트레스를 받지 않도록 작업복을 디자인해야 하며, 체온상승이 우려되는 작업 시에는 직장온이 낮게 유지되는 것이 바람직하므로 본 연구에서 사용된 P 작업복은 직장온 뿐만 아니라 피부온, 의복 내 기후, 발한량의 측면에서 온열 생리적 부담을 경감시킨 것으로 평가되어 작업복에 추가한 일부 패턴 개선만으로 유의미한 결과가 초래되는 것을 알 수 있었다. 또한 메쉬 소재를 활용한 겨드랑이의 아무나 하의의 옆 솔기 슬릿은 통기성에 중요한 역할을 하는 것으로 나타나 기능성 소재의 대안으로 활용될 수 있으며, 의복의 슬릿을 통한 적극적인 벤틸레이션은 작업과 작업사이의 휴식 시에 작업자의 생리적 기능 회복에 중요한 영향을 미치는 요소가 됨을 알 수 있었다.
- 더운 환경에서 작업을 하는 경우 작업자의 체온 상승이 불가피하므로 작업자가 열적 스트레스를 받지 않도록 작업복을 디자인해야 하며, 체온상승이 우려되는 작업 시에는 직장온이 낮게 유지되는 것이 바람직하므로 본 연구에서 사용된 P 작업복은 직장온 뿐만 아니라 피부온, 의복 내 기후, 발한량의 측면에서 온열 생리적 부담을 경감시킨 것으로 평가되어 작업복에 추가한 일부 패턴 개선만으로 유의미한 결과가 초래되는 것을 알 수 있었다. 또한 메쉬 소재를 활용한 겨드랑이의 아무나 하의의 옆 솔기 슬릿은 통기성에 중요한 역할을 하는 것으로 나타나 기능성 소재의 대안으로 활용될 수 있으며, 의복의 슬릿을 통한 적극적인 벤틸레이션은 작업과 작업사이의 휴식 시에 작업자의 생리적 기능 회복에 중요한 영향을 미치는 요소가 됨을 알 수 있었다. 이러한 무와 슬릿은 온열생리반응에 대한 유효성 측면에서 기능성 원단을 대체할 수 있는 패턴개선 요소로 일반 작업복에도 적극적으로 도입, 확대될 필요성이 있다.
- Yeon(2004)의 연구에서 슬릿 벤틸레이션이 있는 스포츠 웨어의 직장온이 슬릿 벤틸레이션이 없는 스포츠 웨어 착용 시의 직장온보다 낮았다고 한 결과는 본 연구의 결과와 일치하여 개구부 변화 및 슬릿의 유무는 직 잘 온에 영향을 미치는 요소임을 알 수 있다. 또한, P 작업복 착용 시의 직장온이 운동기 1 구간 중반부터 연속적인 하락을 시작하여 회복기 1 구간까지 지속되었고, 회복기 2 구간에서 직장 온위 급격한 하강을 나타낸 것도 겨드랑이의 무와 함께 회복기에 열어 둔 바지 옆솔기 지퍼가 슬릿 벤틸레이션 역할을 하여 환기 효과에 적절한 것으로 생각된다.
- 05로 C 작업복보다 하강률이 커 회복속도가 빠른 것을 알 수 있다. 본 연구에서 회복기를 10분으로 설정하였는데 만약 10분보다 더 길게 설정하여 관찰한다면 회복력이 더 커질 수 있다는 것을 그래프에서 알 수 있다.
- 본 연구는 건설현장에서 일반적으로 착용되는 기존의 작업복(Control 작업복, C 작업복)과 기능성을 향상시키기 위하여 패턴을 개선한 작업복(Prototype 작업복, P 작업복)을 착용한 후 직장온, 피부온, 의복 내 기후, 발한량의 온열생리 반응에 대해 조사하였다. 실험 전 구간에 걸쳐 P 작업복 착용 시의 직장온은 C 작업복보다 유의하게 낮게 나타났으며, P 작업복 착용 시의 가슴 피부온, 대퇴 피부온, 의복 내 기후, 발한량에 의한 온열생리 반응은 C 작업복 착용 시보다 작업에 더욱 적절함을 알 수 있었다.
- , 2010), 작업 시 땀에 의해 젖은 의복이 내의나 피부 표면에 달라붙는 등 의복의 부가적인 마찰이 작업 시 인체 움직임을 방해하므로(Nielsen, 1991) 의복 내 습도는 작업복의 중요한 생리적 요인이 된다. 의복 내 습도는 가슴 부위의 휴식기와 회복기 1 구간에서 P 작업복이 유의하게 낮은 것으로 나타났으며 대퇴 부위의 전 구간에서 두 작업복 간 유의한 차는 없었다. 가슴 부위에서 측정한 의복 내 습도는 휴식기 최저 72.
- P 작업복은 무릎 부위의 동작 기능성을 위하여 밑아래부터 종아리까지의 바지폭을 크게 늘리고 바지 길이도 길게 패턴을 개선하였다. 이 외관적 형태의 차이가 P 작업복의 운동 시 대퇴온을 낮게 하는 것에 영향을 미쳐 C 작업복보다 P 작업복 착용 시 피부온에 관한 생리적 기능성이 향상되었음을 알 수 있다.
- 실험 전 구간에 걸친 C 작업복 착용 시의 직장온은 휴식기(Rest)에 안정되어 점차 낮아졌다가 운동기 1(Ex 1) 구간에서 상승하였으며 회복기 1(Rec 1) 구간에 온도변화 없이 거의 일정하게 유지되다가 운동기 2(Ex 2)를 시작하면서 다시 상승하였다. 이에 반해 P 작업복 착용 시의 직장온은 운동기 1 구간에서 운동시작에 따라 증가하였다가 운동 중반부터 회복기 1까지 점차 하강한 후, 운동기 2구간에서 운동에 의해 직장온이 다시 상승하였으나 전체 시간 경과에 따른 변화에서 C 작업보다 유의하게 낮은 직장온을 나타내었다(Fig. 2). 직장온 변화(ΔTre)를 Table 4에서 자세히 살펴보면 P 작업복 착용 시 회복기 1과 2 구간에서 각각 -0.
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