[논문]고온조건하에서 소방용 보호복 착용시 주기적 작업과 작업강도에 따른 신체영향

방창훈

doi:10.7731/kifse.2018.32.4.035

고온조건하에서 소방용 보호복 착용시 주기적 작업과 작업강도에 따른 신체영향
Effects of Repetitive Work and Workload for body While Wearing Firefighting Protective Clothing in hot conditions 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.32 no.4, 2018년, pp.35 - 41

초록
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본 연구는 고온조건하에서 소방용 보호복 착용시 주기적 작업과 작업강도가 신체에 미치는 영향을 연구하여 소방공무원의 건강과 안전을 위한 기초자료 구축을 목적으로 한다. 소방전공 대학생(9명)을 대상으로 소방용 보호장구를 착장한 경우, 실험온도 WBGT $30^{\circ}C$에서 작업강도(3, 9 METs)와 주기적 작업(실험 15분, 휴식 15분, 실험 15분) 따른 비교실험을 수행하였다. 실험결과, 작업강도가 3 METs에서 9 METs로 증가함에 따라 실험기간동안 평균피부온도차(33.3%), 고막온도차(242.9%), 심박수(36.2%), 호흡수(53.9%), 운동자각도(81.6%), 온냉감(20.8%), 체중감소(60.0%), 혈당(-4.4%), 젖산(41.7%)가 통계적으로 유의하게 높게 나타났다. 이상의 결과 고온조건하에서 소방용 보호복 착용시 주기적 작업과 작업강도가 신체에 미치는 영향이 매우 크게 나타나는 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of study intends to investigate effects of repetitive work and workload for body while wearing firefighting protective clothing in hot conditions and to provide the basic data for the safety of firefighter. The experimental temperature is WBGT $30^{\circ}C$ and the work intensity is 3, 9 METs. The experiment is processed 15 minutes (Ex1), 15 minutes rest (Rest), 15 minutes (Ex2) in order of time. A comparative experiment was carried out for firefighting school students(9 persons; $24.3{\pm}0.71$ years old) wearing firefighting protective clothing. When workload is increased from 3 METs to 9 METs, mean skin temperature change (33.3%), tympanic temperature change (242.9%), heart rate (36.2%), respiration rate (53.9%), RPE (81.6%), thermal Sensation (20.8%), weight loss (60.0%), glucose (-4.4%), lactate (41.7%) are statistically significantly higher. As a result, it is considered that repetitive work and workload have a strong effect on the body when wearing firefighting protective clothing in hot conditions.

주제어

표/그림 (10)

표 Table 1. Characteristic of the Subjects (n = 9)
그림 Figure 1. Heart rate during walking in WBGT 30 ℃.
그림 Figure 2. Respiration rate during walking in WBGT 30 ℃.
그림 Figure 3. Mean skin temperature during walking in WBGT 30 ℃.
그림 Figure 4. Tympanic temperature during walking in WBGT 30 ℃.
그림 Figure 5. Thermal sensation during walking in WBGT 30 ℃.
그림 Figure 6. Rating of perceived exertion during walking in WBGT 30 ℃.
그림 Figure 7. Glucose during walking in WBGT 30 ℃.
그림 Figure 8. Lactate during walking in WBGT 30 ℃.
표 Table 2. Physical Responses on 45 min after Walking in the Workload

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 고온조건에서 소방용 보호복 착용시 주기적 작업과 작업강도가 신체에 미치는 영향을 조사하여 소방공무원의 건강과 안전을 위한 자료 제공을 목적으로 한다.
본 연구에서는 고온조건에서 소방용 보호복 착용시 주기적 작업과 작업강도가 신체에 미치는 영향을 분석하여 다음의 결론을 구하였다.

가설 설정

실험에서는 주기적 소방활동에 따른 신체 영향을 조사하기 위하여 소방활동을 간략화하여 소방용 보호장구로 소방방화복과 공기호흡기를 착장하고 트레드밀에서 걷는 것으로 가정하고 실험을 수행하였으며^(8,9,12) 소방용 보호장구의 무게는 18.8 kg이다.

제안 방법

작업강도별 실험은 일주간의 여유를 두고 실시하였다. 실험실의 온도조건은 Wet Bulb Globe Temperature Index (WBGT)를 이용하여 WBGT 30 ℃(흑구온도 40.0 ℃, 건구온도 40.1 ℃, 습도 28.1%)로 하였으며, 실험 준비실은 WBGT 20 ℃ (흑구온도 26.4 ℃, 건구온도 27.2 ℃, 습도 39.0%)설정하였다. WBGT는 Yaglou(13) 등에 제안된 고온환경을 평가하는 온열지표이며, 작업자들의 열적환경 적합성 여부를 판정하는 지표로 ACGIH, ISO, NISOH 등에서 사용하고 있다^(14-16).
실험자의 수분 상태를 균일화하기 위하여 실험시작 1시간 전에 250 ml의 물을 섭취하고, 15분간의 휴식시간에 250 ml의 물을 추가적으로 마시게 하였으며, 실험종료시 땀을 닦은 후 체중을 측정하여 실험전후 체중 감소량을 계산하였다. 피부는 신체의 내·외부 환경과 열교환이 일어나는 조직이며, 평균 피부온도는 신체의 열적상태를 나타내는 주요한 지표이다.
심박수(Heart rate)와 호흡수(Respiration rate)는 흉부에 심박호흡 측정장치를 부착하였으며 무선 데이터를 전송하여 처리하였다. 온냉감(Thermal sensation)은 실험자가 체감하고 온도로 0을 “참을 수 없을 만큼 춥다”로 하고 7을 “매우 덥다”로 정하여 측정하였다⁽²⁰⁾.
온냉감(Thermal sensation)은 실험자가 체감하고 온도로 0을 “참을 수 없을 만큼 춥다”로 하고 7을 “매우 덥다”로 정하여 측정하였다(20).
Ericdon⁽¹⁹⁾ 등은 고막 온도가 체온조절중추가 속한 뇌의 시상하부 온도를 비교적 정확히 나타낼 수 있다고 보고하였다. 이번 연구에서는 고막 온도를 심부온도로 정하고 측정은 고막체온계를 사용하였다.
평균피부온도, 심박수, 호흡수, 운동자각도 및 온냉감은 실험시작 후 매 5분마다 측정하였다. 일중효과를 고려하여 혈당과 젖산은 동일시간에 측정하였고, 실험참여자는 공복 상태로 진행하였다. 측정 시기는 15분 간격으로 핑거팁을 이용하여 채혈하고 혈당분석기와 젖산분석기로 측정하였다.
2%), 9 METs (6 km/h, 10%)로 실험한 후, 실험준비실로 이동하여 15분간(Rest) 소방방화복 상의를 탈의하고 휴식후 다시 동일 작업강도로 15분간(Ex2) 반복 실시하였다. 작업강도별 실험은 일주간의 여유를 두고 실시하였다. 실험실의 온도조건은 Wet Bulb Globe Temperature Index (WBGT)를 이용하여 WBGT 30 ℃(흑구온도 40.
일중효과를 고려하여 혈당과 젖산은 동일시간에 측정하였고, 실험참여자는 공복 상태로 진행하였다. 측정 시기는 15분 간격으로 핑거팁을 이용하여 채혈하고 혈당분석기와 젖산분석기로 측정하였다.
평균피부온도, 심박수, 호흡수, 운동자각도 및 온냉감은 실험시작 후 매 5분마다 측정하였다. 일중효과를 고려하여 혈당과 젖산은 동일시간에 측정하였고, 실험참여자는 공복 상태로 진행하였다.
피실험자는 실험 준비실에서 체중 측정, 온도 측정 센서를 부착하고 소방용 보호장구를 착장한 후 약 10분정도 안정시킨 후 실험을 실시하였으며, 실험주기는 일차실험 15분간(Ex1) 실험자에게 트레드밀을 사용하여 작업강도 3 METs (3.0 km/h, 2.2%), 9 METs (6 km/h, 10%)로 실험한 후, 실험준비실로 이동하여 15분간(Rest) 소방방화복 상의를 탈의하고 휴식후 다시 동일 작업강도로 15분간(Ex2) 반복 실시하였다. 작업강도별 실험은 일주간의 여유를 두고 실시하였다.

대상 데이터

연구대상은 K대학교 재학중이며, 신체 질환이 없고 소방을 전공하는 남학생 9명을 대상으로 연구의 내용을 알리고, 자발적으로 실험에 동의한 학생들을 피험자로 선정하였다. 사전에 연구에 관한 자세한 설명과 실험절차에 따르게 주의 사항을 알려주었다.

데이터처리

실험전, 후의 검사는 paired t-test로 비교하였으며, 유의도는 P < 0.05로 설정하였다.
자료의 처리는 SPSS 19.0 을 이용하여 평균(M)과 표준편차(S.D)를 조사하였다. 실험전, 후의 검사는 paired t-test로 비교하였으며, 유의도는 P < 0.

이론/모형

피부는 신체의 내·외부 환경과 열교환이 일어나는 조직이며, 평균 피부온도는 신체의 열적상태를 나타내는 주요한 지표이다. 평균피부온도(Mean skin temperature)는 ISO9886에서 제시한 4점 측정법을 이용하였으며⁽¹⁷⁾, 평균피부온도는 서모스탯 센서를 이용하여 측정하고 컴퓨터로 데이터를 정리하였다. 심부 온도 측정을 위해서는 귀(Tympanic membrane), 직장(Rectum), 식도(Esophagus)의 온도를 측정한다⁽¹⁸⁾.

성능/효과

3 METs에서 9METs로 작업강도가 증가함에 따라 혈당과 젖산은 통계적으로 유의하게 4.4% 낮게, 41.7% 높게 나타났다(p < .05).
05). 고온조건의 작업으로 체내의 열생성과 외부로부터의 열유입으로 인하여 체온이 더 상승하여 온냉감은 매우 높게 나타났다. 특히 고온의 체온은 작업수행능력을 감소시키고 중추피로를 유발시키는 주요인이므로 고체온증 발생시간을 지연시킴으로써 중추피로의 유발을 늦게 나타나게 할 수 있다⁽³⁰⁾.
넷째, 체중감소는 3 METs의 경우 0.5 kg, 9 METs의 경우 0.8 kg을 나타내었으며, 통계적으로 유의하게 실험기간동안 60% 높게 나타났다(p < .05).
다섯째, 혈당과 젖산은 작업강도가 3 METs에서 9 METs로 증가함에 따라 통계적으로 유의하게 실험기간동안 4.4% 낮게, 41.7% 높게 나타났다(p < .05).
둘째, 심박수와 호흡수는 작업강도가 3 METs에서 9 METs로 증가함에 따라 통계적으로 유의하게 실험기간동안 53.8%, 30.5% 높게 나타났다(p < .05).
셋째, 운동자각도와 온냉감은 작업강도가 3vMETs에서 9 METs로 작업강도가 증가함에 따라 통계적으로 유의하게 실험기간동안 81.6%, 20.8% 높게 나타났다(p < .05).
이차실험 15분 동안(Ex2)에는 처음 실험기간(Ex1)과 비슷한 경향을 나타내었으나 최고 심박수는 조금 더 높게 나타났다. 실험결과 작업강도가 낮은 경우에는 휴식시간 15분 동안 초기 상태로의 회복이 가능하나 작업강도가 높은 경우에는 회복시간이 더 필요함을 알 수 있다. 또한 실험차수에 따른 온도상승률을 살펴보면 심부온도를 나타내는 고막온도 상승률은 일차실험에서 3 Mets, 9 Mets,의 경우 0.
실험전·후의 평균피부온도차는 9 METs의 경우 4.1 ℃, 3 METs의 경우 3.1 ℃를 나타내어 33.3%, 고막온도차는 9 METs의 경우 1.8 ℃, 3 METs의 경우 0.5 ℃를 나타내어 242.9%으로 통계적으로 유의하게 높게 나타났다(p < .05).
29 ℃/min로 나타났다. 실험차수가 증가할수록 온도상승률이 증가함을 알 수 있다. 이러한 결과는 선행 연구자들^(22,23)과 유사하며 Horn⁽¹¹⁾ 등의 연구에서 4번의 반복실험결과 평균 온도상승률은 0.
심박수와 호흡수는 9 METs의 경우 각각 분당 184.8회41.8회, 3 METs의 경우 각각 분당 120.1회 30.7회로 나타났으며 작업강도가 증가함에 따라 53.8%, 30.5% 통계적으로 유의하게 높게 나타났다(p < .05).
또한 고막온도의 경향도 평균피부온도와 유사하였다. 연구 결과에서 15분간의 휴식만으로도 평균피부온도는 상당히 내려가며 이는 신체의 열적평형성 유지에 큰 도움이 됨을 알 수 있다. 하지만 Ilmainen^(8,9) 등은 고온의 작업시 15분간의 휴식은 신체의 열적스트레스를 줄이는데 부족하다고 보고하였다.
에서 스트레스와 과로가 35%으로 가장 많은 비중을 차지하고, 질병사인으로는 심장질환이 34%로 가장 중요한 원인으로 보고하였다. 연령별 질병사의 추이분석에서 심장질환은 41 - 45세에서는 45%이나 50대에서는 75%로 급증하는 것으로 조사되었다. 우리나라도 고령화 사회로 진입한 이후 소방공무원의 평균 연령이 증가하고 있으며, Park⁽⁷⁾의 연구에서 서울소방조직의 연령 구성비 추이분석에서 50세 이상의 비율은 2012년 23%에서 2022년 31∼40%까지 증가할 것으로 예측하였다.
운동자각도와 온냉감은 3 METs에서 9 METs로 작업의 강도가 증가함에 따라 통계적으로 유의하게 81.6%, 20.8% 높게 나타났다(p < .05).
이상의 결과 소방용 보호복 착용하고 고온조건에서 주기적 작업과 작업강도의 증가는 신체에 많은 부담을 미치는 것으로 연구되었다.
휴식기간(Rest)에는 두가지 경우 모두 초기의 호흡수까지 내려왔다. 이차실험 15분 동안(Ex2)에는 처음과 달리 두 가지 경우모두 급격히 상승하였으며 종료시의 호흡수는 두 가지 경우 모두 일차실험 보다 높게 나타났다.
작업강도에 따른 젖산의 변화는 작업강도 9 Mets, 3 Mets에서 각각 146.4%와 75.7% 증가하였으며, 휴식기간(Rest) 동안에는 약간 감소한 후 이차실험에서는 28.0%와 23.4% 상승하여 일차실험 보다는 작게 나타났다. 이러한 결과는 다른 연구자와 유사하며, Eglin⁽²⁹⁾ 등은 소방훈련 후의 젖산농도는 실험 전보다 약 109.
전체적으로 혈당은 작업강도 9 Mets, 3 Mets에서 각각 13%와 6% 감소하였으며, 휴식기간(Rest) 동안에는 약간 상승한 후 이차실험에서는 2%와 1.4% 감소하여 일차실험 보다는 감소폭이 작게 나타났다.
첫째, 평균피부온도차와 고막온도차는 작업강도가 3 METs에서 9 METs로 증가함에 따라에 따라 통계적으로 유의하게 실험기간동안 33.3%, 242.9% 높게 나타났다(p < .05).
체중감소는 3 METs의 경우 0.5 kg, 9 METs의 경우 0.8kg을 나타내었고, 통계적으로 유의하게 60% 높게 나타났다(p < .05).
평균피부온도는 전체적으로 일차실험(Ex1)이 시작되고 지속적으로 상승하며 작업강도가 높은 9 Mets의 경우가 3 Mets의 경우보다 약 2.6% 높게 나타났다. 또한 휴식기간(Rest) 동안에는 작업강도가 낮은 3 Mets의 경우는 초기의 상태로 평균피부온도까지 내려왔으나, 작업강도가 높은 9 Mets의 경우는 실험시작 전보다 약 1 ℃정도 높게 나타났다.

후속연구

본 연구제한점은 연구대상자가 소방학과 학생들로 한정되어 결과를 확대 해석하고 일반화하는 것에는 한계가 있다.
우리나라도 고령화 사회로 진입한 이후 소방공무원의 평균 연령이 증가하고 있으며, Park⁽⁷⁾의 연구에서 서울소방조직의 연령 구성비 추이분석에서 50세 이상의 비율은 2012년 23%에서 2022년 31∼40%까지 증가할 것으로 예측하였다. 이에 따라 우리나라도 향후 고령화된 소방공무원으로 인한 심장질환의 증가가 예측되며 이에 대한 과학적 연구분석과 선제적 대응책 마련이 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	본문에서 피부를 어떻게 정의하였는가?	실험자의 수분 상태를 균일화하기 위하여 실험시작 1시간 전에 250 ml의 물을 섭취하고, 15분간의 휴식시간에 250 ml의 물을 추가적으로 마시게 하였으며, 실험종료시 땀을 닦은 후 체중을 측정하여 실험전후 체중 감소량을 계산하였다. 피부는 신체의 내·외부 환경과 열교환이 일어나는 조직이며, 평균피부온도는 신체의 열적상태를 나타내는 주요한 지표이다. 평균피부온도(Mean skin temperature)는 ISO9886에서 제시한 4점 측정법을 이용하였으며(17), 평균피부온도는 서모스탯 센서를 이용하여 측정하고 컴퓨터로 데이터를 정리하였다.
	실험자의 수분 상태를 균일화하기 위해 어떤 조건으로 실험하였는가?	실험자의 수분 상태를 균일화하기 위하여 실험시작 1시간 전에 250 ml의 물을 섭취하고, 15분간의 휴식시간에 250 ml의 물을 추가적으로 마시게 하였으며, 실험종료시 땀을 닦은 후 체중을 측정하여 실험전후 체중 감소량을 계산하였다. 피부는 신체의 내·외부 환경과 열교환이 일어나는 조직이며, 평균피부온도는 신체의 열적상태를 나타내는 주요한 지표이다.
	본 연구에서 실험차수가 증가할수록 온도상승률이 증가함에 따라 내린 결론은 무엇인가?	48 ℃/min로 조사되었다. 즉 소방활동이 반복적으로 진행됨에 따라 신체 내부의 온도는 상승하며 이에 따라 체온회복을 위한 휴식시간 또한 적절하게 조정되어야 할 것으로 판단된다.

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상세보기
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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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