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문제 정의
- 따라서, 한국인 신체특성을 고려한 인간공학적 접근 방법을 접목하여, 현재 개발 중인 함정 전투체계의 3화면 다기능콘솔 개발에 적용하는 것이 본 연구의 목적이다. 본 연구의 구성은 인간공학 분야의 개념에 대해 2장에서 설명하고 3장에서는 3화면 다기능콘솔에 대한 인간공학적 평가과정 및 분석 결과를 제시하였으며, 마지막으로 4장에서 결론을 맺는다.
제안 방법
- ‘Size Korea’를 통해 식별된 데이터를 기반으로 다기능콘솔의 전시기 높이와 콘솔 하부 깊이에 대한 검토를 진행하였다.
- 평가자 별 평가조건 순서는 랜덤한 순서로 제시하여 학습효과 (learning effect)를 최소화하였다. 각 전시기 위치조건에서 측면전시기를 확인하기 위한 평가자의 목 회전 각도를 측정하고, 신체적 불편함, 인지 용이성, 만족도에 대해 7점 척도로 평가하였다.
- 다기능콘솔의 전시기 높이는 다기능콘솔 활용 목적 상 운용자가 착석하여 운용하므로 수식 (1)를 활용하여 운용자 시선높이를 결정하고, 전시기 화면의 중앙이 Fig. 3의 ‘Normal Line of sight’와 ‘Preferred zone for frequently used displays’ 영역 내에 배치될 수 있도록 전시기 높이를 설정하였다.
- 스위치조립체의 경우는 평가 진행시 한쪽 방향에 한해 평가를 수행하였으며 실 반영되는 위치 데이터는 스위치의 기능 특수성 및 수량을 고려하여 좌우측 대칭을 고려한 배분을 통해 배치하도록 하였다. 또한 스위치 사이간격는 미군 사규격[3]에서 제시하는 가이드 범위내에서 따르도록 하였고 조작기 조작에 편리하며 콘솔 착석 시 불편하지 않도록 팔거치 공간을 설정하도록 하였다.
- 인간공학적 평가 수행은 평가자가 각 전시기 위치에 대한 주관적 평가를 실시하고, 운용자조작기 위치 를 운용자조작부에 자유롭게 위치를 결정할 수 있도록 하였다. 또한, 진행자는 평가를 실시하기 전에 평가자에게 평가목적, 진행과정 및 주의사항에 대해 전달하였으며, 평가자 신체치수 측정을 통해 평가자 선정 기준 부합 여부를 확인하였다.
- 마지막으로 주관적으로 가장 적절한 전시기 위치를 설정하도록 하여 최종 전시기 위치와 각도를 산출하는데 활용하였다. Fig.
- 본 연구는 다기능콘솔 관련 국내외 규격을 체계적으로 분석하고, 인간공학적 분석 프로세스을 기반으로 실 운용자의 연령 및 신체조건을 고려한 인간공학적 접근 방법을 적용하였다. 연구 결과를 통해 3화면 다기능콘솔의 장시간 운용에 따른 신체적 불편함을 최소화하며, 보다 정확한 운용이 가능한 다기능콘솔 설계 가이드를 제시하였다.
- 전시기와 터치용 판넬PC는 실제 장비와 동일한 해상도 및 크기의 LCD모니터와 태블릿PC를 사용하였으며, 화면은 실 전술화면을 적 용하여 각 기호 및 글자에 대한 가독성에 대한 평가를 진행할 수 있도록 하였다. 설치된 중앙과 측면 전시기는 시야거리를 각각 3수준(500 mm, 600 mm, 640 mm)으로 변경할 수 있도록 제작하였다. 조작기는 실제 운용 중인 장비와 동일한 형태와 크기로 제 작하였으며, 평가자가 자유롭게 구성품을 이동할 수 있도록 하였다.
- 키보드는 기존 규격의 범위내에서 사용이 편한 기울기에 대해서도 측정하였다. 스위치조립체의 경우는 평가 진행시 한쪽 방향에 한해 평가를 수행하였으며 실 반영되는 위치 데이터는 스위치의 기능 특수성 및 수량을 고려하여 좌우측 대칭을 고려한 배분을 통해 배치하도록 하였다. 또한 스위치 사이간격는 미군 사규격[3]에서 제시하는 가이드 범위내에서 따르도록 하였고 조작기 조작에 편리하며 콘솔 착석 시 불편하지 않도록 팔거치 공간을 설정하도록 하였다.
- 운용자조작기의 위치는 운용자조작기 사용용도 및 기존 다기능콘솔과의 연속성을 확보하기 위해 기본적인 몇 가지 사전규칙을 설정하였다. 터치판넬 PC와 키보드는 특정 손 사용에 구속 받지 않는 점 및 양손 사용 측면을 고려하여 콘솔의 중앙선 상에 위치하도록 하였으며, 조이스틱과 트랙볼의 위치는 기존 다기능콘솔과의 운용 친숙성을 고려하여 조이스틱은 키보드의 좌측, 트랙볼은 키보드의 우측에 위치하도록 하였다.
- 인간공학 관련 규격 분석은 미 군사규격[5]을 포함한 국내/외 규격을 기준으로, 다기능콘솔에 적용할 수 있는 인간공학적 기준을 조사하였다. 그 결과는 Table 1과 같다.
- 인간공학적 설계가이드는 인간공학 평가 결과를 기반으로 전시기와 운용자조작기 위치/각도 및 다기능콘솔의 추가 외형 치수를 도출하였다. 수집된 평가 결과는 분산 분석을 활용하여 동일집단 여부를 판단하였으며, post-hoc test로 Duncan grouping을 실시하였다.
- 인간공학적 평가 수행은 평가자가 각 전시기 위치에 대한 주관적 평가를 실시하고, 운용자조작기 위치 를 운용자조작부에 자유롭게 위치를 결정할 수 있도록 하였다. 또한, 진행자는 평가를 실시하기 전에 평가자에게 평가목적, 진행과정 및 주의사항에 대해 전달하였으며, 평가자 신체치수 측정을 통해 평가자 선정 기준 부합 여부를 확인하였다.
- 인간공학적 평가 진행 단계에서는 다기능콘솔 설계에 관련성이 있는 규격과 한국인 신체조건 분석을 기반으로 3화면 다기능콘솔의 상세 규격을 결정하기 위한 평가를 실시하였다. 평가에 참여한 평가자는 주 운용자 성별 및 연령대 결정 단계에서 식별된 사항을 기반으로 선별하였다.
- 전시기 위치를 설정한 후, 운용자조작기 위치와 팔 거치공간에 대한 평가를 진행하였다. 평가자에게 각 조작기의 사용용도와 빈도를 설명한 후, Table 1의 규격을 벗어나지 않는 범위에서 자유롭게 조작기 위치를 선택하도록 하였다.
- 전시기 위치에 대한 평가는 Table 1의 규격을 벗어 나지 않는 범위에서 중앙 전시기와 측면 전시기까지 시야거리를 각 3수준(500 mm, 600 mm, 640 mm)으로 설정하여 총 9가지 전시기 위치를 평가하였다. 평가자 별 평가조건 순서는 랜덤한 순서로 제시하여 학습효과 (learning effect)를 최소화하였다.
- 평가에 활용한 소프트목업은 실제 3화면 다기능콘솔과 유사한 운용환경을 재현하여 평가결과의 신뢰성을 높이도록 하였다. 전시기와 터치용 판넬PC는 실제 장비와 동일한 해상도 및 크기의 LCD모니터와 태블릿PC를 사용하였으며, 화면은 실 전술화면을 적 용하여 각 기호 및 글자에 대한 가독성에 대한 평가를 진행할 수 있도록 하였다. 설치된 중앙과 측면 전시기는 시야거리를 각각 3수준(500 mm, 600 mm, 640 mm)으로 변경할 수 있도록 제작하였다.
- 평가자에게 각 조작기의 사용용도와 빈도를 설명한 후, Table 1의 규격을 벗어나지 않는 범위에서 자유롭게 조작기 위치를 선택하도록 하였다. 조작기의 위치는 운용자쪽 콘 솔모서리 중앙을 기준으로 조작기의 상대적 위치를 측정하여 기록하였다.
- 다음 단계는 실제 평가를 진행하기 위한 준비 및 평가 실시 단계로 평가자 모집, 평가항목 식별, 평가용 소프트목업 제작등과 같이 평가에 필요한 사항 준비 및 인간공학 평가를 실행한다. 최종적으로 진행된 실험 결과에 대해 분류 및 분석하고 3화면 다기능콘솔 설계에 적용 가능한 인간공학적 설계 가이드를 도출한다.
- 터치판넬 PC와 키보드는 특정 손 사용에 구속 받지 않는 점 및 양손 사용 측면을 고려하여 콘솔의 중앙선 상에 위치하도록 하였으며, 조이스틱과 트랙볼의 위치는 기존 다기능콘솔과의 운용 친숙성을 고려하여 조이스틱은 키보드의 좌측, 트랙볼은 키보드의 우측에 위치하도록 하였다. 키보드는 기존 규격의 범위내에서 사용이 편한 기울기에 대해서도 측정하였다. 스위치조립체의 경우는 평가 진행시 한쪽 방향에 한해 평가를 수행하였으며 실 반영되는 위치 데이터는 스위치의 기능 특수성 및 수량을 고려하여 좌우측 대칭을 고려한 배분을 통해 배치하도록 하였다.
- 운용자조작기의 위치는 운용자조작기 사용용도 및 기존 다기능콘솔과의 연속성을 확보하기 위해 기본적인 몇 가지 사전규칙을 설정하였다. 터치판넬 PC와 키보드는 특정 손 사용에 구속 받지 않는 점 및 양손 사용 측면을 고려하여 콘솔의 중앙선 상에 위치하도록 하였으며, 조이스틱과 트랙볼의 위치는 기존 다기능콘솔과의 운용 친숙성을 고려하여 조이스틱은 키보드의 좌측, 트랙볼은 키보드의 우측에 위치하도록 하였다. 키보드는 기존 규격의 범위내에서 사용이 편한 기울기에 대해서도 측정하였다.
대상 데이터
- 3화면 다기능콘솔 평가용 소프트목업은 Fig. 6과 같으며, 각 구성품의 위치 변경 및 조절이 쉽게 가능하도록 가벼운 폼 소재를 사용하였다.
- 첫 번째 단계인 인간공학적 설계 적용범위 결정은 인간공학적 설계가 필요한 다기능콘솔의 상세 품목 및 항목을 결정하는 단계이다. 3화면 다기능콘솔은 Fig. 2와 같이 크게 전시부, 운용자조작부, 콘솔 하부로 구성되며 인간공학적 설계가 필요한 부분을 전시기 외곽, 전시기 화면위치, 조작기 위치로 선정하였다. 두 번째 단계는 다기능콘솔에 적용 가능한 인간공학 규격 분석이다.
- 인간공학적 3화면 다기능콘솔의 설계를 위해 Fig. 1과 같이 총 6단계의 과정으로 진행되었다. 첫 번째 단계인 인간공학적 설계 적용범위 결정은 인간공학적 설계가 필요한 다기능콘솔의 상세 품목 및 항목을 결정하는 단계이다.
- 인간공학적 평가 진행 단계에서는 다기능콘솔 설계에 관련성이 있는 규격과 한국인 신체조건 분석을 기반으로 3화면 다기능콘솔의 상세 규격을 결정하기 위한 평가를 실시하였다. 평가에 참여한 평가자는 주 운용자 성별 및 연령대 결정 단계에서 식별된 사항을 기반으로 선별하였다. 평가자 수는 중심극한정리(표본의 크기가 충분히 크면(n ≥ 30), 모집단의 분포 유형과 관계없이 표본평균의 분포는 정규분포를 따름)의 정규성 가정을 기반으로 20대부터 50대까지 30명이 참여하였다.
- 평가자 수는 중심극한정리(표본의 크기가 충분히 크면(n ≥ 30), 모집단의 분포 유형과 관계없이 표본평균의 분포는 정규분포를 따름)의 정규성 가정을 기반으로 20대부터 50대까지 30명이 참여하였다.
- 한국인 신체에 적합한 다기능콘솔의 외측 치수를 결정하기 위해 국가기술표준원의 ‘Size Korea’ 데이터를 활용하였으며, 일부 ‘Size Korea’에서 제공하지 않는 신체부위 치수는 관련 신체부위 데이터를 기반으로 추정하였다.
데이터처리
- 인간공학적 설계가이드는 인간공학 평가 결과를 기반으로 전시기와 운용자조작기 위치/각도 및 다기능콘솔의 추가 외형 치수를 도출하였다. 수집된 평가 결과는 분산 분석을 활용하여 동일집단 여부를 판단하였으며, post-hoc test로 Duncan grouping을 실시하였다.
이론/모형
- ‘Size Korea’를 통해 식별된 데이터를 기반으로 다기능콘솔의 전시기 높이와 콘솔 하부 깊이에 대한 검토를 진행하였다. 전시기 높이와 콘솔 하부 깊이는 대부분의 운용자를 수용하기 위해 각각 평균치 대상 설계원칙과 극단치(99분위) 설계원칙을 적용하였다.
성능/효과
- 운용자조작부와 몸통 간격은 안전보건공 단에서 제시한 규격에 따라 약 83.59 mm로 결정하였 다. 다기능콘솔 하부 깊이는 대부분의 운용자를 수용할 수 있도록 극단치(99분위) 신체치수를 반영하여 약 418.16 mm로 결정되었다.
- 만족도는 중앙전시기 시야거리보다 측면전시기 시야 거리가 같거나 먼 경우에 만족도가 높은 경향을 나타내었다(α = 0.05).
- 목회전 각도를 측정한 결과는 Fig. 8과 같으며, 중앙 전시기 시야거리가 500 mm일 때, 측면전시기 시야거리가 500 mm와 600 mm인 경우에는 목회전각도가 60° 이상 발생하여 부적절한 것으로 나타났으며, post-hoc test 결과를 그래프 하단에 표기하였다(α = 0.05).
- 본 연구는 다기능콘솔 관련 국내외 규격을 체계적으로 분석하고, 인간공학적 분석 프로세스을 기반으로 실 운용자의 연령 및 신체조건을 고려한 인간공학적 접근 방법을 적용하였다. 연구 결과를 통해 3화면 다기능콘솔의 장시간 운용에 따른 신체적 불편함을 최소화하며, 보다 정확한 운용이 가능한 다기능콘솔 설계 가이드를 제시하였다. 향후 본 연구에서 제시된 다기능콘솔 설계 가이드는 실 장비를 통한 검증 및 보완을 통해 신뢰성이 향상될 것이며 한국 다기능콘솔의 기준으로 확립할 수 있을 것으로 기대된다.
- 측면전시기 시야거리와 전시기가 이루는 평면각도 사이의 상관계수가 0.84(α = 0.01)로 나타나, 평면각도가 커질수록 측면전시기의 인지용이성이 향상되는 것으로 나타났다.
- 전시기 위치에 대한 평가는 Table 1의 규격을 벗어 나지 않는 범위에서 중앙 전시기와 측면 전시기까지 시야거리를 각 3수준(500 mm, 600 mm, 640 mm)으로 설정하여 총 9가지 전시기 위치를 평가하였다. 평가자 별 평가조건 순서는 랜덤한 순서로 제시하여 학습효과 (learning effect)를 최소화하였다. 각 전시기 위치조건에서 측면전시기를 확인하기 위한 평가자의 목 회전 각도를 측정하고, 신체적 불편함, 인지 용이성, 만족도에 대해 7점 척도로 평가하였다.
후속연구
- 본 논문에서 제안한 다기능콘솔 인간공학적 설계범위 가이드는 적용하고자하는 다기능콘솔의 운용개념, 목적 및 환경에 대한 설계범위 가이드의 적용 유효성을 먼저 검토하여야 하며, 필요에 따라서는 가이드의 참조 및 수정되어 적용할 필요가 있다. 특히 공간 제약이 존재하는 환경에서의 다기능콘솔 설계는 해당 제약사항을 고려하여 장비 운용자의 피로 누적과 운용의 정확성이 확보될 수 있도록 인간공학적 접근의 재분석이 필요하며 그 결과를 설계에 반영하는 것이 적절할 것이다.
- 본 연구에서 제시한 인간공학 설계 가이드는 3화면 다기능콘솔 뿐 아니라, VDT 화면과 다양한 조작기가 존재하는 장비 설계하는데 기초 자료로 활용될 수 있을 뿐 아니라, 다양한 형태의 운용기기 설계 시에 인간공학적 연구 방법론을 적용할 수 있는 기반을 제공하였다는 점에서 연구의 활용도가 높다고 할 수 있다.
- 연구 결과를 통해 3화면 다기능콘솔의 장시간 운용에 따른 신체적 불편함을 최소화하며, 보다 정확한 운용이 가능한 다기능콘솔 설계 가이드를 제시하였다. 향후 본 연구에서 제시된 다기능콘솔 설계 가이드는 실 장비를 통한 검증 및 보완을 통해 신뢰성이 향상될 것이며 한국 다기능콘솔의 기준으로 확립할 수 있을 것으로 기대된다.
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