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문제 정의
- 넘어짐 사고 발생의 요인은 작업환경 요인 및 개인적 요인 등 다양하게 존재할 수 있으나 자세균형 능력의 저하는 넘어짐 재해를 유발하는 직접 적 요인 또는 다른 요인들과의 복합적 요인으로 작용할 수 있다. 본 연구는 농작업 환경에서 빈번하게 착용하는 작업화의 유형이 선 자세에서 정적 균형을 유지하는 인간 의 자세제어 능력에 어떠한 영향을 미치는가를 분석하기 위해 수행하였다. 추가적으로 작업 중 누적되는 육체적인 작업 부하(육체적 피로)가 자세 균형 능력에 어떠한 변화 를 주는가에 대한 분석도 주요한 관심 사항으로 하였다.
- 본 연구의 주요 목적은 작업부하의 영향뿐만 아니라 작업화의 유형이 자세 균형 능력에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 슬리퍼를 신은 상태에서 신체 전후 방향의 동요 길이는 운동화 또는 안전화를 신은 상태에 비교하여 유의 한 수준으로 증가함으로써 자세균형 능력이 현저히 저하 됨을 알 수 있었다.
- 또한 신발 유형에 따른 자세균형 능력 분석에서 신발의 겉창, 소돌기, 뒷굽의 형태 및 높이 등 신발 자체의 설계 특성 및 개인차를 포함한 인적 특성 이 주요한 변수가 될 수 있으나 본 연구에서는 고려하지 못하였다. 전체적으로 본 연구는 농업인의 다수가 착용하 는 것으로 판단되는 작업화가 자세균형에 미치는 영향을 분석하기 위한 기초연구의 수준이다. 향후 앞서 언급한 다 양한 특성들을 포함한 추가적인 연구를 기대한다.
제안 방법
- 시선의 방향을 일정하게 하기위해 시선 전방 5m, 눈높이 위치에 마킹을 하여 지속적으로 주시하도록 하였다. COP 위치 좌표는 피 실험자에게 측정 시작을 알림과 동시에 25초간 측정하였으 며, 측정 초기단계에서의 흔들림을 최소화하기 초기 5초 간의 자료는 제외하고 이후 20초 간의 자료만을 분석에 이용하였다. [Figure 2] 와 [Figure 3]은 힘판 및 주변장치의 배치 상황과 측정 중인 피실험자의 모습을 보여주고 있다.
- 4117). 결과적으로 교호작용은 없는 것으로 판단되나, 두 독립변수 간의 영향을 알아보기 위해 선형 교호작용도를 분석하였다. [Figure 4]는 독립변수 작업부하와 작업 화 유형 두인자 간의 선형 교호작용도를 그린 것이다.
- 6개의 실험조합 수준에서 무작위의 순서로 반복 측정 하는 과정에서 육체적 작업부하가 부과된 실험을 수행한 후에는 다음에 진행되는 실험 조합수준에 영향을 주지 않도록 피실험자에게 충분한 휴식 시간이 주어졌다. 그러나 상당 수준의 휴식을 취한 후에도 안정적인 휴식기의 심박수 수준에 도달하지 않는 경우에는 계획된 실험 일정을 변경하여 다른 날 실험이 진행되도록 조정하였다.
- Borg의 RPE 자료는 실험계획에서 종속변수로 계획하지는 않았으나 작업부하에 대한 피실험자들의 주관적 평 가 수준을 참고하기 위해 수집하였다. 따라서 동요길이에 대한 분산분석에 앞서 실험에서 부과된 작업부하에 대해 피실험자들이 어느 정도 힘들다고 느끼는지 알아보기 위 해 수집한 Borg의 RPE 주관적 평가 자료를 분석하였다. 피실험자들은 실험에서 작업부하 수준으로 부과한 ACSM [1] 안내서의 3단계 운동량을 RPE 평균 13.
- 실 험에서 트레드밀을 이용하여 운동량에 따라 부과된 작업 부하는 생리학적인 객관적 지표로써 실제로 피실험자가 주관적으로 경험한 작업부하 수준을 이해하는 데는 한계 가 있다. 따라서 주관적 평가 기법인 RPE 스케일을 사용 하여 피실험자들이 정해진 작업부하를 경험한 직후 주관 적으로 느끼는 피로 수준을 분석하였다. 피실험자들은 실 험에서 부과된 작업부하를 RPE 스케일 평균 13.
- 또한 실험 전 휴식 상태, 작업부하 부과를 위한 트레드밀 운동을 수행하는 단계 및 실험 종료 후 회복 단계에서의 피실험자 심박수를 기록하기 위해 손목에 착용하는 유형의 심박수 측정장비(SPORT TESTER™, Polar)를 이용하였다.
- 실험계획에서 독립변수는 2수준의 작업부하(Workload) 와 3수준의 작업화 유형(Shoes Type)으로 정하여 이원배 치법 실험으로 분석하였으며, 6개의 모든 수준조합(2수준 ×3수준)에서 반복적으로 자료를 수집하였다. 반복적으로 측정함에 따라 피실험자에게 발생할 수 있는 훈련 효과를 최소화하기 위해 6개의 수준 조합에 따른 실험조건은 무작위의 순서로 부과하였다.
- 본 실험에서 동요길이는 서 있는 신체자세를 기준으로 전후 방향(AP(anterior-posterior) axis) 동요길이(SL_AP)와 좌우방향(ML(medio-lateral) axis) 동요길이(SL_ML)를 분석하였다. 세부적으로 동요길이는 측정간격 60Hz 로 측 정된 COP 위치좌표(x, y)들 중에서 전후 데이터 간의 거 리(Euclidean Distance)를 모두 합한 값이다(아래 신체 전 후 방향 동요길이계산식 참조)[13].
- 힘판 위에서 COP 좌표를 측정할 때에는 피실험자들에게 양팔을 자연스럽게 늘어뜨린 상태에서 양 발을 어깨너비 정도로 벌리고 양 발의 각도를 30° 전후로 하여 편안히 서 있도록 안내하였으며 실험 중에는 가능한 한 자세균형 을 유지하도록 노력하라는 지시를 하였다. 시선의 방향을 일정하게 하기위해 시선 전방 5m, 눈높이 위치에 마킹을 하여 지속적으로 주시하도록 하였다. COP 위치 좌표는 피 실험자에게 측정 시작을 알림과 동시에 25초간 측정하였으 며, 측정 초기단계에서의 흔들림을 최소화하기 초기 5초 간의 자료는 제외하고 이후 20초 간의 자료만을 분석에 이용하였다.
- 실험 시작 전 피실험자에게 실험 절차와 잠재적 위험 에 대한 간단한 설명을 하였으며, 실험 시작 전과 실험이 진행되는 동안 피실험자의 심박수 변화를 관찰하기 위해 심박수 측정기를 손목에 착용하도록 하였다. ACSM[1]의 가이드라인의 제 3단계 작업부하가 부과되는 실험조건 에서는 트래드밀의 바닥면 각도를 3°, 런닝 속도를 133.
- 7) 13명이 실험에 참여하였 다. 실험 참여를 희망한 지원자에게는 실험의 목적과 방법, 작업부하 부과시 있을 수 있는 위험성에 대해 간략한 설명을 듣는 기회가 주어졌으며, 실험 참여에 대한 서면 동의를 받고 나이, 키, 체중, 휴식기 심박수 등의 기초 자료를 조사하였다. 실험 전날에는 신체의 자세균형 능력에 영향을 줄 가능성이 있는 약물이나 알코올 섭취, 심한 육 체적 운동 등을 자제하도록 주의하였다.
- 실험계획에서 독립변수는 2수준의 작업부하(Workload) 와 3수준의 작업화 유형(Shoes Type)으로 정하여 이원배 치법 실험으로 분석하였으며, 6개의 모든 수준조합(2수준 ×3수준)에서 반복적으로 자료를 수집하였다.
- 실험계획에서 설정한 육체적 작업부하는 속도 조절과 바닥면의 각도를 조절할 수 있는 트레드밀(모델 kmax-1.5, Bestop)을 이용하여 부과하였다. 또한 실험 전 휴식 상태, 작업부하 부과를 위한 트레드밀 운동을 수행하는 단계 및 실험 종료 후 회복 단계에서의 피실험자 심박수를 기록하기 위해 손목에 착용하는 유형의 심박수 측정장비(SPORT TESTER™, Polar)를 이용하였다.
- 육체적 작업부하와 작업화 유형에 따라 변화된 조건에서 신체자세 균형을 유지하려는 능력을 평가하였다. 자세균형 능력은 신체 전후 방향의 동요길이와 좌우 방향의 동요길이로 구분하여 분석하였다.
- 동요면적은 Mean circle method를 적용한 면적, PCA(principal component analysis)를 이용한 타원 면적 등으로 계산될 수 있으나 어느 방법이든 근사값 추정이 요구되며 따라서 오차를 포함하게 된다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 균형 능력을 평가하 기 위한 정량화 지표로써 동요길이를 선택하였다.
- 육체적 작업부하와 작업화 유형에 따라 변화된 조건에서 신체자세 균형을 유지하려는 능력을 평가하였다. 자세균형 능력은 신체 전후 방향의 동요길이와 좌우 방향의 동요길이로 구분하여 분석하였다.
- 휴식수준은 육체적 작업을 부과하지 않은 상태로 ACSM[1] 가이드라인의 1단계 수준에 해당되며, 작업부하 수준은 동 가이드라인의 3단계 피로 수준에 맞춰지도록 작업량을 조절하여 실험하였다. 작업부하 부과를 위한 작 업은 트레드밀 운동을 통해 이루어졌으며, 세부적으로 트 레드밀의 속도, 바닥면의 경사각, 운동시간을 조합하여 부과하였다.
- 피실험자들의 COP 위치좌표를 측정하기위해 Bertec사 제조 힘판(Model# K90701, 4060-08Type, Size : 60×40× 8.8cm)을 사용하였으며, 측정은 1초당 60회(60Hz)의 간격 으로 하였다.
- 힘판 위에서 COP 좌표를 측정할 때에는 피실험자들에게 양팔을 자연스럽게 늘어뜨린 상태에서 양 발을 어깨너비 정도로 벌리고 양 발의 각도를 30° 전후로 하여 편안히 서 있도록 안내하였으며 실험 중에는 가능한 한 자세균형 을 유지하도록 노력하라는 지시를 하였다.
대상 데이터
- 최근 5개월 이내에 근골격계질환을 경험하지 않은 성인 남성(연령 : 22.5±2.2세, 신장 : 173.9±6.2cm, 체중 : 68± 6.3, 휴식시 심박수 : 69.5±10.7) 13명이 실험에 참여하였 다.
데이터처리
- StatView (SAS Institute Inc., ver 5.0.1) 통계 소프트웨 어를 이용하여 동요길이 자료에 대한 분산분석과 분산분 석 후의 추/검정을 수행하였으며, 유의 수준은α = 0.05를 적용하였다.
이론/모형
- 또한 실험 전 휴식 상태, 작업부하 부과를 위한 트레드밀 운동을 수행하는 단계 및 실험 종료 후 회복 단계에서의 피실험자 심박수를 기록하기 위해 손목에 착용하는 유형의 심박수 측정장비(SPORT TESTER™, Polar)를 이용하였다. 그 밖에, 육체적 작업 부 하가 부과된 후 피실험자들이 느끼는 힘든 정도를 주관적 으로 평가하기 위해 Borg -RPE 스케일을 이용하였다[4]. Borg의 RPE 스케일은 피실험자들이 주관적으로 느끼는 육체적 작업 부하를 6~20점 스케일로 평가하는 수단으로 써 6점에 근접할수록 “육체적 피로를 느끼지 않음”, 20점 에 근접할수록 “매우 부담스러움”을 의미한다[4].
- 05를 적용하였다. 분산분석 후 독립변수들의 수준 간 모평균 비교는 Tukey의 HSD(Honestly Significant Difference) 검 정 절차에 따라 판단하였다.
- 작업부하 2수준은 육체적 작업을 부과하지 않은 휴식 상태(Rest)과 육체적 작업을 부과한 작업부하 상태(Workload)로 조절되었다. 육체적 작업부하는 ACSM[1] 가이드 라인에서 제시한 작업량에 따른 피로수준 기준을 활용하 였다. 휴식수준은 육체적 작업을 부과하지 않은 상태로 ACSM[1] 가이드라인의 1단계 수준에 해당되며, 작업부하 수준은 동 가이드라인의 3단계 피로 수준에 맞춰지도록 작업량을 조절하여 실험하였다.
성능/효과
- Tukey HSD를 이용하여 작업화 유형 각 수준에 대 해 수행한 수준간 평균비교 결과를 보면([Table 6]참조), 슬리퍼(Slippers)-운동화(Sports Shoes), 슬리퍼-안전화(Safety Shoes)는 수준간에 평균 전후방향 동요길이 차이가 유의 한 것으로 분석되었다(p < 0.05).
- 6개의 실험조합 수준에서 무작위의 순서로 반복 측정 하는 과정에서 육체적 작업부하가 부과된 실험을 수행한 후에는 다음에 진행되는 실험 조합수준에 영향을 주지 않도록 피실험자에게 충분한 휴식 시간이 주어졌다. 그러나 상당 수준의 휴식을 취한 후에도 안정적인 휴식기의 심박수 수준에 도달하지 않는 경우에는 계획된 실험 일정을 변경하여 다른 날 실험이 진행되도록 조정하였다.
- 1055)는 각각 유의수준 5%에서 유의하지 않은 것으로 분석되었다. 결과 적으로 육체적 작업부하 유무, 작업화의 유형 각 수준에서 신체 좌우 방향의 동요길이는 유의한 차이가 없음을 나타 낸다. 이러한 결과로 나타난 요인은 보다 자세한 분석이 필요하겠지만, COP 측정 중 피실험자가 취한 양 발의 간 격을 주요한 요인의 하나로 볼 수 있다.
- 결과적으로 두 개의 독립변수인 작업부하와 작업화 유 형은 독립적이며 서로 영향을 미치지 않는 것으로 판단되어 앞서 분석한 주효과 검정 결과를 신뢰할 수 있다. 다만 [Figure 6]에서 운동화는 안전화에 비교하여 작업부하 (Workload)가 부과된 조건에서 동요길이의 증가율이 높 게 나타나 근소한 차이지만 오히려 안전화보다 동요길이 가 크게 나타나고 있음을 알 수 있다.
- 두 독립변수간의 작업부하×작업화유형 2인자 교호작 용 효과 또한 유의하지 않은 것으로 분석되었다(F2,72;0.05 = 0.246, p = 0.7823).
- 농촌진흥청에서 개별 농가를 대상으로 인터뷰 방식으 로 작성한 농업인의 업무상 질병 및 손상 조사 자료는 농업인의 재해현황을 파악할 수 있는 유용한 자료이다[17]. 본 자료에 따른 2017년 농업인의 발생형태 별 업무상 손상은 전도(넘어짐)가 22.6%, 추락(떨어짐)이 12.55% 순으로 나타나, 사고성 재해인 농기계 운전 사고(약 21%)를 제외하면 넘어짐과 떨어짐이 전체 농작업 손상의 상당 부분을 차지하고 있음을 알 수 있다. 또한 전도 경험 별 농업인 수를 분석한 자료에 의하면 조사대상 농업인의 약 10.
- 분산분석과 분산분석 후 검정을 통하여 육체적 작업부 하는 서있는 자세 기준으로 신체 전후 방향으로의 정적인 자세제어 능력을 유의하게 저하시킴을 알 수 있었다. 실 험에서 트레드밀을 이용하여 운동량에 따라 부과된 작업 부하는 생리학적인 객관적 지표로써 실제로 피실험자가 주관적으로 경험한 작업부하 수준을 이해하는 데는 한계 가 있다.
- 반면에 운동화-안전화 간에는 유의한 차이가 없었다. 슬리퍼를 신은 경우 전후 방향 동요가 가장 크게 나타났으며 운동화, 안전화에 비교 하여 유의한 차이를 보였다. 안전화(동요길이 0.
- 본 연구의 주요 목적은 작업부하의 영향뿐만 아니라 작업화의 유형이 자세 균형 능력에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 슬리퍼를 신은 상태에서 신체 전후 방향의 동요 길이는 운동화 또는 안전화를 신은 상태에 비교하여 유의 한 수준으로 증가함으로써 자세균형 능력이 현저히 저하 됨을 알 수 있었다. 또한 이러한 차이는 교호작용도에서 확인할 수 있듯이 작업부하가 부과되면 그 차이가 더욱 증가되었다.
- 신체 전후 방향 동요길이 분석 결과와 다르게 작업부하와 작업화 유형은 유의수준 5%에서 신체 좌우 방향의 동요길이에 유의한 영향을 주지 않았다. 이러한 결과는 양 발의 간격을 충분히 벌려 편안하게 유지한 자세에서 신체 좌우의 동요가 낮게 나타난 Melzer et al.
- 작업 부하(Workload) 주효과(F1,72; 0.05 = 7.694, p = 0.0071)와 작업화 유형(Shoes Type) 주효과(F2,72; 0.05 = 6.105, p < 0.0036)는 각기 5% 유의수준에서 유의한 것으로 나타나 2개의 독립변수 모두 각 수준에 따라 동요길이 평균값에 차이가 있음을 알 수 있다.
- 피실험자를 기준으로 신체 좌우 방향의 동요길이에 대해 주효과 검정 및 교호작용의 효과 검정을 실행한 결과가 [Table 7]의 분산분석표로 정리되어 있다. 작업부하(Workload) 주효과(F1,72; 0.05 = 2.008, p = 0.1608)와 작업화 유형 (Shoes Type) 주효과(F2,72; 0.05 = 2.321, p = 0.1055)는 각각 유의수준 5%에서 유의하지 않은 것으로 분석되었다. 결과 적으로 육체적 작업부하 유무, 작업화의 유형 각 수준에서 신체 좌우 방향의 동요길이는 유의한 차이가 없음을 나타 낸다.
- 피실험자들은 실 험에서 부과된 작업부하를 RPE 스케일 평균 13.9 수준으로 평가하여 “다소 힘든 정도”에서 “힘든 정도”로 느낀 것으로 분석되었다.
후속연구
- 또한 본 연구는 신체가 건강한 20대 남성 대학생만을 대상으로 실시한 실험 결과로서 실제 농업인의 자세균형 능력을 이해하는데 한계를 갖고 있다. 향후 실제 농작업에 종사하는 여성 및 남성 농업인, 고령을 포함한 연령대별 농업인, 작업 중 넘어짐이나 떨어짐을 경험한 집단과 그렇지 않은 집단 등 다양한 연구 집단에 대해 연구를 수행할 필요가 있다고 판단된다.
- 향후 실제 농작업에 종사하는 여성 및 남성 농업인, 고령을 포함한 연령대별 농업인, 작업 중 넘어짐이나 떨어짐을 경험한 집단과 그렇지 않은 집단 등 다양한 연구 집단에 대해 연구를 수행할 필요가 있다고 판단된다. 또한 신발 유형에 따른 자세균형 능력 분석에서 신발의 겉창, 소돌기, 뒷굽의 형태 및 높이 등 신발 자체의 설계 특성 및 개인차를 포함한 인적 특성 이 주요한 변수가 될 수 있으나 본 연구에서는 고려하지 못하였다. 전체적으로 본 연구는 농업인의 다수가 착용하 는 것으로 판단되는 작업화가 자세균형에 미치는 영향을 분석하기 위한 기초연구의 수준이다.
- 또한 농작업은 육체적 부담이 과도하며 농지 바닥면 이 경사지이거나 진흙으로 젖어 있거나 얼어 있는 경우 처럼 작업환경 또한 자세균형을 유지하는데 불리하다. 추가적으로 슬리퍼, 고무신, 일반 운동화 등 부적절한 작업화 착용에 따른 인적/관리적 원인에 의해 넘어짐 또는 떨어짐 사고위험이 증대될 수 있음을 인지해야 한다. 이러한 관점에서 농작업 안전관리자와 인간공학 전문가들은 미끄러짐에 취약한 농작업 환경 개선과 더불어 산업용이 아닌 농작업에 적합한 농작업 전용 안전화 개발에도 노력을 기울여야 한다.
- 또한 본 연구는 신체가 건강한 20대 남성 대학생만을 대상으로 실시한 실험 결과로서 실제 농업인의 자세균형 능력을 이해하는데 한계를 갖고 있다. 향후 실제 농작업에 종사하는 여성 및 남성 농업인, 고령을 포함한 연령대별 농업인, 작업 중 넘어짐이나 떨어짐을 경험한 집단과 그렇지 않은 집단 등 다양한 연구 집단에 대해 연구를 수행할 필요가 있다고 판단된다. 또한 신발 유형에 따른 자세균형 능력 분석에서 신발의 겉창, 소돌기, 뒷굽의 형태 및 높이 등 신발 자체의 설계 특성 및 개인차를 포함한 인적 특성 이 주요한 변수가 될 수 있으나 본 연구에서는 고려하지 못하였다.
- 전체적으로 본 연구는 농업인의 다수가 착용하 는 것으로 판단되는 작업화가 자세균형에 미치는 영향을 분석하기 위한 기초연구의 수준이다. 향후 앞서 언급한 다 양한 특성들을 포함한 추가적인 연구를 기대한다.
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