[논문]심박수를 이용한 임목수확작업의 작업강도 분석

백승안; 이은재; 남기훈; 조구현

doi:10.21289/ksic.2020.23.4.593

심박수를 이용한 임목수확작업의 작업강도 분석
Heart Rate Strain of Forest-workers in Timber Harvesting Operation 원문보기

한국산업융합학회 논문집 = Journal of the Korean Society of Industry Convergence, v.23 no.4/1, 2020년, pp.593 - 601

백승안 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 이은재 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 남기훈 (창신대학교 소방방재공학과) , 조구현 (국립산림과학원 산림기술경영연구소)

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This study was conducted to analyze the physical strain with heart rate monitor in timber harvesting operations in order to reduce occupational accidents. The timber harvesting activities are manual cutting(felling, limbing and bucking) with a chainsaw and extraction by cable yarder. The study took place on Japanese larch stand. The average height was 26m and average diameter at breast height(DBH) was 3 7cm. The havest unit was gentle slope to steep slope. Results showed that the heart rate increases for chocking, felling, limbing and bucking were 94.0%, 87.9%, 84.8% and 56.4% respectively. The rate of Work Load Index was higher in the limbing(61.4%) activity than other activities chocking(55.2%), felling(54.1%) and bucking(32.1%). During 50% working heart rate test it was found that limbing(1.09), chocking(1.05) and felling(1.04) was exposed to high work intensity compared to bucking(0.83). The results showed that maximum acceptable work times(felling, chocking and limbing) were 2.30 hour, 1.85 hour and 1.60 hour respectively. To avoid occupational accidents, timber harvest workers may use a suitable working hour schedule to felling, chocking, limbing.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1 Silvicultural system
표 Table 1. Description of study sites
표 Table 2. Physical characteristics of subjects
표 Table 3. Relationship between WLI and MAWT
표 Table 4. Worker's processing division
그림 Fig. 2 IHR following Silvicultural system
그림 Fig. 3 50 % Level HR following Silvicultural system
표 Table 5. Work Load Index
표 Table 6. Age-based heart rate according to RPE

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 임목수확작업 공정 중 안전사고발생 위험이 크고 인력위주의 작업을 대상으로 작업원의 작업강도 및 피로한도를 분석하여 작업원의 안정적 작업 방안을 도출하기 위해 연구를 수행하였다. 그 결과 심박수 측정을 통한 작업심박수는 가지제거작업 121.
생리적 방법에는 심박수, 혈압, 혈류량, 혈중젖산농도, 산소섭취량, 이산화탄소배출량, 에너지소비량 등의 지표를 이용하는데 본 연구에서는 심박수를 이용하여 작업강도를 분석하였다. 본 연구에서는 산림지역에서의 작업으로 휴대가 용의하고 작업의 무리가 적은 심박수 측정기를 이용하여 분석하였다.
본 연구에서는 현재 우리나라의 산림작업 중 재해율이 가장 높은 발생률을 보이는 체인톱을 이용하는 작업인 벌도작업, 가지제거작업 및 조재작업과 가선집재작업 공정 중 인력위주로 수행되는 쵸커작업의 작업강도, 피로한도를 분석하여 안전하고 효율적인 작업수행에 필요한 기초자료를 제공하고자 수행하였다.

제안 방법

WLI의 분석에 따른 최대허용작업시간(MAWT: Maximum Acceptable Work Time, 이하 MAWT) 을 알아보기 위하여 Table 3 과 같이 작업강도에 따른 작업의 허용시간을 적용하여 산출하였다. 작업자가 1일 작업시간동안의 심박수 측정을 하고 작업강도지수를 통하여 작업자가 작업을 수행함에 따라 신체의 무리가 가지 않고 피로 없이 작업을 할 수 있는 시간을 말하며, 이를 넘는 경우 과로에 해당한다[13].
벌도작업은 임목을 자르는 작업으로 벌도 되는 방향을 고려하며 주변의 작업자간의 거리를 파악하여 작업을 수행하였다. 가지제거작업은 벌도된 임목의 가지를 제거하는 작업으로 임목이 크고 가지가 많은 작업이나 벌도 된 나무가 중첩되는 경우가 발생하여 벌도 된 나무를 지나다니며 수행하였다. 조재작업은 간이 집재장에서 집재되어진 임목을 원하는 크기에 맞게 자르는 작업을 수행하였으며, 쵸커작업은 가선집재 시 작업줄을 임목에 걸어주는 작업으로 타워야더의 가선라인에서 가선과 타워야더의 가동 시 임목의 움직임을 유의하며 작업을 수행하였다(Fig.
또한 평균 산지경사도는 19° 인 지역으로 작업종은 모두베기를 실시하였으며, 작업방법은 체인톱을 이용하여 벌도 작업이 이루어진 후 타워야더를 이용한 상향집재작업이 이루어졌다(Table 1).
휴대용 심박수 측정기는 Polar RS800 CX 모델로 작업종에 따라 1일 실제 작업시간과 휴식시간을 포함하여 15초 단위로 심박수를 측정하여 기록하였다. 벌도작업은 임목을 자르는 작업으로 벌도 되는 방향을 고려하며 주변의 작업자간의 거리를 파악하여 작업을 수행하였다. 가지제거작업은 벌도된 임목의 가지를 제거하는 작업으로 임목이 크고 가지가 많은 작업이나 벌도 된 나무가 중첩되는 경우가 발생하여 벌도 된 나무를 지나다니며 수행하였다.
피로를 측정하는 방법은 생리적 방법, 생화학적 방법, 심리학적 방법 등이 있으며, 이중 생리적 방법을 이용한 작업강도 분석을 실시하였다. 생리적 방법에는 심박수, 혈압, 혈류량, 혈중젖산농도, 산소섭취량, 이산화탄소배출량, 에너지소비량 등의 지표를 이용하는데 본 연구에서는 심박수를 이용하여 작업강도를 분석하였다. 본 연구에서는 산림지역에서의 작업으로 휴대가 용의하고 작업의 무리가 적은 심박수 측정기를 이용하여 분석하였다.
식 3을 이용하여 피로한도(EL: Endurance Limit, 이하 EL)를 산출하여 작업시의 작업심박수가 EL 초과할 때의 작업의 한계를 분석하기 위하여 피로한도 분석을 실시하였다. 또한 작업심박수와 50 %수준심박수(식 4)의 비율이 1을 초과하게 되면 중노동이 지속적으로 발생하고 있다고 판단된다[11].
3.1 심박수
심박수증가율은 작업심박수(HRW: Heart Rate Working, 이하 HRW)와 안정심박수(HRR: Heart Rate Resting, 이하 HRR)의 비율을 이용하여 분석하였다. 작업심박수는 작업을 수행하면서 발생하는 전체의 작업시간 임으로 휴식시간을 포함하여 측정된 심박수의 평균값을 말하며, 안정심박수의 측정은 가능한 아침에 기상하여 최대한 안정한 상태에서 정확하지만, 측정이 어려워 부득이 하게 점심시간이나 작업 전 긴장감을 풀고 충분한 휴식을 부여한 안정된 상태의 심박수를 적용하였다.
가지제거작업은 벌도된 임목의 가지를 제거하는 작업으로 임목이 크고 가지가 많은 작업이나 벌도 된 나무가 중첩되는 경우가 발생하여 벌도 된 나무를 지나다니며 수행하였다. 조재작업은 간이 집재장에서 집재되어진 임목을 원하는 크기에 맞게 자르는 작업을 수행하였으며, 쵸커작업은 가선집재 시 작업줄을 임목에 걸어주는 작업으로 타워야더의 가선라인에서 가선과 타워야더의 가동 시 임목의 움직임을 유의하며 작업을 수행하였다(Fig. 1).
휴대용 심박수 측정기는 Polar RS800 CX 모델로 작업종에 따라 1일 실제 작업시간과 휴식시간을 포함하여 15초 단위로 심박수를 측정하여 기록하였다. 벌도작업은 임목을 자르는 작업으로 벌도 되는 방향을 고려하며 주변의 작업자간의 거리를 파악하여 작업을 수행하였다.

대상 데이터

조사대상자는 총 7명으로 작업종을 구분한 일반사항은 다음과 같다(Table 2). 나이는 평균 59.
2.1 조사지 및 조사대상

조사지의 장소는 강원도 평창군 평창읍 고길리 24임반 6-1소반으로 낙엽송의 침엽수림이다. 조사지는 임목의 평균 경급(흉고직경: 나무 가슴높이의 지름)은 37(25∼54) cm이며, 평균수고는 26(20∼30)m로 우량한 임목으로 구성된 지역이다.

성능/효과

힘든 작업은 50대, 60대의 경우 심박수가 135∼145 beat/min가 넘게 되었을 때부터 작업강도가 높다고 판단되며 특히 155∼165 beat/min 이었을 때에 대단히 힘든 작업이라고 판단된다. Fig 2의 작업심박수의 분석 결과, 벌도작업 평균 117.1 beat/min, 가지제거작업 121.5 beat/min, 조재작업 90.3 beat/min, 쵸커작업 beat/min 으로 가벼움 정도의 운동자각도로 분석되었다.
IHR의 경우, 벌도작업의 Process2에서 48%로 낮았으며, Process3에서 109%으로 높게 나타났으며, 평균적으로 87.9%로 분석되었다. 가지제거작업의 경우 Process3에서 74%로 낮았으며, Process 2에서 101%으로 높게 나타났으며, 평균적으로 61.
MAWT(Maximum Acceptable Work Time) 분석결과 벌도작업, 가지제거작업, 쵸커작업의 경우, 최대허용작업시간이 각각 2.30 hr, 1.60 hr, 1.85 hr 순으로 분석되었으며, 하루 평균작업시간 8시간으로 비교하였을 때 약 6시간 이상을 피로감을 갖고 작업을 할 것으로 분석되었다. 이는 작업의 안정성이 매우 떨어지고 안전사고의 위험이 높은 것으로 판단된다.
WLI 분석결과, 벌도작업의 경우 Process2에서 37.6%로 낮았으며, Process1에서 65.7%로 높게 나타났으며, 평균적으로 54.4%로 분석되었다. 이준우 등의 벌도작업의 작업강도 지수 41.
9%보다 다소 높은 수치를 나타났다[3]. 가지제거작업의 경우 Process1에서 48.5%로 낮았으며, Process2에서 78.4%으로 매우 높게 나타났으며, 평균적으로 61.4%로 분석되었다. 가지제거작업의 경우 경사지에서 임목을 타고 넘어가는 동작이 많아 심박수의 증가가 높은 것으로 판단된다.
9%로 분석되었다. 가지제거작업의 경우 Process3에서 74%로 낮았으며, Process 2에서 101%으로 높게 나타났으며, 평균적으로 61.4%로 분석되었다. 조재작업의 경우 Process1에서 50%로 낮았으며, Process2에서 69 %로 높게 나타났으며, 평균적으로 56.
본 연구는 임목수확작업 공정 중 안전사고발생 위험이 크고 인력위주의 작업을 대상으로 작업원의 작업강도 및 피로한도를 분석하여 작업원의 안정적 작업 방안을 도출하기 위해 연구를 수행하였다. 그 결과 심박수 측정을 통한 작업심박수는 가지제거작업 121.5 beat/min, 벌도작업 117.1 beat/min, 쵸커작업 112.7 beat/min, 조재작업 90.3 beat/min 순으로 분석되었으며 안정심박수는 가지제거작업 65.7 beat/min, 벌도작업 63.3 beat/min, 쵸커작업 58.3 beat/min, 조재작업 57.7로 분석되었으며, 최대심박수는 벌도작업 162.0 beat/min, 조재작업 159.3 beat/min, 가지 제거작업 157.3 beat/min, 쵸커작업 156.7 beat/min로 분석되었다. 또한 IHR의 경우 쵸커작업 94.
7 beat/min로 가장 높게 나타났다. 또한 최대심박수는 벌도작업이 평균 162.0 beat/min로 가장 높게 나타났으며, IHR의 경우 쵸커작업이 94.0%로 가장 높은 것으로 분석되었으며, 벌도작업이 87.9%, 가지제거작업 84.8%, 조재작업 56.8% 등의 순으로 분석되었다.
심박수 측정을 통한 작업심박수는 가지제거작업이 평균 121.5 beat/min으로 가장 높게 분석되었으며, 안정심박수는 가지제거작업이 평균 65.7 beat/min로 가장 높게 나타났다. 또한 최대심박수는 벌도작업이 평균 162.
작업강도 분석결과, 피로한도분석의 경우 가지제거작업, 쵸커작업, 벌도작업이 피로한도보다 작업 심박수의 비율이 약 13∼15% 높게 나타나 피로도가 발생하는 것으로 분석되었으며, 조재작업의 경우 약 8%로 작아 피로도가 낮은 작업으로 분석되었다.
작업강도의 정도에 따라 작업 시간을 산정할수 있는 MAWT를 이용하여 분석한 결과 벌도작업의 경우 Process1에서 1.11 hr로 낮았으며, Process2에서 4.28 hr로 높게 나타났으며, 평균적으로 2.30 hr으로 분석되었다. 가지제거작업의 경우 Process2에서 0.
작업강도지수 분석결과는 작업종 모두 작업강도지수가 높은 것으로 분석되었으며, 특히 피로한도 분석과 동일하게 가지제거작업, 쵸커작업, 벌도작업의 경우 40∼70%에 해당 하여 매우 높은 강도의 작업으로 분석되었다.
05로 분석되었다. 작업심박수와 50 %수준의 심박수의 분석결과, 조재작업을 제외한 벌도작업, 가지제거작업, 쵸커작업의 경우 그 비율이 1를 초과하여 매우 힘든 작업이라고 판단되며, 가지제거의 경우 Process2가 1.22로 매우 높아 작업이 어렵고 중노동이 발생하고 있다고 판단된다(Fig. 3).
작업심박수와 50%수준의 분석결과는 다음과 같으며, 벌도작업의 Process2에서 0.90로 낮았으며, Process1에서 1.14로 높게 나타났으며, 평균적으로 1.04로 분석되었다. 가지제거작업의 경우 Process1에서 0.
4%로 분석되었다. 조재작업의 경우 Process1에서 50%로 낮았으며, Process2에서 69 %로 높게 나타났으며, 평균적으로 56.8%로 분석되었다. 쵸커작업의 경우 Process2에서 82%로 낮았으며, Process1에서 111%으로 높게 나타났으며, 평균적으로 94.
60 hr로 분석되었다. 조재작업의 경우 Process2에서 4.3 3 hr로 낮았으며, Process3에서 6.73 hr 으로 높게 나타났으며, 평균적으로 5.66 hr로 분석되었다. 쵸커작업의 경우 Process1에서 1.
09로 분석되었다. 조재작업의 경우 Process3에서 0.79로 낮았으며, Process1에서 0.88으로 높게 나타났으며, 평균적으로 0.83로 분석되었다. 쵸커작업의 경우 Process3에서 1.
가지제거작업의 경우 경사지에서 임목을 타고 넘어가는 동작이 많아 심박수의 증가가 높은 것으로 판단된다. 조재작업의 경우 Process3에서 28.2%로 다소 낮았으며, Process2에서 37.4%으로 높게 나타났으며, 평균적으로 32.1 %로 분석되었다. 조재작업의 경우, 임도 주변에 집재되어진 임목에 대하여 작업이 이루어지기 때문에 경사가 거의 없으며 장애물이 없는 지역에서 작업을 수행하게 되어서 작업강도가 다른 작업에 비해 낮은 것으로 분석되었다.

참고문헌 (13)

Statistical yearbook of forestry, 444, Korea Forest Service, 2018, p. 39.
Status of industrial accidents in 2017, Ministry of Employment and Labor, 2018, p. 15.
Lee, J.W., Park, B.J., Kim, J.W., and Song, T.Y., Work load of felling work using chain saw in Japanese larch plantation site, Journal of Korean Forest Society 87(2) pp. 121-130, 1998.
Mun, H.S., Cho, K.H., Kim, C.S., Song, T.Y., and Kim, H.S., Heart rate strain of forestworkers in weeding, Journal of Korea Society of Forest Engineering 12(2) pp. 95-103, 2014.
Park, H.S., Lee, J.W., Choi, Y.H., Park, B.J., and Kim, M.J., Evaluation of work intensity by moving work in forest, Journal of Korean Forest Society 92(4) pp. 388-396, 2003.
Kim, J.H., Comparison of analysis of original cause material and factors considering workplace characteristics on occupational injuries and diseases in forestry, Journal of the KOSOS 25(5) pp. 110-117, 2011.
Kweon, H.K., Lee, J.W., Choi, S.M., and Yeom, I.H., Work analysis of route survey work on forest-road, CNU Journal of Agriculture Science 40(3) pp. 209-214, 2013.
Kim, H.Y., Park, S.H., Lee, S.H., and Park, J.M., Analysis on safety accident characteristics of forestry workers in Korea, Journal of Korean Forest Society 102(4) pp. 550-559, 2013.

원문보기 상세보기
Kim, H.Y., Park, J.M., Study on the System Improvement for Accident Prevention of Forestry Operations in Korea, Journal of Korean Forest Society 103(4) pp. 574-582, 2014.

원문보기 상세보기
Korean Society of Exercise Physiology, Exercise physiology, 334, Hanmibook, pp. 169-322, 2014.
Lammert, Maximal aerobic power and energy expenditure of Eskimo hunters in Greenland, Journal of Applied Physiology, 33 pp. 194-188, 1972.
Haberle, S, Arbeitswissenschaftslehre, Inst. fur Waldarbeit, University Gottingen, pp. 38-54, 1982.
Jang, T.W., Choi, W.J., Mun, M.G., Park, J.H., A study on the measurement of workr intensity and physical load of delivery personnel, Research Report, Korea Post Office, Korea, pp. 23.

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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