인재사고 방지에 대한 인간공학적 접근

이 원고는 일본 《電氣評論》誌에서 번역 전재한 것입니다. 인재사고 방지에 대한 인간공학적 접근 고소(高所) 추락 재해방지의 인간공학적 연구 인재사고(이하 휴먼에러라 칭함)를 방지하기 위해 산업계에서는 지금까지 다양한 인간공학적 대책을 강구해 왔다. 인간공학의 주요 목적이란 인간과 기계가 조화된 일체관계를 만드는 것인데 인간과 기계의 제 특성은 거의 상반되기 때문에 실현하기까지 각종 문제들이 수반된다. 인간이 기계에 비해 뛰어난 특성으로 ‘패턴 인식력’, ‘창조성’, ‘융통성’, ‘종합적 판단력’, ‘적응능력’ 등의 예를 들 수 있다. 반대로 기계가 인간보다 뛰어난 특성은 ‘물리적 출력’, ‘연속가동성’, ‘높은 속도’, ‘피로가 없다’, ‘착오·착각이 없다’ 등을 들 수 있다. 인간과 기계의 진보 정도를 보면 최근 과학기술의 발전에서 기계의 진보는 인간과 비교할 수 없이 빠르다. 그래서 기계 측 효율을 유지하려고 하면 인간은 비상한 노력을 필요로 하고, 이를 위해 고통을 수반하기도 하며 나아가서는 사고나 질병에 이르는 경우도 있다. 따라서 인간과 기계의 조화를 도모하기 위해서는 인간을 기계에 맞추는 것이 아니라(인간의 적응력에 의존시키지 않는다), 인간에게 기계를 맞춘다(인간 누구나 대처할 수 있도록 한다)고 하는 인간공학의 기본적 사상이 중요하다. 즉 인간의 형태적 특성(신체 사이즈)이나 기능적 특성(심적 기능 등)에 대해 기계 측을 적합하게 만드는 것이다. 그러나 인간의 기능적 특성에 맞지 않는 기기나 설비 종류는 아직 많이 존재하고 있다는 것도 사실이며 앞으로 인간공학적 연구는 더욱 더 필요하다. 본 고에서는 산업계 중에서도 가장 위험한 작업의 하나로 들 수 있는 건설업의 경우 추락재해를 방지하기 위해 특히 고소(高所)에서의 작업환경 개선에 관해 인간공학적으로 접근한 실험연구에 관해서 소개한다. 고소추락재해 방지의 실험적 연구 2003년 일본의 노동재해 사망자 수는 1,628명이며, 업종별로는 건설업이 548명으로 33.7%를 점하고 있다. 또 건설업 사망재해 중에서 가장 많은 사고 형태가 추락으로 인한 재해이며 2003년에는 247명으로 약 45%를 차지해 그 비율은 최근 거의 변하지 않았다<그림1>. 즉 추락에 의한 사고 방지는 오늘날 산업안전의 중요한 과제가 되고 있다.

여기서 소개하는 연구는 고소에서 작업 시 작업자의 심리·생리적 부담 요인에 주목하고 있다. 즉 높이나 비계 조건이 다른 몇 개의 작업조건을 설정하고 여기서 작업자가 느끼는 부담 정도를 비계 위에서의 심리적 여유량과 보행 시 생리적 특성을 인간공학적으로 평가해 고소의 작업환경개선으로 연결하고자 한다. 실험에서는 비계 위의 보행 외에 피험자에게 기자재를 건네받는 작업도 실시했는데 여기서는 비계 위의 보행 분석결과에 관해서만 기술한다. 1. 실험방법 (1) 가설 비계 실험에 사용하기 위해 실험동내에 화폭 1,200㎜, 스팬 길이 1,800㎜, 층높이 1,700㎜의 8층 6스팬의 가설 비계를 조립했다. <그림2>에 비계의 정면도와 측면도를 나타낸다. 층은 행, 스팬은 열에 상당하며, <그림2>의 굵은 선이 보행 가능 부분이다. 좌우 양끝의 스팬(교각과 교각 사이의 거리)은 발밑 전면에 비계 널(작업 바닥)이 깔려있는데 그 사이의 4스팬 분에 폭 240㎜ 또는 500㎜의 비계 널을 설치하고 실험에서는 피험자에게 그 위를 걷도록 지시했다. <그림3>은 실험풍경이다.

(2) 심리적 여유량 계측 정신부하측정 시스템을 이용해 고소에서 작업자가 느끼는 심리적 여유 정도를 측정했다. 실험에서는 피험자에게 비계 널 위를 보행하는 주 과제 외에 부차적인 과제를 제시했다. 부차 과제란 2초에 1숫자 비율로 스피커에서 흐르는 랜덤 숫자(3에서 9까지 7숫자) 중 특정 숫자(3, 5, 9)가 들렸을 때만 가능한 빨리 ‘네’라고 대답하게 하는 과제이며 그 반응시간을 보이스 스위치를 이용해 무선으로 계측했다. 피험자에게 정시한 청각자극은 사전에 AV타키스토스코프(AV Tachistoscope: 이와추아이셀사제IS-701D)에 등록한 숫자이다. 그리고 피험자에게 보행상태와 반응시간을 나타내는 카운타를 2대의 카메라로 촬영하고 영상 믹서로 합성해서 VTR에 기록했다. (3) 생리 데이터 계측 고소보행 중 피험자의 생리적 부담을 평가하기 위해 심박수, 혈압치, 근전위를 계측했다(본 고에서는 근전위 결과만 기록). (4) 실험조건 실험에서 설정된 조건은 이하와 같다. ·작업높이 : 지상, 2층(높이 4m), 4층(7.4m), 6층(높이 10.8m) ·작업 널 폭 : 240㎜, 500㎜ (5) 피험자 피험자는 숙련자 10명(고소작업에 종사하는 토건업. 평균연령 26.2세, 평균경험연수 5.6년) 및 미숙련자 10명(고소작업 경험이 없는 사무직. 평균연령 26.3세)이다. 피험자에게는 사전에 실험 내용을 전달하고 동의를 얻었으며 동시에 숙련자에게는 현장작업에 상당하는 일당을 지불했다. 고소에서는 상시 안전띠를 장착하는 등 안전에 충분히 유의했다. 2. 실험결과 (1) 보행속도 피험자에게는 비계 널 위를 좌우로 왕복하도록 의뢰하고 그 모습을 비디오로 기록했다. 그리고 U턴 부분을 제외한 중간 4스팬의 직선부분을 걸을 때의 보행속도를 비디오테이프로 산출했다<그림4>. 작업 높이에 관해서는 지상과 6층 500㎜를 비교했더니 숙련자는 지상, 6층 모두 보행속도 0.9m/sec로 차이는 없었다. 그러나 미숙련자는 지상 1m/sec, 6층 0.6m/sec로 지상보다 10.8m 높이에서 보행속도가 늦어졌다. 원인은 숙련자의 경우 10.8m 정도 높이에서는 공포를 느끼지 않기 때문에 보행속도에 차이가 나타나지 않았다고 볼 수 있다. 덧붙여서 숙련자의 대부분은 실험종료 후 본인의 생각에 공포를 느끼는 높이는 약 25m 이상이며 강풍인 경우라고 보고했다. 한편, 미숙련자인 경우 전원이 6층 보행에서는 공포를 느낀다고 대답했으며 난간이나 주위의 교각 범위를 잡지 않고는 보행할 수 없는 상태였다. 6층 보행에서 비계 널 폭이 다른(폭 500㎜, 240㎜) 경우에 대해서는 숙련자는 폭 240㎜에서 보행속도가 0.1m/sec 저하됐을 뿐이지만 미숙련자는 폭 500㎜에서는 0.6m/sec, 240㎜에서는 0.3m/sec로 비계 폭이 500㎜에서 240㎜로 바뀜으로써 보행속도가 반으로 저하됐다. 이와 같은 계측 결과에 대해 1요인 분산분석을 실시한 결과, 숙련자는 유의차를 볼 수 없었지만 미숙련자에게서는 지상, 폭 500㎜, 240㎜ 보행속도 간에 각각 유의차를 보였다(모두 p<0.001). 즉 미숙련자에게 높은 비계, 좁은 비계를 보행시키자 보행속도가 극단으로 저하됐으나 숙련자에게는 그러한 경향은 인지되지 않았다. (2) 심리적 여유도 숙련자와 미숙련자를 대상으로 6층 보행 시 심리적 여유도에 관하여 2중 과제법을 이용해 실험을 실시했다. 2중 과제법이란 보행을 주 작업으로 하면 보행과는 전혀 다른 부차적인 과제를 주고 성적 결과로 심리적인 여유량을 추정하는 방법이다. 2중 과제법은 주로 정신적인 부담 상태를 평가할 때 이용되는 방법인데 그 개념적 배경을 <그림5>에 나타낸다. 가령 과제 A, B라는 2종류의 과제실행 시 정신적인 강압감을 평가할 경우 어느 쪽이든 당해 실행자의 수행허용범위(<그림5>에서는 주의 용량 선에 해당)를 밑돌고 있다면 양측 과제의 차이를 직접 측정하기는 어렵다. 그래서 주 과제와는 별도로 부차 과제를 주고(예를 들면 암산 등 주 과제와는 직접관계하지 않고 또 동시에 과제를 내림으로써 주의의 용량 라인을 넘을 정도의 어려운 과제), 퍼포먼스(가령 과실 율이나 반응시간)의 측정으로 과제 A, B의 정신부하를 평가하는 연구방법이다. <그림6>에 부차 과제 평균반응시간 결과를 나타낸다. 숙련자의 경우는 반응시간의 연장은 인지되지 않았지만, 미숙련자의 경우는 보행 장소의 높이나 비계 널 폭의 차이에서 반응시간의 연장이 현저하게 인지됐다. 이러한 결과에 대해 1요인 분산분석을 실시하자 숙련자에게서는 유의차를 볼 수 없었지만 미숙련자에게는 지상~6층(폭 500㎜) 간에 유의 경향차를 (p<0.1), 그리고 지상~6층(폭 240㎜)간의 유의차를 보였다(p<0.001). 이러한 결과로 인해 미숙련자에게 높은 비계 또는 좁은 비계 널 위를 보행시키자 보행에 신경을 집중하지 않을 수 없었고 심리적 여유량이 적어진다는 사실을 알 수 있었다. 한편 숙련자에게서는 비계 널 폭, 작업 높이에서 어느 것도 유의차를 볼 수 없었으며 이 정도 높이에서는 심리적 부담이 거의 들지 않는다는 것을 시사했다. 단 보행동작을 비디오로 관찰하자 왕복하기 위해 중간 4스팬 양단의 비계 널 위에서 방향 전환할 때 발밑에 주의를 하는, 균형을 잡는 등의 이유에서 그 작업요구는 보다 증대했다고 추측했다. 여기서 보행동작을 직선 보행 시와 회전동작 시로 나눠(이하 보행포즈), 각각의 동작 시 부차과제 평균 반응시간을 산출했다. <그림7>은 숙련자들의 결과이다. 지상보행에서는 직선 보행, 회전동작 시의 반응시간에 유의차는 없었다.

한편 6층에서 보행할 때 2요인 분산분석(비계 폭 보행포즈)을 실시한 결과, 보행 포즈(p<0.01) 및 비계 종류와 보행포즈의 상호작용(p<0.05)에 유의차가 인지됐고 비계 널 240㎜ 보행 시, 직선 보행과 회전동작 시 평균 반응시간에 유의차가 인지됐다(p<0.001). 위의 결과에서 숙련자라 해도 비계 널 위에서 방향전환을 할 때는 발밑에 주의, 균형을 잡는 등의 이유에서 일시적으로 심리적 여유량이 줄어들고 그 결과 폭 240㎜에서 보다 강해진다는 사실이 밝혀졌다. (3) 보행 시 필요한 비계 널의 폭 비계 널의 폭이 좁아지면 걸음걸이가 어색해 지고 앞서 설명했듯이 미숙련자의 경우에는 보행속도도 저하된다. 여기서 보행 시에 필요한 비계 널의 폭을 알아보기 위해 미숙련자와 숙련자를 대상으로 근전도를 이용해 보행동작을 조사했다. 보행동작이란 발바닥이 바닥을 힘껏 내딛거나, 바닥에서 떼는 사이클을 반복하는 동작이다. 바닥을 내딛는 시간을 입각기(立脚期), 바닥에서 떠 있는 시간을 유각기(遊脚期)라 한다. 여기서 비계 위를 걸을 때 근전도의 전극을 전경골근에 붙여 유각기의 다리에 걸리는 부담을 계측했다. 전경골근이란 다리 정강이의 바깥쪽에 위치하는 근육이며 유각기에 전위를 방전하는 근육이다. <그림8>에 나타나듯이 성인 보행동작과 비교해 아기의 걸음마는 부자연스러운 보행동작을 보인다. 그리고 부자연스러운 보행동작에서는 전경골근의 근전위가 높다는 사실이 알려져 있다. 즉 전경골근의 근전도는 걸을 때의 어색함을 나타내는 지표도 된다. <그림9>에 보행 시 전경골근의 전형적인 근전파형을 나타낸다. 진폭이 큰 곳이 발바닥이 바닥에서 떠 있는 유각기이며 이 유각기에서 근전파형은 2상으로 분리된다. 즉 1상은 발로 차는 이륙직후에 방전되고, 2상은 뒤꿈치에서 접지하기 직전에 방전된다. 여기서 근전파형의 방전 강도와 패턴이 흐트러지는 것을 단서로 비계 널 위를 보행할 때 발에 걸리는 부담을 조사했다. <그림10>에 위의 실험으로 얻은 비계 널 보행 시 근전파형의 전형적인 예를 나타낸다. <그림10>에서 층 높이에 관해서는 특히 근전파형에서 진폭에 커다란 차이는 보이지 않는다. 그러나 비계 널의 폭을 바꾸자 근전파형에 진폭의 상이가 보이며 500㎜보행 할 때보다 240㎜ 보행할 때가 전경골근의 근전위는 증가한다. 그리고 240㎜ 보행 시는 앞서 설명한 유각기의 경우 2상 분리<그림8>, 즉 발로 차는 힘의 크기와 접지의 충격이 명확하게 나타나지 않는다. 이러한 현상은 숙련자 및 미숙련자에서도 동일하게 관찰됐다. 그래서 1보마다 유각기의 파형적분 값을 산출하고 2요인(층 높이 비계 널 폭) 분산분석을 실시한 결과 층 높이에 관해서는 유의차가 인지되지 않았지만 비계 널의 폭에 관해서는 유의차를 보이며(p<0.001), 240㎜ 보행할 때는 500㎜ 보행 시와 비교해 파형적분 값이 약 2배가 됐다. 여기서 근전파형에 이와 같은 현상이 관찰된 원인에 관해서 생각한다. <그림11>은 일본인의 발 폭과 좌우의 발 간극을 나타낸 그림이다. 일본인 남성의 발 폭은 평균 약 10.5㎝이고, 좌우의 발을 틈 없이 붙였을 때 2배인 21㎝가 된다. 보행할 때는 좌우의 발을 틈 없이 붙여서 걷기란 불가능해서 좌우의 발 간극을 15㎝ 정도 벌려야 한다. 보행하는 데는 발 폭과 간극을 합쳐 최저 36㎝의 폭이 필요하다. <그림12>에 나타냈듯이 비계 널의 폭이 500㎜이면 좌우의 발을 똑바로 전방에 내딛을 수 있다. 그러나 비계 널의 폭이 240㎜라면 좌우의 발이 접촉되어 똑바로 내딛을 수 없고 우회해서 발을 디디는 방식을 취할 수밖에 없다. 이것이 비계 널의 폭이 240㎜일 때 유각기 전경골근의 방전증가현상으로 관찰된다. 게다가 유각기에서 발은 비계 널 바깥 쪽으로 밀어내기 때문에 발을 차내기 및 접지를 지상 보행처럼 기세 좋게 옮길 수 없다. 이것이 유각기의 2상 분리가 명확하게 나타나지 않는 원인이다. 앞에서 서술했듯이 비계 폭이 240㎜가 되면 유각기에서 발을 비계 널 바깥 쪽으로 밀어낸 발을 차내는 방법을 취해야만 한다. 이것이 미숙련자의 경우 공포감을 증가시키고 보행속도를 저하시키는 원인이 된다고 볼 수 있다. 즉 근전도가 나타냈듯이 전경골근에 부담을 주지 않는 안정된 보행동작을 취하기 위해서는 적어도 비계 널의 폭은 400㎜이상일 필요가 있다. 이상의 결과에서 지상 약 10m 높이에서 작업을 경험하지 않은 사람에게는 심적 부담이 크지만 토건업 종사자와 같이 고소 작업에 익숙해지면 심적 부담은 컨트롤 가능하다는 사실을 알 수 있다. 단 비계 폭이 240㎜이고, 작업 난이도가 높은 경우 숙련자라도 고소에서는 심리적 부담이 어느 정도 높아짐을 시사하고 있으며, 또 폭 240㎜ 비계 위에서의 동작이 불안정하다는 사실이 근전위 결과에서도 분명해졌다. 현재, 빌딩 공사의 경우 폭 240㎜ 비계에서 작업하는 광경은 거의 찾아볼 수 없게 됐다. 그러나 건조물의 구조상 폭 240㎜를 이용해야만 하는 상황도 있으며 특히 목조공사에서는 아직도 이를 이용한 고소작업이 만연하고 있다. 작업의 안전성 향상으로는 폭 240㎜ 비계에서의 작업이 사라지도록 관리, 지도할 필요성을 이번 실험결과에서도 강하게 권장한다. 이번에 기술한 인간의 심리·생리적 기능 측정을 통해 작업환경을 개선하는 접근은 종래 인간-기계-환경의 관계성을 개선해야한다는 생각에 기초한 연구라 할 수 있다. 이와 같은 실증적 데이터에 바탕을 둔 인간공학적 연구는 앞으로도 계속 추진되어야만 한다. 단 최근 인간공학의 목적인 안전성, 쾌적성 향상에는 상기와 같은 관점에 더해 커뮤니케이션, 조직, 인원관리 등 사회적 요인을 포함한 시스템 운영 면을 중요시해야만 한다는 매크로 인간공학에 대한 생각이 주목받고 있다(가령 야마오카 2004). 이것은 우스이(1998)의 ‘사고를 방지하기 위해서는 개인 레벨 및 작업환경뿐만이 아니라 개인을 둘러싼 사회나 생활환경 레벨까지 폭넓은 사회적 레벨에서 사고의 원인과 대책을 강구할 필요가 있다’로 지적하는 휴먼팩터의 사고에 공통한다. 따라서 종래 인간공학적 연구를 통해 얻은 식견을 기반으로 하면서 가령 왜 좁은 비계 널을 사용하는지, 왜 그것을 지도할 수 없는지 등 관리, 운용면의 시점을 포함한 매크로 시점에서 개선책을 도모하는 일이 향후 인간공학적 연구에 더욱 중요시되어야 한다.