4. 작업부하 평가 기법 : OWAS
인간공학적 작업부하 평가 기법을 정리하면, 크게 1) 관찰적 작업자세 평가 기법, 2) 작 업 특성별 부하 평가 기법, 3) 실험적 작업 부하 평가 기법으로 나눌 수 있다.
1) 관찰적 작업자세 평가 기법
관찰적 작업자세 평가 기법은 작업 장면을 관찰/촬영한 다음 분석을 통해 작업 부하를 평가하고, 조치하는 단계로 이루어진다(그림 4.1 참조).
전신 : OWAS, RULA, REBA, QEC 등
손 중심 작업 : SI, ACGIH Hand Activity Level
관찰/기록 분석/평가 분석/평가 조치/개선 조치/개선
<그림 4.1> 관찰적 작업자세 평가 기법 흐름도
2) 작업 특성별 부하 평가 기법은 들기 작업 혹은 진동 등 작업 특성에 따라 특정 항목 을 평가하는 기법이다. 여기에는 다음과 같은 기법들이 있다.
들기작업: NIOSH 들기식 (NLE), 3DSSPP, ACGIH Lifting TLVs 들기/내리기/밀기/당기기/운반 : 스눅 테이블
진동 : ACGIH Hand Arm Vibration TLVs, Whole Body Vibration TLVs
3) 실험적 작업 부하 평가 기법은 실험실에서 전용 장비를 사용하여 작업부하를 정밀하 게 평가하는 기법이며 다음과 같은 기법들이 있다.
인체역학적 부하 평가 : 근력, 관절 모멘트, 반발력 등 생리학적 작업부하 평가: 심박수, 근전도, 산소소비량 등 심물리학적 작업부하 평가
4.1 OWAS (Ovako Working Posture Analysis System) 기법
OWAS 기법은 Karhu 등(1977)이 철강업에서 작업자들의 부적절한 작업자세를 정의하고 평가하기 위해 개발한 대표적인 작업자세 평가 기법. 개발 시기가 가장 앞선 방법 중 하나
practical method for analysis. Applied Ergonomics, (4), 199-201.
Karhu, O., Harkonen, R., Sorvali, P. and Vepsalainen, P. (1981). Observing working postures in industry: Examples of OWAS application. Applied Ergonomics, 12(1), 13-17.
분석 방법은 대표적인 작업을 비디오로 촬영하여, 신체부위별로 정의된 자세기준에 따라 자세를 기록해 코드화 하여 분석한다(그림 4.2참조). 이렇게 분석자가 특별한 기구 없이 관 찰만으로 작업자세를 분석하는 방법을 관찰적 작업자세 평가 기법이라 하며, 이는 기구를 이용한 분석 방법에 비해 현장에서의 적용성이 뛰어난 장점이 있다. 반면, 단점으로는 작업 자세를 너무 단순화, 세밀한 분석에 어려운 점, 그리고, 작업자세와 취급하중 이외의 요인은 평가가 안되는 점을 들 수 있다.
<그림 4.2> OWAS 분석 흐름도
1) 자세 분류 체계
OWAS는 거시적 작업자세 분류 체계를 채용하고 있다. 즉, 허리, 팔, 다리, 하중을 상대 적으로 크게 구분하여 기록한다. 다음 표 4.1, 4.2, 4.3, 4.4에는 각각 허리, 팔, 다리, 하중의 작업 코드가 제시되어 있다.
허리는 4가지로 구분하고 있으며, 바로선자세(1), 굽힌 자세(2), 비튼 자세(3), 굽히고 비 튼자세(4)이다. 코드 점수가 높아질수록 일반적으로 힘든 자세라고 할 수 있다. 팔은 3가지 로 구분하고 있으며, 양팔 어깨아래(1), 한팔 어깨 아래(2), 양팔 어깨 위(3)로 구분한다. 다 리는 7가지로 구분하며, 앉은 자세(1), 두 다리로 선 자세(2), 한 다리로 선 자세(3), 두 다리 구부린 자세(4), 한 다리 구부린 자세(5), 무릎 꿇은 자세(6), 걷기 (7)이다. 마지막으로 하중 은 3가지로 구분하며, 10 kg 이하(1), 10～20 kg (2), 20kg 이상 (3) 으로 구분한다.
따라서 허리, 팔, 다리의 조합으로 나올 수 있는 작업 자세 종류는 84가지(4x3x7)이며, 여기에 하중 조건 3가지를 고려하면 모두 252개의 조합이 나온다. OWAS 코드는 예를 들 어, 허리를 펴고(1), 한 팔을 어깨위로 하고(2), 두 다리를 구부린 자세(4)로 10kg이하의 하 중(1)을 받는 경우에 자세코드 1241이 되는 방식이다.
그림
설명 바로 섬 굽힘 비틈 굽히고 비틈
코드 1 2 3 4
<표 4.1> 허리 자세 설명 및 코드
그림
설명 양팔 어깨 아래 한팔 어깨 아래 양팔 어깨 위
코드 1 2 3
<표 4.2> 팔 자세 설명 및 코드
그림
설명 앉음 두다리로
섬
한다리로 섬
두 다리 구부림
한다리 구부림
무릎
꿇음 걷기
코드 1 2 3 4 5 6 7
<표 4.3> 다리 자세 설명 및 코드
설명 10k g 이하 10～20 kg 20 kg 이상
코드 1 2 3
<표 4.4> 하중 설명 및 코드
2) OWAS 코드 측정 및 기록
분석 방법으로는 1) 녹화된 작업장면을 일정간격(예를 들어 5초)으로 정지시키고, 2) 작 업자의 자세를 관찰하여, 허리, 팔, 다리, 그리고 취급하중(힘, effort)에 해당하는 OWAS 코 드를 기록을 하는 방법이 추천되며 이러한 방법을 웍 샘플링 (work sampling)이라고 한다.
작업자세 측정 간격 (sampling interval)은 작업의 특성 및 작업 주기에 따라 달라 진다.
즉 작업의 특성상 작업 자세가 자주 바뀌는 작업의 경우 5 ~ 10초 이내의 짧은 측정 간격을 이용하는 것이 바람직하고, 작업자세가 자주 바뀌지 않고 지속시간이 긴 경우 : 10초 이상 의 상대적으로 긴 측정 간격을 설정한다. 또한, 작업시간(주기, cycle time)이 짧은 경우는 측정 간격을 짧게 해서 데이터 수를 늘이는 것이 좋으며, 작업시간이 긴 경우에는 측정 간 격을 늘여서 데이터 규모를 적절하게 유지.
3) 작업자세 수준
OWAS는 전체 작업자세를 근골격계에 미치는 영향에 따라 다음 표와 같이 크게 네 수 준으로 분류한다. 작업수준 3과 4는 근골격계에 나쁜 영향을 미치는 자세로 시급한 조정이 필요함하다 따라서, 작업수준 3과 작업수준 4의 비율이 많은 작업에 대해서는 적절한 개선 책이 요구된다.
작업 부하 수준 평가내용
수준 1 근골격계에 특별한 해를 끼치지 않음.
작업자세에 아무런 조치도 필요치 않음.
수준 2 근골격계에 약간의 해를 끼침.
가까운 시일 내에 작업자세의 교정이 필요함.
수준 3 근골격계에 직접적인 해를 끼침.
가능한 빨리 작업자세를 교정해야 함.
수준 4 근골격계에 매우 심각한 해를 끼침.
즉각적인 작업자세의 교정이 필요함.
<표 4.5> 작업자세가 근골격계에 미치는 영향 평가를 위한 작업 부하 수준
다음 표 4.6에는 252개 자세 코드의 작업부하 수준이 제시되어 있다.
code 수준 code 수준 code 수준 code 수준 code 수준 code 수준 1111 1 1311 1 2211 2 3111 1 3311 2 4211 3 1112 1 1312 1 2212 2 3112 1 3312 2 4212 3 1113 1 1313 1 2213 3 3113 1 3313 3 4213 4 1121 1 1321 1 2221 2 3121 1 3321 1 4221 2 1122 1 1322 1 2222 2 3122 1 3322 1 4222 3 1123 1 1323 1 2223 3 3123 1 3323 1 4223 4 1131 1 1331 1 2231 2 3131 1 3331 2 4231 3 1132 1 1332 1 2232 3 3132 1 3332 3 4232 3 1133 1 1333 1 2233 3 3133 2 3333 3 4233 4 1141 2 1341 2 2241 3 3141 3 3341 4 4241 4 1142 2 1342 2 2242 4 3142 3 3342 4 4242 4 1143 2 1343 3 2243 4 3143 3 3343 4 4243 4 1151 2 1351 2 2251 3 3151 4 3351 4 4251 4 1152 2 1352 2 2252 4 3152 4 3352 4 4252 4 1153 2 1353 3 2253 4 3153 4 3353 4 4253 4 1161 1 1361 1 2261 3 3161 1 3361 4 4261 4 1162 1 1362 1 2262 3 3162 1 3362 4 4262 4 1163 1 1363 1 2263 4 3163 1 3363 4 4263 4 1171 1 1371 1 2271 2 3171 1 3371 1 4271 2 1172 1 1372 1 2272 3 3172 1 3372 1 4272 3 1173 1 1373 2 2273 4 3173 1 3373 1 4273 4 1211 1 2111 2 2311 3 3211 2 4111 2 4311 4 1212 1 2112 2 2312 3 3212 2 4112 3 4312 4 1213 1 2113 3 2313 4 3213 3 4113 3 4313 4 1221 1 2121 2 2321 2 3221 1 4121 2 4321 2 1222 1 2122 2 2322 2 3222 1 4122 2 4322 3 1223 1 2123 3 2323 3 3223 1 4123 3 4323 4 1231 1 2131 2 2331 3 3231 1 4131 2 4331 3 1232 1 2132 2 2332 3 3232 1 4132 2 4332 3 1233 1 2133 3 2333 3 3233 2 4133 3 4333 4 1241 2 2141 3 2341 3 3241 4 4141 4 4341 4 1242 2 2142 3 2342 4 3242 4 4142 4 4342 4 1243 2 2143 3 2343 4 3243 4 4143 4 4343 4 1251 2 2151 3 2351 4 3251 4 4151 4 4351 4 1252 2 2152 3 2352 4 3252 4 4152 4 4352 4 1253 2 2153 3 2353 4 3253 4 4153 4 4353 4 1261 1 2161 2 2361 4 3261 3 4161 4 4361 4 1262 1 2162 2 2362 4 3262 3 4162 4 4362 4 1263 1 2163 2 2363 4 3263 3 4163 4 4363 4 1271 1 2171 2 2371 2 3271 1 4171 2 4371 2 1272 1 2172 3 2372 3 3272 1 4172 3 4372 3 1273 1 2173 3 2373 4 3273 1 4173 4 4373 4
<표 4.6> OWAS 코드별 작업 부하 수준
4) OWAS 적용 예
<그림 4.3> OWAS 적용 예
위 작업의 분석 결과 대처수준은 3으로서 근골격계에 직접적인 해를 끼치므로 가능한 빨 리 작업자세를 교정해야 한다. 방법으로는 무게를 줄이고 허리를 펼 수 있도록 작업물 위 치를 높여 준다.
5) OWAS 분석 방법
5.1) 신체부위별 자세 비율 분석
각 신체부위별로 각 코드의 비율을 조사한다. 이는 각 신체부위별로 자세의 특성을 파악 하기 위한 것이며, 이를 바탕으로 작업부하에 영향이 큰 신체부위를 판단한다.
신체부위 코드 자세 작업
작업 A 작업 B
허리
1 바로 폄 17.89 % 6.80 %
2 굽힘 68.29 % 82.04 %
3 비틈 13.01 % 6.31 %
4 굽히고 비틈 0.81 % 4.85 %
팔
1 양팔 어깨 아래 88.62 % 100.00 %
2 한팔 어깨 아래 8.94 % 0.00 %
3 양팔 어깨 위 2.44 % 0.00 %
다리
1 앉음 0.00 % 0.00 %
2 두발로 섬 5.69 % 39.32 %
3 한발로 섬 4.07 % 0.00 %
4 두발 구부림 52.85 % 33.01 %
5 한발 구부림 37.40 % 27.67 %
6 무릎 꿇음 0.00 % 0.00 %
7 걸음 0.00 % 0.00 %
하중 1 10kg 이하 79.67 % 78.64 %
2 20kg 이하 20.33 % 14.08 %
3 20kg 이상 0.00 % 7.28 %
<표 4.8> 신체부위별 OWAS 코드 분포 결과의 예
허리 팔 다리 부하 대처수준
2 1 2 3 3
작업 A의 경우에는 허리를 굽히는 자세 뿐만 아니라 허리를 비트는 자세가 많은 것을 알 수 있으면, 작업 B는 허리를 굽히는 자세의 비율이 매우 높게 나타나고 있다. 작업 A는 또 다리를 굽히고 작업을 수행하는 경우가 많다. 이러한 특징들은 작업자세로 위험 요인을 파악하고 분석하는데 도움이 될 수 있다.
5.2) 4가지 부하 수준 분석
각 작업이 4가지 부하 수준이 어떻게 분포하는지 분석하여 개선 우선순위 결정 등에 활 용할 수 있다. 다음 그림에는 2가지 작업의 작업 부하 수준별 분포를 나타내고 있다. 작업 A의 경우 수준 4와 수준 3이 작업 B보다 높은 비율을 차지하고 있어 더 시급히 개선해야할 작업이라고 할 수 있다.
작업 A와 작업 B의 부하 수준별 비교
수준 1
7% 수준 2 15%
수준 3 67%
수준 4 11%
작업 A
수준 1 6%
수준 2 36%
수준 4 7%
작업 B
수준 3 61%
<그림 4.4> OWAS 4단계 작업부하별 분석 예
4.2 PATH (Posture, Activity, Tools and Handling) 기법
PATH 기법은 OWAS를 기반으로 건축작업과 같이 비반복적 작업을 정량적으로, 인간공 학적으로 분석하기 위해 개발한 기법으로 참고 문헌은 다음과 같다.
Buchholz, et al (1996). PATH: A work sampling-based approach to ergonomic job analysis for construction and other non-repetitive work. Applied Ergonomics, 27(3).
177-187.
Buchholz, B., Paqueta, V., Wellmana H., Fordea, M. (2003)., "Quantification of Ergonomic Hazards for Ironworkers Performing Concrete Reinforcement Tasks During Heavy Highway Construction", AIHA, 64(2), 243-250.
Paquet, V., Punnett, L., Buchholz, B. (1999), "An evaluation of manual materials handling in highway construction work", International Journal of Industrial Ergonomics, 24(4), 431-444.
업자의 92%가 근골격계 증상을 경험 (Holstrom et al., 1993)하였고, 허리 (72%), 무릎 (52%), 목 (37%), 오른쪽 어깨 (37%)순으로 통증을 호소하였다.
건설작업의 위험요인으로는 다음과 같은 것을 들 수 있다.
․ 비중립 자세 (Non-neutral postures)
: Stooping, kneeling, hands above shoulder
․ 격심한 인력취급작업(Strenuous manual material handling (MMH)
․ 수공구 및 전동공구 작업 (Hand and power tool operation)
건설 작업의 특징은 비반복적 (non-repetitive), 비사이클 (non-cyclic)적, 길거나 불규칙 한 사이클 (long or irregular cycles)을 가지는 것이 특징이며, 유사한 특징의 작업에는 농 작업 (Agriculture), 광업 (mining)이 있다.
PATH 기법은 하루 작업 중 많은 시간에 대한 작업 분석이 요구된다. 즉, Work sampling 기법 적용하기 때문에, 3~4 시간, 45~60 초 간격을 분석을 하는 것이 추천된다.
<그림 4.5> PATH 분석 흐름도 (Buchholz, et al, 1996)
1) 자세
다음 그림 4.6에는 OWAS 와 유사하게 구분된 PATH 자세 구분이 나와 있다. 몸통은 5 가지, 목은 2가지, 다리는 10가지, 팔은 3가지로 구분한다. 다리의 경우 건설작업의 특성을 반영하여 공중에 메달린 자세, 기어가는 자세등이 추가되었다.
<그림 4.6> PATH 자세 구분 (Buchholz, et al, 1996)
활동은 Task-dependent하기 때문에 각 작업에 따른 작업 활동을 사전에 결정해야 한다.
PATH 분석에서는 활동을 4가지로 분류하고 있다.
․ 인력 운반 작업 (Manual material handling)
․ 직업군과 작업에 공통된 활동
․ 직업군/작업에 따라 다른 활동
․ 손 동작/활동
3) PATH 분석 항목 3 : 도구/취급 (Tool/Handling)
도구도 Task-dependent하기 때문에 각 직업군과 작업에 따라 사용되는 도구를 사전에 결정해 놓아야 한다. Handling에는 도구나 물건의 실제 무게로 기입한다.
4) PATH 분석
PATH 분석은 주로 작업자별/작업별 위험 요인에 노출된 비율을 파악하는 분석을 한다.
각 자세별 부하 수준은 제시하고 있지 않다.
<그림 4.7> PATH 분석 예 (Buchholz, et al, 1996)
5) PATH 특징
PATH 특징으로는 비반복적 (Non-repetitive) 작업에서 인간공학적 위험 데이터의 수집 및 분석에 사용하고, 분석자 교육이 약 30 시간 (숙련자와 80% 일치)정도 소요되며, 전체 부하 점수나 대처 수준은 제공하지 않고, 문헌조사를 통한 자세 구분한 점을 들 수 있다.
