인체진동 측정 및 분석체계

1. 박희석,장동성 대한 인간공학회 Vol 18, No.3 p179-186 인체진동 측정 및 분석체계 박희석, 장동성 2007년 12월 27일 손성태

2. 차례 1.서론 2.인체진동의 측정요소 3.결론 4.결과정리

3. 1.서론 • 동력 공구 작업장의 기계화, 자동화됨에 따라 점차 많이 사용 -장점 생산성이 높고 작업에 필요한 생체에너지가 덜 소요 -단점 기계적 진동을 인체에 전달하므로 작업자의 건강에 악영향

4. 1.서론 • 진동 물체가 일정한 주기(period)를 가지고 반복적으로 움직이는 현상 • 종류 전신 진동(whole body vibration) -운송수단과 중장비 등에서 발견되는 형태 -바닥, 등받이와 같이 몸을 받치고 있는 지지구조물을 통하여 몸 전체에 진동이 전해지는 것 -영향:불편 감, 멀미, 소화장애, 요통의 발생가능성 →직업병의 직접적인 위험요인으로 간주되지는 않음 국소 진동(local vibration) -국소진동 특히 손,팔,어깨로 이루어지는 상지에 전달되는 국소진동, 특히 手莞진동(hand-arm vibration)에 관심 →착암기, 끌, 그라인더, 마감 기, 전기 톱, 해머 등

5. 1.서론 • 진동 증후군(hand-arm vibration syndrome) -동력 공구로 인한 건강에의 악영향을 총칭 :대표적인 것은 진동성 白指(vibration white finger) -진동에 대한 건강상의 문제점에 대한 관련 법규가 미미 “인체진동 중 수완진동에 관한 연구의 요소기술 들을 인간공학적 관점에서 쉽게 해설 하고자 함”

6. 2.인체진동의 측정요소 1.전달의 축(Axis) -전동공구는 3차원 공간에서 사용되므로 인체에 전달되는 진동신호는 벡터의 형태가 됨 -종류:손에 중심을 둔 basicentric 진동면에 중심을 둔 biodynamic system X축:손바닥을 수직으로 관통 Y축:공구손잡이 축 Z축:양 축에 직각인 축

7. 2.인체진동의 측정요소 2.강도(Magnitude) -진동신호의 강도를 표현하는 방법 :변위, 속도, 가속도 등 일반적으로 가속도를 가장 많이 사용 -가속도 변위나 속도 값보다 커서 측정하기가 상대적으로 쉬움 현장에서 쓰이는 장비들이 대부분 가속도 중심 -단위:m/s² -수준:peak(진동파가 전달되는 과정 중에 가지는 여러 값 중 최대값) 부호에 관계없이 가장 큰 값을 취함 peak-to-peak(최대값과 최소값간의 차이) 음의 부호를 가질 수 있음(전달방향이 반대임을 의미) :장점:짧은 시간 내 충격의 크기를 나타내는데 유용 :단점:충격파를 제외한 대부분 진동신호의 강도는 최대 peak값이 아닌 수준들도 많은 영향을 미침(부호에 관계없이 전달되는 시간에 평균 적인 값을 산출하여 사용:RMS)

8. 2.인체진동의 측정요소 3.주파수(Frequency) -1초 동안에 반복운동의 완전한 1주기가 일어나는 횟수 측정단위:Hertz(Hz) -실제 현장의 진동 신호는 동시에 일어나는 많은 주파수로 구성되어 있으므로 이러한 합성된 신호를 FFT(Fast Fourier Transform)을 사용하여 주요 주파수 성분으로 분리하는 주파수 분석 과정을 거침. -주파수 분석을 통하여 기계 여러 부분의 운동에 관련된 특유의 주기적 주파수 성분들을 찾아냄으로써 바라지 않는 진동성분을 추적 할 수 있음. -주파수 분석을 실시할 경우 모든 주파수 대역을 그 대상으로 할 필요는 없으며, 관심이 있는 대역에 대해서만 주파수 분석을 하게 됨.

9. 2.인체진동의 측정요소 • FFT(Fast Fourier Transform)

10. 2.인체진동의 측정요소 4.지속시간과 그 외의 요소 -지속시간 일일당 노출시간 ( ISO기준) -그 외의 요소

11. 2.인체진동의 측정요소 5.가속도계(Accelerometer) -진동강도,주파수의 측정을 위하여 가속도계를 진동체에 부착 -사용되는 가장 보편적인 형태는 압전형 가속도계 -원리 가속도계 내에 있는 특수한 세라믹 재료가 기계적인 변형에 비례하여 전기적 전하량 을 발생시키며, 이를 앰프를 통하여 증폭 -주의 충격(impact)형태의 공구(해머,리벳건등)에 사용되는 가속도계는 기계적 필터가 있는 특수한 형태의 가속도계를 사용 인체진동의 측정에는 일반용도 사용

12. 2.인체진동의 측정요소 5.가속도계 -장점 매우 넓은 주파수 범위를 소화함(1-50,000Hz) 자가 발전을 하기 때문에 전원이 필요하지 않음 마모되는 부품이 없으므로 신뢰성이 높음 -측정한계 하한 한계:연결 케이블이나 증폭회로의 전기적 잡음(0.01 m/s²) 상한 한계:가속도계의 구조적 강도, 자체질량, 스프링 계의공진 주파수 (50,000-100,000 m/s²)

13. 2.인체진동의 측정요소 5.가속도계 -가속도계의 부착위치 동력 발생 지점 가까운 곳에서 측정 회전기류에 있어서 베어링 지점의 진동은 보통 세 방향을 측정

14. 3.결론 • 인체 진동의 주요한 측정요소와 가장 기본이 되는 장비인 가속도계에 대하여 고찰 • 진동노출의 결과로 너무나 다양한 형태의 비정형적인 질병이 발생 • 진동과 결과적인 질병 사이의 인과관계에는 매우 많은 변수가 서로 복합적으로 포함 • 연구의 근본이 되는 진동의 측정 및 분석에 기계공학적, 전기전자적인 지식과 기술이 많이 필요하므로 이에 대하여 논함

15. 4.결과정리