한국소음진동공학회 1998년도 춘계학술대회논문집; 용평리조트 타워콘도, 21-22 May 1998
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pp.69-74
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1998
차량에서 인체가 노출되는 진동환경으로서 좌석과 바닥에서의 진동사이에 위상차가 존재하는 경우에 대한 인체의 반응을 주관평가 실험을 통해 분석하였다. 인체가 진동에 민감하게 반응할 뿐만 아니라 인체와 좌석으로 구성되는 진동시스템의 공진주파수와 관련된 2.5, 3.15, 4, 5, 6.3 Hz의 주파수에서, 진동의 크기를 각각 0.25, 0.4, 0.63, 1.0, 1.6m/s$^{2}$로 변화시켜 가며 위상차가 인체의 안락성에 어떻게 영향을 미치는 지를 분석하였다. 두 진동간의 위상차는 진동량이 적을수록, 또 주파수가 낮을수록 인체의 안락성에 악영향을 미쳤다. 진동의 진폭이 0.25m/s$^{2}$ 일 때 위상차가 180.deg.인 경우의 불편함은 0.deg.인 경우보다 2.5배 정도 큰 것으로 나타났다. 특히 현가장치가 장착된 의자의 경우에는 좌석과 바닥진동의 위상차이가 안락성에 미치는 영향을 정량적으로 파악하여 인체-좌석 시스템의 공진주파수를 선정해야 함을 알 수 있다.
인체진동(human vibration)이란 인체에 미치는 기계적 진동효과로 정의 된다. 일상생활을 하는 가운데에서 우리는 여러종류의 진동을 받는데, 예를 들면 버스, 기차, 자동차 등이 그것이다. 또한 많은 사람들이 일하는 동안 다른 여러가지 진동을 받으며 그 예로 수공구, 기계, 또는 중장비에 의하여 생기는 진동들이다. 이 책자에서 우리는 오로지 바람직하지않은 인체진동에 대해서만 언급할 것이다. 인체진동의 과노출 영향, 측정되었을 경우 고려해야할 여러가지 요소들을 어떻게 측정하고 평가 할 것인 지 그리고 어떤 동작이 해롭고 또한 위험한 진동원을 줄이기 위해 무엇을 취해야 할지에 대해 언급할 것이다.
‘인체진동(human vibration)’은 진동에 대한 인체의 반응(human response to vibration)의 줄임말로써, 환경으로서의 진동 및 충격이 인체에 미치는 물리적, 심리적 영향을 측정, 평가하는 것을 주요 연구대상으로 한다. 인체진동 분야의 주요 연구개발은 객관적인 물리량의 산출뿐만 아니라 주관적인 느낌을 수치화하는 작업을 포함하기 때문에 기계진동, 생체역학(biodynamics)과 기본적인 역학과 심리측정학(psychometrics), 심리물리학(psychophysics), 인간공학(ergonomics) 등과 같이 다양한 종류의 학문이 요구된다.(중략)
본 논문은 인체진동 실험을 수행하는 연구자들이 필요한 표준절차를 소개한다. 국내 연구자들의 인체실험에 관한 보건과 안전(health and safety)에 대한 인식이 부족에서 발생할 수 있는 문제점들을 지적한다. 본 논문에서는 기존의 인체시험에 관련된 자료들(ISO 13090-1:1998(E)과 ISVR Technical Memorandum)을 비교 분석하여, 인체에 기계적인 진동을 수반하는 실험에 있어서 준수해야 할 실험의 절차들을 자세히 제시한다.
인체에 영향을 미치는 진동을 분류하는데 가장 중요한 기준은 주파수이다. ISO의 인체진동관련 규격에서는 인체에 영향을 미치는 거동을 저주파수 운동(0.63Hz이하)과 진동(1~80Hz)으로 나누고 있다[1]. ISO 2631에서는 주파수별로 인체에 미치는 영향을 그림1과 같이 가중치로 정의하여 제시하고 있다. 저주파수 영역의 운동은 외부 거동(주로 수평방향)에 대하여 자세를 유지하기 위해 힘Tm게 되므로 물리적인 피로감을 줄 뿐만 아니라 'Motion sickness'란 증상을 유발한다.(중략)
인체에 진동이 미치는 영향에 대해 대략적으로 기술하였는데, 아직 이 분야 는 한국에서 많이 개발되어 있지 않음을 느낀다. 멀지 않은 미래에는 아침은 서울에 서 점심은 미국에서 먹을 수 있는 비행기가 나온다 하고, 길도 없는 들에서 75km/h 이상의 속도를 갖은 탱크는 이미 사용되고 있다. 문제는 이러한 기계들의 제작에 의한 한계가 아니라 이러한 기계에 들어가서 견뎌야할 인간의 한계에 의한 기계제작의 한계가 오리라 생각된다. 인간의 진동에 대한 심리적 영향과 초음파나 초 저음파의 영향, 소음형태의 진동에 대한 영향, 등이 좀 더 많이 연구되어야 한다는 생각이다. 아울러 진동을 부정적인 방향으로만 생각하여 이제까지는 진동의 방지나 인체에 미치는 해를 주로 연구하여 왔으나 긍정적 이용에도 눈을 돌려 인체에 미치는 유익 한 영향과 유익한 진동의 발생도 연구되어야 할 때가 아니가 생각한다.
The recent national contract (Ecotechnopia 21) supported by the ministry of environment puts much significance on new issues for the assessment of human effects arising from vibration and noise exposed to human. This paper focuses only on hand-arm vibration since it has been a major problem in protecting vibration exposure to human. To set up a systematic way of assessing adverse effects of hand-arm vibration, surveys were made on recent international standards and researches related to hand-arm vibration. The measurement and evaluation methods of hand-arm transmitted vibration, the relationship between vibration exposure and effects on health, and the assessment methods of nerve dysfunctions are addressed in this paper. Those methods are linked into a logical way of assessing effects of hand-arm vibration on human. Finally, the current activities and achievements in this work are briefly summarised.
인간이 도구를 사용한 이래 진동과 충격의 인체 피폭은 점진적으로 증가되었으며, 산업 혁명의 부산물인 동력기관을 이용하는 육-해-공 운송수단의 20세기 발전은 인체진동 피폭의 급격한 증대를 수반하였다. 자동차를 포함한 운송수단은 21세기 우리생활의 필수품으로 확고한 자리를 잡을 것이 확실시된다. 우리 주변의 수많은 진동 발생원들과 이에 직간접적으로 노출되어있는 현대인의 생활은 진동에 대한 새로운 이해와 접근방법의 개척을 요구하여 새로운 공학분야를 잉태하였다.(중략)
국외 환경 소음과 진동은 이미 세계보건기구(WHO)와 UN산하 환경기관에서 선언한 바와 같이 “전세계인의 문제”(“global issues”)로 분류 인식하고 있으며, 이들 문제점들에 대한 접근은 선진국들의 국민 복지정책의 가장 핵심적 요소로 관리하고 있다. 예를 들어, WHO가 출판한 공중소음에 대한 지침서[1], 그리고 유럽공동체의 전문가 그룹이 작성한 보고서[2]들은 최근의 환경소음에 대한 새로운 접근의 필요성, 새로운 측정 및 평가 방법, 그리고 인체에 미치는 복합적 영향들의 새로운 평가 기법 개발, 그리고 환경 개선을 위한 장기적 계획과 실천 방안들을 구체적으로 제시하고 있다.(중략)
환경문제로써 소음에 대한 민원이 증가하고 관심이 커지면서 소음에 의한 인체의 영향 연구의 필요성이 제기되고 있다. 이에 대한 국내의 연구가 미미하고 산업보건의 관점에서 다루어져 왔기 때문에 먼저 국외 기술조사를 바탕으로 연구의 동향을 파악한다. 환경요인으로써 인체 영향 소음을 정의하는 인자로 어노이언스(annoyance)가 많이 사용되고 있으며 소음레벨과 관련하여 다양한 정량화 모델이 제시되고 있다. 소음이 의한 인체의 손상에 대해서는 많은 가능성과 연관성이 제시되고 있지만 그 발생 메커니즘은 아직 구체적으로 밝혀지지는 않았다. 보고서들01 의하면 장기간의 소음 노출에 의해서 다양한 건강 손꼴이 나타나며 안락감의 파괴로부터 시작하여 만성적인 질환으로 발전한다고 추정한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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