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인간공학
인간공학(人間工學, Ergonomics)은 도구, 기계 등을 인간의 신체적, 정신적 특성에 보다 적절하게 맞춰져서 적용할 수 있게 하는 방안을 연구하는 공학이다.
인간의 신체적, 인지적, 감성적, 사회문화적 특성을 고려하여 제품, 작업, 환경을 설계함으로써 편리함, 효율성, 안전성, 만족도를 향상시키고자 하는 응용학문이다. 영어로는 'ergonomics' 또는 ‘'human factors'라고 합니다. 'ergonomics'라는 명칭은 그리스어 ergon(작업, 일이라는 뜻), nomos(법칙이라는 뜻), ics(학문을 뜻하는 접미어)가 합성된 것이다.
목차
개념 및 정의
인간공학이란 인간과 그들이 사용하는 물건과의 상호작용을 다루는 학문이다. 인간공학은 인간의 기계화가 아닌 인간을 위한 공학(design for human)을 말한다. 즉, 인간의 행동, 능력, 한계, 특성 등에 관한 정보를 발견하고, 이를 도구, 기계, 시스템, 과업, 직무, 환경을 설계하는 데 응용함으로써 인간이 생산적이고 안전하며 쾌적한 환경에서 작업을 하고 물건을 효과적으로 이용할 수 있도록 하는 것이다.
인간시스템 인터페이스는 그림과 같이 인간과 시스템 사이의 신체적ㆍ인지적ㆍ감성적 상호작용이 발생하는 영역으로서 시스템 효율성과 더불어 사용성ㆍ안전ㆍ감성품질을 향상시키고 차별화된 사용경험을 제공하는 사용자 친화적인 인터페이스 설계의 중요성이 증대되고 있다.
산업혁명 시대에는 기능적 성능구현에 설계에 주안점을 두어 사용이 어렵고 불편해도 인간이 설계된 시스템에 맞춰 학습하고 불편을 감수하고 사용하였으나 시스템 설계에서 인간 요소의 중요성에 대한 인식이 높아지면서 시스템 중심 설계에서 인간중심 설계로 공학설계의 패러다임이 변화하고 있다
- 정의
국제인간공학협회(The International Ergonomics Association)에서는 다음과 같이 인간공학을 정의하고 있다.: "인간공학은 인간과 다른 시스템의 요소들간에 일어나는 상호작용을 이해하고 연구하는 과학 분야이며 이로부터 얻어진 이론, 원리, 데이터와 방법론을 통해 인간의 복지를 향상시키고 전체적 시스템 효율을 최적화 시키는 디자인을 말한다."
의의
인간공학은 인간의 심리적·물리적인 기능과 특성을 연구하여 인간의 특성을 충분히 인식하면서 인간의 특성으로 연구하여 인간의 특성을 충분히 인식하면서 인간의 특성으로 가장 정확하게 그리고 용이하게 조작할 수 있도록 기계시스템을 설계하는 것을 목적으로 하는 새로운 학문이다. 다시 말하면 이것은 인간대 기계의 문제를 공학적인 문제로 해결하려는 학문이라 할 수 있다.
옛날부터 인간은 크고 작은 도구를 사용하여 왔다. 이와 같은 도구는 인간이 자유롭게 사용할 수 있었으나 과학문명이 발달함에 따라 이러한 도구는 거대한 기계 또는 기계시스템으로 변화되었으며, 이것은 종류에 따라 인간 능력의 한계외의 물건이 되어 버린다. 이와 같이 기계의 복잡성으로 인하여 기계와 그것을 조작하는 인간과는 갭이 생기게 되고, 이와 같은 갭을 조정하는 것이 여기서 말하는 인간공학의 임무라고 할 수 있다. 근대과학과 같이 기계의 공학적인 측면은 가속도로 발전되고 있으나 인간의 체력과 형태는 별로 변화되지 않고 있으며, 오히려 퇴화되는 상태에 있다. 따라서 여기에 중요한 과제가 야기된다. 즉, 인간이 다룰 수 없는 극히 복잡하고 성능이 좋다고 과학적으로 인정되는 기계를 생산할 것이냐 그렇지 않으면 인간의 심리적·생리적 또는 물리적 측면에서 효과적으로 조작할 수 있는 덜 복잡하고 생산능력이 약간 떨어지는 기계를 생산할 것이냐 하는 문제가 발생한다.
역사
초기의 역사(1945년 이전)
인간공학의 시작은 1911년 미국의 프레더릭 윈슬로 테일러(Frederick Winslow Taylor)의 "과학적 관리법의 원리"라고 할 수 있으며, 1920년대 초에 길브레스(Gilbreth) 부부가 동작연구와 공장 경영에 관한 연구를 시작한 것이 인간공학 연구의 시초라고 할 수 있다.
미국에서는 1922년에 존슨 오코너(Johnson O'Connor)가 인간공학이란 명칭을 처음 사용하였으며, 보스턴(Boston)에 인간공학연구소(Human Engineering Laboratories inc.)가 설립되었다. 또한 맥팔란트(R. McFarland) 교수는 교통기관의 설계에 인간공학적 요소를 도입하였다.
미국 매사추세츠(Massachusetts)에 있는 쿼터마스터 기후연구소(Quartermaster Climate Research Lab.)에서는 미 군인의 인체측정을 하였고 이 데이터를 기초로 극한지역의 복장, 철모 등의 설계를 하였다. 또한 육군 방역 사고위원회에서는 맥팔란트 교수와 공동으로 군용트럭에 대한 인간공학적 검토와 최적 조건을 연구하였고, 기갑연구소에서는 M-4 전차의 조종석 및 내부 설계에 관한 연구를 통해 인간공학적 결함이 있음을 알아냈다.
인간공학적 전문직 탄생기(1945~1960)
독일에서는 제1차 세계대전 후의 Kaiser Wilhelm 노동생리학연구소와 제2차 세계대전 후의 Max Flanck 노동생리학연구소가 인간공학 연구의 중심이 되어왔다.
같은 시기에 영국에서는 1949년에 인간공학연구협회(Ergonomic Research Society)가 창설되었다.
미국에서는 존스 홉킨스(Johns Hopkins) 대학의 앨폰스 차파니스(Alphonse Chapanis)와 폴 피츠(Paul M. Fitts) 등의 실험심리학자들이 군사무기의 설계에 참가했으며, 인간공학회(Human factor & Ergonomics Society)가 설립되었다.
1959년에는 국제인간공학협회(International Ergonomics Associates)가 조직되었다.
급성장기(1960~1980)
1960년대 일본에서는 노동과학연구소가 신칸센의 설계에 인간공학적 연구를 수행하였고 항공의학심리대는 항공기 사고분석에 큰 업적을 남겼다.
미국에서는 군사·우주분야에 대한 적용을 넘어서 인간공학 연구분야가 확대되었다. 즉, 인간공학 그룹이 약학(藥學, pharmacy), 컴퓨터, 자동차 그리고 다른 소비재에 관련된 산업체를 포함한 많은 회사 내에 생기게 되었다. 산업체들은 작업장 설계와 그곳에서 생산되는 물품의 디자인에 대한 인간공학의 기여도와 중요성을 인식하기 시작했다.
성숙기(1980년대~현재)
1982년에 한국에도 대한인간공학회가 설립되어 현재까지 활발한 활동을 해 오고 있다. 최신의 다양한 장비에 의한 누적 외상성 질환은 인간공학 전문직이 기여할 수 있는 영역이 되고 있다. 인간공학과 관련해서 급속한 성장을 보여준 또 하나의 분야는 제조물책임법(PL: Product Liability)이다.
인간공학전문가
인간공학 전문가는 이러한 응용분야에서 어떻게 사람들이 제품, 도구, 절차 등과 어떻게 상호작용하는지에 대해 연구하여 이를 기업에서 제품과 서비스를 개선하도록 하여 생산성과 제품경쟁력, 사용성 그리고 사용자 만족을 향상시키는 역할을 수행한다. 인간공학전문가의 학문 배경은 다양한 편이다. 인지심리학, 산업심리학, 문화인류학, 산업공학, 컴퓨터공학, 산업디자인, 인터렉션디자인 등이다. 이들 분야의 학문에서는 인간공학을 교과목 중 하나로 교육하고 있으며 각자 학문의 시각과 방법을 통해 인간공학 전문분야를 발전시키고 있다. 국가자격으로는 한국산업인력공단에서 주관하고 있는 인간공학 기사, 기술사가 있다.
인간공학의 학문분야 및 응용현황
인간공학 국제학회Internal Ergonomics Association에 따르면 인간공학의 세부 학문영역은 인체공학, 감성공학 그리고 사용자경험 설계로 대변할 수 있다.
응용현황
인간은 도구를 사용하는 영장류로, 도구 인간(homo faber)라고 불리기도 한다. 흙이나 돌을 사용하기도 하고 나무 막대 등 자연에서 얻어진 재료들을 이용하여 의식주를 해결하였다. 도구는 바퀴, 도르래, 쟁기, 풍차와 수차 등으로 발전되었고 덕분에 인간은 자신의 한계를 극복하는데 도움을 받았다. 이후 과학의 발전에 따라 도구는 기계, 혹은 기계 시스템으로 변화되면서 인간의 지적능력마저 뛰어넘는 힘을 갖게 된다.
헌데 기계의 복잡성은 그것을 조작하는 인간과의 갭을 발생시키고 말았다. 직관적인 방식으로 컨트롤 할 수 있었던 '도구'에서 과학적으로 그 능력이 검증되고 성능은 좋지만 극히 복잡하여 인간이 바로 다루기 어려운 '기계'로의 진화는 인간의 특성을 오히려 소외시키는 방식으로 계발될 수밖에 없었던 것이다. 인간을 위한 도구에서 도구를 위한 인간으로 그 방향성이 달라지는 것이다. 산업화의 암담한 모습은 그 유명한 찰리 채플린의 <모던 타임즈>에도 기계화된 인간의 모습이 우스꽝스러운 방식으로 다뤄지기도 하였다.
이 때 인간의 기계화가 아니라 인간을 위한 공학으로 디자인하기 위한 노력으로 등장한 것이 바로 '인간공학(Ergonomics)'이다. 인간공학은 산업공학에 뿌리를 두고 있는데, 19세기 프레드릭 윈슬로우 테일러가 인간의 작업장에서의 효율을 과학적으로 연구하면서 태동하였다. 이를 '과학적 관리법', '테일러 시스템'이라고 부르는데, 근로자의 노력은 최소화 하면서 산출을 최대화 하는 방식이다. 이후 프랭크 길브레스가 테일러의 작업시간 연구를 심화하여 인간공학의 기반을 마련하게 된다.
제2차 세계대전 중에 다양한 연구가 이루어지게 되는데, 새로운 항공기를 개발하면서 조작자인 인간의 신체적, 생리적, 인지적인 특성과 행동을 연구하여 복잡한 기계인 항공기를 다루기 위한 인간의 능력을 탐구하기 위함이었다. 이후 1970년대 정보화 시대가 도래하자 사용자 인터페이스, 사용자 경험 설계, 인간과 컴퓨터 상호작용에 대한 연구가 이루어졌다. 또한 고도화된 산업사회에서 쏟아져 나오는 제품과 시스템, 작업환경을 개선하기 위한 다양한 노력 또한 시작되었다.
국제인간공학협회(The International Ergonomics Association, IEA)는 인간공학을 물리적, 인지적, 조직적 인간공학 세 가지 분야로 구분한다. 물리적 인간공학(Physical Ergonomics)은 인간의 신체적, 생리적 변에서의 부하와 반응에 관하여 다룬다. 갑작스러운 힘이 가해졌을 때 위험요소와 정적이거나 동적인 상황에서 사람의 근육과 골격의 영향 문제 등을 다루는 것이다.
두 번째로 인지적 인간공학(Cognitive Ergonomics)은 지각, 경계, 인지, 기억과 재생 등의 인간 심리적인 정신 활동과 정신적 절차에 중점을 두고 시스템과 인간 사이의 상호작용에서 인간에게 미치는 영향을 연구한다. 정신적인 업무 부하, 불면증, 의사결정, 숙련작업, 심물리학, 인간 요인 오류, 인간과 컴퓨터 상호작용 등이 관련 분야이다.
마지막으로 조직적 인간공학(Organizational Ergonomics)은 거시적인 관점에서 인간공학의 문제를 보는 분야로, 조직의 구조, 정책, 처리 과정을 포함한 사회 기술적인 시스템(socio-technical system)의 최적화와 효율화를 연구한다. 연관 주제로는 작업계획, 직업 만족도, 동기부여이론, 팀워크, 재택근무 등이 있다.
인간공학은 우리의 실생활에 이미 깊숙하게 들어와 있다. 일상생활에서 사용하는 침대, 신발, 의자 등 대부분의 제품에 이미 인간공학적 요소들이 적용되어 있다. 가장 많이 접하게 되는 실례로, 자동차가 있다. 자동차는 인간공학의 총체라 할 수 있을 정도로 수많은 기술이 고안되어 있다. 사각지대나 차선 변경을 감지할 때마다 시각, 청각, 촉각 등의 단계적 경보를 전달하여 충돌사고를 미연에 방지하는 '후측방 경보시스템'이나 장시간 운전과 좁은 실내 공간에서도 최적의 안락함을 선사하는 각종 인간공학적 좌석 설계 기법 등이 바로 그것이다. 헤드램프 방향 변화 기술의 경우는 인간이 주행 조건을 변화하는 것을 감지하고 인식하여 램프의 각도와 조도를 스스로 조절하여 운전자와 상대 운전자의 시야를 확보하고 안전을 고려하기도 한다.
인간공학에서 더 나아가 인체의 특징과 감성을 제품설계에 최대한 반영시키는 감성공학(Affective Engineering)에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 감성공학기술은 생체측정, 인간공학, 인지공학을 포함하는 인간 감성 특성 파악기술, 산업디자인 및 인공현실감 등의 감성디자인 기술, 반도체 센서, 퍼지, 신경망 기술 등의 오감 센서 및 감성처리기술, 마이크로 기구설계, 극소기계 응용의 마이크로 가공기술 등 수많은 기술로 분화된다.
이 다양한 기술을 융합하여 '사용자 경험(UX)'을 경쟁력으로 어필한 기업이 바로 애플이다. 소비자가 편리하게 사용하는 경험을 중요하게 생각하며 제품에 대한 질문에 사람을 중심에 놓고 생각한 결과, 아이폰의 네 귀퉁이 모서리는 둥글게 되었고, 페이스타임에는 얼굴이 프레임에 꽉 차게 뜨게 되었다. 그 결과 손으로 만지는 촉각 경험의 긍정성이 올라가게 되었고, 비록 기계를 통한 통화인데도 불구하고 화상통화를 하면서 상대방과 눈을 마주 보며 대화하고 있다는 느낌을 선사하며 면대면 감각을 일깨우게 되었다. '작은 차이'들이 사용자의 경험에 막대한 영향을 미치는 것이다.
- 최근 동향
- 요통을 비롯한 다양한 근골격계질환의 예방과 관리에 인간공학이 널리 적용되어 산업재해의 감소에 크게 기여하고 있다.
- 컴퓨터와 첨단 전자제품이 널리 보급되면서 사용자 친화적인 제품과 소프트웨어의 설계에 인간공학이 활발히 적용되고 있다.
- 기업의 사회적 책임과 가치를 높여주는 인간중심적인 제품 및 서비스의 개발에 있어서도 인간공학이 필수적인 핵심기술로 인식되고 있다.
용어
- 인적 요인과 인간 공학 (Human factors and Ergonomics)
인적 요인은 인간과 관련된 모든 분야에서 과학적,체계적으로 사람과 사람들의 관계와 사람들이 만들어내는 시스템과 제품의 상관관계를 다룬다. 한편 인간공학(Ergonomics)은 1949년 뮤렐에 의해 만들어진 그리스어 "Ergon:Work"와 "Nomos:natural law"의 합성어이다. 그는 인간공학을 "작업 환경속에서의 인간에 관한 학문"이라고 정의하였다.유럽에서는 주로 Ergonomics라고 하며 미국 쪽에서는 Human Factors라고 칭하는 경우가 많다. 보통은 Human Factors가 Erogonomics 보다 넓은 의미로 여겨지기도 하나 최근에는 Ergonomics는 신체적 인간공학 Human Factors는 인지적 인간공학을 대표하는 데 주로 쓰인다.
- 인간공학과 유사명칭
인간공학과 비슷한 내용의 학문으로 유사한 명칭이 몇 개 더 있다. 인간공학이라는 명칭은 이미 미국에서 1920년대부터 사용되어 왔으며, 이미 언급한 실험심리학(實驗心理學)을 공학적인 설계에 이용한다는 것이 불가결한 사실로 되어 왔기 때문에 이 양자가 합쳐져서 공학심리학(工學心理學)이라는 새로운 개념이 생겨나게 되었다.
이와 같은 공학 심리학은 미국의 대(對)소련 미사일 방위망의 설계와 아폴로 우주계획 같은 전세계와 우주간에 걸치는 대규모적인 것으로 변하게 되었다. 그 때문에 지금까지와 같은 다이얼을 돌린다거나 버튼을 누른다는 형태 등만을 생각하던 좁은 범위의 인간공학으로부터 탈피해야 된다는 것을 요구하게 되었다.
인간-기계조직
인간－기계조직이라 함은 인간과 기계의 상호관계를 표시하는 용어이다. 즉, 작업자와 공작기계, 항공기 조종사와 제트 비행기, 또는 주부와 가정 전기제품 등과 같이 인간과 기계가 존재하고 있는 모든 곳에서 생기고 있는 시스템을 말한다. 이와 같이 인간과 기계와의 관계는 기계로부터 정보가 인간에게 내보내지면 인간은 감각기관을 통하여 그것을 받아들여 그 정보에 기해서 판단을 하고 조정장치를 조작해서 기계에 명령을 전달한다는 루프를 형성하고 있다. 인간－기계조직의 가장 적절한 설계가 되기 위해서는 다음 사항에 유의하지 않으면 안 된다.
- 인간 특성에 관한 기초자료의 수집
인간은 감각의 특성, 환경에 대응하는 특성, 생리특성, 작업능력의 특성 등 여러 특성을 가지고 있다. 따라서 이와 같은 특성에 대한 자료를 정비하여 두지 않으면 안 된다.
- 기계특성의 정확한 파악
이미 설계된 기계와 인간과의 원활한 관계를 유지하기 위하여는 기계의 정확한 특성, 즉 활동할 수 있는 범위 용량, 환경에 대한 특성 등을 알고 있어야 한다.
- 인간·기계간의 정확·신속한 정보전달
정확 신속하게 전달되도록 할 것. 인간의 명령이 정확 신속하게 기계에 전달되고, 기계의 반응이 인간의 시각·청각 또는 촉각 중 어느 것을 선택하면 가장 적합한가를 결정한다.
- 의사결정의 용이
인간의 명령에 대한 기계의 반응을 판단함에 있어서 복잡성을 강요한다면 인간－기계의 관계는 원활함을 유지하지 못한다.
- 통제기능의 원활
기계에 대한 통제는 특히 중요하며, 통제수단이 되는 기계의 형태·크기·색깔·와이어 및 설명서 등이 인간에게 의식되기 용이하게 만들어져야 한다.
- 환경에 대한 인간·기계특성의 유의
기계에 유리하며 필연적인 작업환경이 인간에게 불리한 경우는 많다. 온도·습도·색채·소음·진동·먼지·가스·방사능·기압 등의 환경조건을 적정화시킨다.
또 기계 특성에 영향을 미치는 외부의 변화에 대한 정보를 정확 신속히 전달할 수 있는 매개체를 설계할 것이며, 기계의 정비가 용이하도록 설계해야 한다.
인간공학과 기업
기업의 경영과 운영에 인간공학을 적절히 도입할 경우, 조직/기업, 직원, 업무, 환경, 제품/서비스, 사용자/고객 측면에서 다양한 혜택을 얻을 수 있다
인간공학은 최근 항공기 산업·자동차 산업·기계제작 산업 등에서 많이 이용되고 있으며, 산업공학·생리학·방사능 생물학·물리학 등에 관심을 가지고 있는 학문이다. 그러면 이와 같이 인간의 특성에 관심을 두는 인간공학적인 방법을 기업이 이용할 경우 어떤 유리한 입장에 있을 수 있는가를 고찰한다.
첫째, 기업의 인간공학의 이용은 인간의 특성으로 볼 때 쓰기 좋고, 편리하며 안전성이 높다는 것을 의미하며 이것은 판매량의 증대를 가져온다. 둘째, 피로와 위험률이 감소되는 작업환경을 구현함으로써 종업원의 생산성이 향상된다. 셋째는 기업이 인간을 중요시한다는 인상을 소비자에게 부각시켜 기업에 대한 신뢰성이 증가될 수 있다는 것이다.
참고자료
- 〈인간공학〉, 《위키백과》
- 〈인간공학〉, 《나무위키》
- 〈인간공학〉, 《학문명백과 : 공학》
- 〈인간공학의 개념〉, 《브런치》, 2019-0319
- 〈인간공학이란〉, 《ESK 대한인간공학회》
- Ovation,〈<더 알고 싶은 과학 이야기> #6. 인간공학 (Ergonomics)〉, 《네이버 포스트》, 2021-09-24
같이 보기
