작업 관련 근골격계 질환의 위험성 저감을 위한 작업 자세 및 동작의 인간공학 연구

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 산업공학과, 2022.2. 박우진.육체적 부하가 큰 자세 및 동작으로 작업을 수행하는 것은 작업자의 근골격계 질환의 위험성을 증가시킨다. 작업자의 근골격계에 가해지는 육체적 부하의 양상은 수행하는 작업의 종류에 따라 달라진다. 장시간 앉은 자세로 작업을 수행하는 경우, 작업자의 근육, 인대와 같은 연조직에 과도한 부하가 발생하여 목, 허리 등 다양한 신체 부위에서 근골격계 질환의 위험성이 증가할 수 있다. 따라서, 착좌 시 발생할 수 있는 근골격계 질환의 위험성을 저감하기 위해서는 작업자의 착좌 자세를 실시간으로 모니터링하고, 이에 대한 피드백을 제공하는 것이 필요하다. 들기 작업과 같은 동적인 움직임이 포함된 작업을 수행하는 경우, 작업자의 체중이 신체적 부하에 영향을 미칠 수 있다. 전세계적인 비만의 유행으로 인해 많은 작업자들이 체중 증가를 겪고 있고, 들기 작업과 같은 동적인 작업에서 비만은 신체적 부하에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 비만과 작업 관련 근골격계 질환의 위험성은 잠재적인 연관성을 가지고 있고, 비만이 들기 작업에 미치는 생체역학적 영향을 논의할 필요성이 있다. 작업장에서의 근골격계 질환의 위험성을 저감하기 위해 다양한 연구들이 수행되어 왔지만, 작업 시스템의 인간공학적 설계 측면에서 추가적인 연구가 필요하다. 장시간 의자에 앉아 정적인 작업을 수행하는 작업자의 근골격계 질환을 저감하기 위한 유망한 방법 중 하나로, 작업자의 자세를 실시간으로 모니터링하고 분류하는 시스템을 개발하는 것이 제안되고 있다. 이러한 시스템은 작업자가 근골격계 질환의 위험성이 낮은 자세를 작업 시간 동안 유지하도록 돕는 데 활용될 수 있을 것이다. 기존의 대부분의 자세 모니터링 시스템에서는 분류할 자세를 정의하는 과정에서 인간공학적 문헌이 거의 고려되지 않았고, 사용자가 실제로 활용하기에는 여러 한계점들이 존재하였다. 들기 작업의 경우, 체질량 지수(BMI) 40 이상의 초고도 비만 작업자의 동작 패턴을 논의한 연구는 거의 찾아볼 수 없었다. 또한, 다양한 들기 작업 조건 하에서 전신 관절들의 움직임을 생체역학적 측면에서 분석한 연구는 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서의 연구 목적은 1) 다양한 센서 조합을 활용한 실시간 착좌 자세를 분류하는 시스템을 개발하고, 2) 들기 작업 시 초고도 비만이 개별 관절의 움직임과 들기 동작 패턴에 미치는 영향을 이해하여, 다양한 종류의 작업에서 발생할 수 있는 근골격계 질환의 위험성을 저감하는 것이다. 연구 목적을 달성하기 위해 다음의 두 가지 연구를 수행하였다. 첫번째 연구에서는 실시간으로 착좌 자세를 분류하는 스마트 의자 시스템을 개발하였다. 스마트 의자 시스템은 각각 여섯 개의 거리 센서와 압력 센서를 조합하여 구성되었다. 착좌 관련한 근골격계 질환에 대해 문헌 조사를 수행하였고, 이를 바탕으로 결정된 자세들에 대해 서른 여섯 명의 데이터를 수집하였다. 스마트 의자 시스템에서 자세를 분류하기 위해 kNN 알고리즘을 활용하였고, 성능을 검증하기 위해 단일 종류의 센서로 구성된 기준 모델들과 비교를 수행하였다. 분류 성능을 비교한 결과, 센서를 조합한 스마트 의자 시스템이 가장 우수한 결과를 보였다. 두번째 연구에서는 들기 작업을 수행할 때 초고도 비만이 개별 관절의 움직임과 동작 패턴에 미치는 영향을 분석하기 위해 모션 캡쳐 실험을 수행하였다. 들기 실험에는 근골격계 질환 이력이 없는 서른 다섯 명이 참여하였다. 수집된 데이터를 바탕으로 주요 관절(발목, 무릎, 엉덩이, 허리, 어깨, 팔꿈치) 별 운동역학적 변수들과, 들기 동작의 패턴을 표현하는 동작 지수들을 계산하였다. 들기 작업 조건과 비만 수준에 따라, 대부분의 변수에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 전체적으로 비만인은 정상체중인에 비해 다리 보다 허리를 사용하여 들기 작업을 수행하였고, 동작 수행 시 상대적으로 적은 관절 각도 변화와 느린 움직임을 보였다. 들기 작업에서 박스의 이동에 개별 관절이 기여하는 비율도 정상체중인과 비만인은 다른 패턴을 보였다. 본 연구의 결과를 활용하여 다양한 종류의 신체적 부하에 노출된 작업자들의 근골격계 질환의 위험성을 저감할 수 있고, 궁극적으로 업무의 생산성과 개인의 건강을 제고할 수 있을 것이다. 첫번째 연구에서 개발된 스마트 의자 시스템은 기존 자세 분류 시스템의 단점들을 완화하였다. 개발된 시스템은 저렴한 소수의 센서만을 활용하여 근골격계 측면에서 중요한 자세들을 높은 정확도로 분류하였다. 이러한 자세 분류 시스템은 작업자에게 실시간으로 자세 피드백을 제공하여, 근골격계 질환의 위험성이 낮은 자세를 유지하는 데 활용될 수 있을 것이다. 두번째 연구의 결과는 동적인 작업 시 초고도 비만으로 인한 잠재적인 근골격계 질환의 위험성을 이해하는 데 활용될 수 있다. 초고도 비만인과 정상체중인 간 관절의 움직임과 동작의 차이를 이해하여, 비만을 고려한 인간공학적 작업장 설계와 동작 가이드라인을 제공할 수 있을 것이다.Working in stressful postures and movements increases the risk of work-related musculoskeletal disorders (WMSDs). The physical stress on a worker’s musculoskeletal system depends on the type of work task. In the case of sedentary work, stressful sitting postures for prolonged durations could increase the load on soft connective tissues such as muscles and ligaments, resulting in the incidence of WMSDs. Therefore, to reduce the WMSDs, it is necessary to monitor a worker’s sitting posture and additionally provide ergonomic interventions. When the worker performs a task that involves dynamic movements, such as manual lifting, the worker’s own body mass affects the physical stress on the musculoskeletal system. In the global prevalence of obesity in the workforce, an increase in the body weight of the workers could adversely affect the musculoskeletal system during the manual lifting task. Therefore, obesity could be associated with the development of WMSDs, and the impacts of obesity on workers’ movement during manual lifting need to be examined. Despite previous research efforts to prevent WMSDs, there still exist research gaps concerning ergonomics design of work systems. For sedentary workers, a promising solution to reduce the occurrence of WMSDs is the development of a system capable of monitoring and classifying a seated worker's posture in real-time, which could be utilized to provide feedback to the worker to maintain a posture with a low-risk of WMSDs. However, the previous studies in relation to such a posture monitoring system lacked a review of the ergonomics literature to define posture categories for classification, and had some limitations in widespread use and user acceptance. In addition, only a few studies related to obesity impacts on manual lifting focused on severely obese population with a body mass index (BMI) of 40 or higher, and, analyzed lifting motions in terms of multi-joint movement organization or at the level of movement technique. Therefore, the purpose of this study was to: 1) develop a sensor-embedded posture classification system that is capable of classifying an instantaneous sitting posture as one of the posture categories discussed in the ergonomics literature while not suffering from the limitations of the previous system, and, 2) identify the impacts of severe obesity on joint kinematics and movement technique during manual lifting under various task conditions. To accomplish the research objectives, two major studies were conducted. In the study on the posture classification system, a novel smart chair system was developed to monitor and classify a worker’s sitting postures in real-time. The smart chair system was a mixed sensor system utilizing six pressure sensors and six infrared reflective distance sensors in combination. For a total of thirty-six participants, data collection was conducted on posture categories determined based on an analysis of the ergonomics literature on sitting postures and sitting-related musculoskeletal problems. The mixed sensor system utilized a kNN algorithm for posture classification, and, was evaluated in posture classification performance in comparison with two benchmark systems that utilized only a single type of sensors. The mixed sensor system yielded significantly superior classification performance than the two benchmark systems. In the study on the manual lifting task, optical motion capture was conducted to examine differences in joint kinematics and movement technique between severely obese and non-obese groups. A total of thirty-five subjects without a history of WMSDs participated in the experiment. The severely obese and non-obese groups show significant differences in most joint kinematics of the ankle, knee, hip, spine, shoulder, and elbow. There were also significant differences between the groups in the movement technique index, which represents a motion in terms of the relative contribution of an individual joint degree of freedom to the box trajectory in a manual lifting task. Overall, the severely obese group adopted the back lifting technique (stoop) rather than the leg lifting technique (squat), and showed less joint range of excursions and slow movements compared to the non-obese group. The findings mentioned above could be utilized to reduce the risk of WMSDs among workers performing various types of tasks, and, thus, improve work productivity and personal health. The mixed sensor system developed in this study was free from the limitations of the previous posture monitoring systems, and, is low-cost utilizing only a small number of sensors; yet, it accomplishes accurate classification of postures relevant to the ergonomic analyses of seated work tasks. The mixed sensor system could be utilized for various applications including the development of a real-time posture feedback system for preventing sitting-related musculoskeletal disorders. The findings provided in the manual lifting study would be useful in understanding the potential risk of WMSDs for severely obese workers. Differences in joint kinematics and movement techniques between severely obese and non-obese groups provide practical implications concerning the ergonomic design of work tasks and workspace layout.Chapter 1. Introduction 1 1.1 Research Background 1 1.2 Research Objectives 5 1.3 Dissertation Outline 6 Chapter 2. Literature Review 8 2.1 Work-related Musculoskeletal Disorders Among Sedentary Workers 8 2.1.1 Relationship Between Sitting Postures and Musculoskeletal Disorders 8 2.1.2 Systems for Monitoring and Classifying a Seated Worker's Postures 10 2.2 Impacts of Obesity on Manual Works 22 2.2.1 Impacts of Obesity on Work Capacity 22 2.2.2 Impacts of Obesity on Joint Kinematics and Biomechanical Demands 24 Chapter 3. Developing and Evaluating a Mixed Sensor Smart Chair System for Real-time Posture Classification: Combining Pressure and Distance Sensors 27 3.1 Introduction 27 3.2 Materials and Methods 33 3.2.1 Predefined posture categories for the mixed sensor system 33 3.2.2 Physical construction of the mixed sensor system 36 3.2.3 Posture Classifier Design for the Mixed Sensor System 38 3.2.4 Data Collection for Training and Testing the Posture Classifier of the Mixed Sensor System 41 3.2.5 Comparative Evaluation of Posture Classification Performance 43 3.3 Results 46 3.3.1 Model Parameters and Features 46 3.3.2 Posture Classification Performance 47 3.4 Discussion 50 Chapter 4. Severe Obesity Impacts on Joint Kinematics and Movement Technique During Manual Load Lifting 57 4.1 Introduction 57 4.2 Methods 61 4.2.1 Participants 61 4.2.2 Experimental Task 61 4.2.3 Experimental Procedure 64 4.2.4 Data Processing 65 4.2.5 Experimental Variables 67 4.2.6 Statistical Analysis 71 4.3 Results 72 4.3.1 Kinematic Variables 72 4.3.2 Movement Technique Indexes 83 4.4 Discussion 92 Chapter 5. Conclusion 102 5.1 Summary 102 5.2 Implications 105 5.3 Limitations and Future Directions 106 Bibliography 108 국문초록 133박

A Study on Secure to Allow More Effective Arrest of Ships

Abstract A Study on Secure to Allow More Effective Arrest of Ships Jeong, Hae Seok Department of Maritime Law The Graduate School of Korea Maritime And Ocean University Due to its geographic characteristics, South Korea has well-developed port facilities and relies on marine transportation for most of its international transportation. Vessels, the key part of international marine transportation, are the subject of many legal disputes. The provisional attachment of foreign vessels is one of the means used by Korean claimants to secure claims that arise from international marine transportation. They are resorting to this practice increasingly frequently in an increasingly tougher shipping market. However, the provisional attachment of foreign ships often proves difficult because of the procedural differences between South Korea and other countries. Therefore, there is a need to improve the domestic system and make it easier for domestic claimants to provisionally attach foreign vessels, by examining the salient points of The International convention for the Unification of Certain Rules Relating to the Arrest of Seagoing Ships, 1952, and The International Convention on Arrest of Ships, 1999, which seek to strengthen the merits of the vessel execution systems of countries and harmonize them. Thus, this paper investigates the problems of the vessel execution system of Korea and identifies five areas for improvement through legislation. First, considering the unique characteristics of vessels—chief among them being the fact that they are in movement—it would be advisable to revise Article 173 of the Civil Execution Act and make it applicable, not only to the attachment of vessels, but also to the provisional attachment of vessels, rather than have Article 278 of the Civil Execution Act govern the matter. A proviso should be added to Article 278 of the Civil Execution Act, stipulating that “Article 173 shall apply to the provisional attachment of a vessel,” and the phrase “at the time of attachment” of Article 173 should be changed to “at the time when attachment takes effect”. With this amendment, the court with jurisdiction over the scheduled destination port would have jurisdiction over the vessel before its arrival, provided that the vessel’s ETA report has been filed. Second, it would not be untoward to allow the local court to exercise international juridical jurisdiction, in view of the fact that there is no reasonable ground to believe that it would be unfair to the owner of the vessel, or that it would cause delays in the trialand that it is not impossible to recover claims on the final ruling of the court as long as the foreign vessel is located in Korea. Thus, Article 14 of the Civil Procedure, which governs maritime competence, should have a second section that sets forth that “the jurisdiction court shall have marital competence in a case where provisional attachment is in effect for a foreign vessel or the claimant provides cash or a P&I Club letter of guarantee.” This would allow claimants to file lawsuits in Korea through provisional attachment of vessels. Third, there have been no cases where a motion for the attachment of a vessel was denied because of conflicting interpretations of Article 744 of the Korean Commercial Code. Deleting Article 744, which imposes restricting conditions on the provisional attachment of a vessel, would not hurt the cargo interests, either, because the increased sophistication and the development of communications technology have made it fairly easy to procure substitute vessels, or release provisional seizures by providing security. In addition, the global legislative trend is to eliminate restrictions on the attachment of vessels that are ready for departure. It seems to be desirable that Article 744 should be deleted, from the viewpoint of both equity between Continental and Anglo-American law and of practical considerations. Fourth, in the case of maintenance and preservation measures, large costs may occur, sometimes in excess of the claim, hurting the claimant’s interests. In addition, a number of factors can make it difficult to obtain a ship’s certificate of registry. 1). When the execution officer requests that the master of vessel provide the certificate, the master may refuse to furnish the document. And it will be difficult for the officer to search the ship and find the document on his own. 2) Even if the execution officer has obtained the certificate, he may be reluctant to keep the document for fear that he might lose it. 3) When the claimant withdraws the provisional attachment, speedy departure will be difficult for the ship because it takes considerable time to retrieve the certificate. While a Korean vessel can be provisionally attached by change of registry, this can’t prevent the movement of the vessel. This circumstance can give rise to new legal relations such as maritime lien, potentially eliminating the benefits of the efforts to preserve the claims. Thus, Article 712 of the old Civil Procedure Code should be revived. Fifth, P&I Club letters of guarantee should be recognized for Korean vessels, too, in order to allow the shipowner to release and operate the vessel as soon as possible, provided that the terms and conditions of Article 13 of the Act on the Procedure for Limiting the Liability of Shipowners and the basic conditions for providing the letter of guarantee which used in the industry are met. Therefore, a new clause should be created in Article 299 of the Civil Execution Act (Revocation of Execution of Provisional Attachment), stipulating that “Clause 2 of Article 181 shall apply to the provisional attachment of a vessel.” This revision would be based on Article 13 of the Act on the Procedure for Limiting the Liability of Shipowners and the common practice in the provision of letters of guarantee. Furthermore, Clause 2 of Article 181 should be renamed “Revocation of Provisional Attachment by Deposit Guarantee in Lieu of Cash” and include a provision that allows the deposit of a letter of guarantee from the P&I Club for the release of a vessel.목 차 제1장 서 론 1 제1절 연구의 목적 1 제2절 연구의 범위와 방법 2 Ⅰ. 연구의 범위 2 Ⅱ. 연구의 방법 4 제2장 선박집행제도의 일반론 6 제1절 서 설 6 제2절 선박집행의 의의 6 Ⅰ. 선박집행의 개념 6 Ⅱ. 선박집행의 성질 7 Ⅲ. 선박집행의 특수성 10 제3절 선박집행에 관한 국제조약 14 Ⅰ. 1952년 선박가압류조약 14 Ⅱ. 1999년 선박가압류조약 24 제4절 소 결 37 제3장 각 국의 선박집행제도 40 제1절 서설 40 제2절 대륙법계 국가 40 Ⅰ. 독일 40 Ⅱ. 프랑스 44 Ⅲ. 일본 48 Ⅳ. 중국 53 제3절 영미법계 국가 60 Ⅰ. 영국 60 Ⅱ. 미국 68 제4절 소 결 77 제4장 우리나라의 선박집행제도 78 제1절 서 설 79 제2절 선박집행의 대상, 관할 및 효과 80 Ⅰ. 선박가압류의 대상 80 Ⅱ. 선박가압류의 피보전채권 88 Ⅲ. 자매선 및 관련선박에 대한 가압류 90 Ⅳ. 선박집행의 관할 93 Ⅴ. 선박집행의 효과 96 제3절 선박집행 절차법 100 Ⅰ. 선박가압류의 신청 100 Ⅱ. 선박가압류의 집행 108 Ⅲ. 선박가압류의 집행해제 117 제4절 소 결 119 제5장 현행 선박집행제도의 개선방안 121 제1절 서 설 121 제2절 입항전의 선박가압류에 대한 관할권의 유효성 121 Ⅰ. 선박가압류의 관할법원 121 Ⅱ. 관할결정의 기준시점인 ‘압류 당시’의 해석 123 제3절 외국선박가압류에 따른 본안 관할권의 창설 125 Ⅰ. 일반원칙 125 Ⅱ. 국제재판관할의 인정이유 125 Ⅲ. 국제재판관할과 관련된 판례 128 Ⅳ. 관할 합의에 따른 국제재판관할권과 관련된 판례 133 제4절 선박집행 제한의 실효성 136 Ⅰ. 항해준비완료의 해석 137 Ⅱ. 압류 등 금지기간의 실효성 138 Ⅲ. 상법 제744조의 단서조항의 실효성 139 제5절 선박가압류 집행방법에서 정박명령 신설 140 Ⅰ. 선박국적증서 등의 수취에 의한 집행 140 Ⅱ. 선박감수보존에 의한 집행 143 Ⅲ. 선박등기부 등재에 의한 집행 145 제6절 선박집행절차의 취소 방법 147 제7절 소 결 152 제6장 결 론 155 참고문헌 159 Abstract 168 [부록1]입법안 173 [부록2]1952년 선박가압류조약 원문 177 [부록3]1999년 선박가압류조약 원문 19