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설계

설계에 있어서의 인간요소적 접근

실제적인 설계작업에서의 인간요소공학자의 접근법이라고 특징지우는 2가지 전제가 있다.

첫번째로 인간요소공학자는 논리·직관·상식에 의존하지 않고 엄격한 과학적 방법에 의해 인간을 기술 시스템에 통합시키는 문제를 해결해야만 한다. 과거에 대부분의 공학자들은 인간행동의 복잡하고 예측할 수 없는 면을 무시하거나 혹은 경험에서 우러난 추측으로 그것을 간단히 처리하려고 하는 경향이 있었다. 인간요소공학자들은 인간-기계의 조화되지 않는 면을 식별할 수 있는 적절한 기술을 제시하려고 노력해왔고, 대개 이러한 부조화를 행동과학에서 개발된 방법들을 사용함으로써 해결할 수 있다고 생각했다.

인간요소적 접근법의 2번째로 중요한 전제는, 일반적으로 아주 많은 시행착오를 겪지 않고서는 설계 결정을 할 수 없다는 것이다.

많은 공학자 가운데에는 새로운 기계류, 기계 시스템, 환경을 설계하는 소수의 인간요소공학자들이 있는데 이들이 설계하는 속도는 행동과학자들이 인간이 이것들에 대하여 어떻게 반응할 것인가에 관하여 정보를 수집하는 것보다 늘 시간적으로 앞서간다. 그러므로 해결책보다 훨씬 많은 수의 문제들이 제기되기 때문에 인간요소전문가들은 거의 언제나 해결책을 찾기 위하여 끊임없이 엄밀하고 철저하게 실험해보지 않으면 안 된다.

그리하여 인간요소공학이 목표로 하는 것은 어림짐작을 과학적인 방법으로 대체하는 것이며 인간요소공학 특유의 기술은 대개 이론적이라기보다는 실험에 근거를 두는 경우가 많다.

인간-기계 모델

인간요소공학자들은 인간을 시스템 내의 한 요소로 간주하고 있으며, 인간-기계 모델이 인간과 시스템의 관계를 나타내주는 일반적인 방식이라고 생각한다.

인간-기계 단위의 가장 단순한 모델은 하나의 기계와 이 기계를 작동시키는 개개의 작동자로 이루어져 있다. 어떠한 기술 시스템이라도 먼저 작동자인 인간이 기계의 표시나 신호를 보고 기계의 상태나 작동에 관하여 알아야만 한다. 기계의 표시는 눈금판에서의 눈금의 위치가 될 수도 있고, 제어반에서의 섬광, 디지털 컴퓨터의 리다우트(readout), 경보를 알리는 사이렌 소리, 혹은 확성기를 통해 흘러나오는 명령 등이 될 수도 있다.

기계의 표시를 인지하고 나서, 작동자는 그것을 해석하고, 약간의 계산을 통해 결정에 이르게 된다.

이렇게 작동자는 기억을 통해 과거의 경험과 비교하고 그러한 인식들을 과거에 세워 놓은 목표들과 조정하며 인식과 과거의 경험으로부터 추정하여 새로운 문제를 해결하는 등 수많은 인간의 능력을 이용하게 된다. 심리학자들은 대개 이러한 활동들을 보다 고귀한 정신적 기능이라고 하고, 인간요소공학자들은 일반적으로 이것들을 정보처리과정이라고 말한다. 결정에 도달하게 되면 작동자는 어떤 행동을 취하게 되는데 보통 조종장치(누름단추식·레버·페달·스위치·손잡이)를 사용하게 된다.

이러한 하나 혹은 그 이상의 행동이 기계와 기계의 출력에 영향을 미치고, 차례로 기계의 표시를 변화시킨다. 이런 식의 과정이 계속 반복된다. 인간-기계 시스템은 환경과 분리되어 존재하지 않는다. 환경은 작동자의 능률과 성과에 영향을 미치기 때문에 인간요소공학자는 기온·습도·소음·조명·가속도·진동, 그리고 유해 가스 및 오염물질과 같은 환경적 요소들을 고려해야만 한다.

인간-기계 시스템의 예

자동차 운전은 가장 단순한 인간-기계 시스템의 대표적인 예이다.

운전을 할 때, 운전자는 차량 외부나 차량 내부의 표식기로부터 운전정보를 받아들인다. 즉 운전자는 신호등, 교통량의 정도, 장애물의 여부와 같이 차량 외부로부터 받은 정보나, 속도계·연료표시기·온도계 등의 차량 내부로부터 받은 정보를 계속적으로 평가하여 취할 행동을 결정하고 그러한 결정을 토대로 자동차의 가속기·핸들·브레이크를 조작한다. 결국 운전자는 소음, 배기가스, 기온과 같은 환경적 요소의 영향을 받게 된다.

단순한 형태의 인간-기계 모델은 기계 표식기·조종기의 선택 및 설계, 작업장의 배치, 작업환경 등과 같은 인간공학의 주요과제들을 체계화하는 데 크게 도움이 된다.

거대 시스템에서의 인간요소

개별 작동자가 기계와 조화되는 것은 그리 어려운 일이 아니지만, 현대식 정기 제트 여객기, 자동화된 우체국·공장, 원자력잠수함, 우주선 발사·귀환 시스템과 같은 거대한 인간-기계 시스템을 설계할 때나 작동자인 인간을 이러한 시스템에 통합시키는 일은 여전히 매우 복잡하고도 어려운 일이다.

거대 시스템을 설계할 때 인간요소공학자는 앞에서 언급한 모든 요소 외에도 대상·훈련·작동절차라는 3가지 요소를 고려하여 연구해야 한다.

일반적으로 시스템은 특정한 부류의 작동자를 대상으로 설계된다. 예를 들어 우주선은 소수 정예의 우주 비행사를 위해 설계되며, 반면에 자동차는 광범위한 일반 대중을 대상으로 설계된다. 거대 시스템을 설계함에 있어 누구를 대상으로 하는가의 문제는 필수적으로 고려되어야 할 요소이다.

자격을 갖춘 요원이 되기 위해서는 시스템을 운영·유지시키는 데 필요한 적절한 정보와 기술을 갖추도록 훈련을 받아야 한다. 시스템 설계는 훈련기술과 프로그램, 때때로 훈련장치와 훈련보조물을 고안하는 것도 포함된다. 어떤 시스템에서 각 작동자의 의무와 시스템이 어떻게 기능하는가는 시스템의 명령·운용절차·규칙을 통해서 알 수 있다. 작동규칙을 통해서 시스템의 요구조건과 시스템 내의 사람을 맞춤으로써 안전하고, 질서정연하며 효율적인 시스템 운용이 되게 할 수 있을 것이다.

응용

개요

인간요소공학의 기본이라 할 수 있는 도구·기계·일·작업환경의 설계에 있어서 사용자인 인간에 관한 고려는 늘상 이루어져왔다.

가장 오래된 인간의 도구 중의 하나인 낫은 상당한 수준의 인간요소공학의 개념을 반영하고 있는데, 아주 정교하게 구부러진 손잡이와 날, 왼손잡이도 사용할 수 있게 만든 손잡이가 바로 그 예이다.

기계들이 과거의 그 어느 때보다 복잡하게 되자 인간문제에 대한 보다 전면적인 접근의 필요성이 제기되었다. 고속 제트 항공기, 컴퓨터, 레이더, 원자력잠수함, 통신위성, 우주선 등은 불과 몇 십 년 전에 개발된 것들이다. 기계류가 그 수와 복잡성에 있어서 엄청나게 증가하자 기계작동자가 기계를 사용하는 문제와 기계들이 시스템에 통합될 수 있는가라는 전혀 새로운 문제들이 야기되었다.

더욱이 이러한 새로운 문제의 해결책은 단순히 사회의 지혜를 모은다고 찾아질 수는 없다. 예를 들어 얼마 전까지만 하더라도 어느 누구도 우주비행사들이 무중력상태에서 움직일 수 있으리라고 생각하지 못했다. 그러므로 인간요소공학은 기계화된 문명 속에서 생겨난 시대의 산물이라고 할 수 있다. 인간요소공학은 도로표지판·전화기·난로 등과 같은 간단한 장치에서부터 정보처리 시스템, 자동화된 공장 및 창고, 로봇, 우주선 등과 같은 보다 현대적이고 복잡한 장치에까지 응용된다.

이러한 시스템을 고안하는 데 있어서 경험이 축적됨에 따라 비교적 간단한 장치도 인간의 이용에 관하여 종래의 공학수준에서는 대답할 수 없는 예기치 않은 중요한 문제들이 생겨났다.

버튼식 전화기

현대의 버튼식 전화기는 상당한 수준의 인간요소공학이 요구하는 비교적 간단한 장치의 좋은 예이다.

예를 들어 3개씩 4열로 되어 있는 버튼의 배열은 원형, 5개씩 2열, 2개씩 5열, 대각선 형태 등과 같은 다양한 배열에 대한 수많은 실험을 반복한 후에 비로소 선택되었다. 버튼 위의 숫자와 문자의 배열은 왼쪽에서 오른쪽으로, 그리고 위에서 아래로 배열되었는데, 이 배열은 밑에서부터 위로 갈수록 숫자가 증가하는 대부분의 휴대용 계산기의 배열보다 우수했기 때문에 선택되었다. 위에서부터 아래로 배열하기로 결정한 것은 단순히 논리의 문제가 아니었다.

이렇게 배열했을 때 사람들이 실제 업무처리에서 실수도 적고 시간도 적게 걸린다는 사실이 실험적으로 증명되었다. 버튼의 설계에 있어서 고려해야 할 또다른 인간요소의 문제는 최대한 읽을 수 있는 숫자와 문자의 크기 및 모양이었다. 버튼의 최적 크기와 버튼 사이의 간격이나 버튼을 눌렀을 때 느낄 수 있는 혹은 다시 튀어오르는 것을 느낄 수 있는 버튼의 적절한 힘의 대체 등을 고려해야 한다.

송수화기 자체의 모양을 설계하는 데 있어서도 비슷한 요소를 고려해야 한다. 위치선정, 분리의 정도, 송화기와 수화기 사이의 각도는 각기 다른 수많은 사람들의 얼굴에 잘 조절되어 꼭 맞도록 결정해야 하며 송수화기의 무게는 무겁지도 가볍지도 않게 설계되어야 한다. 전통적인 전화기 디자인은 전화기 시장에 새로이 등장하는 디자인과 비교해볼 때 디자인과 품질면에서 열등하다는 사실이 최근 들어 점점 더 뚜렷해지고 있다.

우주복

우주복과 같이 복잡한 장치를 설계하는 데 있어서는 훨씬 더 어려운 문제에 부딪힌다.

우주복은 완전한 소규모의 세계로서 편안함뿐만 아니라 우주비행사의 생존에 필요한 모든 것을 자체로서 완비된 환경으로 공급해야만 한다. 우주복은 우주의 진공상태에서 우주비행사의 피가 분출하지 않을 정도의 압력을 유지해야만 한다. 우주복 내부와 외부 사이의 압력 차이는 너무 커서 우주복을 부풀리면 팽창하고, 단단해지며, 휘지 않는 캡슐이 된다. 그러므로 가능한 자유로이 움직일 수 있도록 하기 위해 특수접합 부분이 설계되었다.

그러나 아무리 최고의 공학기술이라 하더라도 원하는 만큼의 유연성을 제공해 줄 수는 없으며 이러한 결점을 보완하기 위해서 우주비행사가 사용해야만 하는 도구와 장치가 인간요소를 고려하여 설계되고 있다.

압력과 움직임의 문제를 해결해야 할 뿐만 아니라 우주복은 산소도 공급해야만 한다. 호흡의 잉여산물인 이산화탄소와 수증기를 제거하는 시스템도 마련되어야 한다. 극단적인 열, 추위와 방사선으로부터 보호해야 하며 태양광선을 흡수할 대기층이 없는 환경에서 눈을 보호해야 한다.

의사소통을 할 수 있는 시설과 신체의 배설물을 일시적으로 저장할 수 있는 시설도 마련되어야 한다. 상기의 서술들이 이러한 인간의 요구조건을 충족시키기 위하여 완전한 기술이 개발되고 있다. 또한 이 요구조건들은 우주복을 검증하고 평가하기 위한 환경과 절차를 제시하는 조항이기도 하다. 이 요구조건들의 충족여부에 따라 우주복의 품질이 결정된다.

타자기의 자판

모든 인간요소공학과 디자인이 상업적으로 성공하는 것은 아니다.

전형적인 예가 타자기인데, 인간요소적 측면에서 전통 타자기의 자판보다 훨씬 더 우수한 것으로 입증된 여러 개의 자판들이 1920년대부터 시장에 선보이기 시작했다. 이 새로운 자판들은 전통적인 타자기의 자판보다 배우기가 더 쉽고 작동자들이 피로를 덜 느끼게 해주고, 타자 속도 또한 더욱 빠르다는 실험결과에도 불구하고 기존의 타자기 자판이 존속하여 지금은 수많은 개인용 컴퓨터의 디자인으로 변화되었다. 이 경우에 효율적인 인간공학적 디자인으로 변화하는 데 있어서 디자인 자체의 효율성보다는 변화에 대한 타성과 저항이 보다 더 강력한 장애요인이 되고 있다.

사회문제

전화기, 우주복, 타자기 자판은 인간요소공학이 어떻게 과학기술 문제의 해결에 적용이 되는 지를 보여주기 위하여 선택된 수없이 많은 예 중에서 단지 몇 개에 불과하다.

인간요소적 원칙과 방법은 또한 수많은 사회문제에도 적용되어왔는데, 이러한 사회문제로는 개별적 컴퓨터에 의존하는 교육, 법률집행기관을 위해 만든 비치명적인 폭동진압장비, 테러에 견딜 수 있는 건축술로 지은 공공 빌딩 등을 들 수가 있다. 인간과 전체환경과의 관계에 대한 현대의 관심사는 인간요소공학의 정의를 훨씬 더 넓혀 놓았으며 또한 미래의 인간요소공학자에게 더 많은 문제를 제공하게 될 것이다.