노동환경건강연구소 최상준(sjchoi1970@hotmail.net)
일과건강 2006년 7,8월 합본호

1. 온열 환경 평가방법에 대한 고찰
온열에 의한 건강영향 평가 방법으로는 미국정부산업위생전문가협의회(ACGIH)의 TLV, 국제표준화기구(ISO)의 standard, 영국 표준지침인 'BS 7963', 기타 전문가들의 가이드 등이 있다. ISO에서는 온열 영향 평가를 위해 조건과 단계별로 ‘ISO 7730;PMV/PPD', ‘ISO 7243;WBGT Index', 'ISO 7933;Required sweat rate', 'ISO 9886;Physiological method' 등의 방법을 제시하고 있다. 영국의 ’BS 7963'은 ‘ISO 7933'을 발전시킨 표준안이며, 가장 최근에(2000년) 개발된 것이다. 그러나 이들 방법은 비전문가가 활용하기에는 무리가 있으며 해당 방법에 적합한 측정장비를 구비하지 않고서는 평가 할 수 없는 단점이 있다. 이에 2001년 영국 보건복지부(HSE, Health and Safety Executive)에서는 온열평가를 좀 더 쉽고 정확하게 할 수 있는 평가 도구를 개발하기 위해 프로젝트를 수행하였으며, 현재까지의 온열 평가도구들이 갖는 장단점을 검토하여, 현장에 적용 가능한 방법으로 Malchaire가 제안한 관찰자적인 설문 방법과 WBGT Index를 활용한 현장 조사 방법을 제안하고 있다.
현재 가장 흔하게 사용되고 있는 온열 환경 평가방법인 PMV/PPD와 WBGT에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다.

그림 1. PMV와 PPD의 상관성

(1) PMV/PPD Index
PMV/PPD 지표는 국제표준기구(ISO)에서 공인된 방법으로 특별한 고열원을 갖고 있지 않은 일반 사무 및 작업환경에 대한 온열 쾌감도를 평가할 수 있도록 고안되었다. PMV 지표는 관찰자적 방법의 설문내용과 같이 주어진 환경에 대해 “아주 춥다(-3)”부터 “매우 덥다(+3)”까지 총 7개의 범주로 나누어 사람들의 의복상태와 작업률, 기온 등을 고려하여 평가하고, 양 극단으로 평가될수록 온열에 대한 불쾌감이 증가한다는 가정에 의해 <그림 1>과 같이 PPD를 평가하도록 하고 있다. 예를 들어, 어떤 사무공간 안에 10명이 근무하고 있을 때, PPD 값이 90%라면, 9명은 온열로 인해 불만족한 상태라고 할 수 있다.

(2) WBGT Index
WBGT Index는 기온, 습도, 복사열 등을 고려하여 만든 온열환경 측정 지수로서 태양의 직사광선에 직접 영향을 받는 옥외작업장과 그렇지 않는 옥내작업장에 따라 다음과 같이 계산한다.

현재까지 WBGT Index는 국제적으로 가장 많이 이용되는 온열평가 지수이며, <그림 2>과 같은 이동식 측정기를 이용하여 건구온도(DT), 흑구온도(GT), 습구온도(WT)를 측정한 후 위 계산식에 의해 WBGT 지수를 얻을 수 있다.

그림 2. WBGT 측정기

측정된 WBGT 값은 두 가지로 활용할 수 있는데, 하나는 공장내부의 온열 분포도를 파악하여 향후 냉방대책 수립 후 효과 평가에 활용할 수 있고 다른 하나는 해당 공간에서 작업하는 작업자들의 열적 부담 정도를 평가하는데 활용할 수 있다. 후자의 경우 측정된 WBGT 값을 작업자들이 입고 있는 작업복 상태와 작업부담 정도에 따라 보정한 유효 WBGT(Eff-WBGT)값으로 환산한 후 작업부담 정도와 비교하여 적절한 작업시간과 휴식시간의 비율을 통해 평가할 수 있다.

작업복 종류                                        WBGT 가중치   
하계절 작업복(반팔과 긴바지)                        0   
방진복과 같이 몸 전체를 덮는 옷                 +3.5   
몸 전체를 덮는 옷을 2벌 입는 경우                 5  

(3) 관찰자적 설문 방법
 관찰자적인 설문 방법은 벨기에의 전문가 Malchaire가 제안한 방법으로 온열환경을 결정하는 6가지 요소(기온, 기습, 복사열, 기류, 작업량, 작업복)와 작업자가 느끼는 전체적인 온열환경에 대한 쾌감도를 -3점에서 +3점까지의 척도로 평가하는 점수 평가 방법이다. 이 방법의 가장 큰 특징은 기존의 온열 평가 방법이 지나치게 전문가 위주의 측정 장비에 의한 물리적 척도에 의존해 온데 비해 작업환경의 온열 정도는 해당 환경에서 근무하는 작업자가 가장 잘 평가 할 수 있다는 자가 평가 철학에 기초하고 있다는 점과 단순히 평가에서 그치지 않고 온열환경에 기여하는 6가지 원인의 기여도를 상대 평가하여 개선의 방향을 제시하고자 했다는데 있다. 특히 두 번째 특징은 온열환경을 개선하는데 많은 도움을 줄 수 있다. 각 온열환경의 요인별 환경 개선의 방법을 간단히 정리해 보면 <표 2>와 같다.

표 2. 온열환경의 주요 원인별 개선대책의 예.

그러나 다른 한편으로는 설문 응답자의 주관적인 판단으로 인해 편파적인 평가가 될 수 있는 단점을 갖고 있다. 이에 원진 노동환경건강연구소에서는 국내 트럭 제조 공장의 작업자를 대상으로 관찰자적인 설문방법과 측정 장비를 이용한 온열환경지표 측정 방법을 병행하여 하절기 작업자들의 온열 영향 평가를 수행하였으며, 관찰자적인 설문방법의 현장 적용 가능성을 검토하였다.

2. 관찰자적 설문방법의 현장 적용 가능성 평가
2004년 8월 9일~13일 동안 국내 트럭제조 공장 작업자를 대상으로 작업자 스스로 직접 평가하는 자가기입식 설문지를 활용한 ‘관찰자적 방법’과 공장 내부의 온열환경을 나타내는 각종 지표들을 직접 측정하여 평가하는 ‘온열환경 지표 측정' 방법을 병행 하였다. 본 조사에서는 Malchaire의 설문내용을 수정 보완한 설문지를 활용하여 트럭공장 작업자를 대상으로 자가기입식으로 조사 하였다. 온열환경 측정 지표는 설문조사의 주요 항목과 대응가능한 온도(ta), 습도(RH), 복사열(tr, Mean radiant temperature), 기류(Va), 작업률(MR, Metabolic rate)을 측정 및 계산하였고 전체적인 온열 쾌감도를 평가하기 위해 ISO 7730인 PMV/PPD(Predicted Mean Vote/Predicted Percentage of Dissatisfied)를 측정하였다.

3.  평가 결과 및 고찰
설문조사 결과 총 394명(표본율 42%)에 대한 응답결과를 얻었고, 물리적 온열환경 지표는 혹서기 기간 중 5일간 총 169개 지점에 대한 측정을 실시하였다. 조사결과를 3개 shop, 9개 공정으로 세분하여 각 공정별 설문결과 중 극한값 응답률과 환경지표 측정값의 산술평균값 사이의 관계를 비교함으로써 설문지 방법의 현장 적용 가능성을 평가하였다. 설문결과 극한값의 정의는 <표 3>과 같이 응답값 중 상위값을 선택한 응답비율을 의미한다. 각 온열 항목별 설문결과와 측정결과사이의 관계를 살펴보면 다음과 같다.
 
<표3> 변수별 극한 정도의 표현   
온도                        더운 정도   = 매우 덥다 + 너무 더워 힘들다   
습도                        습한 정도   = 물방울이 맺힐 정도   
복사열                     복사열 정도 = 화상 입을 정도   
기류                        기류 정도   = 강한 더운 바람   
작업율                    작업율 정도 = 중량물작업 혹은 매우 빠른 작업   
작업복                    작업복 정도 = 방한/진/습복+후드 달린 작업복   
온열                       온열 정도   = 덥다 + 매우 덥다 

(1) 온도
설문 문항과 비교시킨 온도는 건구온도(Dry Bulb Temperature)로써 공기의 온도를 평가한 항목이었다. <그림3>에서처럼 현장에서 측정된 건구온도와 설문에서 온도의 주관적인 판단 결과는 서로 비례관계를 보이고 있다.

그림 3. 설문결과와 측정결과의 비교 - 온도.

(2) 습도
습도는 습도계를 이용해 상대습도 값으로 결과를 반영하였다. 1공장의 도장부서에서 습도 설문 응답율이 가장 높았으며 현장 측정 결과 역시 RH 75 % 정도로 가장 높게 기록되었다. 1공장 차체 부서를 제외하고는 모든 공장, 모든 부서에서 설문 분석결과와 현장 측정 결과가 비례적인 관계를 보여주고 있다.<그림 4>

그림 4. 설문결과와 측정결과의 비교 - 습도.

(3) 복사열
복사열은 Mean Radiant Temperature(MRT, tr)를 적용하였다. MRT는 주변 표면에서 복사되는 복사열의 평균값을 말하는데, 온열 평가에서 온도와 습도 이외에 주요하게 작용하는 변수 중 하나이다. 1공장은 대체로 설문분석결과와 현장측정결과가 일치하는 경향을 보이고 있다. 2공장은 오천톤 도장에서 측정된 복사열이 다른 모든 공정에 비해 가장 높게 나왔으나 설문분석 결과와는 상반되는 결과를 보이고 있다. 오천톤 도장에서 복사열이 높게 나오는 이유는 오븐 영향이 크기 때문이다. 그러나 설문에 응답한 모든 작업자들은 “따뜻한 기운이 느껴질 정도”의 복사열을 지적했기 때문에 설문과 현장 측정 결과 비교에서는 전혀 상반되는 결과로 나타났다.<그림 5> 

그림 5. 설문결과와 측정결과의 비교 - 복사열.

(4) 기류
기류는 공기 흐름을 m/s로 표현하였다. 기류 역시 공정별 설문 분석결과와 일정 정도 일치하는 경향을 보여주고 있다.<그림 6>

그림 6. 설문결과와 측정결과의 비교 - 기류.

5) 작업대사량
작업대사량 계산은 ACGIH, TLVs(American Conference of Governmental Industrial Hygienists, Threshold Limit Values)를 적용하였다. 작업대사량은 샤시, 의장, 차체, 마운팅, 그리고 최종과 같이 라인을 중심으로 작업이 이루어지는 공정에서는 현장에서 관찰된 작업 내용이 비슷하기 때문에 ACGIH TLVs에 기초해 계산된 작업대사량 값도 비슷한 수준의 결과를 갖게 된다. <그림 7>에서처럼 설문 분석에서 나타난 작업율 정도와 계산된 작업대사량과 조금 다른 결과를 보여주고 있다. 가장 두드러진 차이는 1공장 도장 부서와 3공장 마운팅 공정 그리고 최종 라인에서 관찰된다.

그림 7. 설문결과와 측정결과의 비교 - 작업율.

(6) 온열
설문 분석과 비교되는 온열에 관한 측정항목은 PPD(%)를 활용하였다. PPD는 주어진 환경에서 얼마나 많은 사람들이 온열에 불만을 갖는지를 나타내는 Index로 개발된 것이다. PPD-Index는 PMV-Index(Predicted Mean Vote - Index)와 관련이 높은데, PMV-Index는 본 설문에서처럼 주어진 환경에서 “아주 춥다(-3)”부터 “매우 덥다(+3)”까지 총 7개 범주를 개인적으로 평가한 결과를 평균한 값이다. 이 중에서 PPD-Index는 열적 환경을 (-3), (-2), (+2), 그리고 (+3)으로 평가한 사람들의 결과만을 열적 환경에 불만족하고 있다고 판단하고 Index로 통합한 값이다. <그림 8>에서처럼 PPD-Index는 설문 분석의 결과와 높은 상관성을 갖고 있었다.

그림 8. 설문결과와 측정결과의 비교 - 온열.

(7) 설문분석결과와 현장 측정 결과의 상관성 분석
설문분석결과와 현장측정결과 비교를 상관성 분석을 통해 고찰하였다. <표 7>은 둘 간의 상관성을 분석한 결과를 정리한 것이다. 상관계수가 1에 가까울수록 두 방법으로 인한 결과의 일치도가 높다는 것을 말해준다. 앞선 분석에서도 살펴본 바와 같이 복사열과 작업대사량의 항목에서는 상관성이 낮은 것으로 나타났다. 그러나 온도, 습도, 그리고 온열 등은 높은 상관성을 보여주고 있어 설문의 결과가 현장의 상황을 어느 정도 객관적으로 반영하고 있다는 것을 알 수 있었다.

 
<표7> 현장측정항목
설문문항                  ta            RH(%)            tr             AV            MR            PPD(%)   
온도                       0.55        
습도                                        0.71       
복사열                                                      -0.48      
기류                                                                           0.47     
작업대사량                                                                                -0.28    
온열                                                                                                               0.70 

4. 결론 및 제언
이상의 결과에서 자가 설문방법은 작업자들에게 복사열에 대한 선택항목의 상대적인 의미를 충분히 설명한 후 사용하면 별도의 환경 측정장비가 없더라도 충분히 사업장의 온열환경 정도를 평가할 수 있다. 특히 온열환경은 작업자의 감각이 느껴지는 것이며, 현재까지 사용되고 있는 어떠한 측정장비도 작업자가 느끼는 온열 부담 정도를 완전하게 평가할 수 없는 한계가 있기 때문에 본 설문지를 이용한 평가 방법은 이러한 한계를 보완할 수 있을 것이다.

※부록1. 자가기입식 설문지 양식 예(엑셀파일로 첨부했음)