참가자들은 20대 남성 6명(키: 171.7 cm ±5.6, 몸무게: 76.5 kg ±7.7, 나이: 25±1.2세)으로 구성되었다. 실험 전, 실험에 대한 내용을 피험자들에게 충분하게 설명하였으며, 자발적인 동의로 실험이 진행되었고 피험자들은 모두 건강한 성인들로 구성되었다. 본 연구에서는 근골격계 질환으로 인하여 병원에 입원 및 통원 중인 사람은 모집 대상에서 제외하였다.

본 실험은 농작업 시 근골격계 질환 발생 빈도수가 높은 물건을 들어올리는 작업을 수행할 때의 작업자의 근력 특성을 분석하였다. 본 논문에서는 농산물을 들어서 옮기는 작업에서 대부분의 농업 근로자가 사용하고 있는 2가지 동작을 선정하였다. Fig. 3은 무게를 들어올리는 작업에 관한 2가지 동작으로 Fig. 3(a)는 상체를 굽혀서 들어올리기 동작(Stoop Lift Activity)이고, Fig. 3(b)는 쪼그려 앉아 들어올리기 동작(Squat Lift Activity)을 나타내고 있다.

Fig. 3 
Lifting posture (a) Stoop lift and (b) Squat lift

본 실험은 Fig. 4와 같은 순서로 진행하였으며, 상체를 굽혀서 들어올리기(Stoop Lift) 동작과 쪼그려 앉아서 들어올리기(Squat Lift) 동작 2가지 동작에 대하여, 작업복 착용에 따른 보조를 받지 않았을 때와 보조를 받았을 때의 2가지 조건을 비교하였다. 또한, 실험에 참여한 피험자는 Fig. 3과 같은 들어올리기 동작의 중량물은 각각 10, 20, 30 kg으로 나누어 각 중량마다 3회씩 수행하였다.

Fig. 4 
Experimental method

피험자가 2가지 들어올리기 동작을 수행할 때, 체간의 근육과 하지 근육의 활성화 정도를 수집하였다. 측정 근육은 Fig. 5와 같이 체간의 뒤쪽 근육인 좌우 광배근(Latissimus Dorsi, LD) 및 척추기립근(Erector Spinae, ES)과 하지의 좌우 대퇴직근(Rectus Femoris, RF)과 비복근(Gastrocnemius, Gn)이다. 각 근육 표면에 근전도 전극을 통하여 근육 활성도를 측정하였다.

Fig. 5 
EMG sensor attachment position

모든 실험 과정은 실험 중간에 근육의 피로를 줄이기 위하여 10분의 휴식 시간이 주어졌다.

근전도 측정은 무선 근전도 측정시스템(Noraxon 16ch)을 이용하였으며, Wireless EMG Sensor, EMG Sensor Leads, Probes, Desktop DTS Receiver, A to Mini-B Cable로 구성되어 있다. 근전도 분석은 Noraxon사의 MR3 프로그램을 이용하였다. 근전도 분석을 위한 필터링에서 대역밴드필터(Bandpass)의 주파수 범위는 50-500 Hz, RMS 알고리즘에서 Window 100 ms를 적용하였다.

통계적 분석은 IBM SPSS Statistics ver12.0 프로그램을 이용하였으며 Wilcoxon 검정을 통해 정규성 검정을 실시하여 표로 제시하였으며, 통계학적 유의수준은 *p < 0.05로 하였다.

개발된 작업복 착용 유무에 따라 상체를 굽혀서 들어올리기 동작을 실시할 때 중량물 무게에 따른 좌·우 체간 및 하지 근전도 분석 결과를 고찰하였다. Figs. 6부터 8의 X축은 측정 근육을 나타내며, Y축은 측정된 EMG 값을 근사용량 데이터로 변환 시킨 값이다. Table 1은 상체를 굽혀서 들어올리기 동작의 작업복을 이용한 체간 보조 유무에 따른 좌우 근육의 보조 효율을 나타내고 있다.

Fig. 6은 작업복 착용 유무에 따른 10 kg 중량물 작업 시 좌·우측 체간 및 하지 근육 사용량을 나타낸 것이다. 척추기립근과 대퇴직근의 근육 사용량은 작업복 착용 시 왼쪽과 오른쪽 모두 감소하는 경향을 보였다. 특히, 척추기립근은 통계적으로 유의하게 감소된 것으로 분석되었다(*: p < 0.05). 이는 피험자가 상체를 굽혀서 들어올리는 동작을 수행할 때, 작업복 건에 의하여 힘을 보조받았기 때문에 척추기립근과 대퇴직근의 근육 사용량이 감소된 것으로 판단된다. 광배근과 비복근의 근육 사용량은 작업복 착용 시 미세하게 증가된 것으로 분석되었으나, 큰 차이는 보이지 않았다.

Fig. 6 
Comparison of muscle usage before and after wearing work clothes when working with 10 kg weight

광배근은 들어올리기 동작 시 사용되는 전완근, 삼각근, 상완이두근 등 광배근 외 다른 근육이 사용되어 광배근 측정만으로 작업복 착용 시 근육 사용량이 보조되었다고 판단하기 어렵다. 비복근의 경우, 몸의 균형을 잡기 위해 지면과 가장 가까운 비복근의 사용량이 많은 것으로 판단한다.

Fig. 7은 작업복 착용 유무에 따른 20 kg 중량물 작업 시 좌·우측 체간 및 하지 근육 사용량을 나타낸 것이다. 광배근, 대퇴직근, 척추기립근의 근육 사용량은 작업복 착용 시 왼쪽과 오른쪽 모두 감소하는 경향을 보였다. 특히 좌측 광배근과 우측 대퇴직근이 유의하게 감소된 것으로 분석되었다(*: p < 0.05). 광배근은 들어올리기 동작 시 사용되는 전완근, 삼각근, 상완이 두근 등 광배근 외 다른 근육이 사용되어 광배근 측정만으로 작업복 착용 시 근육 사용량이 보조되었다고 판단하기 어렵다. 대퇴직근과 척추기립근은 작업복의 건 기능으로 인하여 작업복 착용 시 근육 사용량이 감소하였다고 판단하였지만, 유의한 결과를 보이지 않았다. 비복근의 경우 몸의 균형을 잡기 위해 지면과 가장 가까운 비복근의 사용량이 많은 것으로 판단한다.

Fig. 7 
Comparison of muscle usage before and after wearing work clothes when working with 20 kg weight

Fig. 8은 작업복 착용 유무에 따른 30 kg 중량물 작업 시 좌·우측 체간 및 하지 근육 사용량을 나타낸 것이다. 대퇴직근과 척추기립근은 작업복 착용 시 근육 사용량이 감소하였다. 특히 좌우 대퇴직근은 작업복의 건 기능으로 인하여 왼쪽과 오른쪽이 모두 감소하였으며 통계적으로 유의하게 감소된 것으로 분석되었다(*: p < 0.05). 척추기립근은 작업복 착용 시 근육 사용량이 미세하게 감소하였으나, 유의하지 않았다. 광배근과 비복근은 작업복 착용 시 근육 사용량이 증가하였다. 광배근은 들어올리기 동작 시 사용되는 전완근, 삼각근, 상완이두근 등 광배근 외 다른 근육이 사용되어 광배근 측정만으로 작업복 착용 후 근육 사용량이 보조되었다고 판단하기 어렵다. 비복근의 경우 몸의 균형을 잡기 위해 지면과 가장 가까운 비복근의 사용량이 많은 것으로 판단한다.

Fig. 8 
Comparison of muscle usage before and after wearing work clothes when working with 30 kg weight

상체를 굽혀서 들어올리기 데이터 분석 결과 10, 30 kg 작업시 좌·우 광배근은 작업복 착용 후에 근사용량이 증가하였으나, 20 kg 작업 시 좌·우 광배근은 작업복 착용 후 근사용량이 감소하였다. 이는 들어올리기 동작 시 광배근 외에 중량물을 들 때 사용되는 전완근, 삼각근, 상완이두근 등 광배근 외 다른 근육이 사용되어 광배근 측정만으로 작업복 착용 시 근육 사용량이 감소하거나 증가했다고 판단하기 어렵다. 척추기립근과 대퇴직근은 모든 중량물 작업에서 작업복 착용 시 작업복 건의 기능에 의해 근육 사용량이 감소하였다. 특히, 대퇴직근에서 크게 감소하였다.

비복근은 모든 무게의 중량물 작업에서 가장 많이 활성화되었으며, 작업복 착용 시 근육 사용량이 증가하는 경향을 보였다. 이는 중량물이 증가함에 따라 무게 중심이 앞으로 이동하면서 신체의 균형을 잡기 위해 지면과 가장 가까운 비복근의 사용량이 증가한 것으로 판단한다.

개발된 작업복 착용 유무에 따라 쪼그려 앉아서 들어올리기 동작을 실시할 때 중량물 무게에 따른 좌·우 체간 및 하지 근전도 분석 결과를 고찰하였다. Figs. 9부터 11의 X축은 측정 근육을 나타내며, Y축은 측정된 EMG 값을 근사용량 데이터로 변환 시킨 값이다. Table 2는 쪼그려 앉아서 들어올리기 동작의 작업복을 이용한 체간 보조 유무에 따른 좌우 근육의 보조 효율을 나타내고 있다.

Fig. 9는 작업복 착용 유무에 따른 10 kg 중량물 작업 시 좌·우측 체간 및 하지 근육 사용량을 나타낸 것이다. 작업복 착용 시 건의 기능으로 인하여 좌우 모든 근육의 근육 사용량이 감소하였다. 특히 오른쪽 척추기립근은 통계적으로 유의하게 감소된 것으로 분석되었다(*: p < 0.05).

Fig. 9 
Comparison of muscle usage before and after wearing work clothes when working with 10 kg weight

Fig. 10은 작업복 착용 유무에 따른 20 kg 중량물 작업 시 좌·우 체간 및 하지 근육 사용량을 나타낸 것이다. 좌·우 대퇴직근, 척추기립근, 비복근은 작업복 착용 시 근사용량이 감소하였다. 대퇴직근은 통계적으로 유의하게 감소된 것으로 분석되었다(*: p < 0.05). 척추기립근과 비복근은 작업복 착용 시 건의 기능으로 인하여 좌우 근사용량이 미세하게 감소되는 경향을 보였다. 왼쪽 광배근은 작업복 착용 후에 감소하였으며 통계적으로 유의하게 감소된 것으로 분석되었다(*: p < 0.05). 오른쪽의 경우 미세하게 증가됨을 보였다. 이는 중량물 들어올리기 동작 시 광배근 외에 중량물을 들 때 사용되는 전완근, 삼각근, 상완이두근 등 다른 근육이 사용되어 광배근 측정만으로 작업복 착용 시 근육 사용량이 보조되었다고 판단하기 어렵다.

Fig. 10 
Comparison of muscle usage before and after wearing work clothes when working with 20 kg weight

Fig. 11은 작업복 착용 유무에 따른 30 kg 중량물 작업 시 좌·우측 체간 및 하지 근육 사용량을 나타낸 것이다. 좌·우 척추기립근, 대퇴직근이 작업복 착용 시 건 기능으로 인하여 근사용량이 감소하였다. 특히 왼쪽 척추기립근과 오른쪽 대퇴직근은 통계적으로 유의하게 감소된 것으로 분석되었다(*: p < 0.05). 광배근은 좌측은 작업복 착용 시 감소하였지만, 우측의 경우 미세하게 증가됨을 보였지만 큰 차이는 없었다. 이는 중량물 들어올리기 동작 시 광배근 외에 중량물을 들 때 사용되는 전완근, 삼각근, 상완이두근 등 다른 근육이 사용되어 광배근 측정만으로 작업복 착용 후 근육 사용량이 보조되었다고 판단하기 어렵다.

Fig. 11 
Comparison of muscle usage before and after wearing work clothes when working with 30 kg weight

본 연구에서는 상체를 굽혀서 들어올리기와 쪼그려 앉아서 들어올리기 동작 시 작업복 착용 유무에 따른 근사용량을 비교하였다. 상체를 굽혀서 들어올리기 동작 시 광배근은 감소하는 경향과 증가하는 경향을 볼 수 있었다. 이는 들어올리기 동작시 광배근 외에 사용되는 전완근, 삼각근, 상완이두근 등 다른 근육도 사용되어 광배근 측정만으로 작업복 착용 시 근육 사용량이 보조되었다고 판단하기 어렵다. 척추기립근과 대퇴직근은 모든 근육 사용량이 감소하는 경향을 보였다. 이는 작업복의 건 기능으로 인하여 작업 시 보조를 받아 근육 사용량이 낮아졌다고 판단한다.

쪼그려 앉아 들어올리기 동작 시 광배근은 감소하는 경향과 증가하는 경향을 볼 수 있었다. 이는 들어올리기 동작 시 광배근 외에 사용되는 전완근, 삼각근, 상완이두근 등 다른 근육도 사용되어 광배근 측정만으로 작업복 착용 시 근육 사용량이 보조되었다고 판단하기 어렵다. 척추기립근과 대퇴직근은 작업복 착용 시 건 기능으로 인하여 모든 근육 사용량이 감소하는 경향을 보였다. 특히 대퇴직근에서 근육 사용량이 크게 감소하였다. 비복근은 대부분의 근육 사용량이 감소하는 경향을 보였지만, 30 kg 중량물 작업 시 왼쪽 비복근은 근육 사용량이 증가하는 경향을 보였다. 이는 중량물이 증가함에 따라 무게 중심이 앞으로 이동하면서 신체의 균형을 잡기 위해 지면과 가장 가까운 비복근의 사용량이 증가한 것으로 판단한다

본 실험 결과는 상체를 굽혀서 10, 20, 30 kg의 중량물 들어올리기 작업 시 작업복 유무에 따른 좌·우 근사용량 그래프와 쪼그려 앉아서 들어올리기 동작 10, 20, 30 kg 중량물 작업 시 작업복 유무에 따른 좌·우 근사용량 그래프로 나누어 나타냈다.