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Chapter 1 인간공학 개론
1.1 왜 인간공학이 필요한가 1.2 인간공학의 개념과 범위 1.3 인간공학의 네 가지 목표: 안전·건강·효율·만족 1.4 인간-기계-환경-조직을 함께 보는 시스템 관점 1.5 SHEL 모델을 활용한 문제 분류 1.6 인간공학 설계의 기본 원칙 1.7 성과를 측정하는 KPI 설계 1.8 인간공학의 적용 분야 1.9 인간공학의 역사와 설계 철학의 진화 1.10 고령화·디지털 전환·AI 자동화와 인간공학의 확장 1.11 인간공학적 문제해결 절차 1.12 미니 사례: 검사공정의 분류 오류를 어떻게 분석할 것인가 1.13 핵심정리 1.14 실습: 일상 제품의 인간공학 진단 1.15 연습문제 Chapter 2 인간-기계 시스템과 설계요건 2.1 왜 인간-기계 시스템을 이해해야 하는가 2.2 인간-기계 시스템의 기본 구조: 표시-판단-조작-피드백 2.3 표시(Display)와 조작(Control)의 역할 2.4 인터페이스 설계의 5대 기본요건 2.5 가시성: 필요한 정보와 가능한 행동이 보여야 한다 2.6 피드백: 사용자는 행동의 결과를 즉시 알아야 한다 2.7 일관성: 학습한 규칙이 다른 상황에서도 그대로 적용되어야 한다 2.8 매핑: 조작과 결과의 관계를 자연스럽게 만든다 2.9 오류방지와 오류복구: 실수 자체가 사고로 이어지지 않게 한다 2.10 표시·조작의 공간적 배치: 도달·시야·동선을 함께 본다 2.11 표시-조작 양립성과 제어응답 특성 2.12 경보와 위험조작: 중요한 것은 “많음”이 아니라 구분과 우선순위다 2.13 에러체인: 사고를 한 사람의 한 번의 실수로 보지 않는다 2.14 사례분석 ① 제조설비 조작패널 2.15 사례분석 ② 디지털 예약·결제 시스템 2.16 인간-기계 인터페이스 설계 체크리스트 2.17 핵심정리 2.18 실습: 실제 인터페이스의 표시-조작 진단 2.19 연습문제 Chapter 3 인간중심설계(HCD)와 요구사항 3.1 인간중심설계는 왜 필요한가 3.2 HCD의 반복 프로세스: 이해→정의→설계→평가→개선 3.3 사용 맥락(Context of Use)을 정의한다 3.4 사용자조사: 관찰·인터뷰·설문·로그를 결합한다 3.5 관찰과 인터뷰를 설계하는 방법 3.6 데이터에서 “사용자 요구”를 찾아낸다 3.7 요구사항은 측정 가능한 문장으로 작성한다 3.8 요구사항의 유형과 우선순위 3.9 페르소나: 평균 사용자가 아니라 대표적인 사용 패턴을 만든다 3.10 시나리오와 사용자 여정지도 3.11 설계 아이디어를 만드는 방법 3.12 프로토타입: 빠르게 만들고 빠르게 배운다 3.13 사용자 테스트를 계획한다 3.14 검증지표: 성공률·시간·오류·만족도·작업부하 3.15 문제의 우선순위와 개선 반복 3.16 사례연구 ① 병원 무인수납 키오스크 3.17 사례연구 ② 산업설비 점검 앱 3.18 HCD 실무 체크리스트 3.19 핵심정리 3.20 실습: 사용자조사에서 요구사항까지 연결하기 3.21 연습문제 Chapter 4 감각·지각과 정보표현 4.1 감각·지각은 왜 인간공학의 핵심인가 4.2 감각 입력과 지각의 재구성 4.3 대비·기대·맥락: 같은 자극이 다르게 보이는 이유 4.4 시각정보의 가독성: 크기·대비·간격·배경·조명 4.5 글자·숫자·기호를 읽기 쉽게 만드는 방법 4.6 정보 코딩: 색·형태·위치·깜박임을 조합한다 4.7 색 코딩의 한계와 접근성 4.8 정보의 시각적 계층화와 우선순위 4.9 청각정보와 마스킹 4.10 경보의 구분성과 알람 과부하 4.11 촉각·진동 피드백 4.12 다중감각 정보표현: 시각·청각·촉각의 역할분담 4.13 착시·혼동은 개인의 실수가 아니라 설계 문제다 4.14 사례연구 ① 산업 설비 HMI의 정보 과부하 4.15 사례연구 ② 의료·공공 환경의 경보와 안내 4.16 정보표현 설계 절차와 종합 체크리스트 4.17 핵심정리 4.18 실습: 정보표현 인터페이스 진단과 재설계 4.19 연습문제 Chapter 5 주의·기억·의사결정과 오류 5.1 인지적 인간공학은 왜 필요한가 5.2 주의는 한정된 자원이다 5.3 멀티태스킹은 빠른 과업 전환이다 5.4 작업기억의 제한과 인지부하 5.5 기억보다 인식, 그리고 안전한 기본값 5.6 정신모형: 사용자가 예상하는 시스템의 모습 5.7 의사결정은 정보·시간·위험의 영향을 받는다 5.8 휴리스틱과 편향 5.9 인간오류의 세 유형: slip, mistake, violation 5.10 Mistake와 Violation: 판단과 규정의 문제 5.11 에러체인: 하나의 실수가 사고로 커지는 과정 5.12 오류예방의 우선순위: 설계 → 절차 → 교육 5.13 체크리스트는 “기억 보조”이자 방어막이다 5.14 사례연구 ① 설비 제어실의 경보·전환 오류 5.15 사례연구 ② 의료·행정·키오스크의 단계 누락 5.16 인지오류를 진단하는 통합 절차 5.17 핵심정리 5.18 실습: 인지부하·오류 진단과 재설계 5.19 연습문제 Chapter 6 스트레스·각성·피로·작업부하 6.1 스트레스·각성·피로·작업부하는 왜 함께 보아야 하는가 6.2 스트레스는 요구에 대한 적응반응이다 6.3 각성 수준과 수행의 관계 6.4 피로는 누적되며 회복이 핵심이다 6.5 일주기 리듬과 수면 6.6 교대근무 설계와 야간작업 위험 6.7 작업부하: “일이 많다”보다 넓은 개념 6.8 작업부하는 주관·수행·생리 지표를 함께 본다 6.9 NASA-TLX를 이용한 주관적 작업부하 평가 6.10 생리지표를 사용할 때의 해석과 윤리 6.11 피로 저감 대책: 구조적 원인부터 개선한다 6.12 사례연구 ① 야간 설비 감시작업 6.13 사례연구 ② 반복 조립작업과 피로 6.14 통합 진단 절차: 요구-상태-성과-회복 6.15 핵심정리 6.16 실습: 작업부하와 피로의 전후 비교 6.17 연습문제 Chapter 7 인체치수·작업영역·자세 7.1 인체치수·작업영역·자세는 왜 함께 보아야 하는가 7.2 인체치수와 목표 사용자 집단 7.3 평균이 아니라 백분위로 설계한다 7.4 도달과 여유는 서로 다른 설계 문제다 7.5 작업영역: 자주 쓰는 것은 가깝게 7.6 중립자세와 자세 변화 7.7 좌식 작업대와 의자 설계 7.8 입식 작업대 높이와 과업 특성 7.9 모니터·시야·정보위치 7.10 조절범위는 사용자 다양성을 수용하는 핵심 수단이다 7.11 다양한 사용자를 포함하는 포용적 설계 7.12 사례연구 ① 높이 조절 조립작업대 7.13 사례연구 ② 사무·모니터 작업환경 7.14 통합 설계 절차: 사용자-치수-과업-검증 7.15 핵심정리 7.16 실습: 작업공간을 백분위와 작업영역으로 재설계하기 7.17 연습문제 Chapter 8 중추신경계와 자율·말초 생체신호 측정 8.1 인간공학에서 생체신호를 왜 측정하는가 8.2 EEG: 중추신경계의 전기활동을 비침습적으로 관찰하기 8.3 EEG 주파수대와 인간공학적 특징 8.4 EEG 아티팩트와 전처리 8.5 ECG와 HRV: 심장신호에서 자율조절을 해석하기 8.6 PPG: 맥파와 말초 혈류를 웨어러블로 측정하기 8.7 EMG와 MMG: 근육의 전기적·기계적 활동을 함께 보기 8.8 피부온도(SKT), EDA와 호흡: 말초 자율반응의 보조지표 8.9 멀티모달 동기화와 기준선 8.10 신호품질: 좋은 분석보다 먼저 좋은 데이터 8.11 정신적 작업부하와 스트레스 평가 8.12 신체적 작업부하와 국소근 피로 평가 8.13 사례연구 ① 모니터 감시작업의 정신적 피로 8.14 사례연구 ② 반복 조립작업의 근피로와 회복 8.15 웨어러블·현장측정과 개인정보·윤리 8.16 통합 설계 절차: 문제정의-신호선정-동기화-검증 8.17 핵심정리 8.18 실습: 멀티모달 생체신호 측정계획서 작성 8.19 연습문제 Chapter 9 힘·취급·반복작업과 근골격계 부담(MSD) 9.1 근골격계 부담을 “무게 문제”로만 보면 놓치는 것 9.2 MSD 위험요인의 다요인 구조 9.3 힘과 하중: 같은 무게라도 몸에서 멀어지면 부담이 커진다 9.4 들기 작업은 거리·높이·비틀림·빈도·손잡이까지 함께 본다 9.5 밀기·당기기·운반: 바퀴와 바닥도 “작업부하”의 일부다 9.6 반복작업: 작업속도보다 누적노출과 회복기회를 본다 9.7 부자연 자세·접촉스트레스·진동 9.8 손잡이·그립·공구 설계 9.9 RULA·REBA·NIOSH: 질문에 맞는 평가도구를 선택한다 9.10 NIOSH 들기식의 사고방식: “한계값”보다 개선변수를 찾는다 9.11 예방전략: 공학적 개선 → 관리적 개선 → 교육 9.12 설계 사례 ① 바닥 적재 상자를 허리높이 공급으로 바꾸기 9.13 설계 사례 ② 반복 공구작업과 손목 부담 9.14 제8장의 생체신호와 연결한 확장 평가 9.15 통합 개선 절차: 관찰-평가-개선-재검증 9.16 핵심정리 9.17 실습: 수작업 취급 또는 반복작업을 재설계하기 9.18 연습문제 Chapter 10 작업환경: 조명·소음·온열·진동 10.1 작업환경은 인간-기계 시스템의 일부다 10.2 작업환경 평가의 기본 프레임: 측정값 + 과업 + 노출조건 10.3 조명: 조도보다 “보이는가”가 먼저다 10.4 화면·검사·정밀작업의 시환경 설계 10.5 소음: 청력뿐 아니라 인지·의사소통·경보의 문제 10.6 소음저감의 우선순위: 소음원-전달경로-수음자 10.7 온열환경: 기온 하나로 열부하를 설명할 수 없다 10.8 한랭환경: 보온과 작업성을 함께 설계한다 10.9 진동과 충격: 전달경로를 찾아 설비에서 줄인다 10.10 측정기기를 사용할 때의 인간공학적 원칙 10.11 환경요인의 복합노출과 사용자 다양성 10.12 설계 사례 ① 검사공정의 눈부심과 반사 개선 10.13 설계 사례 ② 설비소음과 경보 마스킹 10.14 설계 사례 ③ 고온작업과 제8장 생체신호의 연결 10.15 통합 개선 절차: 문제과업에서 시작해 재측정으로 끝낸다 10.16 핵심정리 10.17 실습: 작업환경 한 가지를 측정하고 인간성과와 연결하기 10.18 연습문제 Chapter 11 표시·조작·경보 설계(HMI) 11.1 HMI의 목적: 필요한 정보를 필요한 순간에, 혼동 없이 11.2 과업 중심 HMI 분석: 정보 요구에서 시작한다 11.3 표시 설계 ① 가시성·가독성·정보의 계층 11.4 표시 설계 ② 색상·형태·위치의 중복코딩 11.5 조작 설계 ① 크기·형상·저항·배치 11.6 Hick-Hyman 법칙과 선택반응시간: 선택의 불확실성이 커질수록 판단이 느려진다 11.6.2 Hyman의 확장: 선택지 수보다 ‘불확실성’이 중요하다 11.7 Fitts의 법칙과 인간의 반응특성: 멀고 작은 목표일수록 선택이 느려진다 11.8 조작 설계 ② 매핑과 공간적 양립성 11.9 피드백과 상태표시: 입력·진행·완료·오류를 보이게 한다 11.10 경보 설계 ① 우선순위와 구분성 11.11 경보 설계 ② 알람 피로와 경보의 수명주기 11.12 오류방지 설계: 포카요케와 인터록 11.13 위험 조작의 분리·가드·확인 설계 11.14 터치스크린·디지털 HMI의 인간공학 11.15 사용자 다양성과 접근성: 평균 사용자가 아니라 실제 사용자를 본다 11.16 HMI 평가: 체크리스트와 사용자 과업평가를 결합한다 11.17 설계 사례 ① 생산설비 제어패널의 모드 혼동 11.18 설계 사례 ② 경보가 많은 모니터링 화면 11.19 통합 HMI 설계 절차 11.20 핵심정리 11.21 실습: HMI 한 화면 또는 조작패널을 과업 중심으로 재설계하기 11.22 연습문제 Chapter 12 UX·사용성 평가와 접근성 12.1 사용성과 UX: 무엇을 평가하는가 12.2 사용 맥락과 과업을 먼저 정의한다 12.3 사용성 평가의 전체 과정 12.4 정량과 정성의 삼각검증 12.5 휴리스틱 평가: 빠르게 문제후보를 찾는다 12.6 사용자 테스트: 실제 사용자의 과업 수행을 본다 12.7 과업성공률: 가장 먼저 보는 효과성 지표 12.8 시간·오류·재시도: 효율과 마찰을 본다 12.9 Fitts의 법칙을 UX·사용성·접근성 평가에 연결하기 12.10 SUS와 주관평가: 사용자가 느끼는 전반적 사용성 12.11 사용성 지표의 통합 해석 12.12 접근성: 선택이 아니라 사용 가능성의 기본 조건 12.13 고령자·저숙련 사용자와 포용적 설계 12.14 접근성 평가를 사용성 테스트에 통합한다 12.15 사용성 문제의 우선순위 정하기 12.16 문제-근거-개선-검증의 설계 논리 12.17 A/B 비교와 반복설계의 기본 사고 12.18 사용성 평가 보고서: 재현 가능하게 기록한다 12.19 설계 사례: 공공 키오스크의 결제 실패와 접근성 12.20 핵심정리 12.21 실습: 사용자 테스트 계획서 작성과 미니 평가 12.22 연습문제 Chapter 13 자동화·로봇·AI 인간공학 13.1 자동화·로봇·AI 인간공학의 관점 13.2 자동화 수준과 기능배분: 누가 무엇을 할 것인가 13.3 자동화와 상황인식: OOTL 문제 13.4 신뢰의 인간공학: 과신과 불신 사이 13.5 Human-in-the-Loop(HITL): 개입을 설계한다 13.6 개입 시점·권한·책임의 설계 13.7 불확실성·경보·피드백 설계 13.8 XAI: 설명은 의사결정을 지원해야 한다 13.9 편향과 인간-AI 상호작용 13.10 사람-로봇 협업의 인간공학 13.11 감시작업과 자동화의 역설 13.12 제어권 이관과 모드 전환 13.13 예외상황과 OOTL 복귀 절차 13.14 AI 인간공학의 평가 지표 13.15 사례연구 1: 스마트 제조의 AI 이상감지 13.16 사례연구 2: AI 의사결정지원과 설명 13.17 설계 사례: 자동화 실패를 “개인 실수”로 보지 않는다 13.18 통합 설계 프로세스: 역할-정보-신뢰-복구 13.19 핵심정리 13.20 실습: 자동화·AI 시스템 인간요인 평가 13.21 연습문제 Chapter 14 조직·안전문화·팀워크 14.1 사고를 개인이 아니라 시스템으로 본다 14.2 안전문화란 무엇인가 14.3 심리적 안전과 보고문화 14.4 팀워크는 안전을 위한 운영 능력이다 14.5 의사소통: “말했다”에서 “전달되고 행동되었다”로 14.6 인수인계는 위험의 연속성을 관리하는 과정이다 14.7 역할 명확성과 팀 상황인식 14.8 Work-as-Imagined와 Work-as-Done 14.9 절차서는 현장과 함께 설계한다 14.10 Just Culture: 학습과 책임의 균형 14.11 Near-miss와 조직학습 14.12 리더십과 자원배치 14.13 훈련은 시나리오·반복·피드백으로 설계한다 14.14 조직·안전문화 KPI 14.15 사례연구 1: 생산라인 교대 인수인계 오류 14.16 사례연구 2: 다직종 팀의 비상대응 14.17 사고조사 회의의 인간공학 14.18 통합 개선 프로세스: 말하기-분석-설계-훈련-검증 14.19 핵심정리 14.20 실습: 우리 조직의 안전문화와 팀워크 진단 14.21 연습문제 Chapter 15 연구방법론과 캡스톤 15.1 인간공학 연구는 무엇을 해결하는가 15.2 연구문제를 변수와 가설로 구조화한다 15.3 타당도와 신뢰도: 측정도구를 먼저 의심한다 15.4 연구설계 유형을 선택한다 15.5 표본과 참여자 선정 15.6 성능·주관·생리 측정을 조합한다 15.7 측정 프로토콜과 데이터 품질 15.8 예비연구(Pilot)의 가치 15.9 분석은 기술통계에서 시작한다 15.10 반복측정과 교차설계 15.11 상관과 회귀: 관계를 설명할 때 주의할 점 15.12 효과크기와 실무적 의미 15.13 시각화와 연구보고 15.14 연구윤리와 개인정보 보호 15.15 캡스톤의 문제선정 15.16 캡스톤 수행 흐름 15.17 캡스톤 데이터 기록 템플릿 15.18 캡스톤 평가 루브릭 15.19 사례연구: 포장작업 작업대 개선 15.20 핵심정리 15.21 실습: 인간공학 미니 캡스톤 설계 15.22 연습문제 Chapter 16 인간공학에서의 통계적 사고 16.1 인간공학에서 통계적 사고가 필요한 이유 16.2 연구계획이 통계분석보다 먼저다 16.3 인간공학 데이터의 종류와 척도 16.4 분포를 먼저 보고, 대표값을 계산한다 16.5 정규분포·표준화·퍼센타일·신뢰구간 16.6 인간공학에서의 가설검정 16.7 상관과 회귀: 관계를 발견하고 예측한다 16.8 다변량 분석: 여러 변수를 동시에 볼 때 16.9 통합 사례: 작업대 개선을 통계적 사고로 검증하기 16.10 분석을 시작하기 전 통계적 사고 체크리스트 16.11 핵심정리 16.12 실습: 8명의 전후 데이터를 이용한 통계적 사고 연습 16.13 연습문제 Chapter 17 중회귀분석 17.1 중회귀분석은 무엇을 알려 주는가 17.2 중회귀분석에 넣는 데이터부터 구분한다 17.3 중회귀식은 예측값을 만드는 규칙이다 17.4 편회귀계수는 '다른 변수를 함께 고려한 공헌도'를 보여 준다 17.5 표준편회귀계수는 단위가 다른 설명변수를 비교한다 17.6 예측모형의 정도는 R² 하나로 결정하지 않는다 17.7 설명변수 선택과 다중공선성 17.8 중회귀분석을 그대로 사용하기 어려운 경우 17.9 회귀분석 출력표는 읽는 순서가 중요하다 17.10 사례로 전체 흐름을 다시 본다 17.11 인간공학 연구에 적용하는 실무 흐름 17.12 핵심정리 17.13 실습: 6개 영업소 자료로 중회귀분석 따라가기 17.14 연습문제 |
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-머리말-
인간공학은 사람을 작업에 억지로 맞추는 학문이 아니라, 사람의 능력과 한계를 이해하여 작업과 시스템을 사람에게 맞추는 학문입니다. 우리가 사용하는 도구와 기계, 작업공간, 정보표시, 조직의 절차가 사람의 신체적·인지적 특성에 알맞게 설계될 때 사고와 오류는 줄고, 건강과 효율, 만족은 함께 높아질 수 있습니다. 이 책은 이러한 인간공학의 기본 철학을 학생들이 어렵지 않게 이해하고 실제 문제에 적용할 수 있도록 구성하였습니다. 인간공학을 처음 배우는 학생들은 신체치수, 생체신호, 작업부하, 사용성, 통계분석처럼 서로 다른 주제가 한 과목에 함께 등장하는 것을 낯설게 느낄 수 있습니다. 그러나 이 내용들은 모두 ‘사람과 시스템의 적합성을 어떻게 높일 것인가’라는 하나의 질문으로 연결됩니다. 따라서 개별 용어나 계산식을 외우는 데 그치지 말고, 각 개념이 현장의 어떤 문제를 발견하고 개선하는 데 쓰이는지를 생각하며 읽기 바랍니다. 이 책의 앞부분에서는 인간공학의 개념과 인간-기계 시스템, 인간중심설계의 원리를 다룹니다. 이어서 감각과 지각, 주의와 기억, 의사결정과 오류, 스트레스·피로·작업부하를 살펴봄으로써 사람이 정보를 받아들이고 판단하며 행동하는 과정을 이해하도록 하였습니다. 여기서는 ‘왜 사용자가 실수했는가’보다 ‘어떤 설계 조건이 실수를 유발했는가’를 묻는 관점을 익히는 것이 중요합니다. 중간 부분에서는 인체치수와 작업영역, 자세, 생체신호 측정, 힘과 반복작업, 근골격계 부담, 조명·소음·온열·진동 등 신체와 작업환경의 관계를 다룹니다. 학생들은 자신의 책상, 실험실, 생산현장 또는 일상생활의 사례를 떠올리며 내용을 확인해 보기 바랍니다. 숫자와 기준은 단순한 암기 대상이 아니라, 작업자의 부담을 객관적으로 설명하고 더 나은 설계안을 제시하기 위한 근거입니다. 후반 부분에서는 표시·조작·경보 설계, UX와 사용성 평가, 접근성, 자동화·로봇·AI 인간공학, 조직과 안전문화를 다룹니다. 오늘날의 인간공학은 작업대와 공구의 설계에 머물지 않습니다. 디지털 인터페이스와 인공지능을 사용자가 올바르게 이해하고 신뢰하며 통제할 수 있도록 만드는 문제, 팀과 조직이 안전한 의사결정을 내리도록 돕는 문제까지 포함합니다. 마지막 부분의 연구방법론과 통계적 사고, 중회귀분석은 인간공학적 판단을 자료와 근거로 뒷받침하기 위한 내용입니다. 분석 결과의 숫자만 확인하기보다 연구질문, 변수의 의미, 측정방법, 자료의 한계, 실제 설계에 주는 시사점을 함께 해석해야 합니다. 통계는 결론을 대신하는 도구가 아니라, 더 타당한 판단을 돕는 도구라는 점을 기억하기 바랍니다. 각 장은 학습목표, 도입 사례, 핵심 개념, 표와 그림, 현장 적용, 핵심 용어, 연습문제와 정답 가이드가 서로 이어지도록 구성하였습니다. 먼저 학습목표를 읽어 학습 방향을 잡고, 본문에서는 사례와 그림을 통해 개념을 이해한 뒤, 장 끝의 핵심 용어와 연습문제로 자신의 이해 정도를 점검하면 좋습니다. 가능하다면 주변의 제품이나 작업환경에서 불편·오류·피로의 원인을 직접 찾아보고, 사람·기계·환경·조직의 관점에서 개선안을 제안해 보십시오. 이 책이 수강생들에게 인간공학의 지식을 전달하는 데 그치지 않고, 사람을 존중하는 설계의 관점과 문제 해결의 태도를 길러 주는 안내서가 되기를 바랍니다. 수업에서의 질문과 토론, 실습과 사례분석을 통해 책의 내용이 살아 있는 지식으로 이어지기를 기대합니다. 2026년 8월 연구실에서 민필기 씀 |