개념 한 쪽
진동이 인체에 미치는 영향은 전달 범위와 주파수에 따라 다르다. 전신진동과 국소진동을 구분하여 주요 증상과 민감 주파수를 이해하면 검정 문제를 정확히 풀 수 있다.
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출제기준 단원 「진동의 생체 작용」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 방진재 특성 판별 | 1 | 저주파 차단·감쇠 특성으로 재료를 가려내기 |
| 진동 크기 지표 구분 | 1 | 변위·속도·가속도와 주파수의 구별을 묻기 |
| 국소진동 주파수 판단 | 1 | 국소진동의 영향 주파수 범위를 고르기 |
진동의 생체작용은 진동이 인체에 전달되는 범위에 따라 전신진동과 국소진동으로 나뉜다. 전신진동은 척추를 통해 골반과 두개골까지 전달되어 자율신경계와 내분비계 등 광범위한 영향을 미친다. 전신진동이 지속되면 교감신경 흥분으로 말초혈관이 수축하고 혈압이 상승하며 발한 증가와 피부 전기저항 감소, 대사 증가로 폐환기가 촉진되는 생리적 반응이 나타난다.
국소진동은 손과 팔 등 신체 일부에 전달되는 진동으로 혈관과 신경 손상을 유발할 수 있다. 국소진동이 주로 문제를 일으키는 주파수 범위는 8~1500Hz로 정의된다. 이 범위에서 손가락 혈관 수축과 신경 손상이 발생할 수 있어 백색손증후군 등 국소적 병변이 우려된다.
전신진동의 인체 민감 주파수 범위는 1~80Hz이다. 이 범위는 전신에 전달되는 진동의 평가와 한계 설정에 사용되며, 전신진동과 국소진동을 구분하는 핵심 근거가 된다. 진동의 크기를 나타내는 물리량으로는 변위, 속도, 가속도가 사용되며, 주파수는 반복 빈도를 나타내는 값으로 크기를 나타내는 지표와 구분된다.
방진 재료의 특성도 진동 관리에서 중요하다. 금속 스프링은 저주파 차단에 유리하고 환경 저항이 크지만 점성 감쇠가 거의 없어 공진 시 진동 전달률이 크게 증가하는 단점이 있다. 반대로 방진고무나 공기 스프링은 감쇠성이 커서 공진 시 진동 흡수에 유리하다.
전신진동 관련 문제에서 혈압 상승·발한·호흡 촉진 같은 자율신경 및 대사 반응을 고르면 전신진동의 특성과 일치한다. 반면 빈혈 같은 조혈기능 장애는 전신진동의 직접적 증상으로 보지 않는다. 국소진동 문제에서는 제시된 주파수 범위가 8~1500Hz인지 확인하고, 이 범위가 아닌 보기를 제거한다. 방진재 선택 문제에서는 '저주파 차단 우수'와 '감쇠 부족으로 공진 시 전달률 증가'라는 상충되는 특징이 동시에 주어지면 금속 스프링을 고른다.
일반적으로 저주파 차진에 좋고 환경요소에 저항이 크나 감쇠가 거의없고 공진시에 전달률이 매우 큰 방진재료는?
정답 ① · 금속 스프링은 강성이 크고 내구성이 우수하여 환경 요소에 대한 저항이 크고, 일반적으로 저주파 진동 절연에 효과적입니다. 그러나 감쇠(damping) 특성이 매우 작아 공진점(共振點)부근에서 진동전달률이 매우 커지는 단점이 있습니다.
금속 스프링은 저주파 차단 특성이 우수하나 감쇠가 작아 공진 시 전달률이 크며 환경 저항이 큰 방진재이다.
진동의 크기를 나타내는데 이용하는 단위가 아닌 것은?
정답 ① · 문항은 진동을 나타내는 물리량 중 크기를 나타내는 단위가 아닌 것을 묻고 있다. 진동의 크기는 변위진폭, 속도, 가속도처럼 물리적 진폭으로 표현되며 주파수는 한 주기가 반복되는 횟수로서 진동의 빠르기(빈도)를 나타내는 양이다.
진동의 크기는 변위, 속도, 가속도로 나타내며, 주파수는 진동의 빠르기(주기)를 나타내는 지표다.
국소진동의 경우에 주로 문제가 되는 주파수 범위로 가장 알맞는 것은?
정답 ② · 국소 진동(국소진동)은 주로 체인톱, 샌더, 착암기 등 손으로 쥐는 공구를 통해 전달되며, 손가락이나 팔에 직접적인 피해를 주는 진동입니다. 국제표준화기구(ISO) 등에서 권고하는 국소 진동의 주요 측정 주파수 범위는 주로 8~1500Hz 대역입니다.
국소진동은 주로 8~1500Hz 대역에서 손가락 혈관 및 신경 손상을 유발하며, 전신진동(1~80Hz)과 주파수 범위가 명확히 구분된다.
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