필답 15. 재해 원인의 통계적 분석 기법과 도표 활용법 – 전체

설명

정의

재해 원인의 통계적 분석 기법과 도표 활용법은 사업장에서 발생한 산업재해 데이터를 체계적으로 수집, 분류, 정리하여 재해의 빈도, 중대성, 발생 원인 간의 상호관계를 정량적 또는 정성적으로 규명하기 위한 분석 체계입니다. 축적된 재해 통계 자료를 시각화하고 중점 관리 항목을 효과적으로 추출함으로써 사업장에 가장 최적화된 동종 재해 재발 방지 대책을 설계하는 데 필수적인 도구로 활용됩니다.

공식

1. 파레토도 산출을 위한 개별 점유율 및 누적 백분율 산정 공식

개별 요인의 빈도수가 높은 크기순으로 정렬되었을 때, 특정 $k$번째 요인까지의 누적 백분율($CP_k$)은 다음과 같이 계산합니다.

여기서 각 변수의 정의와 단위는 다음과 같습니다.

• $CP_k$: $1$순위부터 $k$순위 요인까지의 누적 백분율 ($\%$)
• $X_i$: $i$번째 재해 요인의 발생 빈도 또는 피해 규모 (건 또는 명)
• $n$: 분류된 전체 재해 원인 요인의 가짓수
• $k$: 누적 백분율을 구하고자 하는 목표 순위 범위

1. 통계적 관리도의 관리한계선 구성 공식

시간 경과에 따른 재해 발생 추이를 평가할 때, 평균 발생 건수 $\mu$와 표준편차 $\sigma$를 기반으로 하는 $3\sigma$ 관리도 관리한계선 산식은 다음과 같습니다.

• 중심선 ($CL$):

$CL = \mu$

• 상부 관리한계선 ($UCL$):

$UCL = \mu + 3\sigma$

• 하부 관리한계선 ($LCL$):

$LCL = \mu – 3\sigma$ (단, 계산 결과가 $0$보다 작은 수치일 경우에는 관리 한계의 물리적 타당성을 확보하기 위해 $0$으로 설정함)

적용 조건

1. 파레토도(Pareto Diagram)의 적용 조건: 분석해야 할 안전 보건 유해 요인이 많을 때, 재해 건수가 가장 높은 치명적인 소수의 핵심 요인(대개 전체 누적 점유율의 $70\%$에서 $80\%$ 범위를 차지하는 항목)을 식별하여 최소의 예산과 노력으로 최대의 재해 예방 효과를 이끌어내기 위한 중점 관리 대상 요인을 선별할 때 적용합니다.
2. 특성요인도(Cause and Effect Diagram)의 적용 조건: 재해 사고라는 특정 결과(특성)와 이를 유발한 4M(인간, 기계, 작업매체, 관리) 등의 직간접적 원인(요인)들의 연쇄적 인과관계를 나뭇가지 또는 생선뼈 모양(어골상)으로 연계하여 구조적인 요인 분석을 수행할 때 적용합니다.
3. 크로스 분석(Cross Analysis)의 적용 조건: 한 가지 요인 분류만으로는 세부 분석이 어려울 때, 2가지 이상의 재해 원인 범주(예: 요일별 기인물, 직종별 상해 종류 등)를 가로축과 세로축에 2차원 교차 배치하여 이들의 상호 교집합과 연관 관계를 밀접하게 추적하기 위해 활용합니다.
4. 관리도(Control Chart)의 적용 조건: 재해 예방 활동의 목표 관리를 행하기 위해, 월별 또는 분기별로 축적된 안전 지표의 추이에 대해 통계적 변동을 나타내는 한계 관리선을 부여하고 현재의 조업 상태가 우연적인 변동 범위 내에서 안전하게 통제되고 있는지 과학적으로 평가할 때 적용합니다.

풀이 순서

1단계: 분석 대상이 되는 사업장의 재해 사례를 수집하고, 재해 발생의 직접적인 주범인 기인물, 가해물, 불량 행동, 불량 상태 등의 범주별로 수치적 데이터를 도출합니다.
2단계: 파레토도 작성이 요구되는 문제인 경우, 요인별 발생 건수를 크기가 큰 순서대로 내림차순 정렬하고, 각 요인의 개별 점유 비율을 계산한 뒤 최상위 요인부터의 점진적 누적 백분율($CP_k$)을 누계 산정합니다.
3단계: 인과관계 분석 시에는 결과 중심에서부터 등뼈 화살표를 좌측에서 우측으로 뻗어나가게 배치하고, 이에 연결되는 큰뼈, 중뼈, 소뼈 순서로 요인들을 입체적으로 도표화하여 연쇄를 구체화합니다.
4단계: 도출된 정량적 누적 백분율 데이터나 인과관계 계통도를 종합적으로 평가하여, 안전 보건 진단 시 가장 먼저 조치되어야 할 통계적 중점 원인을 가려내어 정답을 도출합니다.

예제 문제

문제 1

산업재해의 통계적 원인분석 기법 중에서 실무에서 가장 대표적으로 사용되는 다음 4가지 분석 도구의 주요 정의를 각각 설명하시오.

1. 파레토도
2. 특성요인도
3. 크로스 분석
4. 관리도

문제 2

어느 기계 제조 공장에서 지난 1년간 발생한 산업재해의 기인물별 발생 건수 통계가 다음과 같이 집계되었다. 파레토도 분석법에 의거하여 각 기인물 요인의 개별 점유율과 누적 백분율을 각각 계산하고, 누적 점유율 $70\%$ 이상에서 $80\%$ 미만 범위를 포함하는 중점 관리 대상 기인물 요인들을 순서대로 모두 쓰시오. (단, 비율 계산값은 소수점 셋째 자리에서 반올림하여 소수 둘째 자리까지 나타내시오.)

• 기인물 A (크레인): 40건
• 기인물 B (선반): 30건
• 기인물 C (지게차): 18건
• 기인물 D (컨베이어): 12건

문제 3

산업안전기사 실기 시험 범위에서 규정하는 재해 원인의 통계적 분석 도구에 관한 설명이다. 각 설명에 해당하는 올바른 도표 또는 기법의 명칭을 각각 쓰시오.

1. 사고의 유형이나 기인물 등의 분류 항목을 크기가 큰 값에서 작은 값의 순서대로 나열하여 도표화하는 데 편리하며 최소의 노력으로 최대의 개선 효과를 도출하기 위한 통계 기법
2. 재해 발생의 유형을 결과와 원인 관계로 분류하고, 마치 물고기 뼈 모양(어골상)으로 세분화하여 연쇄적인 상호 인과관계를 연역식으로 파악하기에 유리한 분석도구
3. 2가지 또는 2개 항목 이상의 요인이 밀접한 상호관계를 유지하고 있을 때, 각 요인들의 교집합을 구하여 세부 원인 배치가 한눈에 보이도록 격자 형태로 구성하는 방법
4. 월별 재해 발생 건수 등의 추이를 파악하여 목표 관리를 수행하기 위해, 중앙선과 한계선들을 설정하여 통제 상태를 그래프화하는 방법

문제 4

재해의 원인을 나뭇가지 구조로 시각화하는 특성요인도를 올바르게 작성하기 위한 방법론이다. 다음 설명의 괄호 ㉠, ㉡, ㉢, ㉣에 들어갈 알맞은 방향이나 명칭을 적으시오.

1. 특성요인도에서 특성을 가리키는 등뼈는 원칙적으로 ( ㉠ )에서 ( ㉡ )으로 향하여 가는 화살표를 기입하여 중앙을 가로지르게 한다.
2. 등뼈에 사선으로 연결되는 큰뼈에는 재해가 일어나는 주요 원인 범주를 4M 등과 같이 ( ㉢ ) 분류하여 명시한다.
3. 큰뼈의 분기 형태로 세분화하여 뻗어 나가는 중뼈와 소뼈에는 큰 요인에 귀속되는 아주 미세하고 구체적인 ( ㉣ )을 기입하여 인과 구조를 최종적으로 완성한다.

문제 5

어느 화학 공장의 안전진단 과정에서 작업자의 불량 행동에 따른 안전사고 추이를 통계적으로 분석하고자 한다. 다음의 가동 데이터 조건을 토대로 1월부터 4월까지의 월별 평균 재해발생건수를 중심선($CL$)으로 설정하고, 중심선($CL$)과 표준편차가 $1.20\text{건}$일 때의 상부 관리한계선($UCL$) 값을 각각 계산하시오. (단, 최종 결과는 소수점 셋째 자리에서 반올림하여 소수 둘째 자리까지 구하시오.)

• 1월 재해 발생: 6건
• 2월 재해 발생: 8건
• 3월 재해 발생: 4건
• 4월 재해 발생: 6건

해설

해설 1

1. 파레토도: 재해 원인 분류 항목들을 발생 빈도가 큰 순서부터 차례대로 정리하여 막대그래프로 배열하고, 그 위에 누적 백분율 곡선을 겹쳐 그림으로써 중점 관리 대상이 되는 소수의 핵심 원인을 쉽게 파악하는 분석 기법입니다.
2. 특성요인도: 재해라는 결과(특성)와 그것을 유발하는 직간접적 원인(요인)들의 관계를 생선뼈 모양(어골상)으로 분류하여 상호 인과관계를 세분화하고 연쇄적으로 추적하는 기법입니다.
3. 크로스 분석: 2가지 이상의 요인 범주를 행과 열의 2차원 교차 형태로 배열하고, 각 요인 간의 밀접한 연관 관계나 겹치는 교집합 영역을 찾아내어 분석하는 기법입니다.
4. 관리도: 시간의 흐름에 따라 변화하는 재해 발생 건수 등의 통계치에 대해 관리한계선을 설정하고, 재해 추이가 우연한 통계적 변동 범위 내에 수용되어 통제되고 있는지 판정하는 품질·안전 관리 기법입니다.

해설 2

1. 총 재해 발생 건수 계산

$\text{총 발생 건수} = 40 + 30 + 18 + 12 = 100\text{건}$

1. 기인물별 개별 점유율 및 누적 백분율 산출 (내림차순 정렬 상태)

* 기인물 A: 개별 점유율 =

, 누적 백분율 = $40.00\%$

* 기인물 B: 개별 점유율 =

, 누적 백분율 = $40.00\% + 30.00\% = 70.00\%$

* 기인물 C: 개별 점유율 =

, 누적 백분율 = $70.00\% + 18.00\% = 88.00\%$

* 기인물 D: 개별 점유율 =

, 누적 백분율 = $88.00\% + 12.00\% = 100.00\%$

1. 판정

누적 점유율의 합계가 $70.00\%$에 도달하는 구간에 부합하는 요인은 내림차순 정렬 기준에 따라 기인물 A와 기인물 B입니다. 이 두 요인만 중점적으로 제거 및 관리하여도 전체 가공 공장 재해의 $70.00\%$를 예방하는 효과를 얻게 됩니다.

정답:

• 기인물 A: 개별 점유율 $40.00\%$, 누적 백분율 $40.00\%$
• 기인물 B: 개별 점유율 $30.00\%$, 누적 백분율 $70.00\%$
• 기인물 C: 개별 점유율 $18.00\%$, 누적 백분율 $88.00\%$
• 기인물 D: 개별 점유율 $12.00\%$, 누적 백분율 $100.00\%$
• 중점 관리 대상 기인물 요인: 기인물 A, 기인물 B

해설 3

1. 파레토도 (또는 파레토도 분석)
2. 특성요인도 (Cause and Effect Diagram)
3. 크로스 분석 (또는 클로즈 분석, 크로스도)
4. 관리도 (Control Chart)

해설 4

1. ㉠에는 좌측, ㉡에는 우측이 대입되어야 화살표가 특성을 올바르게 조준하게 됩니다.
2. ㉢에는 큰뼈의 성격에 맞춰 요인을 크게 분할하는 대분류 또는 크게라는 명칭이 적절합니다.
3. ㉣에는 대원인 아래에서 분기되는 하위 인과관계인 미세한 원인 또는 세부 원인이 들어갑니다.

정답:

• ㉠: 좌측
• ㉡: 우측
• ㉢: 크게 (또는 대분류)
• ㉣: 원인 (또는 요인)

해설 5

1. 중심선(CL) 계산

4개월 동안 발생한 총 재해 건수의 산술평균치를 중심선으로 정의합니다.

$CL = 6.00\text{건}$

1. 상부 관리한계선(UCL) 계산

표준 $3\sigma$ 기준의 상한 공식에 평균값과 주어지 표준편차 수치를 연쇄 대입합니다.

정답:

• 중심선(CL): 6.00건
• 상부 관리한계선(UCL): 9.60건