설문조사 기반 만족도 분석을 통한 공기호흡기 개선 방향 제시에 관한 연구

A Study on Proposed Improvement Directions for SCBA Based on Satisfaction Analysis from Surveys

Article information

Fire Sci. Eng.. 2024;38(6):121-131
Publication date (electronic) : 2024 December 31
doi : https://doi.org/10.7731/KIFSE.a37a0955
이민주, 서승현, 최돈묵*, 공민석*,
가천대학교 설비⋅소방공학과 연구원
Researcher, Dept. of Equipment and Fire Protection Engineering, Gachon Univ
* 가천대학교 설비⋅소방공학과 교수
*Professor, Dept. of Equipment and Fire Protection Engineering, Gachon Univ
Corresponding Author, TEL: +82-31-750-5715, FAX: +82-31-750-8749, E-Mail: mskong@gachon.ac.kr
Received 2024 November 7; Revised 2024 November 20; Accepted 2024 November 20.

Abstract

요 약

본 연구에서는 설문조사 기반 공기호흡기(self-contained breathing apparatus, SCBA) 만족도 실태를 분석하고 소방대원의 신체적 특징이 만족도에 미치는 영향 분석을 통하여 SCBA 개선 방향을 제시하였다. 만족도 분석 결과, SCBA 종합 만족도는 보통 이하로 나타났으며 등지게부의 경우 무게, 안면부의 경우 유지보수 항목에서 가장 낮은 만족도를 보였다. SCBA의 개선 우선 순위는 무게, 착용성, 기능 순으로 나타났다. 관절 가동범위에서는 신체와 SCBA의 간섭이 발생하는 동작(몸통 굽힘, 목폄), 소방 활동은 근력과 섬세한 움직임이 필요한 활동(좁은공간통과하기, 장애물 통과, 창문진입/탈출)에서 각각 낮은 만족도를 보였다. 신체 특징에 따른 만족도는 신장과 체중이 작을수록 상대적으로 낮은 만족도를 보였다. 따라서 원활한 소방 활동을 위해 SCBA의 경량화는 필수적이며 착용성 및 유지보수 개선을 위해 등지게 형상의 인체공학적 설계, 유연하고 세척이 용이한 소재 적용 등이 필요하다. 또한 다양한 신체적 특징을 고려하여 등받이 높낮이 조절, 벨트 및 끈의 길이 및 조임 조절 기능 강화가 필요하다.

Trans Abstract

ABSTRACT

This study analyzed satisfaction levels with a self-contained breathing apparatus (SCBA) based on a survey and examined the influence of firefighters’ physical characteristics on SCBA satisfaction, providing directions for SCBA improvements. The results indicated that overall satisfaction with SCBA was below average. For the harness, heaviness was rated the lowest, whereas maintenance received the lowest satisfaction rating for face masks. The highest priorities for improving the SCBA were heaviness, wearability, and functionality. In terms of joint range of motion, firefighters reported low satisfaction with movements in which body interference with the SCBA occurred (such as trunk flexion and cervical extension). Additionally, firefighting activities requiring strength and precise movements (such as passing through stud spaces, obstacle courses, and entry/exit through windows) showed low satisfaction. Satisfaction with firefighting activities was relatively low among firefighters of lower heights and weights. Therefore, lightweight SCBAs are essential for efficient firefighting with improvements in wearability and maintenance, such as ergonomically designed harnesses and flexible easy-to-clean materials. In addition, adjustable features for the backplate height, belt, and strap length/tightness are required to accommodate a range of physical characteristics.

1. 서 론

화재 발생 시 조기 감지를 통한 신속하고 적절한 대처 및 대응이 필요하며 인명 및 재산 피해를 최소화하는 데에 소방대원의 화재 현장 진입 후 이루어지는 소방 활동이 중요한 역할을 한다. 소방대원은 화재 현장의 위험 요소로부터 신체를 보호하기 위해 개인보호장비 착용이 필수적이며 보호장비는 재해 피해 방지나 작업성 질환을 예방하기 위한 최후의 수단으로 사용된다(1). 개인보호장비는 방화복, 공기호흡기(self-contained breathing apparatus, SCBA), 헬멧, 장갑, 부츠 등으로 이루어져 있어 현장에 진입하는 소방대원의 안전을 책임지고 있다. 그러나 개인보호장비는 대략 20∼25 kg의 무게에 이르러 소방대원들의 동작 및 소방 활동 효율을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 여러 부상을 초래할 수 있다. 특히, 개인보호장비 총 중량의 50% 이상을 차지하는 SCBA는 현장의 다양한 오염물질로부터 보호하고 호흡할 수 있도록 하는 역할을 하지만(2) 중량, 구조, 크기 등으로 인해 소방대원의 호흡 패턴 변화, 신체적 피로 및 활동성 제한을 유발하고 있다. 이와 같은 실태 파악을 통한 SCBA 개선을 위하여 SCBA 착용에 따른 생체징후 및 활동 영향성에 대한 실험 및 설문조사 연구들이 활발하게 진행되고 있다(3-8).

SCBA 착용에 따른 생체징후 영향성을 평가하기 위해 트레드밀을 사용하여 인위적으로 운동강도를 설정하여 평가한 결과, SCBA의 무게가 심부온도, 심박수, 체중감소량, 회복시간 등을 증가시키고 심리적인 운동 자각도와 온냉감지수 또한 증가시키는 것으로 나타났다(9,10). 또한 다양한 정적 및 동적 움직임에 대한 평가를 진행하였을 때, SCBA 착용에 따라 관절 등의 가동 범위 감소로 인한 움직임 범위 감소와 더불어 낮은 활동 만족도를 보였다(11,12). 응급구조활동 시나리오 기반 구조 활동성 및 신체 영향성에 대해 평가했을 때에는 보호장비 착용에 따른 응급구조활동의 소요시간이 증가하고 성공률이 감소하였다(13). 더하여 화학사고대응활동 시나리오를 기반으로 수행한 소방화학복 착용(SCBA 포함)에 따른 생체 징후 변화를 평가하였을 때 보호장비 착용으로 신체적 부담이 증가하여 활동 중 평균 최대 심박수 및 평균 최대 호흡수 등이 거의 모든 훈련단계에서 증가한 것으로 나타났다(14). SCBA를 착용하는 것만으로도 소방대원들에게 부정적인 영향이 발생하지만 특히 소방대원들의 신체적 특징에 따라서 업무 수행도에 차이가 발생할 수 있다. 소방대원의 신체 건강 매개변수(체중, 최대 산소 소모량, 체지방 비율, 상하체 근력)와 모의 소방 활동 과제 수행 간의 관계를 분석했을 때 영향성이 분석되었다(15). 체지방에 따른 신체 수행능력을 평가하였을 때 체지방이 높을수록 신체 수행 능력이 감소하였으며(16) 소방대원의 신장이 작을수록 소방용 부츠에 의해 하체 움직임이 제한되고 SCBA에 의해 상체 이동성이 제한되는 것으로 나타났다(17). 소방방재청 특수재난사업을 통해 경기⋅인천 소방공무원 1,029명을 대상으로 실시한 소방복 관련 조사에서는 활동성에 대한 개선 요구가 54.7%를 차지하였으며 개선 요구사항으로 무게의 경량화 및 활동성 강화가 상위 순위로 나타났다(18).

선행연구들에서 보고된 바와 같이 SCBA는 소방대원의 소방 활동을 안전하게 수행하는데 필수적인 보호장비지만 소방 활동 중 신체적 부담을 증가시키고 활동성을 제한하고 있어 SCBA 개선이 반드시 필요하다. 대부분의 기존 연구에서 SCBA의 만족도 및 신체 영향성에 대한 종합적 평가 및 개선사항 제시에 머물러 있으며 소방대원의 신체 특징에 따른 신체 영향성에 대한 분석이 미흡하고 개선사항에 대한 실질적인 반영에 대한 연구도 부족한 실정이다. 따라서 소방대원의 요구사항을 반영한 SCBA를 개발하고 그 영향성을 평가하기 위하여 본 연구에서는 소방대원 대상 설문조사 결과를 이용하여 다각적으로 만족도 분석을 진행하고 SCBA 개발을 위한 개선 방향을 제시하였다. 이를 위해 SCBA 착용 경험이 있는 전국 소방대원을 대상으로 SCBA 종합 만족도와 더불어서 개선 우선순위, 정적⋅동적 동작 및 소방 활동 만족도에 관한 설문조사를 수행하였다. 설문조사 결과 기반 SCBA 착용에 따른 만족도 실태를 파악하고 소방대원들의 신체적 특징이 SCBA의 만족도에 미치는 영향을 분석함으로써 SCBA의 개선 사항을 구체적으로 제시하였다.

2. 연구 방법

2.1 연구대상 및 자료 수집

본 연구 대상인 소방용 SCBA는 안면부와 압력용기를 포함한 등지게부로 구성되며 Figure 1에 SCBA 상세 구성요소(19)를 나타냈다. SCBA의 만족도 분석을 위하여 SCBA 착용 경험이 있는 소방대원들을 대상으로 2023년 8월 14일부터 2023년 8월 28일까지 총 15일간 온라인 설문조사를 실시하였다. 총 2,930명의 소방대원 중 SCBA 착용 경험이 있는 2,861명의 소방대원들의 답변을 수집하고 회수된 설문지 중 부적합한 답변이 포함된 설문지를 제외하여 총 2,531건의 답변을 최종적인 유효표본으로 선정하여 본 연구에 사용하였다.

Figure 1

SCBA configuration(19).

2.2 설문 내용

설문지는 ① SCBA의 압력용기를 포함한 등지게부와 안면부의 전반적인 만족도를 평가하기 위한 종합만족도를 평가하는 문항, ② SCBA의 중량, 착용성, 기능, 디자인, 크기 중 개선 우선순위를 평가하는 문항, ③ SCBA 착용 시 관절 가동 범위(range of motion, ROM) 동작 수행 만족도 평가 문항, ④ SCBA 착용 시 소방 및 구조활동 수행 만족도 평가 문항 등으로 총 4개의 파트, 111문항으로 구성하였다. SCBA의 개선 우선순위를 평가하는 문항을 제외한 모든 문항은 리커드(Likert) 5점 척도를 사용하여 “매우 그렇지 않다(1점)”, “그렇지 않다(2점)”, “보통이다(3점)”, “그렇다(4점)”, “매우 그렇다(5점)”로 평가하였다. SCBA의 개선 우선순위 평가는 SCBA 중 우선적으로 개선되어야 하는 항목을 순서대로 선택하는 것으로 평가하였다. 질문 항목들은 선행연구 결과 및 소방대원들의 의견을 수렴하여 실질적인 영향 기여 요소를 반영하여 도출하였다.

2.3 통계분석

수집된 자료는 SPSS statistics 28.0 프로그램을 이용하여 통계분석을 실시하였다. 연구 대상의 인구통계학적 특징을 파악하기 위해 빈도 분석(frequencies analysis)을 실시하고 백분율을 산출하였다. 또한 신체적 특징, 특히 신장과 체중에 따른 SCBA의 종합 만족도와 개선 우선순위, 활동 영향성을 파악하기 위해 일원분산분석(analysis of variance, ANOVA)을 실시하여 mean 값(M)과 F-value (F)를 도출하고 유의도는 p < 0.05로 설정하였다.

3. 연구 결과

3.1 연구 대상자의 인구통계학적 특징

설문조사 응답자의 인구통계학적 특징은 성별, 연령, 신장, 체중, 계급으로 구분하였으며 빈도 분석을 실시한 결과는 Table 1과 같다. 성별은 남성이 2,366명(93.5%), 여성이 165명(6.5%)으로 대부분 남성이었으며 실제 현장소방대원의 남녀비율에서 기인한 것으로 판단된다. 연령별로는 30대가 1,153명(45.6%)으로 가장 많았으며 다음으로 40대 577명(22.8%), 20대 467명(18.4%) 그리고 50대 이상 334명(13.2%) 순으로 나타났다. 신장은 171∼175 cm에 해당하는 사람이 925명(36.6%)으로 가장 많았으며 이후 176∼180 cm 640명(25.3%), 166∼170 cm 459명(18.1%), 181∼185 cm 271명(10.7%), 161∼165 cm 141명(5.6%), 160 cm 이하 51명(2.0%), 186 cm 이상 44명(1.7%) 순으로 나타났다. 체중은 66∼75 kg에 해당하는 사람이 955명(37.7%)으로 가장 많았으며 이후 76∼85 kg 837명(33.1%), 86∼95 kg 294명(11.6%), 56∼65 kg 269명(10.6%), 96 kg 이상 99명(3.9%), 55 kg 이하 77명(3.1%) 순으로 나타났다. 계급은 소방사가 908명(35.9%)으로 가장 많았으며 이후 소방교 572명(22.6%), 소방장 478명(18.9%), 소방위 439명(17.3%), 소방경 이상 134명(5.3%) 순으로 나타났다.

Respondents’ Demographic Background

3.2 SCBA의 종합만족도 분석

SCBA의 종합만족도는 착용 부위에 따라 만족도가 상이할 것으로 판단되어 압력용기를 포함한 등지게부와 안면부로 구분하여 각각 5점 척도로 설문조사를 실시하였다. 설문조사 질문은 선행 연구와 소방대원의 의견을 반영하여 도출하였으며 SCBA 종합만족도 평가를 위해 활동성(착용 시 동작 제한성), 착용성(탈착 편의성), 밀착성(SCBA와 신체의 밀착성), 기능성(전자장비를 포함한 전체적인 기능의 편의성), 디자인(전체적인 외관 디자인), 압박감(눌리고 졸리는 느낌), 중량감(무거운 느낌), 경연감(뻣뻣함 혹은 부드러움), 쾌적감(불쾌한 느낌의 정도)에 대한 만족도 질문으로 구성하였다. SCBA의 압력용기를 포함한 등지게부의 평균 만족도 분석 결과를 Figure 2에 나타냈다. 등지게부의 평균 종합만족도는 3.01점으로 보통의 만족도를 보였으며 중량감의 만족도가 2.48점으로 가장 낮게 나타났다. 이후 경연감(2.77점), 쾌적감(2.89점), 유지보수(2.90점), 압박감(2.97점), 및 기능성(2.99점) 순으로 평균 종합만족도 보다 낮은 만족도를 보였다. SCBA의 착용에 따른 신체 영향성은 소방대원의 신체 특성에 따라 상이할 것으로 판단되어 본 연구에서는 소방대원의 신장 및 체중에 따른 등지게부 만족도의 영향성을 분석하였으며 Table 2에 결과를 나타냈다. 평가 항목 중 경연감, 쾌적감, 유지보수, 기능성은 소방대원의 신체 특징과 무관하게 낮은 만족도를 보이는 항목으로써 인체공학적 설계기반 등지게의 신체 접촉성 및 기능성을 개선하고 연결 부속의 소재 및 형상 변경을 통하여 유지보수가 용이하도록 개선할 필요가 있다. 평가 항목 중 중량감, 압박감, 활동성, 밀착성의 경우 신장이 최빈집단과 차이가 클수록 만족도가 떨어지는 경향으로 분석되었으며 특히 중량감과 압박감은 신장이 작은 집단에서 만족도가 낮은 것으로 나타났다. 또한 평가 항목들 중 중량감과 밀착성의 경우 체중이 최빈집단과 차이가 클수록 만족도가 떨어지는 경향으로 분석되었으며 특히 중량감은 체중이 적은 집단에서 만족도가 낮은 것으로 나타났다. 획일화된 SCBA의 등지게부 크기 및 형상, 등지게 멜빵 및 허리벨트를 이용한 크기 조절의 한계 등으로 인하여 신장 및 체중의 최빈집단과 차이가 클수록 활동성, 밀착성, 압박감 등의 만족도가 낮은 것으로 분석된다. 더하여 SCBA의 무게에 따른 중량감 및 압박감은 신장 및 체중이 작은 집단에서 만족도가 낮은 것으로 나타났으며 이는 상대적으로 신체 능력이 낮음에서 기인한 것으로 판단된다. 종합만족도가 가장 낮았던 항목이 중량감인 것으로 볼 때 SCBA의 무게 중 50% 이상을 차지하는 압력용기를 포함한 등지게 및 부속의 소재, 형상 등의 개선을 통한 경량화가 필수적이며 신체에 따라서 착용성을 개선할 수 있도록 등지게, 등지게 멜빵, 허리벨트 등의 인체공학적 디자인, 소재 개선, 크기 및 조임 조절 기능 강화 등이 필요할 것으로 판단된다.

Figure 2

Satisfaction distribution for harness.

Differences in Satisfaction of Harness for Height and Weight

SCBA의 안면부에 대한 평균 만족도 분석 결과를 Figure 3에 제시하였다. 안면부의 종합만족도 평균은 3.00점으로 보통의 만족도를 나타냈으며 유지보수의 만족도가 2.81점으로 가장 낮게 나타났다. 이후 기능성(2.90점), 쾌적감(2.92점), 활동성(2.93점), 압박감(2.94점) 순으로 평균 만족도보다 낮은 만족도를 보였다. 등지게부 분석과 동일하게 소방대원의 신장 및 체중에 따른 안면부 만족도의 영향성을 분석하여 Table 3에 나타냈다. 평가 항목 중 유지보수, 기능성, 쾌적감 등은 신체 특징과 무관하게 만족도가 낮은 항목으로 평가되었다. 따라서 안면 씰 및 면체스트랩의 소재 개선을 통한 안면과의 착장감을 개선하고 세척 및 건조가 용이하도록 개선할 필요가 있을 것으로 판단된다. 평가 항목 중 밀착성과 중량감의 경우 신장이 작을수록 만족도가 낮으며 활동성, 착용성, 밀착성 모두 체중이 적은 집단에서 특히 만족도가 낮은 경향을 보였다. 신장 및 체중이 작을수록 얼굴 골격이 작아 낮은 밀착성 및 착용성으로 활동성 및 중량감에도 부정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다. 또한 낮은 밀착성은 SCBA의 안면부 착용 시 외부 공기가 유입되어 김 서림 현상을 유발하거나 소방 활동 시 유해가스의 유입 등으로 인하여 소방 활동에 큰 지장을 초래할 가능성이 높다. 따라서 다양한 안면 골격 특성에 대응 가능하도록 안면부의 인체공학적 디자인 적용, 유연한 소재 적용 및 고정부의 길이 조절⋅조임 기능 개선이 필요할 것으로 판단된다.

Figure 3

Satisfaction distribution for face mask.

Differences in Satisfaction of Face Mask for Height and Weight

3.3 SCBA의 개선 우선순위 분석

참고문헌 분석 및 소방공무원의 의견을 기반으로 SCBA의 개선이 필요한 항목을 중량, 착용성, 기능, 디자인, 크기 등 5가지로 선정하고 개선 우선순위를 선택하도록 설문하였으며 그 결과를 Figure 4에 나타냈다. 중량을 최우선으로 선택한 비율이 1,204명(47.6%)으로 가장 많았으며 착용성 646명(25.5%), 기능 499명(19.7%), 디자인 108명(4.3%), 크기 74명(2.9%) 순으로 분석되었다. SCBA의 개선 우선순위로 중량, 착용성, 기능을 선택한 인원이 90% 이상으로 나타났으며 신장 및 체중 별 거의 모든 집단에서 중량, 착용성, 기능 순으로 개선 우선순위를 선택한 것으로 확인되었다. 최우선 개선 항목으로 중량을 선택한 소방대원 47.6% 중 체중이 낮은 집단일수록 각 집단에서 중량을 개선 최우선순위로 선택한 비율이 큰 것으로 나타났다(p < 0.007). 따라서 압력용기 및 부속품의 고성능 경량 소재로의 변경을 통하여 SCBA의 경량화가 최우선적으로 고려되어야 할 것으로 판단되며 인체공학적인 설계, 신장 및 체중 맞춤형 부속(허리벨트, 등지게 멜빵 등)의 조절 기능, 크기, 소재 유연화 등을 통한 착용성 개선이 필요할 것으로 사료된다. 마지막으로 SCBA의 구성요소인 압력용기 밴드의 결합방법 단순화, 등지게 멜빵의 세척이 용이한 소재 사용 등 소방대원이 요구하는 기능들을 추가하여 소방활동, 유지관리를 위한 기능성 개선도 필요할 것으로 판단된다.

Figure 4

Results of high priority needs to improve SCBA by item.

3.4 SCBA 착용 시 활동성 만족도 분석

개인보호장비 착용은 필연적으로 소방대원의 활동성을 제한하기 때문에 소방 활동을 효과적으로 수행하기 위해서 활동성 제한을 최소화할 수 있는 개인보호장비 개발을 위한 노력이 필요하다. 특히, 개인보호장비 총 중량의 50% 이상을 차지하고 몸에서 돌출된 형태로 착용이 이루어지는 SCBA 착용에 따른 활동성에 대한 만족도 및 요구사항에 대한 반영을 통한 개선이 필요하다고 판단된다. 따라서 본 절에서는 소방대원의 활동성과 관련하여 SCBA 착용에 따른 관절 가동 범위(range of motion, ROM)와 소방 활동에 대한 만족도를 평가 및 분석하고 개선 방향을 제안하였다.

SCBA 착용에 따른 정적 및 동적 동작(20,21)의 만족도를 평가하기 위하여 팔꿈치 굽힘, 어깨 굽힘, 어깨 회전, 무릎 굽힘, 목 회전, 목 굽힘, 목 폄, 몸통 세움, 몸통 굽힘, 몸통 측면 굽힘, 머리 위로 손뻗기 등에 대한 만족도 설문을 수행하였다. Figure 5에 각 동작 별 만족도를 나타냈으며, 분석 결과 관절 가동 범위의 정적 및 동적 동작의 평균 만족도는 2.37점이었으며 SCBA 착용의 영향성이 적은 팔꿈치 굽힘 동작을 제외하고는 모두 보통(3.0점) 수준의 만족도 보다 낮게 나타났다. 조사 항목 중 몸통 굽힘에 대한 만족도가 1.85점으로 가장 낮았으며 평균 만족도보다 낮은 항목은 목 폄(1.96점), 몸통 세움(2.22점), 목 굽힘(2.28점), 머리 위로 손 뻗기(2.29점), 어깨 굽힘(2.30점), 목 회전(2.32점)으로 나타났다. 만족도가 낮은 항목들은 공기호흡기의 중량, 등지게 및 스트랩에 의한 몸의 움직임 제한으로 인하여 관절 가동에 어려움을 느끼는 것으로 분석된다. ANOVA 분석을 수행한 결과를 Table 4에 나타내었으며 목 폄 항목에서 신장 및 체중에 따른 만족도가 통계적으로 유의하게 나타났다. 최빈 집단과 비교하여 신장 및 체중의 차이가 클수록 몸 폄에 대한 만족도가 낮은 경향을 보였으며 특히 신장이 작고 체중이 적을 때 만족도가 매우 낮은 것으로 나타났다. 이는 체구가 작을수록 등지게 및 압력용기가 등 부위를 넘어 목 부근까지 올라오는 경우가 발생해 목 폄 동작을 수행하는 데에 부정적인 영향을 미치기 때문으로 분석된다. 정적 및 동적 동작의 만족도를 향상시키기 위해서는 SCBA의 경량화, 밀착성 강화 및 활동성을 고려한 무게 중심 조절 등 인체공학적 설계가 필요할 것으로 판단되며 또한 신체의 영향성을 고려하여 등지게의 높낮이 조절 기능이 반드시 추가 되어야 할 것으로 사료된다.

Figure 5

Satisfaction distribution for ROM.

Differences in Satisfaction of Cervical Extension for Height and Weight

SCBA 착용 시 소방 활동의 만족도를 분석하기 위해 중앙소방학교 화재 대응 능력 훈련 교범(22)과 선행연구(13-24)에서 제시하고 있는 소화, 현장 진입, 구조구급 활동 등과 관련된 소방 활동들을 선정하여 설문 항목으로 구성하였다. SCBA 착용 시 소방 활동을 수행할 때의 만족도에 대한 분석 결과를 Figure 6에 제시하였다. 소방 활동에 대한 평균 만족도는 1.88점으로 낮게 나타났으며 활동 중 좁은 공간 통과하기의 만족도가 1.04점으로 가장 낮게 나타났다. 더하여 장애물 통과(1.22점), 창문 진입/탈출(1.26점), 오리걸음(1.55점), 소방관운반(1.60점), 달리기(1.81점), 운반경사끌기(1.82점) 순으로 평균 만족도보다 낮은 것으로 나타났다. 이외의 소방 활동에 대한 만족도도 최대 2.45점으로써 모든 항목이 보통의 만족도(3.0점)보다 낮았다. 구체적인 개선 사항을 도출하기 위하여 신체가 만족도에 미치는 영향성에 대한 통계분석을 수행하였다. 가장 낮은 만족도를 보인 좁은 공간 통과하기, 장애물 통과, 창문 진입/탈출 항목은 신체 특징과 무관한 것으로 분석되었으며 이는 SCBA 착용에 따른 돌출부 발생과 중량감으로 인해 근력과 함께 섬세한 움직임이 필요한 활동에서 어려움을 느끼는 것으로 판단된다. 따라서 사용 가능 시간 및 용기 형상 변경이 없다면 신체 밀착성 개선 및 중량 감소를 통해 활동성을 높일 필요가 있을 것으로 판단된다. 또한 장기적으로 압력용기의 저장 압력 조절 및 형상 변경(3,25-27)등을 통한 SCBA 착용에 따른 활동성 개선이 필요할 것으로 사료된다. 신장과 체중이 소방 활동의 만족도에 미치는 영향이 유의한 항목들에 대한 그룹별 만족도 결과를 Table 5에 나타냈다. 대부분의 소방 활동 항목에서 신장이 크고 체중이 높을수록 만족도가 높은 것으로 나타났으며 이는 소방 활동은 중량감 있는 물체의 이송 및 사용, 중량감을 가지고 이동하는 등의 근골격계의 발달을 요구하는 활동들이기 때문인 것으로 판단된다. 특히, 신장이 작고 체중이 적을수록 SCBA를 착용하고 소방 활동을 하는데 다른 집단에 비해 많은 어려움이 있는 것으로 파악되었다. 신장과 체중이 작을수록 SCBA의 중량감에 의한 영향이 큰 것으로 분석되며 신체적 특징에 따라 SCBA의 밀착성 및 착용성, 활동성 등이 확보되지 않았기 때문인 것으로 판단된다. 다양한 신체적 특징을 가진 소방대원들이 원활하게 소방 활동을 수행하기 위해서는 SCBA의 경량화 뿐만아니라 SCBA의 인체 공학적 설계를 기반한 신체적 특징에 따른 높낮이 조절, 스트랩 조임 조절 등의 기능이 필수적으로 고려되어 개발되어야 할 것으로 사료된다.

Figure 6

Satisfaction distribution for firefighting activities.

Differences in Satisfaction of Firefighting Activities for Height and Weight

4. 결 론

본 연구에서는 소방대원 대상 설문조사 결과를 기반한 SCBA 만족도 실태를 분석하고 신체적 특징이 SCBA의 만족도에 미치는 영향을 분석하여 SCBA의 개선 방향을 도출하였다. SCBA 만족도 분석 결과는 아래와 같다.

  • SCBA의 압력용기를 포함한 등지게부의 종합 만족도는 평균 3.01점이었으며 무게의 영향성이 큰 항목들에서 평균 만족도보다 낮은 만족도를 보였다. SCBA 안면부의 종합 만족도는 평균 3.00점으로 유지보수, 기능성, 쾌적감 등이 낮은 만족도를 보였다. SCBA의 등지게부와 안면부 모두 신장 및 체중이 작은 집단에서 가장 낮은 만족도를 보였다.

  • 개선 최우선 순위 도출 문항에서는 소방대원의 47.6%가 SCBA의 무게에 대한 개선을 최우선으로 요구하였으며 착용성(25.5%) 및 기능(19.7%)에 대한 개선에 대한 요구가 큰 것으로 나타났다.

  • ROM에 대한 평균 만족도는 2.37점으로 보통의 만족도보다 낮았으며 특히 SCBA와의 간섭이 생기는 몸통 굽힘과 목 폄이 만족도가 낮았고, 신장과 체중이 작은 대원들에게서 낮은 만족도를 보였다.

  • 소방 활동에 대한 평균 만족도는 1.88점으로 낮은 만족도를 보였으며 신장과 체중에 무관하게 좁은 공간 통과하기, 장애물 통과, 창문 진입/탈출이 가장 낮은 만족도를 보였다. 소방 활동은 대부분 근골격계의 발달이 요구되는 활동이어서 신장과 체중이 작을수록 타 집단에 비해 상대적으로 낮은 만족도를 보이는 것으로 분석되었다.

설문조사 결과 기반 SCBA 만족도 실태 및 신체 특징에 따른 만족도 분석을 통해 아래와 같이 SCBA의 주요 개선 사항을 도출하였다.

  • • 중량감, 압박감 등을 줄이고 원활한 소방 활동을 보장하기 위해 최우선적으로 SCBA의 경량화가 필요하며 특히 SCBA 전체 무게의 50% 이상을 차지하는 압력용기를 고강도 경량 소재인 탄소섬유 복합재료 등을 이용한 개선이 필요하다.

  • • SCBA 안면부의 경우 땀 흡수가 빠르고 건조 등이 용이한 소재를 통한 유지관리 용이, 안면 씰 및 면체스트랩의 유연한 소재 적용으로 기능성 개선이 필요하다.

  • • 정적 및 동적 동작 시 신체 밀착성 및 착용성을 개선하여 원활한 소방 활동을 위해 인체공학적 설계 기반 등지게 형상 개선, 허리벨트, 등지게 멜빵 등의 형상 및 유연한 소재 적용이 필요하다.

  • • 신장, 체중 등 신체적 특징에 관계없이 SCBA의 밀착성, 착용성, 활동성 등을 확보할 수 있도록 등받이 높낮이 조절, 면체스트랩, 허리벨트, 등지게 멜빵 등의 길이 및 조임 조절 기능 강화가 필요하다.

본 연구에서 제시한 개선 사항을 반영하여 인체공학적 설계를 통한 고성능 및 경량화된 SCBA를 개발 중에 있다. 개발된 SCBA 착용 시 소방대원들의 피로도 감소, 소방 활동 효율성 증진, 유지관리 개선 등의 효과뿐만 아니라 다양한 체형의 소방대원들이 유사한 밀착성과 착용성을 가질 것으로 기대한다. 이를 평가하기 위하여 개발된 SCBA를 착용한 소방대원들을 대상으로 ROM 및 소방 활동 시나리오 기반 리빙 랩 평가를 수행할 예정이다. 또한 본 연구에서 고려하지 못한 SCBA 착용 시점, 착용 빈도, 착용 상황 등을 반영한 설문조사를 수행하여 다각적이고 신뢰성 높은 개발된 SCBA의 만족도 평가를 수행할 예정이다.

후 기

본 연구는 소방청의 재난현장 긴급대응 기술개발사업의 지원을 받아 수행되었으며(20024288) 이에 관계제위께 감사드립니다.

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Article information Continued

Figure 1

SCBA configuration(19).

Table 1

Respondents’ Demographic Background

Characteristics N (%)
Gender Male 2,366 (93.5)
Female 165 (6.5)
Age 20 s 467 (18.4)
30 s 1,153 (45.6)
40 s 577 (22.8)
Greater than 50 s 334 (13.2)
Height Less than 160 cm 51 (2.0)
161~165 cm 141 (5.6)
166~170 cm 459 (18.1)
171~175 cm 925 (36.6)
176~180 cm 640 (25.3)
181~185 cm 271 (10.7)
Greater than 186 cm 44 (1.7)
Weight Less than 55 kg 77 (3.1)
56~65 kg 269 (10.6)
66~75 kg 955 (37.7)
76~85 kg 837 (33.1)
86~95 kg 294 (11.6)
Greater than 96 kg 99 (3.9)
Rank Firefighter 908 (35.9)
Senior Firefighter 572 (22.6)
Fire Sergeant 478 (18.9)
Fire Lieutenant 439 (17.3)
Fire Captain and Above 134 (5.3)
Total 2,531 (100)

Figure 2

Satisfaction distribution for harness.

Table 2

Differences in Satisfaction of Harness for Height and Weight

Impact of Height on Satisfaction Height (cm) ≤ 160 161~165 166~170 171~175 176~180 181~185 ≥ 186
Mobility M 2.86 3.18 3.07 3.21 3.13 3.34 3.18
F 3.055
p 0.006
Fit M 2.96 3.28 3.28 3.43 3.32 3.51 3.36
F 3.986
p 0.001
Compression M 2.53 2.97 2.85 3.00 3.02 3.04 3.09
F 4.006
p 0.001
Heaviness M 2.24 2.45 2.37 2.51 2.50 2.58 2.55
F 2.107
p 0.049
Impact of Weight on Satisfaction Weight (kg) ≤ 55 56~65 66~75 76~85 86~95 ≥ 96
Fit M 2.68 3.26 3.40 3.40 3.40 3.17
F 2.802
p 0.007
Compression M 2.33 2.99 2.98 2.98 3.00 3.04
F 2.171
p 0.034
Heaviness M 1.93 1.93 2.47 2.51 2.56 2.48
F 2.019
p 0.049

Figure 3

Satisfaction distribution for face mask.

Table 3

Differences in Satisfaction of Face Mask for Height and Weight

Impact of Height on Satisfaction Height (cm) ≤ 160 161~165 166~170 171~175 176~180 181~185 ≥ 186
Fit M 2.63 3.11 3.07 3.14 3.14 3.30 3.34
F 3.575
p 0.002
Heaviness M 3.02 3.11 2.98 3.06 3.06 3.21 3.36
F 2.306
p 0.032
Impact of Weight on Satisfaction Weight (kg) ≤ 55 56~65 66~75 76~85 86~95 ≥ 96
Mobility M 2.32 2.83 3.00 2.95 2.91 2.78
F 2.157
p 0.035
Wearability M 2.36 2.99 3.09 3.04 3.07 2.95
F 2.117
p 0.039
Fit M 2.55 3.06 3.17 3.13 3.19 3.06
F 2.128
p 0.038

Figure 4

Results of high priority needs to improve SCBA by item.

Figure 5

Satisfaction distribution for ROM.

Table 4

Differences in Satisfaction of Cervical Extension for Height and Weight

Cervical Extension Impact of Height on Satisfaction Height (cm) ≤ 160 161~165 166~170 171~175 176~180 181~185 ≥ 186
M 1.57 1.86 1.86 1.98 2.01 2.15 1.73
F 3.331
p 0.000
Impact of Weight on Satisfaction Weight (kg) ≤ 55 56~65 66~75 76~85 86~95 ≥ 96
M 1.37 1.91 2.00 1.93 2.05 1.99
F 2.858
p 0.006

Figure 6

Satisfaction distribution for firefighting activities.

Table 5

Differences in Satisfaction of Firefighting Activities for Height and Weight

Impact of Height on Satisfaction Height (cm) ≤ 160 161~165 166~170 171~175 176~180 181~185 ≥ 186
Stair Climb M 3.02 3.32 3.31 3.47 3.54 3.50 3.81
F 1.99
p 0.037
Ceiling Punch and Pull M 2.56 3.05 3.02 3.12 3.17 3.32 3.64
F 2.66
p 0.005
Hose Carry M 2.77 3.09 3.09 3.27 3.33 3.45 3.58
F 3.08
p 0.001
Hose Advance M 2.91 3.32 3.22 3.45 3.51 3.63 3.75
F 3.99
p 0.000
Running M 2.50 2.77 2.66 2.80 2.87 2.99 3.12
F 2.46
p 0.009
Axe Chop M 2.71 2.83 2.73 2.85 3.03 3.05 3.05
F 2.956
p 0.002
Dummy Drag M 2.72 2.76 2.63 2.81 2.90 3.04 2.88
F 2.78
p 0.003
Impact of Weight on Satisfaction Weight (kg) ≤ 55 56~65 66~75 76~85 86~95 ≥ 96
Ceiling Punch and Pull M 2.61 2.97 3.11 3.12 3.31 3.30
F 2.85
p 0.006
Hose Carry M 2.85 3.14 3.20 3.28 3.49 3.24
F 3.14
p 0.003
Hose Advance M 2.95 3.30 3.39 3.47 3.64 3.35
F 2.98
p 0.004
Using of Power Saw M 2.93 3.19 3.30 3.34 3.55 3.32
F 2.61
p 0.011
Ladder Carry M 2.39 2.76 2.91 3.04 3.18 2.99
F 4.18
p 0.000
Fireman’s Carry M 2.28 2.49 2.54 2.65 2.75 2.85
F 2.05
p 0.045