▶ 수공구 선택 요구조건(NIOSH workshop, 1994)
 - 작업수행 극대화(전용 공구 사용)
 - 업무특성 향상(업무 효율, 용이성 충족)
 - 사용 편리성 극대화(생산 효율, 인체공학 디자인)
 - 신체접촉 스트레스 최소화(신체부담 경감, 질환 예방)
 - 작업자의 피로 예방(수공구 작업자 만족)

▶ 수공구 사용 관련 상지 부위 다발하는 질환 종류
 - 수근관증후군(CTS, Carpal tunnel syndrome)
  손의 수근관을 관통하는 건막(tendon sheath)의 염증과 섬유화로 손목에 있는 정중 신경(median nerve)에 부종과 압박을 가하여 손에 통증과 감각 마비를 초래하는 질환이다.

 - 결절종(Ganglion cyst)
  손바닥 쪽이나 손등 쪽의 손목, 혹은 손가락, 발목에 물혹이 발생하는 질환이다. 관절을 싸고 있는 막에서 발생하여 부풀어 오른 것으로, 피부 밑에 덩어리처럼 만져지고, 그 내부에는 관절 액이 채워져 있다. 그 크기는 콩알만 한 것에서부터 작은 알밤만 한 것까지 다양하다.

 - 척골관증후군(주관증후군/팔꿈치터널증후군, Ulnar tunnel syndrome)
  팔꿈치 신경이 눌려 통증이 발생하는 질환이다 척골 신경이 팔꿈치 뒤쪽의 인대와 구멍 사이를 지나 갈 때 터널이 좁아져 신경이 압박되는 질환으로 팔꿈치 안쪽 통증과 손가락 저림 증상이 나타나고, 증상이 심해지면 팔을 움직이기 어려울 정도로 통증이 심해진다.

 - 흉곽출구증후군(Thoracic outlet syndrome)
  흉곽 상부 구조물에 의해 상완 신경총, 쇄골하정맥, 쇄골하동맥 등이 압박되어 통증이 발생하는 질환이다. 상완 신경총이 압박받는 경우 신경형의 흉곽출구증후군이 발생(95% 비율)하고, 정맥형 흉곽출구 증후군은 4% 비율로 발생하고, 동맥형 흉곽출구증후군은 1%에서 발생하지만 가장 심각한 증후군이다. < *자료 출처: 서울대학교병원(SNUH) N의학정보 검색, http://www.snuh.org/health/nMedInfo/nView.do >

▶ 수공구 사용 관련 결절종(Ganglion cyst) 발생원인

▶ 손가락 부위별 최대 정적 상태 굴곡 힘(power) 분포

▶ 남학생(21명)과 남성 기계공(12명)이 가하는 손가락, 잡기, 잡는 힘 분포 [평균(표준편차)]

▶ 수공구 사용 조건별 물건 잡기 강도 분포*     

▶ 수공구 종류별 상지 손상 비율(%)  *미국 BLS, 1995~2001 Data.

 - 동력 수공구 사용 관련 상지(arm & shoulder) 손상 비율 현황에서 드릴, 스크루드라이버, 센더, 톱, 플라이어 등의 사용 관련 손가락 부위의 손상 정도가 가장 높고 특히 센더와 플라이어 사용 관련 손상의 피해가 크고 다음으로 손 부위의 피해도 크다. 
 - 무동력 수공구 사용 관련 상지(arm & shoulder) 손상 비율 현황에서 해머, 스크루드라이버, 렌치, 톱, 플라이어 등의 사용 관련 손가락 부위의 피해가 많으며, 특히 해머와 플라이어 사용 관련 손상 비율이 높으며, 다음으로 손 부위의 피해도 크다.

2) 수공구 디자인 가이드라인 -1

▶ 수공구 무게(weight)* 
 - 장시간 사용 공구 1.2~2.3kg 이하, 정밀 작업의 경우 0.4kg 이하

▶ 수공구 손잡이 디자인 검토 사항*
 - 손잡이 크기/직경(diameter) : 1.25~2”,  손잡이 마루 부분(ridges), 손잡이 길이(length) : 4~6” 
 - 톱니모양 손잡이(indentations) : non-slip surface, 손잡이 모양(shape) : sharp edge 
 - 손잡이 재료(soft material), 작동 조절 스위치 및 보호장치, 보호용 장갑 (wear gloves) 
 - 작업대 조건(workstation), 진동(vibration), 온도(temperature)

▶ 손잡이 디자인 연구 사례*
 ERGOLAP 프로젝트에서 개발 된 핸들 디자인의 기하학적 구조와 관련하여(그림 3a), 세 가지 중요한 매개 변수로 설명. 이들은 "하위직경"(DI), "중앙직경"(DM) 및 "상위직경"(DS)이다. 중앙직경(DM)은 다음에 정의 된 직경과 일치한다. 핸들 곡률의 변곡점(그림 3a). 또한 손의 위치를 정의하며, 모든 외과의에게 이 직경은 선과 일치하기 때문에 세 번째와 네 번째 사이에 정의된다. (그림 3b). 

3) 수공구 디자인 가이드라인 -2

▶ 여성 악력(Grip strength)  남성의 50~67% 정도 
 - 남성(평균) 50kg, 여성(평균) 27.3kg

▶ 회전동작(회전력, torque generation capability)
 - 남성은 여성보다 10~56% 큼 (스크루드라이버 작업, 렌치 작업 등)
 - 65세의 경우 20~40% 정도 악력 저하

▶ 수공구 사용 앙력 관련 손가락 간격별(grip span) 힘 부하 차이

 수공구 사용 관련 힘 부하 요구시 앙력 관련 손가락 간격별(grip span) 힘 부하 정도는 7.5cm 범위에서 가정 높다. 단 인체측정학 측면에서 손과 손가락 크기(size)를 고려하여 해석이 필요하다.

▶ 팔꿈치(elbow) 작업 자세(각도) 따른 힘 부하(elbow torque) 정도

 수공구 사용 관련 팔꿈치 작업 자세와 팔꿈치 각도 관련 90~100° 내외에서 elbow torque 정도가 가장 높게 나타나, 수공구 사용 관련 힘 부하와 상지 부담 경감을 위하여 작업 방법과 자세가 매우 중요하다.

▶ 잡거나 또는 핸들 등을 사용하여 장비 장치 등을 당기고, 밀기 위한 최대 힘 부하 한계치 장비나 장치 등의 손잡이나 이와 유사한 부위(위치 영역 등)를 잡고서 밀거나 당기기 동작 발생관련 상지의 자세에 따른 부하 정도는 당기기 동작 시에는 팔꿈치 각도가 180도 일 때는 상지 좌우 148~154 N 정도의 최대 힘 쓰기가 가능하며, 150도 일 때 우완의 경우 최대 166 N 까지 힘 부하가 가능하다.

반대로 밀기 동작 시에는 팔꿈치 각도가 180도 일 때 상지 좌우 125~148 N 범위까지 힘 쓰기가 가능하며, 밀기와 당기기 작업시 엘보우 각도는 150~180도 정도의 작업 자세에서 작업을 수행하는 것이 신체 손상을 최소화하며 힘 쓰기가 용이하다.

4) 수공구 디자인 가이드라인- 4

- 양손 사용 가능한 수공구 디자인 필요 
- 전체인구의 10% 정도되는 왼손잡이도 고려
- 여성 및 고령자도 편하게 사용할 수 있도록 설계
- 손잡이는 손바닥과 닿는 면적이 넓게 설계
- 수공구의 무게 중심은 손의 무게중심에 맞게 설계
- 손목 부하를 고려한 중립 작업자세 유지 필요
- 힘의 부하가 클 때, 양손 번갈아 가며 작업수행 필요
- 자주 쓰는 손의 힘의 강도 5~10% 정도 높다
- 안전장치를 만들어 수공구 사용시 신체 손상을 보호한다.

*참고 자료: 
1. Sanders & McCormick, Human factors in engineering & design, McGraw-Hill, 1993. 
2. Kroemer et al., Ergonomics-How to design for ease & efficiency, Prentice Hall, 1994. 
3. Auburn Engineers, Ergonomics Design Guidelines, 1997.
4. OSHA,   https://www.osha.gov/ergonomics
5. CCOHS,  https://www.ccohs.ca/topics/hazards/ergonomic/
6. HSE,     https://www.hse.gov.uk/msd/index.htm
7. NIOSH/CDC, A Guide to selecting non-powered hand tools, 2004
8. Gonzalez A.G., et al., An Ergonomic Customized-Tool Handle Design for Precision Tools using Additive Manufacturing: A Case Study, Appl. Sci. 2018, 8(7), 1200;  https://doi.org/10.3390/app8071200.
9. DOL, Guidelines for using computers, New Zealand, 2010.
10. Rexroth(Bosch Group), Ergonomics Guidebook for Manual Production Systems, 2017. http://www.boschrexroth.com.
11. US-NRC, Human-System Interface Design Review Guidelines, NUREG-0700(Rev.2), 2002.
12. Wickens et al., An Introduction to Human Factors Engineering, 2nd edition, Prentice Hall, 2004.
13. Cummins, Ergonomics Standard, Specification Number CORP-09-10-03-01, Revision 1.
14. KOSHA, 수공구 사용 방법, 2010.
15. Kaljun J. & Dolsak B., Ergonomic design recommendations based on an actual chainsaw design, South African Journal of Industrial Engineering, On-line version ISSN 2224-7890, vol.23 n.2 Pretoria Jan. 2012.
16. FAA/DOT(USA), HUMAN FACTORS DESIGN STANDARD, HF-STD-001B, 2016.
17. Atlas Copco, The art of ergonomics-Handle design, 2013.    www.atlascopco.com.