산업 현장에서 근로자의 안전을 보장하는 것은 매우 중요한 과제이며, 그 중 개인 보호 장비의 사용은 필수적이다[1]. 안전화는 작업장에서 발생할 수 있는 발과 발목 부상을 예방하는 주요한 장비로, 특히 부상 위험이 높은 작업 환경에서 근로자의 발을 보호하는 데 중요한 역할을 한다[2]. 안전화는 지지력, 보호 기능, 안정성을 제공하는 다양한 디자인을 포함하며, 이러한 기능은 근로자가 작업 중 발과 발목 부상을 방지하는 데 도움을 준다[3]. 특히, 매년 보고되는 작업장 부상의 상당수가 발과 발목과 관련된 사고라는 점에서 안전화 착용의 중요성이 더욱 강조되고 있다[4].

안전화는 발가락 보호를 위한 경질 발가락 캡, 미끄럼 방지 밑창, 그리고 발을 전체적으로 둘러싸는 뒷부분 등 다양한 보호 기능을 갖추고 있다[3]. 이러한 기능은 근로자의 발을 보호하고 심각한 부상으로부터 예방하는 데 기여하지만, 동시에 장기간 착용 시 발 통증이나 피부 병변과 같은 부작용을 유발할 수 있는 문제가 제기되고 있다[5]. 불편한 신발 착용은 근로자의 작업 효율성에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 이러한 불편함은 작업시 균형 및 보행 능력에도 영향을 줄 수 있다[5,6].

균형은 근로자가 작업 중 신체의 안정성을 유지하는 데 중요한 역할을 하며, 이는 부상과 직접적인 연관이 있다[7]. 특히, 발과 발목은 신체의 균형을 유지하는 중요한 기관으로, 발목 근육은 작은 움직임을 통해 몸의 중심을 지지면 위에 안정적으로 유지하는 역할을 한다[8]. 기존의 균형 평가 연구들은 주로 신발을 벗은 상태에서 수행되었으며, 이는 발의 감각적 피드백을 극대화하여 발의 기계적 수행력을 평가하는 데 유리한 점이 있다[9,10]. 그러나 이러한 균형 연구들은 실질적인 작업환경과는 거리가 있으며, 산업체 근로자들이 실제로 착용하는 안전화의 영향을 고려하지 않고 있다. 실질적으로 안전화는 발목의 움직임과 균형 유지에 중요한 영향을 미칠 수 있다[11]. 산업체 근로자들은 장시간 동안 서 있거나 반복적인 작업을 수행하며 발과 발목에 지속적인 부담을 겪고 있다[12]. 특히 안전화를 착용한 상태에서 발에 가해지는 압력과 신발의 착용상태는 정적 및 동적 균형 유지에 중요한 영향을 미칠 수 있다[13,14]. 신발의 특성 중 문헌에서 상대적으로 덜 주목받는 하나는 신발 끈 조임의 정도이다[11, 15]. 신발끈은 일반적으로 신발 윗부분을 조여 신발이 발에 맞도록 최적화하는 데 사용된다[16]. 느슨하게 묶인 신발끈은 신발 안에서 발의 이동을 증가시키고[17, 18]. 신발과 발 사이 움직임이 증가하면 인솔과 피부 사이의 마찰이 반복적으로 발생하여 피부병변을 유발하며[19], 발목 관절의 전단력과 무릎관절의 하중력이 증가할 수 있다[20]. 연구에 따르면 신발 끈 조임 정도는 신발의 착용감, 활동중 발과 신발간의 상호작용에 영향을 미칠 수 있다[11, 15]. 또한, 신발끈 조임 정도는 발목관절의 부상위험과 안정성에 영향을 미칠 가능성이 있다[21]. 이러한 중요성에도 불구하고, 현재까지의 안전화에 대한 연구는 주로 신발 아웃솔의 굴곡 형태에 따른 하지근육 활동의 특성과 보행 패턴의 비교[22], 구두 굽의 형태가 인체에 미치는 영향[23], 신발의 종류에 따른 족저 임펄스 분석[24] 등 신발의 디자인이나 구조에만 초점을 맞추고 있으며, 안전화의 신발끈의 묶음 강도가 균형과 보행 능력에 미치는 영향에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다[11, 25].

따라서 본 연구는 안전화의 신발끈 묶음 강도가 산업체 근로자의 정적 및 동적 균형과 보행 능력에 미치는 영향을 분석함으로써, 안전화 착용에 대한 구체적인 지침을 마련하고 근로자의 안전성을 향상시키고자 한다.

연구 대상자

본 연구는 G*Power 3.1.9.7 프로그램(G*Power ver. 3.1.9.7 University of Kiel, Germany)을 이용하여 산출하였다. Pilot test를 통하여 주요 변수(정적 균형, 동적 균형, 보행 능력)에 대한 데이터를 수집하여 효과 크기(Effect Size, =0.849)를 도출하였다. 파일럿 테스트는 연구 설계와 동일한 방법으로 소규모 샘플을 대상으로 수행되었으며, 이를 통해 통계적 검정력(Power) 0.95와 유의수준(α=0.05)을 설정하여 최소 표본 수를 21명으로 산출하였고, 중도 탈락율 20%를 고려하여 총 26명의 대상자를 모집하였다. 충청남도 서산시에 위치한 H산업체에 1주간 공고하여 대상자를 모집하였다. 대상자 선정조건은 최근 3개월간 발목의 통증이 없고 안전화를 착용하는 부서에 근무하며 본 연구에 동의한 자로 하였다. 최근 3개월간 스테로이드 주사를 맞았거나 통증을 일으킬 수 있는 다른 족부 질환이 있는 경우, 염증성, 대사성, 신경학적 이상이 동반되는 경우가 있는 대상자는 제외하였다[25]. 본 연구에 앞서 대상자에게 연구에 대한 취지와 목적을 설명하였으며 실험에 자발적으로 참여할 것을 서면으로 동의서를 받았다. 본 연구는 대전대학교 생명윤리위원회의 승인을 받은 후 연구가 진행되었다(1040647-202408-HR-007-03).

연구 절차

본 연구는 단면적 연구설계(Cross-sectional study)로 26명의 대상자가 최종 선정되었다. 본 연구에 참여하는 대상자는 먼저 무작위 배정 프로그램(https://www.randomizer.org/)을 사용하여 두가지 조건 중 하나로 시작하도록 무작위로 배정된다. 두가지 조건에서 조건 1은 안전화를 신은 상태에서 발 뒤꿈치를 신발의 뒤꿈치 부분에 고정시킨 후 견고히 묶어 발을 흔들어도 빠지지 않는 상태이고, 조건 2는 안전화를 신은 상태에서 신발끈을 풀지 않고 발을 넣었다 뺐다 할 수 있을 정도로 신발끈을 느슨하게 묶은 상태로 설정하였다[26]. 대상자는 먼저 한 조건에서 평가를 받은 후, 다른 조건으로 전환하여 추가평가를 받았다. 측정사이의 wash-out기간은 하루로 설정하였다. 대상자의 정적균형 능력을 평가하기 위하여 힘판 위에서 한다리서기 검사를 실시하였고, 동적균형 능력을 평가하기 위하여 Y-balance test와 기능적 뻗기 검사를 실시하였다. 보행 능력을 평가하기 위하여 10m walk test와 Figure-8 walk test를 각각 시행하였다. 평가마다 횟수는 3회 반복하여 측정하였다.

한다리서기 검사(Single leg test)

정적 균형능력 평가를 위하여 힘판 위에서 한다리서기 검사(Single leg test)를 진행하였다. 힘판은 BMS400600(Advanced Mechanical Technology Inc., USA)을 사용하였으며, 힘판의 사양은 400mm×600mm이며, 대상자의 COP를 지속적으로 측정하고 기록할 수 있는 도구이다[27].

한다리서기 자세는 대상자들에게 허리에 손을 놓고, 눈은 앞을 향하게 하며, 균형을 잡지 않는 다리의 발을 무릎 높이에 유지하였다. 대상자의 시선은 개인의 눈 높이에서 2미터 떨어진 위치에 테이프로 붙인 X에 고정하도록 하였다. 각 대상자는 지지 다리가 힘판의 중앙에 위치하도록 한다리서기 자세를 30초간 수행하였다. 힘판은 지면과 주변의 진동을 줄이기 위해 고정된, 평평하고 안정된 표면 위에 놓았다. 대상자들은 각 조건에 대하여 세 번씩 시행하였다. 종료 기준은 반대쪽 무릎에서 발을 떼는 것, 허리에서 손을 떼는 것, 발이 땅에 떨어지는 것, 또는 지지측 다리가 앞으로 움직이는 것으로 정의된다. 주변 움직임이 대상자의 균형 측정에 영향을 미칠 수 있어 실험자와 대상자만 방에 있도록 인원 수를 제한하였다. 테스트는 독립적인 방에서 진행되었기 때문에 과도한 소음도 제한하였다[28].

Y자 균형 검사(Y-balance test)

동적 균형능력 평가를 위해 Y자 균형 검사(Y-balance test)를 실시하였다. 측정 전 대상자에게 평가에 대한 충분한 사전 교육을 진행하였다. 바닥이 평평하고 안정적인 곳에서 대상자는 맨발로 검사를 시행하였다. 바닥에 앞(Anterior), 뒤가쪽(Posterior lateral), 뒤안쪽(Posterior medial) 세 방향으로 테이프를 1M 길이로 부착한다. 앞쪽을 기준으로 뒤가쪽과 뒤안쪽의 각도는 각각 135°로 한다. 도달 거리는 대상자의 다리 길이의 3배로 나누고 100을 곱하여 정규화하였으며, 다리 길이의 측정은 위앞엉덩뼈가시(ASIS)부터 발목의 안쪽복숭아뼈(medial malleolus)까지의 거리를 줄자로 측정하였다. 대상자는 측정하고자 하는 반대쪽 발을 각각의 방향으로 최대한 뻗어 발끝으로 선을 터치하고 원래의 위치로 되돌아간다. 측정자는 대상자의 기록을 마커로 표시하고 도달 거리를 줄자로 0.5cm단위까지 측정하였다. 대상자가 균형을 잃고 넘어지거나 표시된 선 외부에 접촉이 있었을 시, 실패로 간주하고 휴식 후 재측정 하였다. 총 3회 측정하였으며, 측정 간 휴식시간은 1분으로 하였다. 산출공식에 대입하여 다리 길이에 대한 측정기록의 비율을 산출하였다[29].

기능적 뻗기 검사(Functional reach test)

동적 균형능력 평가를 위해 기능적 뻗기 검사(Functional reach test; FRT)를 실시하였다. 바로 선 자세에서 어깨 넓이로 두 발을 벌린 상태로 벽 옆에 선다. 어깨관절을 90굽֯힘하여 평행하게 앞으로 뻗는 자세에 대상자들은 최대한 손을 앞으로 뻗고 시작자세에서 끝 자세까지의 3번째 손허리뼈 머리끝의 이동거리를 측정하였다. 측정자간 신뢰도(r=0.98), 측정자 내 신뢰도(r=0.89)를 가진 평가방법이다[30].

10m 걷기 검사(10m walk test)

직선 보행능력을 평가하기 위하여 10m 걷기 검사(10m walk test)를 실시하였다. 평지에서 14m의 직선거리를 10m 경로의 시작과 끝 지점에 표시하였다. 정상보행 속도를 측정하기 위해 시작점의 2m 전에서 출발하며, 10m를 측정하고 총 3회 측정하여 0.01초 단위까지 초시계를 이용하여 평균값을 사용하였다. 신뢰도는 ICC=0.95~0.96으로 보고되었다[31].

8자 보행 검사(Figure-8 walk test)

곡선 보행능력을 평가하기 위하여 10m 걷기 검사(10m walk tes8자 보행 검사(Figure-8 walk test)를 실시하였다. 본 검사는 2개의 장애물 주변을 8자 모양으로 보행하는 검사이다. 두 장애물의 거리는 5feet(1.52m), 장애물을 기준으로 각각 2feet(0.61m)씩, 총 4feet(1.22m)를 벗어나지 않도록 되어 있다. 또한, 2개의 장애물 중간에서 시작하여 반 시계 방향으로 왼쪽의 장애물을 돌아 시작 지점으로 왔다가 시계 방향으로 나머지 장애물을 돌아오는 시간을 측정하였다[5]. 본 연구에서는 출발점에서 첫 스텝이 시작하는 순간부터 두 발이 제자리로 돌아와 종료되는 시점 까지를 초시계로 측정하였다. 측정자간, 측정자내 검사-재검사 신뢰도는 ICC=0.94~0.99로 보고되었다[32].

본 연구를 통해 수집된 자료 분석은 윈도우용 SPSS 프로그램(ver.21.0, SPSS Inc, USA)을 사용하였다. 모든 변수의 정규성 검정을 위해 Shapiro-Wilks test를 시행하여 정규분포를 확인하였다. 조건1과 조건2 간의 측정한 변수들의 차이를 비교하기 위해 대응표본 t 검정(Paired t-test)을 시행하였다. 모든 통계적 유의수준은 α=0.05로 설정하였다.

1. 연구대상자의 일반적 특성

본 연구에 참여한 대상자는 총 26명으로 모두 남성이며, 평균 연령은 41.65세(±9.81세)였다. 대상자들의 평균 신장은 173.58cm(±7.40cm), 평균 체중은 79.12kg(±11.33kg)으로 나타났다. 대상자들은 생산 부서(9명, 34.6%)와 유지보수 부서(17명, 65.4%)에 근무하고 있었으며, 평균 근무 경력은 16.23년(±10.80년)이었다. 대상자의 일반적 특성과 작업적 특성은 Table 1과 같다.

2. 두 조건 간 정적 균형, 동적 균형, 보행 능력 비교

신발 끈 묶음 정도에 따른 정적 균형, 동적 균형, 보행 능력 평가에서 모두 유의한 차이가 나타났다(p<0.05)(Table 2). 정적 균형에서 조건 1이 동요 속도(7.75cm/s)와 동요 거리(181.64cm)에서 조건 2(11.82cm/s, 206.74cm)보다 유의한 차이를 보였다. 동적 균형에서 조건 1이 Y-Balance Test(63.47%)와 기능적 뻗기 검사(34.79cm)에서 조건 2(61.52%, 33.35cm)보다 유의미한 결과를 보였다. 보행 능력 평가에서도 조건 1이 10m 걷기(8.32초)와 8자 걷기(11.76초)에서 조건 2(9.91초, 13.21초)보다 유의미한 차이를 보였다.

본 연구는 산업체 근로자를 대상으로 신발끈을 묶는 정도가 정적 및 동적 균형과 보행능력에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 그 결과 모든 변수에서 신발끈을 견고히 묶은 상태(조건1)가 느슨하게 묶은 상태(조건2)에 비해 균형성과 보행능력의 유의한 차이를 확인할 수 있었다.

정적 균형을 평가한 한다리서기 검사에서 신발끈을 견고하게 묶은 조건 1에서 동요속도와 동요거리가 조건2보다 유의하게 감소하였다. 이는 신발끈을 견고히 묶었을 때, 신발이 발목 관절을 압박하고 고정하여 발목 안정성이 증가한다는 Lee의 선행 연구(2020)의 결과와 일치한다[33]. 발목의 안정성은 발과 신발 간의 밀착도와 관련이 깊으며, 본 연구의 결과를 통해 신발끈의 묶음 정도가 정적 균형 능력 향상에 중요한 요소임을 알 수 있다.

동적 균형 능력을 평가한 기능적 뻗기 검사와 Y자 균형 검사에서 신발끈을 견고히 묶은 조건 1이 조건 2보다 유의미한 크게 나타났다. Y-자 균형 검사에서 조건 1 상태가 더 높은 점수를 기록한 것은 발목 안정성이 증가하여 다양한 방향으로 체중을 이동시키는데 필요한 균형 능력이 향상되었음을 의미한다. 작업 현장에서 발목과 발의 안정성은 장애물 회피 및 물체를 옮길 때 중요한 요소로, 발과 신발의 결합 상태가 안정적일수록 이러한 작업 수행 능력이 향상될 수 있다[34]. 이는 신발끈을 견고히 묶은 상태가 근로자의 다양한 작업 환경에서 안전하게 움직일 수 있도록 도움을 줄 수 있으며, 불규칙한 지형이나 갑작스러운 움직임이 요구되는 상황에서도 발목을 통한 신체 안정성을 유지하는 데 유리한 조건을 제공할 수 있음을 보여준다.

보행능력을 평가한 10m walk Test와 Figure-8 walk Test에서도 신발끈을 견고히 묶은 조건1에서 보행 시간이 유의미하게 감소하였다. 10m walk Test에서 조건1은 조건2에 비해 더 빠른 보행 속도를 보였으며, 이는 신발과 발의 일체감이 높아지면 보행 시 더 효율적인 동작이 가능함을 보여준다. 또한, Figure-8 Gait Test에서 조건1이 조건2보다 유의미하게 더 빠른 결과가 나타난 것은, 복잡한 장애물 주변을 회피하는 능력에서도 발목의 안정성과 발의 지지가 동작의 정확성과 민첩성을 높였기 때문으로 볼 수 있다. 신발은 인체와 지면 사이의 연결 매개체 역할을 하며, 균형 유지에 중요한 영향을 미친다[35]. 신발 내부에 적절한 접지력을 제공하지 못하면 발과 신발사이의 마찰을 유발할 수 있다[36]. 이러한 결과는 잘못된 보행 동작이 관절 및 근육에 부담을 줄 수 있다는 Scott 등의 연구(1990)와 일치하며[37], 신발 끈이 느슨할 경우, 발이 안에서 움직이며 보행 리듬이 불규칙해질 수 있다. 단단한 조임은 발과 신발 사이의 상대적 움직임을 줄여 신발의 착용감과 안정성을 향상시켜 보행 패턴을 일정하게 유지하게 하며, 발이 지면에 닿는 순간의 안정성을 높여 에너지 소비를 줄이고 효율적인 힘 전달을 가능하게 한다. 이는 발의 접지력 향상이 보행능력 향상에 기여함을 보여준다.

본 연구 결과는 신발끈 조임 강도가 근로자의 작업 안전과 효율성을 놀이는데 중요한 역할을 한다는 점을 보여준다. 이러한 결과를 바탕으로, 산업 현장에서 적용 가능한 몇가지의 방안을 제안하는 바이다.

첫째, 근로자들에게 신발끈 조임의 중요성을 교육하고, 신발끈을 적절히 묶는 방법을 안내하는 교육 프로그램을 실시할 수 있다. 신발끈을 제대로 묶는 방법, 적절한 조임 강도가 근로자에게 어떠한 영향을 미치는지에 대한 교육을 실시하여 근로자들이 신발끈 조임을 작업 준비의 필수 요소로 인식하고, 부주의로 인한 사고를 예방하는 데 기여할 것이다.

둘째, 근로자의 안정성과 작업 효율성을 높이기 위해 신발끈 상태를 정기적으로 점검할 수 있도록 체크리스트를 만들 수 있다. 신발이 느슨하지는 않은지, 신발끈이 제대로 묶였는지, 작업환경에 적합한 강도로 묶였는지와 같은 신발끈 상태를 점검하기 위한 간단한 체크리스크를 배포하여, 작업 전 근로자들이 점검사항을 스스로 확인하도록 한다. 점검 시스템 도입 전후의 작업중 사고 데이터를 비교하여 점검 시스템의 효과를 평가하면 근로자가 신발끈 상태를 스스로 점검하고 적절히 조정하는 습관을 형성하도록 돕고, 부주의로 인한 부상을 예방하는 데 실질적인 효과를 발휘할 것이다.

이와 같은 적용 방안은 근로자의 안전과 효율성을 향상시키는 동시에 산업 현장의 생산성을 제고하는 데 기여할 수 있을 것이다.

본 연구는 다음과 같은 몇 가지 제한점을 가지고 있다. 첫째, 특정 산업 현장에서만 수행되었기 때문에 다양한 작업 환경에서의 신발끈 조절의 효과에 대해서는 알 수 없었다. 후속 연구에서는 다양한 작업 환경에서 신발끈 묶음 강도가 균형 및 보행능력에 미치는 영향 평가가 필요할 것이다. 둘째, 신발끈을 조절한 직후의 균형 및 보행 능력만을 평가하였고, 장기적으로 신발끈의 조절이 근골격계 건강이나 근로자의 작업 성능에 미치는 영향은 조사되지 않았다. 추후 장기적인 관찰을 통해 신발끈 강도가 작업 효율성, 근골격계 피로 및 부상에 미치는 영향과 같은 추가적 요인을 고려한 연구가 필요할 것이다.

셋째, 본 연구는 신발끈 묶음 강도에 집중하였으니, 안전화의 다른 설계요인(소재, 밑창구조, 내부 지지 시스템 들)이 균형과 보행 능력에 미치는 영향을 통제하지 못하였다. 향후 안전화의 다양한 설계요소를 포함하여 통합적인 분석을 통해 근로자 안전을 위한 종합적인 설계 지침을 고려한 연구가 이루어져야 할 것이다.

본 연구는 신발끈 묶음의 정도가 산업체 근로자의 정적 및 동적 균형과 보행 능력에 미치는 영향을 분석하였으며, 그 결과 모든 변수에서 신발끈을 견고히 묶은 상태(조건1)가 느슨하게 묶은 상태(조건2)에 비해 모든 평가 지표에서 정적 및 동적 균형과 보행 능력이 유의미하게 향상됨을 확인할 수 있었다. 본 연구는 산업체 현장에서 근로자들의 발과 신발의 결합력 조절이 작업능률과 안전성에 중요한 요소임을 강조하며, 적절한 신발끈 조임 정도가 정적 및 동적 균형과 보행 능력을 향상시킬 수 있다는 점을 실증적으로 제시하였다. 이러한 결과로 향후 산업체 현장에서 근로자들의 안전을 위해 신발끈을 견고히 묶는 것을 추천한다.

본 연구의 저자들은 연구, 저작권, 및 출판과 관련하여 잠재적인 이해충돌이 없음을 선언합니다.