피험자는 20대 성인 남성 7명(나이:21.9±2.8years, 몸무게:67.1±3.4Kg, 키:173.0±3.7cm, Mean±SD)으로 사전에 실험절차를 설명하였으며 실험에 대한 동의를 얻어 총 2회의 실험에 참가하도록 하였다.

체온의 24시간 주기 변동인 일내 리듬(circadian rhythm)에 의한 차이를 없애기 위해 작업복 착용 시의 생리적 기능성 평가 실험 시각은 같은 시간대에 하루 한 번 실시하였으며, 1차 실험 후 1일 이상의 휴식기간을 두고 2차의 실험을 실시하였다. 피험자는 실험 2시간 전까지 식사를 마치도록 하여 소화기 활동에 따른 생리반응을 최소로 하였으며 실험기간 동안 평소와 동일한 생활리듬을 취하도록 하였다.

실험복으로 사용된 의복은 건설현장에서 착용되는 기존 작업복(Control 작업복, C 작업복)과 기능성을 향상시키기 위하여 패턴을 개선한 작업복(Prototype 작업복, P 작업복)으로 구성되어 있다(Fig. 1, Table 1). C 작업복의 상의는 일반 점퍼 형태로 앞여밈은 지퍼로 소매단의 여밈은 벨크로로 되어있으며 아랫단 일부는 고무줄 처리가 되어있는 형태이다. 작업복 하의는 앞 주름이 하나 있는 바지형태로 되어 있으며 일반 허리벨트와 옆 호주머니로 구성되어 있다.

Fig. 1. 
Appearance of control and prototype working clothes.

P 작업복은 건설현장 근로자의 작업 동작 시 작업복 불편부위와 개선 요구사항(Kim & Kim, 2006)에 근거하여 상의는 어깨처짐을 없애 어깨 위쪽의 여유공간을 확보하여 팔을 올리는 동작이 편하도록 개선하였으며, 어깨솔기선을 소매쪽으로 이동시켜 어깨에 물건을 얹고 운반하는 경우 어깨솔기선이 물건에 눌려 어깨를 압박하지 않도록 개선하였다. 또 옷길이가 긴 캐주얼 셔츠형으로 개선하여 허리굽힘 동작 시 뒤허리가 빠지지 않도록 하였다. 하의인 바지는 앞, 뒤 허리벨트 폭을 증가시켜 상의가 단단히 고정될 수 있도록 하였으며 엉덩이와 바지통의 폭을 넓게 하여 작업동작 시 슬관절 움직임이 용이하도록 하였고, 바지부리를 좁혀 바지부리가 물체에 걸려 낙상 방지를 위한 각반의 사용이 필요하지 않도록 하면서 착·탈의가 편하도록 바지부리에 지퍼 여밈을 하였다. 작업 시 발한이 가슴과 등 부위에 많이 발생함(Kim & Lee, 2012)에 따라 통기성을 좋게 하기 위해 겨드랑이에 망(mesh) 소재의 무를 부착하였으며 바지의 양 옆 솔기에 지퍼로 여닫을 수 있는 슬릿을 추가하였다. 본 연구에 사용된 C와 P 작업복의 직물 특성은 Table 2에 나타내었다.

건설현장의 현장온도를 감안하여 인공기후실은 환경온도 26^oC, 상대습도 60%로 선정하였다. 피험자는 면 100%의 런닝셔츠와 팬티를 착용한 위에 C 작업복과 P 작업복을 랜덤 순서로 착용하고 실험에 임하였다. 작업복은 피험자의 키에 따라 두 그룹으로 나누어 바지 길이와 소매길이가 다른 두 종류의 L 사이즈 작업복을 각각 제작하였다. P 작업복 착용 실험 시, 대퇴 부위 옆 솔기의 슬릿은 작업 중 개구부로 인한 위험성을 배제하기 위하여 운동구간에는 닫고 회복기 구간에 지퍼를 열어 휴식 시 통기성을 좋도록 하였다. 실험은 피험자의 직장온이 안정될 때까지 충분한 시간을 가진 뒤 시작하도록 하였으며, 구성은 휴식기 20분(Rest)을 지난 후 첫 번째 운동기 20분(Ex 1), 회복기 10분(Rec 1), 다시 두 번째 운동기 20분(Ex 2)과 회복기 10분(Rec 2)의 총 80분으로 평소 건설현장 작업자들이 작업과 휴식을 반복하는 것과 유사하게 설정하였으며, 운동은 일반작업의 속도를 감안하여 트레드 밀 위에서 4km/h로 걷기를 실시하였다.

생리적 기능성 평가를 위해 심부온으로 직장온을 측정하였고, 피부온, 의복 내 기후, 발한량을 측정하였다. 직장온(Rectal temperature)은 직장온 센서에 비닐커버를 씌우고 통증없이 부드럽게 잘 삽입되도록 의료용 바세린을 가볍게 도포한 후 직장 내 12cm까지 삽입하였다. 그리고 서치컬 테이프를 엉덩이에 붙여 직장온이 잘 고정되도록 하였으며 온도 데이터 로거(LT-8A, Gram Corporation, Japan)에 연결하여 직장온도를 1분마다 연속 기록하였다. 피부온(Skin temperature)은 Hardy & Dubois의 7점 측정법을 이용하여 이마, 가슴, 팔, 손등, 대퇴, 하퇴, 발등의 피부표면 위에 센서를 부착시켜 온도 데이터 로거(LT-8A, Gram Corporation, Japan)를 이용하여 1분마다 연속 기록하였다. 생리적 기능성을 평가하기 위한 착의실험의 스케줄과 측정시간은 Table 3에 나타내었다. 의복 내 기후(Micro climate)는 Thermal Recorder(TR-72S, T&D Co., Japan)를 사용하여 대퇴부위의 최내층의 온·습도를 연속 측정하였다. 발한량(Sweat rate)은 감도 1g까지 측정 가능한 저울(IP3-2278053, Mettler toledo, Germany)로 실험 전·후의 체중감소량을 측정하여 단위체표 면적당으로 환산하여 사용하였다. 본 연구에서 얻은 자료는 SPSS Win 22.0 통계프로그램을 이용하여 평균값의 전체 시간경과에 따른 변화와 각 구간별에 대하여 t-test 및 ANOVA 검증을 하였으며 유의차는 p<.05에서 의미있는 것으로 인정하였다.

직장온은 피부온과 함께 의복착용시의 온열생리반응을 알아보는 중요한 인자(Yang et al., 2017)로 의복 타입별 조건하에서 직장온의 변화를 살펴볼 필요가 있다. 실험 전 구간에 걸친 C 작업복 착용 시의 직장온은 휴식기(Rest)에 안정되어 점차 낮아졌다가 운동기 1(Ex 1) 구간에서 상승하였으며 회복기 1(Rec 1) 구간에 온도변화 없이 거의 일정하게 유지되다가 운동기 2(Ex 2)를 시작하면서 다시 상승하였다. 이에 반해 P 작업복 착용 시의 직장온은 운동기 1 구간에서 운동시작에 따라 증가하였다가 운동 중반부터 회복기 1까지 점차 하강한 후, 운동기 2구간에서 운동에 의해 직장온이 다시 상승하였으나 전체 시간경과에 따른 변화에서 C 작업보다 유의하게 낮은 직장온을 나타내었다(Fig. 2). 직장온 변화(ΔT_re)를 Table 4에서 자세히 살펴보면 P 작업복 착용 시 회복기 1과 2 구간에서 각각 -0.06과 -0.05로 C 작업복보다 하강률이 커 회복속도가 빠른 것을 알 수 있다. 본 연구에서 회복기를 10분으로 설정하였는데 만약 10분보다 더 길게 설정하여 관찰한다면 회복력이 더 커질 수 있다는 것을 그래프에서 알 수 있다.

Fig. 2. 
The mean rectal temperature during the experiment with C and P working clothes(***p<.001)

P 작업복은 C 작업복과 동일한 소재이지만 여유분이 많으며 겨드랑이의 망소재로 된 무와 바지 옆 솔기의 지퍼 트임 등의 형태적 요소가 온열생리 반응에 영향을 미쳐 두 작업복 간 직장온의 차이가 발생된 것으로 생각된다. 선행연구에서 Nam(1994)과 Kim and Park(1999)은 소재와 환경온에 따라 유의한 직장온 차이를 발견하지 못하였지만, Lee and Ryoo(1997)의 에어로빅복의 형태에 따라 유의한 직장온 차이를 발견한 결과와 같이 본 연구에서도 작업복의 형태적 요소가 직장온의 차이를 나타낸 것으로 나타났다. Yeon(2004)의 연구에서 슬릿 벤틸레이션이 있는 스포츠 웨어의 직장온이 슬릿 벤틸레이션이 없는 스포츠 웨어 착용 시의 직장온보다 낮았다고 한 결과는 본 연구의 결과와 일치하여 개구부 변화 및 슬릿의 유무는 직장온에 영향을 미치는 요소임을 알 수 있다. 또한, P 작업복 착용시의 직장온이 운동기 1 구간 중반부터 연속적인 하락을 시작하여 회복기 1 구간까지 지속되었고, 회복기 2 구간에서 직장온의 급격한 하강을 나타낸 것도 겨드랑이의 무와 함께 회복기에 열어 둔 바지 옆솔기 지퍼가 슬릿 벤틸레이션 역할을 하여 환기효과에 적절한 것으로 생각된다.

피부온은 Hardy & Dubois의 7점 측정법을 이용하여 이마, 가슴, 팔, 손등, 대퇴, 하퇴, 발등의 피부 표면온을 측정하였으나 두 작업복간의 차가 가장 명확한 가슴 피부온과 대퇴 피부온(Fig. 3, Table 4)을 고찰하였다.

Fig. 3. 
The mean trunk(left) and thigh(right) skin temperature during the experiment with C & P working clothes(**p<.01, ***p<.001)

Nakayama et al.(1981)은 운동 시 피부온이 초기에 하강한 후 상승하는 결과에 대해서 운동시작을 인지한 피부혈관수축신경이 열조절을 위해서 작동한 것으로 설명하고 있으며 본 연구에서도 운동기 1, 2 구간에서 초기에 두 작업복 모두 가슴 피부온이 하강 후 상승을 나타내었다. C 작업복의 가슴 피부온은 사전 휴식기와 운동기 1, 2에서 P 작업복보다 유의하게 높았고 회복기에서의 유의차는 나타나지 않았다. 가슴 피부온에 영향을 미칠 것으로 예상한 P 작업복의 겨드랑이 무는 운동기 동안의 벤틸리에션에는 영향을 주었으나 회복기 구간의 가만히 앉아 있는 상태에서는 큰 효과를 발휘하지 않은 것으로 나타났다. 또, Joo et al.(2003)은 달리기 운동 시 발생하는 다리의 강제 대류량으로 대퇴온이 하강한다고 하였는데 C 작업복의 대퇴 피부온보다 P 작업복의 대퇴 피부온이 유의하게 낮았으며 운동기 1 구간에서의 하락 후 상승, 하락 후 상승의 양상을 보이는 것은 동작 기능성을 좋게 하기 위하여 넓힌 바지통이 운동으로 발생되는 강제 대류량을 더욱 증가시켰기 때문으로 생각된다. P 작업복은 무릎 부위의 동작 기능성을 위하여 밑아래부터 종아리까지의 바지폭을 크게 늘리고 바지 길이도 길게 패턴을 개선하였다. 이 외관적 형태의 차이가 P 작업복의 운동시 대퇴온을 낮게 하는 것에 영향을 미쳐 C 작업복보다 P 작업복 착용 시 피부온에 관한 생리적 기능성이 향상되었음을 알 수 있다.

의복을 착용하면 외계기후와는 전혀 다른 특수한 의복 내 기후가 발생하는데 실험 전 구간에 걸쳐 C 와 P 작업복 착용 시의 가슴과 대퇴 부위에서 측정한 의복 내 온도는 Fig. 4와 Table 4에, 가슴과 대퇴 부위에서 측정한 의복 내 습도는 Fig. 5와 Table 4에 나타내었다.

Fig. 4. 
The mean clothing microclimate temperature in trunk area(left) and thigh area(right) during the experiment with C & P working clothes(***p<.001).

Fig. 5. 
Time course of mean clothing microclimate humidity in trunk area(left) and thigh area(right) during the experiment with C & P working clothes(*p<.05).

가슴과 대퇴의 의복 내 온도는 실험 전 구간에 걸쳐 P 작업복이 유의하게 낮았다. 의복 내 가슴온은 운동기 1 구간에서 두 작업복 차가 0.66^oC로 가장 컸으며 그 외 구간에서는 0.2~0.3^oC 정도의 온도차를 보였다. 의복 내 대퇴온에서도 두 작업복 차는 각 구간에서 0.71~0.97^oC까지 크게 나타났는데 P 작업복의 경우 운동기 구간에 바지 옆솔기의 지퍼를 개방하지 않아 통기성의 효과를 기대할 수 없었음에도 불구하고 대퇴의 의복 내 온도가 안정적으로 낮은 것은 바지폭이 넓어 바지폭 내에서 공기층의 순환이 잘 이루어져 전체적으로 의복 내 온도가 낮은 것으로 생각된다.

작업복 소재의 착의성능 중 가장 불만족 요인이 투습도이며(Bae et al., 2010), 작업 시 땀에 의해 젖은 의복이 내의나 피부 표면에 달라붙는 등 의복의 부가적인 마찰이 작업 시 인체 움직임을 방해하므로(Nielsen, 1991) 의복 내 습도는 작업복의 중요한 생리적 요인이 된다. 의복 내 습도는 가슴 부위의 휴식기와 회복기 1 구간에서 P 작업복이 유의하게 낮은 것으로 나타났으며 대퇴 부위의 전 구간에서 두 작업복 간 유의한 차는 없었다. 가슴 부위에서 측정한 의복 내 습도는 휴식기 최저 72.56%에서 시작하여 회복기 2 구간 최고 85.57%까지의 분포를 보이며 가슴과 등의 발한량으로 인해 높은 습도를 나타내었다. 대퇴부위의 의복 내 습도는 휴식기 최저 57.67%에서 회복기 2 구간 최고 73.31 %의 분포로 가슴의 의복 내 습도보다 낮아 하퇴의 발한량이 상반신보다 적었으며 운동기 1 구간보다 운동기 2 구간의 습도가 높아 운동기 2 구간에서 발한이 더 많았음을 알 수 있었다. P 작업복의 하의는 바지폭과 길이를 늘려 슬관절의 활동성을 중점적으로 개선한 작업복으로 각 운동기 구간에서 의복 내 습도에는 영향이 없었으나 회복기 1, 2구간에서 P 작업복의 대퇴 부위의 의복 내 습도가 낮게 나타난 것으로 보아 하의에서 슬릿 벤틸레이션 효과를 주기위해 추가한 옆솔기 지퍼 트임의 역할이 주효하였음을 알 수 있다. 따라서 옆솔기의 트임이 작업의 위험요소로 작용하지 않는 작업장이라면 작업 시 옆솔기 지퍼 트임을 열고 작업복의 슬릿 벤틸레이션 효과를 주는 것이 작업자의 생리반응에 도움이 될 것으로 생각된다.

C 작업복과 P 작업복의 착용실험에서 피험자별로 측정한 발한량의 결과를 Fig. 6에 나타내었으며, 두 작업복의 평균 발한량은 C 작업복이 P 작업복보다 유의하게 높았다. 이는 C 작업복의 심부온이 더 높았기 때문에 피험자 모두 C 작업복 착용 시의 발한량이 더 많은 것으로 생각되며, 발한중추의 감수성의 차이 등으로 발한량의 개인차가 발생한(Havenith et al., 2008; Inoue et al., 1991, 1995; Inukai et al., 2005) 것을 알 수 있다. 발한에 의해 발생된 땀이 증발함으로 비로소 열을 발산시켜 체온 조절을 할 수 있는 유효발한이 되며(Amorim et al., 2006), 습도가 높으면 열 발산 능력은 감소하고 발한량이 증가하면 무효발한으로 피부젖음이 발생하여 불쾌감을 느끼게 된다(Atmaca & Yigit, 2006). P 작업복에 추가된 겨드랑이 무와 바지 옆 솔기 지퍼 트임 등의 개구부가 의복 내 기후를 변화시켜 발한량에도 영향을 미친 것으로 고찰된다. 이러한 것은 의류 국소 환기 메카니즘을 연구한 Ke et al.(2014)의 연구에서 다양한 의류 개구부를 통한 의류환기는 작업자에게 열로 인한 편안함과 안정성을 부여한다는 연구 결과와도 일치한다.

Fig. 6. 
The sweat rate of 7 subjects and mean sweat rate with C & P working clothes(*p<.05).