연구 배경 및 목적 부적절한 온열환경은 작업자의 정신적 스트레스에 부정적인 영향을 미친다. 정신적 스트레스는 과도하고 부적절한 자율신경계 활동을 야기하여, 심혈관계 질환으로 이어질 수 있다. 따라서 작업자가 정신적 스트레스를 비교적 적게 받을 수 있는 최적의 온열환경을 구축 하는 것이 필요하다. 이러한 필요성으로 온열환경을 설계하고 측정할 수있는 지표들이 지속적으로 개발되었으나, 이들은 온도, 습도와 같은 물리적 환경 요인들을 측정하는 것에 초점을 맞춰왔다. 인간이 느끼는 실제적인 온열환경을 구축하기 위해서는 대사량, 의복량과 같은 개인적 요인들과 주관적으로 느끼는 온열감의 정도, 생리적 반응에 대한 이해가 필요하 다. 따라서 본 연구에서는 물리적 요인들과 개인적 요인들을 모두 고려하여 평가할 수 있는 PMV(Predicted Mean Vote)를 기반으로 온열환경에 따라 변화하는 작업자의 온열 쾌적성과 정신적 스트레스를 평가하여 최적의 온열환경 조건을 도출하고자 한다. 또한 PMV가 작업자의 온열 쾌적성과 정신적 스트레스를 반영할 수 있는지를 확인하고, 본 연구의 결과로 산업 현장에서 PMV가 효과적으로 사용될 수 있는지에 대한 근거를 제공하고자 한다.
연구 방법 연구의 목적을 달성하기 위해 본 연구에서는 이론적 고찰과 실험적 방법을 병행하였다. 먼저 이론적 고찰을 통해 온열환경 측정 지표 들을 조사 및 분석하였고, PMV를 활용하여 온열환경을 구축하는 방법을 조사하였다. 또한 PMV를 활용한 선행 연구 사례들을 조사하여 본 연구 실험 프로토콜을 구성하였고, 작업자의 정신적 스트레스를 효과적으로 측정할 수 있는 방법을 도출하였다. 이후 언급된 이론적 고찰을 바탕으로 실험적 방법을 수행하였다. 먼저 다양한 온열환경에 노출될 가능성이 높은 산업현장 경력자 20명을 모집하였으며, 주관적 평가를 위한 온열 쾌적 성(CSV)과 정신적 스트레스 평가를 위한 심박변이도(HRV)를 평가하였다.
다음으로 PMV를 활용하여 총 5가지 온열환경(PMV –2, -1, 0, 1, 2)을 구축하였고, 각각의 온열환경에서 나사 체결 및 분리 작업을 수행하였다.
연구결과 온열환경에 따른 작업자의 온열 쾌적성과 정신적 스트레스를 평가한 결과, 중립 환경(PMV 0)에서 시원한 환경(PMV –2), 따듯한 환경 (PMV +2)로 멀어질수록 작업자의 온열 쾌적성 점수는 낮아지는 경향을 보였으며, 정신적 스트레스는 증가하는 경향을 보였다. 또한 시원한 환경 (PMV –2)보다 따듯한 환경(PMV +2)에서 온열 쾌적성 점수가 낮았고, 정신적 스트레스는 높았다. 온열 쾌적성과 HRV 간의 상관성을 확인하기 위한 상관분석 결과 서로 유의한 상관성을 보였다.
결론 본 연구는 최적의 온열환경 조건을 도출하며, 산업현장에서 PMV 가 효과적으로 활용될 수 있는지에 대해 확인하기 위한 목적으로 수행되 었다. 연구 결과를 통해 온열환경에 의해 작업자의 온열 쾌적성과 정신적 스트레스가 변화할 수 있음을 확인하였고, PMV는 온열 쾌적성과 정신적 스트레스를 잘 표현할 수 있는 지표임을 확인하였다. 또한 분석 결과를 통하여 산업현장의 작업환경 구축 시 온열 쾌적성이 높고, 정신적 스트레 스가 적은 PMV(-1)부터 PMV(0)사이의 환경이 적절할 것으로 판단된다.
본 연구의 결과는 산업현장의 적절한 작업환경 구성을 위한 참고자료로 활용될 수 있으며, PMV기반의 온열환경 구축 방법과 온열환경에 따른 생리적 평가, 온열 쾌적성 평가를 수행하기 위한 참고자료로 활용될 수 있다.

Background: Inappropriate thermal environment negatively affects the mental stress of workers. Mental stress causes excessive and inappropriate autonomic nervous system activity, which can lead to cardiovascular disease. Therefore, it is necessary to establish an optimal thermal environment in which workers can receive relatively little mental stress. In order to establish an actual thermal environment felt by humans, it is necessary to understand personal factors such as metabolism and clothing volume, the degree of subjective thermal sensation, and physiological reactions.
Purpose: Therefore, this study aims to derive optimal thermal environment conditions by evaluating the subjective thermal comfort and mental stress of workers according to the thermal environment based on PMV that can be evaluated by considering both physical and personal factors.
Method: In order to achieve the desired purpose 20 experienced industrial field workers who are likely to be exposed to various thermal environments were recruited, and heat comfort(CSV) for subjective evaluation and heart rate variability(HRV) for mental stress evaluation were evaluated. A total of five thermal environments(PMV –2, -1, 0, 1, 2) were constructed using PMV, and screw fastening and separation operations were performed in each thermal environment.
Results: As a result of evaluating workers'' thermal comfort and mental stress according to thermal environment, workers'' thermal comfort scores tended to decrease as they moved away from neutral environment (PMV 0) to cool environment (PMV -2) and warm environment (PMV +2), and mental stress tended to increase. In addition, the score of thermal comfort was lower in a warm environment (PMV+2) than in a cool environment (PMV–2), and mental stress was higher. As a result of correlation analysis to confirm the correlation between thermal comfort and heart rate variation, there was a significant correlation.
Conclusion: The results of the study suggested that workers'' thermal comfort and mental stress could be changed by the thermal environment, and it is believed that PMV can reflect both thermal comfort and mental stress through high correlation. In addition, through a comprehensive analysis, it is judged that the environment between PMV(-1) and PMV(0), which has high thermal comfort and low mental stress, will be appropriate when establishing a working environment at industrial sites. The results of this study can be used as a reference for the construction of an appropriate working environment at an industrial site, as well as the method of building a thermal environment based on PMV, physiological evaluation according to the thermal environment, and thermal comfort evaluation.