이 글의 목적은 산업현장과 야외작업에서 활용하는 WBGT(열스트레스 지수)의 원리, 측정법, 기준 해석, 작업관리 절차, 의복보정, 장비 선정·교정, 교육·기록관리까지 전 과정을 한눈에 정리하여 즉시 적용 가능하도록 제공하는 것이다.
1. WBGT 개요와 사용 목적
WBGT는 열쾌적이 아닌 열질환 위험을 평가하기 위한 지표로서 습구온도, 흑구온도, 건구온도의 조합으로 계산하는 지수이다.
실외 직사일광 환경의 식은 다음과 같다.
WBGT_outdoor = 0.7·Tnwb + 0.2·Tg + 0.1·Tdb 실내 또는 차광된 실외 환경의 식은 다음과 같다.
WBGT_indoor/shade = 0.7·Tnwb + 0.3·Tg Tnwb는 자연통풍 습구온도, Tg는 흑구온도, Tdb는 건구온도이며 단위는 모두 °C이다.
주의 : WBGT는 열질환 발생확률을 낮추기 위한 관리기준 판단용 지표이며, 개인의 생리적 반응을 직접 예측하지는 못한다.
2. 열부하 구성요소와 측정 변수
2.1 대기조건
- 수분부하: 상대습도 상승은 발한증발을 제한하여 WBGT를 증가시킨다.
- 복사열: 태양복사 또는 공정설비 복사열은 Tg를 상승시킨다.
- 대류: 풍속은 습구온도의 증발효율을 바꾸어 Tnwb에 영향을 준다.
2.2 개인요인
- 대사량(작업강도): 산소소비율과 발열량이 높을수록 허용 WBGT가 낮아진다.
- 의복열저항: 방진복·방수복은 땀 증발을 막아 위험을 증가시킨다.
- 순응상태(적응): 열환경에 적응된 작업자는 더 높은 열을 견딜 수 있다.
3. 장비 선정과 규격
3.1 센서 구성
- 습구온도 센서: 자연통풍식 습구(면 거즈 심지 유지, 증류수 사용)이어야 한다.
- 흑구온도 센서: 지름 150 mm, 흑색 무광 도장 구형이 표준이다.
- 건구온도 센서: 복사 차폐가 확보된 공기온도 센서가 적합하다.
3.2 성능 요구
- 정확도: 각 센서 ±0.5°C 수준을 권장한다.
- 응답시간: 흑구는 열용량이 크므로 15~20분 이상 안정화 시간이 필요하다.
- 데이터로거: 1~5분 간격 로깅과 평균값 산출 기능이 바람직하다.
주의 : 50 mm 소형 흑구를 사용하는 휴대형 장비는 표준 150 mm 흑구와의 체계적 오차가 발생할 수 있으므로 장비별 보정식을 확인해야 한다.
4. 측정 절차 표준화
- 측정위치 선정: 인체 흉부 높이(약 1.1~1.5 m), 작업 중심동선에 설치한다.
- 환경 구분: 직사일광 노출 여부를 구분하고, 그에 맞는 식을 적용한다.
- 안정화 대기: 장비 전개 후 흑구온도 안정까지 최소 15분 대기한다.
- 측정간격: 1~5분 간격으로 30분 이상 기록하여 대표값을 산정한다.
- 작업강도·의복 조사: 대사량 추정과 의복보정값 적용을 위한 정보를 수집한다.
- 결과 계산: 환경식 적용→의복보정→작업-휴식 배분 판단 순으로 진행한다.
5. 작업강도 분류와 대사량 추정
| 작업강도 | 예시 | 대사량 범위(W·m−2) |
|---|---|---|
| 경작업 | 서류정리, 경량 손작업 | ≤ 200 |
| 중작업 | 공구 사용 조립, 빠른 보행 | 200~350 |
| 중~중량 | 박스 운반, 삽질 | 350~500 |
| 중량작업 | 연속 운반, 파쇄·절단 | > 500 |
가능하면 휴대용 심박계 또는 산소소비율 기반 추정을 병행하여 대사량의 불확실성을 줄이는 것이 좋다.
6. 의복 보정값(CAF) 적용
의복에 따른 증발저항을 WBGT 보정값(°C)으로 반영한다.
| 의복 유형 | 보정값(°C) | 설명 |
|---|---|---|
| 가벼운 작업복, 통풍 양호 | 0 | 면 반팔·반바지 수준 |
| 긴팔·긴바지 1겹 작업복 | +0~+2 | 통풍 제한 적음 |
| 이중층 작업복/경량 방진복 | +3 | 증발저항 증가 |
| 방수·우의류 | +6~+10 | 증발 차단 높음 |
| 증기차단복(불침투성) | +11 이상 | 고위험 환경 |
보정은 측정 WBGT에 더하여 적용한다.
WBGT_adjusted = WBGT_measured + Clothing_Adjustment_Factor 주의 : 방열복, 내화학복 등 특수복은 시험데이터 기반 보정이 필수이다.
7. 허용기준 해석과 작업-휴식 배분
WBGT 허용기준은 대사량과 적응상태에 따라 달라진다. 아래 표는 실무 적용을 위한 일반화 예시이다.
| 대사량 | 적응 상태 | 권고 WBGT 상한(°C) | 작업-휴식 예시(매 60분) |
|---|---|---|---|
| 경작업 | 적응 | 30~31 | 작업 60분 |
| 경작업 | 비적응 | 28~29 | 작업 45~60분 |
| 중작업 | 적응 | 28~30 | 작업 45~50분 + 휴식 10~15분 |
| 중작업 | 비적응 | 26~28 | 작업 30~45분 + 휴식 15~30분 |
| 중량작업 | 적응 | 26~28 | 작업 30~40분 + 휴식 20~30분 |
| 중량작업 | 비적응 | 24~26 | 작업 20~30분 + 휴식 30~40분 |
주의 : 위 값은 의복보정 적용 후 판단값이다. 실시간 생리지표(심박, 체중감소, 소변색) 모니터링 결과가 불리할 경우 즉시 추가 완화를 적용해야 한다.
8. 단계별 관리조치 매뉴얼
8.1 단계구분 기준
| 단계 | 기준(의복보정 후 WBGT, °C) | 주요 조치 |
|---|---|---|
| 관찰 | ~ 26 | 그늘·풍량 확보, 수분 250 mL/20분 |
| 주의 | 26~28 | 작업-휴식 배분, 선풍기·이동식 냉풍기 가동 |
| 경계 | 28~30 | 냉방조끼, 냉음료·전해질 제공, 순응 없는 작업자 제한 |
| 위험 | 30~32 | 주기적 생리지표 체크, 고강도 작업 금지, 추가 휴식 |
| 중대 | > 32 | 비상체계 가동, 작업중지 또는 단기교대, 냉각휴식실 의무화 |
8.2 관리수단 우선순위
- 공학적: 국소냉방, 차열막, 단열·차광, 열원 격리, 국소배기 설치이다.
- 관리적: 교대·휴식 스케줄, 고온시간대 작업 회피, 신규자 순응프로그램이다.
- 개인적: 냉각조끼·냉각토시, 수분·전해질 보충, 의복 경량화이다.
9. 순응(Heat Acclimatization) 프로그램
- 1~2주간 점진적 노출 증가를 통해 발한개시 지연 단축과 심혈관 안정화를 유도한다.
- 첫날 고강도 작업은 20% 이하 시간으로 제한하고 매일 10%씩 증가한다.
- 휴가 후 복귀자는 재순응 절차를 적용한다.
10. 수분·전해질 관리
- 기본: 250 mL 내외를 15~20분 간격으로 제공한다.
- 지속 고강도: 시간당 0.5~1.0 L 범위를 상한으로 한다.
- 염분: 장시간 발한 시 0.1~0.2% 염분 또는 전해질 음료를 제공한다.
주의 : 과도한 수분섭취는 저나트륨혈증을 유발할 수 있으므로 전해질 균형을 유지해야 한다.
11. 현장 의사결정 절차
입력: WBGT_measured, Clothing_AF, Metabolic_Rate, Acclimatization 1) WBGT_adjusted = WBGT_measured + Clothing_AF 2) 기준표에서 대사량·적응상태에 해당하는 허용 WBGT를 찾는다. 3) WBGT_adjusted ≤ 허용치 → 계획 작업-휴식 유지 WBGT_adjusted > 허용치 → 아래 조치 중 최소 2가지 이상 병행 - 작업강도 낮추기 또는 교대주기 단축 - 냉방·차광·풍량 증가 - 냉각조끼 착용, 의복 경량화 - 수분·전해질 보충 강화 4) 생리지표(심박, 체온·피부온, 자각증상) 이상 발생 시 즉시 중지·응급조치 출력: 작업가능 여부, 휴식비율, 추가조치 리스트 12. 예제 계산
조건: 직사일광, 측정값 Tnwb=28.0°C, Tg=45.0°C, Tdb=34.0°C, 긴팔·긴바지 1겹(+1°C), 중작업·적응 상태이다.
1) WBGT_outdoor = 0.7·28.0 + 0.2·45.0 + 0.1·34.0 = 19.6 + 9.0 + 3.4 = 32.0°C 2) 의복보정 적용: WBGT_adjusted = 32.0 + 1 = 33.0°C 3) 중작업·적응 허용 WBGT 28~30°C 범위이므로 초과이다. 4) 조치: - 60분 주기 작업 30~40분, 휴식 20~30분으로 조정 - 그늘막·이동식 냉풍기 설치, 냉각조끼 지급 - 수분·전해질 시간당 0.5~0.75 L 제공 13. WBGT와 다른 지수의 차이
- 열지수(Heat Index): 기온과 습도 기반 체감 더위를 표현하나 복사열을 반영하지 못한다.
- UTCI: 기상·보행자 기준의 열쾌적 평가로 산업현장 복사열 반영이 제한적이다.
- WBGT: 복사열과 증발저항을 간접 반영하여 작업관리 의사결정에 적합하다.
14. 교육·응급대응
- 자각증상 교육: 어지러움, 근육경련, 두통, 혼미, 구토 발생 시 즉시 보고한다.
- 응급키트: 얼음팩, 냉수, 전해질, 체온계, 자동심장충격기를 구비한다.
- 현장 프로토콜: 열사병 의심 시 즉시 냉각(얼음물 담그기 또는 얼음팩 겨드랑이·서혜부)과 119 신고를 병행한다.
15. 기록관리와 문서화
- 측정기록: WBGT 구성값(Tnwb, Tg, Tdb), 의복, 작업강도, 풍속, 일사조건, 시간·위치를 포함한다.
- 판단결정: 기준치, 휴식비율, 투입관리, 이탈사유를 체크리스트로 보관한다.
- 재검토: 고온기간 종료 후 조치효과 분석과 기준 업데이트를 실시한다.
16. 측정기 교정·검증
16.1 현장 전검교정(Verification)
- 건구·습구 센서: 표준 온도계와 동시측정하여 ±0.5°C 이내 확인한다.
- 흑구 센서: 차광 상태와 일사 노출 상태에서 응답특성 비교를 기록한다.
- 습구 관리: 증류수 사용과 면 거즈 청결 유지, 심지 포화상태를 점검한다.
16.2 정기교정
- 주기: 1년 주기를 권장하며 혹서기 전 완료한다.
- 항목: 온도센서 정확도, 흑구 방사율, 데이터로거 시간 정확도를 포함한다.
주의 : 습구의 공기유동 조건이 다르면 동일 온도에서도 Tnwb가 달라질 수 있으므로 제조사 권고 유량 또는 자연통풍 조건을 준수해야 한다.
17. 풍속과 차광의 영향
- 풍속 증가: 증발촉진으로 Tnwb 하강, 그러나 과도한 인공풍은 실제 작업환경을 과소평가할 수 있다.
- 차광: 직사일광 차단 시 Tg가 크게 하강하여 실외식에서 실내식으로 전환 가능하다.
18. 휴대형·고정형 측정 전략
- 휴대형: 단시간 판단과 순시 이동 측정에 유리하다.
- 고정형: 연속 모니터링과 경보발령 자동화에 유리하다.
- 하이브리드: 고정형으로 경향 파악, 휴대형으로 핫스팟 정밀 측정한다.
19. 자동 경보·작업중지 임계값 설정
IF WBGT_adjusted ≥ 30°C AND 중작업 이상 THEN 알람=ON, 작업-휴식=40/20 이하, 추가 냉각조치 시행 IF WBGT_adjusted ≥ 32°C THEN 고강도 작업 중지, 긴급관리 단계 전환 현장 사고이력과 작업특성에 따라 임계값을 보수적으로 설정한다.
20. 체크리스트
| 항목 | 체크포인트 | 빈도 |
|---|---|---|
| 장비 상태 | 센서 손상, 배터리, 시간동기 | 일일 |
| 습구 관리 | 거즈 청결, 증류수 보충 | 매 교대 |
| 측정 절차 | 안정화 15분, 위치·높이 준수 | 매 측정 |
| 의복·작업강도 | 보정값·대사량 기록 | 매 작업 |
| 조치 기록 | 휴식비율, 냉각수단, 수분공급 | 매 변경 |
| 교육 | 증상보고, 응급대응 훈련 | 월 1회 |
21. 자주 발생하는 오류와 해결
- 흑구 그늘 배치 오류: 직사일광 평가 시 흑구가 그늘에 있으면 Tg가 과소평가된다. 측정위치를 재조정한다.
- 안정화 미흡: 흑구 응답시간 미확보로 값이 출렁인다. 최소 15분 대기한다.
- 보정 누락: 의복보정 미적용으로 안전판단이 과감해진다. CAF를 필수로 적용한다.
- 대사량 과소평가: 작업강도를 체계적으로 재분류하고 교대주기 데이터를 확인한다.
22. 표준운영절차(SOP) 예시
제목: WBGT 기반 혹서기 작업관리 SOP 범위: 실외 건설, 야적, 공정설비 인근 작업 1) 측정 - 06:00, 10:00, 14:00, 16:00 정시 측정 및 연속 로깅 - 직사일광 여부 표기, 풍속·구름량 참고기록 2) 평가 - WBGT 계산 → 의복보정 → 대사량·적응 기준 대조 3) 통제 - 단계를 관찰/주의/경계/위험/중대로 구분 - 각 단계별 조치표에 따라 작업-휴식·냉각·급수 시행 4) 모니터링 - 심박>160-연령, 체중감소>2%, 짙은 소변색 시 즉시 휴식 5) 보고 - 이상사례 30분 내 보고, 종료 후 일일요약 제출 6) 개선 - 혹서기 종료 후 KPI 분석(탈진 건수, 생산손실, 이탈률) 23. 현장 배치도 가이드
- 주요 작업구역 50 m 간격으로 측정지점을 설정한다.
- 이동형 그늘막과 휴식존을 고온 핫스팟 인근에 배치한다.
- 급수 스테이션을 100 m 이내 간격으로 배치한다.
24. 내부 감사 포인트
- 장비 교정성적서 유효기간 확인한다.
- 혹서기 일지의 결측구간 유무를 확인한다.
- 교육·훈련 참석율과 응급대응 리허설 기록을 점검한다.
25. FAQ
흑구 지름 50 mm 장비를 써도 되는가
가능하나 표준 150 mm 흑구와의 체계적 차이 보정이 필요하다. 제조사 보정식을 확인하고 현장 비교측정으로 상관식을 갱신하는 것이 안전하다.
풍속계를 반드시 써야 하는가
WBGT 계산 자체에는 필수는 아니나 습구 증발환경 확인과 통제수단 평가에 유용하다. 풍속 1 m·s−1 변화만으로도 Tnwb가 의미 있게 달라질 수 있다.
적응과 비적응은 어떻게 구분하는가
최근 1~2주간 유사 열환경에서 점진적 노출을 거친 경우를 적응으로 본다. 휴가 등 장기 이탈 후 복귀자는 비적응으로 간주하고 재순응을 적용한다.
작업-휴식 비율은 어떻게 검증하는가
심박, 체중변화, 소변색, 자각증상 기록을 병행하고 생산성·품질지표와 연동해 조정한다. 고령자·기저질환자는 보수적으로 적용한다.
의복보정과 냉각조끼를 동시에 쓰면 어떻게 계산하는가
의복보정은 보수적으로 합산 적용하고 냉각조끼 효과는 생리지표 개선을 근거로 행정조치(휴식비율 완화)로 반영한다. 지수에서 직접 빼는 방식은 권장하지 않는다.