산업안전기사 실기 신출대비 — 6.보호구/산업위생(계산·기준)
산업안전기사 실기 신출대비 암기장 전 회차를 한 권으로 — PDF 전자책(문제집·정답해설집)
산업안전기사 실기 신출대비 암기장

산업안전기사 실기 신출대비 — 6.보호구/산업위생(계산·기준)

총 12문항 · 주관식 · A4 약 1장

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산업안전기사 실기 신출대비 — 6.보호구/산업위생(계산·기준)

총 12문항 · 주관식 · 정답·해설 포함
문제 1
어떤 유기용제 취급 작업장에서 1일 8시간 작업 중 공기 중 농도를 구간별로 측정한 결과가 다음과 같다. 이 물질의 8시간 시간가중평균(TWA) 노출농도[ppm]를 계산하고, 노출기준(TWA)이 100ppm일 때 초과 여부를 판정하시오.
- 오전 3시간: 120ppm
- 오후 3시간: 90ppm
- 마지막 2시간: 60ppm
정답 및 해설
[모범답안]
풀이: TWA = ∑(Ci⋅Ti)8=120×3+90×3+60×28=360+270+1208=7508=93.75\dfrac{\sum(C_i \cdot T_i)}{8}=\dfrac{120\times3+90\times3+60\times2}{8}=\dfrac{360+270+120}{8}=\dfrac{750}{8}=93.75ppm
정답: TWA = 93.75ppm, 93.75<10093.75 \lt 100 이므로 노출기준 미초과(적합).
■ 핵심 채점어: TWA / 시간가중평균 / Σ(C·T)/8 / (120×3+90×3+60×2)/8 / 750/8 / 93.75ppm / 미초과/적합
※ 근거: 화학물질 및 물리적 인자의 노출기준(고용노동부 고시)의 TWA(시간가중평균) 정의식 TWA=Σ(Cᵢ·Tᵢ)/8. 8시간을 기준으로 구간농도×구간시간을 합산 후 8로 나눔.


[해설]

노출기준의 시간가중평균(TWA)은 구간별 농도×시간을 모두 더한 뒤 8시간으로 나눈 값이다.

TWA=∑(Ci⋅Ti)8TWA=\dfrac{\sum(C_i\cdot T_i)}{8}
=120×3+90×3+60×28=7508=\dfrac{120\times3+90\times3+60\times2}{8}=\dfrac{750}{8}
==93.75ppm

93.75ppm < 100ppm이므로 노출기준 미초과(적합)이다. 오전 120ppm처럼 한 구간이 100ppm을 넘더라도 판정은 8시간 가중평균으로 한다.

문제 2
독성작용이 유사하여 상가작용(additive)을 하는 두 유기용제에 동시에 노출되는 작업장에서 측정농도와 노출기준(TWA)이 다음과 같다. 복합노출지수(EI)를 계산하고 노출기준 초과 여부를 판정하시오.
- 아세톤: 측정 400ppm / 노출기준 500ppm
- 메틸에틸케톤(MEK): 측정 150ppm / 노출기준 200ppm
정답 및 해설
[모범답안]
풀이: EI = ∑CiLi=400500+150200=0.8+0.75=1.55\sum\dfrac{C_i}{L_i}=\dfrac{400}{500}+\dfrac{150}{200}=0.8+0.75=1.55
정답: EI=1.55>1EI=1.55\gt1 이므로 노출기준 초과(부적합).
■ 핵심 채점어: 복합노출지수 / EI / ΣC/기준 / 400/500=0.8 / 150/200=0.75 / 1.55 / 1 초과/부적합
※ 근거: 노출기준 고시상 상가작용(독성작용이 유사한 물질)이 혼재할 때 노출지수 EI=Σ(Cᵢ/Lᵢ)로 평가하며, EI>1이면 노출기준 초과로 판정.


[해설]

독성작용이 유사한 물질은 상가작용을 하므로 노출기준 고시에 따라 복합노출지수(EI)로 평가하고, 1을 넘으면 노출기준 초과로 본다.

EI=∑CiLi=400500+150200EI=\sum\dfrac{C_i}{L_i}=\dfrac{400}{500}+\dfrac{150}{200}
=0.8+0.75=1.55=0.8+0.75=1.55

EI=1.55>1EI=1.55\gt1이므로 노출기준 초과(부적합)이다.

혼동 주의: 아세톤 400<500, MEK 150<200처럼 따로 비교하면 둘 다 기준 미만이라 안전해 보이지만, 상가작용 물질은 반드시 비율을 합산해 판정한다.

문제 3
1일 12시간 교대(장시간 근무) 작업자가 있다. 정상 8시간 기준 노출기준(TWA)이 100ppm인 유해물질에 대해 Brief-Scala 보정법으로 보정된 노출기준[ppm]을 구하시오.
(보정계수 RF = 8h×24−h16\dfrac{8}{h}\times\dfrac{24-h}{16}, h = 1일 노출시간)
정답 및 해설
[모범답안]
풀이: RF = 812×24−1216=0.6667×0.75=0.5\dfrac{8}{12}\times\dfrac{24-12}{16}=0.6667\times0.75=0.5
보정 노출기준 = 원래 노출기준 × RF = 100×0.5=50100\times0.5=50ppm
정답: 보정된 노출기준 = 50ppm.
■ 핵심 채점어: Brief-Scala / 보정계수 RF / (8/h)×((24-h)/16) / (8/12)×(12/16) / 0.5 / 100×0.5 / 50ppm
※ 근거: 산업위생 표준 비정상 근무시간 보정모델인 Brief-Scala법: RF=(8/h)×((24−h)/16), 보정노출기준=노출기준×RF.


[해설]

Brief-Scala 보정법은 하루 노출시간 h가 8시간보다 길면 노출이 늘고 회복시간(24−h)이 줄어드는 만큼 노출기준을 낮춘다.

RF=812×24−1216RF=\dfrac{8}{12}\times\dfrac{24-12}{16}
=0.6667×0.75=0.5=0.6667\times0.75=0.5
100×0.5=100\times0.5=50ppm

앞 분수는 노출시간이 늘어난 몫을, 뒤 분수는 회복시간이 줄어든 몫을 반영한다. 그래서 h=8이면 RF=1이 되어 원래 기준이 그대로 적용된다.

문제 4
어떤 분진에 대해 반면형 방진마스크(지정보호계수 APF = 10)를 사용하려 한다. 이 분진의 노출기준(TWA)은 5mg/m³이다.
(1) 이 호흡보호구의 최대사용농도(MUC)[mg/m³]를 구하시오.
(2) 작업장 공기 중 분진농도가 40mg/m³일 때 이 방진마스크의 사용 적합 여부를 판정하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이:
(1) MUC = APF × 노출기준 = 10×5=5010\times5=50mg/m³
(2) 필요보호계수 = 공기 중 농도/노출기준 = 405=8\dfrac{40}{5}=8. APF(10) ≥\ge 필요보호계수(8) 이고 공기 중 농도 40 <\lt MUC(50)
정답: (1) MUC = 50mg/m³, (2) 사용 적합.
■ 핵심 채점어: 최대사용농도 / MUC=APF×노출기준 / 10×5=50mg/m³ / 필요보호계수 40/5=8 / APF≥필요보호계수 / 적합
※ 근거: 산업위생 호흡보호구 선정 표준식: 최대사용농도 MUC=지정보호계수(APF)×노출기준, 필요보호계수=공기중농도/노출기준, APF≥필요보호계수이면 적합.


[해설]

호흡보호구는 지정보호계수(APF)만큼 유해물질 농도를 낮춰준다고 보므로, APF에 노출기준을 곱한 값이 그 보호구로 안전하게 방어할 수 있는 상한 농도(MUC)가 된다.

(1) MUC=APF×TWA=10×5=50MUC=APF\times TWA=10\times5=50mg/m³이다.

(2) 적합 여부는 공기 중 농도가 MUC보다 낮은지, 또는 필요보호계수(공기 중 농도÷노출기준)가 APF 이하인지로 판정하며,
405=8≤10(APF)\dfrac{40}{5}=8\le10(APF)이고 40<50(MUC)40\lt50(MUC)이므로 이 마스크는 사용 적합하다.

두 조건은 같은 판정을 다른 방식으로 표현한 것이므로 하나만 제시해도 되지만, 함께 쓰면 근거가 명확해진다.

문제 5
소음의 허용노출시간은 5dB 변화율(교환율) 기준으로 T=82(L−90)/5T=\dfrac{8}{2^{(L-90)/5}} [시간]으로 산정한다(90dB(A)에서 8시간 기준). 소음수준이 (1) 100dB(A), (2) 105dB(A)일 때 각각의 1일 허용노출시간[시간]을 구하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이:
(1) L=100: T = 82(100−90)/5=822=84=2\dfrac{8}{2^{(100-90)/5}}=\dfrac{8}{2^{2}}=\dfrac{8}{4}=2시간
(2) L=105: T = 82(105−90)/5=823=88=1\dfrac{8}{2^{(105-90)/5}}=\dfrac{8}{2^{3}}=\dfrac{8}{8}=1시간
정답: (1) 2시간, (2) 1시간.
■ 핵심 채점어: 허용노출시간 / 5dB 교환율 / T=8/2^((L-90)/5) / 8/2²=2시간 / 8/2³=1시간
※ 근거: 산업안전보건법령 소음 노출기준(90dB(A) 8시간, 5dB 교환율)에 근거한 허용노출시간 산정식 T=8/2^((L−90)/5).


[해설]

소음 노출기준은 90dB(A)에서 8시간이고, 5dB 교환율에 따라 5dB 오를 때마다 허용시간이 절반으로 준다.

100dB(A)일 때
T=82(100−90)/5=822=2T=\dfrac{8}{2^{(100-90)/5}}=\dfrac{8}{2^{2}}=2시간

105dB(A)일 때
T=82(105−90)/5=823=1T=\dfrac{8}{2^{(105-90)/5}}=\dfrac{8}{2^{3}}=1시간

지수 (L−90)/5는 90dB보다 5dB씩 몇 단계 높은지를 뜻하므로, 100dB은 8시간을 두 번 반으로 나눠 2시간, 105dB은 세 번 나눠 1시간이 된다.

문제 6
동일한 음압레벨 90dB의 소음원이 여러 대 동시에 가동될 때 합성 소음레벨은 L_합 = L+10⋅log⁡10(n)L+10\cdot\log_{10}(n) [dB]로 계산한다. (1) 90dB 기계 2대, (2) 90dB 기계 3대를 동시 가동할 때 합성 소음레벨[dB]을 각각 구하시오. (log2=0.301, log3=0.477)
정답 및 해설
[모범답안]
풀이:
(1) L_합 = 90+10×log⁡10(2)=90+10×0.301=90+3.01=93.090+10\times\log_{10}(2)=90+10\times0.301=90+3.01=93.0dB
(2) L_합 = 90+10×log⁡10(3)=90+10×0.477=90+4.77=94.890+10\times\log_{10}(3)=90+10\times0.477=90+4.77=94.8dB
정답: (1) 약 93.0dB, (2) 약 94.8dB.
■ 핵심 채점어: 합성 소음레벨 / L+10·log(n) / 90+3.01=93.0dB / 90+4.77=94.8dB
※ 근거: 음압레벨(데시벨)의 에너지 합산 표준식 L_합=10·log₁₀(Σ10^(Lᵢ/10)); 동일레벨 n개는 L+10·log₁₀(n).


[해설]

데시벨은 로그 단위라서 같은 레벨의 소음원 n대를 합칠 때는 에너지 합산식 L+10log⁡10nL+10\log_{10}n을 쓴다.

2대 가동
90+10×0.301=90+3.01≈93.090+10\times0.301=90+3.01\approx93.0dB

3대 가동
90+10×0.477=90+4.77≈94.890+10\times0.477=90+4.77\approx94.8dB

혼동 주의: 같은 소음원이 2대가 되면 약 3dB만 오른다. 90×2나 90+90처럼 산술로 더하면 오답이다.

문제 7
귀마개(NRR 26dB)와 귀덮개(NRR 29dB)를 이중(동시)으로 착용하였다. (1) 두 보호구의 NRR을 단순 합산(26+29)하면 안 되는 이유를 한 줄로 쓰고, (2) OSHA 권장 규칙(두 보호구 중 큰 NRR에 5dB 가산)에 따라 이중 착용 시 합성 차음성능(NRR)[dB]을 구하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이:
(1) 차음은 데시벨(로그 스케일) 값이라 산술 합산이 성립하지 않고, 골전도 등으로 실제 감쇠가 제한되기 때문.
(2) 합성 NRR = 큰 값(29)+5=34(29)+5=34dB
정답: (1) 단순 산술합 불가(로그 스케일·골전도 한계), (2) 34dB.
■ 핵심 채점어: 이중 청력보호구 / 단순 합산 불가 / 로그 스케일/골전도 / 큰 NRR+5 / 29+5=34dB
※ 근거: OSHA 이중 청력보호구(귀마개+귀덮개) 권장 규칙: 두 장치 중 높은 NRR에 5dB를 가산해 합성 차음성능을 추정.


[해설]

OSHA 권장 규칙은 귀마개와 귀덮개를 함께 쓸 때 큰 NRR에 5dB만 가산하는 방식이다.

NRR은 데시벨(로그 스케일) 값이므로 26+29=55dB처럼 산술 합산할 수 없다. 또 소리가 머리뼈를 타고 전달되는 골전도는 보호구로 막을 수 없어, 겹쳐 써도 실제 감쇠가 제한된다.

합성 NRR = 큰 NRR + 5
=29+5=29+5
= 34dB

혼동 주의: 기준값은 작은 귀마개(26)가 아니라 큰 귀덮개(29)다.

문제 8
플랜지가 부착된 외부식 국소배기 후드의 필요송풍량은 Q=60×0.75×V×(10X2+A)Q=60\times0.75\times V\times(10X^{2}+A) [m³/min]로 계산한다. 제어풍속 V = 0.5m/s, 발생원까지 거리 X = 0.25m, 후드 개구면적 A = 0.15m²일 때 필요송풍량[m³/min]을 구하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이:
10X2+A=10×(0.25)2+0.15=10×0.0625+0.15=0.625+0.15=0.77510X^{2}+A=10\times(0.25)^{2}+0.15=10\times0.0625+0.15=0.625+0.15=0.775
Q=60×0.75×0.5×0.775=22.5×0.775=17.4375Q=60\times0.75\times0.5\times0.775=22.5\times0.775=17.4375
정답: Q≈17.44Q\approx17.44m³/min.
■ 핵심 채점어: 플랜지 외부식 / Q=60×0.75×V×(10X²+A) / 0.775 / 22.5×0.775 / 17.44 m³/min
※ 근거: 산업환기 표준식(플랜지 부착 자유공간 외부식 후드, Della Valle 계열): Q=60·0.75·V·(10X²+A). 플랜지 부착 시 계수 0.75 적용.


[해설]

플랜지 부착 외부식 후드의 필요송풍량은 Q=60×0.75×V×(10X2+A)로 구한다. 플랜지가 후드 뒤쪽에서 빨려 드는 공기를 막아 송풍량이 0.75배로 줄고, 60은 m/s 풍속을 분당 값으로 바꾸는 상수다.

10X2+A=10×0.252+0.15=0.625+0.15=0.77510X^{2}+A=10\times0.25^{2}+0.15=0.625+0.15=0.775
Q=60×0.75×0.5×0.775=22.5×0.775=17.4375Q=60\times0.75\times0.5\times0.775=22.5\times0.775=17.4375
따라서 필요송풍량은 약 17.44 m3/min이다.

혼동 주의: 플랜지가 없는 자유공간 외부식 후드는 계수 0.75 없이 Q=60·V·(10X2+A)로 계산한다.

문제 9
포위식(부스식) 국소배기 후드는 개구면 전체를 제어풍속으로 흡인하므로 필요송풍량을 Q=60×A×VQ=60\times A\times V [m³/min]로 계산한다. 개구면적 A = 0.5m², 제어풍속 V = 0.4m/s일 때 필요송풍량[m³/min]을 구하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이: Q=60×A×V=60×0.5×0.4=12Q=60\times A\times V=60\times0.5\times0.4=12
정답: Q = 12m³/min.
■ 핵심 채점어: 포위식/부스식 후드 / Q=60·A·V / 개구면적×제어풍속 / 60×0.5×0.4 / 12 m³/min
※ 근거: 산업환기 표준식: 포위식(부스식) 후드 필요송풍량 = 개구면적 × 제어풍속(×60으로 분당 환산).


[해설]

포위식(부스식) 후드는 발생원을 감싸고 개구면 전체를 제어풍속으로 흡인한다. 그래서 필요송풍량은 개구면적 × 제어풍속으로 구한다.

Q=60×A×VQ=60\times A\times V
=60×0.5×0.4=60\times0.5\times0.4
= 12 m3/min

60은 m/s 단위 제어풍속으로 구한 값을 분당 송풍량으로 바꾸는 단위 환산 상수다. 빠뜨리면 초당 값인 0.2m3/s가 나와 단위가 틀린다.

문제 10
국소배기 덕트에서 필요송풍량 Q = 12m³/min의 공기를 반송속도(덕트 내 풍속) V = 20m/s로 이송하려 한다. 원형 덕트의 소요 내경 D[mm]를 구하시오. (Q=A⋅VQ=A\cdot V, A=πD24A=\dfrac{\pi D^{2}}{4})
정답 및 해설
[모범답안]
풀이:
Q = 12m³/min = 1260=0.2\dfrac{12}{60}=0.2m³/s
A = QV=0.220=0.01\dfrac{Q}{V}=\dfrac{0.2}{20}=0.01m²
D = 4Aπ=4×0.013.1416=0.012732=0.1128\sqrt{\dfrac{4A}{\pi}}=\sqrt{\dfrac{4\times0.01}{3.1416}}=\sqrt{0.012732}=0.1128m
정답: D≈0.113D\approx0.113m = 약 113mm.
■ 핵심 채점어: 반송속도 / Q=A·V / 단위환산 12/60=0.2m³/s / A=Q/V=0.01m² / D=√(4A/π) / 약 113mm
※ 근거: 유체 연속방정식 Q=A·V와 원형단면 A=πD²/4. Q를 m³/s로 환산 후 단면적→직경 산정.


[해설]

유체 연속방정식 Q=A·V로 덕트 단면적을 구하고, 원 면적식 A=πD2/4에서 직경을 역산한다. 반송속도는 분진이 덕트 안에 가라앉지 않도록 유지하는 덕트 내 풍속이다.

Q=1260=0.2Q=\dfrac{12}{60}=0.2 m3/s
A=QV=0.220=0.01A=\dfrac{Q}{V}=\dfrac{0.2}{20}=0.01 m2
D=4×0.013.1416=0.012732=0.1128D=\sqrt{\dfrac{4\times0.01}{3.1416}}=\sqrt{0.012732}=0.1128 m
따라서 소요 내경은 약 113 mm이다.

혼동 주의: 송풍량을 m3/s로 바꾸지 않고 m/s 풍속으로 나누면 단위가 맞지 않아 답이 크게 어긋난다.

문제 11
국소배기용 송풍기의 소요동력은 P=Q×ΔP6,120×ηP=\dfrac{Q\times\Delta P}{6{,}120\times\eta} [kW]로 계산한다(Q: 송풍량[m³/min], ΔP: 전압손실[mmAq], η: 효율). Q = 200m³/min, ΔP = 100mmAq, 효율 η = 0.6일 때 송풍기 소요동력[kW]을 구하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이: P=200×1006,120×0.6=20,0003,672=5.446P=\dfrac{200\times100}{6{,}120\times0.6}=\dfrac{20{,}000}{3{,}672}=5.446
정답: P≈5.45P\approx5.45kW.
■ 핵심 채점어: 송풍기 소요동력 / P=Q·ΔP/(6120·η) / 200×100=20000 / 6120×0.6=3672 / 5.45kW
※ 근거: 산업환기 송풍기 축동력 표준식 P[kW]=Q·ΔP/(6120·η) (Q: m³/min, ΔP: mmAq). 6120은 단위환산 상수.


[해설]

송풍기가 공기를 밀어내는 데 필요한 동력은 송풍량과 압력손실의 곱을 효율로 나눈 값이며, 6,120은 m³/min·mmAq 단위를 kW로 맞추기 위한 환산 상수다.

P=Q×ΔP6,120×η=200×1006,120×0.6=20,0003,672≈5.45P=\dfrac{Q\times\Delta P}{6{,}120\times\eta}=\dfrac{200\times100}{6{,}120\times0.6}=\dfrac{20{,}000}{3{,}672}\approx5.45kW이다.

효율 η이 낮을수록 분모가 작아져 동력이 더 크게 요구된다는 관계를 이해하고 있어야 하며, 6,120을 빠뜨리거나 분자·분모를 바꿔 계산하면 오답이 된다.

문제 12
방독마스크 정화통 1개의 유효사용시간(파과까지의 사용 가능시간)이 40분인 작업환경에서, 1일 4시간(240분) 연속 유해가스 작업을 수행하려 한다. 작업 완료까지 준비해야 할 정화통의 최소 개수를 구하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이: 필요 개수 = 총작업시간 / 정화통 1개 유효사용시간 = 24040=6\dfrac{240}{40}=6 (나누어 떨어지지 않으면 올림)
정답: 정화통 최소 6개.
■ 핵심 채점어: 정화통 개수 / 총작업시간/유효사용시간 / 240/40 / 올림 / 6개
※ 근거: 정화통 유효사용시간(파과시간) 기반 소요량 산정: 소요 개수=총작업시간÷1개 유효사용시간(비정수 시 올림).


[해설]

방독마스크 정화통은 유효사용시간(파과시간)이 지나면 흡착 능력을 잃고 유해가스가 새어 들어온다. 그래서 총작업시간을 정화통 1개의 유효사용시간으로 나눠 필요한 개수를 정한다.

필요 개수 = 총작업시간 ÷ 1개 유효사용시간
24040=6\dfrac{240}{40}=6
따라서 정화통은 최소 6개가 필요하다.

혼동 주의: 나눈 값이 정수가 아니면 버리지 말고 올림해야 작업이 끝날 때까지 보호된다.

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산업안전기사 실기 신출대비 — 6.보호구/산업위생(계산·기준)
총 12문항 · 주관식 · 정답·해설 포함
문제 1
어떤 유기용제 취급 작업장에서 1일 8시간 작업 중 공기 중 농도를 구간별로 측정한 결과가 다음과 같다. 이 물질의 8시간 시간가중평균(TWA) 노출농도[ppm]를 계산하고, 노출기준(TWA)이 100ppm일 때 초과 여부를 판정하시오.
- 오전 3시간: 120ppm
- 오후 3시간: 90ppm
- 마지막 2시간: 60ppm
정답 및 해설
[모범답안]
풀이: TWA = ∑(Ci⋅Ti)8=120×3+90×3+60×28=360+270+1208=7508=93.75\dfrac{\sum(C_i \cdot T_i)}{8}=\dfrac{120\times3+90\times3+60\times2}{8}=\dfrac{360+270+120}{8}=\dfrac{750}{8}=93.75ppm
정답: TWA = 93.75ppm, 93.75<10093.75 \lt 100 이므로 노출기준 미초과(적합).
■ 핵심 채점어: TWA / 시간가중평균 / Σ(C·T)/8 / (120×3+90×3+60×2)/8 / 750/8 / 93.75ppm / 미초과/적합
※ 근거: 화학물질 및 물리적 인자의 노출기준(고용노동부 고시)의 TWA(시간가중평균) 정의식 TWA=Σ(Cᵢ·Tᵢ)/8. 8시간을 기준으로 구간농도×구간시간을 합산 후 8로 나눔.


[해설]

노출기준의 시간가중평균(TWA)은 구간별 농도×시간을 모두 더한 뒤 8시간으로 나눈 값이다.

TWA=∑(Ci⋅Ti)8TWA=\dfrac{\sum(C_i\cdot T_i)}{8}
=120×3+90×3+60×28=7508=\dfrac{120\times3+90\times3+60\times2}{8}=\dfrac{750}{8}
==93.75ppm

93.75ppm < 100ppm이므로 노출기준 미초과(적합)이다. 오전 120ppm처럼 한 구간이 100ppm을 넘더라도 판정은 8시간 가중평균으로 한다.

문제 2
독성작용이 유사하여 상가작용(additive)을 하는 두 유기용제에 동시에 노출되는 작업장에서 측정농도와 노출기준(TWA)이 다음과 같다. 복합노출지수(EI)를 계산하고 노출기준 초과 여부를 판정하시오.
- 아세톤: 측정 400ppm / 노출기준 500ppm
- 메틸에틸케톤(MEK): 측정 150ppm / 노출기준 200ppm
정답 및 해설
[모범답안]
풀이: EI = ∑CiLi=400500+150200=0.8+0.75=1.55\sum\dfrac{C_i}{L_i}=\dfrac{400}{500}+\dfrac{150}{200}=0.8+0.75=1.55
정답: EI=1.55>1EI=1.55\gt1 이므로 노출기준 초과(부적합).
■ 핵심 채점어: 복합노출지수 / EI / ΣC/기준 / 400/500=0.8 / 150/200=0.75 / 1.55 / 1 초과/부적합
※ 근거: 노출기준 고시상 상가작용(독성작용이 유사한 물질)이 혼재할 때 노출지수 EI=Σ(Cᵢ/Lᵢ)로 평가하며, EI>1이면 노출기준 초과로 판정.


[해설]

독성작용이 유사한 물질은 상가작용을 하므로 노출기준 고시에 따라 복합노출지수(EI)로 평가하고, 1을 넘으면 노출기준 초과로 본다.

EI=∑CiLi=400500+150200EI=\sum\dfrac{C_i}{L_i}=\dfrac{400}{500}+\dfrac{150}{200}
=0.8+0.75=1.55=0.8+0.75=1.55

EI=1.55>1EI=1.55\gt1이므로 노출기준 초과(부적합)이다.

혼동 주의: 아세톤 400<500, MEK 150<200처럼 따로 비교하면 둘 다 기준 미만이라 안전해 보이지만, 상가작용 물질은 반드시 비율을 합산해 판정한다.

문제 3
1일 12시간 교대(장시간 근무) 작업자가 있다. 정상 8시간 기준 노출기준(TWA)이 100ppm인 유해물질에 대해 Brief-Scala 보정법으로 보정된 노출기준[ppm]을 구하시오.
(보정계수 RF = 8h×24−h16\dfrac{8}{h}\times\dfrac{24-h}{16}, h = 1일 노출시간)
정답 및 해설
[모범답안]
풀이: RF = 812×24−1216=0.6667×0.75=0.5\dfrac{8}{12}\times\dfrac{24-12}{16}=0.6667\times0.75=0.5
보정 노출기준 = 원래 노출기준 × RF = 100×0.5=50100\times0.5=50ppm
정답: 보정된 노출기준 = 50ppm.
■ 핵심 채점어: Brief-Scala / 보정계수 RF / (8/h)×((24-h)/16) / (8/12)×(12/16) / 0.5 / 100×0.5 / 50ppm
※ 근거: 산업위생 표준 비정상 근무시간 보정모델인 Brief-Scala법: RF=(8/h)×((24−h)/16), 보정노출기준=노출기준×RF.


[해설]

Brief-Scala 보정법은 하루 노출시간 h가 8시간보다 길면 노출이 늘고 회복시간(24−h)이 줄어드는 만큼 노출기준을 낮춘다.

RF=812×24−1216RF=\dfrac{8}{12}\times\dfrac{24-12}{16}
=0.6667×0.75=0.5=0.6667\times0.75=0.5
100×0.5=100\times0.5=50ppm

앞 분수는 노출시간이 늘어난 몫을, 뒤 분수는 회복시간이 줄어든 몫을 반영한다. 그래서 h=8이면 RF=1이 되어 원래 기준이 그대로 적용된다.

문제 4
어떤 분진에 대해 반면형 방진마스크(지정보호계수 APF = 10)를 사용하려 한다. 이 분진의 노출기준(TWA)은 5mg/m³이다.
(1) 이 호흡보호구의 최대사용농도(MUC)[mg/m³]를 구하시오.
(2) 작업장 공기 중 분진농도가 40mg/m³일 때 이 방진마스크의 사용 적합 여부를 판정하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이:
(1) MUC = APF × 노출기준 = 10×5=5010\times5=50mg/m³
(2) 필요보호계수 = 공기 중 농도/노출기준 = 405=8\dfrac{40}{5}=8. APF(10) ≥\ge 필요보호계수(8) 이고 공기 중 농도 40 <\lt MUC(50)
정답: (1) MUC = 50mg/m³, (2) 사용 적합.
■ 핵심 채점어: 최대사용농도 / MUC=APF×노출기준 / 10×5=50mg/m³ / 필요보호계수 40/5=8 / APF≥필요보호계수 / 적합
※ 근거: 산업위생 호흡보호구 선정 표준식: 최대사용농도 MUC=지정보호계수(APF)×노출기준, 필요보호계수=공기중농도/노출기준, APF≥필요보호계수이면 적합.


[해설]

호흡보호구는 지정보호계수(APF)만큼 유해물질 농도를 낮춰준다고 보므로, APF에 노출기준을 곱한 값이 그 보호구로 안전하게 방어할 수 있는 상한 농도(MUC)가 된다.

(1) MUC=APF×TWA=10×5=50MUC=APF\times TWA=10\times5=50mg/m³이다.

(2) 적합 여부는 공기 중 농도가 MUC보다 낮은지, 또는 필요보호계수(공기 중 농도÷노출기준)가 APF 이하인지로 판정하며,
405=8≤10(APF)\dfrac{40}{5}=8\le10(APF)이고 40<50(MUC)40\lt50(MUC)이므로 이 마스크는 사용 적합하다.

두 조건은 같은 판정을 다른 방식으로 표현한 것이므로 하나만 제시해도 되지만, 함께 쓰면 근거가 명확해진다.

문제 5
소음의 허용노출시간은 5dB 변화율(교환율) 기준으로 T=82(L−90)/5T=\dfrac{8}{2^{(L-90)/5}} [시간]으로 산정한다(90dB(A)에서 8시간 기준). 소음수준이 (1) 100dB(A), (2) 105dB(A)일 때 각각의 1일 허용노출시간[시간]을 구하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이:
(1) L=100: T = 82(100−90)/5=822=84=2\dfrac{8}{2^{(100-90)/5}}=\dfrac{8}{2^{2}}=\dfrac{8}{4}=2시간
(2) L=105: T = 82(105−90)/5=823=88=1\dfrac{8}{2^{(105-90)/5}}=\dfrac{8}{2^{3}}=\dfrac{8}{8}=1시간
정답: (1) 2시간, (2) 1시간.
■ 핵심 채점어: 허용노출시간 / 5dB 교환율 / T=8/2^((L-90)/5) / 8/2²=2시간 / 8/2³=1시간
※ 근거: 산업안전보건법령 소음 노출기준(90dB(A) 8시간, 5dB 교환율)에 근거한 허용노출시간 산정식 T=8/2^((L−90)/5).


[해설]

소음 노출기준은 90dB(A)에서 8시간이고, 5dB 교환율에 따라 5dB 오를 때마다 허용시간이 절반으로 준다.

100dB(A)일 때
T=82(100−90)/5=822=2T=\dfrac{8}{2^{(100-90)/5}}=\dfrac{8}{2^{2}}=2시간

105dB(A)일 때
T=82(105−90)/5=823=1T=\dfrac{8}{2^{(105-90)/5}}=\dfrac{8}{2^{3}}=1시간

지수 (L−90)/5는 90dB보다 5dB씩 몇 단계 높은지를 뜻하므로, 100dB은 8시간을 두 번 반으로 나눠 2시간, 105dB은 세 번 나눠 1시간이 된다.

문제 6
동일한 음압레벨 90dB의 소음원이 여러 대 동시에 가동될 때 합성 소음레벨은 L_합 = L+10⋅log⁡10(n)L+10\cdot\log_{10}(n) [dB]로 계산한다. (1) 90dB 기계 2대, (2) 90dB 기계 3대를 동시 가동할 때 합성 소음레벨[dB]을 각각 구하시오. (log2=0.301, log3=0.477)
정답 및 해설
[모범답안]
풀이:
(1) L_합 = 90+10×log⁡10(2)=90+10×0.301=90+3.01=93.090+10\times\log_{10}(2)=90+10\times0.301=90+3.01=93.0dB
(2) L_합 = 90+10×log⁡10(3)=90+10×0.477=90+4.77=94.890+10\times\log_{10}(3)=90+10\times0.477=90+4.77=94.8dB
정답: (1) 약 93.0dB, (2) 약 94.8dB.
■ 핵심 채점어: 합성 소음레벨 / L+10·log(n) / 90+3.01=93.0dB / 90+4.77=94.8dB
※ 근거: 음압레벨(데시벨)의 에너지 합산 표준식 L_합=10·log₁₀(Σ10^(Lᵢ/10)); 동일레벨 n개는 L+10·log₁₀(n).


[해설]

데시벨은 로그 단위라서 같은 레벨의 소음원 n대를 합칠 때는 에너지 합산식 L+10log⁡10nL+10\log_{10}n을 쓴다.

2대 가동
90+10×0.301=90+3.01≈93.090+10\times0.301=90+3.01\approx93.0dB

3대 가동
90+10×0.477=90+4.77≈94.890+10\times0.477=90+4.77\approx94.8dB

혼동 주의: 같은 소음원이 2대가 되면 약 3dB만 오른다. 90×2나 90+90처럼 산술로 더하면 오답이다.

문제 7
귀마개(NRR 26dB)와 귀덮개(NRR 29dB)를 이중(동시)으로 착용하였다. (1) 두 보호구의 NRR을 단순 합산(26+29)하면 안 되는 이유를 한 줄로 쓰고, (2) OSHA 권장 규칙(두 보호구 중 큰 NRR에 5dB 가산)에 따라 이중 착용 시 합성 차음성능(NRR)[dB]을 구하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이:
(1) 차음은 데시벨(로그 스케일) 값이라 산술 합산이 성립하지 않고, 골전도 등으로 실제 감쇠가 제한되기 때문.
(2) 합성 NRR = 큰 값(29)+5=34(29)+5=34dB
정답: (1) 단순 산술합 불가(로그 스케일·골전도 한계), (2) 34dB.
■ 핵심 채점어: 이중 청력보호구 / 단순 합산 불가 / 로그 스케일/골전도 / 큰 NRR+5 / 29+5=34dB
※ 근거: OSHA 이중 청력보호구(귀마개+귀덮개) 권장 규칙: 두 장치 중 높은 NRR에 5dB를 가산해 합성 차음성능을 추정.


[해설]

OSHA 권장 규칙은 귀마개와 귀덮개를 함께 쓸 때 큰 NRR에 5dB만 가산하는 방식이다.

NRR은 데시벨(로그 스케일) 값이므로 26+29=55dB처럼 산술 합산할 수 없다. 또 소리가 머리뼈를 타고 전달되는 골전도는 보호구로 막을 수 없어, 겹쳐 써도 실제 감쇠가 제한된다.

합성 NRR = 큰 NRR + 5
=29+5=29+5
= 34dB

혼동 주의: 기준값은 작은 귀마개(26)가 아니라 큰 귀덮개(29)다.

문제 8
플랜지가 부착된 외부식 국소배기 후드의 필요송풍량은 Q=60×0.75×V×(10X2+A)Q=60\times0.75\times V\times(10X^{2}+A) [m³/min]로 계산한다. 제어풍속 V = 0.5m/s, 발생원까지 거리 X = 0.25m, 후드 개구면적 A = 0.15m²일 때 필요송풍량[m³/min]을 구하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이:
10X2+A=10×(0.25)2+0.15=10×0.0625+0.15=0.625+0.15=0.77510X^{2}+A=10\times(0.25)^{2}+0.15=10\times0.0625+0.15=0.625+0.15=0.775
Q=60×0.75×0.5×0.775=22.5×0.775=17.4375Q=60\times0.75\times0.5\times0.775=22.5\times0.775=17.4375
정답: Q≈17.44Q\approx17.44m³/min.
■ 핵심 채점어: 플랜지 외부식 / Q=60×0.75×V×(10X²+A) / 0.775 / 22.5×0.775 / 17.44 m³/min
※ 근거: 산업환기 표준식(플랜지 부착 자유공간 외부식 후드, Della Valle 계열): Q=60·0.75·V·(10X²+A). 플랜지 부착 시 계수 0.75 적용.


[해설]

플랜지 부착 외부식 후드의 필요송풍량은 Q=60×0.75×V×(10X2+A)로 구한다. 플랜지가 후드 뒤쪽에서 빨려 드는 공기를 막아 송풍량이 0.75배로 줄고, 60은 m/s 풍속을 분당 값으로 바꾸는 상수다.

10X2+A=10×0.252+0.15=0.625+0.15=0.77510X^{2}+A=10\times0.25^{2}+0.15=0.625+0.15=0.775
Q=60×0.75×0.5×0.775=22.5×0.775=17.4375Q=60\times0.75\times0.5\times0.775=22.5\times0.775=17.4375
따라서 필요송풍량은 약 17.44 m3/min이다.

혼동 주의: 플랜지가 없는 자유공간 외부식 후드는 계수 0.75 없이 Q=60·V·(10X2+A)로 계산한다.

문제 9
포위식(부스식) 국소배기 후드는 개구면 전체를 제어풍속으로 흡인하므로 필요송풍량을 Q=60×A×VQ=60\times A\times V [m³/min]로 계산한다. 개구면적 A = 0.5m², 제어풍속 V = 0.4m/s일 때 필요송풍량[m³/min]을 구하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이: Q=60×A×V=60×0.5×0.4=12Q=60\times A\times V=60\times0.5\times0.4=12
정답: Q = 12m³/min.
■ 핵심 채점어: 포위식/부스식 후드 / Q=60·A·V / 개구면적×제어풍속 / 60×0.5×0.4 / 12 m³/min
※ 근거: 산업환기 표준식: 포위식(부스식) 후드 필요송풍량 = 개구면적 × 제어풍속(×60으로 분당 환산).


[해설]

포위식(부스식) 후드는 발생원을 감싸고 개구면 전체를 제어풍속으로 흡인한다. 그래서 필요송풍량은 개구면적 × 제어풍속으로 구한다.

Q=60×A×VQ=60\times A\times V
=60×0.5×0.4=60\times0.5\times0.4
= 12 m3/min

60은 m/s 단위 제어풍속으로 구한 값을 분당 송풍량으로 바꾸는 단위 환산 상수다. 빠뜨리면 초당 값인 0.2m3/s가 나와 단위가 틀린다.

문제 10
국소배기 덕트에서 필요송풍량 Q = 12m³/min의 공기를 반송속도(덕트 내 풍속) V = 20m/s로 이송하려 한다. 원형 덕트의 소요 내경 D[mm]를 구하시오. (Q=A⋅VQ=A\cdot V, A=πD24A=\dfrac{\pi D^{2}}{4})
정답 및 해설
[모범답안]
풀이:
Q = 12m³/min = 1260=0.2\dfrac{12}{60}=0.2m³/s
A = QV=0.220=0.01\dfrac{Q}{V}=\dfrac{0.2}{20}=0.01m²
D = 4Aπ=4×0.013.1416=0.012732=0.1128\sqrt{\dfrac{4A}{\pi}}=\sqrt{\dfrac{4\times0.01}{3.1416}}=\sqrt{0.012732}=0.1128m
정답: D≈0.113D\approx0.113m = 약 113mm.
■ 핵심 채점어: 반송속도 / Q=A·V / 단위환산 12/60=0.2m³/s / A=Q/V=0.01m² / D=√(4A/π) / 약 113mm
※ 근거: 유체 연속방정식 Q=A·V와 원형단면 A=πD²/4. Q를 m³/s로 환산 후 단면적→직경 산정.


[해설]

유체 연속방정식 Q=A·V로 덕트 단면적을 구하고, 원 면적식 A=πD2/4에서 직경을 역산한다. 반송속도는 분진이 덕트 안에 가라앉지 않도록 유지하는 덕트 내 풍속이다.

Q=1260=0.2Q=\dfrac{12}{60}=0.2 m3/s
A=QV=0.220=0.01A=\dfrac{Q}{V}=\dfrac{0.2}{20}=0.01 m2
D=4×0.013.1416=0.012732=0.1128D=\sqrt{\dfrac{4\times0.01}{3.1416}}=\sqrt{0.012732}=0.1128 m
따라서 소요 내경은 약 113 mm이다.

혼동 주의: 송풍량을 m3/s로 바꾸지 않고 m/s 풍속으로 나누면 단위가 맞지 않아 답이 크게 어긋난다.

문제 11
국소배기용 송풍기의 소요동력은 P=Q×ΔP6,120×ηP=\dfrac{Q\times\Delta P}{6{,}120\times\eta} [kW]로 계산한다(Q: 송풍량[m³/min], ΔP: 전압손실[mmAq], η: 효율). Q = 200m³/min, ΔP = 100mmAq, 효율 η = 0.6일 때 송풍기 소요동력[kW]을 구하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이: P=200×1006,120×0.6=20,0003,672=5.446P=\dfrac{200\times100}{6{,}120\times0.6}=\dfrac{20{,}000}{3{,}672}=5.446
정답: P≈5.45P\approx5.45kW.
■ 핵심 채점어: 송풍기 소요동력 / P=Q·ΔP/(6120·η) / 200×100=20000 / 6120×0.6=3672 / 5.45kW
※ 근거: 산업환기 송풍기 축동력 표준식 P[kW]=Q·ΔP/(6120·η) (Q: m³/min, ΔP: mmAq). 6120은 단위환산 상수.


[해설]

송풍기가 공기를 밀어내는 데 필요한 동력은 송풍량과 압력손실의 곱을 효율로 나눈 값이며, 6,120은 m³/min·mmAq 단위를 kW로 맞추기 위한 환산 상수다.

P=Q×ΔP6,120×η=200×1006,120×0.6=20,0003,672≈5.45P=\dfrac{Q\times\Delta P}{6{,}120\times\eta}=\dfrac{200\times100}{6{,}120\times0.6}=\dfrac{20{,}000}{3{,}672}\approx5.45kW이다.

효율 η이 낮을수록 분모가 작아져 동력이 더 크게 요구된다는 관계를 이해하고 있어야 하며, 6,120을 빠뜨리거나 분자·분모를 바꿔 계산하면 오답이 된다.

문제 12
방독마스크 정화통 1개의 유효사용시간(파과까지의 사용 가능시간)이 40분인 작업환경에서, 1일 4시간(240분) 연속 유해가스 작업을 수행하려 한다. 작업 완료까지 준비해야 할 정화통의 최소 개수를 구하시오.
정답 및 해설
[모범답안]
풀이: 필요 개수 = 총작업시간 / 정화통 1개 유효사용시간 = 24040=6\dfrac{240}{40}=6 (나누어 떨어지지 않으면 올림)
정답: 정화통 최소 6개.
■ 핵심 채점어: 정화통 개수 / 총작업시간/유효사용시간 / 240/40 / 올림 / 6개
※ 근거: 정화통 유효사용시간(파과시간) 기반 소요량 산정: 소요 개수=총작업시간÷1개 유효사용시간(비정수 시 올림).


[해설]

방독마스크 정화통은 유효사용시간(파과시간)이 지나면 흡착 능력을 잃고 유해가스가 새어 들어온다. 그래서 총작업시간을 정화통 1개의 유효사용시간으로 나눠 필요한 개수를 정한다.

필요 개수 = 총작업시간 ÷ 1개 유효사용시간
24040=6\dfrac{240}{40}=6
따라서 정화통은 최소 6개가 필요하다.

혼동 주의: 나눈 값이 정수가 아니면 버리지 말고 올림해야 작업이 끝날 때까지 보호된다.