착암기나 해머처럼 진동을 발생시키는 공구를 장기간 사용하면 손가락 말초혈관이 수축·폐쇄되어 손가락이 창백해지고 저림·통증이 나타나는 레이노드씨 현상(Raynaud's phenomenon)이 국소진동 장해의 대표적인 증상이다.

이는 진동공구 사용 시 말초 혈류가 반복적으로 차단되면서 나타나는 순환기계 장해로, 흔히 백지증(white finger)으로도 불린다.

피부암, 소화 장애, 불면증은 국소진동보다는 다른 유해요인과 관련된 증상으로, 국소진동의 직접적 특이 증상은 아니다.

산업위생전문가 윤리강령 중 전문가로서의 책임은 학문적 최고수준 유지, 이해관계 상충 회피, 과학적 방법과 객관적 자료해석 유지 등 전문성과 객관성에 관한 항목들로 구성된다.

반면 위험요인과 예방조치에 관하여 근로자와 상담하는 활동은 근로자에 대한 책임 항목에 해당하므로, 전문가로서의 책임 범주와는 거리가 멀다.

산업위생은 작업장(사업장)에서 발생하는 유해인자를 예측·인지·평가·관리하는 활동으로 정의된다. 지하상가 등에서 공기 시료를 채취해 유해인자를 조사하거나, 특정 사업장의 직업병 영향을 조사하는 것, 지역주민 대상 설문조사는 이러한 활동의 범주에 들 수 있다.

그러나 지역주민의 혈액을 직접 채취하여 생체시료 중 중금속을 분석하는 것은 임상적·역학적 생체모니터링에 해당하며, 작업장 중심의 산업위생 활동 정의에는 포함되지 않는다.

고온다습한 환경에서 심한 육체노동을 하거나 태양 복사열을 두부에 직접 받으면 체온조절중추(시상하부)의 기능이 마비되어 체온이 급격히 상승하는 열사병(heat stroke)이 발생한다.

열사병은 발한 기능이 정지되어 피부가 건조해지고 체온이 40℃ 이상으로 상승하는 응급질환으로, 체온조절 기능 자체의 이상이 원인이라는 점에서 땀 배출 이상에 의한 열경련·열피로와 구분된다.

음파의 파장은 $\lambda = \dfrac{v}{f}$ 로 구한다.

음속 $v=344\,m/s$, 주파수 $f=2000\,Hz$ 를 대입하면 $\lambda = \dfrac{344}{2000} \approx 0.172\,m$ 가 된다.

노출기준(TLV)은 동물실험 자료, 인체실험 자료, 산업장 역학조사 자료 등을 종합하여 설정된다.

화학적 성질의 안정성은 물질의 물리화학적 특성에 관한 정보일 뿐 인체 유해성·노출-반응 관계를 나타내는 자료가 아니므로, 노출기준 선정의 직접적 근거자료로 보기 어렵다.

사이또와 오시마의 식에 따르면 실동률(%)은 $85 - 5 \times RMR$ 로 계산된다.

$RMR=7$ 을 대입하면 $85 - 5\times 7 = 85-35=50\,\%$ 가 되어, 작업 강도가 격심할수록 실동률이 낮아지는 경향과 일치한다.

작업 중 특정 자세를 계속 고정하면 국소 근육의 정적 부하가 지속되어 피로가 누적되고 혈류가 저해되므로, 가능한 움직임을 고정하는 것은 바람직하지 않은 작업 자세이다.

반대로 작업대·의자 높이의 개인별 조절, 적정 시거리(약 30~40cm) 유지, 팔 작업 높이를 심장 높이로 맞추는 것은 근골격계 부담을 줄이는 바람직한 작업자세 원칙에 해당한다.

한랭 환경에서는 말초혈관 수축과 심박출량 변화로 심장에 부담이 가중되므로 심장질환자는 한랭작업을 피해야 하는 대표적 대상이다.

혈압 변동이 큰 고혈압 환자와, 저온 노출 시 소화기능이 저하되어 증상이 악화될 수 있는 위장장애자 역시 한랭작업 제한 대상으로 분류되는 반면, 내분비 장애는 통상 이러한 제한 대상군에 포함되지 않는다.

ACGIH의 발암물질 구분에서 A1은 사람에게 발암성이 있다고 확인된 물질(confirmed human carcinogen)을 의미한다.

A2는 사람에게 발암성이 의심되는 물질, A3는 동물에서는 발암성이 확인되었으나 사람과의 관련성이 알려지지 않은 물질, A4는 사람에 대한 발암성으로 분류할 수 없는 물질을 가리킨다.

NIOSH의 중량물 취급 작업기준은 감시기준(AL), 최대허용기준(MPL)과 이후 개정된 권고기준(RWL)으로 구성된다.

허용기준(TLV)은 화학적 유해인자에 대한 ACGIH의 노출기준 개념으로, 중량물 취급 작업기준과는 관련이 없다.

혐기성(무산소성) 대사는 크레아틴인산(CP)과 저장된 ATP를 즉시 사용하는 ATP-PCr계, 이어서 글리코겐(포도당)이 분해되는 젖산계로 에너지를 공급한다.

반면 지방은 산소를 필요로 하는 호기성 대사 과정에서 주로 에너지원으로 이용되므로, 혐기성 대사의 에너지원에는 해당하지 않는다.

신규화학물질의 유해성·위험성 조사에서 제외되는 물질에는 원소, 방사성물질, 고용노동부장관이 환경부장관과 협의하여 고시하는 화학물질목록에 게재된 물질 등이 포함된다.

그러나 일반 소비자의 생활용으로 제공되지 않는 인공 합성 화학물질은 이러한 제외 대상에 해당하지 않으므로, 유해성·위험성 조사를 실시하여야 하는 대상이 된다.

근육이 피로해지면 근전도 파워스펙트럼이 저주파 쪽으로 이동하는데, 이때 저주파(0~40Hz) 대역에서는 힘(전압)이 증가하는 반면 스펙트럼 전체의 평균주파수는 감소하는 특성을 보인다.

이는 근피로에 따라 운동단위 동원 양상과 근섬유 전도속도가 변화하면서 나타나는 전형적인 근전도 변화이다.

산업심리학은 인간의 지각·판단·의사결정 등을 다루는 인지적 접근방법과, 관찰 가능한 행동과 그 결과에 초점을 맞추는 행동학적 접근방법을 주된 접근방법으로 한다.

산업위생 관련 자격제도 도입은 1981년이 아니라 1990년에 이루어졌다. 1990년에 산업위생관리사 자격제도가 처음 도입되었으며, 이는 한국산업위생학회 창립 시기와 동일하다. 반면 1, 2, 3번은 모두 정확한 연도다: 산업보건연구원은 1992년 개원, 문송면군의 수은중독 사망 사건은 1988년(미나마타병 사건), 한국산업위생학회는 1990년 창립했다.

산업안전보건법령상 건강진단 결과를 증명하는 서류, 보건관리 업무 수탁에 관한 서류는 각각 정해진 기간 동안 보존하며, 발암성 확인물질을 취급하는 근로자의 건강진단 결과 서류는 30년간 보존하도록 하고 있다.

그러나 작업환경측정 결과를 기록한 서류의 보존기간은 3년이 아니라 5년이므로, 해당 연결은 잘못되었다.

노출기준(TLV)은 산업위생 전문가가 유해인자에 대한 노출 정도를 판단하기 위해 적용하는 지표로, 대기오염 평가·관리에는 적용할 수 없으며 기존 질병이나 육체적 조건을 판단하는 척도로도 사용할 수 없다.

또한 TLV는 물질별 노출 허용 수준을 나타낼 뿐 물질 간 독성의 상대적 강도를 비교하는 지표로는 사용할 수 없다는 점이 노출기준 적용상 중요한 제한사항이다.

도수율은 재해건수를 연근로시간수로 나눈 뒤 100만을 곱하여 구한다.

연근로시간수가 $250 \times 300 \times 8 = 600{,}000$ 시간이므로, 도수율은 $\dfrac{21}{600{,}000}\times 10^{6} = 35$ 이다.

NIOSH의 중량물 취급 작업기준에서 최대허용기준(MPL)은 감시기준(AL)의 3배로 설정된다.

따라서 $AL=20\,kg$ 일 때 $MPL = 3\times 20 = 60\,kg$ 이 된다.

공기역학적 직경은 대상 입자와 동일한 종단침강속도를 가지면서 밀도가 $1\,g/cm^3$인 가상의 구형 입자의 직경으로 정의된다.

이는 입자의 실제 모양이나 밀도와 관계없이 침강·흡입 거동을 기준으로 입자 크기를 표준화한 지표로, 호흡성 먼지 평가에서 널리 사용된다.

태양복사열이 없는 조건의 습구흑구온도지수는 $WBGT = 0.7 \times WB_{nat} + 0.3 \times GT$ 로 계산한다.

자연습구온도 24℃, 흑구온도 26℃를 대입하면 $0.7\times24 + 0.3\times26 = 16.8+7.8 = 24.6$ ℃ 가 된다.

기체크로마토그래피의 운반가스(carrier gas)는 시료 및 정지상과 반응하지 않는 불활성 기체여야 하며, 수분이 없는 건조한 상태여야 분리와 검출에 지장이 없다.

따라서 운반가스가 활성이며 습기가 조금 있어야 한다는 설명은 틀린 내용이며, 주로 질소·헬륨을 사용하고 누출부위가 없어야 하며 99.99% 이상의 고순도를 유지해야 한다는 설명은 옳다.

그림의 측정 결과는 2.5, 2.1, 3.1, 5.2, 7.2 mg/m³의 다섯 개 값이다. 기하평균은 각 값의 로그를 평균한 뒤 되돌린 값으로 정의된다.

$\ln GM=\frac{\ln 2.5+\ln 2.1+\ln 3.1+\ln 5.2+\ln 7.2}{5}=\frac{0.916+0.742+1.131+1.649+1.974}{5}=1.282$ 이므로 $GM=e^{1.282}\approx 3.6\ \mathrm{mg/m^3}$ 이다.

곱해서 제곱근을 취해도 같다. $GM=\sqrt[5]{2.5\times 2.1\times 3.1\times 5.2\times 7.2}=\sqrt[5]{609.3}\approx 3.6$

산술평균 $\frac{20.1}{5}=4.02\ \mathrm{mg/m^3}$ 보다 작게 나오는 점에 주목하자. 작업환경 측정치처럼 대수정규분포를 따르는 자료에서는 유난히 큰 값(7.2)의 영향을 덜 받는 기하평균을 대푯값으로 쓴다.

불꽃(화염)방식 원자흡광법은 흑연로장치에 비해 감도가 낮고 더 많은 시료량이 필요하지만, 장치 가격이 저렴하고 분석에 걸리는 시간은 흑연로장치보다 짧다.

따라서 분석시간이 흑연로장치보다 길게 소요된다는 설명은 틀린 내용이며, 고체시료의 경우 전처리로 매트릭스를 제거해야 한다는 설명은 옳다.

흡광도는 $A = -\log T$ (T는 투과율)로 구한다. 최초광의 80%가 흡수되었으므로 투과율은 $T=0.2$ 이다.

따라서 $A = -\log(0.2) \approx 0.7$ 이 된다.

세 번 측정한 통과시간의 평균은 $\dfrac{10.5+10+9.5}{3}=10$ 초이다.

포집유량은 $\dfrac{500\,mL}{10\,s} = 50\,mL/s$이며, 이를 분당 리터로 환산하면 $50 \times \dfrac{60}{1000} = 3\,L/min$ 이 된다.

이황화탄소(CS2)는 활성탄관으로 채취한 비극성 유기용제의 탈착용매로 널리 사용되며, 유해성이 강하고 상온에서 휘발성이 강해 장시간 보관 시 분석농도가 부정확해질 수 있다는 특성을 가진다.

다만 CS2는 불꽃이온화검출기(FID)에서 감도가 매우 낮아 피크가 거의 나타나지 않으므로 분석 대상 물질의 피크를 방해하지 않으며, 이 점이 탈착용매로 선호되는 이유이다. 따라서 피크가 크게 나와 분석에 영향을 준다는 설명은 틀렸다.

유기화합물의 극성은 일반적으로 물 > 알코올 > 알데하이드 > 케톤 > 에스테르 > 방향족탄화수소 > 올레핀 > 파라핀 순으로 작아지는 경향을 보인다.

따라서 제시된 보기 중에서는 알데하이드류가 케톤류, 에스테르류, 올레핀류보다 극성이 가장 큰 물질에 해당한다.

공기유량 측정의 2차 표준기구에는 열선기류계, 오리피스미터, 습식테스트미터, 로터미터 등이 포함되며, 이들은 1차 표준기구로 교정하여 사용한다.

반면 폐활량계(스파이로미터)는 비누거품미터, 가스치환병 등과 함께 1차 표준기구로 분류되므로 2차 표준기구와는 거리가 멀다.

공기 중 유기용제 등을 채취하는 데 사용되는 흡착제 중 가장 널리 사용되는 것은 활성탄이다.

활성탄은 비극성 유기용제에 대한 흡착 효율이 높고 다양한 물질에 적용할 수 있어 산업위생 시료채취에서 가장 범용적으로 쓰인다.

활성탄은 비극성 유기용제 흡착에 효과적이지만, 휘발성이 큰 저분자량 탄화수소는 채취효율이 떨어지고 케톤류는 활성탄 표면의 수분과 반응하여 파괴되는 등 안정성이 떨어지는 한계가 있다.

또한 활성탄 표면은 산화력을 가지고 있어 반응성이 큰 알데하이드류는 표면에서 반응·분해되기 쉬우므로, 오히려 알데하이드 포집에는 적합하지 않다는 점에서 해당 설명은 틀렸다.

복합노출지수는 각 물질의 측정농도를 그 물질의 노출기준(TLV)으로 나눈 값을 모두 합하여 구한다.

$\dfrac{30}{50}+\dfrac{20}{25}+\dfrac{25}{50} = 0.6+0.8+0.5 = 1.9$ 로 계산된다.

여러 요인에 의한 누적오차는 각 오차의 제곱합의 제곱근, 즉 $\sqrt{e_1^2+e_2^2+e_3^2+e_4^2}$ 으로 구한다.

$\sqrt{15^2+3^2+9^2+5^2} = \sqrt{225+9+81+25} = \sqrt{340} \approx 18.4\,\%$ 가 된다.

“검출한계”는 분석기기가 검출할 수 있는 가장 작은 양을, “회수율”과 “탈착효율”은 각각 여과지·흡착제에 채취된 성분을 추출·분석했을 때 실제로 검출되는 비율을 뜻하며 이 설명들은 옳다.

그러나 “정량한계”는 분석기기가 정성적으로가 아니라 정량적으로 측정할 수 있는 가장 작은 양을 의미하므로, 해당 설명은 틀렸다.

지역시료채취(area sample)는 작업장 내 고정된 지점에서 공기 중 유해인자 농도를 측정하는 방법으로, 특정 공정의 농도분포 변화, 환기장치의 효율성, 계절별·주기별 농도변화, 배경농도 등을 파악하는 데 유용하다.

그러나 지역시료는 근로자의 호흡위치에서 채취한 것이 아니므로 개인의 실제 노출량을 대표하지 못한다. 따라서 근로자 개인시료 채취를 대신할 수 있다는 설명은 지역시료 포집의 장점으로 볼 수 없다.

ppm은 백만분율 단위로, $1\% = 10{,}000\ ppm$의 관계가 성립한다.

따라서 $100\ ppm = \dfrac{100}{10000}\% = 0.01\%$로 환산된다.

우리나라 고용노동부 고시에 따른 누적소음노출량 측정 기준은 소음노출기준(Criteria) 90dB(A)를 기준으로 하고, Exchange Rate(교환율)는 5dB를 적용한다.

이는 미국 OSHA의 90dB, 5dB 기준과 동일하며, ACGIH가 채택한 85dB, 3dB 기준과는 차이가 있다.

채취 전후 필터의 무게 차이는 $18.115 - 14.316 = 3.799\ mg$이며, 공기채취량은 $400\ L = 0.4\ m^3$이다.

따라서 먼지 농도는 $C = \dfrac{3.799\ mg}{0.4\ m^3} \approx 9.5\ mg/m^3$로 계산된다.

소음계로 작업환경의 소음수준을 측정할 때는 사람의 청감특성에 가까운 A특성(A-weighting) 회로로 보정하여 측정하도록 고용노동부 고시에서 정하고 있다.

C특성은 저주파 영역의 감쇠가 거의 없어 소음의 물리적인 크기를 평가하거나 저주파 성분을 파악하는 등의 목적에 사용되며, 일반적인 작업환경 소음 측정에는 A특성이 표준으로 적용된다.

저온에 노출되면 체온 손실을 막기 위해 피부혈관과 말초혈관이 수축하여 순환기능이 저하되고 표면조직이 냉각되며, 이 과정에서 혈압이 일시적으로 상승하는 반응이 나타난다.

반면 저온환경에서는 체열 생산을 늘리기 위해 근육의 떨림 등 근육활동과 대사량이 오히려 증가하고, 이에 따라 식욕도 증가하는 경향을 보인다. 따라서 근육활동이 감소하여 식욕이 떨어진다는 설명은 저온에 대한 생리반응과 반대되는 내용이다.

연마, 분쇄, 절삭 등 기계적인 힘으로 고형물질을 파쇄할 때 발생하는 미세한 고체입자는 먼지(Dust)로 분류된다.

흄(Fume)은 금속이 융해·증기화된 후 냉각되며 응축·산화되어 생기는 고체입자이고, 미스트(Mist)는 액체입자, 연기(Smoke)는 불완전연소로 발생하는 미세입자로 발생 기전이 서로 다르다.

세포·조직의 방사선 감수성은 세포분열이 활발할수록 높게 나타난다. 골수, 림프세포, 생식선은 세포분열이 활발한 조직으로 방사선 감수성이 매우 높다.

반면 근육은 세포분열이 거의 일어나지 않는 조직이므로, 제시된 조직 중 방사선에 대한 감수성이 가장 낮다.

OSHA 방식에서는 청력보호구의 표시 NRR을 그대로 적용하지 않고, $(NRR-7)$을 2로 나눈 값을 실제 차음효과로 적용하여 보수적으로 평가한다.

따라서 실제 노출 음압수준은 $90 - \dfrac{27-7}{2} = 90-10=80\ dB(A)$로 계산된다.

깊은 물속의 고압 환경에서 체내에 용해되어 있던 질소가 감압 과정에서 충분히 배출되지 못하고 혈액이나 조직 내에서 기포를 형성하면 혈관을 막거나 조직을 손상시켜 잠수병(감압병)을 유발한다.

산소나 이산화탄소는 체내 대사에 이용되거나 비교적 쉽게 배출되는 성질이 있어 이러한 기포형성 문제를 주로 일으키지 않는다.

다공질 흡음재료는 도장(페인트칠)을 하면 표면의 미세한 기공이 막혀 흡음률이 크게 떨어지므로 도장 여부에 따른 흡음률 차이가 크다. 반면 막진동이나 판진동형 흡음재는 진동 자체로 흡음이 이루어지므로 도장 여부에 따른 차이가 크지 않다.

따라서 막진동·판진동형 재료가 도장 여부에 따라 흡음률 차이가 크다는 설명은 흡음재료의 특성과 맞지 않는다.

실의 모서리·가장자리에 흡음재를 부착하거나 벽면 전체에 분산하여 부착하는 것은 실제로 흡음효과를 높이는 데 유효한 방법이다.

라돈은 무색·무취의 기체로 흡입되기 쉬운 방사성 물질이며, 폐로 흡입되어 폐암 발생률을 높이는 것으로 보고되어 있다.

공기보다 약 9배 무거워 지표 부근이나 지하 공간에 정체되기 쉬운 특성을 가지지만, 주된 발생원은 핵폐기물이나 원자력발전소가 아니라 토양·암석 중 우라늄 계열 방사성 붕괴이다. 따라서 핵폐기물장이나 핵발전소 부근에서 주로 방출된다는 설명은 라돈의 실제 발생원과 거리가 멀다.

인체가 피부를 통해 기류의 흐름을 감지할 수 있는 최저한계 속도는 일반적으로 약 $0.5\ m/sec$ 수준으로 알려져 있다.

이보다 낮은 기류는 인체가 인지하기 어렵고, 그 이상이 되어야 체감상 바람으로 느껴지기 시작한다.

방진마스크 밀착성 시험 중 정량적(quantitative) 방법은 보호구의 안쪽과 바깥쪽 사이의 농도 차이나 압력 차이를 측정 장비로 계측하여 밀착 정도를 수치로 나타내는 방법이다.

간단하게 실험할 수 있고 판정기준이 개인적이며 저가 장비로 쉽게 측정할 수 있는 것은 오히려 정성적(qualitative) 방법의 특징이다. 정량적 방법은 객관적인 수치를 얻는 대신 장비가 고가이고 조작이 상대적으로 복잡하다.

작업환경 개선대책에서 격리(isolation)는 작업자와 유해요인 사이에 물체(장벽), 거리, 시간을 이용해 접촉을 차단하는 방법으로 구분된다.

명암(밝기)에 의한 장벽은 격리의 방법에 해당하지 않으며, 조명은 시각적 작업환경 개선과 관련된 별개의 요소이다.

산소농도가 6~10%인 산소결핍 상태에서는 의식 상실, 안면 창백, 전신 근육경련과 같은 심각한 증상이 나타날 수 있다.

산소농도가 이보다 높은 10~16% 구간에서는 판단력 저하나 두통·메스꺼움 정도의 증상이, 6% 미만의 극심한 결핍 상태에서는 순간적인 실신이나 호흡정지에 이르는 등 농도 구간에 따라 증상의 중증도가 달라진다.

최대사용농도(MUC)는 할당보호계수(APF)에 허용농도를 곱하여 구한다.

따라서 $MUC = 25 \times 0.3\ mg/m^3 = 7.5\ mg/m^3$로 계산된다.

전리방사선 중 투과력은 대체로 알파선이 가장 약하고, 베타선, 감마선(X선) 순으로 커진다.

중성자는 전하를 띠지 않아 물질과의 상호작용이 적어 물질을 깊이 투과하므로, 제시된 방사선들 중 투과력이 가장 강하다.

분진의 발생 자체를 억제하는 근본적인 방지대책으로는 취급 물질을 물 등으로 적셔 분진 비산을 막는 습식화(wetting)가 대표적이다.

전체환기, 작업시간 조정, 방진마스크·송기마스크 착용은 이미 발생한 분진에 대한 노출을 줄이는 관리적·개인보호 대책으로, 발생원 자체를 억제하는 방법과는 구분된다.

두 소음원의 총 음압수준은 각각의 음압수준을 에너지(강도)로 환산하여 더한 뒤 다시 dB로 변환하여 구한다.

$L = 10\log(10^{85/10}+10^{84/10}) \approx 87.5\ dB(A)$로 계산된다.

작업환경 개선대책 중 대체는 유해성이 낮은 물질이나 공정으로 바꾸는 것으로, 분체 원료를 입자가 큰 것으로, 야광시계의 라듐을 인으로, 유기용제 도료를 수용성 도료로 바꾸는 것은 모두 유해성을 낮추는 방향의 대체이다.

그러나 아조염료 합성에서 디클로로벤지딘을 벤지딘으로 바꾸는 것은 오히려 발암성이 더 강한 물질로 바꾸는 것이어서, 유해성을 낮추는 대체의 원칙과 반대된다.

점음원이 자유공간에서 구면상으로 전파될 때, 음원으로부터 거리가 2배가 될 때마다 음압수준은 약 6dB씩 감소한다.

따라서 10m에서 89dB(A)였다면 20m에서는 $89-6=83\ dB(A)$로 계산된다.

크롬(특히 6가 크롬) 화합물은 부식성이 강하여 호흡기 점막에 침착되면 궤양을 일으키고, 장기간 노출 시 비중격 천공을 유발하는 대표적인 유해물질이다.

수은은 신경계, 카드뮴은 신장·뼈에 주로 영향을 미치고 아세톤은 주로 마취작용을 나타내는 유기용제로, 비중격천공과는 직접적인 관련이 적다.

진폐증은 폐 조직의 섬유화 반응에 따라 교원성과 비교원성으로 구분되며, 규폐증·석면폐증·탄광부진폐증은 폐포 구조가 파괴되고 교원성 섬유증식이 일어나는 교원성 진폐증에 해당한다.

반면 주석폐증(stannosis)은 폐 조직의 구조가 원형대로 유지되면서 이물반응 정도만 나타나는 비교원성 진폐증의 대표적인 예이다.

산소분압이 2기압을 넘으면 산소중독 증세가 나타나고, 이산화탄소 농도가 증가하면 산소의 독성과 질소의 마취작용을 함께 증가시키며, 4기압 이상의 질소는 마취작용으로 작업력 저하와 다행증 같은 정신증상을 일으키는 것이 고압환경에서의 2차적 가압현상이다.

근육경련이나 정신혼란과 같은 증상은 오히려 산소중독에서 더 특징적으로 나타나며, 질소는 2기압 정도의 비교적 낮은 분압에서는 이런 증상을 일으키지 않으므로 해당 설명은 질소의 작용과 거리가 멀다.

플랜지가 없는 외부식 후드의 소요풍량은 $Q = V_c(10X^2+A)$로 구하며, 여기서 $A=0.4\times0.4=0.16\ m^2$, $X=0.2\ m$이므로 $Q_1=0.5\times(10\times0.2^2+0.16)=0.5\times0.56=0.28\ m^3/sec \approx 16.8\ m^3/min$이다.

플랜지를 부착하면 소요풍량은 약 75%로 줄어들어 $Q_2 \approx 0.75\times16.8 \approx 12.6\ m^3/min$이 되므로, 두 경우의 차이는 $16.8-12.6=4.2\ m^3/min$이다.

전기집진기(ESP)는 넓은 범위의 입경과 농도에서 높은 집진효율을 나타내고, 약 500℃ 전후의 고온 가스도 처리할 수 있어 보일러나 철강로 등에 널리 설치된다.

다만 집진판과 방전극 등을 설치할 넓은 공간이 필요하며 초기 설치비가 크다는 것이 단점이므로, 좁은 공간에서도 설치가 가능하다는 설명은 전기집진기의 특성과 맞지 않는다.

블로우다운(Blow down)은 사이클론(원심력집진장치) 내부에서 일단 집진된 먼지가 다시 재비산되는 것을 막기 위해, 분진박스 부근의 공기 일부를 추가로 흡인하여 배출하는 방법이다.

이 개념은 원심력을 이용해 입자를 분리하는 원심력집진장치에 특징적으로 적용되는 설계 기법이다.

압력이 일정할 때 기체의 부피는 절대온도에 비례하므로 $V_2 = V_1 \times \dfrac{T_2}{T_1}$로 환산한다.

$T_1=400+273=673\ K$, $T_2=21+273=294\ K$이므로 $V_2 = 200 \times \dfrac{294}{673} \approx 87.4\ m^3/min$이다.

후드는 같은 제어속도를 얻는 데 필요 배기량이 적을수록 효율이 좋다. 주어진 조건은 제어속도 $V=1\ \mathrm{m/s}$, 제어거리 $X=0.5\ \mathrm{m}$, 개구면적 $A=2\ \mathrm{m^2}$로 네 후드 모두 같다.

포위식(㉠)은 개구면만 통과시키면 되므로 $Q=A\cdot V=2\times 1=2\ \mathrm{m^3/s}$. 자유공간에 설치된 외부식(㉢)은 $Q=V(10X^2+A)=1\times(10\times 0.5^2+2)=4.5$. 여기에 플랜지를 붙이면 약 25%가 줄어 자유공간 플랜지 부착 외부식(㉣)은 $0.75\times 4.5=3.375$. 테이블(작업면)에 고정되어 플랜지까지 붙은 외부식(㉡)은 $Q=0.5V(10X^2+A)=2.25$ 이다.

필요 배기량이 $2 < 2.25 < 3.375 < 4.5$ 순으로 커지므로, 효율은 포위식(㉠) → 테이블에 고정된 플랜지 부착 외부식(㉡) → 자유공간의 플랜지 부착 외부식(㉣) → 자유공간의 플랜지 없는 외부식(㉢) 순서가 된다.

핵심은 후방·측면에서 헛되이 빨려 들어오는 공기를 얼마나 막아 주는가다. 완전히 둘러싸는 포위식이 가장 유리하고, 작업면과 플랜지가 더해질수록 유효 흡인 방향이 좁혀져 같은 성능을 더 적은 배기량으로 얻는다.

국소배기장치를 설계할 때는 가장 먼저 오염물질의 발생 특성과 작업방식에 맞는 후드의 형식을 선정한 뒤, 이를 바탕으로 제어속도를 정하고 필요송풍량을 계산하는 순서로 진행한다.

배관계통 검토, 공기정화장치와 송풍기의 설치위치 결정 등은 후드 형식과 소요풍량이 정해진 이후에 이루어지는 후속 설계 단계이다.

정압은 대기압보다 높으면 (+), 낮으면 (-)로 나타나며, 정압과 속도압의 합을 전압(총압)이라고 한다.

속도압은 공기의 흐름(운동에너지)에 의해 발생하는 압력으로 흐름 방향에 관계없이 항상 (+)의 값을 가지므로, 속도압이 항상 (-)라는 설명은 옳지 않다.

공간 내 CO₂가 시간에 따라 지수적으로 감소하는 것을 이용해 시간당 환기횟수를 구하는 식은 $N=\dfrac{1}{t}\ln\left(\dfrac{C_0-C_s}{C_t-C_s}\right)$이다.

여기서 $C_0=1200\ ppm$, $C_t=400\ ppm$, $C_s=330\ ppm$, $t=3\ hr$이므로 $N=\dfrac{1}{3}\ln\left(\dfrac{870}{70}\right)\approx0.84$회/hr로 계산된다.

덕트를 길게 하거나 직경을 줄이면 마찰저항이 커지고, 덕트를 급격하게 구부리면 곡관부에서 와류가 커져 압력손실이 증가한다.

반대로 곡관의 곡률반경을 크게 하면 완만한 흐름이 유지되어 와류손실이 줄어들므로, 이는 압력손실을 오히려 감소시키는 요인이 된다.

급기는 재순환 공기와 외부공기가 섞인 것으로, 외부공기의 비율을 $x$라 하면 $600 = 300x + 700(1-x)$가 성립한다.

이를 풀면 $400x=100$, $x=0.25$가 되어 급기 중 외부공기의 함량은 약 25%로 계산된다.

오염물질 발생이 많은 작업장은 오염된 공기가 인접 공간이나 복도로 새어 나가지 않도록 실내압을 음압(-)으로 유지해야 한다. 오히려 양압으로 유지하면 오염공기가 주변으로 확산되므로 이 설명은 틀린 것이다.

반대로 청정공기가 필요한 작업장은 외부의 오염된 공기가 유입되지 않도록 실내압을 양압(+)으로 유지하는 것이 맞으며, 자연환기는 기계환기에 비해 설비가 단순해 보수가 용이하고 자연적인 온도차·바람을 이용하므로 냉방비 절감에도 도움이 된다.

제어속도의 범위를 결정할 때는 유해물질의 독성과 사용량(발생량), 작업장 내 기류(난기류) 상태, 후드에서 오염원까지의 거리, 발생 후 확산 속도 등을 종합적으로 고려한다.

이 요소들은 모두 오염물질이 후드로 흡인되기까지의 조건과 관련된 것으로, 근로자 수 자체는 제어속도 범위 결정에 직접적으로 고려되는 항목이 아니다.

덕트 내 속도압(VP)은 $VP = \dfrac{\gamma V^2}{2g}$로 구한다. 반송속도 $V=1200\,m/min = 20\,m/s$, 가스 밀도 $\gamma=1.2\,kg/m^3$, $g=9.8\,m/s^2$이다.

$VP = \dfrac{1.2 \times 20^2}{2 \times 9.8} = \dfrac{480}{19.6} \approx 24.5\,mmH_2O$로 계산된다.

송풍기 상사법칙은 회전수 변화에 따른 송풍량, 정압(풍압), 축동력의 관계를 나타내는 법칙으로, 송풍량은 회전수에 비례, 압력은 회전수의 제곱에 비례, 축동력은 회전수의 세제곱에 비례한다.

이는 송풍기 자체의 성능에 관한 관계식이며, 덕트의 길이는 송풍기가 아닌 배관계의 저항(압력손실) 요소이므로 상사법칙과는 직접 관련이 없다.

충만실(plenum chamber)은 후드와 덕트 사이에 설치되어 개구면 전체에 압력을 고르게 분포시킴으로써, 후드 개구면 전체에서 균일한 흡인속도를 얻도록 해주는 장치이다.

이를 통해 후드가 유해물질을 놓치지 않고 고르게 빨아들이는 능력, 즉 배기효율을 우선적으로 높이는 것이 충만실 설치의 주된 목적이다.

합류와 확대에 의한 압력손실을 무시하므로 유량은 그대로 보존되어 $Q_3=Q_1+Q_2$ 로 계산한다. 그림의 표에서 $Q_1$ 은 직경 200 mm·유속 10 m/s, $Q_2$ 는 직경 150 mm·유속 14 m/s 이다.

$Q_1=\frac{\pi}{4}(0.2)^2\times 10\times 60\approx 18.85\ \mathrm{m^3/min}$, $Q_2=\frac{\pi}{4}(0.15)^2\times 14\times 60\approx 14.84\ \mathrm{m^3/min}$

따라서 $Q_3\approx 18.85+14.84\approx 33.7\ \mathrm{m^3/min}$ 이다.

표에 함께 주어진 $Q_3$ 의 직경 350 mm는 합류 후 덕트의 유속 $\frac{0.562}{\frac{\pi}{4}(0.35)^2}\approx 5.8\ \mathrm{m/s}$ 를 구할 때 쓰는 값일 뿐, 유량 자체에는 영향을 주지 않는 함정 자료다.

후드의 유입손실계수($F_h$)와 유입계수($C_e$)는 $F_h = \dfrac{1}{C_e^{2}} - 1$의 관계를 갖는다.

$C_e = 0.6$을 대입하면 $F_h = \dfrac{1}{0.6^{2}} - 1 = \dfrac{1}{0.36} - 1 \approx 2.78 - 1 = 1.78$로 계산된다.

송풍기의 소요동력은 $kW = \dfrac{Q \times FTP}{6120 \times \eta}$($Q$: 송풍량 $m^3/min$, $FTP$: 송풍기 전압 $mmH_2O$, $\eta$: 효율)와 같은 식으로 계산되므로, 동력 결정에 가장 필요한 정보는 송풍기의 전압과 처리해야 할 필요송풍량이다.

동압은 덕트 내 속도에 의한 압력 성분일 뿐 송풍기가 극복해야 할 전체 저항을 나타내지 못하므로, 동력 산정에는 정압과 동압을 합한 전압이 사용되어야 한다.

속도압 공식 $VP = \dfrac{\gamma V^2}{2g}$을 풍속에 대해 정리하면 $V = \sqrt{\dfrac{2gVP}{\gamma}}$이다.

$VP=6\,mmH_2O$, $\gamma=1.2\,kgf/m^3$를 대입하면 $V=\sqrt{\dfrac{2\times9.8\times6}{1.2}}=\sqrt{98}\approx 10\,m/sec$로 계산된다.

유효비중은 공기와 증기의 혼합비를 고려한 가중평균으로 구하며, $\text{유효비중} = 1\times(1-c) + G\times c$ (c: 증기의 부피분율, G: 증기비중)로 계산한다.

사염화에틸렌 농도 $c = 20000\,ppm = 0.02$, 증기비중 $G=5.7$이므로 $\text{유효비중} = 1\times0.98 + 5.7\times0.02 = 0.98+0.114 \approx 1.094$로 계산된다.