규폐증(silicosis)은 공기 중 분진 속에 유리규산(결정형 실리카, SiO₂)이 포함되어 있을 때, 이를 장기간 흡입함으로써 폐에 섬유화 반응이 일어나는 대표적인 진폐증이다.

석면, 탄소가루, 크롬 등도 각각 다른 건강장해(석면폐, 탄광부진폐, 크롬궤양·폐암 등)와 관련되지만 규폐증의 원인물질은 아니다.

피로를 예방하기 위해서는 작업환경을 정리·정돈하고, 불필요한 동작을 줄여 에너지 소모를 최소화하며, 지나치게 정적인 작업은 동적인 작업으로 전환하는 것이 바람직하다.

또한 휴식은 한 번에 길게 몰아서 쉬는 것보다 짧게 자주 나누어 쉬는 것이 피로 회복에 더 효과적이라고 알려져 있어, 장시간 한 번의 휴식이 효과적이라는 설명은 타당하지 않다.

작업에 기인한 피로는 작업의 종류뿐 아니라 개인의 체력, 숙련도, 건강상태 등에 따라 개인차가 크게 나타난다.

따라서 개인적 차이가 작다는 설명은 실제 피로현상과 맞지 않으며, 취업 초기의 이직이나 과중한 작업으로 인한 질병 유발, 작업부하·환경·시간에 따른 피로 발생은 모두 타당한 설명이다.

산업안전보건법령상 작업환경측정은 근로자가 실제로 노출되는 수준을 평가하기 위해 개인시료채취를 원칙(기본)으로 하며, 개인시료채취가 곤란한 경우에 한하여 지역시료채취를 보완적으로 활용한다.

산업안전보건법령상 작업환경측정 대상이 되는 유해인자는 화학적 인자(유기화합물, 금속류, 산 및 알칼리류, 가스상 물질, 분진 등)와 물리적 인자(소음, 고열 등)를 합쳐 약 190여 종 수준으로 규정되어 있다.

생물학적 노출지표로서 톨루엔의 대표적인 대사산물은 소변 중의 마뇨산(hippuric acid)이며, 만델린산(mandelic acid)은 스티렌(styrene) 노출의 생물학적 지표로 사용된다.

벤젠은 소변 중 총페놀, 크실렌은 소변 중 메틸마뇨산, 트리클로로에틸렌은 소변 중 트리클로로초산이 각각 대사산물로 이용되므로 나머지 연결은 올바르다.

NIOSH 들기작업지침(RWL 산정식)의 평가요소는 수평거리, 수직거리, 이동거리, 비대칭각도, 들기빈도, 커플링(손잡이) 상태 등으로 구성된다.

휴식시간 자체는 이 산정식의 직접적인 평가요소로 포함되지 않으며, 작업빈도와 작업지속시간 요소를 통해 간접적으로만 반영된다.

편평족(평발)은 발의 아치가 무너져 있어 장시간 서서 걷거나 이동하는 작업에서 통증과 피로를 유발하기 쉬우므로, 앉아서 하는 작업보다는 서서 하는 작업이나 보행이 많은 작업이 부적합하다. 따라서 편평족을 앉아서 하는 작업과 연결한 것은 잘못된 연결이다.

간기능 장애자는 화학물질에 취약해 화학공업 작업에, 심계항진이 있는 경우 격심작업·고소작업에, 고혈압이 있는 경우 이상기온·이상기압 작업에 각각 부적합하다고 보는 것은 타당한 연결이다.

작업대사율(RMR)은 (작업 시 에너지대사량 − 안정 시 에너지대사량)을 기초대사량으로 나눈 값으로 정의되며, RMR이 대략 4~7 정도이면 동작이나 속도가 큰 중(重)작업에 해당한다.

다만 총에너지 소모량은 기초대사량에 실제 작업 시 소모되는 에너지대사량(작업대사량)을 더한 것이지, 휴식 시 에너지대사량을 더한 것이 아니므로 이 설명은 옳지 않다.

인체측정치를 이용해 작업환경을 설계할 때는 사용자마다 신체조건이 다르므로, 가능하다면 개별 근로자에 맞추어 크기나 위치를 바꿀 수 있는 조절가능한 설계를 가장 먼저 고려해야 한다.

조절식 설계가 불가능한 경우에 한해 극단치(최대치·최소치) 설계나 평균치 설계를 차례로 고려하게 된다.

산업위생의 기본과제는 근로자의 건강 보호를 목표로 작업환경 및 작업조건이 신체와 정신에 미치는 영향을 연구하고, 노동력의 재생산·사회경제적 조건을 다루는 데 있다.

이에 비해 생산성 향상 자체에 관한 연구는 경영·생산관리의 영역에 가까우며, 산업위생의 기본과제로 보기 어렵다.

“모든 물질은 독이며, 독이 아닌 물질은 없다. 다만 용량이 그 물질을 독으로 만들기도 하고 약으로 만들기도 한다”는 말은 근대 독성학의 아버지로 불리는 파라셀수스(Paracelsus)가 남긴 명제로, 오늘날 “용량이 독성을 결정한다(dose makes the poison)”는 독성학의 기본 원리로 이어진다.

미국산업위생학술원(AAIH)의 윤리강령은 산업위생 전문가의 궁극적 책임이 기업주나 고객보다 근로자의 건강 보호에 있음을 명시하고, 과학적 지식을 근로자·사회·전문직종의 이익을 위해 공개·발표하도록 요구한다.

그러나 기업주와 근로자 사이에 이해관계가 상충하는 상황에서는 전문가로서 객관적이고 공정한 입장을 유지해야 하며, 어느 한쪽을 위해 적극적으로 개입해 문제를 해결하는 것은 윤리강령이 요구하는 태도가 아니다.

작업강도는 작업대사율(RMR)에 따라 경작업, 중등도작업, 강작업, 중(重)작업, 격심작업의 5단계로 구분되며, 이 중 가장 강도가 높은 격심작업은 RMR이 약 7 이상인 경우에 해당한다.

납은 대표적으로 조혈기능장해(빈혈), 신경계통장해(말초신경병증 등), 신장장해(납신증)를 유발하는 대표적 중금속이다.

이 세 가지가 납 중독의 주된 표적 장기·기전으로 꼽히며, 간에 미치는 장해는 납의 대표적인 인체영향으로 언급되지 않는다.

Brief와 Scala의 보정방법은 하루 8시간을 초과하여 작업하는 경우 노출기준을 보정하는 방법으로, 보정계수는 $RF = \dfrac{8}{H} \times \dfrac{24-H}{16}$로 구한다.

1일 10시간 작업이므로 $RF = \dfrac{8}{10} \times \dfrac{24-10}{16} = 0.8 \times 0.875 = 0.7$이며, 보정된 노출기준은 $50\text{ppm} \times 0.7 = 35\text{ppm}$이다.

감압병(잠수병)에서 체내 기포형성량은 감압속도, 조직에 용해된 가스량, 혈류의 변화 등에 의해 좌우된다.

이들은 모두 체내에서 질소가 기포로 석출되는 과정과 직접 관련된 요인이며, 대기의 상대습도는 이 기포형성 기전과는 직접적인 관계가 없다.

Hertig의 식은 $\%R = \dfrac{E_{task}-E_{limit}}{E_{task}-E_{rest}} \times 100$으로, 실제 작업대사량에서 허용(한계) 작업대사량을 뺀 값을 실제 작업대사량과 휴식대사량의 차로 나누어 구한다.

문제의 값을 대입하면 $\%R = \dfrac{6-5.3}{6-1.3}\times100 = \dfrac{0.7}{4.7}\times100 \approx 14.9\%$로, 약 15%의 휴식시간 비율이 산출된다.

도수율은 연근로시간 100만 시간당 재해건수를 뜻하며, 재해건수를 연근로시간수로 나눈 뒤 1,000,000을 곱해 구한다.

연근로시간수는 $200 \times 40 \times 50 = 400{,}000$시간이고, 여기에 재해건수 30건을 대입하면 $\dfrac{30}{400{,}000}\times1{,}000{,}000=75$가 된다. 재해자수 25명은 도수율 계산에 쓰이지 않는 값이다.

사무실 공기관리 지침에서 석면분진은 위상차현미경법을 적용하는데, 이때 시료채취는 PVC 필터가 아니라 MCE(혼합섬유소에스테르) 막여과지를 사용한다.

이산화질소는 고체흡착관, 일산화탄소는 전기화학검출기, 이산화탄소는 비분산적외선검출기로 측정하는 방법이 옳다.

중화에 필요한 NaOH의 양은 용액 중 수소이온농도$[H^+]$에 비례한다.

pH 2의 $[H^+]=10^{-2}$, pH 5의 $[H^+]=10^{-5}$이므로 그 비는 $\dfrac{10^{-2}}{10^{-5}}=10^{3}=1000$배이며, 따라서 pH 2 용액이 pH 5 용액보다 1000배 더 많은 NaOH를 필요로 한다.

유량은 $Q=\dfrac{V}{T}$로 구하며, $Q=\dfrac{450\text{cm}^3}{12.6\text{s}}\approx35.7\text{cm}^3/\text{s}$이다.

이를 분당 리터로 환산하면 $35.7\text{cm}^3/\text{s}\times60\text{s/min}\div1000 \approx 2.1\text{L/min}$가 된다.

고용노동부 고시(허용기준 대상 유해인자의 노출농도 측정 및 분석방법)의 온도 표시 기준에서 미온은 30~40℃, 냉수는 15℃ 이하, 찬 곳은 별도 규정이 없는 한 0~15℃로 정의된다.

반면 온수는 50~60℃가 아니라 60~70℃로 규정되어 있어, 이 설명이 틀린 내용에 해당한다.

불꽃광전자검출기(FPD)는 황(S), 인(P) 화합물이 불꽃 속에서 연소할 때 방출하는 특유의 발광을 이용하는 검출기로, 황·인 화합물 분석에 선택적으로 사용된다.

FID는 탄화수소류, TCD는 무기가스 등 비선택적 검출, ECD는 할로겐화합물처럼 전자친화력이 큰 물질 분석에 주로 사용되어 이 문제의 대상과는 거리가 있다.

추정농도 25ppm을 질량농도로 환산하면 $C=\dfrac{25 \times 131.39}{24.45}\approx134.3\text{mg/m}^3$이다.

정량한계 0.5mg 이상의 시료량을 얻기 위한 최소 채취공기량은 $V=\dfrac{0.5\text{mg}}{134.3\text{mg/m}^3}\approx0.0037\text{m}^3$, 즉 약 3.7L이므로 보기 중 약 3.8L가 이에 해당한다.

생물학적 노출지수(BEI)는 공기 중 유해물질 농도와 생체 시료 중 대사산물 농도 사이의 상관관계를 이용한다.

벤젠은 대사되어 s-phenylmercapturic acid와 같은 특이 대사산물로 뇨 중에 배설되므로, 공기 중 벤젠농도와 뇨중 s-PMA 농도는 통계적으로 높은 상관관계를 보인다.

여러 독립적인 오차요인이 있을 때 전체 누적오차는 각 오차의 제곱합의 제곱근으로 구한다.

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

개인시료채취 시 근로자의 호흡위치는 호흡기(코와 입을 포함하는 부위)를 중심으로 반경 30cm인 반구 영역으로 정의한다.

이는 근로자가 실제로 흡입하는 공기의 조성을 가장 잘 대표할 수 있는 위치를 규정한 것이다.

수동식시료채취기(배지형)는 확산에 의해 시료를 채취하므로, 작업장 내 기류가 지나치게 낮으면 채취기 표면 주변의 오염물질이 충분히 공급되지 못하는 결핍(starvation) 현상이 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위해 면적 대 길이의 비가 큰 뱃지형 채취기는 작업장 내 최소 기류속도를 0.05~0.1m/sec 이상으로 유지하도록 한다.

정확도는 어떤 측정치가 참값에 얼마나 근접했는가를 나타내는 수치이며, 정밀도는 반복 측정값들이 서로 얼마나 밀집되어 있는가(재현성)를 나타낸다.

따라서 참값과의 근접 정도를 의미하는 이 문제의 정의는 정확도에 해당한다.

음압레벨은 $SPL = 20\log_{10}\dfrac{P}{P_0}$로 구하며, 음압이 100배 증가하면 $20\log_{10}100 = 20\times2=40\text{dB}$ 증가한다.

이는 음압레벨이 음압 비율의 상용로그값에 비례하기 때문으로, 압력이 10배가 될 때마다 20dB씩 증가하는 것과 같은 원리이다.

습구흑구온도지수(WBGT)는 태양광선의 유무에 따라 산출식이 다르다.

태양광선이 내리쬐지 않는 옥외 또는 옥내 장소에서는 $WBGT = 0.7 \times NWB + 0.3 \times GT$로 산출하며, 태양광선이 내리쬐는 옥외에서는 건구온도(DT)를 포함한 $0.7NWB+0.2GT+0.1DT$ 식을 사용한다.

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

따라서 $40\text{ppm} = \dfrac{40}{10{,}000}\% = 0.004\%$로 환산되며, 이 변환은 부피비 기준이므로 분자량과는 무관하다.

직경분립충돌기(Cascade Impactor)는 입자를 공기역학적 크기별로 여러 단으로 나누어 포집하므로, 입자의 질량크기분포나 호흡기 부위별 침착 자료를 추정할 수 있는 장점이 있다.

다만 여러 단의 시료를 각각 세척·전처리해야 하므로 채취 준비시간이 오래 걸리고 조작이 까다로우며, 되튐(bounce)으로 인한 시료 손실 우려도 있다는 단점이 있다.

mppcf(million particles per cubic foot)는 1세제곱피트(ft³)당 백만 개의 입자수를 나타내는 단위이다.

$1\text{ft}^3 \approx 28.3\text{L} = 28{,}300\text{mL}$이므로, $1{,}000{,}000 \div 28{,}300 \approx 35$로, 1mppcf는 mL당 약 35개의 입자에 해당한다.

흡광도는 투과율(T)의 역수에 상용로그를 취한 값으로, $A=-\log_{10}T=\log_{10}\dfrac{1}{T}$로 구한다.

광의 70%가 흡수되었으므로 투과율은 30%(0.3)이며, $A=-\log_{10}0.3 \approx 0.52$로 계산된다.

노출기준의 1/10에 해당하는 농도는 $0.5\text{mg/m}^3\times\dfrac{1}{10}=0.05\text{mg/m}^3=50\mu g/\text{m}^3$이다.

검출한계 $5\mu g$를 채취하기 위한 최소 공기량은 $V=\dfrac{5\mu g}{50\mu g/\text{m}^3}=0.1\text{m}^3=100\text{L}$이다.

유량 0.2L/분으로 이 부피를 채취하는 데 걸리는 시간은 $\dfrac{100}{0.2}=500$분이다.

여과재는 대상 입자에 대한 포집효율이 높고, 흡입저항이 낮으며, 접거나 구부려도 파손되지 않는 내구성을 갖추어야 한다.

반면 흡습률은 낮을수록 좋은데, 흡습률이 높으면 수분 흡수로 인한 무게 변화가 커져 중량법 분석의 오차 요인이 되기 때문이다.

제시된 조문은 "측정은 단위작업장소에서 측정대상이 되는 근로자의 작업행동 범위에서 주 작업 위치의 바닥면으로부터 (　　)의 위치에 할 것"입니다.

고용노동부 고시의 고열측정 기준에서 이 위치는 바닥면으로부터 50센티미터 이상 150센티미터 이하입니다.

이는 서서 또는 앉아서 일하는 근로자의 몸통이 실제로 열에 노출되는 높이대를 포괄하기 위한 규정으로, 바닥 복사열이나 머리 위 공간의 값이 아니라 작업자가 받는 열환경을 대표하도록 정한 것입니다.

Dynamic Method는 일정한 유량으로 오염물질과 희석 공기를 연속적으로 혼합·공급하여 원하는 농도의 시험가스를 지속적으로 발생시키는 방법으로, 다양한 농도범위의 가스·증기·에어로졸 실험이 가능하며 지속적인 모니터링이 필요하다.

반면 일정한 용기(챔버)에 원하는 농도의 물질을 한번에 넣어 제조하는 방식은 Static Method(정지식)에 해당하며, Dynamic Method의 특징과는 거리가 멀다.

저온에 노출되면 신체는 심부 체온을 보호하기 위해 1차적으로 말초혈관을 수축시켜 피부표면으로의 혈류를 줄이고, 이어서 열생산을 늘리기 위해 근육긴장이 증가하고 떨림이 나타난다.

따라서 말초혈관이 확장되어 표면조직이 냉각된다는 설명은 옳지 않으며, 근육긴장의 증가가 저온 노출 시 나타나는 생리적 반응으로 적절하다.

MUC(최대사용농도)는 호흡보호구의 지정보호계수(PF)를 이용해, 그 보호구를 착용했을 때 안전하게 작업할 수 있는 최대 허용 공기 중 농도를 나타낸다.

$MUC = TLV \times PF$로 구하며, 노출기준에 보호계수를 곱하여 산출한다.

감압병 예방을 위해서는 질소 대신 헬륨과 같이 용해도가 낮은 기체를 사용하고, 비만자의 잠수작업을 제한하며, 감압이 끝난 후 산소를 흡입시켜 질소 배출을 돕는 등의 대책이 필요하다.

다만 감압은 짧은 시간이 아니라 충분히 긴 시간에 걸쳐 서서히(단계적으로) 시행해야 체내에 녹아있던 질소가 기포로 급격히 석출되는 것을 막을 수 있으므로, 짧은 시간에 감압한다는 설명은 옳지 않다.

감각온도(등감온도, effective temperature)는 기온, 기습(습도), 기류의 세 가지 온열요소가 종합적으로 작용하여 인체가 느끼는 온감을 나타낸 지표이다.

기압은 감각온도를 구성하는 요소에 포함되지 않는다.

제3도 동상은 조직이 괴사하여 궤양이나 괴저를 일으키는 가장 심한 단계이며, 수포와 광범위한 삼출성 염증이 나타나는 것은 제2도 동상의 특징이다.

전신체온강하, 참호족, 극심한 피로에 따른 체열손실 등에 대한 설명은 저온환경 건강장해의 일반적 내용과 일치한다.

루멘(lm)은 광속(luminous flux)의 단위로, 1촉광(광도의 단위)의 광원이 단위 입체각(1 steradian)으로 방출하는 빛의 양으로 정의된다.

럭스(lux)는 조도의 단위이고 촉광은 광도의 단위이므로, 이들과 혼동하지 않도록 주의해야 한다.

방진대책은 발생원대책, 전파경로대책, 수진측대책으로 구분되며, 수진점의 기초중량 부가·경감, 수진측의 탄성지지·강성변경은 모두 수진측(수용측) 대책에 해당한다.

반면 수진점 근방에 방진구(도랑)를 설치하는 것은 지반을 통해 전달되는 진동의 전파경로를 차단하는 방법으로, 전파경로대책에 해당한다.

진동의 주파수는 Hz 단위로 표시되며, 진동의 크기는 변위·속도·가속도로 나타내고, 공명은 외력의 진동수가 고유진동수와 일치할 때 진폭이 증폭되는 현상이다.

다만 주로 문제가 되는 주파수 범위는 전신진동이 2~100Hz, 국소진동이 8~1500Hz이므로, 전신진동을 8~1500Hz, 국소진동을 2~100Hz로 서술한 것은 두 범위를 서로 뒤바꿔 놓은 틀린 설명이다.

방진마스크는 부유분진과 같은 고체·액체 입자상 물질을 여과재로 걸러내는 보호구로, 흡기저항 상승률이 낮을수록 좋고 격리식·직결식·면체여과식으로 구분된다.

활성탄이나 실리카겔은 가스·증기를 흡착·제거하는 방독마스크 정화통의 흡착제이며, 입자를 걸러내는 방진마스크의 여과재로는 사용되지 않는다.

따라서 방진마스크가 비휘발성 입자에 대해서만 보호효과가 있고 가스·증기는 방호할 수 없다는 설명은 옳으나, 필터 재질에 관한 설명은 옳지 않다.

공기스프링은 내부 공기의 탄성을 이용하는 방진재로, 자체 감쇠능력(damping)이 낮은 것이 특징이다. 이 때문에 진동 저감 효과를 높이려면 별도의 damper를 부착해야 하는 경우가 많아, 사용진폭이 적어 damper가 필요 없다는 설명은 사실과 거리가 멀다.

반면 공기스프링은 하중 범위가 넓은 곳에도 적용 가능해 부하능력이 광범위하고, 자동제어밸브 등을 통해 하중이 변해도 고유진동수를 비교적 일정하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.

다만 구조가 복잡하고 압축공기 공급장치 등 부대설비가 필요해 시설비가 많이 드는 단점도 함께 갖는다.

음향출력 0.1W인 점음원의 음향파워레벨은 $PWL = 10\log\dfrac{W}{W_0} = 10\log\dfrac{0.1}{10^{-12}} = 110\ dB$이다.

문제에서 주어진 식 $SPL = PWL - 20\log r - 11$에 r=100m를 대입하면 $SPL = 110 - 20\log(100) - 11 = 110 - 40 - 11 = 59\ dB$로 약 60dB에 해당한다.

할당보호계수(APF)는 기대되는 노출농도를 노출기준으로 나눈 값 이상으로 선택해야 한다.

$APF = \dfrac{30\ ppm}{2\ ppm} = 15$이므로, 최소 15 이상인 보호구를 선택해야 한다.

전리방사선은 원자를 이온화시킬 만큼 에너지가 큰 전자파로, X선·감마선·우주선 등이 이에 해당한다.

자외선, 마이크로파, 라디오파는 상대적으로 파장이 길고 에너지가 낮아 전리 작용을 일으키지 못하는 비전리방사선으로 분류된다.

고압환경(잠수, 잠함작업 등)에서 체내에 용해된 질소는 압력이 높아질수록 마취작용을 일으켜 다행증(euphoria), 판단력 저하 등의 증상을 유발하는데, 이를 질소마취라 한다.

이산화탄소는 호흡 자극과 두통 등을 일으키는 물질이고, 헬륨은 마취작용이 거의 없어 오히려 질소마취를 피하기 위한 대체 희석가스로 쓰인다는 점에서 성질이 다르다.

제시문은 "공기역학적 직경이란 대상먼지의 (　　)와 같고, 밀도가 (　　)이며 (　　)인 먼지의 직경"이라는 정의의 빈칸을 묻고 있습니다.

공기역학적 직경은 모양과 밀도가 제각각인 실제 입자를 다루기 위한 가상의 표준입자 직경입니다. 기준이 되는 성질은 침강속도이며, 표준입자는 밀도가 1 g/cm³인 구형 입자로 정의합니다.

즉 어떤 입자의 공기역학적 직경은 그 입자와 같은 침강속도를 갖는 밀도 1의 구형 입자의 직경을 뜻합니다. 침강·관성충돌 등 공기 중 거동을 지배하는 성질을 그대로 반영하므로 호흡기 침착 예측에 쓰입니다.

반면 기하학적(물리적) 직경은 현미경으로 관찰한 실제 크기를 나타내는 것으로, 밀도와 침강 거동을 반영하지 않는다는 점에서 구별됩니다.

할당보호계수(Assigned Protection Factor, APF)는 작업장에서 적절히 훈련된 착용자가 제대로 밀착시켜 착용했을 때 그 호흡기 보호구가 제공할 것으로 기대되는 최소한의 보호정도를 수치로 나타낸 것이다.

이는 특정 개인의 착용시험 결과인 밀착계수(fit factor)와 구분되며, 보호구 유형별로 표준화되어 제시된다.

방독마스크 정화통(흡수통)의 파과시간 등 성능을 시험할 때에는 표준시험가스로 사염화탄소를 사용하는 것이 일반적이다.

부탄올, 메탄올, 이산화탄소는 정화통 성능시험의 표준 시험물질로 사용되지 않는다.

분진의 발생 자체를 억제하거나 비산을 막는 근본적인 대책은 발생원 자체를 습식화하는 등 공정을 개선하는 방법이다. 석재 분쇄·연마 작업 시 물을 분사하면서 작업하면 분진이 공기 중으로 비산되기 전에 가라앉거나 뭉치게 되어 발생·비산을 직접 줄일 수 있다.

호흡량 감소, 마스크 교체, 교대근무를 통한 노출시간 단축 등은 근로자의 개인 노출을 줄이는 방법일 뿐, 분진의 발생이나 비산 자체를 억제하는 대책은 아니다.

덕트 내 속도압은 전압에서 정압을 뺀 값으로, $VP = TP - SP = 35 - 10 = 25\ mmH_2O$이다.

표준공기에서 유속은 $V = 4.043\sqrt{VP} = 4.043\sqrt{25} \approx 20.2\ m/s$이며, 직경 30cm 덕트의 단면적은 $A = \dfrac{\pi}{4}(0.3)^2 \approx 0.0707\ m^2$이다.

따라서 송풍량은 $Q = V \times A \approx 20.2 \times 0.0707 \times 60 \approx 86\ m^3/min$으로 계산된다.

석면분진은 폐 조직에 섬유화를 일으켜 석면폐(진폐증)를 유발할 뿐 아니라, 폐암과 악성중피종의 확실한 원인 물질로 알려져 있다.

규산분진, 활석분진, 규조토분진도 진폐증을 일으킬 수 있으나 석면만큼 뚜렷하게 폐암 유발이 확인된 분진은 아니다.

점흡인형 후드의 경우 개구부에서 멀어질수록 흡인 기류의 속도가 급격히 감소하는데, 일반적으로 개구면의 직경만큼 떨어진 지점에서는 유속이 개구면 유속의 약 1/10 수준까지 떨어지는 것으로 알려져 있다.

미세입자의 침강속도는 근사식 $V_s(cm/s) \approx 0.003 \times \rho \times d^2$ (d는 μm 단위 입경, ρ는 비중)으로 구할 수 있다.

d=1μm, ρ=2.0을 대입하면 $V_s = 0.003 \times 2.0 \times 1^2 = 0.006\ cm/s$가 된다.

포화증기농도는 $C(ppm) = \dfrac{증기압}{대기압} \times 10^6$으로 구한다.

$C = \dfrac{30}{760} \times 10^6 \approx 39474\ ppm$으로, 약 40000ppm에 해당한다.

사용량은 $1\ L/hr \times 1.49\ kg/L = 1490\ g/hr$이다.

25℃, 1기압에서 몰부피 24.45L/mol을 적용하면 발생률은 $G = \dfrac{1490 \times 24.45 \times 1000}{119.38 \times 60} \approx 5086\ mL/min$이다.

이론 환기량은 $Q = \dfrac{G(mL/min)}{TLV(ppm)} = \dfrac{5086}{10} \approx 509\ m^3/min$이며, 여유계수 6을 곱하면 $Q \approx 509 \times 6 \approx 3050\ m^3/min$으로 약 3000m³/min에 해당한다.

그림은 작업대 위에 놓인 플랜지 부착 외부식 후드로, 개구면에서 작업대 끝(포착점)까지의 거리가 0.3 m로 표시되어 있습니다.

후드 개구의 높이/폭 비가 0.2보다 크므로 Della Valle 식 $Q = 60 \cdot V_c (10X^2 + A)$ 를 적용하되, 플랜지가 붙고 작업면 위에 설치된 후드는 후드 뒤쪽과 아래쪽에서 빨려드는 공기가 모두 차단되어 유효 흡인 범위가 절반으로 줄므로 계수 0.5를 곱합니다.

수치를 대입하면 $Q = 0.5 \times 60 \times 0.5 \times (10 \times 0.3^2 + 0.6)$ 이고, 괄호 안은 $0.9 + 0.6 = 1.5$ 이므로 $Q = 0.5 \times 60 \times 0.5 \times 1.5 = 22.5 \approx 23$ m³/min 입니다.

설치 조건에 따라 계수가 달라진다는 점을 함께 정리해 두면 좋습니다. 자유공간에 플랜지만 붙인 경우에는 0.75를 곱해 약 34 m³/min, 플랜지도 작업면도 없는 자유공간 설치라면 계수 없이 그대로 계산해 약 45 m³/min 이 됩니다.

후드로 흡인된 유해물질이 덕트 내부에 가라앉거나 퇴적되지 않고 집진장치까지 원활히 운반되도록 유지해야 하는 최소 유속을 반송속도라 한다.

제어속도는 오염물질을 후드 쪽으로 끌어들이기 위해 발생원 부근에서 필요한 기류속도이고, 유입속도는 후드 개구면에서의 속도로 반송속도와는 구분되는 개념이다.

국소배기장치를 설계할 때는 먼저 오염물질의 발생 특성과 작업 형태에 맞는 후드의 형식을 결정한 뒤, 이를 바탕으로 제어풍속과 필요송풍량을 산정하고, 덕트의 반송속도·크기, 공기정화장치, 송풍기 순으로 설계를 진행한다.

따라서 설계 과정에서 가장 먼저 이루어져야 하는 결정은 후드의 형식 선정이다.

공기공급시스템(급기시설)은 국소배기장치가 실내 공기를 배출한 만큼 외부에서 정화된 공기를 보충해 실내외 압력 균형을 맞추고, 국소배기장치가 설계된 성능대로 정상 작동하도록 돕는 역할을 한다.

또한 근로자에게 직접 닿는 찬 외기 유입(냉각기류)을 막고, 정화되지 않은 외기가 무분별하게 실내로 유입되는 것을 방지하는 목적도 있다.

반대로 작업장 내에 원치 않는 교차기류(방해기류)를 만드는 것은 오히려 후드의 포집 성능을 떨어뜨리는 요인이므로, 급기시스템을 두는 이유로 볼 수 없다.

후드의 성능을 유지하려면 오염물질을 포집할 수 있는 제어속도를 확보하고, 이를 뒷받침할 송풍기 용량을 갖추어야 하며, 주위의 방해기류를 최소화해야 한다.

반면 후드 개구면적을 무작정 넓히면 동일한 송풍량 대비 개구면 유속과 발생원에 미치는 제어속도가 오히려 낮아져 포집 효율이 떨어지므로, 개구면적 최대화는 후드 성능 유지 방법으로 적절하지 않다.

전체환기(희석환기)는 발생원이 이동성이거나 다수의 발생원이 넓게 분산되어 있어 국소배기로 대응하기 어려운 경우, 그리고 발생량이 적어 신선한 공기로 희석시켜도 노출기준 이하로 관리할 수 있는 경우에 적용한다.

반대로 유해물질의 배출량 변화가 크면 필요환기량을 안정적으로 산정하기 어려워 전체환기법이 적합하지 않으므로, 이는 전체환기 적용 조건과는 거리가 멀다.

제어속도는 오염물질의 비산 정도와 유해성이 클수록 크게 설정해야 한다. 연마작업, 블라스트 분사작업, 암석연마 작업은 높은 운동에너지로 입자가 강하게 비산되는 대표적인 공정이라 국소배기장치 설계 시 가장 큰 제어속도가 요구된다.

이에 비해 액면에서 발생하는 가스·증기·흄이나 저속 컨베이어, 통조림 낙하구 등은 비산 속도가 상대적으로 낮아 요구되는 제어속도도 더 작다.

0℃ 공기비중량 1.293kgf/m³를 65℃로 보정하면 $\gamma = 1.293 \times \dfrac{273}{273+65} \approx 1.045\ kgf/m^3$이다.

속도압은 $VP = \dfrac{\gamma V^2}{2g} = \dfrac{1.045 \times 15^2}{2 \times 9.8} \approx 12\ mmH_2O$로 계산된다.

동일한 송풍기에서 회전속도(N)를 변화시킬 때 송풍량은 N에 정비례, 풍압은 N²에 비례, 소요동력은 N³에 비례한다는 것이 송풍기의 상사법칙이다.

회전날개의 직경(D)이 다른 송풍기끼리 비교할 때 풍압은 D에 단순 비례하는 것이 아니라 D²에 비례하는 관계를 가지므로, 직경에 정비례한다는 설명은 옳지 않다.

맹독성 물질을 다룰 때는 오염물질이 작업장 내로 새어 나오지 않도록 발생원 전체를 감싸는 포위식 후드가 가장 안전하고 효과적이다.

외부식이나 레시버식 후드는 발생원을 완전히 밀폐하지 않아 작업자 노출 위험이 남아 있어, 맹독성 물질 제어에는 상대적으로 적합하지 않다.

덕트를 제작·설치할 때는 접합부에서 공기가 새는 것을 막기 위해 가급적 용접 이음으로 시공하는 것이 바람직하며, 이를 피하는 것은 오히려 누기와 성능 저하의 원인이 되므로 적절하지 않은 설명이다.

반면 원형덕트를 우선 사용하고, 직경이 다른 덕트를 연결할 때 완만한 테이퍼를 두며, 응축수가 덕트 내부로 유입되지 않도록 배수 경사를 두는 것은 모두 바람직한 시공 고려사항이다.

전기집진장치는 하전된 입자를 전기력으로 포집하는 방식이어서 다른 집진장치에 비해 매우 미세한 입자까지 효율적으로 처리할 수 있어 처리 가능한 최소 입경이 가장 작다.

중력집진장치나 원심력집진장치는 비교적 큰 입자에 적합하고, 세정집진장치는 전기집진장치보다 처리 가능한 최소 입경이 크다.

여과(백필터)집진장치는 다양한 처리용량과 여러 형태의 분진에 적용할 수 있고, 가스 유량이나 밀도 변화의 영향을 비교적 적게 받는다는 장점이 있다.

그러나 여과재(필터)는 고온이나 부식성 가스에 손상되기 쉬워 사용온도와 재질 선택에 제약이 있으므로, 고온 및 부식성 물질의 포집이 가능하다는 설명은 여과집진장치의 장점으로 보기 어렵다.

덕트 단면적은 $A = \dfrac{\pi}{4}(0.1)^2 \approx 0.00785\ m^2$이고, 유속은 $V = \dfrac{Q}{A} = \dfrac{20/60}{0.00785} \approx 42.4\ m/s$이다.

속도압은 $VP = \left(\dfrac{V}{4.043}\right)^2 = \left(\dfrac{42.4}{4.043}\right)^2 \approx 110.2\ mmH_2O$로 계산된다.

공기밀도 보정계수는 표준상태(21℃, 760mmHg)를 기준으로 $DCF = \dfrac{273+21}{273+t} \times \dfrac{P}{760}$로 구한다.

t=3℃, P=705mmHg를 대입하면 $DCF = \dfrac{294}{276} \times \dfrac{705}{760} \approx 1.065 \times 0.928 \approx 0.988$이다.

송풍기를 직렬로 연결하면 각 송풍기의 정압이 더해지는 효과가 있어, 하나의 송풍기만으로는 얻을 수 없는 더 높은 정압이 필요한 경우에 적용한다.

반대로 송풍량을 늘리고자 할 때는 병렬연결을 사용하며, 대형 송풍기 대체나 고장 대비 목적은 직렬연결보다는 병렬연결이나 예비기 구성과 더 관련이 깊다.