2025년 산업위생관리기사실기(필답형) 2회차 기출문제 해설 페이지

① 1단계 — 금속의 증기화

② 2단계 — 증기물의 산화

③ 3단계 — 산화물의 응축

[해설]

흄은 고체가 부서져서 생기는 입자가 아니라 기체가 다시 굳어서 생기는 입자다. 용접·용해·주조처럼 금속을 녹이는 공정에서 나오며, 만들어지는 과정은 세 단계로 갈린다.

1단계 : 금속의 증기화 — 아크나 용융로의 높은 열로 금속의 표면 온도가 끓는점 가까이 올라가면 금속이 증기로 날아간다. 이 단계에서는 아직 입자가 아니라 기체 상태다.

2단계 : 증기물의 산화 — 날아오른 금속 증기가 공기 중의 산소와 만나 금속산화물이 된다. 용접흄이 순수한 금속이 아니라 산화물 형태로 존재하는 이유가 여기에 있다.

3단계 : 산화물의 응축 — 발생원에서 멀어지면서 온도가 급격히 떨어지면 산화물 증기가 응축해 아주 작은 고체 입자가 된다. 이 입자들이 서로 뭉쳐 사슬 모양의 덩어리를 이루기도 한다.

이렇게 만들어진 흄은 입경이 대체로 1 μm보다 작아 침강하지 않고 오래 떠다니며, 폐포까지 도달하는 비율이 높다. 아연·구리·마그네슘 흄에 노출되면 몇 시간 뒤 오한과 발열이 나타나는 금속열(metal fume fever)이 생길 수 있다.

같은 입자상 물질이라도 발생 과정이 다르다는 점을 함께 정리해 두면 좋다. 분진은 고체를 기계적으로 부수거나 깎을 때 생기고, 미스트는 액체가 비산해 만들어진 액체 입자이며, 흄은 증기가 응축해 만들어진 고체 입자다.

(1) 0.83

(2) 노출지수가 1보다 작으므로 노출기준을 초과하지 않는다.

[해설]

(1) 소음수준이 여러 단계로 변하는 작업에서는 각 구간의 실제 노출시간을 그 소음수준의 허용 노출시간으로 나눈 값을 모두 더해 판정한다.

$EI=\dfrac{C_1}{T_1}+\dfrac{C_2}{T_2}+\cdots+\dfrac{C_n}{T_n}$

여기서 $C$ 는 실제 노출시간, $T$ 는 그 수준에서 허용되는 노출시간이다. 94 dB(A) 구간의 10분은 $10/60=0.167$ 시간이다.

$EI=\dfrac{4}{24}+\dfrac{2}{8}+\dfrac{0.5}{2}+\dfrac{0.167}{1}$

$=0.167+0.25+0.25+0.167=\mathbf{0.83}$

(2) 노출지수는 단위가 없는 값이며 1을 기준으로 판정한다. 여기서는 0.83으로 1보다 작으므로 노출기준을 초과하지 않는다고 판단한다.

이 문제에서 가장 갈리기 쉬운 대목은 80 dB(A) 구간을 계산에 넣느냐이다. 표에 80 dB(A)의 허용 노출시간이 24시간으로 분명히 제시되어 있으므로 이 구간도 합산 대상이다. 빼고 계산하면 0.67이 나오는데, 이는 80 dB(A)에 대한 기준이 없는 표를 쓸 때의 값이며 이 문제의 조건과는 맞지 않는다. 노출기준이 주어진 구간은 아무리 소음수준이 낮아도 제 몫만큼 노출지수에 기여한다.

표의 허용시간은 외울 필요가 없다. 85 dB(A)에서 8시간을 기준으로 삼고 소음이 3 dB 커질 때마다 허용시간이 절반으로 줄어드는 관계를 적용하면 88 dB(A) 4시간, 91 dB(A) 2시간, 94 dB(A) 1시간으로 이어지고, 거꾸로 3 dB 줄어들 때마다 두 배가 되어 82 dB(A) 16시간, 80 dB(A) 부근에서 24시간에 이른다. 우리나라 노출기준은 8시간 90 dB(A)를 기준점으로 삼고 5 dB마다 허용시간이 절반이 되는 교환률을 쓰므로 허용시간 표가 이와 다르다. 어느 기준을 적용하라고 했는지를 먼저 확인해야 하는 이유다.

① 의사

② 간호사

③ 산업위생관리산업기사 또는 대기환경산업기사 이상의 자격을 취득한 사람

[해설]

「산업안전보건법 시행령」 별표 6은 보건관리자의 자격을 다음 여섯 가지로 정하고 있다. 이 가운데 3가지를 쓰면 된다.

㉠ 산업보건지도사 자격을 가진 사람
㉡ 「의료법」에 따른 의사
㉢ 「의료법」에 따른 간호사
㉣ 산업위생관리산업기사 또는 대기환경산업기사 이상의 자격을 취득한 사람
㉤ 인간공학기사 이상의 자격을 취득한 사람
㉥ 전문대학 이상의 학교에서 산업보건 또는 산업위생 분야의 학위를 취득한 사람

목록을 뜯어보면 세 갈래로 묶인다. 의료 자격(의사·간호사), 기술 자격(산업보건지도사, 산업위생관리·대기환경·인간공학 분야의 국가기술자격), 학위다. 근로자의 건강을 직접 살피는 일과 작업환경을 측정·개선하는 일이 모두 보건관리자의 업무여서 의학과 공학 어느 쪽으로도 진입할 수 있게 열어 둔 것이다.

㉣의 “산업기사 이상”이라는 표현에 산업위생관리기사와 기술사가 모두 포함된다는 점, 그리고 근골격계질환 관리가 보건관리자의 중요한 업무가 되면서 ㉤의 인간공학기사가 자격에 들어와 있다는 점을 함께 기억해 두면 좋다.

95.00 dB(A)

[해설]

누적소음노출량 측정기(dosimeter)는 변동하는 소음을 시간에 따라 적분해 “허용된 노출량의 몇 %를 썼는가”를 백분율로 알려 준다. 이 값을 8시간 기준의 등가 소음수준으로 환산한 것이 시간가중평균 소음수준(TWA)이다.

$\mathrm{TWA}=16.61\log\dfrac{D}{12.5\times T}+90$

여기서 $D$ 는 누적소음노출량(%), $T$ 는 측정시간(hr)이다. 측정시간 120분은 2시간이므로

$\mathrm{TWA}=16.61\log\dfrac{50}{12.5\times 2}+90=16.61\log 2+90$

$=16.61\times 0.30103+90=5.00+90=\mathbf{95.00\ \mathrm{dB(A)}}$

식의 생김새를 이해하면 외우기 쉽다. 8시간을 꽉 채워 측정했다면 $12.5\times 8=100$ 이 되어 익숙한 $16.61\log(D/100)+90$ 형태가 된다. 즉 분모의 $12.5\,T$ 는 “측정한 시간만큼에 해당하는 노출량”을 뜻하며, 8시간보다 짧게 측정했으면 그만큼 기준도 줄여서 비교하라는 의미다. 이 문제에서는 2시간분의 기준이 25 %인데 실제로 50 %를 썼으므로 기준의 두 배 속도로 노출된 셈이고, 로그 안의 값이 정확히 2가 된다.

상수 90과 16.61은 우리나라 노출기준에서 나온다. 8시간 기준 90 dB(A)가 기준점이고, 소음이 5 dB 커질 때마다 허용시간이 절반으로 줄어드는 5 dB 교환률을 쓰기 때문에 $16.61=\dfrac{5}{\log 2}$ 가 된다.

구한 95.00 dB(A)는 8시간 노출기준 90 dB(A)를 넘으므로 이 작업장은 노출기준을 초과한 것으로 판정한다.

① 대기오염의 평가·관리 지표로 사용 불가

② 24시간 노출·정상 작업시간 초과 노출의 평가에 적용 불가

③ 기존 질병·신체조건의 판단 척도가 아님

④ 안전농도와 위험농도의 경계선이 아님

⑤ 산업위생 전문가가 해석·적용해야 함

[해설]

TLV는 “거의 모든 근로자가 매일 반복해서 노출되어도 건강상 나쁜 영향을 받지 않으리라고 판단되는 수준”을 권고한 값이다. 이 정의에 이미 적용의 한계가 들어 있다. 대상은 건강한 성인 근로자이고, 전제는 1일 8시간·주 40시간의 통상적인 작업이며, 성격은 법적 기준이 아니라 권고 지침이다. 주의사항은 모두 이 세 가지에서 파생된다.

대기오염의 평가·관리 지표로 쓸 수 없다 — 일반 대기에는 노약자와 환자를 포함한 모든 사람이 하루 24시간 노출되므로, 건강한 근로자의 8시간 노출을 전제로 만든 값을 그대로 가져다 쓸 수 없다.

24시간 노출이나 정상 작업시간을 넘긴 노출에는 적용할 수 없다 — 회복에 쓸 수 있는 비노출 시간이 확보된다는 전제가 무너지기 때문이다. 연속작업이나 교대제로 노출시간이 길어지면 별도의 보정이 필요하다.

기존 질병·신체적 조건의 판단 척도가 아니다 — TLV는 노출을 평가하는 값이지 사람의 건강 상태를 판정하는 값이 아니다. 산업재해나 직업병 여부를 가리는 잣대로 쓰는 것도 잘못된 사용이다.

안전농도와 위험농도의 경계선이 아니다 — TLV 아래라고 모두 안전한 것도, 조금 넘겼다고 곧바로 위험한 것도 아니다. 감수성이 큰 일부 근로자는 TLV 이하에서도 영향을 받을 수 있다.

산업위생 전문가가 해석하고 적용해야 한다 — 위의 한계들을 알지 못한 채 숫자만 비교하면 잘못된 결론에 이르기 쉽다.

이 밖에 독성의 강도를 비교하는 지표가 아니라는 것(TLV가 낮다고 반드시 더 독한 물질이라는 뜻은 아니다), 작업조건이 다른 나라에 그대로 적용할 수 없다는 것, 피부로 흡수되는 양은 고려되지 않은 값이라는 것도 같은 취지의 주의사항이다. 교재에 따라 여섯 가지 이상을 늘어놓기도 하지만 문제가 요구한 5가지만 쓰면 된다.

(1) 옥외장소(태양광선이 내리쬐는 장소)

$\mathrm{WBGT}=0.7\times\text{자연습구온도}+0.2\times\text{흑구온도}+0.1\times\text{건구온도}$

(2) 옥내장소 및 태양광선이 내리쬐지 않는 옥외장소

$\mathrm{WBGT}=0.7\times\text{자연습구온도}+0.3\times\text{흑구온도}$

(단위는 ℃)

[해설]

습구흑구온도지수는 고열 환경의 부담을 하나의 온도로 나타내는 지표다. 사람이 더위를 느끼는 정도는 기온만으로 정해지지 않고 습도, 복사열, 기류가 함께 작용하므로 세 가지 온도계의 값을 가중평균해 쓴다.

자연습구온도는 젖은 거즈를 씌운 온도계를 인위적으로 통풍시키지 않은 채로 읽은 값으로, 습도와 기류의 영향을 함께 담는다. 흑구온도는 검게 칠한 구리구 안에 온도계를 넣어 읽은 값으로 주변에서 오는 복사열을 나타내고, 건구온도는 보통의 기온이다.

두 식에서 자연습구온도의 가중치가 0.7로 가장 크다는 점이 공통이다. 더운 환경에서 인체가 열을 내보내는 주된 통로가 땀의 증발이고, 그 증발이 잘 되는지를 결정하는 것이 습도이기 때문이다.

차이는 나머지 0.3을 어떻게 나누느냐에 있다. 태양광선이 내리쬐는 옥외에서는 흑구온도 0.2 + 건구온도 0.1로 나누고, 옥내나 그늘진 옥외에서는 흑구온도에 0.3을 모두 준다. 즉 옥내식에는 건구온도 항이 아예 없다. 직사광선이 있는 곳에서는 흑구온도가 태양복사 때문에 지나치게 높게 나오므로 그 비중을 줄이고 기온을 일부 반영하는 것이다.

계산된 WBGT는 작업의 강도(경작업·중등작업·중작업)와 작업–휴식 시간 비율에 따라 정해진 고열 노출기준과 비교해 판정한다. 같은 WBGT라도 힘든 작업일수록 허용되는 값이 낮아진다.

① 10

② 6

[해설]

「산업안전보건법 시행규칙」 별표 22는 특수건강진단 대상 유해인자의 하나로 야간작업을 두고, 두 가지 유형 가운데 하나에 해당하면 야간작업으로 본다.

㉠ 6개월간 밤 12시부터 오전 5시까지의 시간을 포함하여 계속되는 8시간 작업을 월 평균 4회 이상 수행하는 경우
㉡ 6개월간 오후 10시부터 다음 날 오전 6시 사이의 시간 중 작업을 월 평균 60시간 이상 수행하는 경우

㉠은 “밤을 통째로 새우는 근무를 한 달에 네 번 이상 하는가”를 보는 기준이고, ㉡은 “밤 시간대에 일한 시간이 다 합쳐 얼마나 되는가”를 보는 기준이다. 교대제의 형태가 사업장마다 달라 어느 한쪽 기준만으로는 야간노동을 걸러 내지 못하기 때문에 두 가지를 함께 둔 것이다. 두 유형 모두 6개월이라는 기간을 전제한다는 점도 놓치기 쉬운 대목이다.

야간작업이 화학물질도 분진도 아니면서 특수건강진단 대상 유해인자에 들어 있는 것은, 생체리듬이 어긋나면서 생기는 건강영향이 확인되었기 때문이다. 수면장애와 소화기 장해가 흔하고, 장기간 노출되면 심혈관계 질환의 위험이 높아진다. 그래서 야간작업 종사자는 배치 후 일정 기간 안에 첫 특수건강진단을 받고 이후 정해진 주기에 따라 계속 관리를 받는다.

전압 : -3.9 mmH₂O

속도압 : 10 mmH₂O

[해설]

피토관은 끝이 기류를 정면으로 마주 보는 선단(충격공)과 관의 옆면에 기류와 직각으로 뚫린 측공을 함께 가진 관이다. 어느 구멍을 마노미터에 연결하느냐에 따라 재는 압력이 달라진다.

① 선단만 연결 — 기류가 정면으로 부딪히면서 멈출 때의 압력이 걸리므로 전압을 읽는다.
② 측공만 연결 — 기류의 흐름과 직각이어서 속도 성분이 실리지 않으므로 정압을 읽는다.
③ 선단과 측공을 U자관 양쪽에 연결 — 두 압력의 차이가 나타나므로 속도압을 읽는다.

부호는 측정 위치로 결정된다. 그림의 덕트는 송풍기의 흡인측(상류)이므로 내부가 대기압보다 낮아 정압과 전압이 모두 음(−)의 값이 된다. 따라서 ①의 눈금 3.9는 전압 −3.9 mmH₂O로 읽는다. 반면 속도압은 기류가 흐르는 한 언제나 양(+)이므로 ③의 10 mmH₂O가 속도압임을 부호만으로도 가려낼 수 있다.

세 압력은 다음 관계로 묶여 있다.

$TP=SP+VP$

따라서 그림에서 값이 적혀 있지 않은 ②의 정압은

$SP=TP-VP=-3.9-10=-13.9\ \mathrm{mmH_2O}$

가 된다. 절댓값으로 보면 정압 13.9가 전압 3.9보다 크지만, 음수끼리 비교하면 전압이 정압보다 속도압만큼 높다는 관계가 그대로 성립한다.

참고로 속도압을 알면 그 지점의 유속을 구할 수 있다. 표준상태 공기에서는

$V=4.043\sqrt{VP}=4.043\times\sqrt{10}=12.79\ \mathrm{m/s}$

이므로 이 덕트의 유속은 약 12.79 m/s다.

① 정확도

② 정밀도

③ 단위작업장소

[해설]

세 용어 모두 「작업환경측정 및 정도관리 등에 관한 고시」 제2조의 정의에 나온다.

정확도는 측정·분석 결과가 참값에 얼마나 가까운지를 나타낸다. 치우침(bias)이 없는 정도라고 이해하면 된다. 정밀도는 같은 시료를 여러 번 재었을 때 값들이 얼마나 모여 있는지를 나타내며, 참값이 어디에 있는지와는 무관하다.

과녁에 비유하면 구분이 분명해진다. 화살이 과녁 한가운데를 중심으로 흩어져 있으면 정확도는 높지만 정밀도는 낮고, 한쪽 구석에 촘촘히 모여 있으면 정밀도는 높지만 정확도는 낮다. 정밀도는 반복측정만으로 확인할 수 있지만 정확도는 참값(표준시료)을 알아야 확인할 수 있다는 점도 다르다.

단위작업장소는 작업환경측정에서 시료채취의 단위가 되는 구역이다. 노출 수준이 비슷한 근로자들을 하나로 묶는 개념이므로, 같은 공간이라도 하는 일이 달라 노출이 다르면 별도의 단위작업장소가 되고, 반대로 떨어져 있어도 동일 노출집단이면 한 단위로 볼 수 있다. 시료채취 개수와 측정 지점을 정하는 기준이 되기 때문에 이 구분이 잘못되면 측정 결과 전체가 근로자의 실제 노출을 대표하지 못하게 된다.

① 해당 사업장의 유해·위험요인을 파악하는 경우

② 유해·위험요인의 위험성이 허용 가능한 수준인지 여부를 결정하는 경우

③ 위험성 감소대책을 수립하여 실행하는 경우

[해설]

「사업장 위험성 평가에 관한 지침」 제6조는 근로자를 참여시켜야 하는 경우로 다음 다섯 가지를 들고 있다. 이 가운데 3가지를 쓰면 된다.

㉠ 유해·위험요인의 위험성 수준을 판단하는 기준을 마련하고 유해·위험요인별로 허용 가능한 위험성 수준을 정하거나 변경하는 경우
㉡ 해당 사업장의 유해·위험요인을 파악하는 경우
㉢ 유해·위험요인의 위험성이 허용 가능한 수준인지 여부를 결정하는 경우
㉣ 위험성 감소대책을 수립하여 실행하는 경우
㉤ 위험성 감소대책 실행 여부를 확인하는 경우

다섯 가지를 늘어놓고 보면 사전준비 단계를 뺀 위험성평가의 모든 실행 단계가 그대로 들어 있다. 즉 “기준을 정할 때부터 대책의 실행을 확인할 때까지” 근로자가 함께해야 한다는 뜻이다.

근로자 참여를 의무로 둔 이유는 분명하다. 실제로 그 작업을 하는 사람만 아는 위험이 있기 때문이다. 관리자가 순회 점검으로 확인하는 것은 정상 상태의 작업이지만, 근로자는 설비가 고장 났을 때의 임시 조치나 비정상 작업, 청소·정비 중에만 생기는 위험까지 알고 있다. 또한 아무리 좋은 감소대책도 현장에서 지킬 수 없는 것이면 실행되지 않으므로, 대책의 실행 가능성을 판단하는 데도 근로자의 의견이 필요하다.

3.92 kW

[해설]

송풍기의 소요동력은 “공기에 실어 주어야 할 일의 양”을 효율로 나눈 값이다. 송풍량이 m³/min, 압력이 mmH₂O로 주어졌을 때는 다음 식을 쓴다.

$\mathrm{kW}=\dfrac{Q\times\Delta P}{6{,}120\times\eta}\times\alpha$

여기서 $Q$ 는 송풍량(m³/min), $\Delta P$ 는 전압(mmH₂O), $\eta$ 는 효율, $\alpha$ 는 여유율이다. 여유율은 주어지지 않았으므로 1로 본다.

$\mathrm{kW}=\dfrac{150\times 120}{6{,}120\times 0.75}=\dfrac{18{,}000}{4{,}590}=\mathbf{3.92\ \mathrm{kW}}$

분모의 6,120이 어디에서 나온 수인지 알아 두면 단위를 헷갈리지 않는다. mmH₂O는 kgf/m²와 같으므로 $Q\times\Delta P$ 의 단위는 kgf·m/min, 즉 분당 일의 양이다. 여기에 1 kW = 102 kgf·m/s라는 관계와 1분 = 60초를 함께 적용하면 $102\times 60=6{,}120$ 이 되어, 이 값으로 나누면 kW가 된다.

같은 조건을 마력으로 구하려면 6,120 대신 4,500으로 나눈다(1 PS = 75 kgf·m/s이므로 $75\times 60=4{,}500$). 이 문제의 조건으로는 $18{,}000/(4{,}500\times 0.75)=5.33\ \mathrm{PS}$ 다. 6,120으로 나눈 값에 마력 단위를 붙이면 안 된다.

① 노출(폭로)농도

② 노출시간 및 노출횟수

③ 개인의 감수성

④ 작업강도

⑤ 기상조건

[해설]

같은 물질에 노출되어도 나타나는 독성은 사람과 조건에 따라 달라진다. 그 차이를 만드는 것이 아래의 인자들이다.

노출농도와 노출시간·노출횟수 — 몸에 들어온 총량을 결정하는 두 축이다. 독성의 크기가 농도와 노출시간의 곱에 대체로 비례한다는 관계($C\times T=K$)가 여기에서 나온다. 다만 총량이 같아도 짧은 시간에 높은 농도로 받는 것과 오랜 시간 낮은 농도로 받는 것은 영향이 다르고, 노출과 노출 사이에 회복할 시간이 있는지에 따라서도 달라지므로 횟수까지 함께 본다.

개인의 감수성 — 연령, 성별, 영양 상태, 기존 질환, 유전적 소인에 따라 같은 노출에도 반응이 다르다. 노출기준이 “모든 근로자”가 아니라 “거의 모든 근로자”를 보호한다고 표현되는 이유가 이것이다.

작업강도 — 힘든 일을 할수록 호흡량과 심박출량이 늘어난다. 공기 중 농도가 같아도 실제로 들이마셔 흡수하는 양은 훨씬 커진다.

기상조건 — 고온·다습한 환경에서는 땀으로 젖은 피부의 흡수가 늘고 호흡량도 증가한다. 기온이 높으면 유해물질의 증발이 활발해져 공기 중 농도 자체가 올라가기도 한다.

교재에 따라서는 유해물질의 물리·화학적 성질(용해도, 휘발성, 입자 크기 등)과 인체 침입경로(호흡기·피부·소화기)를 인자로 들기도 한다. 어느 쪽이든 “얼마나 들어오는가”와 “받는 사람이 어떤 상태인가”를 나누어 답하면 되며, 위 항목들 가운데 5가지를 쓰면 된다.

67.27 m³/min

[해설]

액체 유기용제의 전체환기량은 “액체가 증발해 만들어지는 증기의 부피”를 구한 다음, 그 증기를 노출기준 아래로 희석하는 데 필요한 공기량을 계산하는 순서로 푼다.

① 시간당 사용량(질량) — 비중이 0.805이므로 1 L의 무게는 0.805 kg이다.

$G=0.5\ \mathrm{L/hr}\times 0.805\ \mathrm{kg/L}=0.4025\ \mathrm{kg/hr}=402.5\ \mathrm{g/hr}$

② 21 ℃, 1기압에서 기체 1몰의 부피 — 0 ℃에서 22.4 L이므로 절대온도 비로 환산한다.

$V_m=22.4\times\dfrac{273+21}{273}=24.1\ \mathrm{L/mol}$

③ 발생하는 증기의 부피

$\dfrac{402.5\ \mathrm{g/hr}}{72.1\ \mathrm{g/mol}}\times 24.1\ \mathrm{L/mol}=134.54\ \mathrm{L/hr}=134{,}538\ \mathrm{mL/hr}$

④ 필요환기량 — ppm은 mL/m³와 같으므로 증기 발생량(mL/hr)을 노출기준(ppm)으로 나누면 곧바로 m³/hr가 나온다. 여기에 안전계수를 곱한다.

$Q=\dfrac{134{,}538}{200}\times 6=4{,}036.17\ \mathrm{m^3/hr}$

⑤ 분 단위로 환산

$Q=\dfrac{4{,}036.17}{60}=\mathbf{67.27\ \mathrm{m^3/min}}$

메틸에틸케톤은 $\mathrm{C_4H_8O}$ 이므로 분자량은 $12.011\times 4+1.008\times 8+15.999=72.11$ 로, 문제의 조건 72.1과 맞는다. 일부 지면에 72.06으로 실려 있으나 이는 오기다. 다만 분자량이 조금 달라도 답의 소수 둘째 자리만 바뀔 뿐이며, 몰부피를 24.1 L로 반올림해 쓰느냐 24.13 L로 쓰느냐에 따라서도 67.3 m³/min 안팎에서 값이 미세하게 달라진다. 필답형에서는 계산 과정이 맞으면 이 정도의 차이는 정답으로 인정된다.

안전계수 6은 그냥 붙는 숫자가 아니다. 전체환기는 발생한 증기가 작업장 전체에 고르게 섞인다고 가정하고 계산하지만 실제로는 발생원 근처의 농도가 훨씬 높고, 발생량도 시간에 따라 일정하지 않다. 이런 불완전성을 메우기 위해 유해성의 정도, 환기의 혼합 효율, 발생량의 변동을 고려해 정하는 값이 안전계수이며, 유해성이 클수록 크게 잡는다.

청력보존 프로그램

[해설]

청력보존 프로그램이다. 「산업안전보건기준에 관한 규칙」 제517조는 작업환경측정 결과 소음수준이 90데시벨을 초과하는 사업장이나 소음으로 근로자에게 건강장해가 발생한 사업장의 사업주에게 이 프로그램을 수립·시행하도록 정하고 있다.

청력보존 프로그램은 소음성 난청을 예방·관리하기 위한 종합적인 계획으로, 소음 노출 평가, 소음 노출에 대한 공학적 대책, 청력보호구의 지급과 착용, 소음의 유해성과 예방에 관한 교육, 정기적 청력검사, 그리고 이 모든 것을 수립·시행한 기록과 관리체계를 포함한다.

여기서 눈여겨볼 것은 항목의 배열 순서다. 먼저 얼마나 노출되는지 평가하고, 다음으로 소음 자체를 줄이는 공학적 대책을 세우며, 그것으로 부족한 몫을 보호구로 막는다. 보호구가 앞이 아니라 뒤에 오는 것은 발생원 대책이 우선이라는 산업위생의 기본 순서(대치 → 격리 → 환기 → 보호구)와 같다. 그리고 대책이 실제로 듣고 있는지를 정기 청력검사로 확인한다. 소음성 난청은 한번 진행되면 회복되지 않으므로, 청력이 떨어진 뒤에 대응하는 것이 아니라 변화의 조짐을 조기에 잡아내는 것이 이 프로그램의 목적이다.

같은 규칙은 소음작업을 1일 8시간 작업을 기준으로 85데시벨 이상의 소음이 발생하는 작업으로 정의하고, 그보다 강한 소음이 일정 시간 이상 발생하는 작업을 강렬한 소음작업, 순간적으로 큰 소리가 반복되는 작업을 충격소음작업으로 따로 구분하고 있다.

대상 먼지와 침강속도가 같으면서 밀도가 1 g/cm³인 구형 입자로 환산한 직경

[해설]

실제 먼지는 모양이 제각각이고 밀도도 물질마다 달라서, 자로 잰 크기만으로는 그 입자가 공기 중에서 어떻게 움직일지 설명할 수 없다. 같은 크기라도 무거운 입자는 빨리 가라앉고 가벼운 입자는 오래 떠다니며, 납작한 입자와 둥근 입자는 공기저항이 다르다.

그래서 모양과 밀도의 영향을 침강속도라는 하나의 결과로 묶어 표현한 것이 공기역학적 직경이다. 어떤 먼지의 공기역학적 직경이란, 그 먼지와 같은 속도로 가라앉는 밀도 1 g/cm³짜리 구형 입자의 직경을 말한다. 밀도 1 g/cm³은 물의 밀도이며, 기준을 하나로 고정하기 위해 쓰는 값이다.

호흡기 침착이나 채취기의 분리 특성이 모두 관성과 침강으로 결정되기 때문에 산업위생에서 쓰는 입경 기준은 대부분 공기역학적 직경이다. 흡입성 분진(IPM) 100 μm, 흉곽성 분진(TPM) 10 μm, 호흡성 분진(RPM) 4 μm의 50 % 절단직경이 그 예이고, 관성충돌기나 사이클론도 공기역학적 직경을 기준으로 입자를 갈라낸다.

이와 대비되는 것이 기하학적(물리적) 직경이다. 현미경으로 관찰해 정하는 마틴 직경, 페렛 직경, 등면적 직경(Heywood 직경)이 여기에 속하는데, 이들은 형상만 나타낼 뿐 밀도의 영향을 담지 못한다. 한편 스토크스 직경은 침강속도와 밀도가 대상 입자와 같은 구형 입자의 직경으로, 밀도를 1로 고정하지 않는다는 점이 공기역학적 직경과 다르다.

3년

[해설]

「산업안전보건법 시행규칙」 제37조는 사업주가 위험성평가의 결과와 조치사항을 기록하여 3년간 보존하도록 정하고 있다. 기록해야 할 내용은 문제에 제시된 네 가지, 즉 평가 대상의 유해·위험요인, 위험성 결정의 내용, 위험성 결정에 따른 조치의 내용, 그리고 고용노동부장관이 고시하는 사항이다.

앞의 세 가지가 “무엇이 위험한가 → 그 위험을 어떻게 판단했는가 → 무엇을 했는가”의 순서로 이어진다는 점을 보면 기록의 구조가 곧 위험성평가의 절차임을 알 수 있다. 위험성평가는 최초평가 이후 매년 정기적으로 실시하므로 3년치 기록이 남으면 이전 평가와 견주어 유해·위험요인이 줄었는지, 감소대책이 실제로 유지되고 있는지를 확인할 수 있다.

보존 기간을 묻는 문제는 다른 서류와 섞여 나오기 쉬우므로 함께 정리해 두는 것이 좋다. 산업재해 발생 기록도 3년 보존이지만, 발암성 물질 취급 근로자의 작업환경측정 결과나 특수건강진단 결과처럼 잠복기가 긴 유해인자와 관련된 서류는 보존 기간이 훨씬 길게 정해져 있다.

5 회/hr

[해설]

CO₂는 그 자체의 독성이 문제가 되는 농도가 아니라, 재실자 수에 견주어 환기가 모자라지 않은지를 보여 주는 지표로 쓰인다. 발생량과 목표농도를 알면 필요환기량을 구할 수 있고, 이를 실내 체적으로 나누면 시간당 공기교환횟수가 된다.

① CO₂ 발생량

$G=21\ \mathrm{L/hr}\times 500\ \text{인}=10{,}500\ \mathrm{L/hr}=10.5\ \mathrm{m^3/hr}$

② 필요환기량 — 실내 목표농도와 외기 농도의 차로 나눈다. 백분율은 소수로 바꾸어 대입한다(0.1 % = 0.001, 0.03 % = 0.0003).

$Q=\dfrac{G}{C_s-C_o}=\dfrac{10.5}{0.001-0.0003}=\dfrac{10.5}{0.0007}=15{,}000\ \mathrm{m^3/hr}$

③ 시간당 공기교환횟수

$ACH=\dfrac{Q}{V}=\dfrac{15{,}000}{3{,}000}=\mathbf{5\ \text{회/hr}}$

외기 농도를 빼는 이유를 짚어 두자. 밖에서 들어오는 공기에도 이미 0.03 %의 CO₂가 들어 있어 그만큼은 희석에 쓰이지 못한다. 목표농도만으로 나누면 필요환기량이 10,500 m³/hr, 즉 3.5회/hr로 과소평가되어 실제로는 목표농도를 지킬 수 없다.

또 하나, 문제의 21 L/hr은 사람의 호흡량이 아니라 한 사람이 내뿜는 CO₂의 양이다. 성인의 호흡량은 안정 시에도 분당 6 L 안팎이어서 시간당 360 L을 넘으므로, 21 L/hr을 호흡량으로 읽으면 앞뒤가 맞지 않는다. 일부 지면에 ‘1인당 호흡량’으로 인쇄돼 있으나 풀이는 모두 CO₂ 발생량으로 계산하고 있다.

① 직접적정법

② 간접적정법

③ 치환적정법

④ 역적정법

[해설]

킬레이트 적정법은 EDTA처럼 금속이온과 안정한 착물을 만드는 시약으로 금속을 정량하는 용량분석법이다. 금속과 킬레이트 시약이 1 : 1로 반응한다는 점 때문에 계산이 간단하고, 여러 금속을 폭넓게 다룰 수 있어 수질·시료 전처리 분석에 널리 쓰인다. 적정을 어떤 방식으로 진행하느냐에 따라 네 가지로 나뉜다.

직접적정법 — 금속이온이 든 시료에 킬레이트 표준액을 바로 떨어뜨려 종말점까지 적정한다. 반응이 빠르고 적당한 금속지시약이 있을 때 쓰는 가장 기본적인 방식이다.

역적정법 — 시료에 킬레이트 표준액을 필요한 양보다 많이 넣어 반응시킨 뒤, 남아 있는 킬레이트를 다른 금속 표준액으로 되적정해 소비량을 계산한다. 반응이 느리거나 적당한 지시약이 없을 때, 또는 적정 조건에서 금속이 침전을 만들 때 쓴다.

치환적정법 — 킬레이트와 약하게 결합한 금속의 착물(예컨대 마그네슘 착물)을 시료에 넣으면, 결합력이 더 센 대상 금속이 그 자리를 차지하면서 원래 금속이 밀려나온다. 이렇게 유리된 금속을 적정해 대상 금속의 양을 구한다.

간접적정법 — 킬레이트와 직접 반응하지 않는 성분을 정량할 때 쓴다. 그 성분을 특정 금속과 반응시켜 침전으로 분리한 뒤, 침전에 들어 있거나 남아 있는 금속을 적정해 원래 성분의 양을 거꾸로 계산한다.

네 가지를 가르는 기준은 결국 “대상 금속을 직접 적정할 수 있는가”이다. 직접 할 수 있으면 직접적정법, 과량을 넣고 남은 것을 재면 역적정법, 다른 금속으로 바꿔치기해서 재면 치환적정법, 대상 자체가 킬레이트와 반응하지 않아 우회하면 간접적정법이다.

40.39 μg/m³

[해설]

여과지로 채취한 금속의 공기 중 농도는 “실제로 잡힌 양 ÷ 채취한 공기의 부피”로 구하되, 공시료 보정과 회수율 보정을 함께 해야 한다.

$C=\dfrac{W-B}{V\times RE}$

① 시료의 순수한 양 — 공시료(blank)에서 검출된 3 μg은 채취와 무관하게 여과지나 시약, 운반 과정에서 딸려 온 몫이므로 빼 준다.

$W-B=22-3=19\ \mathrm{\mu g}$

② 채취 공기량 — 8시부터 12시까지는 4시간, 즉 240분이다.

$V=2.0\ \mathrm{L/min}\times 240\ \mathrm{min}=480\ \mathrm{L}=0.48\ \mathrm{m^3}$

③ 농도 — 회수율은 실제로 채취된 양 가운데 분석 과정에서 되찾은 비율이므로, 분석값을 회수율로 나누어 원래 양으로 되돌린다.

$C=\dfrac{19}{0.48\times 0.98}=\dfrac{19}{0.4704}=\mathbf{40.39\ \mathrm{\mu g/m^3}}$

실수가 잦은 지점은 두 곳이다. 하나는 회수율을 곱해 버리는 것으로, 그러면 39.6 μg/m³이 나와 실제보다 농도를 낮게 평가하게 된다. 회수율 보정은 잃어버린 몫을 되살리는 계산이므로 값이 반드시 커져야 한다. 다른 하나는 L를 m³로 바꾸지 않는 것인데, 1 m³ = 1,000 L임을 잊으면 답이 1,000배 어긋난다.

(1) 장점

① 산에 쉽게 용해되어 중금속 분석에 적합

② 입자가 표면에 잡혀 현미경 계수(석면) 분석에 유리

③ 값이 싸고 규격이 다양

(2) 단점

① 흡습성이 커 중량분석에 부적합

② 기계적 강도가 약함

③ 여과지 자체의 무게 편차가 큼

[해설]

MCE(mixed cellulose ester)는 니트로셀룰로오스와 아세트산셀룰로오스를 섞어 만든 막여과지로, 산업위생에서 가장 널리 쓰이는 여과지다. 장점과 단점이 모두 “셀룰로오스로 만들었다”는 한 가지 성질에서 갈라져 나온다.

산에 쉽게 녹는다 — 질산 등으로 간단히 녹이거나 회화할 수 있어, 채취한 금속을 용액으로 만들어 원자흡광광도계나 유도결합플라스마로 분석하기가 쉽다. 납·카드뮴·크롬 같은 중금속 채취에 MCE를 쓰는 이유다.

입자가 표면에 잡힌다 — 입자가 여과지 속으로 깊이 파고들지 않고 표면 가까이 걸리기 때문에 현미경으로 세기에 좋다. 여기에 여과지를 투명하게 만들 수 있는 성질이 더해져, 위상차현미경으로 섬유 수를 세는 석면 측정의 표준 여과지로 쓰인다.

흡습성이 크다 — 셀룰로오스가 습기를 잘 빨아들여 보관 습도에 따라 무게가 변한다. 채취한 먼지의 무게가 밀리그램 단위인데 여과지가 그만큼 습기를 머금으면 결과가 뒤집히므로, 무게 차이로 농도를 구하는 중량분석에는 쓸 수 없다. 호흡성 분진처럼 중량분석을 하는 경우에는 흡습성이 작은 PVC 여과지를 쓴다.

기계적 강도가 약하고 무게 편차가 크다 — 막이 얇고 잘 부스러져 카세트에 끼우거나 옮기는 과정에서 손상되기 쉽고, 한 장 한 장의 무게가 고르지 않아 칭량 기준을 잡기 어렵다. 앞의 흡습성과 함께 중량분석에 부적합한 이유를 이룬다.

여과지는 무엇을 분석할지에 따라 고른다는 점을 함께 정리해 두자. 금속 분석과 석면 계수에는 MCE, 중량분석에는 PVC, 결정형 유리규산의 X선 회절 분석에는 은막여과지, 고온 시료에는 유리섬유 여과지를 쓴다.