2021년 산업위생관리기사실기(필답형) 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

6.3 m/sec

[해설]

레이놀즈수는 관성력과 점성력의 비로, 동점성계수(ν)를 쓰면 Re = VD/ν 로 간단해진다.

ν = 0.21 cm²/sec = 2.1 × 10^-5 m²/sec, D = 100 mm = 0.1 m
V = Re·ν / D
V = (3 × 10⁴ × 2.1 × 10^-5) / 0.1
V = 6.3 m/sec

혼동 주의: 1 m² = 10⁴ cm²이므로 cm²를 m²로 바꿀 때 10^-4를 곱한다(10^-2가 아니다).

근골격계질환

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙은 반복 동작·부적절한 작업자세·무리한 힘의 사용·날카로운 면과의 신체접촉·진동·온도 등으로 생기는 건강장해를 근골격계질환으로 정의한다.

발문은 목·어깨·허리와 팔·다리의 신경·근육에 나타나는 근골격계질환의 법정 정의 문구로, 수근관증후군·건초염·요통 등이 대표 질환이다.

혼동 주의: 이런 질환을 일으키는 작업은 근골격계부담작업이라 하며, 사업주는 3년마다 유해요인조사를 한다.

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

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

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

[해설]

CO₂ 발생량을 목표농도와 외기농도의 차로 나누는 필요환기량 식으로 환기량을 구하고, 이를 실내 체적으로 나누면 시간당 공기교환횟수가 된다. 농도는 분율로 바꿔 0.1 % = 0.001, 0.03 % = 0.0003 을 대입한다.

G = 21 L/hr × 500인 = 10,500 L/hr = 10.5 m³/hr
Q = G / (C − C_o) = 10.5 / (0.001 − 0.0003) = 15,000 m³/hr
ACH = Q / V = 15,000 / 3,000 = 5 회/hr

혼동 주의: 들어오는 외기에도 CO₂가 0.03 % 들어 있어 그만큼은 희석에 쓰이지 못하므로 반드시 빼야 한다. 빼지 않으면 ACH가 3.5로 과소평가된다.

① 폭로농도

② 폭로시간(폭로횟수)

③ 작업강도

④ 기상조건

⑤ 개인의 감수성

[해설]

독성의 크기는 물질 고유의 성질만이 아니라 얼마나 진하게, 얼마 동안, 어떤 조건에서, 누가 노출되느냐로 정해진다.

• 폭로농도 — 농도가 높을수록 몸에 들어오는 양이 많다.
• 폭로시간(폭로횟수) — 농도×시간이 총 노출량이므로 길고 잦을수록 독성이 커진다.
• 작업강도 — 힘든 작업일수록 호흡량이 늘어 같은 농도에서도 더 많이 들이마신다.
• 기상조건 — 고온·다습하면 피부 흡수와 순환기 부담이 커진다.
• 개인의 감수성 — 나이·성별·건강상태·유전적 대사능력에 따라 반응이 다르다.

외우는 요령: 농도와 시간은 하버의 법칙(C×T=K)으로 묶어 먼저 쓰고, 이어서 작업·환경·사람 순으로 붙인다. 인체 침입경로를 요인에 넣는 교재도 있다.

39 m³/min

[해설]

플랜지가 부착된 슬롯형 후드의 필요환기량은 Q = C·L·V_c·X 로 구하며, 발문대로 형상계수 C = 2.6을 쓴다.

Q = 2.6 × 0.25 m × 2.5 m/sec × 0.4 m = 0.65 m³/sec
Q = 0.65 × 60 = 39 m³/min

혼동 주의: 슬롯 높이 2.5 cm 는 식에 들어가지 않는다. 슬롯 길이(L)와 거리(X)는 cm를 m로 바꾸고, 결과에 60을 곱해 분당 값으로 환산한다.

11.50 m³/min

[해설]

폭발방지 환기량은 증기 농도를 폭발하한치(LEL) 아래로 충분히 유지하는 양이며, 120 ℃ 이상이면 온도 보정상수 B=0.7을 쓴다.

Q(21 ℃) = (24.1 × S × W × C × 10²) / (M × LEL × B)
= (24.1 × 0.88 × 3 × 5 × 100) / (106 × 1 × 0.7)
= 428.73 m³/hr = 7.146 m³/min

실제 환기량 = 7.146 × (273 + 200) / (273 + 21)
= 11.50 m³/min

혼동 주의: 24.1 L는 21 ℃ 기준 몰부피라서, 작업장 온도 200 ℃로 부피 보정을 빠뜨리면 7.15로 틀린다.

발연관(연기발생기, smoke tester)

[해설]

후드 개구부의 기류 방향은 연기를 흘려 눈으로 보는 발연관(연기발생기, smoke tester)으로 확인한다.

관 속 발연제가 흰 연기를 내면 그 연기가 공기 흐름을 그대로 따라가서 흡입 방향과 새는 기류가 드러난다. 레시버식 후드는 오염물질이 스스로 뿜어져 나오는 흐름을 받아 내는 방식이어서, 그 흐름이 실제로 후드로 들어가는지 확인하는 것이 점검의 핵심이다.

혼동 주의: 발연관은 방향을 보여 줄 뿐이고, 제어속도·덕트 유속 같은 크기는 열선풍속계·피토관으로 잰다.

4.26 dB

[해설]

흡음 대책의 소음저감량은 NR = 10 log(A₂/A₁)처럼 대책 전후 총 흡음량의 비로 구한다. 흡음재를 붙인 면은 벽 4면과 천장 1면을 합한 5면이다(바닥 제외).

A₂ = 1,500 + 500 × 5 = 4,000 sabins
NR = 10 log(4,000 / 1,500)
= 4.26 dB

혼동 주의: 정육면체라서 6면을 모두 더하면 4,500 sabins가 되어 4.77 dB로 틀린다.

침입경로: 피부(경피 흡수)

이유: 지용성이 커서 피부의 지질층을 쉽게 통과하기 때문

[해설]

유기인계 살충제인 파라티온은 직업적 노출에서 피부(경피 흡수)가 주된 침입경로다.

파라티온은 물에 거의 녹지 않는 지용성 물질이라 지질로 된 피부 각질층을 쉽게 통과해 혈액까지 들어간다. 땀에 젖거나 상처가 난 피부, 고온다습한 환경에서는 흡수가 더 빨라진다.

그래서 호흡용 보호구만으로는 부족하고, 불침투성 장갑·방제복 착용과 작업 후 즉시 세척이 관리의 핵심이다.

조치: 정압이 낮은 B 분지관의 송풍량을 늘려 두 분지관의 정압을 맞춘다

보정유량: 189.74 m³/min

[해설]

두 분지관이 합류하는 점의 균형은 정압비(큰 정압 ÷ 작은 정압)로 판단한다. 정압비가 1.2 이하이면 정압이 낮은 쪽의 송풍량을 늘려 맞춘다.

정압비 = 30 / 27 = 1.11
1.2 이하이므로 정압이 낮은 B 분지관의 송풍량을 보정한다.

정압은 유량의 제곱에 비례하므로 보정유량 = Q_B × √(SP_A / SP_B)이다.
= 180 × √(30 / 27)
= 189.74 m³/min

혼동 주의: 정압비가 1.2를 넘으면 유량 보정으로는 맞출 수 없어 덕트 직경을 다시 설계한다.

여과지: MCE막 여과지

분석기기: 원자흡광광도계(AAS)

[해설]

금속 입자는 여과지로 포집한 뒤 산으로 녹여 분석하므로 산에 잘 녹고 금속 바탕값이 낮은 여과지를 쓴다.

• MCE막 여과지 — 혼합셀룰로오스에스테르막으로, 질산에 완전히 녹아 전처리가 쉽고 공극 0.8 µm로 금속 흄 채취의 표준이다.
• 원자흡광광도계(AAS) — 시료를 불꽃에서 원자로 만든 뒤 원소 고유 파장의 빛을 흡수하는 정도로 농도를 잰다.

혼동 주의: 무게로 재는 분석(호흡성 분진)에는 PVC막, 결정형 유리규산에는 은막 여과지를 쓴다. 여러 금속을 한 번에 분석할 때는 ICP도 쓴다.

32배

[해설]

직관의 압력손실은 다르시–바이스바흐 식 ΔP = λ·(L/D)·(γV²/2g) 에 따라 ΔP ∝ V²/D 이고, 유량이 일정하면 유속도 직경에 따라 변한다.

V = Q/A ∝ 1/D² → V² ∝ 1/D⁴
ΔP ∝ 1/D⁴ × 1/D = 1/D⁵
ΔP₂/ΔP₁ = 2⁵ = 32배

혼동 주의: 유속 변화를 빼고 L/D 항만 보면 2배로 틀리기 쉽다. 압력손실은 직경의 5제곱에 반비례한다.

(1) −22.35 mmH2O

(2) 2.98 mmH2O

[해설]

확대관에서는 줄어든 속도압의 일부가 정압으로 돌아온다. 그 비율이 정압회복계수 R이고, 회복되지 못한 (1 − R)이 압력손실이다.

V₁ = 0.5 / (π/4 × 0.2²) = 15.92 m/s → VP₁ = (15.92 / 4.043)² = 15.50 mmH₂O
V₂ = 0.5 / (π/4 × 0.3²) = 7.07 m/s → VP₂ = (7.07 / 4.043)² = 3.06 mmH₂O

확대 후 정압 SP₂ = SP₁ + R(VP₁ − VP₂)
= −31.8 + 0.76 × 12.44
= −22.35 mmH₂O

압력손실 ΔP = (1 − R)(VP₁ − VP₂)
= 0.24 × 12.44
= 2.98 mmH₂O

혼동 주의: 흡입측이라 정압이 음수이므로 부호를 그대로 살려 더한다. 절댓값이 줄어든 것이 곧 정압이 회복됐다는 뜻이다.

① 유해물질의 독성이 비교적 낮을 것

② 유해물질의 발생량이 적을 것

③ 오염원이 작업장 안 여러 곳으로 분산되어 있을 것

④ 오염원이 근로자의 작업위치에서 멀리 떨어져 있을 것

⑤ 발생원이 이동하는 등 국소배기장치를 설치하기 곤란할 것

[해설]

전체환기(희석환기)는 오염공기를 신선한 공기로 노출기준 이하로 희석하는 방식이라, 희석만으로 충분히 안전한 조건에서만 쓴다.

• 독성이 비교적 낮을 것 — 희석된 농도에서도 건강장해가 적어야 한다.
• 발생량이 적을 것 — 필요환기량은 발생량에 비례해 발생량이 많으면 송풍량을 감당할 수 없다.
• 오염원이 여러 곳으로 분산되어 있을 것 — 발생원마다 후드를 달기 어렵다.
• 오염원이 작업위치에서 멀리 떨어져 있을 것 — 근로자에게 닿기 전에 희석된다.
• 발생원이 이동하는 등 국소배기 설치가 곤란할 것 — 후드를 한곳에 고정할 수 없다.

혼동 주의: 독성이 강한 물질이나 분진·흄 같은 입자상 물질은 공기와 고르게 섞이지 않으므로 전체환기가 아니라 국소배기로 잡아야 한다.

(1) 톨루엔 99.54 mg/m³, 크실렌 266.20 mg/m³

(2) 노출지수가 1.14로 1을 넘으므로 노출기준 초과

[해설]

시간가중평균농도는 TWA = Σ(C × T) / 8로 구한다. 점심시간을 뺀 오전·오후 각 4시간이 노출시간이다.

채취공기량 = 0.18 L/min × 240 min = 43.2 L = 0.0432 m³(두 시료 동일)
톨루엔 = (3.2/0.0432 × 4 + 5.4/0.0432 × 4) / 8 = (74.07 × 4 + 125.00 × 4) / 8 = 99.54 mg/m³
크실렌 = (12.3/0.0432 × 4 + 10.7/0.0432 × 4) / 8 = (284.72 × 4 + 247.69 × 4) / 8 = 266.20 mg/m³

ppm = mg/m³ × 24.45 / M (25 ℃)
톨루엔 = 99.54 × 24.45 / 92 = 26.45 ppm, 크실렌 = 266.20 × 24.45 / 106 = 61.40 ppm
EI = 26.45/50 + 61.40/100 = 0.529 + 0.614 = 1.14 > 1 → 노출기준 초과

혼동 주의: 두 물질 모두 따로 보면 기준 이하다. 하지만 상가작용을 하면 노출지수로 합산해 판정해야 한다.

① 마틴직경 — 입자의 투영면적을 이등분하는 선의 길이

② 페렛직경 — 입자 투영상의 한쪽 끝에서 반대쪽 끝까지 이은 선 가운데 가장 긴 길이

③ 등면적직경(헤이우드직경) — 입자의 투영면적과 같은 면적을 갖는 원의 직경

[해설]

기하학적(물리적) 직경은 현미경으로 본 입자의 투영상을 정해진 규칙에 따라 재는 크기다.

• 마틴직경 — 투영면적을 일정한 방향으로 이등분하는 선의 길이이며, 작게 평가되는 경향이 있다.
• 페렛직경 — 투영상의 한쪽 끝에서 반대쪽 끝까지 이은 선 가운데 가장 긴 길이이며, 크게 평가되는 경향이 있다.
• 등면적직경(헤이우드직경) — 투영면적과 같은 면적을 갖는 원의 직경(D = √(4A/π))이며, 셋 중 가장 정확하다.

크기는 대체로 페렛 > 등면적 > 마틴 순이다. 등면적직경과 헤이우드직경은 같은 것이라 따로 세지 않으며, 밀도까지 반영하는 공기역학적 직경과도 구분한다.

0.77

[해설]

후드 정압은 속도압과 유입손실의 합으로 |SP_h| = VP(1 + F)이다. 이에 따라 유입계수는 C_e = √(1/(1 + F)) = √(VP/|SP_h|)이다.

F = 20/12 − 1 = 0.667
C_e = √(1/1.667) = √0.6
= 0.77

유입계수는 0~1 사이 값이며 1에 가까울수록 후드 입구에서 잃는 에너지가 적다. 혼동 주의: 유입손실계수 F(0.67)를 유입계수로 답하지 않는다.

(1) $A=0.3\times 0.1=0.03\ \mathrm{m^2}$ 이고 작업대 위 + 플랜지 부착이므로 계수 0.5를 적용한다.

$Q=0.5\times(10X^{2}+A)\,V_c=0.5\times(10\times 0.3^{2}+0.03)\times 1=0.465\ \mathrm{m^3/sec}\times 60=$ $27.90\ \mathrm{m^3/min}$

(2) $W=\sqrt{A}=\sqrt{0.03}=0.1732\ \mathrm{m}=$ $17.32\ \mathrm{cm}$

[해설]

외부식 후드 필요환기량(Dalla Valle 식)에서 작업대 위에 플랜지를 붙인 후드는 계수 0.5를 곱한다.

필요환기량
Q = 0.5 × (10X² + A) × V_c
A = 0.3 × 0.1 = 0.03 m²
Q = 0.5 × (10 × 0.3² + 0.03) × 1 = 0.465 m³/sec
Q = 0.465 × 60 = 27.90 m³/min

플랜지 폭
W = √A = √0.03 = 0.1732 m = 17.32 cm

혼동 주의: 자유공간의 맨 후드는 계수 1, 자유공간에서 플랜지만 붙이면 0.75이다.

① 작업공정의 습식화

② 발생원의 밀폐 또는 포위

③ 국소배기장치 설치(필요시 전체환기장치 병행)

④ 호흡용 보호구(방진마스크)의 지급 및 착용

[해설]

분진 대책은 작업환경관리의 기본 원칙에 따라 발생 억제 → 확산 차단 → 제거 → 개인보호 순서로 세운다.

• 작업공정의 습식화 — 물이나 습윤제로 입자를 적셔 무겁게 만들어 처음부터 공기 중에 날리지 않게 한다.
• 발생원의 밀폐 또는 포위 — 분쇄기·낙하지점처럼 위치가 고정된 발생원을 덮개·부스로 감싸 작업장 공기와 차단한다.
• 국소배기장치 설치 — 발생원 가까이 둔 후드로 바로 흡인·제거하고, 흩어진 잔류 분진은 전체환기장치로 보조한다.
• 호흡용 보호구(방진마스크) 지급·착용 — 공학적 대책 뒤에도 남는 노출을 막는 마지막 수단이다.

외우는 요령: 앞쪽 대책일수록 근본적이며, 보호구는 공학적 대책을 대신할 수 없다.