2018년 산업위생관리기사실기(필답형) 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

25.92 L/hr

[해설]

발생률은 사용한 톨루엔 질량을 작업장 온도(18 ℃)의 기체 부피로 바꾼 값이다.

18 ℃, 1기압의 몰부피 = 22.4 × (273+18)/273 = 23.88 L/mol
G = 100 g/hr × 23.88 L ÷ 92.13 g
= 25.92 L/hr

혼동 주의: 허용기준 188 mg/m³은 발생률 계산에 쓰지 않고, 이어서 필요환기량 Q = G/TLV × K 를 구할 때 쓴다.

(1) 열사병

(2) 열경련

[해설]

고열장해는 원인으로 구분하며, 체온조절중추 마비면 열사병, 염분 부족이면 열경련이다.

열사병은 땀이 멎고 체온이 40 ℃를 넘어 의식장해가 오며, 치명률이 가장 높아 즉시 체온을 내리고 수액을 공급한다. 열경련은 땀으로 잃은 염분을 물만으로 채워 근육이 발작적으로 수축하는 것으로, 염분과 수분을 함께 공급한다.

혼동 주의: 열피로(열탈진)는 수분 손실로 순환혈액량이 줄어 무력감·현기증이 오는 것이고, 열실신은 뇌혈류 부족으로 쓰러지는 것이다.

3.25 mg/m³

[해설]

분석값은 아연(Zn)이지만 노출물질은 산화아연(ZnO)이므로 분자량비 81/65로 환산한 뒤 공기량으로 나눈다.

ZnO 분자량 = 65 + 16 = 81
C = 0.25 mg × 81/65 ÷ 0.096 m³
= 3.245 ≒ 3.25 mg/m³

혼동 주의: 환산을 빠뜨리면 2.60 mg/m³이 되며, 중간값 0.3115에서 끊어 계산하면 3.24로 어긋나므로 한 번에 계산한다.

① 여과

② 유도결합플라스마(ICP)

[해설]

작업환경측정 및 정도관리 등에 관한 고시의 용접흄 측정방법에서 나온다.

• 여과 채취방법 — 용접흄은 금속 증기가 식어 응축된 입자상 물질이라 흡착관이 아닌 여과지로 거른다.
• 유도결합플라스마(ICP) — 흄 속 망간·크롬·니켈 등을 금속별로 정량하는 분광분석기로, 여러 원소를 한꺼번에 분석할 수 있다.

보안면 안쪽에서 채취하는 것은 근로자가 실제 들이마시는 공기를 재기 위해서다. 중량분석은 흄 전체의 질량농도를, 원자흡광광도계·ICP는 금속 성분별 농도를 구한다.

27 m³/min

[해설]

부스식 후드는 개구면 전체를 제어속도로 흡인하므로 필요흡인량은 Q = 60 × A × V_c 이다.

V_c = 0.25 × 1.2 = 0.3 m/sec
A = 1.5 × 1 = 1.5 m²
Q = 60 × 1.5 × 0.3 = 27 m³/min

혼동 주의: 하한선보다 20 % 빠르게는 하한값에 1.2를 곱하라는 뜻이고, 60은 초당을 분당으로 바꾸는 환산계수다.

① 확산

② 직접차단

③ 관성충돌

[해설]

여과집진의 포집기전은 입자 크기에 따라 주도하는 기전이 바뀐다.

• 확산 — 약 0.1 μm 이하의 미세입자가 브라운 운동으로 흔들리며 기류를 벗어나 섬유에 붙는데, 입자가 작을수록 효율이 높다.
• 직접차단 — 기류를 그대로 따라가던 중간 크기 입자가 제 반지름만큼 섬유 표면에 스쳐 걸린다.
• 관성충돌 — 큰 입자가 관성 때문에 섬유 앞에서 휘는 기류를 따라가지 못하고 직진해 부딪히는데, 입자가 크고 유속이 빠를수록 효율이 높다.

확산과 관성충돌이 모두 약한 0.3 μm 부근에서 전체 효율이 가장 낮다(최대투과입경). 헤파필터 성능을 0.3 μm 입자로 평가하는 이유가 이것이다.

(1) $EI=\dfrac{0.25}{0.5}+\dfrac{25}{50}+\dfrac{60}{100}=0.5+0.5+0.6=$ 1.6 → 1을 초과하므로 노출기준(허용농도)을 초과한다

(2) $TLV_{mix}=\dfrac{C_1+C_2+C_3}{EI}=\dfrac{0.25+25+60}{1.6}=\dfrac{85.25}{1.6}=$ $53.28\ \mathrm{ppm}$

[해설]

상가작용하는 혼합물은 EI = C₁/T₁ + C₂/T₂ + C₃/T₃로 판정하며, 1을 넘으면 초과다.

EI = 0.25/0.5 + 25/50 + 60/100
= 0.5 + 0.5 + 0.6 = 1.6
1을 초과하므로 노출기준을 초과한다.

혼합물의 허용농도는 총 농도를 노출지수로 나눈다.
TLV_mix = (0.25 + 25 + 60)/1.6 = 85.25/1.6 = 53.28 ppm

혼동 주의: 물질별로 따로 보면 모두 기준 이하지만 합하면 초과하며, 혼합 허용농도는 지금의 구성비에서만 성립하는 값이다.

① 유해물질의 독성이 비교적 낮은 경우

② 유해물질이 가스나 증기인 경우

③ 유해물질의 발생량이 적고 발생이 비교적 균일한 경우

④ 여러 개의 발생원이 작업장 전체에 흩어져 있는 경우

⑤ 발생원이 근로자의 작업 위치에서 멀리 떨어져 있는 경우

[해설]

전체환기(희석환기)는 신선한 공기로 작업장 전체 농도를 낮추는 방식이라, 희석된 공기를 마셔도 안전한 조건에서만 쓴다.

• 독성이 낮아야 희석 후 남은 농도에 노출돼도 건강장해가 없다.
• 가스·증기여야 공기와 고르게 섞이며, 입자상 물질은 가라앉아 희석되지 않는다.
• 발생량이 적고 균일해야 필요환기량이 감당할 만하고 순간 고농도가 생기지 않는다.
• 발생원이 흩어져 있으면 후드를 일일이 달기 어려워 전체환기가 현실적이다.
• 발생원이 근로자와 멀어야 희석되기 전 고농도 공기를 직접 마시지 않는다.

반대로 독성이 크거나 발생원이 한곳에 모여 있으면 국소배기가 우선이다.

(1) 1.08 mmH₂O

(2) -18.10 mmH₂O

[해설]

확대관에서 줄어든 속도압 가운데 정압회복계수 R만큼은 정압으로 회복되고, 나머지 (1 − R)만큼은 손실된다.

V₁ = 0.3/(π/4 × 0.2²) = 9.549 m/sec
V₂ = 0.3/(π/4 × 0.3²) = 4.244 m/sec
VP₁ = 1.2 × 9.549²/(2 × 9.8) = 5.583 mmH₂O
VP₂ = 1.2 × 4.244²/(2 × 9.8) = 1.103 mmH₂O

ΔP = (1 − R)(VP₁ − VP₂)
= 0.24 × 4.480 = 1.08 mmH₂O

SP₂ = SP₁ + R(VP₁ − VP₂)
= -21.5 + 0.76 × 4.480 = -18.10 mmH₂O

검산 요령: 회복분 3.405와 손실 1.075를 더하면 속도압 차이 4.480이 된다.

① 긴 소매의 옷과 긴 바지의 작업복을 착용하도록 할 것

② 감염병 발생 우려가 있는 장소에서는 음식물 섭취 등을 제한할 것

③ 작업 장소와 인접한 곳에 오염원과 격리된 식사 및 휴식 장소를 제공할 것

④ 작업 후 목욕을 하도록 지도할 것

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제603조는 곤충 및 동물매개 감염병 고위험작업의 예방조치를 5가지로 정하며, 그중 4가지를 쓰면 된다.

• 긴 소매·긴 바지 작업복 — 피부 노출을 줄여 진드기·곤충에 물리는 것을 막는다.
• 음식물 섭취 제한 — 오염된 손이나 환경에서 병원체가 입으로 들어가는 경로를 끊는다.
• 격리된 식사·휴식 장소 — 작업 장소와 인접한 곳에 두어야 현장에서 그냥 먹는 일을 막는다.
• 작업 후 목욕 지도 — 몸에 붙은 진드기나 병원체를 씻어낸다.

나머지 하나는 물렸는지 확인하고 이상증상 시 의사의 진료를 받게 하는 것이다. 쯔쯔가무시증·렙토스피라증·신증후군출혈열이 대표 질병이다.

대상 먼지와 침강속도가 같으면서 밀도가 1 g/cm³인 구형 입자로 환산했을 때 그 구의 직경

[해설]

공기역학적 직경은 입자마다 다른 모양과 밀도의 영향을 침강속도 하나로 묶어, 표준 입자의 크기로 나타낸 가상직경이다.

기준 입자는 밀도가 1 g/cm³(물의 밀도)인 구형 입자이고, 대상 먼지와 같은 속도로 가라앉는 그 구의 직경을 입경으로 삼는다. 호흡기 침착과 사이클론 분리는 모두 관성과 침강으로 정해지므로, 흡입성·흉곽성·호흡성 분진 기준도 이 직경을 쓴다.

혼동 주의: 스토크스 직경은 밀도를 1로 고정하지 않고, 대상 입자와 밀도가 같은 구로 환산한 직경이다.

(1) 불꽃연소법

① 고농도의 VOC 처리에 적합하다

② 고온에서 직접 산화시켜 제거효율이 높으나 질소산화물 등 2차 오염물질이 생성된다

(2) 촉매산화법

① 저농도의 VOC 처리에 적합하다

② 촉매를 써서 낮은 온도에서 산화시키므로 연료비가 적게 들고 질소산화물 생성이 거의 없다

[해설]

두 방법 모두 VOC를 태워 CO₂와 H₂O로 바꾸는 산화법이며, 촉매 사용 여부와 그에 따른 운전온도가 차이를 만든다.

• 불꽃연소법 — VOC 자체가 연료 역할을 하므로 고농도일수록 유리하다.
• 불꽃연소법 — 고온이라 제거효율은 높지만 공기 중 질소가 산화돼 NO_x 같은 2차 오염물질이 생긴다.
• 촉매산화법 — 백금·팔라듐 촉매로 낮은 온도에서 산화시키므로 저농도 처리에 적합하다.
• 촉매산화법 — 저온 운전이라 연료비가 적고 NO_x가 거의 생기지 않는다.

외우는 요령: 고농도=불꽃, 저농도=촉매. 촉매산화법은 황·할로겐 같은 촉매독에 약하다는 단점도 함께 묻는다.

$Q=Q_1(1+K_L)=15\times(1+3.5)=15\times4.5$

67.5 m³/min

[해설]

레시버식 캐노피 후드는 발생원에서 올라오는 열상승 기류를 받아 내는 후드다. 그래서 소요풍량은 상승기류량에 후드 가장자리로 딸려 들어오는 주위 공기량을 더해 구한다.

Q = Q₁ × (1 + K_L)
Q = 15 × (1 + 3.5) = 15 × 4.5
Q = 67.5 m³/min

누입한계 유량비(K_L)는 오염물질이 후드 밖으로 새지 않도록, 상승기류량 외에 주위 공기를 얼마나 더 흡인해야 하는지 나타내는 비율이다. 여유율 m이 주어지면 Q = Q₁(1 + m·K_L)로 계산한다.

① 사용법이 간단해 비전문가도 쉽게 측정할 수 있다

② 반응이 빨라 현장에서 곧바로 결과를 알 수 있다

③ 기기가 작고 가벼워 휴대와 운반이 편하다

[해설]

검지관은 유리관 속 시약이 대상 가스와 반응해 변색된 길이로 농도를 바로 읽는 기구로, 채취와 분석이 현장에서 한 번에 끝난다는 점에서 장점이 나온다.

• 사용법이 간단 — 특별한 훈련 없이도 비전문가가 측정할 수 있다.
• 반응이 빠름 — 몇 분 안에 결과가 나와 현장에서 곧바로 판단한다.
• 소형·경량 — 휴대와 운반이 쉽고 값도 싸다.

혼동 주의: 단점은 정밀도가 낮고 한 관으로 한 물질만 재며 방해물질의 교차반응이 있다는 것이다. 그래서 정식 작업환경측정이 아니라 선별용으로 쓴다.

$\dfrac{H}{L}=\dfrac{0.7}{2.5}=0.28\ \le\ 0.3$ 이므로 $Q=60\times 1.4\,P\,H\,V_c$ 를 적용한다.

$P=2\,(L+W)=2\times(2.5+1.5)=8\ \mathrm{m}$

$Q=60\times 1.4\times 8\times 0.7\times 0.3=$ $141.12\ \mathrm{m^3/min}$

[해설]

고열원이 아닌 곳의 캐노피형 후드는 상승기류가 없으므로, 후드 둘레 옆면으로 들어오는 공기를 제어속도로 붙잡는다고 보고 계산한다. H/L ≤ 0.3이면 Q = 1.4 × P × H × V_c를 적용한다.

H/L = 0.7 / 2.5 = 0.28 ≤ 0.3
P = 2 × (2.5 + 1.5) = 8 m
Q = 60 × 1.4 × 8 × 0.7 × 0.3
Q = 141.12 m³/min

혼동 주의: 식에는 개구면적(L×W)이 아니라 둘레 P가 들어간다. 앞의 60은 m³/s를 m³/min으로 바꾸는 환산계수다.

여과지: MCE막 여과지(혼합섬유소 에스테르 막여과지)

분석기기: 원자흡광광도계(AAS)

[해설]

납은 공기 중에 흄·분진 같은 입자상 물질로 존재하므로 여과지로 걸러 채취한다.

MCE막 여과지는 혼합섬유소 에스테르 재질이라 질산 등 산에 잘 녹아, 여과지째 녹여 분석용액을 만들 수 있어 금속 분석의 표준이다. 분석은 원자흡광광도계(AAS)로, 시료를 원자 상태로 만든 뒤 납 고유 파장의 빛이 흡수되는 정도로 농도를 구한다.

혼동 주의: 산에 녹지 않고 무게 변화가 작은 PVC막 여과지는 중량분석(분진)용이다.

70.2 m³/min

[해설]

플랜지가 부착된 슬롯형 후드의 필요환기량은 슬롯 길이(L), 제어속도(V_c), 오염원까지의 거리(X)로 정해진다. 단위는 m로 맞춰 L = 0.3 m, X = 0.6 m를 넣는다.

Q = 60 × 2.6 × L × V_c × X
Q = 60 × 2.6 × 0.3 × 2.5 × 0.6
Q = 70.2 m³/min

계수 2.6은 플랜지가 있을 때의 값이고, 플랜지가 없으면 3.7을 쓴다. 슬롯 높이 2.5 cm는 슬롯형인지 판정할 때(W/L = 0.083 ≤ 0.2)만 쓰이고, 풍량 식에는 들어가지 않는다.

① 관리대상 유해물질의 명칭 및 물리적·화학적 특성

② 인체에 미치는 영향과 증상

③ 취급상의 주의사항

(착용하여야 할 보호구와 착용방법, 위급상황 시의 대처방법과 응급조치 요령도 정답으로 인정)

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제449조(유해성 등의 주지)는 관리대상 유해물질 취급 작업에 배치하기 전 알려야 할 사항을 정하고 있다.

• 명칭 및 물리적·화학적 특성 — 무엇을 다루며 어떻게 퍼지고 불붙는지 알게 한다.
• 인체에 미치는 영향과 증상 — 이상 징후를 근로자 스스로 알아채게 한다.
• 취급상의 주의사항 — 밀폐·국소배기 사용, 용기 취급 등 작업 중 지킬 것이다.

보호구와 착용방법, 위급상황 시 대처방법과 응급조치 요령도 같은 조문 항목이라 정답으로 인정된다. 노출이 시작되기 전에 알려야 스스로를 지킬 수 있으므로 시점이 배치 전이다.

83.33 m³/min

[해설]

고열 작업장의 전체환기량은 들어온 공기가 데워져 나가면서 열을 실어 낸다는 열수지로 구한다. 공기 1 m³를 1 ℃ 올리는 데는 약 0.3 kcal(1.2 kg/m³ × 0.24 kcal/kg·℃)가 든다.

Q = H_s / (0.3 × Δt)
Q = 15,000 / (0.3 × (30 − 20)) = 5,000 m³/hr
Q = 5,000 / 60 = 83.33 m³/min

혼동 주의: 열부하량이 시간당(kcal/hr) 값이므로 결과도 m³/hr로 나온다. 분 단위로 답하려면 60으로 나눈다.

(1) $Q=60\times 0.75\times V_c\times(10X^{2}+A)$

(2) $Q=60\times A\times V_c$

[해설]

기호는 $Q$ 필요환기량(m³/min), $V_c$ 제어속도(m/s), $X$ 후드~오염원 거리(m), $A$ 개구면적(m²)이며, 앞의 60은 초당 값을 분당 값으로 바꾸는 환산계수다.

플랜지 부착 외부식 후드는 플랜지가 뒤쪽 기류를 막아 풍량이 약 25 % 줄므로 자유공간 식에 0.75를 곱한다.
$Q=60\times 0.75\times V_c\times(10X^{2}+A)$

하방흡인형은 오염원이 개구면에 가까우면 개구면 속도가 곧 제어속도라 거리항이 빠진다.
$Q=60\times A\times V_c$

혼동 주의: 플랜지 없는 외부식은 $Q=60\times V_c\times(10X^{2}+A)$ 로 0.75가 없다.