2016년 산업위생관리기사실기(필답형) 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

사이클론 하부 더스트박스(호퍼)에서 처리가스량의 5~10 %를 함께 뽑아내어 선회기류의 난류를 억제하고 유효 원심력을 키우는 운전방식 — 집진효율 향상, 내통 폐색 방지, 포집먼지의 재비산 방지

[해설]

블로우 다운은 사이클론 하부 더스트박스(호퍼)에서 처리가스량의 5~10 %를 함께 뽑아내어 하부의 선회기류를 안정시키는 운전방식이다.

• 집진효율 향상 — 난류가 억제되고 유효 원심력이 커져 먼지가 벽을 따라 호퍼로 잘 떨어진다.
• 내통 폐색 방지 — 먼지가 내통·원추부에 쌓여 유로를 막는 것을 줄인다.
• 재비산 방지 — 하강기류가 방향을 바꾸는 지점에서 호퍼의 먼지가 다시 떠올라 빠져나가는 것을 막는다.

뽑아낸 가스는 먼지와 함께 따로 처리하거나 입구 쪽으로 되돌린다.

① 혈액

② 소변

③ 호기(날숨)

[해설]

생물학적 모니터링은 근로자에게서 얻은 생체시료로 유해물질이나 그 대사산물을 측정해 실제 체내 흡수량을 평가하는 방법이다.

• 혈액 — 흡수량을 가장 직접 반영하지만, 채혈이 침습적이라 반복 측정에는 불리하다.
• 소변 — 채취가 쉽고 비침습적이라 가장 널리 쓰이며, 크레아티닌 농도로 보정해 판정한다.
• 호기(날숨) — 유기용제처럼 휘발성이 커서 폐로 다시 배출되는 물질을 재며, 노출 뒤 농도가 빨리 떨어지므로 채취 시점을 지켜야 한다.

측정 결과는 생물학적 노출지수(BEI)와 비교해 판정한다. 모발·손톱은 중금속처럼 몸에 쌓이는 물질의 만성 노출을 볼 때 보조로 쓴다.

101.95 dB

[해설]

음압레벨은 로그값이라 그대로 더할 수 없으므로 에너지(10^L/10)로 되돌려 합한 뒤 다시 로그를 취한다.

L = 10 log(10^9.4 + 10^9.5 + 10¹⁰)
= 10 log(2.512×10⁹ + 3.162×10⁹ + 1.000×10¹⁰)
= 10 log(1.567×10¹⁰)
= 101.95 dB

합성 레벨은 가장 큰 100 dB보다 약 2 dB 클 뿐이며, 같은 크기 음원 두 개가 겹치면 3 dB 오른다고 외워 두면 편하다.

6.99 dB

[해설]

흡음처리로 줄어드는 실내 소음은 대책 전후 총 흡음력의 비로 정해진다. 4,000 sabin을 추가했으므로 대책 후 흡음력은 5,000 sabin이다.

$NR=10\log\dfrac{A_2}{A_1}$
$NR=10\log\dfrac{1{,}000+4{,}000}{1{,}000}=10\log5$
6.99 dB

혼동 주의: 4,000을 대책 후 흡음력으로 보고 계산하면 10 log 4 = 6.02 dB가 나와 틀린다.

① TLV-TWA의 3배 — 30분을 넘겨 노출되어서는 안 된다

② TLV-TWA의 5배 — 잠시라도 노출되어서는 안 된다

[해설]

STEL이 정해지지 않은 물질에는 ACGIH 편차한계(excursion limit)를 적용한다. TWA 평균만으로는 걸러지지 않는 순간 고농도 노출을 막기 위한 기준이다.

• TLV-TWA의 3배 — 이 농도를 넘는 노출이 30분을 초과해서는 안 된다.
• TLV-TWA의 5배 — 잠시라도 이 농도를 넘어서는 안 된다.

두 조건을 지키더라도 하루 8시간 TWA는 기준 이하여야 한다. 혼동 주의: TLV-STEL은 15분 평균 기준으로, 1회 15분 이하·하루 4회 이하·노출 간격 60분 이상이라는 조건이 붙는다.

28.11 mmH₂O

[해설]

속도압은 VP = γV²/2g로 구하므로 먼저 유량을 개구면적으로 나눠 유속을 얻는다. 공기 비중량은 주어지지 않았으므로 표준값 1.2 kg/m³을 쓴다.

$A=0.7\times0.1=0.07\ \mathrm{m^2}$
$V=\dfrac{90/60}{0.07}=21.43\ \mathrm{m/s}$
$VP=\dfrac{1.2\times21.43^2}{2\times9.8}=28.11\ \mathrm{mmH_2O}$

혼동 주의: 유량은 m³/min을 m³/s로, 치수는 cm를 m로 바꿔야 한다. VP=(V/4.043)² 식으로 풀면 28.09가 나오는데, 상수를 반올림해서 생긴 차이일 뿐 같은 답이다.

① 온도

② 압력

③ 대류작용

④ 중성대

⑤ 음압

⑥ 양압

[해설]

자연환기는 송풍기 없이 바람(풍력)과 실내외 온도·압력 차이로 생기는 공기 흐름만으로 이루어진다.

• 온도·압력 — 실내외 온도 차가 공기 밀도 차를 만들고, 이것이 압력 차로 이어진다.
• 대류작용 — 더운 공기는 위로 뜨고 찬 공기는 가라앉으면서 공기가 순환하는 현상이다.
• 중성대 — 실내외 압력이 같아지는 높이로, 이보다 아래로는 외기가 들어오고 위로는 실내 공기가 나간다.
• 음압 — 배기법은 실내를 주위보다 낮은 압력으로 유지해 오염공기가 인접 구역으로 새지 않게 한다.
• 양압 — 급기법은 실내를 주위보다 높은 압력으로 유지해 외부 먼지가 들어오지 못하게 한다.

외우는 요령: 지킬 것이 바깥이면 음압, 지킬 것이 안이면 양압이다.

398.64 m³/min

[해설]

전체환기 필요환기량은 Q = G/TLV × K로 구한다. 사용량(kg)은 먼저 25 ℃에서의 증기 부피로 바꿔야 한다.

25 ℃ 몰부피
22.4 × (273+25)/273 = 24.45 L/mol

시간당 증기 발생량
G = 1,500 g/hr × 24.45 L / 92 g = 398.64 L/hr = 398,640 mL/hr

필요환기량(100 ppm = 100 mL/m³)
Q = 398,640 / 100 × 6 = 23,918.4 m³/hr
23,918.4 ÷ 60 = 398.64 m³/min

혼동 주의: 몰부피를 22.4 L로 그대로 두면 25 ℃ 보정이 빠진다. m³/hr 값을 60으로 나누지 않으면 요구 단위와 어긋난다.

0.95

[해설]

후드 압력손실은 유입손실계수 F × 속도압이고, F와 유입계수 Ce 사이에는 F = (1 − Ce²)/Ce² 관계가 있다.

$F = \dfrac{\Delta P}{VP} = \dfrac{3.24}{30} = 0.108$
$C_e = \sqrt{\dfrac{1}{1+F}} = \sqrt{\dfrac{1}{1+0.108}} = 0.95$

유입계수는 실제 유량을 이상 유량으로 나눈 값이라 항상 1보다 작고, 1에 가까울수록 유입손실이 적은 후드다.

국소배기장치가 밖으로 뽑아낸 공기와 같은 양만큼 실외에서 작업장 안으로 다시 넣어 주는 공기(또는 그 공급설비)

[해설]

보충용 공기(make-up air)는 국소배기장치가 옥외로 버린 공기량만큼 실외 공기를 계획적으로 다시 공급하는 것이며, 그 설비를 공기공급시스템이라 한다.

공급이 모자라면 실내가 음압이 되어 후드 배기량이 설계값에 못 미치고 제어풍속을 확보하지 못한다.

또 문틈·창틈으로 찬 외기가 새어 들어오고 연소기기 배기가 역류할 수 있다.

그래서 배기량과 같거나 조금 많은 양을, 여과·온도조절한 뒤 후드 기류를 흐트러뜨리지 않는 위치에서 낮은 속도로 공급한다.

(1) American Conference of Governmental Industrial Hygienists — 미국정부산업위생전문가협의회

(2) National Institute for Occupational Safety and Health — 미국국립산업안전보건연구원

(3) Threshold Limit Value — 허용농도(허용기준)

[해설]

산업위생에서 자주 인용되는 미국의 두 기관, 그리고 ACGIH가 해마다 발표하는 노출 권고값을 가리키는 약어다.

• ACGIH(American Conference of Governmental Industrial Hygienists)는 미국정부산업위생전문가협의회로, 정부기관이 아닌 전문가 단체이며 TLV를 권고한다.
• NIOSH(National Institute for Occupational Safety and Health)는 미국국립산업안전보건연구원으로, 유해인자를 연구해 권고노출기준(REL)을 내는 연방 연구기관이다.
• TLV(Threshold Limit Value)는 허용농도로, 거의 모든 근로자가 매일 반복해 노출돼도 건강에 영향이 없다고 보는 공기 중 농도다.

혼동 주의: NIOSH는 연구·권고만 맡고, 규제와 집행은 미국 노동부 산하 OSHA가 맡는다.

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 오염공기가 근로자 호흡영역을 거쳐 가는 방식이므로, 희석만으로 노출기준 아래를 유지할 수 있을 때만 쓴다.

• 독성이 낮아야 희석된 농도에 노출돼도 건강 영향이 적다.
• 발생량이 적어야 필요환기량(발생량에 비례)이 감당할 만한 크기로 유지된다.
• 오염원이 여러 곳에 흩어져 있으면 발생원마다 후드를 달기 어렵다.
• 오염원이 근로자와 멀리 떨어져 있으면 호흡영역에 닿기 전에 충분히 희석된다.
• 발생원이 이동하면 고정 후드로 포집할 수 없어 국소배기장치를 설치하기 곤란하다.

혼동 주의: 독성이 강하거나 발암성인 물질, 분진·흄 같은 입자상 물질은 전체환기가 아니라 국소배기로 처리한다.

(1) 14 m/sec

(2) 52.5 m³/min

[해설]

덕트 안의 압력은 전압 = 정압 + 속도압 관계에 있다. 그래서 속도압을 먼저 구하고, 이를 유속으로 바꾼다.

속도압
VP = 42 − 30 = 12 mmH₂O

반송속도
V = √(2g·VP/γ) = √(2 × 9.8 × 12 / 1.2) = √196 = 14 m/sec

공기유량(단면적 0.25 × 0.25 = 0.0625 m²)
Q = A × V = 0.0625 × 14 = 0.875 m³/sec
0.875 × 60 = 52.5 m³/min

혼동 주의: 요구 단위가 분당이므로 초당 유량에 60을 곱해야 한다. V = 4.043√VP로 풀어도 똑같이 14 m/sec가 나온다.

2.5

[해설]

상대위험비(RR)는 노출군의 질병발생률이 비노출군의 몇 배인지를 나타내는 값이다.

RR = 노출군 발생률 ÷ 비노출군 발생률
= 2.5 ÷ 1.0
= 2.5

RR이 1보다 크면 노출이 위험을 높인다는 뜻이므로, 이 근로자들의 위험은 일반인의 2.5배다.

혼동 주의: 발생률의 차(2.5 − 1.0 = 1.5)는 상대위험비가 아니라 기여위험도다.

용해도

[해설]

가스는 크기가 없어서 관성충돌이나 침강이 일어나지 않는다. 대신 기도 점막의 수분에 얼마나 잘 녹는지, 즉 용해도에 따라 침착 부위가 정해진다.

• 물에 잘 녹는 가스(이산화황 등)는 코·인두 같은 상기도의 젖은 점막에 닿자마자 녹는다.
• 물에 잘 녹지 않는 가스(오존·이황화탄소 등)는 상기도를 그냥 지나 폐포까지 도달한다.

외우는 요령: 용해도가 높을수록 얕은 곳에 침착해 자극이 바로 나타나고, 낮을수록 깊이 들어가 증상이 늦게 나타난다.

20.36 m/sec

[해설]

피토관 속도압으로 유속을 구할 때는 덕트 내부 온도의 공기 밀도로 보정해 대입해야 한다. 기체 밀도는 절대온도에 반비례한다.

γ = 1.3 × 273 ÷ (273 + 270) = 0.654 kg/m³
V = C × √(2g × VP ÷ γ)
= 0.96 × √(2 × 9.8 × 15 ÷ 0.654)
= 0.96 × 21.21
= 20.36 m/sec

혼동 주의: 0 ℃ 밀도 1.3을 그대로 넣으면 14.44 m/sec가 나오는데, 이는 오답이다.

발생원에서 나온 유해물질이 초기 운동에너지를 모두 잃어 비산속도가 0이 되는 지점이 무효점이며, 후드의 제어속도는 이 무효점까지의 오염물질을 잡을 수 있는 크기로 정해야 한다는 이론

[해설]

무효점(null point)은 발생원에서 튀어나온 오염물질이 공기저항 때문에 초기 운동에너지를 모두 잃어 비산속도가 0이 되는 지점이다. 헤미언(Hemeon)이 후드 설계 기준으로 제시한 개념이다.

발생원 바로 앞의 빠른 비산속도를 흡인력으로 이기려는 것은 비현실적이다. 그래서 무효점까지 날아온 오염물질을 후드로 끌어들일 수 있는 크기로 제어속도를 정한다.

실무 의미: 발생원과 후드 사이가 멀어질수록 필요한 배기량이 급격히 커지므로 후드는 발생원 가까이 붙인다.

0.54 mg/m³

[해설]

체내 흡수량은 SHD = C × T × V × R(공기 중 농도 × 작업시간 × 폐환기율 × 체내잔류율)로 구한다.

SHD = 0.06 mg/kg × 70 kg = 4.2 mg
C = SHD ÷ (T × V × R)
= 4.2 ÷ (8 × 0.98 × 1.0)
= 0.54 mg/m³

안전흡수량은 체중 1 kg당 값이므로 체중을 먼저 곱한다. 체내잔류율 1.0은 들이마신 양이 전부 흡수된다는 가정이다.

21.13 mmH₂O

[해설]

속도압법에서는 압력손실을 ΔP = f × L × VP(마찰손실계수 × 덕트 길이 × 속도압)로 구한다.

유량·유속
Q = 5.4 ÷ 60 = 0.09 m³/sec
V = Q/A = 0.09 / 0.006 = 15 m/sec

마찰손실계수
f = 0.0145 × 15^0.355 / 0.09^0.412 = 0.0145 × 2.6152 / 0.37081 = 0.10227

속도압
VP = γV²/2g = 1.2 × 15² / (2 × 9.8) = 13.776 mmH₂O

압력손실
ΔP = 0.10227 × 15 × 13.776 = 21.13 mmH₂O

혼동 주의: 계수식의 Q는 초당 유량(m³/sec)이다. 분당 값을 그대로 넣으면 답이 크게 어긋난다.

발연관(연기발생기, smoke tester)

[해설]

발연관(smoke tester)은 연기를 내보내고, 그 연기가 공기 흐름을 따라가는 모습으로 기류 방향을 눈으로 확인하는 기구다.

레시버식 후드는 열상승·관성으로 뿜어져 나오는 오염기류를 받아 내므로, 기류가 실제로 후드로 들어가는지 확인하는 것이 점검의 핵심이다. 발연관은 풍속계로 재기 어려운 느린 기류도 보여 준다.

혼동 주의: 발연관은 방향 확인용이고, 풍속·유속의 정량 측정은 열선풍속계·피토관이 맡는다.