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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.