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① 관성충돌

② 직접차단(간섭)

③ 확산

④ 중력침강

⑤ 정전기침강

[해설]

여과지는 촘촘한 체가 아니다. 여과지의 구멍은 채취하려는 입자보다 오히려 큰 경우가 많은데도 입자가 잡히는 것은, 공기가 섬유 사이를 돌아 흐르는 동안 여러 기전이 함께 작용해 입자를 섬유에 붙이기 때문이다.

관성충돌 — 공기는 섬유를 피해 휘어 흐르지만 무겁고 빠른 입자는 관성 때문에 그 방향을 따라가지 못하고 섬유에 부딪혀 붙는다. 입자가 크고 유속이 빠를수록 강하게 작용한다.

직접차단(간섭) — 입자가 기류를 따라 흐르더라도 그 반지름만큼 섬유에 스치면 그대로 붙는다. 입자의 크기와 섬유 굵기의 비에 좌우되며, 입자의 무게나 유속과는 관계가 적다.

확산 — 아주 작은 입자는 공기분자와 충돌해 불규칙하게 움직이다가(브라운 운동) 섬유에 닿는다. 입자가 작고 유속이 느릴수록 강해져 관성충돌과 정반대의 경향을 보인다.

중력침강 — 무거운 입자가 통과하는 동안 가라앉아 섬유에 앉는다. 입자가 크고 유속이 느릴 때 기여한다.

정전기침강 — 대전된 입자나 대전된 여과지 사이의 정전기적 인력으로 붙는다. 여과지의 대전 상태에 따라 크게 달라져 재현성이 낮다.

이 다섯 가지 외에 체거름(체질, 가교작용) — 여과지의 구멍보다 큰 입자가 그대로 걸리거나, 이미 붙은 입자들이 다리를 놓아 뒤따르는 입자를 막는 작용 — 을 여섯 번째 기전으로 드는 교재도 있다. 문제가 5가지를 요구하므로 위에서 5개를 골라 쓰면 된다.

기전들이 서로 반대 방향으로 작동한다는 점이 중요하다. 큰 입자는 관성충돌과 중력으로, 작은 입자는 확산으로 잘 잡히므로 그 사이의 0.3 μm 안팎에서 포집효율이 가장 낮아진다. 여과지의 성능을 이 크기로 시험하는 것도 그 때문이다.