개념 한 쪽
산업위생관리기사 공기압력 — 부호가 정하는 공기의 방향
공기압력 세트는 압력의 부호가 정하는 공기의 방향과, 공기의 물성으로 유속·유량을 계산하는 일을 함께 묻는다. 오염이 심한 작업장은 음압, 청정을 유지할 곳은 양압이며, 속도압과 공기밀도·비중량의 온도 보정, 관내 평균 풍속과 유량, 레이놀즈수, 상사 송풍기의 풍압이 축이다.
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뜻
음압은 작업장 안의 압력을 바깥보다 낮게 두어 오염공기가 외부로 새지 않게 한다. 그래서 오염이 심한 작업장을 음압으로 유지하고, 청정을 유지해야 하는 곳은 양압으로 둔다.
속도압은 유속의 제곱에 비례한다. hv = γv²/2g로 구하며, 비중량 1.2kg/m³·유속 20m/s이면 약 24.5mmH₂O다. 반대로 속도압 25mmH₂O(약 245Pa)와 공기밀도 1.21kg/m³로 유속을 구하면 v = √(2pv/ρ)로 약 20m/s가 된다.
공기의 밀도와 비중량은 절대온도에 반비례한다. 표준상태(0℃, 1기압)의 1.293kg/m³를 25℃로 옮기면 1.293×273/298로 약 1.18kg/m³이 된다. 공기의 조성은 질소 78%, 산소 21%, 아르곤 약 1%, 이산화탄소 0.03%다.
관내 평균 풍속은 풍량을 단면적으로 나눈 값이다. 풍량 95m³/min, 관경 400mm이면 (95/60)÷(3.14×0.2²)로 약 12.6m/s다. 유량은 단면적에 유속을 곱해 구하며, 관경 30mm·유속 5m/s이면 약 12.7m³/hr가 된다.
레이놀즈수는 관성력과 점성력의 비를 나타내는 무차원수다. 송풍기는 같은 회전수에서 상사이면 풍압이 지름의 제곱에 비례하므로, 지름이 2배가 되면 풍압은 4배가 된다. 회전차 외경 600mm에서 60mmH₂O이던 송풍기를 1200mm로 키우면 240mmH₂O가 된다.
예제
출제 패턴은 네 가지다. ① 부호 — 오염이 심한 작업장은 음압, 청정 유지 곳은 양압이다. ② 속도압 — hv = γv²/2g로 구하고, 속도압에서 유속을 되돌릴 때는 v = √(2pv/ρ)를 쓴다. ③ 물성과 유량 — 공기밀도·비중량은 절대온도에 반비례하고, 풍속은 풍량÷단면적, 유량은 단면적×유속이다. ④ 상사 — 같은 회전수에서 풍압은 지름의 제곱에 비례한다.
자주 묻는 물음
- 음압과 양압은 각각 어디에 쓰나요?
- 음압은 오염이 심한 작업장에 씁니다. 안의 압력을 바깥보다 낮게 두어 오염공기가 외부로 새지 않게 합니다. 청정을 유지해야 하는 곳은 반대로 양압으로 둡니다.
- 속도압으로 유속을 어떻게 구하나요?
- 유속 = √(2pv/ρ)를 씁니다. 속도압 25mmH₂O를 약 245Pa로 바꾸고 공기밀도 1.21kg/m³를 넣으면 약 20m/s가 됩니다. 속도압은 유속의 제곱에 비례합니다.
- 같은 회전수에서 송풍기 지름을 2배로 키우면 풍압은?
- 풍압은 지름의 제곱에 비례하므로 4배가 됩니다. 회전차 외경 600mm에서 60mmH₂O이던 송풍기를 1200mm로 키우면 240mmH₂O가 됩니다.
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