개념 한 쪽
산업위생관리기사 산업 환기의 의미와 목적 — 공기 흐름을 재는 원리
산업 환기는 오염된 공기를 밀어내고 깨끗한 공기로 바꾸는 일이며, 그 성능은 공기 흐름의 원리로 잰다. 흐름의 성질은 레이놀즈수로, 질량 보존은 연속방정식으로, 압력과 속도의 관계는 속도압으로 파악한다. 압력의 부호나 제곱 관계를 바꿔 놓은 선지가 오답이 된다.
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뜻
흐름의 성질을 가르는 지표가 첫째 축이다. 레이놀즈수는 관성력과 점성력의 비이고, Re = ρvd/μ로 계산한다. 밀도와 속도와 직경을 분자에, 점성계수를 분모에 둔다. 이 수로 흐름이 층류인지 난류인지 가늠한다.
질량 보존이 둘째 축이다. 정상류 흐름에 질량보존의 원리를 적용하면 연속방정식이 나오고, ρAV가 일정하다. 에너지보존을 적용하면 베르누이 정리가 된다. 두 원리를 뒤바꿔 놓은 선지가 오답이다.
압력과 속도의 관계가 셋째 축이다. 속도압은 전압에서 정압을 뺀 값이다. 정압이 -15mmH₂O이고 전압이 10mmH₂O라면 속도압은 25mmH₂O이고, 공기밀도 1.21kg/m³에서 유속은 약 20m/s가 된다. 정압 -18.56mmH₂O와 전압 20mmH₂O라면 속도압 38.56mmH₂O로 유속이 약 25m/s가 된다. 속도압은 유속의 제곱에 비례하므로, 속도에 비례한다는 설명은 오답이다.
손실을 계산하는 일이 넷째 축이다. 후드의 유입손실은 속도압에 유입계수의 제곱의 역수에서 1을 뺀 값을 곱한다. 유입계수 0.9, 기류 14m/s, 밀도 1.2kgf/m³라면 속도압이 12mmH₂O이고 계수가 약 0.235이므로 유입손실은 약 3.0mmH₂O이다. 분지관 합류 손실은 두 손실계수를 더한 값에 ρv²/2를 곱해 구한다.
장치의 성질이 다섯째 축이다. 원심력 제진장치의 분리계수는 입자에 작용하는 원심력을 중력으로 나눈 무차원 값이다. 환기의 목적을 이루려면 이런 손실과 분리 성능을 함께 계산해 설비를 고른다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 공식 — 레이놀즈수의 분자와 분모를 바꾼 선지가 오답이고, Re = ρvd/μ이다. ② 원리 — 연속방정식을 에너지보존의 결과로 적은 선지가 오답이다. ③ 관계 — 속도압이 유속에 비례한다고 적은 선지가 오답이고, 제곱에 비례한다.
자주 묻는 물음
- 레이놀즈수는 무엇의 비인가요?
- 관성력과 점성력의 비입니다. Re = ρvd/μ로 계산하며, 밀도·속도·직경을 분자에, 점성계수를 분모에 둡니다.
- 속도압은 어떻게 구하나요?
- 전압에서 정압을 뺀 값입니다. 정압 -15mmH₂O와 전압 10mmH₂O라면 속도압은 25mmH₂O이고, 공기밀도 1.21kg/m³에서 유속은 약 20m/s입니다.
- 후드의 유입손실은 어떻게 계산하나요?
- 속도압에 유입계수의 제곱의 역수에서 1을 뺀 값을 곱합니다. 유입계수 0.9와 기류 14m/s라면 속도압 12mmH₂O에 약 0.235를 곱해 약 3.0mmH₂O가 됩니다.
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