개념 한 쪽
작업환경 평가에서는 서로 다른 형태의 농도와 혼합물을 동일한 기준으로 판단하기 위해 보정을 수행한다는 점을 이해한다. 시간가중평균(TWA) 계산, 기하평균 산출, 부피농도(ppm)를 질량농도(mg/m³)로 환산하는 방법이 대표적인 보정 절차라는 점을 숙지한다. 혼합물이나 복합 노출 상황에서는 각 성분의 비율과 작용 양상에 따라 계산식이 달라진다는 원리를 파악한다.
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출제기준 단원 「노출기준의 보정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 기하평균 계산 | 1 | 여러 측정값의 기하평균을 네제곱근으로 계산하는 절차를 묻는다 |
| TWA 시간가중평균 계산 | 1 | 여러 농도 구간의 농도×시간 합을 8시간으로 나누어 평균을 구하는 방법을 묻는다 |
| ppm→mg/m³ 환산 | 1 | 표준상태에서 ppm을 분자량과 22.4를 이용해 mg/m³로 환산하는 과정을 묻는다 |
기하평균은 여러 측정값의 중앙경향을 나타낼 때 사용하며, n개 값을 모두 곱한 뒤 n제곱근을 취해 구한다는 점을 설명한다. 농도 자료처럼 곱셈적 관계를 갖는 데이터에 적합하며 산술평균과 혼동하면 안 된다는 점을 강조한다. 문제 예시는 4개 값의 곱에 4제곱근을 적용하여 약 66ppm을 얻는 과정으로 설명한다.
시간가중평균(TWA)은 하루 8시간 기준으로 각 농도와 해당 시간을 곱한 합을 총 작업시간으로 나누어 구한다는 점을 설명한다. 노출 구간이 명시되지 않은 시간은 0으로 간주하거나 문제 제시 방식에 따라 처리할 수 있다는 점을 명확히 한다. 예시 문제에서는 (200×1 + 100×2 + 50×3) ÷ 8 = 68.75ppm이라는 계산 절차를 제시한다.
부피농도(ppm)를 질량농도(mg/m³)로 환산할 때는 표준상태(0℃, 1기압)에서 1몰의 부피가 22.4L라는 사실과 분자량을 이용하는 공식을 적용한다는 점을 설명한다. 공식은 C(mg/m³) = (ppm × 분자량) / 22.4이며, CO(분자량 28) 10ppm은 (10×28)/22.4 = 12.5mg/m³로 환산된다는 과정을 제시한다.
혼합물 허용농도 산정이나 복합노출지수 계산은 각 성분의 농도와 TLV 또는 혼합 비율을 올바른 위치에 대입하는 규칙을 따르며, 상가작용은 단순 합, 독립작용은 제곱근 합이라는 구분 원리를 설명한다. 이러한 계산 유형은 문제의 작용 형태와 단위를 먼저 확인하는 습관을 요구한다.
기하평균 계산 예시는 네 값 145.2, 56.3, 89.6, 25.8을 곱한 뒤 4제곱근을 취해 약 65.95 → 66ppm을 얻는 과정을 보인다. TWA 예시는 200ppm 1시간, 100ppm 2시간, 50ppm 3시간 노출을 합산하여 550ppm·h를 얻고 8로 나누어 68.75ppm을 구하는 과정을 보인다. ppm→mg/m³ 환산 예시는 CO 분자량 28을 사용해 (10×28)/22.4 = 12.5mg/m³를 도출하는 과정을 보인다.
유기용제 취급 사업장의 톨루엔 농도가 각각 145.2, 56.3, 89.5, 25.8ppm 이었다. 이 사업장의 기하평균 농도는?
정답 ① · 기하평균은 n개의 데이터 값을 모두 곱한 뒤 n의 제곱근을 취하여 구합니다. 주어진 4개의 농도(145.2, 56.3, 89.5, 25.8)를 모두 곱하면 약 18,829,358이 되며, 여기에 1/4제곱(네제곱근)을 하면 대략 65.95ppm이 도출됩니다.
기하평균은 4개 값 곱의 4제곱근으로 약 66ppm 도출.
8시간 작업하는 근로자가 200 ppm 농도에 1시간, 100 ppm농도에 2시간, 50 ppm의 3시간 동안 TCE에 노출되었다. 이 근로자의 8시간 TWA 농도는?
정답 ② · 문제는 주어진 시간대별 노출농도로부터 8시간 평균(TWA)을 계산하는 것이다. 계산은 각 농도에 해당 노출시간을 곱해 합한 후 총 근무시간 8시간으로 나누면 된다: (200×1 + 100×2 + 50×3) ÷ 8 = (200 + 200 + 150) ÷ 8 = 550 ÷ 8 = 68.75 ppm.
TWA는 각 농도와 노출 시간의 곱을 합한 후 총 작업 시간(8시간)으로 나누어 계산한다.
어떤 유해작업장에 일산화탄소(CO)가 0℃, 1기압 상태에서 10ppm 이라면 이 공기 1Sm3 중에 CO는 몇mg 포함되어 있는가?
정답 ② · 문제는 표준상태에서 CO 10ppm이 1Sm3의 공기 중에 몇 mg 포함되는지를 묻고 있다. 기체의 ppm을 mg/m3로 환산하는 공식은 C(mg/m3) = (ppm × 분자량) / 22.4을 사용하며 CO의 분자량은 28이다.
표준상태에서 기체 1몰 부피는 22.4L이므로, ppm을 mg/m³로 환산할 때 분자에 몰질량을 곱하고 분모에 22.4를 나눈다.
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