개념 한 쪽
고농도 분진 작업장에서는 공기정화장치로 유입되기 전에 큰 입자를 먼저 제거하는 전처리 설비를 둔다. 전처리와 본처리의 목적과 장치 원리를 구분하여 적절한 장비를 선정하고, 팬 동력과 관로 손실을 계산하여 설계 요건을 충족시켜야 한다.
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출제기준 단원 「선정 시 고려사항」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 전처리용 집진기 판정 | 1 | 전처리 목적에 적합한 집진기 유형을 가려내기 |
| 관성력·원심력 장치 특징 식별 | 1 | 관성력·원심력 집진장치의 적용 특성을 고르기 |
| 팬 소요동력 계산 | 1 | 압력손실·유량·효율로 팬 동력 산정하기 |
전처리는 유입된 공기에서 입경과 비중이 큰 입자를 먼저 제거하는 단계라고 정의한다. 전처리용 집진기는 구조가 간단하고 효율이 비교적 낮은 장치를 사용하며, 큰 입자를 빠르게 제거하는 것이 목적이다. 중력집진기, 원심력(싸이클론) 집진기, 관성력 집진기는 전처리용으로 적합한 대표적 장치이다.
여과집진기는 필터를 통해 미세 입자까지 정밀하게 제거하는 장치이므로 전처리 목적과는 맞지 않다. 여과집진기는 본처리나 정밀 정화 단계에 적합하며 전처리용으로 사용하면 비용과 관리 부담이 커지므로 부적합하다고 본다.
세정식 집진장치는 물을 이용하여 분진을 포집하므로 분진이 물과 섞여 슬러지 형태가 된다. 이로 인해 포집된 분진의 회수가 용이하지 않다는 단점이 존재한다고 정리한다. 세정식은 분진 포집과 가스 흡수를 동시에 할 수 있다는 장점과 회수의 어려움이라는 단점을 함께 고려해야 한다.
중력집진기의 분리 원리는 Stokes의 법칙에 따르며, 침강 속도는 입자 직경과 입자 밀도에 의해 결정된다고 설명한다. 구체적으로 입자 직경이 클수록 침강 속도가 증가하므로 큰 입자는 빠르게 제거된다고 설명한다.
팬을 포함한 집진계 설계에서는 압력손실과 처리가스량, 팬 효율을 이용하여 필요한 소요동력을 산정한다. 압력손실은 속도압에 압력손실계수를 곱하여 계산하는 방식이 일반적이라고 정리한다.
대표 계산 1 — 관로 압력손실 계산 사례를 제시한다. 속도압이 14 mmH2O이고 압력손실계수가 0.27이라면 압력손실은 14 × 0.27 = 3.78 mmH2O가 된다.
대표 계산 2 — 팬 소요동력 계산 사례를 제시한다. 집진계의 전체 압력손실이 240 mmH2O이고 공기 체적유량을 분당 2000 세제곱미터로, 팬 전효율이 65%일 때 소요동력은 일반식 P(kW) = (ΔP × Q) / (6120 × η)를 사용하여 계산한다. 수치를 대입하면 P ≈ (240 × 2000) / (6120 × 0.65) ≈ 120.6 kW 정도가 나온다.
유해가스처리를 위한 흡수법에 관한 설명으로 알맞지 않은 것은?
정답 ① · 문항은 흡수법에 관한 설명 중 적절하지 않은 것을 찾는 문제이다. 흡수법은 기체가 액상에 잘 용해되거나 액상과 화학적으로 반응하는 성질을 이용하며, 제거효율은 접촉시간·기액접촉면적·흡수제 농도·반응속도 등에 의해 지배된다.
중력집진장치(重力集塵裝置)의 집진원리는 Stokes의 법칙에 의거 분진의 자연침강을 이용하고 있다. 이때의 분리 속도에 대한 다음 기술 중 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 문항은 Stokes 법칙에 따른 중력집진의 분리속도 성질 중 옳지 않은 것을 묻고 있다. Stokes 법칙에 따르면 침강 속도는 입자 직경의 제곱에 비례하므로 직경이 커질수록 속도는 증가한다.
Stokes 법칙에 따라 분리 속도는 입자 직경의 제곱에 비례하므로, 직경이 클수록 속도가 빨라진다.
집진장치의 압력손실이 240mmH2O, 처리가스량이 2000m³/min이며 fan의 전 효율이 65%일 때 필요한 소요동력(kw)은?
정답 ② · 문제는 주어진 압력손실, 처리유량, 팬 효율로 필요한 소요동력을 계산하라는 것이다. 소요동력은 P(kW) = (ΔP(mmH2O) × Q(m3/min)) / (6120 × η) 공식을 사용하여 계산한다.
소요동력(kW)은 압력손실(mmH2O)과 처리가스량(m³/min)을 전효율(%)으로 나누어 계산하며, 단위 변환 계수를 적용해야 한다.
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