개념 한 쪽
작업환경측정에서 시료채취법과 장비의 선택은 측정 목적에 따라 달라진다. 시료채취 시간의 최소 기준, 포집장치 구성에 따른 전체 포집효율 계산법, 그리고 개인 포집장치와 고정 포집장치의 적용 차이를 정확히 알면 측정 결과 해석에 도움이 된다.
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출제기준 단원 「유사 노출군의 결정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 농도 시료채취 시간 판단 | 1 | 1측정점의 최소 채취시간 기준을 고르기 |
| 직렬 임핀저 포집효율 계산 | 1 | 직렬 연결 장치의 전체 포집효율 계산법 적용 |
| 개인 대 고정 포집장치 비교 | 1 | 개인 포집장치의 우수성 또는 적용 목적 구분 |
농도 시료를 채취할 때는 단시간의 순간값이 아니라 일정 시간의 평균 농도를 통해 작업자의 노출 정도를 파악해야 한다는 원리를 따른다. 이때 특정 위치에서의 채취를 1측정점이라 하고, 1측정점의 최소 채취시간은 변동성을 포착하기 위해 일반적으로 10분 이상으로 정해진다. 너무 짧으면 우연한 순간치만 반영되고, 지나치게 길면 측정 효율성이 떨어지므로 10분이 표준적 최소 기준으로 사용된다는 점을 기억한다.
여과지나 흡착제 등 포집재의 선택은 시료의 물리적 상태와 분석 전처리 방법에 따라 결정한다. 입자상 물질은 여과지를 사용하고 기체상 물질이나 반휘발성 유기화합물은 흡착관을 사용하는 등 포집재와 대상 물질의 상(phase)을 맞추어야 한다. 또한 중금속 분석처럼 시료를 산으로 분해하는 전처리가 필요한 경우에는 여과지가 산에 잘 용해되지 않아 전처리 시 간섭을 줄이는 재료를 선택해야 한다는 원리가 적용된다.
포집장치를 직렬로 연결할 때 전체 포집효율은 각 장치의 개별 효율을 단순 합산으로 계산할 수 없고, 미포집률의 거듭제곱을 이용한 식으로 구한다. 즉 n개 장치를 직렬로 연결하면 전체 효율 E는 1 - (1 - e)^n 꼴로 계산한다는 점을 숙지해야 한다. 이 공식은 직렬 연결에서 첫 장치에서 포집하지 못한 비율이 다음 장치로 전달되어 추가로 포집되는 과정을 반영한다.
개인 포집장치와 고정 포집장치는 측정 목적이 달라 적용 상황이 구분된다. 개인 포집장치는 작업자의 호흡대역에 부착하여 실제로 흡입된 농도, 즉 폭로농도를 직접 반영하므로 개별 작업자 노출 평가에 우수하다. 고정 포집장치는 작업장 내 특정 지점이나 공간 평균 농도를 파악하는 데 적합하므로 배출원 위치 파악이나 공간 분포 평가에 유리하다는 점을 구분하여 적용해야 한다.
직렬로 연결된 임핀저 2개의 포집효율 계산 예를 들면, 각 임핀저의 효율이 85%일 때 전체 효율은 미포집률을 이용하여 계산한다. 각 임핀저의 미포집률은 1 - 0.85 = 0.15이므로 두 개의 미포집률 곱은 0.15 × 0.15 = 0.0225가 된다. 전체 포집효율은 1 - 0.0225 = 0.9775, 즉 약 97.75%가 된다. 이 계산은 직렬 연결에서 미포집률의 거듭제곱 개념을 적용하는 대표적 풀이이다.
농도 시료채취 시간 판단 예로, 문제에서 '1측정점의 일반적인 최소 채취시간'을 묻는다면 10분 이상을 선택해야 한다는 규칙을 적용한다. 이는 측정 목적이 작업자의 평균 노출을 파악하는 데 있으며, 시간적 변동성을 포착하기 위한 최소 기준으로 10분이 통상 사용된다는 원리에 따른 판단이다.
개인 포집장치의 우수성 판단 예로, 작업자의 호흡대역에 직접 부착된 개인 포집장치를 사용하면 이동하면서 흡입한 공기를 직접 채취하므로 폭로농도를 측정할 때 고정 포집장치보다 정확하다고 결론내릴 수 있다. 반대로 작업장 전체의 공간적 농도 분포를 파악해야 한다면 고정 포집장치가 더 적합하다는 점을 예로 제시한다.
유해작업환경에 대한 시료채취에 있어서 농도 시료 채취시간(1측정점)은 일반적으로 얼마 이상으로 하는가?
정답 ① · 유해작업환경에서 농도 시료를 채취할 때 1개 측정점에서의 일반적인 시료 채취 시간은 보통 10분 이상으로 규정하고 있습니다. 이는 작업장 내 유해물질 농도의 시간적 변동을 고려하여 일정 시간 동안 평균 농도를 얻기 위함이며, 기체상 물질 포집 등에 있어 적절한 채취량을 확보하기 위한 최소 기준 시간입니다.
농도 시료 채취 시 1측정점의 최소 채취시간은 유해물질 농도 변동과 측정 정확도를 위해 일반적으로 10분 이상으로 규정한다.
각각의 포집효율이 85%인 임핀저 2개를 직렬 연결하여 시료를 채취하는 경우 최종 얻어지는 포집효율은?
정답 ① · 두 개의 임핀저를 직렬로 연결했을 때 전체 포집효율은 두 단계의 포집 과정을 합산한 결과입니다. 1단계에서 85%가 포집되고, 나머지 통과한 15% 중 2단계에서 다시 85%가 포집됩니다(0.15 × 0.85 = 0.1275).
직렬 연결 임핀저 전체 포집효율은 1-(1-효율)^n 공식을 이용해 계산한다.
작업장에서 공기중 오염물질을 포집하는 경우 개인 포집장치(Personal air sampler)가 고정 포집장치(fixedsampler)보다 우수한 경우는?
정답 ① · 문제는 개인 포집장치가 고정 포집장치보다 우수한 경우를 묻고 있다. 개인 포집기는 작업자의 호흡대역에 직접 부착되어 실제 흡입 노출을 반영하므로 개인의 노출 수준(폭로농도)을 평가하는 데 우수하다.
개인 포집장치는 작업자의 호흡대역에 직접 부착되어 실제 흡입된 오염물질을 측정하므로 폭로농도 평가에 우수하다.
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