개념 한 쪽
국소배기 후드의 성능은 오염원 근접성, 제어속도, 후드 개구면적 및 필요 송풍량에 의해 좌우된다고 정리한다. 설계 목적은 포집 효율을 확보하면서 팬 용량과 덕트 사양을 최소화하여 투자비와 전력소모를 절감하는 것이다. Push-pull형 환기는 공기 흐름을 의도적으로 만들어 포집거리를 늘리고 에너지 효율을 개선하는 방식으로 이해한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「후드의 선정방법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 후드 성능 유지 요소 구분 | 1 | 후드 성능과 관련된 설계 변수의 우선순위를 가리기 |
| 후드 송풍량과 덕트 직경 계산 | 1 | 후드 공식으로 필요 송풍량을 구하고 덕트 직경을 역산하기 |
| 슬롯형 속도압 계산 | 1 | 슬롯 후드에서 유량·면적으로 속도와 속도압을 계산하기 |
국소배기 후드는 오염원이 발생하는 지점 근처에서 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 장치라는 기본 원리를 따른다. 후드를 발생원에 최대한 근접 설치하면 오염물질의 확산을 억제하여 같은 포집효율을 얻는 데 필요한 송풍량을 줄일 수 있다. 따라서 근접 설치는 에너지 비용 절감의 최우선 고려사항이라고 본다.
후드 성능 유지의 핵심 설계 변수는 제어속도, 개구면적, 그리고 송풍기 용량이다. 제어속도가 낮아지면 가스나 입자가 후드 밖으로 유출될 위험이 커지므로 제어속도를 일정 수준 이상으로 유지해야 한다. 개구면적은 공기 저항과 포집 범위에 영향을 주므로 설계 시 적절한 면적 확보가 필요하다.
필요 송풍량을 줄이면 팬 용량과 덕트 직경을 작게 할 수 있으므로 초기 투자비와 운전전력을 함께 낮출 수 있다. 송풍량이 과다하면 팬과 덕트 사양이 커져 비용과 전력소모가 증가한다는 경제성 원리를 적용한다. 제어속도를 높이거나 덕트 직경을 임의로 축소하는 설계는 오히려 성능 저하나 에너지 낭비를 초래할 수 있다.
Push-pull형 환기는 한쪽에서 공기를 불어넣고 다른 쪽에서 흡입하여 일정한 흐름을 만들어 포집효율을 높이는 방식이다. 이 방식은 도금조나 도장 공정처럼 오염물질이 넓은 면에서 발생하거나 포집거리가 긴 경우에 유용하며, 동일 포집효과를 얻기 위한 동력비는 일반 국소후드보다 낮거나 유사하므로 에너지 효율 측면에서 유리하다고 본다.
후드 설계 계산에서는 후드의 필요 송풍량을 먼저 산정하고, 그 값을 반송속도 등으로 나누어 덕트 단면적을 결정한 뒤 원형 덕트인 경우 직경으로 역산하는 절차를 따른다. 슬롯형 후드의 경우 속도압을 구할 때 유량을 면적으로 나누어 속도를 구하고 속도압 공식을 적용하여 설계값을 확인한다.
사각 후드(플랜지 없음) 규격 400×400mm, 제어거리 20cm, 제어속도 0.5m/s일 때 필요 송풍량 Q는 Q = 60 × V × (X × Y) / (10 × X² + Y²) 공식을 이용하여 계산한다. 여기서 V는 0.5m/s, X는 0.2m, Y는 0.4m를 대입하면 Q ≒ 10.71 m³/min이 된다.
이 값을 반송속도 1200 m/min으로 덕트 단면적 A = Q / 반송속도 로 구하면 A ≒ 0.008925 m²가 된다. 원형 덕트의 단면적 공식 A = πD²/4 를 이용하여 직경 D를 역산하면 D ≒ 0.134 m 가 된다.
슬롯형 후드의 경우 처리유량 60 m³/min과 슬롯 개구면적 0.04 m²가 주어지면 속도 V = (60/60) / 0.04 = 25 m/s 로 계산한다. 속도압 Pv는 Pv = (V / 4.04)² 공식을 적용하여 Pv ≒ 38.3 mmH₂O 로 산정한다.
다음 중 국소배기 장치의 설계시 후드의 성능을 유지하기 위한 방법과 가장 거리가 먼 것은?
정답 ③ · 문항은 국소배기 후드의 성능을 유지하기 위한 방법들 중 관련성이 가장 약한 것을 묻고 있다. 후드 성능 유지에는 제어속도의 유지, 송풍기 용량 확보 등 공기 흐름과 관련된 요소가 중요하며 주위 온도는 공기 밀도 등에 영향을 줄 수는 있으나 직접적인 성능 유지 요인으로는 적다.
후드 성능 유지를 위해선 제어속도, 개구면적, 송풍기 용량이 중요하며 온도는 직접적 요소가 아니다.
전자부품을 납땜하는 공정에 플랜지가 부탁되지 않은 외부식 국소배기장치를 설치하고자 한다. 후드의 규격은 400×400mm, 제어거리를 20cm, 제어속도를 0.5m/s, 그리고 반송속도를 1200m/min으로 하고자 할 때 덕트의 직경은 약 몇 m로 해야 하는가?
정답 ③ · 플랜지가 없는 사각형 후드의 필요 송풍량 Q(m³/min) 공식은 Q = 60 × V × (X × Y) / (10 × X² + Y²) 입니다. 먼저 사각형 후드의 장변(Y)은 400mm=0.4m, 단변(X)은 0.4m이며 제어거리(X)는 0.2m, 제어속도는 0.5m/s입니다.
후드 필요 송풍량 공식을 적용해 Q를 구한 후, 반송속도로 단면적을 나누어 직경을 계산한다.
다음 중 제어속도에 관한 설명으로 옳은 것은?
정답 ③ · 문제는 제어속도에 대한 설명 중 옳은 것을 찾는 것이다. 외부식 후드에서 후드와 작업 지점 간 거리를 줄이면 목적 물질이 후드로 보다 쉽게 유입되어 제어속도가 증가하므로 이 설명이 옳다.
산업위생관리산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.