다음 중 오염공기를 후드로 흡인하는 데 필요한 속도를 무엇이라 하는가?
- 반송속도
- 제어속도
- 면속도
- 슬로트속도
정답과 해설 보기
정답 ② · 문제는 후드로 오염공기를 포착하기 위해 필요한 최소 속도의 용어를 묻고 있다. 후드에서 오염원을 안정적으로 포착하려면 오염공기와 주변공기 사이에서 최소한의 유입 속도가 필요하고 이를 제어속도라고 정의한다.
오염공기를 후드로 흡인하여 포착하기 위해 필요한 최소 속도를 제어속도라고 한다.
개념 한 쪽
산업위생관리산업기사 후드의 정압 — 정압 산정과 제어속도·소요풍량 계산
후드 설계와 국소배기 성능 평가에서는 정압 산정 방식과 제어속도, 후드 소요풍량 계산이 핵심 변수로 작용한다. 속도압과 압력손실 계수의 결합식, 정압-유량 관계, 후드 소요풍량 공식과 플랜지 보정 등을 이해해야 한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「후드의 정압」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 용어 정의(제어속도) | 1 | 오염물을 후드로 유입시키는 최소 풍속을 묻기 |
| 법·설계 기준(제어풍속) | 1 | 후드 형식 및 물질 상태에 따른 제어풍속의 적정성 판단 |
| 유량-정압 계산 | 1 | 정압 변화에 따른 유량 변화를 제곱근 법칙으로 계산하기 |
뜻
후드의 정압은 후드에 작용하는 총 압력 상태를 의미하며, 속도압(VP)과 후드의 압력손실 계수(Fh)를 조합해 산정한다. 후드 정압 Ps는 보통 Ps = VP × (1 + Fh) 관계식으로 표현하며, 압력손실 계수를 반영하여 속도압보다 큰 값이 될 수 있다고 판단한다. 이 식을 암기하면 후드 정압을 빠르게 계산할 수 있다.
후드가 오염물질을 포집하여 유지하기 위한 최소 기류 속도를 제어속도라고 정의한다. 제어속도는 오염물질의 발생 상태, 확산성, 후드 형상 및 오염원과의 거리 등 공기역학적 요인에 의해 결정되며, 작업장 내 온도와 습도는 제어속도 결정의 직접적 인자가 아니라고 판단한다.
유량과 정압의 관계는 비선형이며, 일반적으로 유량 Q는 정압 P의 제곱근에 비례하므로 Q2 = Q1 × √(P2/P1) 공식을 사용해 정압 변화에 따른 유량 변화를 계산한다. 외부식 사각 후드의 소요풍량 계산식은 Q = 10 × X² × VC(단위: m³/s, X는 제어거리(m), VC는 제어속도(m/s))를 사용하며, 실무에서는 결과를 분 단위(m³/min)로 환산한다.
후드에 플랜지를 부착하면 공기 유입 범위가 제한되어 소요풍량이 감소한다. 일반적으로 플랜지 효과로 약 25%의 소요풍량 감소가 발생한다고 보정한다. 이러한 보정은 설치 형태에 따른 실효 풍량을 반영하는 간단한 설계 수단이라고 본다.
예제
1) 정압 산정 예시 후드의 압력손실 계수 Fh가 0.8이고 속도압 VP가 4.5 mmH2O일 때, 정압 Ps는 Ps = VP × (1 + Fh) 이므로 Ps = 4.5 × (1 + 0.8) = 4.5 × 1.8 = 8.1 mmH2O가 된다고 계산한다. 이 결과는 속도압에 압력손실 몫을 더한 전체 정압을 의미한다고 본다.
2) 정압 변화에 따른 유량 예시 초기 정압 18 mmH2O에서 유량이 50 m³/min일 때, 정압이 14 mmH2O로 감소하면 유량 Q2는 Q2 = Q1 × √(P2/P1) 이므로 Q2 = 50 × √(14/18) ≈ 50 × 0.881 ≈ 44.10 m³/min이 된다고 계산한다.
3) 외부식 후드 소요풍량과 플랜지 보정 예시 외부식 사각 후드에서 제어거리 X=0.2 m, 제어속도 VC=0.5 m/s이면 Q = 10 × X² × VC = 10 × 0.2² × 0.5 = 0.2 m³/s = 12 m³/min이 된다. 여기에 플랜지 부착으로 약 25% 감소를 적용하면 감소량은 12 × 0.25 = 3.0 m³/min이고, 보정 후 소요풍량은 약 9.0 m³/min이 된다고 본다.
대표 기출 3문항
산업안전보건법령에서 규정한 관리대상 유해물질 관련 물질의 상태 및 국소배기장치 후드의 형식에 따른 제어풍속으로 틀린 것은?
- 외부식 측방 흡인형(가스상) : 0.5m/s
- 외부식 측방 흡인형(입자상) : 1.0m/s
- 외부식 상방 흡인형(가스상) : 1.0m/s
- 외부식 상방 흡인형(입자상) : 1.0m/s
정답과 해설 보기
정답 ④ · 국소배기장치 후드의 형식에 따른 제어풍속 기준을 보면, 외부식 측방 흡인형의 경우 가스상은 0.5m/s, 입자상은 1.0m/s 이상이 요구됩니다. 외부식 상방 흡인형의 경우에는 입자상 물질이든 가스상 물질이든 관계없이 모두 1.0~1.5m/s 이상의 제풍속이 요구되는 것이 아니라, 특히 입자상 물질의 상방 흡인은 불량한 형태로 분류되어 일반적으로 최소 1.0m/s 이상을 요구하거나 권장하지 않습니다.
국소배기장치 후드의 제어풍속은 형식과 물질 상태에 따라 다르며, 상방 흡인형 입자상은 일반적으로 비추천 또는 높은 풍속이 요구된다.
다음 중 일반적으로 제어속도를 결정하는 인자와 가장 거리가 먼 것은?
- 작업장 내의 온도와 습도
- 후드에서 오염원까지의 거리
- 오염물질의 종류 및 확산 상태
- 후드의 모양과 작업장 내의 기류
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 국소배기장치의 제어속도를 결정하는 요인과 거리가 먼 항목을 고르는 문제로, 제어속도는 오염원 포집을 위해 필요한 최소기류 속도에 영향을 주는 요소들에 의해 좌우된다. 즉 오염물질의 종류·확산 상태, 후드와 오염원 사이 거리, 후드 형상 및 작업장 내 기류 등이 직접적인 인자이다.
제어속도는 오염물질을 후드까지 포집하기 위한 최소 기류 속도로, 작업 환경의 온습도와는 직접적인 인과 관계가 거의 없다.
자주 묻는 물음
- 후드의 정압은 어떻게 계산하나?
- 후드 정압 Ps는 속도압 VP와 압력손실 계수 Fh를 이용해 Ps = VP × (1 + Fh)로 계산한다.
- 제어속도는 무엇에 따라 결정되나?
- 제어속도는 오염물질의 확산성, 발생 상태, 후드 형상, 오염원과의 거리 등 공기역학적 인자에 의해 결정되며 온도와 습도는 제어속도 결정의 직접적 인자가 아니라고 판단한다.
- 후드의 소요풍량 계산과 플랜지 보정은 어떻게 하나?
- 외부식 사각 후드의 소요풍량 Q는 Q = 10 × X² × VC로 계산하고, 플랜지 부착 시에는 약 25%의 풍량 감소를 보정하여 실제 소요풍량을 산정한다.
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