개념 한 쪽
작업장 내 유해 물질을 정확히 평가하려면 시료채취 방법과 기구를 물질의 상태(기체·증기·입자)에 맞춰 적절히 선택하고, 장비별 한계와 현장 조건을 고려하여 설치 및 운용을 설계해야 한다. 액체 포집과 고체 포집의 구분, 임핀저 사용 시 입도 영향, 활성탄관의 대상 물질 한계 등을 중심으로 측정설계를 설명한다.
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출제기준 단원 「단위작업장소의 측정설계」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 액체·고체 포집 장비 구분 | 1 | 어떤 기구가 액체 포집에 해당하는지 가려내기 |
| 임핀저 사용 시 주의점 판단 | 1 | 임핀저로 입자 채취 시 발생하는 문제점 식별하기 |
| 활성탄관의 적용 한계 | 1 | 활성탄관으로 채취하기 부적합한 유기용제 선택하기 |
가스·증기상의 물질 포집은 액체 포집과 고체 포집으로 나뉜다. 액체 포집은 흡수액을 채운 임핀저류나 버블러 등을 사용하여 기체를 액체에 흡수시켜 포집하는 방식이며, 고체 포집은 활성탄관이나 실리카겔 같은 고체 흡착제를 사용하는 방식이다. 측정설계에서는 물질의 성질에 따라 액체 포집 기구인지 고체 포집 기구인지를 먼저 구분해야 한다.
임핀저와 같은 액체 포집 기구는 기체나 증기 상태의 물질을 흡수액에 용해시켜 채취하는 데 적합하다. 반대로 금속류와 같은 고체 입자상 물질은 여과지나 사이클론 등의 입자 포집 장비를 사용해야 하므로 임핀저는 적합하지 않다. 따라서 측정 목표가 입자성 유해물질인지 기체성 유해물질인지 명확히 한 후 기구를 결정해야 한다.
임핀저로 입자상 물질을 채취할 때는 입자 크기에 주의해야 한다. 임핀저의 포집 원리는 충돌을 통한 액체 흡수이므로 입자가 매우 미세하면 공기 흐름을 따라 빠져나가 포집 효율이 떨어진다. 측정설계 시 입도분포가 미세한 경우에는 임핀저 대신 여과지나 다른 입자 포집 장치를 고려해야 한다.
활성탄관은 비극성 또는 약극성 유기용제의 흡착에 유리하나 모든 유기물에 적합한 것은 아니다. 일부 특수계열 화합물(문제 맥락에서는 니트로벤젠류 등)은 활성탄관으로 효과적 포집이 어려울 수 있으므로, 물질의 화학적 특성과 분석 탈착 가능성을 검토하여 채취매체를 선택해야 한다.
1) 기체성 벤젠류를 측정할 때는 활성탄 튜브가 고체 흡착제로서 적합할 수 있다. 반대로 금속성 분진을 평가하려면 임핀저나 활성탄관이 아니라 여과지 필터나 사이클론을 선택해야 한다는 점을 예로 든다.
2) 임핀저를 설치하여 가스성 물질을 채취할 때 작업장에 미세 분진이 많아 입도분포가 매우 작다면 임핀저의 포집효율이 낮으므로 여과식 장비로 설계 방향을 바꿔야 한다는 현장 판단 사례를 든다.
3) 니트로계 유사 물질을 활성탄관으로 채취하는 표준이 문제 맥락에서 부적합한 예로 제시되므로, 분석 탈착과 흡착 친화도를 고려하여 다른 채취매체를 검토해야 한다고 설명한다.
가스·증기상 물질을 액체 포집 방법으로 포집하기 위한 기구가 아닌 것은?
정답 ④ · 가스·증기상 물질을 포집하는 액체 포집 방법(흡수액 이용)에 사용되는 기구로는 미드젯 임핀저, 버블러, 소형가스 흡수관 등이 있습니다. 이들은 모두 흡수액을 채워 유해 가스를 포집하는 방식입니다.
액체 포집은 흡수액 사용이 필수이므로, 고체 흡착제를 사용하는 활성탄 튜브는 액체 포집 기구가 아니다.
입자상물질을 임핀저로 포집 할 경우의 주의사항으로 알맞지 않은 것은?
정답 ③ · 문제는 임핀저로 입자상 물질을 포집할 때의 주의사항 중 틀린 것을 고르는 것이다. 임핀저는 관성 충돌 원리에 의해 포집하므로 규정 유량을 지켜 흡인하고 장비를 수직으로 설치하며 노즐과 저면 간격을 적절히 유지하는 것이 올바른 절차이다.
미세 입자는 관성 충돌이 어려워 임핀저 포집 효율이 낮으므로, 포집 효율이 높다는 설명은 틀렸다.
다음 유기용제 중 활성탄관을 사용하여 효과적으로 채취할 수 없는 시료는?
정답 ② · 활성탄관은 비극성 물질인 대부분의 유기용제를 흡착하는 데 탁월한 성능을 가집니다. 할로겐화 탄화수소류, 케톤류, 알코올류 등은 활성탄에 의해 효과적으로 포집됩니다.
활성탄은 비극성 유기물 흡착에 우수하나 극성 물질인 알코올류는 탈착이 어려워 채취가 불가능하다.
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