개념 한 쪽
대기 중 입자상 물질은 입경에 따라 인체의 어느 부위에 침착되는지가 달라지므로 입경 기준을 통해 흡입성, 흉곽성, 호흡성으로 분류한다. ACGIH 기준은 호흡성 입자를 폐포까지 도달하여 가스교환 부위에서 독성을 일으킬 수 있는 입자로 보고 평균 입경(50% 침착 기준)을 제시한다.
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출제기준 단원 「입자별 기준, 국제통합기준」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 직경 정의 판별 | 1 | 입자 크기 정의와 측정상의 한계를 가려내기 |
| 채취장비 장단점 판정 | 1 | 직경분립충돌기의 장단점을 구별하기 |
| 채취효율 판단 | 1 | 입경에 따른 호흡성 채취효율 수준을 판단하기 |
ACGIH 분류에 따르면 입자상 물질은 흡입성, 흉곽성, 호흡성으로 구분되며 각 분류는 입자가 침착하는 호흡기 부위를 기준으로 정한다. 흡입성은 상부 호흡기에서 머무르는 비교적 큰 입자를 가리키고, 흉곽성은 기관지 부위까지 도달하는 입자를 가리킨다. 호흡성은 폐포(가스교환 부위)까지 침착할 수 있는 매우 작은 입자를 뜻한다.
호흡성 입자의 ACGIH 기준상 50% 침착 입경은 약 4μm로 제시되어 있다. 이 값은 호흡성 입자가 폐포에 침착될 확률이 큰 크기 범위를 나타내며, 해당 범주의 입자상 물질은 폐 내부에서 독성 반응을 일으킬 위험이 크다. 반면 흉곽성의 대표적 기준값은 약 10μm로 분류 지표로 사용된다.
입자 크기를 정의하거나 측정하는 여러 기하학적 직경이 존재한다. 마틴 직경은 입자의 투영 면적을 반으로 나누는 선의 길이로 정의되며, 선의 방향을 일정하게 해야 하는 규칙이 있고 불규칙한 입자에서는 실제 크기를 과소평가할 수 있다는 단점이 있다. 다른 직경 정의들은 둘레나 면적, 공기역학적 거동을 기준으로 하여 서로 다른 측면에서 입자 크기를 평가한다.
호흡성 먼지의 채취 효율은 입경에 따라 크게 달라진다. ACGIH 기준에 따르면 입자의 직경이 클수록 폐포 침착율은 급격히 낮아지며, 예를 들어 10μm 이상인 입자는 폐 포집 확률이 거의 0%에 수렴하므로 호흡성 채취 효율이 사실상 없다고 본다. 이러한 채취 효율 특성을 이해하면 적합한 샘플링 장비와 판단 기준을 선택할 수 있다.
직경분립충돌기 같은 분급 장비는 입자 크기별 분포를 정밀하게 분석할 수 있는 장점이 있으나 다단 구조와 정밀 설계로 인해 장비 비용이 높고 조작이 복잡하다는 단점을 가진다. 따라서 현장 적용 시 정밀도와 비용의 상충관계를 고려하여 장비 선택을 해야 한다.
문제 유형 예시는 다음과 같다. "폐포에 침착하여 독성을 일으킬 수 있는 평균 입경이 4μm인 입자상 물질을 고르라"는 문항이 주어지면 '호흡성 입자상 물질'을 선택한다. 또한 "마틴 직경이 면적을 2등분하는 선의 길이이고 불규칙 입자에서 과소평가될 수 있다"는 설명이 나오면 마틴 직경을 답으로 고른다. 채취장비 관련 보기에 '비용이 저렴하다'는 문구가 포함되면 직경분립충돌기의 설명으로 부적절하다고 판단한다.
입자상 물질의 크기를 측정하는데 사용되는 물리적(기하학적)직경 중 먼지의 면적을 2등분하는 선의 길이로 선의 방향은 항상 일정하여야 하며 과소평가할 수있는 단점이 있는 것은?
정답 ① · 입자 크기를 측정하는 통계적 직경 중 마틴 직경(Martin's diameter)은 입자의 투영 면적을 이등분하는 선의 길이를 의미합니다. 이 측정법은 측정하는 선의 방향이 항상 일정해야 하며, 불규칙한 형태의 입자에 대해 실제 크기보다 과소평가할 수 있는 단점을 가지고 있습니다.
마틴 직경은 입자 투영 면적을 2등분하는 선의 길이로, 방향이 일정해야 하며 불규칙 입자에서 과소평가될 수 있다.
입자상물질의 채취방법중 직경분립충돌기의 장,단점으로 틀린 것은?
정답 ④ · 문항은 직경분립충돌기의 장단점 중 틀린 것을 찾는 것이다. 직경분립충돌기는 호흡기 각 부분에 침착되는 입자 크기별 자료 추정과 질량 크기분포 획득이 가능하고 되튐으로 인한 시료 손실이 발생할 수 있는 반면, 장비는 고가이고 조작이 복잡하여 채취가 용이하고 비용이 저렴하다는 진술은 틀리다.
직경분립충돌기는 고가의 장비와 복잡한 조작이 필요하므로 비용이 저렴하고 채취가 용이하다는 설명은 명백한 오답이다.
호흡성 먼지를 채취할 때 입자의 크기가 10μm 이상인 경우의 채취효율(폐의 침착율, 미국 ACGIH기준)로 가장 적절한 것은?
정답 ④ · 문제는 호흡성 먼지 채취 시 입자 크기 10μm 이상일 때의 채취효율을 묻고 있다. 호흡성 먼지는 폐에 도달하는 입자를 대상으로 하는데, 입자 직경이 커질수록 기도 상부에서 차단되어 폐 침착률이 급격히 낮아진다.
10μm 이상 입자는 호흡기 침착이 거의 없어 채취효율은 0%에 가깝다.
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