강의 교재 교재 : 작업환경관리 -산업환기- 저자 : 박동욱, 김태형<창원대>, 김현욱<서울 가톨릭대>, 양원호<대구 카톨릭대> 출판부 : 방송대 특징 : 국내에서 가장 쉬운 책<?>/2012년 개정

강의 방향 이론 설명  실내외 환경<현장> 적용 사례 설명<사진/동영상 자료 제공> 시험 이론 설명  실내외 환경<현장> 적용 사례 설명<사진/동영상 자료 제공> 시험 교재에서 강의한 부분에서만 출제 강의하지 않은 부분  기사 시험 대비 학생은 추가로 학습 요망<산업환기분야>

학생의 일<work> 환기/관리에 대한 이론을 먼저 이해  우리 생활주변의 공기에 대한 설명임  알아 두면 상식이 됨 계산<calculation>  더하기/빼기/나누기/ 곱하기 + “계산 겁먹지 말기” 방법 : Don’t pray, practice, practice and practice  3번 반복해서 풀어보자<학습개론 읽어보자>

산업위생에서 관리<control> 산업위생 정의 : 노동자나 일반 대중에게 질병, 건강장해, 심각한 불쾌감 및 능률저하 등을 초래하는 작업환경요인과 스트레스를 예측하고 인식하여 평가하고 관리<control> 하는 과학<science>과 기술<art>  건강에 장해를 줄 수 있는 유해요인을 관리함

산업위생 활동에서 관리 유해인자 예측 유해인자 인식/측정 유해인자 노출평가 유해인자 관리/개선 노동자 건강보호

유해인자의 종류별 특성 물리적 유해인자 화학적 유해인자 생물학적 유해인자 인간공학적 유해인자 사회심리적 유해인자

몸에 들어오는 유해인자 수준 노출수준 = 노출강도/정도 등 <C> x 노출시간 노출강도 = 몸으로 들어오는 유해인자 노출농도/강도 등 노출시간 = 유해인자 노출시간/근무시간

관리<control>방법 행정적인 대책 : 노출시간을 줄이는 것  노동시간 단축/작업전환/작업교대/교육 등 행정적인 대책 : 노출시간을 줄이는 것  노동시간 단축/작업전환/작업교대/교육 등 공학적인 대책 ; 유해인자의 발생을 억제하는 것  유해인자 제거, 대체, 격리, 환기 등 개인보호구<personal protective equipment, PPE>

관리방법 유해인자<대상>의 환경배출 및 인체 흡수를 최대한 억제하는 기술로 유해인자의 농도(C)와 노출시간(T)을 관리하는 활동들 작업환경관리 강의  공학적 대책<제거/대체/변경/환기 등>에서 주로 환기<ventilation>을 중점적으로 함

공학적 대책 종류 제거(elimination) 대체(substitution) 격리(isolation) 발생원변경(source modification) 환기(ventilation)

공학적 대책 방법 제거(elimination) : 물질, 공정, 기계 등 유해인자를 발생시키는 근원을 제거(없애는 것) 공정변경(process change) : 유해인자의 발생이 적게 되도록 공정을 변경 대체(substitution) : 유해성이 높은 물질을 낮은 물질로 바꿈(대체) 격리(isolation) : 유해물질, 공정, 기계, 장비, 환경으로부터 근로자를 격리 환기(ventilation) : 공기를 제거, 혼합, 교환, 공급하는 기술

국소배기 전체 환기 산 업 환 기 강제 환기 자연 환기

전체환기 공간 전체를 대상으로 오염되지 않은 공기를 공급하여 유해인자의 농도나 강도를 낮추어(희석하여) 공기를 적정한 상태로 유지함

전체환기 바람 온도차 Wind Heat Source Buoyancy 자연환기

전체환기

국소배기/환기 유해물질 발생원(local) 근처에서 발생되는 유해공기를 제거(배기) 구성 후드  덕트  정화장치  송풍기  외부배기

국소배기<local exhaust ven> 후드(hood) : 국소배기장치의 시작으로 유해공기가 들어가는 입구 덕트(duct) : 공기가 흐르는 관. 후드, 정화장치, 송풍기를 연결하는 관 정화장치(cleaner) : 공기중에 포함된 유해물질을 제거 송풍기(fan) : 공기를 흐르게 하는 동력

Copyright ⓒ 2012 한국방송통신대학교 All Rights Reserved. 2-3강 산업환기에서 알아야 할 기초내용 Copyright ⓒ 2012 한국방송통신대학교 All Rights Reserved.

산업환기에서 알아야 할 기초용어 공기의 이동과 압력 공기분자량 공기밀도 공기 비중 온도(T)/압력(P)/부피(V) 환기량(Q) = A x V 공기의 이동과 압력 정압/속도압(동압)/전압 공기분자량 공기밀도 공기 비중

온도(temperature) 공기의 부피와 밀도는 온도의 변화에 따라 변함 공기의 부피와 밀도 보정 절대온도 고려 공기의 부피와 밀도는 온도의 변화에 따라 변함 공기의 부피와 밀도 보정 절대온도 고려 KO = CO + 273

절대온도(absolute temperature) 기체(공기분자)의 활동이 멈춘 상태  부피가 “0”인 상태에서 온도  -273 C

압력(pressure) 단위면적에 작용하는 힘(무게) kg/m2, kg/cm2 mmH2O, mmHg 산업환기 : 공기가 이동하면서 작용하는 압 력의 단위는 미세해서 mmH2O로 나타냄(물 의 높이변화를 측정)

부피(volume) 유체<공기>가 차지하는 공간의 크기 산업환기에서 부피의 단위 : mL, L, m3 산업환기 : 공기와 체적 산업환기에서 부피의 단위 : mL, L, m3 공기도 물처럼 부피가 있다  풍선

환기량(volume flow rate, Q) Q = VA Q = m3/시간 A = 면적, m2 V = 속도, m/초

환기에서 면적<Area, m2> A = axb 또는 d2/4  교재 23페이지 그림 2-1

환기에서 속도<velocity, m/sec> 공기가 이동하는 속도 제어속도 면속도 반송속도

예제 사각형 후드의 면적이 1 m x 30cm였다. 후드 면에서의 속 도 <면속도>가 0.5m/초일 때 후드 내로 들어가는 환기량 (공기량, m3/분)을 구하시오.

예제 덕트 직경이 20cm이다. 덕트를 지나가는 공기의 속도<반 송속도>가 15m/초일 때 덕트를 흐르는 환기량(공기량, m3/분)은?

온도와 압력변화에 따른 공기 부피의 변화 공기부피는 온도에 비례함 공기부피는 압력에 반비례함 보일 - 샤르법칙 P1V1 = T1 T2 예제 2-5 <26페이지>

환기장치에서 가치=공기 이동 송풍기가 압력차이를 만들고<정압> 이로 인해 공기가 이동<속도압=동압> 송풍기가 압력차이를 만들고<정압> 이로 인해 공기가 이동<속도압=동압> 정지된 자동차에 기름을 넣고<정압> 이동<속도압=동압> 정압이 속도압으로 변해서 가치 있는 일 <공기 이동/움직이는 것>을 함

환기에서 공기 이동 Pressure differences create movement of air masses In industrial ventilation, air is induced to move by pressure difference created by a fan  환기장치의 송풍기<fan>가 압력차이를 만들고 이로 인해 공기가 이동

정압(static pressure, SP) 잠재에너지(potential energy) 공기를 이동시키는데 소요되는 에너지  가치있는 일(공기의 이동)을 하는데 소요되는 에너지 사례 : 자동차와 가솔린  가솔린 = 정압

속도압(velocity pressure, VP) 정지상태에 있는 유체(공기)에 작용하여 속도 또는 가속을 일으키게 함 : kinetic energy  공기를 이동하게 함  Vt 2 VP(mmH2O) = 2 g 예제 2-10 <31 페이지>

전압(total pressure, TP) TP = SP + VP

공기 분자량 공기를 구성하는 물질<조성> 공기 분자량 = 분자량과 조성비를 고려하면 약 29 질소(N2) = 78% 산소(O2) = 21% 아르곤(Ar) = 약1% 공기 분자량 = 분자량과 조성비를 고려하면 약 29

공기의 밀도(air density) 물질의 단위부피 당 무게 환기 21 C에서 공기 표준 밀도 = 1.21 kg/m3 기체 : g/L 또는 kg/m3 고체와 액체 : kg/L 환기 21 C에서 공기 표준 밀도 = 1.21 kg/m3

온도/압력에 따른 밀도 보정 Air density = air density (표준) x D (보정계수) (273 + 21 ) (P) D = (273 + C ) (760)

환기 대상 공기 중에 들어있는 물질<오염>  화학적 /생물학적 유해인자 공기 중에 들어있는 물질<오염>  화학적 /생물학적 유해인자 고체/액체  입자상물질 기체  가스상물질 고열/한랭  공기를 공급해서<환기해서> 온도 조절함

입자상물질(Aerosol) 공기 중 고체와 액체물질 환기에서 고려할 특성 고체 : 먼지, 스모크, 흄, 섬유 액체 : 미스트, 포그, 스모크 환기에서 고려할 특성 크기, 무게, 공정특성

가스상물질 공기중 기체물질 환기에서 고려할 특성 가스와 증기 증기압(vapor pressure) 유효비중(effective specific gravity)

Copyright ⓒ 2012 한국방송통신대학교 All Rights Reserved. 4강 전체환기량 계산 Copyright ⓒ 2012 한국방송통신대학교 All Rights Reserved.

전체환기량 계산 ① 오염물질 관리기준(농도) : 보통 노출기준/실내기준 등  관리하고자 하는 물질의 농도(TLV 등) 이하로 유지하는데 필요한 공기량임 ② 면적이나 근무인원 : 9장

관리기준에 의한 전체환기량 계산 오염물질의 발생율 : G 관리하고자 하는 오염물질의 농도 : C 안전계수(K)

G 전체환기량(Q, m3/분) = K X 106 C 오염물질의 발생율 : G(m3/분) 관리기준(농도) : C(ppm=mL/m3) 안전계수(K) : 불완전 혼합으로 인한 안전계수

오염물질의 발생률<G=L/시간> ② 액체의 비중(g/mL)과 사용량(mL)이 주어질 경우 유해물질의 양(g)을 부피로 환산  1 g분자량의 공기 중 부피 : 24.1 L<21 C기준>

관리기준에 의한 전체환기량 계산 예제 예제 3-2

6강 국소환기/배기<local exhaust ventilation, LEV> 환경보건학과 박동욱 교수 환경보건학과 박동욱 교수 Copyright ⓒ 2012 한국방송통신대학교 All Rights Reserved.

국소배기(LEV) 오염원(local)에서 배출된 오염물질이 작업장/환경 중으로 확산되기 전에 오염원에서 직접 포집 <control>하여 적정하게 배기<exhaust>함

국소배기

국소배기장치 설치 조건<환경> 유해물질 발생량이 많은 경우 유해물질의 독성이 높은 경우 발생원에 근로자가 가까운 경우 발생주기가 균일하지 않음 발생원이 고정

국소배기장치 구성 장치 후드<hood>  덕트<duct>  정화장치 <cleaner>  송풍기<fan>  배기<exhaust>

후드 오염원에서 발생되는 오염물질을 모으는<제어하는: capture/control> 시작<머리> 부분 오염원에 따라 다양한 형태가 있음 후드 모양, 크기, 오염원 그리고 근로자와의 거리, 제어속도 등이 중요함

후드와 관련되는 용어 제어속도: 오염원에서 발생되는 오염물질을 후드안으로 모으는<제어하는: capture/control> 속도<velocity> 개구면속도/면속도<face velocity>: 후드 면(face)에서 측정한 기류속도

배기후드 오염원

후드와 관련되는 용어 플랜지<flange> : 후드 뒤쪽의 공기를 차단하기 위해 후드에 직각으로 붙인 판<갓> 플래넘<plenum> : 충만실

플랜지 유무에 따른 기류 모습 플랜지

유튜브동영상 교수 설명 http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=Lb3oWgpqC5I

7강 국소배기장치에서 후드<hood> Copyright ⓒ 2012 한국방송통신대학교 All Rights Reserved.

후드형태 후드형태는 오염원과 공정에 따라 다양 종류 포위식 또는 밀폐형 <enclosing type> : 오염원이 후드 안에 있음 외부식<external type> : 오염원이 후드 밖<외부>에 있음

구 분 포위식/밀폐식 외부식 외부식/리시버식 그 림 내 용 오염물질은 항상 후드 내에서 머물며, 외부형보다 오염물질 방출제어가 쉬움 배출원에서 오염물질이 외부로 방출되어 외부에 있는 후드에 의해 포착됨 운동량이나 부력과 같은 특성을 가진 오염물질에 사용되는 후드로 외부형을 강화한 형태임

포위식 후드 안에 오염 발생원이 있음 포위되는 면이 많을 수록 좋음

실험실 흄 후드<포위식>

포위식이 좋은 이유 오염원을 포위하므로 공기 확산을 차단할 수 있음 필요한 공기량(Q)이 최소

외부식 후드 후드가 오염원으로 부터 일정 거리(X) 떨어져 있음 구분 리시버식 : 공정이나 오염물질의 발생특성을 이용한 수동적인 제어(고열, 방향 등) 포집식 : 능동적인 제어

캐노피 <canopy>

하방형<자동차 매연 검사>

슬롯형<slot>

후드 선정 원칙 필요 환기량(Q)를 최소화 근로자 호흡영역을 보호 사용 편리 ; 공정에 지장이 없도록

근로자 호흡 영역이 보호되지 못함 후드로 유입되지 못함 방해기류 발생한 유기용제는 작업자 호흡역을 거쳐서 후드로 이동함

주변 환기 사례: 자동차에서 환기 유투브 동영상 http://www.youtube.com/watch?v=yXVmeWfyAwc&feature=player_detailpage

8강 후드<hood>의 필요 환기량 Copyright ⓒ 2012 한국방송통신대학교 All Rights Reserved.

후드 필요 환기량(Q) 오염원에서 발생되는 오염물질을 포함한 공기가 시간당 후드 내로 들어간 양<환기량> = Q<m3/시간>

Q Q

후드 형태 포위식(enclosing) : 후드 안에 오염원이 있음 외부식(exterior) : 후드와 오염원이 떨어져 있음 ※ 공정과 오염원의 특성에 따라 달라짐

V = 제어속도<V, m/sec> 후드 필요환기량<Q> Q = A x V A = 면적<A, m2> V = 제어속도<V, m/sec>

포위식 후드 필요환기량<Q> Q = A x V A = 후드 면적<A, m2> V = 면속도<V, m/sec>

포위식 후드 필요 환기량 예제 4-1<85페이지>

외부식 후드 필요환기량<Q> Q = A x V A = 후드 등속도 면적<A=10 X2+a> V = 제어속도<V, m/sec> X = 제어거리, m, a = 후드면적, m2 Q = A x V  Q = (10 X2+a)V

외부식 후드의 등속도 면적

외부식 슬랏후드<slot> 슬랏후드 : W/L < 0.2

외부식 후드 필요 환기량<Q> Q = A x V A = 후드 등속도 면적<A=10 X2+a> V = 제어속도<V, m/sec> X = 제어거리, m, a = 후드면적, m2 Q = A x V  Q = (10 X2+a)V

외부식 후드의 등속도 면적

외부식 후드 필요 환기량 예제 4-4<87페이지>

외부식 후드 필요 환기량 예제 4-5<87페이지> 연습문제 5<99-100페이지>

플랜지 부착 외부식 후드 필요환기량<Q> Q = (10 X2+a)V 외부식 후드에 플랜지가 공간에 부착 Q = (10 X2+a)V  0.75 (10 X2+a)V 외부식 후드 플랜지가 면에 고정 Q = (10 X2+a)V  0.5 (10 X2+a)V

외부식 후드 필요 환기량_플랜지 부착 예제 4-6<88페이지>

외부식 후드 필요 환기량_플랜지 부착 예제 4-8<90페이지> 예제 4-9<90페이지>

외부식 슬랏후드<slot>_원주형 슬랏후드 : W/L < 0.2

푸쉬-풀 후드 반대편에서는 공기를 불어주고(push) 맞은 편에서는 불어주는 공기를 제어<흡인, pull>하는 형태  제어거리가 미치지 못한 경우에 적용 : 오염원이 큰 경우

9강 후드<hood> 정압과 압력손실 환경보건학과 박동욱 교수 환경보건학과 박동욱 교수 Copyright ⓒ 2012 한국방송통신대학교 All Rights Reserved.

후드로 유입되는 공기 환기에서 가치 있는 일 : 공기 이동, 정화, 배기  공기의 이동 공기가 이동(가치 있는 일)할 때 반드시 손실<loss>이 반드시 발생  열, 진동, 소음 등

SP = $ Conserving SP losses conserves operating expense dollars

∆P (손실=Heat, vibration, noise 등) conversion SP VP (유용한 일) ∆P (손실=Heat, vibration, noise 등)

후드 정압<SPh> 후드로 공기를 유입하는데 필요한 에너지<SPh> = 오염된 공기의 후드 유도 및 손실을 극복하는 힘 ① 공기의 후드 유입 시 필요한 힘: VP ② 후드로 들어갈 때 일어나는 손실 (loss)

오염물질이 포함된 공기가 후드 내로 유입되기 위해 손실(He)을 극복해야 함

후드 정압<SPh> 공기를 가속화하게 하는 힘  속도압(VP) 공기가 후드로 들어갈 때 발생되는 손실 후드 유입 손실<He = F x VP> F = 손실계수 ISPhI = VP + He = VP + FxVP = VP(1+F)

압력손실(∆P)= F x VP F(압력손실계수)는 특성에 따라 달라짐<표 4-3참조, 96페이지> 후드모양 덕트의 형태(직관, 곡관 등) 정화장치 등 공기가 이동하는 모든 곳에서 일어남

후드정압 계산<SPh> 예제 4-10<93페이지> 예제 4-11<93페이지>

공식간의 관계 Q/A/V의 관계, A와 d관계, VP와 V관계, VP와 SPh와의 관계  완벽한 이해 필요

덕트 모양 : 사각형, 원형 형태 : 확대, 축소, 합류, 분지(갈라짐)구부러짐 등 재질 : PVC, 스테인레스

잘못 설치된 덕트

덕트 반송속도(Vt, m/초) 공기에 포함된 오염물질이 덕트 내에 쌓이지 않고 운반되는 속도 오염물질의 특성에 따라 달라짐 : 입자상 물질 > 가스상 물질 가스상 물질(가스, 증기) : 5-10 m/초 입자상 물질 : 10 – 25 m/초

예제 납땜하는 공정에 외부식 후드를 설치하였다. 필요환기량은 30 m3/분 그리고 반송속도(Vt)는 20 m/초라고 할 때 속도압 (mmH2O), 덕트직경(cm)을 구하시요

덕트 설치  압력손실 최소화 덕트길이 덕트 구부러짐(band) 덕트 방향(위 혹은 아래) 덕트 형태 짧게(o), 길게(x) 덕트 구부러짐(band) 구부러짐의 수는 적음(o), 많음(x) 덕트 방향(위 혹은 아래) 공기흐름은 아래로(o), 위로(x) 덕트 형태 덕트의 분지, 합류, 확대, 축소 등은 완만(o), 급격(x) 교재 93페이지 그림 5-4 챠트

정화장치 개념 : 배기라인의 구성요소 중 하나로 공기나 기체의 흐름으로부터 오염물질을 제거 하는 기능 종류 입자상물질의 처리 가스상물질의 처리

여과집진기 펄스제트 분진호퍼

송풍기<fan> 공기를 이동시키는 근원/힘 제공

송풍기 출구 모습

굴뚝  외부 배기 배기규칙 “15-3-15” 15 m : 배출구와 유입구 사이의 수평거리

다양한 형태로 설치된 굴뚝