산업위생관리기사 실기 작업환경관리대책에서 국소배기장치 필요송풍량 및 압력손실 계산 공식은 반드시 점수로 가져가야 하는 파트입니다. 계산 문제는 구조만 이해하면 안정적으로 맞출 수 있습니다. 하지만 실제 수험장에서 가장 많이 틀리는 이유는 단위 환산과 공식 적용 순서를 헷갈리기 때문입니다. 특히 m³/min과 m³/s를 혼동하거나, 정압과 전압의 개념을 섞어 쓰는 실수가 빈번합니다.
국소배기장치는 유해물질이 발생하는 지점에서 바로 포집하는 장치입니다. 따라서 ‘포집속도(제어속도)’와 ‘후드 개구면적’이 핵심 요소입니다. 오늘은 필요송풍량 산정 공식, 덕트 내 유속 계산, 압력손실 계산 구조까지 시험 기준에 맞춰 정리해보겠습니다.
국소배기장치 필요송풍량 계산
기본 공식은 다음과 같습니다.
Q = V × A
여기서
Q = 송풍량 (m³/s 또는 m³/min)
V = 제어속도 또는 포집속도 (m/s)
A = 개구면적 (m²)
예를 들어, 포집속도 0.5 m/s, 개구면적 0.4 m²라면
Q = 0.5 × 0.4 = 0.2 m³/s
이를 m³/min으로 변환하면 0.2 × 60 = 12 m³/min입니다.
단위 환산(초 → 분)을 반드시 확인해야 합니다.
후드 종류에 따른 보정계수
개방형 후드는 포집효율이 낮아 더 높은 제어속도를 요구합니다. 시험에서는 보정계수(K)를 곱하는 형태로 출제되기도 합니다.
Q = K × V × A
외부식 후드일수록 K 값이 커집니다. 이 부분은 문제에서 조건으로 제시됩니다.
덕트 내 유속 계산
덕트 내 유속은 다음과 같습니다.
V_d = Q / A_d
A_d = 덕트 단면적 (πD²/4)
덕트 유속은 보통 10~20 m/s 범위를 유지해야 침전이 방지됩니다.
덕트 유속이 너무 낮으면 분진이 침전됩니다.
압력손실 계산 공식
압력손실은 마찰손실과 국부손실로 나뉩니다.
총 압력손실 = 마찰손실 + 국부손실
마찰손실 공식:
ΔP = f × (L/D) × (ρV²/2)
여기서
f = 마찰계수
L = 덕트 길이
D = 덕트 직경
ρ = 공기 밀도
V = 덕트 유속
국부손실은 엘보, 댐퍼 등에서 발생합니다.
ΔP_local = K × (ρV²/2)
K는 손실계수입니다.
계산 절차 정리
- 포집속도 결정
- 개구면적 계산
- 송풍량(Q) 산정
- 덕트 직경 결정
- 덕트 유속 계산
- 마찰손실 계산
- 국부손실 합산
필수 공식 비교 표
| 항목 | 공식 | 시험 포인트 |
|---|---|---|
| 송풍량 | Q=V×A | 단위 변환 |
| 덕트 단면적 | πD²/4 | 직경 계산 |
| 마찰손실 | f(L/D)(ρV²/2) | 길이 비례 |
| 국부손실 | K(ρV²/2) | 엘보·댐퍼 |
시험에서 자주 틀리는 부분
첫째, m³/s와 m³/min 혼동
둘째, 단면적 계산 시 π 생략
셋째, 압력 단위(Pa) 확인 누락
넷째, 마찰손실과 국부손실 누락
공식 암기보다 계산 순서를 체계화하는 것이 중요합니다.
산업위생관리기사 실기에서 국소배기장치 문제는 구조형 문제입니다. 포집 → 유속 → 손실 계산 흐름을 기억하세요. 계산 순서만 안정되면 실수 없이 풀 수 있습니다. 단위를 마지막에 다시 한 번 확인하는 습관이 합격을 만듭니다.