작업환경개선을 위한 산업환기-2

[atom]

작업환경개선을 위한 산업환기

(2003-11-28)

1. 산업환기의 개요

○ 우리는 인류의 역사와 더불어 태고적부터 어떠한 형태로든지 우리의 생활에 환기기술을 사용하여 왔으며, 오늘날도 역시 가정의 주택, 지하철이나 자동차, 사무실이나 작업장 등 기타 모든 일상생활에서 환기기술을 널리 활용하고 있다.

○ 일상생활에서 우리가 하고 있는 환기는 실내온도의 조절, 주방이나 화장실 등의 냄새제거, 담배연기나 실내먼지의 제거 등 주로 인간의 건강한 생활영위를 목적으로 무의식적으로 시행하는 경우가 많다.

○ 작업장에서는 다양한 화학물질을 사용하고 있으며 이들 물질은 우리의 일상생활에서 발생되는 악영향 요인보다 훨씬 더 많거나 큰 유해한 영향을 끼치게 된다.

○ 작업장내 오염물질의 발생을 없애거나 줄이거나 또는 저독성 물질을 사용함으로써 작업환경을 근원적으로 개선하는 것이 일차적인 작업환경의 개선대책이다.

○ 그러나 상기의 근원적인 개선대책의 적용이 기술적쪾경제적으로 불가능하거나 곤란한 경우가 많으며, 또한 하나의 개선대책을 적용하면 목적한 바의 유해요인을 제거할 수 있으나 다른 유해요인이 새로이 발생하게 되는 경우도 종종 있다.

○ 따라서 산업환기는 일단 발생된 유해요인이 작업환경 내로 확산되기 전에 또는 근로자에게 폭로되기 전에 작업장 외부로 배기시키고 깨끗한 공기로 치환함으로써 작업장의 환경을 개선시키고 나아가 근로자의 건강을 보호하기 위하여 사용된다.

○ 산업환기는 그 중요성에 비하여 사업주나 근로자의 무관심과 올바른 지식의 부족으로 비효율적, 비경제적으로 설치되어 사용하는 경우가 대단히 많기 때문에 작업자의 건강을 보호하기 위한 본래의 목적을 달성하지 못하는 경우가 대부분이다.

2. 전체환기와 국소배기

○ 생산공정이나 작업과정에서 발생된 오염물질은 점차 작업장 내부를 오염시키게 되고, 작업자에게 건강상 위해를 주게 된다. 발생된 오염물질을 작업장 외부로 배출시키기 위하여 사용하는 산업환기 시설은 크게 두 가지로 구분된다.

○ 작업장 내부에 확산된 오염공기를 전체적으로 신선한 공기와 치환하기 위하여 전체환기기술을 많이 사용하고 있다. 그러나 전체환기방법은 작업장 내의 공기전체를 환기해야 하므로 환기량이 많아지고 동절기나 하절기의 냉·난방비용이 과다하게 소요되기 때문에 효과적이지 못한 경우가 많으며, 완전하게 유해물질의 농도를 줄이는 것이 곤란하므로 작업자가 일부의 유해물질에 폭로될 수도 있다.

○ 전체환기의 이러한 문제점을 개선하기 위하여 근래에는 국소배기기술을 많이 활용하고 있다. 국소배기는 오염물질의 발생원에 근접하게 설치하여 오염물질이 발생되자마자 오염물질을 포집하여 작업장 외부로 배기시키는 방법으로 잘 설치된 국소배기시설에서는 작업자가 유해물질에 폭로되는 것을 근원적으로 줄일 수가 있게 된다. 따라서 작업장 내에서 분진, 가스, 증기, 흄, 미스트 등의 오염물질이 발생될 경우 국소배기방법을 우선 고려하는 것이 좋으며, 전체환기방법과 국소배기방법의 선정기준은 다음과 같다.

국소배기방법	전체환기방법
⊙ 오염물질의 독성이 강한 경우 ⊙ 오염물질이 입자상 물질인 경우 ⊙ 배출량의 시간변동이 있는 경우 ⊙ 배출원이 크고 점오염원인 경우 ⊙ 배출원에 근로자가 근접하여 작업하는 경우 ⊙ 기후의 변동이 심하여 냉.난방비용이 큰 경우	⊙ 오염물질의 독성이 낮은 경우 ⊙ 오염물질이 증기 또는 가스인 경우 ⊙ 배출량의 시간에 따른 변동이 일정한 경우 ⊙ 배출원이 넓게 분포하고 있는 경우 ⊙ 배출원이 근로자 호흡영역과 거리가 먼 경우 ⊙ 기후의 변동이 없고 냉.난방이 불필요한 경우

3. 전체환기설비의 올바른 설치기법

(1) 전체환기의 개요와 원리

① 전체환기(General Ventilation)는 희석환기(Dilution Ventilation)이라고도 하며, 전체환기는 작업장에서 다음의 세 가지 목적 때문에 실시된다.
② 전체환기방법으로는 자연환기 방법과 강제환기(기계환기) 방법이 있으나 자연환기는 기계환기에 비하여 건물의 구조나 창문의 개폐정도, 작업장 내·외의 온도차, 대기의 기압차 및 풍속의 변동 등에 따라 환기효율의 변동이 많다.

<자연환기의 원리>
- 작업장 내부가 외부보다 기온이 높아진다.
- 기온이 높아지면 공기의 밀도가 작아진다.
- 따라서 작업장 내부의 공기가 가벼워진다.
- 가벼워진 공기는 건물의 상층부로 이동하여 틈새를 통해 외부로 방출된다.
- 배기된 공기량을 메우기 위해 외부의 찬 공기가 내부로 유입된다.

<강제(인공)환기의 원리>
- 송풍과 배기는 동시에 하는 것이 제일 효과적임.·송풍력과 배풍력을 같게 설치·송풍기에 오염된 공기의 유입을 막기위한 필터부착
- 송풍기만 설치하는 경우·희석된 공기가 신속히 배출되도록 배기구의 크기는 가급적 크게 한다.·배기구 크기의 기준은 유입공기량 2.5㎥/초에 대하여 1㎡ 이상으로 한다.
- 배풍기만 설치하는 경우·오염원 가까운 곳에 배풍기를 설치·배풍기 작동시는 공기 유입구를 열어 놓는다.　
③ 배기구의 위치- 배출된 공기가 다른 작업장으로 가지 않도록 설치- 배기설비의 높이는 지붕으로부터 1.5미터 이상이 되거나 공장건물 높이의 0.3∼1.0배 정도의 높이로 하여 배출된 오염공기가 작업장 내부로 재유입이 되지 않도록 한다.

(2) 유해물질의 농도감소를 위한 전체환기

① 작업장 내의 유해물질의 농도를 감소시키기 위한 환기 방식으로는 국소배기방식이 훨씬 효과적이나 국소배기시설을 설치하기가 곤란하고 유해물질에 의한 작업자의 건강위해가 적다고 생각될 경우에는 전체환기 방식을 사용한다.
② 전체환기시설 설치시의 기본원칙- 유해물질 사용량을 조사하여 필요환기량을 계산한다. 유해물질 배출구는 가능한 한 오염원으로부터 가까운 곳에 설치하여 ‘점 환기(spot ventilation)’의 효과를 얻는다.- 공기가 배출되면서 오염장소를 통과하도록 공기 배출구와 유입구의 위치를 선정한다.- 배출공기를 보충하기 위하여 청정공기를 공급한다.- 출구와 근로자의 작업위치 사이에 오염원이 위치해야 한다.- 오염원 주위에 다른 작업공정이 존재하면 공기배출량을 공급량보다 약간 크게하여 음압을 형성한후 주위 근로자에게 오염물질이 확산되지 않도록 하고, 반대로 주위에 다른 작업공정이 없으면 청정공기의 공급량을 배출량보다 약간 크게 한다.- 건물 밖으로 배출된 오염공기가 다시 건물 안으로 유입되지 않도록 배출구 높이를 적절히 설계하고 배출구가 인근 작업장의 창문이나 문 근처에 위치하지 않도록 한다

4. 국소배기장치의 올바른 설치기법

(1) 국소배기장치의 구성

① 국소배기설비는 후드(Hood), 흡입닥트, 공기정화장치, 배기 FAN, 배기닥트 및 배기구 등의 각 단위설비로 이루어진 일련의 System으로 구성된다.국소배기시설이 하나의 시스템으로 이해되어야 하므로 개개의 단위설비가 제대로 설계·시공되어야만 전체 시스템이 제기능을 발휘할 수 있게 되며, 또한 단위설비가 전체 시스템의 타 설비와 유기적인 관계를 가질 수 있도록 해야 한다.
② 국소배기장치에 있어서 배기하는 량에 비례하여 외부의 신선한 공기를 작업장 내부로 송급하는 급기시설(Air Supply System)의 설치가 필연적으로 요구된다.- 이러한 급기시설의 설치를 무시함으로써 생산이나 근로자의 활동에 장애를 주고 있는 경우가 많기 때문에 국소배기시설의 설계시에는 반드시 급기시설의 설치를 검토해야 한다. - 또한 배기하고자 하는 오염공기의 물리·화학적 특성을 면밀히 검토하여 배풍기의 마모나 부식을 일으킬 수 있는 물질이 함유되어 있을 경우에는 배풍기의 설치 순서를 반드시 공기정화장치의 다음으로 해야 한다.- 마모성이 강한 철, 암석 등 비중이 크고 단단한 물질에 의하여 배풍기의 임펠러나 케이싱에 마모현상을 일으켜서 배풍기의 수명을 현저히 단축시키게 된다. - 또한 부식성이 높은 가스의 경우에도 임펠러나 케이싱의 부식을 일으켜서 이것이 배풍기의 수명을 급격히 줄이게 된다.- 배풍기를 공기정화장치의 뒤에 설치하는 것은 설치비용을 증가시키고 압력 손실을 증가시키는 요인으로 작용하기 때문에 부식이나 마모성이 없는 오염공기인 경우에는 공기정화장치의 앞에 배풍기를 설치하는 것이 경제적이다.
③ 배기닥트의 배치에 있어서는 닥트의 길이를 최소화하고, 곡선닥트의 사용을 가능한 줄일 수 있도록 배치하는 것이 닥트내의 압력손실을 줄일 수 있게 되어 경제적인 설비가 되는 것이다.

(2) 후드

① 후드설치시 기본적으로 고려해야 할 사항- 후드는 오염원이 되는 생산설비 또는 작업대에서 배출되는 오염물질을 국소배기시스템 내로 포집·유입시키기 위한 설비로서, 후드의 형태는 생산설비 및 작업대의 형태, 오염물질의 발생방향, 근로자의 작업방법과 동선을 고려하여 선정해야 한다.- 일반적으로 후드는 발생원을 둘러싸거나 발생원에 근접되게 설치해야 환기 효과를 크게 할 수 있으며, 배기량을 줄일수록 설치비용과 운전비용을 줄일 수 있게 된다.
② 외부식 후드와 포위식 후드- 후드의 형식은 외부식 후드와 포위식 후드로 크게 구분할 수 있다.

<포위식(Cover type) 후드>오염원을 완전히 포위하고 있으며 오염공기가 외부에 유출되지 않을 정도의 비교적 적은 개구부를 갖게 되며 최소의 배기량으로 최대의 효과를 얻을 수 있다.



(3) 공기정화장치
① 후드와 흡입닥트를 거쳐 포집된 오염공기를 작업장 외부인 자연 대기중에 배출하기 전에 환경적으로 안전한 농도수준까지 정화처리하기 위한 장치이다.
② 공기정화장치는 오염공기 내의 오염물질의 물리·화학적 특성에 따라 처리방법이 달라진다.공기정화장치는 크게 분류하여 고체입자상 물질인 분진, 흄을 제거하기 위한 제진장치와 가스, 증기 등 가스상 물질을 처리하기 위한 폐가스 정화장치, 그리고 액체입자상 물질인 미스트 제거를 위한 미스트 처리장치로 대별할 수 있다.
③ 제진장치로서 널리 사용되는 것은 건식방법에 의한 중력침강실, 싸이클론, 백필터, 전기집진기 등과 습식방법인 여러가지 형태의 스크라버가 있다.- 제진을 위한 목적으로 사용되는 대표되는 스크라버로는 벤츄리 스크라버, 습식 싸이클론, 젯트 스크라버 등이 활용된다.
④ 폐가스정화장치로는 습식처리방법인 충전탑 등 각종 스크라버가 있으며, 건식방법으로는 활성탄과 제오라이트(Zeolite) 등 분자체를 이용한 흡착탑이 있으며, 가연성 가스를 태우기 위한 직접연소장치가 활용된다.
⑤ 미스트 처리장치로는 여러가지 형태의 디미스터가 활용되고 있다.
⑥ 이들 장치의 선정에 있어서는 오염공기 내에서 정화하고자 하는 오염물질의 물리적인 특성과 화학적 특성을 면밀히 조사·파악한 후에 특성에 부합되는 공기정화장치를 선정해야 한다.또한 여러가지 물질이 포함된 오염공기를 정화하고자 하는 경우에는 처리 특성에 알맞은 2개 이상의 공기정화장치를 연결하여 사용하거나 여러 가지 기능을 동시에 보유하고 있는 장치를 선정해야 한다.

(4) 배풍기
① 배기 FAN 즉, 배풍기는 오염물질을 후드 및 닥트로 흡인하여 최종 배기구에서 배출시키는데 소용되는 에너지를 마련해 주는 기계이다.배풍기는 송풍기와 용어를 혼용하여 쓰는 경우가 많은데, 사용목적상 작업장 내부에서 외부로 오염공기를 뽑아내기 위해 사용하는 FAN을 배풍기, 외부공기를 작업장 내부로 넣어주기 위해 사용하는 것을 송풍기로 구분하여 용어를 사용하는 것이 개념상 혼란을 막을 수 있다.
② 배풍기는 배기하고자 하는 소요풍량과 후드에서 배기구까지의 배기계통 내에서 일어나는 압력손실(Pressure Head Loss)에 부합되는 용량과 규모 그리고 형식을 선정해야 한다.따라서 배풍기의 선정은 설계의 제일 마지막 단계에서 결정되는 것이다.
③ 배풍기의 형식은 원심식(Centrifugal Exhaust Fan)과 축류식(Axial Exhaust Fan)으로 대별할 수 있다.- 원심식 배풍기는 공기를 FAN의 회전날개의 중심부에서 흡인하여 날개의 회전에 따라 가압되는 날개의 접선방향으로 송풍하는 기능을 가지고 있으며, 기본적으로 회전날개의 형태에 따라 3가지 형식으로 분류한다. 날개판이 앞방향으로 구부러진 것을 다익형(Squirrel Cage Type), 날개판이 뒷방향으로 구부러진 것을 터보형(Turbo)이라고 하며, 날개판이 구부러지지 않은 것을 래디알형(Radial)이라고 한다.- 다익형은 날개에 오염물질이 축적되거나 피복되고 낮은 부하(負荷)에서는 안정해지고 효율이 가장 낮기 때문에 오염물질을 배기하는 배풍기로서 부적당하다고 알려져 있으며, 일반적으로 터보형이 배풍기로 널리 사용되고 있다.
④ 축류식 배풍기는 원통형의 케이싱 내에 회전날개축이 공기의 흐름방향과 동일한 방향으로 설치된 형태로 되어 있다. 그 주요형태는 3가지 형태로 구분된다.- 개방형은 주로 벽면에 설치하여 오염공기를 벽바깥으로 배기하는 경우에 주로 사용되며, 직관형과 곡관형은 닥트의 중간에 삽입·설치하여 배기하고자 하는 경우에 널리 사용된다.

(한국산업안전공단)

[덕트사랑]

유용한 자료 감사합니다~