후드 형식

왜 배우는가: 후드는 대기오염 방지기술에서 발생원 포집의 출발점이 되는 장치이며, 후드의 형식과 흡인 조건을 알아야 국소배기장치의 포집 효율과 송풍기 동력을 설계할 수 있다. 1교시 용어 문제와 4교시 논술 문제에 모두 출제되었으므로 형식별 특징과 계산식을 함께 정리해 두어야 한다.

출제 이력: 제120회 1교시 2번, 제111회 1교시 6번, 제98회 4교시 2번, 제89회 4교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

후드(Hood)는 오염물질이 발생하는 지점 가까이에서 공기를 흡입하여 오염물질을 덕트로 보내는 흡입부이다. 후드의 형식과 개구면 크기, 흡인 조건에 따라 포집 효율과 송풍기 동력이 함께 정해진다. 후드는 발생원에서 오염물질을 포집하여 덕트로 보내는 국소배기장치의 흡입부이다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 국소배기장치: 발생원 가까이에서 오염물질을 포집해 외부로 배출하는 설비 전체이다. 후드, 덕트, 공기정화장치, 송풍기, 배기구의 다섯 부분으로 구성된다.
• 포집속도: 후드 앞에서 발생한 오염물질을 후드 쪽으로 끌어들이는 데 필요한 공기 속도이다.
• 면속도: 후드 개구면을 통과하는 공기의 평균 속도이다.
• 흡인량: 후드가 단위 시간에 흡입하는 공기량이며 ㎥/min 단위로 쓴다.
• 플랜지: 후드 개구부 가장자리에 부착하는 판으로, 배후에서 들어오는 공기를 막는 부속 장치이다.
• 외부식 후드: 오염원이 후드 바깥쪽에 있고 후드가 그 지점의 공기를 끌어들이는 형식이다.
• 포위식 후드: 오염원을 덮개나 격벽으로 감싸고 그 내부를 흡인하는 형식이다.
• 덕트: 후드에서 공기정화장치까지 오염공기를 이송하는 관로이다.

2. 개념 풀이

후드의 정식 정의는 발생원 주변에 흡인 기류를 만들어 오염물질을 개구부로 포집하는 장치이다. 국소배기장치의 첫 번째 구성요소이며, 오염물질이 작업 공간 전체로 확산되기 전에 발생원에서 제거하는 것이 목적이다. 따라서 후드는 장치의 이름이 아니라 포집 기능을 기준으로 이해해야 한다.

후드의 원리는 흡인으로 생긴 기류가 오염물질을 개구부 쪽으로 이동시키는 데 있다. 기류는 개구부에서 멀어질수록 빠르게 약해지므로 흡입이 미치는 거리가 제한된다. 이 때문에 후드는 발생원에 가깝게 설치하고, 개구면 면적을 줄여 같은 풍량에서도 면속도를 높이는 방법을 쓴다. 다만 면속도를 무조건 높이는 것이 답은 아니며, 포집 대상의 발생 속도와 주변 기류에 맞춰 정한다.

분진은 입자 관성 때문에 기류를 그대로 따라가지 않으므로 기체 오염물질과 포집 조건이 다르다. 후드의 설치 요령은 발생원에 근접시켜 흡인하고, 국부적으로 주 발생원을 대상으로 하며, 에어커튼을 활용하고 송풍기에 충분한 여유를 두는 것이다. 후드의 성능이 떨어지는 원인은 송풍기 용량 부족, 후드 주변의 심한 난기류 형성, 송풍관 내부의 분진 과다 퇴적의 세 가지이다.

핵심 용어는 다음과 같다.

• 포집속도: 오염원 지점에서 오염물질을 후드 쪽으로 끌어들이기 위해 필요한 기류 속도이다. 발생원의 발생 속도와 주변 교차기류에 따라 필요한 값이 달라진다.
• 면속도: 후드 개구면을 통과하는 평균 속도이다. 개구면에서 측정하며, 같은 흡인량이면 개구면적이 작을수록 값이 커진다.
• 흡인량: 후드가 단위 시간에 흡입하는 공기량이다. 개구면적과 면속도의 곱으로 나타내며 단위는 ㎥/min을 쓴다.
• 플랜지: 후드 개구부 가장자리에 붙이는 판이다. 배후에서 들어오는 공기를 막아 같은 흡인량에서 포집 범위를 넓히는 역할을 한다.

3. 등장 배경과 필요성

공장에서 발생하는 대기오염물질을 전체환기로만 처리하면 오염물질을 희석하기 위해 많은 공기를 외부 공기와 바꿔야 한다. 전체환기는 작업장 전체의 농도를 낮추는 방식이므로 배출 총량이 같아도 필요한 공기량이 커지고, 난방이나 냉방 부하도 함께 늘어난다. 이 한계 때문에 발생원에서 바로 흡인하는 국소배기 방식이 필요해졌다.

국소배기가 전체환기보다 나은 첫째 이유는 고농도로 배출된 오염물질을 분산되기 전에 흡입할 수 있다는 점이다. 둘째 이유는 후드를 발생원 가까이에 설치하므로 흡인풍량을 줄일 수 있고, 그만큼 설비 면적과 설치 비용이 적게 든다는 점이다. 두 장점이 합쳐져 국소배기는 대기오염 방지와 작업환경 관리에서 기본 방법으로 쓰인다.

공장의 배출시설은 분진, 흄, 용제 증기, 가스처럼 발생 형태가 서로 다른 오염물질을 내보낸다. 발생원의 형태에 맞지 않는 후드를 쓰면 오염물질이 포집되지 않고 작업 공간으로 새어 나간다. 따라서 후드 설계는 오염물질의 성질, 발생 속도, 작업자의 위치를 먼저 파악하고 형식을 고르는 일에서 시작한다. 후드의 구체적 형식과 흡인량 계산은 4절과 6절에서 다룬다.