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에너지관리기사 연소설비 · 대기오염물질의 종류와 측정

Air Pollutants and Measurement

연소는 열과 함께 황산화물 · 질소산화물 · 먼지 · 일산화탄소를 내놓고, 저마다 생기는 까닭과 재는 방법이 다르다. 측정값은 부피 농도 ppm이나 표준 상태 질량 농도 mg/Sm³로 나오며, 둘은 분자량과 22.4로 서로 바꾼다. 첫 그림은 오염물질 버튼으로 고른 물질의 발생원 · 특징 · 측정 방법 카드예요. 둘째 그림에서는 SO₂ · NO₂ · CO 버튼으로 기체를 고르고 농도 슬라이더를 움직이면 ppm 값이 mg/Sm³로 환산돼요.

연소가 만들어 내는 네 가지 오염물질

연료가 타면 열만 나오지 않는다. 연료 속 황은 황산화물로 바뀌고, 화염이 뜨거우면 공기 속 질소가 산화해 질소산화물이 되며, 다 타지 못한 탄소는 재와 함께 먼지가 되거나 일산화탄소로 나간다. 오염을 막는 첫걸음은 무엇이 왜 나오는지, 그리고 어떻게 재는지 아는 것이다.

👀 발생원이 곧 줄이는 실마리
①황산화물(SOₓ)은 연료 속 황 때문에 생기므로 저황 연료와 탈황으로 줄인다
②질소산화물(NOₓ)은 고온 연소 때문에 생기므로 연소 온도 관리와 탈질로 줄인다
③먼지와 일산화탄소(CO)는 불완전 연소 때문에 생기므로 완전 연소와 집진으로 줄여요
④원인을 알면 어디를 손봐야 줄어드는지가 보여요

오염물질과 발생원 짝짓기

💡 측정 방법 짝
①황산화물(SOₓ)은 자외선 형광법으로 잰다
②질소산화물(NOₓ)은 화학 발광법으로 잰다
③먼지는 중량법이나 베타선 흡수법으로 재요
④일산화탄소(CO)는 비분산 적외선(NDIR)법으로 잰다

농도 단위 환산: ppm ↔ mg/Sm³

ppm은 부피비(백만분율)이고, mg/Sm³은 표준 상태 기체 1세제곱미터에 든 질량이다. 같은 오염 정도를 두 단위로 오가려면 기체 1몰의 표준 부피 22.4 L와 분자량만 있으면 된다.

100 ppm
농도 단위 환산
C = ppm × M22.4
C = mg/Sm³, M = 분자량(g/mol), 22.4 = 표준 상태 1몰 부피(L)
지금 값
100 ppm = 285.7 mg/Sm³
SO₂ 기준(분자량 64)

핵심 공식과 관계

질량 농도 환산
mg/Sm³ = ppm × M22.4
부피 농도 ppm을 표준 상태 질량 농도로
역환산
ppm = mg/Sm³ × 22.4M
질량 농도를 다시 부피 농도로

분자량이 큰 SO₂(64)는 같은 ppm에서 질량 농도가 크고, 분자량이 작은 CO(28)는 작다. Sm³의 S는 표준 상태(Standard)라는 뜻으로, 온도와 압력을 0°C · 1기압으로 맞춘 부피를 가리킨다.

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①연소에서 나오는 4대 오염물질은 황산화물(SOₓ) · 질소산화물(NOₓ) · 먼지 · 일산화탄소(CO)다
②환산식 mg/Sm³ = ppm × 분자량 / 22.4를 써요
③분자량: SO₂ = 64, NO₂ = 46, CO = 28, NO = 30
④측정은 SOₓ 자외선 형광법, NOₓ 화학 발광법, 먼지 중량법 · 베타선 흡수법, CO 비분산 적외선(NDIR)법이다
⑤Sm³은 표준 상태(0°C, 1 atm) 기준 부피예요
📝 대표 기출유형
①[기출유형] SO₂ 100 ppm은 몇 mg/Sm³인가? (답: 100×64/22.4 ≒ 285.7 mg/Sm³)
②[기출유형] CO 200 ppm의 질량 농도는? (답: 200×28/22.4 = 250 mg/Sm³)
③[기출유형] 일산화탄소가 생기는 주된 원인은? (답: 산소가 모자라 생기는 불완전 연소)
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