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퓸 후드

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목차

1. 개요

퓸 후드는 화학 연구 및 실험실에서 유해 물질로부터 사용자와 환경을 보호하고, 실험을 안전하게 수행하기 위해 사용되는 대형 장비이다. 덕트형과 덕트리스형으로 나뉘며, 주요 기능은 사용자 보호, 제품/실험 보호, 환경 보호, 공간 환기 제공이다. 1900년대 초부터 발전해 왔으며, 현재는 에너지 효율성을 높이기 위한 다양한 기술이 적용되고 있다.

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퓸 후드
일반 정보
일반적인 현대식 덕트 퓸 후드
일반적인 현대식 덕트 퓸 후드
다른 이름후드
퓸 컵보드
퓸 클로짓
용도흄 제거
폭발 또는 화염 방패
발명가알 수 없음
제조사알 수 없음
모델알 수 없음
관련 장비층류 캐비닛
생물 안전 캐비닛
개요
설명퓸 후드는 국소 배기 환기 장치의 한 유형이다.
일본어 정보 (増田敏充 (Masuda Toshimitsu) & 平野秀樹 (Hirano Hideki)의 연구)
제목드래프트 챔버의 진화와 국소 배기
발행일2018년
출판사일본 화학회
저널화학과 교육
권66
호12
페이지568-571
도이 (DOI)10.20665/kakyoshi.66.12_568
일본어 정보 (연구 실험 시설/환경 안전 교육 연구회)
제목후드 가게의 혼
URL후드 가게의 혼
출판사연구 실험 시설/환경 안전 교육 연구회
접근 날짜2011년 8월 24일

2. 역사

화학 연구와 교육 초창기부터 환기의 필요성은 분명했다. 초기에는 기존의 굴뚝을 개조하거나 토머스 제퍼슨이 버지니아 대학교에 설치한 특수 연통이 있는 화덕, 토머스 에디슨이 활용한 굴뚝 통풍 등을 사용했다.[1][2][4]

1904년 그단스크 공과대학교 화학부에는 나무와 유리로 만들어진 퓸 후드가 설치되어 연기와 폭발로부터 보호하고, 유해한 기체를 제거했다. 이 초기 디자인은 110년 넘게 작동하고 있다.[3]

그단스크 공과대학교의 나무 퓸 후드 (1904년 설치되어 여전히 사용 중인 2016년 사진)


1923년 리즈 대학교에서 현대적인 "퓸 컵보드" 디자인이 소개되었고,[4] 1936년 랩콘코(Labconco)는 최초의 상업용 퓸 후드를 개발했다. 1943년 존 웨버 주니어는 전용 배기 팬, 수직 창문, 일정한 면 속도를 갖춘 퓸 후드 개념을 개발하여 원자력 연구소 표준이 되었고,[4] 현대 퓸 후드 디자인의 기반이 되었다.[5] 초기에는 다양한 재료가 사용되었으나,[7][8] 1960년대부터 스테인리스강이 사용되었고,[9] 1990년대 이후에는 에폭시 분말 코팅 등이 사용되고 있다.[10][11]

2. 1. 초기 역사

화학 연구와 교육 초창기부터 환기의 필요성은 분명했다. 이 문제를 해결하기 위해 초기에는 기존의 굴뚝을 개조하는 방식을 사용했다.[1] 1822년에서 1826년 사이, 토머스 제퍼슨은 버지니아 대학교에 모래 목욕과 유독 가스 배출을 위한 특수 연통이 설치된 화덕을 건설했다.[2] 1900년경 토머스 에디슨도 작업 시 굴뚝의 통풍을 활용하여 환기를 제공했다.[4]

1904년 그단스크 공과대학교의 화학부 건물에는 나무와 유리로 만들어진 퓸 후드가 설치되었다. 유리로 된 앞면 패널은 위아래로 움직여 연기와 폭발로부터 보호했다. 각 퓸 후드는 조명이 켜져 있었고, 난방용 가스 시설과 배수 시설이 있는 수도 시설이 갖춰져 있었다. 반응의 유해하고 부식성 있는 기체 부산물은 벽난로 굴뚝의 자연적인 통풍을 사용하여 적극적으로 제거되었다. 이 초기 디자인은 110년이 넘도록 여전히 작동하고 있다.[3]

2. 2. 현대적 발전

1923년 리즈 대학교에서 창문이 위로 올라가는 현대적인 "퓸 컵보드" 디자인이 소개되었다.[4] 1936년, 랩콘코(Labconco)는 전면 창문이 있는 현대적인 디자인의 상업용 퓸 후드를 최초로 개발했다. 1943년, 제2차 세계 대전 중 존 웨버 주니어는 유독성 및 방사성 물질 노출에 대한 우려에 대응하여 전용 배기 팬, 수직으로 올라가는 창문, 일정한 면 속도를 갖춘 흄 후드 개념을 개발했다. 이 디자인은 당시 원자력 연구소의 표준이 되었으며,[4] 그의 개념이 가진 여러 측면은 현대 퓸 후드 디자인에 통합되었다.[5]

초기 퓸 후드는 다양한 재료로 제작되었으나,[7][8] 1960년대부터는 스테인리스강이 널리 사용되었다.[9] 1990년대 이후에는 에폭시 분말 코팅, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리프로필렌 코팅이 퓸 후드 및 배기 장치 제작에 사용되고 있다.[10][11]

3. 종류

흄 후드는 크게 덕트형과 덕트리스(재순환형) 두 가지로 나뉜다. 두 유형 모두 공기를 캐비닛 앞면에서 흡입하여 처리한다. 덕트형은 유해 물질을 건물 외부로 배출하고, 덕트리스형은 여과를 통해 정화된 공기를 실내로 다시 공급한다.[12]

흄 후드는 다음과 같은 기능을 한다.


  • 사용자를 유해 물질로부터 보호[11]
  • 제품 또는 실험 보호[11]
  • 환경 보호 (배기 공기 여과 또는 작업 공간 외부 유출 방지)[14]
  • 공간 환기 제공[14]


흄 후드는 벽에 기대어 설치되며, 상단에 배기 덕트를 덮는 인필이 있는 경우가 많다. 내부는 움푹 들어가 일반 조명으로는 잘 보이지 않아, 방폭 덮개가 있는 내부 조명을 설치하기도 한다.[27][15] 전면에는 유리 또는 투명한 유리로 된 슬라이딩 창이 있어 수직 또는 수평으로 움직인다.[13] 교육용은 측면과 뒷면을 강화 유리로 제작하여 여러 사람이 동시에 내부를 볼 수 있게 하지만, 환기 기능은 떨어지는 경우가 많다.[16][11]

흄 후드는 1000mm, 1200mm, 1500mm, 1800mm, 2000mm의 5가지 너비로 제공되며,[19] 깊이는 700mm에서 900mm, 높이는 1900mm에서 2700mm 사이이다.

흄 후드 본체 재질 및 구조는 다음과 같다.

흄 후드 본체 유형
재질
구조



배기 팬 종류를 교체하여 설치할 수 있으며, 대형 팬을 사용해 풍량을 늘릴 수 있다.

3. 1. 덕트형 흄 후드

Ducted Fume Hood
덕트식 흄 후드


산업용 흄 후드는 대부분 덕트식으로, 조절된 공기가 실험실에서 흄 후드로 유입된 후 덕트를 통해 외부로 배출된다.[5] 가변 풍량(VAV) 시스템은 흄 후드 새시가 닫힐 때 배출되는 공기의 양을 줄여 실험실 환기 에너지 비용을 절감한다.[24] 사용자가 흄 후드 앞을 떠날 때 흄 후드 새시를 자동으로 닫는 장치도 함께 사용되어, 흄 후드가 최소 배출량으로 작동하도록 돕는다.[37]

일반 흄 후드는 가정용 에너지 소비량의 3.5배를 사용하므로,[28] 배출량 감소는 시설 에너지 및 환경 영향 최소화에 중요하다. 배출 공기가 건물 공기 공급 시스템으로 유입되지 않도록 주의해야 하며, 배출 관련 규제로 공공 및 작업자 안전을 확보한다.[29] 한편, 건물 외부 공기를 끌어오는 보조 공기 공급 흄 후드는 작업자 불편 및 물질 노출 가능성 때문에 권장되지 않는다.[8][39][30]

3. 1. 1. 정풍량 (CAV) 흄 후드

정풍량(CAV) 흄 후드는 새시 창의 위치에 관계없이 흄 후드 내의 공기량을 일정하게 유지한다.[31] 이는 새시 위치에 따라 공기 속도의 변화를 초래하며,[31] 새시를 적절하게 조절하여 알맞은 면 속도를 얻는다.[5] 2010년 ''Lab Manager Magazine''의 실험실 전문가 247명 대상 설문 조사에 따르면, 약 43%의 흄 후드가 CAV 흄 후드인 것으로 나타났다.[33]

CAV 흄 후드의 가장 기본적인 디자인은 공기가 통과할 수 있는 유일한 개구부(섀시 개구부)를 갖는다.[5] 비바이패스 CAV 후드에서 섀시를 닫으면 면 속도(유입 속도)가 증가하는데, 이는 총 부피를 섀시 개구부 면적으로 나눈 값이다. 따라서 흄 후드의 안전 성능은 주로 섀시 위치에 따라 달라지며, 섀시를 닫을수록 안전이 증가한다. 이러한 설계를 "기존" 후드라고 하며, 많은 기존 후드에서는 안전한 기류 수준을 유지하기 위해 섀시 창을 열 수 있는 최대 높이를 지정한다.[34]

기존 CAV 후드의 주요 단점은 섀시가 닫히면 속도가 증가하여 기기를 방해하고, 핫 플레이트를 냉각시키며, 반응 속도를 늦추거나, 오염 물질을 실내로 유입시킬 수 있는 난류를 생성할 수 있다는 것이다.[34][5]

전면의 부분적으로 열린 유리창이 있는 흰색 금속 인클로저
바이패스 흄 후드. 바이패스 챔버의 그릴이 상단에서 보입니다.


바이패스 CAV 흄 후드는 기존 흄 후드의 높은 유속 문제를 해결하기 위해 개발되었다.[34] 이 흄 후드는 사용자가 창문을 닫을 때 위쪽의 "바이패스" 개구부를 통해 공기를 흡입할 수 있도록 한다. 바이패스는 사용자가 창문을 닫을수록 바이패스 개구부가 더 커지도록 위치한다. 창문이 완전히 닫히면 공기는 창문 하단의 에어포일을 통해서만 흐른다.[43] 흄 후드를 통과하는 공기는 창문의 위치에 관계없이 팬 속도를 변경하지 않고 일정한 양을 유지한다. 결과적으로 CAV 흄 후드에서 소비되는 에너지(또는 건물 HVAC 시스템에서 소비되는 에너지와 흄 후드의 배기 팬에서 소비되는 에너지)는 창문의 위치에 관계없이 일정하게 유지된다.[35]

3. 1. 2. 가변 풍량 (VAV) 흄 후드

A white metal enclosure with a partially-opened glass sash at front
가변 풍량(정풍속) 흄 후드, 흐름 센서가 보임


가변 풍량(VAV) 흄 후드는 면 속도를 일정하게 유지하면서 배기되는 공기량을 조절하는 최신 흄 후드이다. 새시 위치에 따라 댐퍼나 밸브를 사용하여 배기 풍량을 조절하거나, 풍량 요구에 따라 송풍기 속도를 변경한다.[43] 대부분의 VAV 흄 후드는 기존 시스템에 바이패스 시스템을 통합하여 후드 개구부에 비례하는 가변 배기 풍량을 얻는다.[43] 비 바이패스 설계는 작동에 필요한 전체 공기량을 줄이는 데 사용되기도 한다.[5]

VAV 흄 후드는 실험실에서 배기되는 조절된 공기의 총량을 줄여 상당한 에너지 절감을 가능하게 한다. 하지만 이러한 절감 효과는 사용자의 행동에 따라 달라진다. 후드가 열려 있는 시간이 짧을수록 (높이와 시간 모두) 에너지 절감 효과는 커진다. 작업 시간에만 새시를 열어두는 VAV 흄 후드는 새시 높이에 관계없이 항상 완전히 열려 있는 CAV 후드에 비해 에너지 비용을 크게 절감할 수 있다.[37][38]

2010년 ''Lab Manager Magazine''의 실험실 전문가 247명 대상 설문 조사에 따르면, 흄 후드의 약 12%가 VAV 흄 후드인 것으로 나타났다.[33]

3. 2. 덕트리스 흄 후드

덕트리스 흄 후드는 재순환형[15] 또는 자가 밀폐형 후드로도 알려져 있으며, 건물이나 작업 환경 밖으로 공기를 배출하지 않는 장치이다. 대신, 공기는 후드의 전면 개구부를 통해 빨려 들어가 필터를 통과한 후, 후드의 상단이나 작업대 아래에 장착된 팬을 통과하여 작업장으로 다시 공급된다.[15] 덕트리스 흄 후드를 사용할 때는 사용되는 특정 유해 물질을 제거할 수 있는 필터 매체가 필수적이다. 서로 다른 물질에는 서로 다른 필터가 필요하므로, 재순환형 흄 후드는 특정 유해 물질이 알려져 있고 사용되는 필터 유형에 적합한 경우에만 사용해야 하며,[43] 이러한 필터는 정기적으로 교체해야 한다.[16]

덕트리스 흄 후드의 공기 여과는 일반적으로 두 부분으로 나뉜다.[44]

  • 전처리 여과: 여과의 첫 번째 단계로, 일반적으로 큰 입자가 통과하는 것을 막는 개방형 셀 폼인 물리적 장벽으로 구성된다. 이러한 유형의 필터는 일반적으로 저렴하며 사용량에 따라 약 6개월 동안 지속된다.
  • 주 여과: 전처리 여과 후, 흄은 통과하는 대부분의 화학 물질을 흡수하는 활성탄 층을 통해 흡입된다. 그러나 암모니아와 일산화 탄소는 대부분의 탄소 필터를 통과한다. 이러한 필터는 휘발성 유기 화합물을 흡착하도록 설계되는 경우가 더 많다.[45] 그렇지 않으면 실내로 다시 펌핑될 화학 물질에 대처하기 위해 추가적인 특정 여과 기술을 추가할 수 있다.[46]


덕트리스 흄 후드를 사용하면 덕트형 후드에 비해 구현이 쉽고, 조절된 공기가 건물에서 제거되지 않는다는 장점이 있다. 이러한 요소만으로도 에너지 사용량을 측정할 수 있을 정도로 절감할 수 있다.[16] 그러나 덕트리스 후드의 안전성과 효율성은 매우 제한적인 조건을 제외하고는 덕트형 후드보다 현저히 낮다. 덕트리스 흄 후드는 활동, 사용되거나 생성되는 물질이 변경되거나 알 수 없는 연구 응용 분야에는 적합하지 않다. 이러한 단점 및 기타 단점으로 인해 위스콘신 대학교(University of Wisconsin, Milwaukee),[47] 컬럼비아 대학교(Columbia University),[48] 프린스턴 대학교(Princeton University),[49] 뉴햄프셔 대학교(University of New Hampshire),[50] 그리고 콜로라도 대학교 볼더(University of Colorado, Boulder)[51]를 포함한 일부 연구 기관에서는 덕트리스 흄 후드의 사용을 권장하지 않거나 금지하고 있다.

2010년에 실시된 247명의 실험실 전문가 설문 조사에서, ''Lab Manager Magazine''은 흄 후드의 약 22%가 덕트리스 흄 후드임을 발견했다.[33]

3. 3. 특수 목적 흄 후드

다운플로우 흄 후드는 다운플로우 워크스테이션이라고도 불리며, 작업 표면에서 발생하는 유해 증기를 아래쪽으로 흡입하여 제거한다. 하향 기류가 생성되어 작업 표면의 슬릿을 통해 유해 증기가 수집된다.[53] 이러한 흄 후드는 분말과 관련된 작업에 더 자주 사용되며, 층류 캐비닛과 유사하다. 하지만 층류는 기존 흄 후드보다 쉽게 방해받아 작업자가 유해 물질에 노출될 수 있다.[54]

과염소산을 사용하는 경우, 덕트 내부에 워터-워시 시스템을 갖춘 특수 흄 후드를 사용한다.[62] 이 흄 후드는 주로 선급 스테인리스강 또는 튼튼한 폴리염화 비닐로 제작된다.[62] 과염소산 증기는 침전되어 반응성이 높은 과염소산염 결정을 형성하므로, 흄 후드와 덕트 내부를 스프레이로 세척해야 한다.[55] 또한 결정 축적을 막기 위해 모든 모서리를 덮거나 둥글게 처리하고, 폐수 처리를 위한 배수구를 설치한다.[56] 이러한 설계는 1964년 미국 광산국에서 처음 개발되었으며,[57] "산 분해 후드"라고도 불린다.[58][59]

방사성 동위원소 흄 후드는 방사성 물질 취급을 위해 둥근 스테인리스 스틸 라이너와 일체형 스테인리스 스틸 조리대로 제작된다.[62] 감마선으로부터 보호하기 위해 납 차폐를 사용할 수 있다.[24] 유출 방지를 위해 흡착제 패드 위에서 작업하는 것이 권장되며,[60] 배출되는 물질은 HEPA 또는 활성탄 필터로 여과해야 한다.[61]

스크러버 흄 후드는 유해 화학 흄을 흡수하기 위한 스크러버 시스템을 갖추고 있다.[24] 스크러버 시스템은 대상 화학 물질을 효과적으로 제거하기 위해 산 또는 염기 중화 염으로 채워진다. 이 때문에 표준 흄 후드보다 더 높은 수준의 유지 관리가 필요하며,[62] 위험한 폐수가 발생한다.[24]

바닥 설치형 흄 후드는 "워크인" 흄 후드라고도 불리며, 키가 큰 장비를 사용할 수 있도록 바닥에서부터 작업 영역이 확장되어 있다. 하지만 유해 물질이 있는 상태에서 작동 중인 흄 후드에 들어가는 것은 위험하므로,[63] 장비 초기 설치 시에만 출입해야 한다.[62] 바닥 설치형 후드는 긴 새시 대신 여러 개의 새시를 장착하고, 하단 접근을 위한 스윙 도어가 달려있는 경우가 많다.[8]

3. 4. 재질 및 구조 (일본 자료 기반)

본체에는 다양한 유형이 있다.

  • 재질(특히, 내부 재질만 변경한 경우도 있다)
  • 염화비닐
  • 페놀 수지
  • 스테인리스강
  • 세라믹
  • 납 - 환경 문제로 인해 일본에서는 사용되지 않지만, 유해 물질과 반응하여 잘 보이게 되는 등의 장점이 있어 과거에는 자주 사용되었다.
  • 구조
  • 표준적인 것 - 수도, 가스, 전기의 공급에 의해 가동되며, 실외로 가스를 배기한다.
  • 스크러버가 있는 것 - 가스를 회수하는 구조로 되어 있다.
  • 에어 필터가 있는 것 - 병원체를 회수하는 구조로 되어 있다. 안전 캐비닛을 참조


배기 팬에도 종류가 있으며, 이것을 교체하여 설치할 수도 있다.

  • 대형 팬에 의해 풍량을 증가시킬 수 있다. 단, 이 경우 설치 수와 팬의 용량의 균형에 따라, 방 입구의 문이 열기 어려울 정도의 풍량이 될 수도 있다.

4. 구성 요소 및 작동 원리

흄 후드는 작업 공간을 둘러싸는 큰 장비로, 하단은 서서 작업하는 높이에 맞춰져 있다. 유해한 미립자, 가스 부산물, 에어로졸 등 유해 물질을 다루는 실험실에서 주로 사용된다.[11] 흄 후드는 덕트형과 재순환형(덕트리스) 두 가지 주요 유형으로 나뉘며, 공기를 캐비닛 앞면에서 흡입하여 외부로 배출하거나 여과를 거쳐 실내로 다시 공급하는 방식으로 작동한다.[12]

흄 후드의 주요 작동 원리는 다음과 같다.[11][14]


  • 사용자 및 실험 보호
  • 환경 보호
  • 공간 환기


흄 후드는 보통 벽에 설치되며, 배기 덕트를 가리기 위해 상단에 인필을 장착한다. 움푹 들어간 구조로 인해 일반 조명으로는 어둡기 때문에, 방폭 덮개가 있는 내부 조명을 갖추고 있다.[27][15] 전면에는 유리 또는 투명 유리로 된 슬라이딩 창이 있어 수직이나 수평으로 움직인다.[13]

일반적으로 흄 후드는 1000mm, 1200mm, 1500mm, 1800mm, 2000mm의 5가지 너비로 제공되며,[19] 깊이는 700mm에서 900mm, 높이는 1900mm에서 2700mm 사이이다. 1명에서 3명의 작업자가 사용할 수 있으며, 기류 측정기를 통해 작동 상태를 확인한다.[24]

드라이아이스 안개로 시연하는 흄 후드의 기류


매우 위험한 물질을 다룰 때는 글로브 박스나 3등급 생물 안전 캐비닛을 사용한다.[36][11] 흄 후드 외부 패널의 스위치로 내부 조명, 배기가스, 수도, 가스 등의 작동을 조절하며, 전면 유리창은 흡기 풍량을 유지하면서 실험 조작이 가능한 높이로 조절한다.

4. 1. 주요 기능

흄 후드는 사용자를 유해 물질로부터 보호하고, 실험 자체를 보호하며, 환경 오염을 방지하고, 작업 공간을 환기시키는 기능을 한다.[11][14] 폭발 방지, 유출 억제 등의 부가적인 기능도 수행할 수 있다.[13][14]

흄 후드는 크게 덕트형과 재순환형(덕트리스)으로 나뉜다. 두 유형 모두 공기를 흄 후드 전면에서 빨아들여 배출하거나 여과하여 실내로 다시 공급하는 원리로 작동한다.[12]

  • 덕트형 흄 후드: 대부분의 산업용 흄 후드는 덕트형이다.[5] 조절된 공기가 실험실에서 흄 후드로 유입된 후 덕트를 통해 외부로 배출된다.[5] 가변 풍량(VAV) 시스템을 통해 흄 후드 새시가 닫히면 배출 공기량을 줄여 에너지 비용을 절감할 수 있다.[24]

  • 재순환형(덕트리스) 흄 후드: 건물 밖으로 공기를 배출하지 않고, 공기를 여과하여 작업 공간으로 다시 공급한다.[15] 사용되는 유해 물질에 맞는 필터를 사용해야 하며, 정기적인 필터 교체가 필요하다.[43][16] 공기 여과는 전처리 여과와 주 여과 두 단계로 이루어진다.[44]
  • 전처리 여과: 큰 입자를 걸러내는 물리적 장벽이다.[44]
  • 주 여과: 활성탄 층을 통해 대부분의 화학 물질을 흡수한다. 암모니아와 일산화 탄소는 걸러지지 않으므로, 추가적인 여과 기술이 필요할 수 있다.[46]


덕트리스 흄 후드는 덕트형에 비해 설치가 쉽고 에너지 절감 효과가 있지만, 안전성과 효율성은 제한적이다.[16] 일부 연구 기관에서는 덕트리스 흄 후드 사용을 권장하지 않거나 금지한다.[47]

흄 후드는 시약을 개봉하거나 용매를 가열할 때 발생하는 유독하거나 악취가 나는 가스를 처리하기 위해 사용한다.[102] 분석 기기 사용을 위해 설치되기도 한다. 흄 후드 내부에는 조명, 배기, 수도, 가스 등을 조작하는 스위치가 있다. 전면의 유리창은 충분한 흡기 풍량을 유지하면서 실험 조작을 할 수 있는 높이로 조절하여 사용한다.

4. 2. 구성 재료

흄 후드의 프레임은 분체 도장된 연강, 스테인리스강, 폴리프로필렌 등 다양한 재료로 만들어진다.[20] 연강은 비용이 저렴하지만 부식에 약하고, 스테인리스강은 오염 제거가 쉽지만 비싸다.[8] 폴리프로필렌은 내화학성이 뛰어나지만 내열성이 떨어진다.[5]

슬라이딩 창은 안전 유리, 강화 유리, 고충격 폴리염화비닐, 플렉시글라스 등으로 제작된다.[8] 수직으로 미끄러지는 형태가 일반적이며, 균형추를 사용하여 무거운 유리를 쉽게 움직일 수 있도록 한다. 불산을 다룰 때는 폴리카보네이트 창을 사용하기도 한다.[8]

흄 후드 내부는 페놀 수지, 섬유 강화 플라스틱, 폴리프로필렌, 스테인리스강, 시멘트 보드 등으로 마감된다.[11] 스테인리스강은 내구성과 내열성이 뛰어나며,[11] 특히 모서리가 둥근 형태는 방사능 및 생물학적 위험 물질을 다루는 데 적합하다.[11]

4. 3. 제어 및 모니터링 패널

대부분의 흄 후드에는 주 전원으로 작동하는 제어 패널 또는 기류 감시 장치가 장착되어 있다.[24] 일반적으로 내부 배플을 수동 또는 자동으로 조정할 수 있지만, ANSI[22][23] 및 EN[24][25] 표준에 따라 다음과 같은 상황에서 시각 및 청각 경고를 제공해야 한다:[26]

  • 기류가 너무 높거나 낮음
  • 장치 전면의 개구부가 너무 큼 ( "높은 새시" 경보는 결과적인 기류 속도 감소로 인해 장치 전면의 슬라이딩 유리가 안전하다고 간주되는 것보다 더 높이 올라갈 때 발생)


일부 제어 패널은 후드 내부의 스위칭 메커니즘(배기 팬, 내부 조명 등)을 중앙 지점에서 켜거나 끌 수 있다.[27]

5. 설치 및 유지보수

흄 후드는 공기 중의 와류에 의한 노출을 최소화하기 위해 벽에 가깝고 문에서 멀리 설치하는 경우가 많다.[20] 한 EN 표준에서는 흄 후드의 전면이 빈번한 이동이 있는 공간에서 최소 1m 이상 떨어져 설치되도록 요구한다.[90] 덕트형 흄 후드는 금속 배기 덕트의 이음새를 용접해야 하며, 팬 또는 송풍기는 후드 내부, 위쪽 또는 건물 지붕에 배치할 수 있다.[15][89] 일본에서는 노동 안전 위생법 하의 특정 화학 물질 장애 예방 규칙, 유기 용제 중독 예방 규칙 등 관련 법규에 따라 흄 후드를 설치하고 사용해야 한다.

흄 후드는 일관된 기능을 보장하기 위해 정기적인 유지 관리가 필요하다. 이는 정기적인 작동 중에 취해지는 표준 예방 조치 및 조치 외에도 매일, 주기적 및 연간 검사를 포함하는 것이 이상적이다.[94]


  • '''매일 검사''': 물질의 부적절한 보관 및 기타 눈에 보이는 막힘이 있는지 육안으로 확인한다. 기류는 흄 후드의 열린 면에 얇은 종이 조각을 테이프로 붙여 안으로 빨려 들어가도록 하는 방식으로 모니터링할 수 있다. 종이가 안으로 당겨지지 않으면 후드 배기가 작동하지 않는 것이다.[95]
  • '''주기적인 기능 검사''': 풍속계를 사용하여 포집 또는 면 속도를 측정한다.[14] 대부분의 흄 후드는 안전한 작동을 위해 평균 면 속도를 분당 약 24.38m로 유지하는 것이 권장된다.[36] 흄 후드 및 기타 국소 배기 장치는 제거하도록 설계된 오염 물질이 적절하게 포집되고 배기되는지 확인하기 위해 연기 시험을 거칠 수 있다.[97][14] 작업자의 적절한 행동에 대한 점검도 포함될 수 있다.[93]
  • '''연간 유지 보수''': 기계적 수리(예: 윤활, 벨트 조정, 필터 서비스[98]), 장치 제조업체에서 권장하는 유지 보수 또는 표준 준수,[99] 지역 건축 법규 준수 또는 사용자의 특정 요구 사항 충족을 위한 업그레이드가 포함된다.[100]

5. 1. 설치

흄 후드는 공기 중의 와류에 의한 노출을 최소화하기 위해 벽에 가깝고 문에서 멀리 설치하는 경우가 많다.[20] 한 EN 표준에서는 흄 후드의 전면이 빈번한 이동이 있는 공간에서 최소 1m 이상 떨어져 설치되도록 요구한다.[90]

덕트형 흄 후드는 금속 배기 덕트의 이음새를 용접해야 하며, 팬 또는 송풍기는 후드 내부, 위쪽 또는 건물 지붕에 배치할 수 있다.[15][89]

일본에서는 노동 안전 위생법 하의 특정 화학 물질 장애 예방 규칙, 유기 용제 중독 예방 규칙 등 관련 법규에 따라 흄 후드를 설치하고 사용해야 한다.

5. 2. 유지보수

흄 후드는 일관된 기능을 보장하기 위해 정기적인 유지 관리가 필요하다. 이는 정기적인 작동 중에 취해지는 표준 예방 조치 및 조치 외에도 매일, 주기적 및 연간 검사를 포함하는 것이 이상적이다.[94]

  • '''매일 흄 후드 검사'''에는 물질의 부적절한 보관 및 기타 눈에 보이는 막힘에 대한 흄 후드의 육안 검사가 포함된다. 기류는 이러한 일상적인 검사를 위해 흄 후드의 열린 면에 얇은 종이 조각을 테이프로 붙여 안으로 빨려 들어가도록 하는 방식으로 모니터링되는 경우가 많다. 종이가 안으로 당겨지지 않으면 후드 배기가 작동하지 않는 것이다.[95]
  • '''주기적인 흄 후드 기능 검사'''에는 풍속계를 사용하여 포집 또는 면 속도를 측정해야 한다.[14] 대부분의 흄 후드는 안전한 작동을 위해 평균 면 속도를 분당 약 24.38m로 유지하는 것이 일반적으로 권장된다.[36] 흄 후드 및 기타 국소 배기 장치는 제거하도록 설계된 오염 물질이 적절하게 포집되고 배기되고 있는지 확인하기 위해 연기 시험을 거칠 수 있다.[97][14] 주기적인 흄 후드 검사에는 또한 사용자가 난류를 발생시키는 행위를 통해 유해 물질에 노출되지 않도록 장치를 사용하는 작업자의 적절한 행동에 대한 점검이 포함될 수 있다.[93]
  • '''연간 유지 보수'''에는 기계적 수리(예: 윤활, 벨트 조정, 필터 서비스[98]), 장치 제조업체에서 권장하는 유지 보수 또는 표준 준수,[99] 지역 건축 법규 준수 또는 사용자의 특정 요구 사항 충족을 위한 업그레이드가 포함된다.[100]

6. 한국의 흄 후드 산업

한국에서는 시마즈 리카, 달톤, 오리엔탈 기켄 공업, 오카무라, 프록스, 야마토 과학, 아즈원, 삼진 금속 공업, 쿄리츠 제작소 등 여러 업체가 흄 후드를 전문적으로 취급하고 있다.[1] 한국의 흄 후드 관련 법규는 일본과 유사하게 노동 안전 위생법 아래 특정 화학 물질 장애 예방 규칙, 유기 용제 중독 예방 규칙 등 노동자 안전 및 환경 보호 규정을 포함하고 있을 것으로 예상된다.[1]

7. 에너지 소비 및 절감 노력

흄 후드는 실험실에서 많은 양의 에너지를 소비하는 주요 요인 중 하나이다.[64] 흄 후드는 일반적인 상업용 건물보다 실험실이 4~5배 더 많은 에너지를 소비하게 만들며,[64] 덥고 습한 기후에서는 이러한 에너지 요구량이 더 커진다.[65] 흄 후드의 에너지 비용은 냉방 요구 사항에 따라 로스앤젤레스에서는 연간 4600USD, 싱가포르에서는 연간 9300USD까지 다양하다.[28] 흄 후드가 소비하는 에너지의 대부분은 실험실 공간에 공급되는 공기를 가열 및/또는 냉각하는 데 사용되며, HVAC 시스템과 흄 후드 배기 시스템의 팬 작동에도 전기가 소비된다.[35]

이러한 에너지 소비를 줄이기 위해 다양한 기술과 노력이 이루어지고 있다. 가변 풍량(VAV) 시스템은 흄 후드 새시가 닫힐 때 배출되는 공기의 양을 줄여 에너지 소비를 절감한다.[24] 자동 새시 닫힘 장치는 사용자가 흄 후드 앞을 떠날 때 새시를 자동으로 닫아 추가적인 에너지 절감 효과를 제공한다.[24]

여러 대학에서는 흄 후드 에너지 절감 프로그램을 운영하고 있다. 하버드 대학교의 "새시 닫기" 캠페인은 흄 후드 배기 속도를 약 30% 줄여 연간 180000USD의 비용 절감과 300미터톤의 이산화탄소 배출량 감소 효과를 가져왔다.[66]

다음은 흄 후드 에너지 절감 프로그램을 운영하는 대학 목록이다.

대학교
매사추세츠 공과대학교[38]
노스캐롤라이나 주립 대학교[67]
브리티시 컬럼비아 대학교[68][69]
캘리포니아 대학교 버클리[70]
캘리포니아 대학교 데이비스[71]
캘리포니아 대학교 어바인[72]
캘리포니아 대학교 로스앤젤레스[73][74][75]
캘리포니아 대학교 리버사이드[76]
캘리포니아 대학교 샌디에이고[77]
캘리포니아 대학교 산타바바라[71]
센트럴 플로리다 대학교[78]
콜로라도 대학교 볼더[35]
시카고 대학교[79]



코로나19 범유행(COVID-19 pandemic) 동안 코넬 대학교는 HVAC 시스템의 공기 흐름을 차단하여 에너지 소비를 줄이려 했으나, 다양한 장비로 인해 어려움을 겪었다.[80] 이후 흄 후드 "동면" 기술이 개발되어 앨라배마 대학교,[81] 네브래스카-링컨 대학교,[82] 매사추세츠 공과대학교[83] 등에서 구현되고 있다.

동작 감지기나 점유 센서를 통해 흄 후드 사용 여부를 감지하고, 환기 제어를 전환하여 에너지 소비를 줄일 수 있다.[5] 또한, 사용하지 않는 흄 후드의 새시를 닫도록 알림을 주는 기술도 활용되고 있다.[86] 더 나아가, 자동 섀시 컨트롤러 모듈을 사용하여 섀시를 자동으로 닫고 환기를 차단하는 방식으로 에너지 효율을 높일 수 있다.[24]

8. 미래 동향

흄 후드는 실험실에서 많은 양의 공기를 지속적으로 제거하므로 많은 에너지를 소비한다. 흄 후드는 실험실이 일반 건물보다 4~5배 더 많은 에너지를 소비하게 만드는 주요 요인이며,[64] 덥고 습한 기후에서는 이러한 에너지 문제가 더 심각해진다.[65] 흄 후드의 에너지 비용은 냉방 요구 사항에 따라 로스앤젤레스에서는 연간 4600USD에서 싱가포르에서는 연간 9300USD까지 다양하다.[28] 흄 후드가 사용하는 에너지의 대부분은 실험실에 공급되는 공기를 가열하거나 냉각하는 데 사용되며, HVAC 시스템과 흄 후드 배기 시스템의 팬을 작동하는 데에도 전기가 소비된다.[35]

많은 대학에서 흄 후드의 에너지 소비를 줄이기 위한 프로그램을 운영하고 있다. 예를 들어, 하버드 대학교는 "새시 닫기" 캠페인을 통해 흄 후드 배기 속도를 약 30% 줄여 연간 약 180000USD의 비용을 절감하고 연간 300미터톤의 이산화탄소 배출량을 감소시켰다.[66]

다음은 흄 후드의 에너지 소비를 줄이기 위한 프로그램을 운영하는 대학 목록이다.

대학교
매사추세츠 공과대학교[38]
노스캐롤라이나 주립 대학교[67]
브리티시 컬럼비아 대학교[68][69]
캘리포니아 대학교 버클리[70]
캘리포니아 대학교 데이비스[71]
캘리포니아 대학교 어바인[72]
캘리포니아 대학교 로스앤젤레스[73][74][75]
캘리포니아 대학교 리버사이드[76]
캘리포니아 대학교 샌디에이고[77]
캘리포니아 대학교 산타바바라[71]
센트럴 플로리다 대학교[78]
콜로라도 대학교 볼더[35]
시카고 대학교[79]



2020년, 코넬 대학교는 코로나19 범유행으로 인해 흄 후드를 포함한 HVAC 시스템의 공기 흐름을 차단하여 에너지 소비를 줄이려고 시도했다.[80] 그러나 이 과정은 장비마다 일관되게 구현하기 어렵고, 3개월 이상 적용해야만 상당한 비용 절감을 얻을 수 있었다.[80] 이후 흄 후드 "동면" 기간을 더 잘 구현할 수 있는 장비와 프로그램이 개발되었으며, 2024년 현재 앨라배마 대학교,[81] 네브래스카-링컨 대학교,[82] 매사추세츠 공과대학교 등에서 구현하고 있다.[83]

이러한 기술 개발과 운영 방식의 변화는 앞으로도 흄 후드의 에너지 효율을 높이고 환경 영향을 줄이는 데 기여할 것으로 예상된다. 스마트 센서, 자동 제어 시스템, 인공지능(AI) 등을 활용한 흄 후드 관리 시스템이 도입될 가능성도 있다.

참조

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