대기환경기사_환경공학의 기초(1)

안녕하세요. 대기환경기사 공부를 하기 전 환경공학 기초에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

먼저 원자와 분자에 대해서 알아보겠습니다. 원자는 물질을 구성하는 기본 입자입니다. 구성성분은 전자, 양성자, 중성자로 구성되어 있습니다. 양성자는 전자와 동량의 양전기를 가지는 소립자이고, 중성자는 전하가 없는 소립자입니다. 몇몇 예외 원자를 제외하고 거의 모든 원자는 양성자와 중성자의 수가 같습니다. 양성자의 수는 원자번호이며, 원자량은 양성자와 중성자 수의 합입니다. 예를 들어 질소의 원자번호는 7, 원자량은 14입니다. 그 외에 약간의 원자량이 차이가 있는 원자들이 있습니다. 주기율표는 1번에서 20번까지는 필수적으로 암기하고 있어야 하는 원자들입니다. 수소의 원자번호는 1, 원자량은 1입니다. 헬륨의 원자번호는 2, 원자량은 4입니다. 리튬의 원자번호는 3, 원자량은 6.94입니다. 베릴륨의 원자번호는 4, 원자량은 9.01입니다. 붕소의 원자번호는 5, 원자량은 10.81입니다. 탄소의 원자번호는 6, 원자량은 12.011입니다. 질소의 원자번호는 7, 원자량은 14.007입니다. 산소의 원자번호는 8, 원자량은 15.999입니다. 플루오린의 원자번호는 9, 원자량은 18.9984입니다. 네온의 원자번호는 10, 원자량은 20.1797입니다. 나트륨의 원자번호는 11, 원자량은 22.9898입니다. 마그네슘의 원자번호는 12, 원자량은 24.3050입니다. 알루미늄의 원자번호는 13, 원자량은 26.9815입니다. 규소의 원자번호는 14, 원자량은 28.085입니다. 인의 원자번호는 15, 원자량은 30.9738입니다. 황의 원자번호는 16, 원자량은 32.06입니다. 염소의 원자번호는 17, 원자량은 35.45입니다. 아르곤의 원자번호는 18, 원자량은 39.948입니다. 칼륨의 원자번호는 19, 원자량은 39.0983입니다. 칼슘의 원자번호는 20, 원자량은 40.078입니다. 리튬, 베릴륨, 나트륨, 마그네슘, 칼륨, 칼슘은 금속원소입니다. 수소, 헬륨, 탄소, 질소, 산소, 플루오린, 네온, 인, 황, 염소, 아르곤은 비금속원소입니다. 알루미늄은 전이 후 금속원소입니다. 붕소와 규소는 준금속 원소입니다. 분자는 원자가 2개 이상으로 이루어져 있는 물질입니다. 분자량은 각 원자량의 합으로 구할 수 있습니다. 원자량은 소수점까지 외우실 필요는 없습니다. 정수로만 암기하고 계시도 원활한 문제 풀이를 하실 수 있을 것입니다. 이를 정리해서 말씀드리자면 H(수소)는 1, He(헬륨)는 4, Li(리튬)는 7, Be(베릴륨)는 9, B(붕소)는 10.8, C(탄소)는 12, N(질소)은 14, O(산소)는 16, F(플루오린, 불소)는 19, Ne(네온)은 20, Na(나트륨)는 23, Mg(마그네슘)는 24, Al(알루미늄)은 27, Si(규소)는 28, P(인)는 31, S(황)는 32, Cl(염소)은 35.5, Ar(아르곤)는 40, K(칼륨)는 39, Ca(칼슘)는 40으로 암기해 두시면 문제 풀이에 큰 도움이 되실 것입니다.

 

다음으로 단위와 단위계에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 환경공학에서는 SI 단위(국제단위)를 이용하고, 간단히 말하면 1000배씩 차이가 나는 단위들이 모여있습니다. 길이 단위의 기준은 m(미터)입니다. 다른 단위를 알아보자면, Å(옹스트롬)-nm(나노미터)-μm(마이크로미터)-mm(밀리미터)-m(미터)-km(킬로미터)입니다. Å옹스트롬은 10^-10m와 같고, 10^-8cm와 같습니다. 무게 단위의 기준은 kg(킬로그램)입니다. 다른 단위로는 ng(나노그램)-μg(마이크로그램)-mg(밀리그램)-g(그램)-kg(킬로그램)-ton(톤)이 있습니다. 톤은 SI단위는 아니지만 통상적으로 사용되기 때문에 포함하여 배워보았습니다. 부피 단위의 기준은 L(리터)이고, 다른 단위로는 nL(나노리터)-μL(마이크로리터)-mL(밀리리터)-L(리터)-kL(킬로리터)가 있습니다. mL는 cm^3과 같습니다. kL는 m^3과 같습니다. 길이, 무게 그리고 부피 단위의 공통점은 접두사가 같은 규칙으로 붙어있습니다. 이를 기억하고 있다면 몇 배 차이가 나는지 빠르게 떠올릴 수 있고, 앞으로 나올 계산 문제를 빠르게 풀 수 있게 해줄 것입니다.

 

세번째로 점도(μ, 뮤)에 대해서 알아보겠습니다. 점도를 쉽게 말하면 끈적함의 정도라고 할 수 있습니다. 점도의 단위는 1Poise(g/cm·sec=dyne·sec/cm^2), Pa·s(N·sec/m^2), 1cP(Ceti Poise=0.01g/cm·sec)입니다. 점도의 특성은 액체 및 고체, 기체로 나눠서 볼 수 있습니다. 온도가 높아지면 액체 및 고체는 점도가 작아지고, 기체는 점도가 커집니다. 이를 정리해보면 액체와 고체의 경우 온도와 점도가 반비례하고, 기체는 온도와 점도가 비례한다고 할 수 있습니다. 

 

네번째로 압력은 단위 면적당 작용한는 힘입니다. 압력은 힘을 면적으로 나눠서 구할 수 있고, 무게를 면적으로 나누어 구할 수 있습니다. 이를 기호로 표기한다면 P=F/A=W/A로 표시할 수 있습니다. 압력의 기본 단위는 필수로 암기해야 합니다. 1atm=760mmHg=760torr=10332mmH2O=1.0332kgf/cm^2=1013.25mbar=14.7psi=101325Pa 입니다. 이를 꼭 암기하셔야 합니다.

 

오늘은 여기까지 하도록 하겠습니다. 읽어봐주셔서 감사합니다.