온도 25℃, 1기압 하에서 분당 100mL씩 60분 동안 채취한 공기 중에서 벤젠이 3mg 검출되었다면 이 때 검출된 벤젠은 약 몇 ppm인가? (단, 벤젠의 분자량은 78이다

[해설]
이 문제는 작업환경 중 유해물질의 농도를 ppm 단위로 환산하는 문제입니다.
mg/m³ 단위를 ppm으로 변환하는 공식을 이용하여 계산합니다.

[계산과정]
1. 60분 동안 채취한 공기량 = 100mL/min × 60min = 6000mL = 6L = 0.006m³
2. 벤젠의 농도(mg/m³) = 3mg ÷ 0.006m³ = 500mg/m³
3. ppm 변환공식 = (mg/m³ × 24.45) ÷ 분자량
4. 벤젠 ppm = (500 × 24.45) ÷ 78 = 156.73 ≈ 157ppm

[출제 포인트]
1. 농도 단위 환산 능력 평가
2. 표준상태(25℃, 1기압)에서의 기체 부피 이해
3. mg/m³을 ppm으로 변환하는 공식의 적용

[주요 개념]
1. 표준상태(25℃, 1기압)에서 기체 1몰의 부피는 24.45L임
2. ppm 변환공식: ppm = (mg/m³ × 24.45) ÷ 분자량
3. 시료 채취량을 m³ 단위로 환산하는 것이 중요
4. 농도 단위 환산 시 부피와 질량의 관계를 정확히 이해해야 함

공기 중 벤젠 농도를 ppm으로 환산하는 문제를 해결해보겠습니다.

정답은 157ppm이며, 다음과 같은 계산 과정을 통해 도출됩니다:

1. 시료 채취량 계산:
- 분당 100mL × 60분 = 6,000mL = 6L의 공기 시료
2. 벤젠의 농도 변환 공식:
ppm = (mg/m³) × (24.45/분자량) at 25℃, 1atm
* 24.45는 25℃, 1기압에서의 기체 1몰의 부피(L)
3. 벤젠 농도 계산:
- 3mg/6L = 0.5mg/L = 500mg/m³
- ppm = 500 × (24.45/78) = 156.73 ≈ 157ppm

실무적 의의: 작업환경측정 시 유해물질의 농도는 대개 ppm 단위로 표현되며, 이는 노출기준과 비교하여 작업환경의 안전성을 평가하는 데 사용됩니다.