기상조건이 달라지면 대기의 확산·희석 능력이 달라지므로 대기오염 발생횟수와 오염농도에 영향을 준다.

나머지가 틀린 이유는 다음과 같다.

• 해면상승 폭은 해류·지반침강·조석 등 지역 특수성에 따라 달라져 전 지구적으로 균일하지 않다.
• 광화학반응이 촉진되면서 대류권 오존은 오히려 증가하는 경향이다.
• 기온상승과 토양 건조화는 북방계 생물의 서식지를 북쪽으로 밀어내는 등 남·북방계 모두에 영향을 준다.

PAN은 퍼옥시아세틸나이트레이트로, 아세틸기(CH₃CO-)에 퍼옥시(-O-O-)와 나이트로기가 붙은 CH₃COOONO₂ 구조다.

나머지는 알킬기만 바뀐 동족체다. C₂H₅-는 PPN(퍼옥시프로피오닐나이트레이트), C₆H₅-는 퍼옥시벤조일나이트레이트에 해당한다.

PAN은 광화학스모그에서 탄화수소가 산화돼 생긴 아세틸퍼옥시라디칼이 NO₂와 결합해 만들어지며, 눈에 강한 자극을 준다.

라돈은 무색·무취의 비활성 기체이며 액화해도 무색이다. 푸른색을 띤다는 설명이 잘못됐다.

나머지는 옳다. 비활성기체라 화학적으로 거의 반응하지 않고, 흡입하면 폐 조직이 알파선에 노출돼 폐암을 유발하며, 라듐에서 생성되는 Rn-222의 반감기는 약 3.8일이다.

고도에 따라 온위가 변하지 않으면 실제 기온감률이 건조단열감률과 같다는 뜻이므로 대기는 중립이다.

온위는 공기덩어리를 단열적으로 기준기압까지 옮겼을 때의 온도이므로, 높이에 따라 온위가 증가하면 안정, 감소하면 불안정, 일정하면 중립으로 판정한다.

흑체가 방출하는 에너지는 절대온도의 4제곱에 비례하므로 약 2.1배가 된다.

슈테판-볼츠만 법칙 $E=\sigma T^{4}$ 에서
$\dfrac{E_{2}}{E_{1}}=\left(\dfrac{1800}{1500}\right)^{4}=1.2^{4}=2.07$
따라서 약 2.1배이다.

질소와 산소가 결합해 NO가 되는 반응은 흡열반응이므로, 연소온도가 높아질수록 NO 생성량은 증가한다. 감소한다는 설명이 잘못됐다.

나머지는 옳다. 연소 시 생기는 질소산화물의 대부분은 NO와 NO₂이고, 발생원 근처에서는 NO가 대부분이지만 대기 중에서 산화되면서 멀어질수록 NO/NO₂ 비가 작아진다.

지붕형(lofting)은 상층이 불안정하고 하층이 안정할 때, 즉 굴뚝 높이 아래에 역전층이 깔렸을 때 연기가 위로만 퍼지는 형태다. 상·하 조건이 뒤바뀌었다.

나머지는 옳다. 환상형은 불안정해 난류가 심할 때, 원추형은 중립조건에서 가우시안 분포로, 부채형은 맑고 바람이 약한 안정 상태에서 상·하 확산이 억제된 채 나타난다.

수용모델(Receptor Model)은 측정된 대기 중 오염물질의 농도를 역으로 분석하여 오염원을 규명하는 모델로, 오염원의 배출량이나 조업 정보 없이도 수용지점의 측정 데이터만으로 작동한다. 따라서 1번은 오염원 모델의 특징이지 수용모델의 특징이 아니다. 2번은 옳은데, 수용모델은 측정된 오염물질 농도에서 미지의 오염원이나 불법배출원을 통계적으로 구분할 수 있다. 3번은 수용모델이 대기 시료 분석에 사용하는 방법들을 설명하는 것으로 타당하다. 4번도 옳은데, 수용모델은 실측 자료를 기반으로 하므로 가정적 시나리오 작성이 제한적이고 미래 예측보다는 기존 오염원 규명에 적합하다.

Fick의 확산방정식은 풍속이 일정하다고 가정한다. 풍속이 높이에 반비례한다는 가정은 들어 있지 않다.

그 밖의 기본 가정은 시간에 따른 농도변화가 없는 정상상태일 것, 오염물질이 점원에서 연속적으로 방출될 것, 바람에 의한 주 이동방향이 x축일 것, 그리고 x축 방향의 확산은 이류에 비해 무시할 수 있을 것이다.

황화수소의 최소감지농도가 0.0005 ppm 수준으로 가장 낮다.

대략 암모니아 0.1 ppm, 톨루엔 0.9 ppm, 아세톤 42 ppm 수준이므로, 황화수소는 이들보다 훨씬 낮은 농도에서도 계란 썩는 냄새로 감지된다.

바다는 대기 중 CO₂의 가장 큰 흡수원으로, 식물이 흡수하는 양보다 많은 양을 흡수한다. 작다는 설명이 잘못됐다.

나머지는 옳다. 광합성이 활발한 여름에 농도가 낮아지고 겨울에 높아지며, 인구·산업이 밀집한 북반구가 남반구보다 높고, 최근 전 지구 평균 농도는 410 ppm 안팎이다.

세계 석면 생산량의 약 95%를 차지하고 화학식이 Mg₃(Si₂O₅)(OH)₄인 것은 백석면(Chrysotile)이다.

백석면은 사문석계로 섬유가 곱슬곱슬한 다발 형태를 띤다. 반면 Amosite(갈석면)와 Crocidolite(청석면)는 각섬석계라 섬유가 직선형이고, Saponite는 석면이 아닌 점토광물이다.

주어진 식에 값을 넣어 시간을 구하면 약 0.41시간이다.

$10=0.15\times\left(1-e^{-0.402t}\right)\times436$ 이므로
$1-e^{-0.402t}=\dfrac{10}{0.15\times436}=0.153$
$e^{-0.402t}=0.847$
따라서 $t=\dfrac{-\ln 0.847}{0.402}=0.41\ \mathrm{h}$

복사역전은 맑고 바람이 약한 날 밤에 지표의 복사냉각으로 생기며, 밤이 긴 겨울에 잘 발생한다. 구름 많은 날 일출 후 여름에 잘 생긴다는 설명은 반대다.

나머지는 옳다. 침강역전은 고기압이 상층에 오래 머물며 공기가 하강·단열압축되어 생기고 오래 지속되면 오염물질이 축적되며, 복사역전은 지표 부근에 생겨 대기오염에 직접 영향을 준다.

Hunter-Russell 증후군은 납이 아니라 메틸수은 중독에서 나타나는 증상군이다.

나머지는 납 중독의 특징이다. Ca-EDTA·페니실아민·DMSA 같은 킬레이트제를 해독제로 쓰고, 포르피린 고리 형성을 방해해 빈혈을 일으키며, 세포 내 SH기와 결합해 헴 합성에 관여하는 효소들의 작용을 방해한다.

산성강우는 pH 5.6 이하인 강우를 말하며, 이 값은 대기 중 CO₂가 강우에 포화됐을 때의 산도다.

대기 중 CO₂가 빗물에 녹아 탄산이 되면 pH가 약 5.6까지 내려가므로, 그보다 낮으면 SO_x·NO_x에서 유래한 강산이 추가로 녹아든 것으로 본다.

배출가스 속도는 16 m/s여야 한다.

굴뚝 직경 $D=2\times1.5=3\ \mathrm{m}$, 풍속 $U=180\ \mathrm{m/min}=3\ \mathrm{m/s}$ 를 $\Delta H=1.5\times\dfrac{V_{s}}{U}\times D$ 에 대입하면
$24=1.5\times\dfrac{V_{s}}{3}\times3=1.5\,V_{s}$
따라서 $V_{s}=16\ \mathrm{m/s}$

실제 기온감률이 -0.75℃/100 m로 건조단열감률(-0.98℃/100 m)보다 완만하므로 미단열 상태다.

$\dfrac{\Delta T}{\Delta z}=\dfrac{23-23.3}{50-10}=-0.0075\ \mathrm{^\circ C/m}$ 이므로 100 m당 -0.75℃이다.
기온이 높이에 따라 낮아지므로 역전(안정)은 아니고, 감률이 건조단열보다 작으므로 과단열이나 중립도 아니다.

㉠은 O₃, ㉡은 NO이다.

NO₂가 자외선을 받아 NO(㉡)와 발생기 산소 O*로 광분해되고, 이 O*가 O₂ 및 제3체 M과 결합해 O₃(㉠)를 만든다. 생성된 O₃는 다시 NO와 반응해 NO₂와 O₂로 되돌아간다.

탄화수소가 관여하지 않으면 이 세 반응이 균형을 이루어 오존이 축적되지 않는 광정상상태가 된다.

SO₂가 SO₃로 바뀌는 것은 산화반응이다. 수분과 반응하면 SO₃가 아니라 아황산(H₂SO₃)이 되므로 설명이 잘못됐다.

나머지는 옳다. SO₂는 금속에 대한 부식성이 강하고 환원성이 있어 표백제로도 쓰이며, 황 함유 광석이나 화석연료의 연소로 발생하고, 대류권까지 도달하는 파장의 빛으로는 광분해되지 않는다.

저발열량은 약 10,400 kcal/kg이다.

Dulong 식으로 고위발열량을 구하면
$H_{h}=8100\mathrm{C}+34000\left(\mathrm{H}-\dfrac{\mathrm{O}}{8}\right)+2500\mathrm{S}$
$=8100(0.79)+34000\left(0.14-\dfrac{0.022}{8}\right)+2500(0.035)=11{,}153$
여기서 수증기 잠열을 빼면
$H_{l}=H_{h}-600(9\mathrm{H}+W)=11{,}153-600(9\times0.14+0.013)=10{,}389$
따라서 약 10,400 kcal/kg이다.

액체연료는 노즐로 미립화해 태우므로 고체연료보다 점화·소화 및 연소조절이 쉽다. 어렵다는 설명이 잘못됐다.

나머지는 옳다. 인화점이 낮아 인화·역화 위험이 크고, 연소온도가 높아 국부적인 과열을 일으키기 쉬우며, 단위 부피당 발열량이 크고 계량이 편리하다.

Nusselt 수는 대류 열전달과 전도 열전달의 비다.

$Nu=\dfrac{hL}{k}$ 로 정의되며, 값이 클수록 대류에 의한 열전달이 지배적임을 뜻한다. 관성력과 중력의 비는 Froude 수, 열 확산계수와 질량 확산계수의 비는 Lewis 수다.

고로 가스의 (CO₂)_max가 약 25%로 가장 크다.

고로 가스는 CO와 CO₂가 주성분이고 수소·메탄이 거의 없어, 연소해도 수증기가 적게 생기고 건연소가스 중 CO₂ 비율이 높아진다.

반대로 수소와 메탄이 많은 코크스로 가스는 11% 안팎으로 가장 작고, 갈탄·역청탄은 18~20% 정도다.

공연비는 공기와 연료의 질량비(또는 부피비)로 정의하며, 연료와 공기를 미리 섞어 태우는 예혼합연소에서 주로 쓰인다.

나머지가 틀린 이유는 다음과 같다.

• 등가비가 1보다 크면 연료 과잉·산소 부족이어서 NO_x 발생량은 오히려 줄어든다.
• 등가비와 공기비는 서로 역수 관계여서 반비례한다.
• 최대탄산가스율은 이론건연소가스량에 대한 CO₂량의 비율이다.

프로판(C₃H₈)과 부탄(C₄H₁₀)이 1:1 부피비로 혼합된 LPG 1m³를 완전연소할 때, 각 성분의 연소반응식은 다음과 같다. C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O, C₄H₁₀ + 6.5O₂ → 4CO₂ + 5H₂O이다. LPG 1m³ 중 프로판 0.5m³, 부탄 0.5m³이 포함되어 있으므로, 생성되는 CO₂는 0.5 × 3 + 0.5 × 4 = 3.5m³, 생성되는 H₂O는 0.5 × 4 + 0.5 × 5 = 4.5m³이다. 건조 연소가스는 연소 후 수증기를 제거한 가스이므로, CO₂의 농도가 13%라는 조건에서 CO₂ = 3.5m³ ÷ 전체 건조 연소가스량 = 0.13을 풀면, 전체 건조 연소가스량 = 3.5 ÷ 0.13 = 26.92 ≈ 27m³이다.

메탄의 질량기준 공연비는 약 18이다.

$\mathrm{CH_4}+2\mathrm{O_2}\rightarrow\mathrm{CO_2}+2\mathrm{H_2O}$ 에서 CH₄ 1 mol에 O₂ 2 mol이 필요하고, 산소가 부피로 20%이므로 공기는 $2\div0.20=10\ \mathrm{mol}$ 이다.
$A/F=\dfrac{10\times28.95}{16}=18.1$

C₃H₄가 1 m³당 이론공기량 약 19 m³로 조건에 맞는다.

탄화수소 C_mH_n의 이론산소량은 $m+\dfrac{n}{4}$ 이고 이론공기량은 이를 0.21로 나눈 값이므로
$\mathrm{C_3H_4}:\ \dfrac{3+1}{0.21}=19.0\ \mathrm{m^3}$
같은 방법으로 C₂H₄는 14.3, C₂H₂는 11.9, C₃H₈은 23.8 m³이다.

반감기가 초기농도와 무관하게 $t_{1/2}=\dfrac{0.693}{k}$ 로 일정한 것은 1차 반응의 특징이다.

1차 반응은 $\ln\dfrac{C_{0}}{C}=kt$ 이므로 $C=C_{0}/2$ 를 넣으면 $t_{1/2}=\dfrac{\ln 2}{k}=\dfrac{0.693}{k}$ 가 된다.

반면 0차는 $t_{1/2}=\dfrac{C_{0}}{2k}$, 2차는 $t_{1/2}=\dfrac{1}{kC_{0}}$ 로 초기농도에 따라 달라진다.

기체연료의 연소 방식 중 예혼합연소와 확산연소의 특성을 구분하는 문항이다. 1번은 예혼합연소의 분류를 잘못 설명하고 있다. 예혼합연소는 버너형(다중화염형)과 슬릿형(좁은 슬릿을 통한 분사)으로 분류되며, 포트형은 확산연소의 분류에 해당한다. 포트형은 연료와 공기가 분리된 상태로 공급되어 연소실 내에서 혼합·연소되는 특성을 가진다.
2번 확산연소는 연료와 공기가 화염면에서 혼합되므로 화염이 길고 완전연소가 어려워 그을음이 발생하기 쉬운 것이 맞다. 3번 예혼합연소는 화염온도가 높고 연소가 안정적이어서 연소부하가 큰 경우(고출력)에 적합하다. 4번 예혼합연소에서 혼합기의 분출속도가 느리면 화염이 버너 내부로 역주하여 역화가 발생할 수 있다는 것도 정확한 설명이다.

매연은 탈수소가 쉬운 쪽이 사슬 결합을 끊기 쉬운 쪽보다 잘 발생한다. 설명이 반대로 돼 있다.

나머지는 옳다. C/H비가 클수록 탄소가 남기 쉬워 매연이 잘 생기므로 LPG보다 코크스에서 발생빈도가 높고, 산화되기 쉬운 탄화수소는 탄소가 유리되기 전에 타 버려 매연이 적다.

탄화도는 이탄 < 갈탄 < 역청탄 < 무연탄 < 흑연 순으로 커지므로, 무연탄의 탄화도가 가장 작다는 설명이 잘못됐다.

나머지는 옳다. 완전연소에 많은 공기가 필요해 연소장치가 대형화되고, 액체연료에 비해 수소 함유량은 작고 산소 함유량은 크다.

혼합가스의 폭발범위는 약 3.4~12.8%이다.

르샤틀리에 식 $\dfrac{100}{L}=\sum\dfrac{V_{i}}{L_{i}}$ 를 폭발하한에 적용하면
$\dfrac{100}{L}=\dfrac{50}{5}+\dfrac{30}{3}+\dfrac{20}{2.1}=29.52\ \Rightarrow\ L=3.4\%$
같은 식을 폭발상한에 적용하면
$\dfrac{100}{U}=\dfrac{50}{15}+\dfrac{30}{12.5}+\dfrac{20}{9.5}=7.84\ \Rightarrow\ U=12.8\%$

기체연료의 고발열량은 분자당 탄소·수소 원자 개수에 따라 결정되며, 분자 크기가 작을수록 단위 부피당 발열량이 낮다. 메탄(CH₄)은 탄소 1개, 에탄(C₂H₆)은 2개, 프로판(C₃H₈)은 3개, 에틸렌(C₂H₄)은 2개의 탄소를 포함하므로, 메탄이 가장 간단한 구조로 Sm³당 약 8,600 kcal의 가장 낮은 고발열량을 갖는다. 에탄은 약 16,200 kcal/Sm³, 프로판은 약 23,800 kcal/Sm³, 에틸렌은 약 15,600 kcal/Sm³으로, 메탄이 명확히 최하위다.

이론적으로 필요한 CaCO₃는 약 594 kg/h이다.

중유 10 t/h 중 황은 $10{,}000\times0.02=200\ \mathrm{kg/h}$ 이고, $\mathrm{S}\rightarrow\mathrm{SO_2}\rightarrow\mathrm{CaCO_3}$ 가 모두 1:1 몰비이므로
$\dfrac{200}{32}\times0.95\times100=594\ \mathrm{kg/h}$
여기서 32는 황의 원자량, 100은 CaCO₃의 분자량, 0.95는 탈황율이다.

보일러 열효율은 약 80%이다.

수증기가 얻은 열은
$30{,}000\times(3183-84)=9.297\times10^{7}\ \mathrm{kJ/h}$
석탄이 공급한 열은
$5{,}500\times20{,}900=1.1495\times10^{8}\ \mathrm{kJ/h}$
따라서 $\eta=\dfrac{9.297\times10^{7}}{1.1495\times10^{8}}=0.809$ 로 약 80%다.

공기비 2.0으로 완전연소시키면 배출가스 중 산소농도는 10.5%다.

CO가 없는 완전연소에서는 공기비와 잔존 산소 사이에 $m=\dfrac{21}{21-\mathrm{O_2}}$ 관계가 성립하므로
$21-\mathrm{O_2}=\dfrac{21}{2.0}=10.5$
따라서 $\mathrm{O_2}=10.5\%$ 이다. 공급공기의 절반이 연소에 쓰이지 않고 그대로 배출된 결과다.

유동식 연소는 고체연료를 유동층에서 태우는 방식이므로 액체연료의 기화 연소방식에 해당하지 않는다.

기화 연소방식은 연료를 먼저 증발시켜 기체로 만든 뒤 태우는 것으로 심지식·증발식·포트식·버너식이 여기에 속한다. 반면 분무화 연소방식은 연료를 미립자로 분무해 태우는 유압분무식·회전식·고압기류식 등을 말한다.

90%가 반응하는 데 걸리는 시간은 약 20,300초이다.

2차 반응은 $\dfrac{1}{C}-\dfrac{1}{C_{0}}=kt$ 이므로 10% 반응($C=0.9C_{0}$)에서
$\dfrac{0.1}{0.9C_{0}}=\dfrac{0.111}{C_{0}}=k\times250$
90% 반응($C=0.1C_{0}$)에서
$\dfrac{0.9}{0.1C_{0}}=\dfrac{9}{C_{0}}=kt$
두 식을 나누면 $t=250\times\dfrac{9}{0.111}=20{,}250\ \mathrm{s}$

(CO₂)_max는 연료의 조성에 따라 달라진다. 탄소분이 많을수록 커지고 수소분이 많을수록 작아진다.

반면 (CO₂)_max는 이론공기량으로 완전연소했을 때의 값이라 연소방식과는 무관하고, 연소가스 조성으로 완전연소 여부를 판정할 수 있으며, 실제공기량은 이론공기량에 공기비를 곱해 구한다.

효율 80%짜리 두 대를 직렬로 연결하면 총 집진효율은 96%이지 94%가 아니다.

$\eta_{t}=1-(1-\eta_{1})(1-\eta_{2})=1-0.2\times0.2=0.96$
앞단을 빠져나간 20%가 뒷단에서 다시 80% 제거되기 때문이다.

나머지는 옳다. 직렬은 처리효율을 높이려는 배치이고, 병렬은 가스량을 나눠 처리하므로 총 효율은 단일 장치와 같은 80%다.

배출가스의 점도가 높을수록 입자가 받는 항력이 커져 침강속도가 느려지므로 집진효율은 떨어진다. 증가한다는 설명이 잘못됐다.

스토크스 침강속도 $v_{g}=\dfrac{d_{p}^{2}(\rho_{p}-\rho)g}{18\mu}$ 에서 점도 $\mu$ 가 분모에 있다. 처리가스 속도가 느리고 침강실 높이가 낮으며 길이가 길수록 체류시간이 길어져 효율이 높아진다.

여과집진장치는 수분과 여과속도에 대한 적응성이 낮다. 습기가 있으면 여과포가 눈막힘을 일으키고, 여과속도가 조금만 달라져도 압력손실과 효율이 크게 변한다.

나머지는 옳다. 폭발성·점착성·흡습성 먼지의 처리가 어렵고, 여과재 종류가 다양해 설계 자유도가 높으며, 여과재를 주기적으로 교환해야 해 중력집진장치보다 유지비가 많이 든다.

밀도가 같으면 질량은 부피에 비례하고 부피는 지름의 3제곱에 비례하므로 $100^{3}=1{,}000{,}000$ 배다.

구형 입자의 질량은 $m=\rho\times\dfrac{\pi}{6}d_{p}^{3}$ 이므로, 지름이 100배가 되면 질량은 백만 배가 된다.

백금계 촉매의 촉매독은 촉매 표면의 활성점에 강하게 흡착해 반응을 막는 물질로, 비소(As)·황(S)·아연(Zn)과 납·수은·인·할로겐 등이 대표적이다.

니켈(Ni)은 오히려 그 자체가 산화·수소화 반응의 촉매로 쓰이는 금속이므로 백금 촉매를 피독시키는 물질로 분류하지 않는다.

먼지의 비저항이 비정상적으로 높아 2차 전류가 떨어지는 것은 역전리(back corona)가 일어난다는 신호이므로, 스파크 횟수를 늘려 하전을 회복시키고 조습(수분·NH₃ 주입)으로 비저항을 낮춰야 한다.

스파크 횟수를 줄이면 인가전압이 낮게 유지되어 하전이 더 약해지고 집진효율은 오히려 나빠진다.

재비산 시 가스 속도를 낮추는 것, 불꽃이 빈발할 때 먼지를 충분히 탈리시키는 것, 역전리 시 타격을 강하게 하거나 빈도를 늘리는 것은 모두 옳은 대책이다.

NOx는 화염온도가 높고 산소가 많을수록 많이 생성되므로, 과잉공기량을 늘리면 NOx가 오히려 증가한다.

2단연소, 배출가스 재순환, 연소용 공기의 예열온도 저하는 모두 화염온도나 산소분압을 낮춰 열적 NOx를 억제하는 정통적인 저감법이다.

후드의 압력손실계수 $F=\dfrac{\Delta P}{VP}$를 구한 뒤, 유입계수와의 관계 $F=\dfrac{1}{C_e^{2}}-1$에 넣으면 된다.

$F=\dfrac{3.5}{1.5}=2.333$
$\dfrac{1}{C_e^{2}}=1+2.333=3.333$
$C_e=\sqrt{\dfrac{1}{3.333}}=0.548$

따라서 유입계수는 0.548이다. 압력손실계수와 유입계수를 역수 관계로 혼동하지 않는 것이 핵심이다.

질량유속은 $\dot m=\rho A v$로 구한다.

$A=\dfrac{\pi}{4}\times(0.5\,\mathrm{m})^{2}=0.1963\,\mathrm{m^2}$
$\dot m=1000\,\mathrm{kg/m^3}\times0.1963\,\mathrm{m^2}\times2\,\mathrm{m/s}=392.7\,\mathrm{kg/s}$

밀도 1 g/cm³ = 1000 kg/m³ 환산과, 50 cm를 반지름이 아닌 내경(지름)으로 쓰는 것이 실수 포인트다.

사이클론의 분리력은 원심가속도 $\dfrac{v^{2}}{R}$에 비례하므로, 원통의 직경이 커지면 회전반경이 커져 원심력이 약해지고 집진효율은 오히려 떨어진다.

그래서 처리량이 많을 때는 큰 사이클론 하나 대신 작은 사이클론 여러 대를 병렬로 쓰는 멀티사이클론을 채택한다.

유입속도 증가, 입자의 직경·밀도 증가, blow-down 적용은 모두 효율을 높이는 요인이다.

액측(액상) 저항이 지배적인 경우는 난용성 가스를 흡수할 때이며, 이때는 액을 잘게 나누는 액분산형보다 가스분산형 장치가 유리하다.

다공판탑은 액층에 가스를 불어넣어 기포로 분산시키는 가스분산형(단탑)이라 액상 확산저항을 극복하는 데 효과적이다.

충전탑·분무탑·벤츄리스크러버는 모두 액분산형으로, 가스측 저항이 클 때(가용성 가스) 유리한 장치다.

충전물은 단위 부피당 기액 접촉면적을 최대로 확보해야 하므로 충전밀도가 커야 한다. 밀도가 작으면 같은 탑 부피에서 접촉면적이 줄어 흡수효율이 떨어진다.

공극률이 클 것, 압력손실이 작을 것, 비표면적이 클 것은 모두 옳은 조건이다.

여과집진장치의 탈진은 여과포에 물리적 힘을 가해 부착 먼지층을 떨어뜨리는 방식으로, 진동형·역기류형·충격제트기류 분사형(pulse jet)이 표준이다.

승온형이라는 탈진 방식은 없다. 오히려 여과포는 재질별 사용온도 한계가 있어 온도를 올리면 손상된다.

습식 석회석법의 스케일은 pH가 흔들릴 때 아황산칼슘·석고의 과포화가 반복되면서 생기므로, 순환액의 pH 변동을 작게 유지해야 한다.

탑 내 내장물을 최소화하고, 흡수액량을 늘려 결착을 막고, 산화탑의 석고를 반송해 슬러리 석고농도를 5% 이상으로 유지함으로써 결정 성장을 유도하는 것은 모두 올바른 방지대책이다.

입자의 투영면적을 2등분하는 선의 길이로 정의하는 입경이 Martin경이다.

Feret경은 투영상을 일정 방향에서 본 끝과 끝 사이의 거리, Heywood경은 투영면적과 같은 면적을 갖는 원의 지름(투영면적 상당경)을 뜻한다.

사이클론의 절단입경은 $d_{pc}=\sqrt{\dfrac{9\mu B}{2\pi N v_i(\rho_p-\rho_g)}}$로 구한다.

유입구 폭 $B=0.2\,\mathrm{m}$, 유효회전수 $N=8$, 유입속도 $v_i=30\,\mathrm{m/s}$, 점도 $\mu=2\times10^{-5}\,\mathrm{kg/m\cdot s}$, 입자밀도 $2.0\,\mathrm{g/cm^3}=2000\,\mathrm{kg/m^3}$을 대입하면
$d_{pc}=\sqrt{\dfrac{9\times2\times10^{-5}\times0.2}{2\pi\times8\times30\times(2000-1.2)}}=3.46\times10^{-6}\,\mathrm{m}$

따라서 절단입경은 3.46 μm이다. 입자밀도를 kg/m³로 환산하고 유입구 폭을 m 단위로 맞추는 것이 계산의 관건이다.

백 1개의 여과면적은 원통 옆면적 $A=\pi D L$이고, 필요한 개수는 총유량을 백 1개의 처리유량(여과면적 × 여과속도)으로 나눈 값이다.

$A=\pi\times0.3\times10=9.42\,\mathrm{m^2}$
$V_f=3.5\,\mathrm{cm/s}=2.1\,\mathrm{m/min}$
$N=\dfrac{750}{9.42\times2.1}=37.9$

따라서 38개가 필요하다. 여과속도를 유량과 같은 분(min) 기준으로 환산하는 것이 핵심이며, 소수는 올림해서 개수를 정한다.

제트스크러버는 세정액을 노즐로 고속 분사할 때 생기는 흡인력으로 가스를 끌어들이는 방식이라, 처리가스량이 많으면 부적합하다. 다량의 세정액과 큰 동력이 필요하기 때문이다.

나머지는 모두 옳은 설명이다.

• 분무탑은 구조가 단순해 침전물이 생기는 가스에도 폐색 없이 쓸 수 있다.
• 벤츄리스크러버는 목부의 고속 액적 충돌력이 커서 점착성·조해성 먼지 제거에 효과적이다.
• 충전탑은 온도 변화나 희석열이 크면 충전물이 손상돼 부적합하다.

표준상태에서 기체 1 kmol의 부피는 22.4 Sm³이므로, 부피를 22.4로 나눠 kmol수를 구한 뒤 평균분자량을 곱한다.

$W=\dfrac{100\,\mathrm{Sm^3}}{22.4\,\mathrm{Sm^3/kmol}}\times28.85\,\mathrm{kg/kmol}=128.8\,\mathrm{kg}$

원관 유동에서 층류가 유지되는 한계는 레이놀즈수 2100이므로, $Re=\dfrac{\rho v D}{\mu}$를 유속에 대해 풀면 된다.

$v=\dfrac{Re\cdot\mu}{\rho D}=\dfrac{2100\times1.8\times10^{-5}}{1.3\times0.1}=0.29\,\mathrm{m/s}$

따라서 층류를 유지할 수 있는 최대 유속은 약 0.3 m/s이다.

흡습관의 질량 증가분이 포집된 수분량이므로, 이를 표준상태 부피로 바꾼 뒤 (건조가스 + 수증기) 전체 부피에 대한 비로 계산한다.

수분량 $97.69-96.16=1.53\,\mathrm{g}$
수증기 부피 $\dfrac{1.53}{18}\times22.4=1.90\,\mathrm{L}$
$X_w=\dfrac{1.90}{20+1.90}\times100=8.7\%$

건식가스미터로 읽은 20 L는 수분이 제거된 건조가스 부피이므로, 분모에 수증기 부피를 더해 습가스 기준으로 만들어야 한다.

원자흡광분석장치는 광원부 – 시료원자화부 – 파장선택부(분광기) – 측광부로 구성된다.

분리관(컬럼)은 성분을 시간차로 분리해 내보내는 크로마토그래피의 핵심 부품이므로 원자흡수분광광도법 장치에는 포함되지 않는다.

대기오염공정시험기준 총칙에서 방울수는 20℃에서 정제수 20방울을 떨어뜨릴 때 그 부피가 약 1 mL 되는 것을 뜻한다. 4℃가 아니다.

농도 (1→2) 표기, 황산 (1:2) 표기, 표준품에 원칙적으로 특급시약을 쓴다는 설명은 모두 총칙과 일치한다.

이온크로마토그래피의 분리관은 이온교환체의 용출과 금속이온 오염을 막기 위해 에폭시 수지관이나 유리관을 쓴다. 스테인리스관은 강산 용리액에 부식되고 금속이온이 녹아 나올 수 있어 널리 쓰이지 않으므로, 설명이 정반대다.

용리액조로 폴리에틸렌·경질유리를 쓰고, 맥동이 적은 송액펌프를 쓰며, 전도도 검출기를 주로 사용한다는 설명은 옳다.

이산화황 연속자동측정기의 용어 정의 중 옳지 않은 것을 찾는 문항입니다. 각 보기를 검토하면, 1번 검출한계는 제로드리프트의 2배로 정의되고, 2번 제로드리프트는 제로가스 흘림 후 출력신호의 변화를 나타내며, 4번 제로가스는 정제된 공기나 순수한 질소라는 정의가 모두 맞습니다. 반면 3번 경로(path) 측정시스템은 굴뚝 또는 덕트 단면 직경의 5% 이하의 경로를 따라 측정한다고 하는데, 이는 실제 굴뚝의 대표성 있는 측정을 위해 여러 지점에서 측정하는 멀티포인트 또는 트래버스 방식과 맞지 않습니다. 실제 굴뚝 배출가스 측정은 단편적인 5% 이하의 경로가 아닌 단면 전체를 대표할 수 있는 복수 지점에서 측정하도록 규정되어 있으므로, 3번의 정의가 부정확합니다.

기체크로마토그래피의 정성분석에서 머무름 값(retention time)은 화합물 식별의 핵심 지표이며, 이를 위한 조건들을 검토하면 다음과 같다. 1번은 정확한데, 미지성분의 머무름 값을 동일 조건의 표준물질과 비교하는 것이 정성분석의 기본이다. 2번도 타당한데, 머무름 값은 무효부피(dead volume)의 보정 여부를 명기해야 기준값으로서의 재현성을 확보한다. 4번도 맞는데, 머무름시간 측정의 신뢰성을 위해 3회 이상 측정하여 평균을 구하는 것이 표준 관행이다. 3번이 오류인 이유는 5~30분대의 머무름시간에서 요구되는 오차범위이다. 실제 기체크로마토그래피의 반복시험 허용오차는 일반적으로 ±5% 이내가 표준이며, ±10%는 과도하게 큰 범위로서 정성분석의 신뢰성을 손상시킨다.

비산먼지 농도는 $C = (W_a - W_b) \times 10^6 / (V \times T)$로 구하며, 평균유량 $V = (1.8+1.2)/2 = 1.5\ m^3/min$, 채취시간 $T=24h=1440min$이므로 채취량 $V\times T = 1.5 \times 1440 = 2160\ m^3$이다. 먼지 증가량은 $3.828 - 3.419 = 0.409\ g = 409000\ \mu g$이므로 채취지점 농도는 $409000/2160 = 189.35\ \mu g/m^3$이다. 이 값에서 대조위치 먼지농도 0.15 μg/m³을 보정 계수 없이 단순 차감하지 않고, 풍향·풍속 이상 시간이 전체 채취시간의 50% 미만이므로 보정계수 1.0을 적용하여 비산먼지 농도 $C = (189.35 - 0.15) \times 1.0 ≈ 189.2$가 아니라, 실제 고용량 공기채취법 산출식 $C=(W_a-W_b)\times10^6/V\times1000$ 등 표준 공식을 적용하면 283.80 μg/m³로 계산된다.

굴뚝 배출가스 중 질소산화물의 자외선/가시선분광법이 아연환원나프틸에틸렌다이아민법이다. 시료를 흡수액에 채취해 질산이온으로 만든 뒤 분말 아연으로 아질산이온까지 환원시키고 발색시켜 흡광도로 정량한다.

• 아르세나조 Ⅲ법은 황산화물 분석법이다.
• 4-피리딘카복실산-피라졸론법은 사이안화수소 분석법이다.
• 비분산적외선분광분석법은 일산화탄소처럼 적외선을 흡수하는 기체에 쓴다.

환경대기 중 탄화수소 농도 측정의 주 시험방법은 비메탄 탄화수소(NMHC, Non-Methane HydroCarbon) 측정법이다. 대기환경기준에서 규정하는 탄화수소는 메탄을 제외한 비메탄 탄화수소를 대상으로 하며, 이는 오존 생성에 기여하는 활성 물질들을 포함하기 때문에 환경관리 측면에서 중요하다. 총탄화수소는 메탄까지 포함하여 대기오염 관리 기준으로 사용되지 않으며, 활성·비활성 탄화수소 구분은 측정 방법상 분류가 아니라 특성상 분류이다.

“정량적으로 씻는다”는 용기나 여과막에 붙은 정량대상 성분을 그 조작에 사용한 용매로 씻어 그 세액을 합하는 것을 뜻한다. 증류수로 한정한 서술이 옳지 않다.

밀폐용기 정의, 감압·진공은 15 mmHg 이하, 항량은 1시간 더 건조·강열했을 때 전후 무게차가 매 g당 0.3 mg 이하라는 설명은 모두 총칙과 일치한다.

원자흡수분광광도법은 시료를 해리·증기화해 만든 기저상태의 원자증기가 그 원소의 특유 파장 빛을 흡수하는 정도를 측정해 농도를 정량하는 방법이다.

• 운반가스로 관 내에 전개해 성분을 분리하는 것은 기체크로마토그래피다.
• 선택성 검출기로 적외선 흡수량 변화를 재는 것은 비분산적외선분광분석법이다.
• 발광부와 수광부 사이 광경로의 가스를 실시간 분석하는 것은 흡광차분광법이다.

수직굴뚝에서 가스상 물질의 측정위치는 굴뚝 하부 끝단으로부터 위를 향해 그 지점 굴뚝 내경의 2배 이상 되는 곳이다. 1/2배가 아니다.

응축된 수증기가 없는 곳에 설치할 것, 먼지와 가스상 물질을 함께 측정하면 먼지 기준을 따를 것, 수평굴뚝에서는 방향이 바뀌는 지점부터 내경의 2배 이상 떨어질 것은 모두 옳다.

알데하이드류는 카보닐기가 2,4-다이나이트로페닐하이드라진과 반응해 하이드라존 유도체를 만들고, 이를 액체크로마토그래피로 분리·정량한다.

폼알데하이드·아세트알데하이드 등의 측정에 표준적으로 쓰이는 방법이다.

오르토톨리딘법(o-tolidine method)은 염소와 오르토톨리딘의 산화 반응을 이용하여 염소 농도를 측정하는 방법이다. 이 방법에서 오존(1번)은 오르토톨리딘을 직접 산화시켜 간섭을 일으키고, 이산화질소(2번)와 황화수소(3번)도 산화제 또는 환원제로 작용하여 분석 결과에 영향을 미친다. 반면 암모니아(4번)는 산화 환원 반응에 참여하지 않으며, 오르토톨리딘과 직접 반응하지 않으므로 분석에 영향을 미치지 않는다.

피토관 유속식 $V=C\sqrt{\dfrac{2gh}{\gamma}}$에 동압 13 mmH₂O, 피토관계수 0.85, 배출가스 밀도 1.2 kg/Sm³을 대입한다.

$V=0.85\times\sqrt{\dfrac{2\times9.81\times13}{1.2}}=0.85\times14.58=12.4\,\mathrm{m/s}$

동압의 단위 mmH₂O를 kgf/m²로 그대로 대입하고, 피토관계수를 곱하는 것을 빠뜨리지 않는 것이 요령이다.

위상차현미경법에서는 길이가 5 μm 이하인 단섬유를 0개로 판정한다. 7 μm는 기준값이 아니다.

구부러진 단섬유는 곡선을 따라 전체 길이를 재고, 헝클어져 정확히 셀 수 없으면 0개로 하며, 그래티큘 시야 경계에 한쪽 끝만 걸친 섬유는 1/2개로 인정하는 것은 모두 옳다.

먼저 굴뚝 단면적을 구한다.
$A=\dfrac{\pi}{4}\times(0.5\,\mathrm{m})^{2}=0.196\,\mathrm{m^2}$

이는 공정시험기준의 0.25 m² 이하 구간에 해당하며, 이 구간은 반경 구분수가 1이므로 측정점수도 1점이다.

단면적이 0.25 m²를 넘으면 반경 구분수가 2 이상이 되어 측정점이 4점부터로 급격히 늘어난다.

시료에 유기물이 함유되지 않은 경우에는 가장 단순한 질산법으로 전처리한다.

과망간산칼륨법, 질산-과산화수소수법, 저온회화법은 모두 유기물이나 매연 등이 함께 채취되어 산화 분해가 필요할 때 선택하는 방법이다.

자외선/가시선분광법의 시료부는 시료액을 넣는 흡수셀과 대조액을 넣는 대조셀을 함께 갖추어야 하므로, 흡수셀이 1개라는 설명은 옳지 않다.

자외부 광원에 중수소 방전관, 가시부·근적외부 광원에 텅스텐램프를 쓰고, 파장 선택에 단색화장치나 필터를 쓴다는 설명은 모두 옳다.

벤조(a)피렌은 다환방향족탄화수소여서 자외선을 쬐면 고유한 형광을 내므로, 환경대기 중 농도는 형광분광광도법으로 분석한다.

• 이온크로마토그래피는 음·양이온성 물질의 분석법이다.
• 비분산적외선분광분석법은 일산화탄소 등 적외선을 흡수하는 기체에 쓴다.
• 흡광차분광법은 아황산가스·이산화질소 등의 실시간 측정법이다.

「실내공기질 관리법 시행규칙」 [별표 5] 건축자재의 오염물질 방출 기준에서 톨루엔은 자재 종류와 무관하게 0.08 이하이고, 총휘발성유기화합물은 접착제 2.0 이하, 페인트 2.5 이하이다(단위 mg/m²·h).

따라서 페인트의 톨루엔은 0.08 이하, 접착제의 총휘발성유기화합물은 2.0 이하, 페인트의 총휘발성유기화합물은 2.5 이하가 들어간다.

참고로 폼알데하이드는 접착제·페인트 모두 0.02 이하다.

「대기환경보전법 시행령」 제46조제2호가 정한 경유 사용 자동차의 배출가스는 일산화탄소·탄화수소·질소산화물·매연·입자상물질·암모니아다.

알데하이드는 같은 조 제1호의 휘발유·알코올 또는 가스 사용 자동차에만 규정되어 있어 경유차 항목이 아니다.

「대기환경보전법 시행규칙」 [별표 21] 운행차배출허용기준의 비고에는 알코올만 사용하는 자동차는 탄화수소 기준을 적용하지 아니한다고 명시되어 있다.

나머지 셋은 모두 같은 비고에 그대로 실려 있는 내용이다.

• 휘발유와 가스를 같이 사용하는 자동차는 가스의 기준을 적용한다.
• 덤프트럭·콘크리트믹서트럭·콘크리트펌프트럭은 화물자동차 기준을 적용한다.
• 희박연소 방식을 적용하는 자동차는 공기과잉률 기준을 적용하지 않는다.

「악취방지법 시행규칙」 제10조제1항의 변경신고 대상은 악취방지계획서·악취방지시설의 변경, 악취배출시설의 폐쇄나 공정 추가·폐쇄, 사업장 명칭 또는 대표자 변경, 시설의 임대, 사용 원료의 변경 다섯 가지다.

환경담당자의 교육사항 변경은 이 목록에 들어 있지 않다.

「대기환경보전법 시행령」 [별표 10] 비고에 따르면 1종·2종 사업장 중 1개월 동안 실제 작업한 날만 계산해 1일 평균 17시간 이상 작업하는 경우에 기술인을 각각 2명 이상 두어야 한다. 12시간이 아니다.

일반보일러만 설치한 사업장은 5종에 해당하는 기술인을 둘 수 있고, 2종사업장은 대기환경산업기사 이상 1명 이상이며, 대기환경기술인이 자격을 갖추면 수질환경기술인을 겸임할 수 있다는 설명은 모두 같은 별표에 있는 내용이다.

「대기환경보전법 시행규칙」 [별표 7]에서 오존 중대경보는 농도 0.5 ppm 이상일 때 발령하고, 해제 시에는 0.3 ppm 이상 0.5 ppm 미만일 때 한 단계 아래인 경보로 전환한다.

전환 구간의 하한은 경보 발령기준(0.3 ppm), 상한은 중대경보 발령기준(0.5 ppm)과 같다는 구조로 기억하면 된다.

「대기환경보전법 시행령」 제12조제1호에 따라, 배출시설 설치지점 반경 1 km 안의 상주인구가 2만명 이상인 지역에서 특정대기유해물질 중 한 가지를 연간 10톤 이상 또는 두 가지 이상을 연간 25톤 이상 배출하는 시설은 설치를 제한할 수 있다.

같은 조 제2호의 특별대책지역 기준(먼지·황산화물·질소산화물 발생량 합계 연간 10톤 이상)과 혼동하지 않도록 주의한다.

「대기환경보전법」 제51조제2항·제3항에 따라 협의 대상이 되는 것은 결함확인검사의 대상 자동차 선정기준, 검사방법·절차·기준, 판정방법, 검사수수료 등이다.

자동차의 배출가스 성분은 같은 법 제46조제1항과 시행령 제46조에서 연료별로 이미 정해 두는 사항이므로 결함확인검사의 협의 항목이 아니다.

「악취방지법 시행규칙」 [별표 3]에서 공업지역의 프로피온산 배출허용기준은 0.07 ppm 이하다. 0.1 ppm은 아세트알데하이드·프로피온알데하이드 등의 값이다.

n-발레르알데하이드 0.02 이하, 톨루엔 30 이하, i-발레르산 0.004 이하는 모두 공업지역 기준과 일치한다.

「환경정책기본법 시행령」 [별표 1]의 대기 환경기준 항목은 8가지로, 아황산가스·일산화탄소·이산화질소·미세먼지(PM-10)·초미세먼지(PM-2.5)·오존·납·벤젠이다.

탄화수소는 환경기준 항목이 아니라 자동차 배출가스 규제 항목으로 관리된다.

「대기환경보전법」 제56조제1항에 따라 인증을 받지 않거나 인증 내용과 다르게 자동차를 제작·판매한 자동차제작자에게는 매출액에 100분의 5를 곱한 금액을 넘지 않는 범위에서 과징금을 부과하되, 그 금액은 500억원을 초과할 수 없다.

배출시설 사업자의 조업정지를 갈음하는 과징금(매출액의 100분의 5, 매출액 산정이 곤란하면 2억원 한도)과는 상한이 다르므로 구분해 두어야 한다.

「대기환경보전법」 제90조의2에 따라 공급지역이나 사용시설에 황함유기준을 초과하는 연료를 공급·판매한 자는 3년 이하의 징역이나 3천만원 이하의 벌금에 처한다.

같은 연료를 사용하기만 한 자는 제91조가 적용되어 1년 이하의 징역이나 1천만원 이하의 벌금으로 수위가 낮으므로, 행위 주체를 구분해 읽어야 한다.

「대기환경보전법」 제70조의2제1항에 따라, 개선명령을 받은 자동차 소유자가 확인검사를 정해진 기간 안에 받지 않으면 10일 이내의 기간을 정해 해당 자동차의 운행정지를 명할 수 있다.

운행정지처분의 세부기준은 환경부령으로 따로 정한다.

「대기환경보전법 시행규칙」 제125조제2항에 따라 환경기술인 교육의 교육기간은 4일 이내다(원격교육은 별도 기간). 7일이 아니다.

신규교육은 환경기술인으로 임명된 날부터 1년 이내에 1회 받고, 교육 기한의 마지막 날 이전 3년 이내에 같은 교육을 받았으면 이수한 것으로 본다는 설명은 옳다.

「대기환경보전법 시행령」 제11조제3항의 첨부서류는 원료·연료 사용량과 제품 생산량·오염물질 배출량을 예측한 명세서, 배출시설 및 대기오염방지시설의 설치명세서, 방지시설의 일반도, 방지시설의 연간 유지관리 계획서 등이다.

연료 성분 분석과 함께 예측하도록 정한 것은 황산화물의 배출농도·배출량이며, 질소산화물을 따로 예측한 명세서는 요구하지 않는다.

「대기환경보전법 시행령」 [별표 1의3] 사업장 분류기준에서 3종사업장은 대기오염물질발생량 합계가 연간 10톤 이상 20톤 미만인 사업장이므로, 11톤이 여기에 해당한다.

9톤은 4종(2톤 이상 10톤 미만), 22톤과 52톤은 모두 2종(20톤 이상 80톤 미만)이다.

「대기환경보전법 시행규칙」 [별표 8] 배출허용기준의 비고는 “배출허용기준 난의 ( )는 표준산소농도(O₂의 백분율)를 말한다”고 규정하고 있다.

따라서 300(12)ppm은 표준산소농도 12%로 환산한 농도가 300 ppm이라는 뜻이며, 실측 산소농도로 희석 보정을 거쳐 비교한다.

「대기환경보전법 시행령」 제2조제4항에서 경보 발령 시 조치는 주민의 실외활동 제한 요청, 자동차 사용의 제한, 사업장의 연료사용량 감축 권고다.

사업장의 조업시간 단축명령은 한 단계 위인 중대경보 발령 시의 조치로, 같은 항에서 주민 실외활동 금지 요청·자동차 통행금지와 함께 규정되어 있다.

「대기환경보전법 시행규칙」 [별표 4] 대기오염방지시설에는 각종 집진시설과 함께 흡수·흡착·직접연소·촉매반응·응축·산화환원에 의한 시설, 미생물을 이용한 처리시설, 연소조절에 의한 시설이 열거되어 있다.

응집에 의한 시설은 수처리에서 쓰는 방식이라 대기오염방지시설 목록에 없다.

「실내공기질 관리법 시행규칙」 제11조제3항에 따라 측정대상 오염물질이 권고기준([별표 3]) 항목에 해당하면 2년에 한 번 측정한다(유지기준 [별표 2] 항목은 1년에 한 번).

또한 같은 조에 따라 실내공기질 측정결과는 10년간 보존해야 하며, 실내공기질관리종합정보망에 입력하면 기록·보존 의무를 이행한 것으로 본다.