25년 1회차

가중응집제는 플록의 침강속도를 높이기 위해 비중이 큰 물질(예: 마이크로샌드, 벤토나이트 등)을 사용하는 것이 일반적이므로, 비중이 작은 물질을 사용한다는 설명은 옳지 않다.

가중응집제는 환경부가 수처리제로 고시한 제품을 사용해야 하며, 주입률은 자-테스트로 결정하고 밀폐형 급속혼화장치를 제외하고는 건식주입방식이 주로 쓰인다.

횡류식 경사판침전지는 표면부하율 0.24~0.54 m/h, 침전지 내 평균유속 36 m/h 이하, 장치 하단과 바닥 간격 1.5 m 이상을 기준으로 한다.

다만 경사판의 경사각은 통상 60° 정도로 설계하므로, 40~50°로 한다는 설명은 옳지 않다.

고속응집침전지는 원수 수질과 처리수량이 안정적일 때 선택하는 시설이므로 수온 변동이 커야 한다는 조건은 성립하지 않는다.

슬러지 블랑킷을 형성·유지하려면 플록을 만들 만큼의 탁질이 늘 있어야 해 원수 탁도는 10NTU 이상이어야 하고, 반대로 탁도가 지나치게 높으면 블랑킷이 무너지므로 최고 탁도는 1,000NTU 이하가 바람직하다.

유입 부하가 흔들리면 슬러리 순환량과 슬러지 계면 높이가 함께 교란되므로 처리수량의 변동은 적어야 하며, 수온이 급변하면 밀도류가 생겨 계면이 떠오르기 때문에 수온 변동 역시 작을수록 유리하다.

여과지는 탁질을 양적으로 억류하고, 수질·수량 변동에 대한 완충기능을 수행하며, 여과 지속을 위한 충분한 역세척기능을 갖추어야 한다.

플록의 형성은 응집·플록형성 공정(약품혼화지·플록형성지)의 기능이며, 여과지의 기능에는 해당하지 않는다.

인라인여과는 원수에 응집제를 배관 내에서 직접 주입한 뒤 별도의 응집지·침전지 없이 바로 여과지로 유입시키는 방식으로, 응집·침전 공정이 생략된 것이 특징이다.

다층여과·급속여과(압력식·중력식)는 모두 앞단에 응집·침전(또는 이에 준하는 전처리) 공정을 거친 물을 대상으로 하는 여과방식이라는 점에서 다르다.

완속여과지는 물이 얼 우려가 있는 한랭지에서는 여과지를 복개하여 결빙을 방지하는 것이 표준이다.

여과지 깊이는 통상 2.5~3.5m를 표준으로 하고, 주위벽 상단은 지반보다 15cm 이상 높이며, 여과속도는 4~5m/d를 표준으로 하므로 나머지 설명은 제시된 수치가 실제 기준과 다르다.

급속여과지 1지의 여과면적은 150㎡ 이하를 표준으로 한다.

• 예비지는 여과지수가 10지를 넘을 경우 그 지수의 1할 정도를 설치하는 것이 바람직하므로, 2할이라는 서술이 기준과 다르다.
• 여과면적은 계획정수량을 여과속도로 나누어 산정하므로 두 값을 곱하는 것이 아니다.
• 급속여과지의 형상은 직사각형을 표준으로 하며 정사각형이 아니다.

정수처리기준상 소독제 접촉시간은 추적자시험으로 실측하여 산정하는 것이 원칙이며, 이론적으로 산정하는 경우에는 정수지 등의 도류벽 장폭비에 따른 환산계수를 이론적 체류시간에 곱하여 구한다.

따라서 "이론적으로 접촉시간을 산정할 경우에 추적자시험을 통하여 접촉시간을 측정한다"는 서술은 이론적 산정과 추적자시험 실측이라는 서로 다른 방법을 뒤섞은 것이어서 옳지 않다.

병원성미생물에 대한 수질기준을 직접 설정하기 어려워 여과공정의 탁도기준과 소독공정의 불활성화비로 관리하는 것, 불활성화비 계산 시 측정된 pH·수온보다 불리한 조건(높은 pH, 낮은 수온)을 적용하는 것은 모두 타당한 설명이다.

수돗물 유충 예방을 위해 활성탄흡착지의 역세척 팽창률은 통상 20~30% 수준을 확보하도록 운영해야 하며, 10~15% 수준은 세척 효과가 부족해 유충 서식을 억제하기에 미흡하다.

여과지 역세척 주기를 72시간 이내로 관리하는 것, 활성탄흡착지 역세척 주기를 미소생물 생식주기보다 짧게 가져가는 것, 정수지를 연 1회 이상 청소·소독하는 것은 모두 타당한 예방·대응조치이다.

병원성미생물에 의한 오염이 확인된 경우에는 수도꼭지에서 결합잔류염소 1.8mg/L 이상을 유지하도록 규정되어 있다.

• 평상시 수도꼭지 유리잔류염소는 0.2mg/L가 아니라 0.1mg/L 이상을 유지해야 한다.
• 단수 후 급수를 재개할 때 유리잔류염소는 0.3mg/L가 아니라 0.2mg/L 이상을 유지해야 한다.
• 수돗물 유리잔류염소는 2.0mg/L가 아니라 4.0mg/L를 넘지 않아야 한다.

망간이온을 산화시키는 데 필요한 이론적 염소요구량은 반응식 $\mathrm{Mn^{2+} + Cl_2 + 2H_2O \rightarrow MnO_2 + 2Cl^- + 4H^+}$에서 몰비 1:1을 이용해 구한다.

$\mathrm{Cl_2}$와 Mn의 분자량비는 $\dfrac{70.9}{54.94} \approx 1.29$이므로 필요 염소농도는 $0.5\,\mathrm{mg/L} \times 1.29 \approx 0.645\,\mathrm{mg/L}$이다.

생산량 $100{,}000\,\mathrm{m^3/d}$를 곱하면 $0.645\,\mathrm{g/m^3} \times 100{,}000\,\mathrm{m^3/d} = 64{,}500\,\mathrm{g/d} = 64.5\,\mathrm{kg/d}$로, 이 값이 이론적 염소요구량이다.

철이온 1mg/L를 산화시키는 데 이론상 필요한 염소량은 $\dfrac{70.9}{2 \times 55.85} \approx 0.64\,\mathrm{mg/L}$ 수준으로, 1.63mg/L은 실제 이론값과 다르다.

망간처리를 위해 여과수에서 유지해야 할 잔류염소농도가 0.5mg/L 정도라는 것, 철·망간으로 인한 탁도·색도 증가 시 전염소 또는 중간염소처리 후 후속공정에서 제거하는 것, 암모니아성질소 1mg/L 산화에 이론상 약 $7.6\,\mathrm{mg/L}$의 염소가 필요하다는 것은 모두 옳은 설명이다.

염소가 암모니아성질소와 반응해 결합잔류염소(클로라민)를 형성하면 오히려 소독력이 유리잔류염소보다 약해진다는 것이 일반적으로 알려진 특성이다.

염소는 소독효과가 우수하고 잔류성이 있으며 대량 처리에 적합하다는 점, 트리할로메탄 등 유기염소화합물을 생성한다는 점, 특정 물질과 반응해 냄새를 유발할 수 있다는 점은 모두 타당한 설명이다.

배출수지의 고수위부터 주벽 상단까지의 여유고는 30cm가 아니라 60cm 이상을 확보하도록 하는 것이 표준이다.

배출수지 1지의 용량을 여과지·활성탄흡착지의 1회 역세척배출수량 합계 이상으로 하는 것, 슬러지 침강 방지를 위한 교반장치 설치, 배슬러지지 슬러지배출관 관경을 150mm 이상으로 하는 것은 모두 타당한 설명이다.

필터프레스의 슬러지 공급이 연속적이라는 설명이 틀렸다 — 필터프레스는 여실에 슬러지를 압입한 뒤 압착·탈리·세척을 되풀이하는 회분식(배치식) 탈수기다.

나머지 설명은 모두 옳다.

• 필터프레스는 슬러지를 밀어 넣는 공급(압입) 압력으로 여포를 통해 물을 짜내는 가압 탈수 방식이다.
• 벨트프레스는 두 벨트 사이에서 생기는 여과포의 압착력과 전단력으로 탈수한다.
• 벨트프레스는 고분자응집제 주입 등 응집 전처리가 필수이며, 전처리가 부족하면 케이크가 벨트 밖으로 밀려 나온다.

동일한 이온가를 가지는 음이온에 대한 이온교환수지의 선택성은 원자번호가 클수록 증가하는 경향을 보이므로, 원자번호가 작을수록 증가한다는 설명은 옳지 않다.

폭기설비를 이용한 트리클로로에틸렌 제거율이 기액비에 따라 달라지는 것, 질산성질소가 생물처리법·역삼투막법·전기투석법으로 제거되는 것, 소독부산물 전구물질이 용해성일 때 활성탄 처리가 효과적이라는 것은 모두 타당한 설명이다.

오존이용률(흡수율) = (1.0 ÷ 2.5) × 100 = 40%, 전달효율 = (1.5 ÷ 2.5) × 100 = 60%이다.

오존이용률(흡수율)은 주입 오존 중 실제로 반응에 사용된 오존의 비율이고, 전달효율은 주입 오존 중 물에 용해되어 반응에 참여할 수 있게 된 오존의 비율이다.

주입 오존량 2.5kg/h 중 배출되지 않고 처리된 오존은
2.5 - 1.0 = 1.5kg/h
이 중 실제 반응에 사용된 오존은
1.5 - 0.5 = 1.0kg/h

오존흡수효율은 오존접촉조 내 저류벽으로 분리된 공간(단)의 수가 늘어날수록 향상되지만, 단순히 단 수에 정비례하여 증가하지는 않고 일정 수준을 넘으면 개선폭이 둔화되는 경향을 보인다.

오존이용효율을 높이는 오존재이용시설 설치가 필수는 아니라는 점, 인젝터 방식이 산기관 방식보다 유지관리가 편리하다는 점, 오존발생기 용량을 최대주입량뿐 아니라 최소주입량까지 고려해 결정한다는 점은 모두 타당한 설명이다.

분말활성탄과 염소를 동시에 투입하면 염소가 활성탄 표면을 산화시켜 흡착능력을 오히려 저하시키므로, 사용량을 효과적으로 줄일 수 있다는 설명은 옳지 않다.

분말활성탄을 착수정·혼화지처럼 충분히 접촉 가능한 곳에 투입하는 것, 슬러리 이송배관 재질로 경질폴리염화비닐관을 사용할 수 있는 것, 습식 주입장치가 건식보다 주입량 제어성이 우수한 것은 모두 타당한 설명이다.

한외여과막이 세균류를 제거할 수 있다고 해서 소독 공정을 생략할 수 있는 것은 아니며, 배급수 과정의 재오염 방지 등을 위해 소독 공정이 별도로 필요하다.

시설용량 5,000㎥/d 이상 막여과 정수시설이 수도법 설치기준을 따라야 한다는 것, 막세척 빈도가 원수수질·막여과유속에 영향을 받는다는 것, 최저수온을 기준으로 평균유량·운전시간을 결정한다는 것은 모두 타당한 설명이다.

정량화할 수 있는 측정값은 정량한계(LOQ), 시료와 비슷한 매질에서 검출할 수 있는 최소 농도는 방법검출한계(MDL), 기기가 검출할 수 있는 최소 농도 또는 양은 기기검출한계(IDL) 순이다.

기기검출한계는 분석기기 자체의 신호 대 잡음비만으로 정해지는 값이라 셋 중 가장 작고, 방법검출한계는 시료 채취·전처리와 매질 간섭까지 포함해 구하므로 기기검출한계보다 크다.

정량한계는 검출 여부를 넘어 정량값의 신뢰도까지 보장하는 농도여서 가장 크며, 통상 방법검출한계에 일정 계수를 곱해 산출한다. 세 값의 크기 관계는 IDL < MDL < LOQ 다.

먹는물수질공정시험기준상 잔류염소를 제거하기 위한 시약으로는 아스코르빈산, 이산화비소산나트륨, 아황산나트륨 등이 사용되며, 황화나트륨은 이러한 탈염소 시약으로 규정되어 있지 않다.

암모니아성질소 이온크로마토그래피법에서는 유류, 합성세제, 부식산 등 유기화합물과 고체 미립자가 응축기 및 분리컬럼의 수명을 단축시키므로 전처리로 제거해야 한다는 것이 옳은 설명이다.

암모늄이온은 양이온이므로 실제로는 양이온 교환컬럼을 통과시켜 분리해야 하고, 분리컬럼의 보호를 위해서는 펌프가 아니라 분리컬럼 앞에 보호컬럼(가드컬럼)을 설치하며, 루프-밸브 주입방식의 시료주입량도 1~5μL보다 훨씬 큰 규격을 사용하므로 나머지 설명은 옳지 않다.

다이크롬산포타슘법은 염소이온의 간섭을 크게 받는 방법으로, 염소이온 농도가 높은 해수 시료에는 별도의 처리 없이 그대로 적용하기 어려워 효과적인 측정법이라 보기 어렵다.

COD 5~50mg/L의 낮은 농도범위 시료에 적용할 수 있다는 것, 정확도·정밀도 시료를 화학적산소요구량 농도 5.0mg/L로 조제한다는 것, 방법바탕시료의 측정값이 0.1mg/L 이하여야 한다는 것은 모두 옳은 설명이다.

과불화화합물은 유리 표면에 흡착되는 특성이 있어, 추출액과 시료를 다룰 때는 유리재질의 용기나 피펫 사용을 피해야 한다.

전처리에는 노말헥산 추출법이 아니라 고체상추출 등이 이용되고, 분석에는 GC-MS/MS가 아니라 액체크로마토그래프-질량분석법(LC-MS/MS)이 사용되며, 유리기구 자체를 피해야 하는 시험법이므로 부피측정용 유리기구를 유기용매로 세척한 뒤 고온 가열한다는 서술도 이 시험법의 방법과 맞지 않는다.

깔따구 유충 현미경 계수법에서 여과지에 시료를 통과시킬 때의 여과유속은 기준상 이보다 훨씬 느린 수준으로 정해져 있어, 1분당 10~30L라는 유속 조건은 기준과 맞지 않는다.

깔따구 유충이 절지동물문 곤충강 파리목에 속하는 1~4령기 유충을 총칭한다는 것, 공경 100μm·지름 47mm 이하의 스테인레스·폴리에스터·폴리에틸렌 여과지를 사용한다는 것, 여과지를 재물대에 평평하게 올려 10~20배 배율로 전 구역을 관찰한다는 것은 모두 옳은 설명이다.

먼저 정수지의 이론적 체류시간을 구한다.

$T_{\text{이론}} = \dfrac{V}{Q} = \dfrac{10{,}000\,\mathrm{m^3}}{5{,}000\,\mathrm{m^3/h}} = 2\,\mathrm{h} = 120\,\mathrm{min}$

도류벽에 의한 장폭비(L/W) 25에 해당하는 환산계수는 0.6이므로, 소독제 접촉시간은

$T = 120\,\mathrm{min} \times 0.6 = 72\,\mathrm{min}$

잔류소독제 농도의 최소값 $C = 1.0\,\mathrm{mg/L}$를 곱하면

$CT_{\text{계산값}} = 1.0\,\mathrm{mg/L} \times 72\,\mathrm{min} = 72\,\mathrm{mg \cdot min/L}$

휘발성유기화합물질 분석에서 수용성물질·부유물질을 다량 함유한 시료를 분석한 뒤에는 장치를 세척하고 105℃ 오븐에서 건조시켜 재사용하는 것이 적절한 간섭 해결방안이다.

퍼지가스나 트랩 연결관 오염은 증류수 세척이 아니라 가열(베이킹) 등으로 처리해야 하고, 튜브·봉합제로부터의 간섭은 알코올 세척이 아니라 대체 재질 사용 등으로 해결하며, 고순도 시약에 존재하는 유기용매 간섭은 더 낮은 순도가 아니라 더 높은 순도의 용매를 사용해 줄여야 하므로 나머지 짝짓기는 옳지 않다.

마이크로시스틴 LR은 형광 발색 특성이 뚜렷하지 않아 고성능액체크로마토그래프-형광광도법으로는 측정할 수 없고, 고성능액체크로마토그래피(자외선검출), 액체크로마토그래프-질량분석법, 액체크로마토그래프-탠덤질량분석법이 적용 가능한 방법이다.

응집제 주입률은 처리수량에 대한 주입량의 비율로, 실제로는 주입량을 처리수량으로 나누어 구하는 개념이며 처리수량에 주입량을 곱하는 방식으로 산정한다는 설명은 옳지 않다.

자-테스트 시 해당 하천바닥의 고운 흙이나 점토로 인공현탁액을 만드는 것, 황산알루미늄 용해 농도에 따라 주입량이 달라지는 것, 크립토스포리디움 등 병원성 미생물 오염 우려가 있을 때 적정 주입률과 함께 pH 조정이 중요하다는 것은 모두 타당한 설명이다.

속도경사 공식 $G=\sqrt{\dfrac{P}{\mu V}}$을 이용하면 물에 전달되는 동력은 $P=G^2 \mu V$로 구해진다.

점성계수는 $\mu = 1.3\times10^{-2}\,\mathrm{g/(cm \cdot s)} = 1.3\times10^{-3}\,\mathrm{Pa \cdot s}$이므로, $V=250\,\mathrm{m^3}$, $G=400\,\mathrm{s^{-1}}$를 대입하면

$P = 400^2 \times 1.3\times10^{-3} \times 250 = 52{,}000\,\mathrm{W} = 52\,\mathrm{kW}$

교반기 효율 80%를 반영한 축동력은 $\dfrac{52}{0.8}=65\,\mathrm{kW}$이다.

오존의 유효주입률은 실제로 물에 흡수·소비된 오존량을 기준으로 하는 값으로, 주입한 오존량과 배출(미반응)되는 오존량을 바탕으로 산정하는 것이 일반적이다. 연속식 실험장치를 이용해 직접 측정한다는 서술은 기준의 산정 방식과 차이가 있다.

실시간 수질을 반영해 주입률을 결정하는 방법을 선정하는 것, 오존주입률이 수질 및 제거대상물질의 종류·농도에 따라 달라지는 것, 2-MIB·지오스민의 처리효율이 오존주입률 증가에 따라 높아지는 경향을 보이는 것은 대체로 타당한 설명이다.

입상활성탄 설비에서 초기 활성탄을 충진할 때 미세입자(GAC fines)를 제거하는 데는 물 역세척을 이용하는 것이 일반적이며, 공기 역세척으로 제거한다는 설명은 옳지 않다.

고정상식에서 물 역세척속도가 사용하는 활성탄 종류에 따라 달라지는 것, 유동상식에서 사용이 끝난 활성탄을 인출한 뒤 지지구조물을 세척하는 것, 여재 입경이 같을 때 활성탄지의 적정 역세척속도가 모래여과지보다 낮은 것은 모두 타당한 설명이다.

총량관리 단위유역의 수질 측정방법에는 측정주기를 15일 간격으로 일정하게 하여야 한다는 규정이 없으므로 옳지 않은 설명이다.

목표수질지점별로 연간 30회 이상 측정하는 것, 측정수질을 산정 시점으로부터 과거 3년간 측정한 자료로 하는 것, 측정수질 단위를 리터당 밀리그램(mg/L)으로 표시하는 것은 모두 규정에 부합하는 설명이다.

이 문항은 실제 시험에서 전항정답으로 처리된 문항입니다. 출제 오류로 판단되어 어느 선택지를 골라도 정답으로 인정되었습니다. 여기서는 채점을 위해 한 선택지만 정답으로 두었으니, 다른 것을 고르셨더라도 틀린 판단이 아닙니다.

빈칸에 들어갈 항목은 살모넬라이고, 추가 검사 주기는 1개월간 1회 이상이다.

먹는물 수질기준에서 샘물·먹는샘물에 적용되는 병원성 미생물 항목이 살모넬라 및 쉬겔라로 한 쌍을 이루므로, 매주 검사하는 미생물 항목이 하나라도 기준을 넘으면 이 두 항목을 함께 추가 확인하도록 하고 있다.

반면 여시니아균은 먹는물공동시설에 적용되는 수질검사 항목이어서 먹는샘물 등 제조업자의 자가품질검사에서 추가되는 항목이 아니다.

하천법상 유역면적이 200제곱킬로미터 미만인 하천이 국가하천으로 지정되려면 인구 20만명 이상의 도시를 관류하는 등의 요건을 갖추어야 하므로, 유역면적 150㎢에 인구 5만명인 도시를 관류하는 하천은 국가하천 지정기준을 충족하지 못한다.

유역면적 합계가 250㎢인 하천, 다목적댐 하류 및 댐저수지 배수영향이 미치는 상류의 하천, 범람구역 안의 인구가 1만명 이상인 지역을 지나는 하천은 모두 국가하천 지정기준에 해당한다.

Chlorate는 이산화염소 등 염소계 소독제를 사용하는 정수장을 대상으로 별도의 검사주기가 적용되는 소독부산물 항목이다.

Chlorophenol, Benzo(a)pyrene, Antimony는 이와 달리 동일한 일반 검사주기 체계로 관리되는 항목이라는 점에서 Chlorate와 차이가 있다.

수도법령상 수도사업자는 수도시설의 관리상태를 점검하기 위해 5년마다 기술진단을 실시하고 시설개선계획을 수립·시행해야 하므로, 10년마다 실시한다는 설명은 옳지 않다.

지방환경관서의 장이 기술진단 결과 평가 시 한국수자원공사에 기술적 검토를 의뢰할 수 있는 것, 기술진단 업무를 (사)대한상하수도학회에 대행하게 할 수 있는 것, 기술진단을 정수장 기술진단과 상수도관망 기술진단으로 구분할 수 있는 것은 모두 타당한 설명이다.

분말활성탄은 사용 후 재생이 어려워 1회성으로 폐기되는 것이 일반적인 특징이므로, 재생하여 사용할 수 있다는 설명은 옳지 않다. 재생하여 반복 사용하는 것은 입상활성탄의 특징이다.

필요한 양만 구입해 경제적으로 운영할 수 있는 것, 기존 시설을 그대로 활용해 처리할 수 있는 것, 탄분을 포함한 흑색 슬러지가 공해의 원인이 될 수 있는 것은 모두 타당한 특징이다.

대·소변 구분용 대변기의 평균사용수량은 $\text{평균사용수량}=\dfrac{(\text{소변용 사용수량})\times 2+(\text{대변용 사용수량})}{3}$ 로 계산한다.

실제 사용 빈도를 소변 2회에 대변 1회로 본 가중평균이므로, 소변용 사용수량에 가중치 2를 주고 전체를 사용횟수 합계인 3으로 나눈다.

분모가 2나 4이거나 소변용에 3을 곱하는 식은 가중치의 합과 나누는 수가 어긋나 평균이 되지 못한다. 이렇게 구한 값이 절수설비 기준 충족 여부를 판정하는 기준 사용수량이 된다.

입상활성탄 슬러리 이송배관은 정체부가 없도록 하고, 배관 재질로 스테인레스강을 사용하며, 슬러리 농도는 $200\,\mathrm{kg/m^3}$ 정도를 표준으로 설계한다.

다만 이송유속은 3~5m/s와 같은 고유속이 아니라, 입상활성탄 입자의 마모나 파손을 줄이기 위해 이보다 낮은 유속을 표준으로 하므로 고유속을 표준으로 한다는 설명은 옳지 않다.

횡류식 침전지 유출설비의 위어부하는 350㎥/(m·일) 이하를 표준으로 하는 것이 옳은 설명이다.

정류벽의 정류공 총면적은 유수단면적의 6% 정도를 표준으로 하고, 정류벽은 유입단에서 1.5m 이상 떨어뜨려 설치하며, 유출설비 하단과 침강장치 상단의 간격도 제시된 수치보다 큰 값이 요구되므로 나머지 설명은 기준과 다르다.

오존흡수율은 일반적으로 디퓨저(산기관) 방식보다 인젝터 방식이 더 높다고 알려져 있어, 디퓨저 방식이 인젝터 방식보다 흡수율이 높다는 설명은 옳지 않다.

오존주입설비 용량을 시간최대주입량에 여유분을 두어 결정하는 것, 오존발생관 냉각수로 순수 또는 무염소 정수를 사용하는 것, 오존발생기에서 주입점까지 배관구경을 관내유속 10m/s 정도로 산출하는 것은 모두 타당한 설명이다.

그림에서 원수가 유입되어 슬러지 블랑키트(sludge blanket) 층을 통과하면서 접촉응집이 일어나고, 맥동장치로 상승유속을 주기적으로 변화시켜 슬러지층을 부상·유지시키는 구조이다. 하부의 슬러지수집관과 슬러지배출 장치를 통해 형성된 슬러지 블랑키트를 일정 두께로 유지·배출하는 것이 특징이므로 슬러지 블랑키트형 고속응집침전지에 해당한다.

염소주입기실은 지하실이나 통풍이 나쁜 장소를 피하고, 가능한 한 주입지점에 가까우면서 주입점의 수위보다 높은 위치에 설치하는 것이 옳은 설명이다.

기화능력은 최소가 아니라 최대 염소사용량을 기준으로 정해야 하고, 기화기는 염소사용량이 적은 시설이 아니라 많은 시설에 설치하며, 실내온도를 항상 35℃ 이상으로 유지한다는 것도 실제 운영기준과 다르므로 나머지 설명은 옳지 않다.

고정상식 입상활성탄지에서 탄층 팽창률은 수온의 영향을 받는다는 것이 옳은 설명이다.

수온이 낮아지면 물의 점성이 커져 동일한 역세척 유속에서도 입자에 작용하는 항력이 커지므로 탄층이 더 크게 팽창하고, 수온이 높아지면 반대로 팽창률이 작아진다.

물 역세척속도가 활성탄 종류에 따라 다르다는 서술은 맞지만, 탄층팽창률이 수온과 무관하다는 서술은 옳지 않다.

참고로 활성탄은 비중이 모래보다 작으므로 같은 입경 조건에서 활성탄지의 적정 역세척속도는 모래여과지보다 낮다.

재생 초기에 저농도, 후반에 고농도 식염수를 쓴다는 설명은 순서가 뒤바뀐 것이어서, 옳은 것은 유효경·손실수두 설명과 재생 소요시간 설명이다.

이온교환수지는 유효경 0.5mm 전후로 입자가 잘아 원수의 현탁물질이 수지층에 걸리면 손실수두가 커지고 처리수량이 감소하므로, 앞단에서 탁질을 충분히 제거해 두어야 한다.

또 재생에는 1~2시간이 걸려 그동안 해당 탑을 운전할 수 없으므로 잦은 재생은 불리하다. 재생액은 초기에 농도를 높게 하여 흡착된 이온을 빠르게 치환하고 후반으로 갈수록 농도를 낮춰 압출·세척으로 이어 가는 것이 일반적이다.

토출압일정제어는 저수조(수요측)에서의 압력변동이 실질적으로 문제 되지 않는 계통에 적용하는 간단한 제어방식이다.

관로손실이 크거나 수요변동이 큰 경우에는 토출압을 일정하게 유지해도 말단 압력이 크게 흔들릴 수 있어 추정말단압력일정제어 방식이 더 적합하다.

반대로 저수조까지의 압력변동이 운영상 문제가 되지 않는 소규모·단순 계통에서는 펌프 토출측 압력만 일정하게 유지하는 것으로 충분하다.

가용유효흡입수두(NPSHa)는 $NPSH_{a} = H_a - H_v - h_s - h_{fs}$ 로 구해지므로, 포화증기압(Hv)이 커지면 오히려 가용유효흡입수두는 작아진다.

따라서 포화증기압이 커지면 가용유효흡입수두가 커진다는 서술은 옳지 않다.

흡입비속도가 커질수록 필요유효흡입수두(NPSHr)는 작아지고, 펌프 회전속도를 낮추면 NPSHr이 작아지며, 흡입관 손실을 줄여 NPSHa를 NPSHr보다 크게 유지하는 것은 모두 캐비테이션 방지를 위한 올바른 방법이다.

토출관 유출속도는 약 3m/s다.

전양정은 실양정에 관로 마찰손실수두와 토출단의 속도수두를 더한 값이므로 $H=H_a+h_f+\dfrac{v^{2}}{2g}$ 이다.

주어진 값을 대입하면 $12=10+1.54+\dfrac{v^{2}}{2\times 9.8}$ 이고,
정리하면 $\dfrac{v^{2}}{19.6}=0.46$ → $v^{2}=9.016$ 이다.

따라서 $v=\sqrt{9.016}\approx 3.0\ \mathrm{m/s}$ 이며, 전양정에서 실양정과 마찰손실을 뺀 0.46m가 곧 속도수두라는 점이 계산의 핵심이다.

1회선 수전방식은 예비 계통이 없는 단일 공급선이므로 공급 신뢰도가 낮다는 것이 옳은 설명이며, 신뢰도가 높다는 서술은 옳지 않다.

부하가 간단하고 소규모 용량 설비에 주로 사용되며, 고장이 발생해도 대체 계통이 없어 정전에 대한 대책이 없다는 특징을 갖는다.

변압기 병렬운전에서 과부하 여부를 좌우하는 핵심 요인은 용량 크기 자체가 아니라 %임피던스 전압강하의 차이이다. %임피던스가 낮은 변압기 쪽으로 더 많은 부하전류가 흘러 과부하가 되기 쉽다.

따라서 용량이 다른 변압기를 병렬운전할 때 단순히 용량이 큰 변압기가 과부하 되기 쉽다는 서술은 옳지 않다.

• 1, 2차 정격전압이 일치하지 않으면 순환전류가 흘러 소손 우려가 있다.
• 3상에서 상회전 방향·위상변위가 다르면 단락 상태가 되어 과대전류가 흐른다.

부하 600kW를 역률 80%에서 95%로 개선하는 데 필요한 전력용콘덴서 용량은 역률개선 공식으로 구한다.

$Q_c = P(\tan\theta_1 - \tan\theta_2)$

$\tan\theta_1 = \dfrac{\sqrt{1-0.8^2}}{0.8} = 0.75,\quad \tan\theta_2 = \dfrac{\sqrt{1-0.95^2}}{0.95} \approx 0.329$

$Q_c = 600 \times (0.75 - 0.329) \approx 253\ \mathrm{kVar}$

따라서 필요한 콘덴서 용량은 약 253 kVar이다.

전자유량계는 유속이 작은 관로에서는 축소관(레듀서)을 이용해 배관구경보다 작은 구경의 검출기를 설치함으로써 검출기 내 유속을 측정 가능한 범위로 높이는 것이 올바른 설치 방법이다.

• 구경 선정 기준을 지나치게 높은 유속에 맞추면 손실수두와 마모가 커지므로 바람직하지 않다.
• 검출기를 수직이나 경사지게 설치할 때는 흐름이 아래에서 위로 향하도록 해야 기포로 인한 오차를 막을 수 있다.
• 유량제어밸브는 검출기의 하류측에 설치해야 하므로 상류측에 설치한다는 서술은 옳지 않다.

데이터서버(data server)는 계측제어시스템이 보유한 각 사업장(정수장)의 운전현황을 취합하여 종합적으로 감시·분석하는 역할을 담당하며, 이 설명이 옳다.

나머지는 각 설비의 역할이 서로 뒤바뀐 서술이다.

• 운전조작 기능과 데이터베이스 기능을 수행하는 것은 중앙제어반(COS)이다.
• 현장의 단위공정 제어를 담당하는 것은 현장제어반(FCS)이다.
• 시스템 운영에 필요한 엔지니어링 데이터를 생성·변경·저장하는 것은 엔지니어링반(EWS)이다.

초음파유량계에서 검출기 설치 시 필요한 상류측 직관장은 일반적으로 배관내경(D)의 10배 이상을 확보해야 하며, 5D 이상이라는 서술은 실제 기준보다 짧게 제시된 것이므로 옳지 않다.

측정방식은 초음파의 전반속도차법과 도플러법이 대표적이며, 검출기 취부방식에도 비접촉형과 접촉형이 있다.

또한 관 내 편류가 우려되는 경우에는 여러 측선을 이용하는 2V법(측선법)을 사용하면 정밀도를 높일 수 있다.

외부전원법 전기방식 중 양극을 지표면에서 15~60m 깊이에 수직으로 배열하여 설치하는 방식은 심매법이다.

양극을 얕은 깊이에 배치하는 방식은 천매법으로 구분되며, 천매법은 다시 양극의 배치 형태에 따라 집중배치·분산배치로 나뉜다. 즉 설치 깊이와 배열 형태가 두 방식을 구분하는 기준이 된다.

작업환경측정은 작업장의 소음, 분진, 유해인자(화학물질 등)의 농도, 온·습도와 같은 작업환경 상태를 대상으로 하며, 기압은 작업환경측정 항목에 해당하지 않는다.

기압은 잠함·잠수작업 등 고압환경 작업에서 별도로 관리되는 요소이며, 일반 작업장의 작업환경측정 항목으로 다루어지지 않는다.

낙하물 경고 표지는 노란 삼각형 안에 웅크린 사람 위로 물체가 떨어지는 그림으로 표시한다.

나머지 표지는 각각 다음과 같이 구분된다.

• 크레인 고리에 짐이 매달린 그림은 매달린 물체 경고로, 인양물 아래를 지나지 말라는 표지다.
• 사람이 미끄러져 뒤로 넘어지는 그림은 몸균형 상실 경고다.
• 아래를 향한 굵은 화살표만 그려진 것은 방향을 가리키는 도안일 뿐, 사람이 웅크린 낙하물 경고 도안과는 다르다.

제시된 네 가지는 모두 산업안전보건법령이 규정한 안전관리자의 업무에 해당한다.

안전관리자는 사업장 순회점검과 그에 따른 지도·조치 건의, 위험성평가에 관한 보좌 및 지도·조언을 맡고, 산업재해 발생 원인의 조사·분석과 재발 방지를 위한 기술적 보좌도 담당한다.

여기에 산업재해 통계의 유지·관리·분석을 위한 보좌 및 지도·조언과 수행한 업무 내용의 기록·유지가 함께 규정되어 있으므로, 일부만 고른 조합은 답이 될 수 없다.

오리피스는 관의 단면적을 축소시켜 그 지점에서 유속을 증가시키고 압력을 저하시키는 원리(연속방정식·베르누이 정리)를 이용해 유량을 측정하므로, 유속과 압력이 함께 저하된다는 서술은 옳지 않다.

• 관수로에서는 오리피스, 벤츄리미터, 노즐 등이 유량측정 장치로 사용된다.
• 개수로에서는 플륨, 위어, 계측수로 등이 사용된다.
• 벤츄리미터는 확대부(디퓨저)의 길이를 늘려 흐름의 미소손실을 줄이도록 설계한다.

실제유체(점성유체)의 흐름에서는 단면 내 유속 분포가 균일하지 않으므로 에너지보정계수(α)는 항상 1보다 큰 값을 가지며, 1보다 작은 값을 가진다는 서술은 옳지 않다.

운동량보정계수(β) 역시 실제유체 흐름에서는 1보다 큰 값을 가지며, 두 계수 모두 이상유체(균일 유속분포)일 때만 1이 된다.

에너지보정계수는 속도수두를, 운동량보정계수는 운동량플럭스를 보정하기 위한 무차원 값이라는 정의 자체는 옳다.

Darcy-Weisbach 공식 $h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$ 에서 손실수두는 유속의 제곱에 비례하므로, 다른 조건이 같고 유속만 3배가 되면 손실수두는 9배로 가장 크게 증가한다.

관경만 4배가 되면 손실수두는 $\dfrac{1}{4}$배로 줄고, 관 길이만 3배가 되면 손실수두는 3배가 되며, 관경과 길이를 각각 3배씩 늘리면 $L/D$ 비가 그대로 유지되어 손실수두는 변화가 없다.

따라서 네 조건 중 유속만 3배로 증가한 경우의 마찰손실수두가 가장 크다.

차원식에 힘(F)이나 질량(M)이 들어가지 않는 순수 운동학적 양만 FLT계와 MLT계에서 차원이 같으며, 여기서는 위치수두와 동점성계수가 이에 해당한다.

두 체계는 $F = MLT^{-2}$ 관계로 연결되므로, F나 M이 아예 등장하지 않는 양만 표기가 그대로 유지된다. 길이로만 정의되는 위치수두는 양쪽 모두 $[\mathrm{L}]$, 동점성계수는 양쪽 모두 $[\mathrm{L^2 T^{-1}}]$이다.

나머지 네 가지는 F 또는 M이 포함되어 두 체계의 표기가 서로 달라진다.

• 표면장력: $[\mathrm{F L^{-1}}]$ ↔ $[\mathrm{M T^{-2}}]$
• 운동량: $[\mathrm{F T}]$ ↔ $[\mathrm{M L T^{-1}}]$
• 압력: $[\mathrm{F L^{-2}}]$ ↔ $[\mathrm{M L^{-1} T^{-2}}]$
• 에너지: $[\mathrm{F L}]$ ↔ $[\mathrm{M L^2 T^{-2}}]$

마찰속도(u*)는 관벽 마찰응력으로부터 구하며, 힘의 평형에서 $u_{*} = \sqrt{\dfrac{g\,h_f\,D}{4L}}$ 로 나타낼 수 있다.

$u_{*} = \sqrt{\dfrac{9.8 \times 6 \times 0.1}{4 \times 200}} = \sqrt{0.00735} \approx 0.0857\ \mathrm{m/s}$

단위를 cm/s로 환산하면 약 8.6 cm/s가 된다.

완전유체(이상유체)는 점성이 없고 비압축성이며 마찰이 발생하지 않는 가상의 유체이므로 제시된 세 설명이 모두 옳다.

출발점은 점성계수가 0이라는 가정이다. 점성이 없으므로 유체 층 사이에 전단응력이 생기지 않고, 따라서 관벽 마찰이나 마찰손실수두가 존재하지 않는다. 비점성이라는 성질과 마찰이 없다는 성질은 같은 가정의 원인과 결과에 해당한다.

여기에 압력이 변해도 밀도가 변하지 않는 비압축성까지 가정하므로, 완전유체에서는 베르누이 방정식을 손실항 없이 그대로 적용할 수 있다. 실제 유체 해석은 이 이상적 결과에 점성에 의한 손실수두를 더해 보정하는 방식으로 이루어진다.

비누방울은 내·외부 두 면(안쪽·바깥쪽)에 표면장력이 작용하므로 압력차와 표면장력 사이에는 $\Delta P = \dfrac{4\sigma}{r} = \dfrac{8\sigma}{D}$ 의 관계가 성립하며, 이를 정리하면 표면장력은 내외부 압력차에 비례한다.

같은 이유로 표면장력은 압력차를 직경으로 나눈 값이 아니라 $\sigma = \dfrac{\Delta P \cdot D}{8}$ 로 구해지므로 직경에 비례하며, 압력차와는 차원도 서로 다르다(표면장력=힘/길이, 압력=힘/면적).

역세척수량은 역세척률 × 여과면적 × 세척시간으로 구한다.

$15\ \mathrm{L/m^2 \cdot s} \times 16\ \mathrm{m^2} \times (5\times60)\ \mathrm{s} = 72{,}000\ \mathrm{L} = 72\ \mathrm{m^3}$

따라서 하루 동안 필요한 역세척수량은 약 72 m³/d이다.

침전 이론(표면부하율 개념)에 따르면 침전지의 침강면적을 크게 할수록 단위면적당 부하가 줄어 제거율이 향상되므로, 침강면적을 작게 한다는 서술은 옳지 않다.

• 다층침전지를 도입하면 유효 침강면적이 늘어나 제거율이 향상된다.
• 플록의 침강속도를 크게 하면 같은 시간에 더 많은 입자가 가라앉아 제거율이 높아진다.
• 유량을 감소시키면 표면부하율이 작아져 제거율이 향상된다.

제시된 세 설명 중 마찰손실수두가 유속의 제곱에 비례한다는 것만 옳다.

관수로의 마찰손실수두는 Darcy-Weisbach 식 $h_L = f \dfrac{L}{D} \dfrac{V^2}{2g}$로 주어지며, 이 식에서 $V^2$에 비례하는 관계가 직접 확인된다.

• 마찰손실수두는 말 그대로 수두이므로 차원이 길이 $[\mathrm{L}]$이고 단위는 m이다. 무차원인 것은 마찰손실계수 f이지 손실수두가 아니다.
• 관경이 커지면 손실수두는 오히려 감소한다. 유속이 같다면 $h_L \propto \dfrac{1}{D}$이므로 관경 2배에 손실수두는 1/2이 되고, 유량이 같다면 $V \propto \dfrac{1}{D^2}$이어서 $h_L \propto \dfrac{1}{D^5}$로 더 크게 줄어든다.

프루드수는 중력에 대한 관성력의 비로 정의되는 개수로 흐름의 무차원수이며, 네 설명 중 층류와 난류를 구분한다는 것만 틀리다.

정의식은 $F_r = \dfrac{V}{\sqrt{gD}}$로 V는 단면평균유속, g는 중력가속도, D는 수리심이다. 분모의 $\sqrt{gD}$가 수면에서 표면파가 전달되는 속도이므로, 프루드수는 흐름의 속도와 파속의 비라는 물리적 의미를 갖는다.

그 비의 값으로 흐름 상태가 갈린다. $F_r < 1$이면 상류(常流), $F_r = 1$이면 한계류, $F_r > 1$이면 사류(射流)이며, 한계류일 때 비에너지가 최소가 된다.

반면 층류와 난류를 가르는 무차원수는 점성력에 대한 관성력의 비인 레이놀즈수로, 이는 프루드수의 용도가 아니다.

관벽 마찰응력은 압력강하와 힘의 평형으로부터 $\tau_0 = \dfrac{\Delta P \cdot D}{4L}$ 로 구한다.

$\tau_0 = \dfrac{120{,}000\ \mathrm{Pa} \times 0.3\ \mathrm{m}}{4 \times 300\ \mathrm{m}} = \dfrac{36{,}000}{1200} = 30\ \mathrm{N/m^2}$

따라서 관벽에서의 마찰응력은 30 N/m²이다.

스토크스 법칙은 희박한 농도의 독립(비응집성) 구형 입자가 층류 영역에서 침강하는 경우에 적용되는 법칙으로, 응집성이 있고 농도가 높은 입자군의 침전(응결침전·지역침전)에는 그대로 적용할 수 없다.

따라서 응결성이 있고 높은 농도의 입자들에 적용할 수 있다는 서술은 옳지 않다.

침강속도가 입자직경의 제곱과 입자·액체의 비중차에 비례하고, 수온이 낮을수록 물의 점성이 커져 침강속도가 느려진다는 서술은 모두 스토크스 법칙에 부합한다.

수심이 관경의 절반(0.4m)인 반원형 흐름 단면이므로 경심은 $R = D/4 = 0.2\ \mathrm{m}$이다.

Manning 공식 $V = \dfrac{1}{n}R^{2/3}S^{1/2}$에 대입하면 $V = \dfrac{1}{0.014}\times 0.2^{2/3}\times 0.01^{1/2} \approx 2.44\ \mathrm{m/s}$

통수단면적은 $A = \dfrac{\pi D^2}{8} \approx 0.251\ \mathrm{m^2}$이므로 $Q = V\times A \approx 2.44 \times 0.251 \approx 0.61\ \mathrm{m^3/s}$

따라서 유량은 약 0.61 m³/s이다.

펌프의 제원은 일반적으로 전양정, 토출량, 축동력 등으로 결정되며, 이 값들로부터 펌프의 규격과 운전점이 정해진다.

비력(specific force)은 개수로 흐름에서 도수 현상 등을 분석할 때 사용하는 수리학적 개념으로, 펌프의 제원 결정과는 직접적인 관계가 없다.

펌프의 전양정은 실양정에 각종 손실수두를 더한 값이므로, 손실수두를 뺀 값이라는 서술은 옳지 않다.

펌프특성곡선은 토출유량(Q)에 따른 양정·효율·축동력의 관계를 나타내며, 펌프는 효율이 가장 높은 점 부근에서 운전되도록 계획하고, 실제 운전점은 관로저항곡선과 펌프양정곡선의 교점에서 결정된다.

전양정 12m에 대한 수동력이 약 320마력이므로 펌프의 효율은 약 0.80이다.

먼저 전양정은 양정고에 총손실수두를 더해 구한다.
$H = 10\,\mathrm{m} + 2\,\mathrm{m} = 12\,\mathrm{m}$

물에 실제로 전달되는 수동력은 단위중량·유량·전양정의 곱이다.
$P_w = \gamma Q H = 1{,}000 \times 2 \times 12 = 24{,}000\ \mathrm{kgf \cdot m/s}$
1마력을 75 kgf·m/s로 환산하면
$P_w = \dfrac{24{,}000}{75} = 320\ \mathrm{HP}$

효율은 수동력을 축동력으로 나눈 값이다.
$\eta = \dfrac{P_w}{P_s} = \dfrac{320}{400} = 0.80$
영마력 환산값인 76 kgf·m/s를 쓰더라도 $24{,}000 / 76 \div 400 \approx 0.79$로 같은 값에 수렴하므로, 이 펌프의 효율은 약 0.80이다.

펌프의 상사법칙에서 동력은 회전수의 3승에 비례하므로 옳은 관계식은 $P_2 = P_1 \left( \dfrac{N_2}{N_1} \right)^3$이다.

임펠러 직경이 같은 동일 펌프에서 회전수만 바꾸면 토출량은 회전수에 비례하고 $Q \propto N$, 전양정은 회전수의 제곱에 비례한다 $H \propto N^2$.

동력은 유량과 전양정의 곱에 비례하므로 $P \propto Q H \propto N \times N^2 = N^3$가 되어, 회전수를 2배로 올리면 동력은 8배로 커진다. 지수가 2인 형태는 동력이 아니라 전양정의 관계식이고, 분자와 분모의 첨자가 뒤집힌 형태는 회전수가 올라갈 때 동력이 줄어드는 잘못된 관계가 된다.

수격작용 대책은 크게 압력강하(부압) 방지대책과 압력상승 경감대책으로 나뉜다. 플라이휠은 펌프 정지 시 회전체의 관성을 키워 유속 감소를 완만하게 함으로써 부압·수주분리 등 압력강하를 방지하는 방법이며, 압력상승을 경감시키는 방법은 아니다.

나머지는 모두 밸브의 폐쇄 거동을 조절해 압력상승을 억제하는 방법이다. 급폐식 체크밸브는 역류가 본격화되기 전에 신속히 닫아 역류에 의한 충격압을 줄이고, 완폐식 체크밸브와 콘밸브는 밸브를 서서히 닫아 급격한 유속 변화를 완화한다.

펌프 대수를 계획수량만으로 정한다는 설명만 틀리고, 나머지 세 설명은 모두 옳다.

송수펌프는 정수장에서 배수지로 거의 일정한 수량을 보내는 설비이므로 효율이 높은 운전점에서 그 수량을 양수할 수 있는 용량과 대수로 정하고, 배수펌프는 급수구역의 시간별 사용량 변동을 그대로 따라가야 하므로 변동에 대응 가능한 용량과 대수로 정한다. 예비기 역시 펌프가 정지해도 급수에 지장이 없다면 두지 않을 수 있다.

반면 대수 결정에는 계획수량 외에 수량 변동의 폭, 고효율 운전점 유지, 유지관리와 점검 시의 여유, 예비기 확보까지 함께 고려되어야 한다. 계획수량만 보고 정하면 저수요 시 펌프가 저효율 영역에서 운전되거나 점검 중 급수가 끊기는 문제가 생긴다.