22년 1회차

고도산화법(AOP)은 오존이나 과산화수소 등을 이용해 OH 라디칼을 생성시켜 난분해성 유기물을 산화시키는 공정이다.

오존과 자외선(UV)을 병용하면 오존 분해가 촉진되어 OH 라디칼 생성량이 늘어나므로 대표적인 오존 기반 AOP 조합에 해당한다.

낮은 pH, 이산화탄소, 적외선은 오존의 라디칼 생성을 촉진하는 조합으로 쓰이지 않는다.

비저항치는 슬러지 탈수 시 여과저항의 크기를 나타내는 지표로, 값이 클수록 물이 빠지기 어려워 탈수성이 나쁘다는 것을 의미한다.

따라서 비저항치가 크면 탈수성이 좋다는 설명은 사실과 반대로 서술된 것이다.

슬러지 농도가 높을수록 탈수효율이 향상된다는 점, 간헐운전 시 농축조가 저류기능을 겸한다는 점, 저류조에 교반기를 설치해야 한다는 점은 모두 옳은 설명이다.

역세척 시 여재의 팽창률은 수온이 낮아 점성이 클수록 같은 유속에서도 더 크게 나타난다.

따라서 동일한 팽창률을 얻으려면 점성이 작은 고수온기(여름철)에 더 큰 역세척 유속이 필요하며, 설계는 이 최대 소요유속을 기준으로 해야 한다.

저수온 시의 유속을 기준으로 설계하면 고수온기에 팽창이 부족해 세척이 불충분해지므로 이 서술은 옳지 않다.

표면세척 노즐이 팽창된 여층에 묻히도록 하는 점, 최적 팽창률이 20~30% 정도인 점, 여재 입경이 커질수록 역세척 속도를 높여야 하는 점은 모두 옳은 설명이다.

정수시설기준상 액화염소의 저장량은 1일 사용량의 10일분 이상으로 확보하도록 정하고 있어, 5일분 이상이라는 서술은 기준에 미달한다.

저장용기를 40℃ 이하로 유지하는 것, 저장조에 공기공급장치를 두는 것, 저장조를 2기 이상 설치해 1기를 예비로 두는 것은 모두 옳은 설명이다.

급속여과지의 역세척 주기가 길어져 여층이 충분히 세정되지 못하면, 여재 사이에 쌓여 있던 미세한 활성탄 입자가 여과수 쪽으로 빠져나가는 누출이 발생할 수 있다.

분말활성탄은 흡착에 필요한 접촉시간을 되도록 길게 확보해야 하므로 10분을 적당한 접촉시간으로 보기 어렵고, 흡착은 친수성·저분자 물질보다 소수성이고 분자량이 큰 물질에서 잘 일어난다.

또한 활성탄이 소비하는 염소량은 활성탄의 종류와 수질에 따라 달라져 활성탄 1mg당 염소 2mg처럼 일정한 값으로 규정되지 않으므로, 나머지 서술은 옳지 않다.

금속염 응집제는 수중에 투입되는 즉시 가수분해가 일어나므로 매우 짧은 순간 혼화가 요구되는데, 기계식 급속혼화 설비는 오히려 혼화시간이 길어져 이 요구조건에 대응하기 어렵다는 점이 단점으로 지적된다.

따라서 혼화시간이 짧다는 서술은 실제와 반대이며, 순간혼화가 어려운 점·단락류 발생·back-mixing 발생은 기계식 급속혼화의 실제 단점에 해당한다.

유리잔류염소는 수중에서 생성되는 차아염소산(HOCl)과 차아염소산이온(OCl⁻)을 모두 포함하는 개념이며, 어느 한쪽만을 의미하지 않는다.

따라서 차아염소산을 제외하고 차아염소산이온만 유리잔류염소라고 한 서술은 옳지 않다.

암모니아가 염소와 결합해 클로라민을 형성하며 질소가 질소가스로 전환되는 점, 유기물이 트리할로메탄 전구물질이 되는 점, 관벽 부착물이 염소요구량을 높이는 점은 모두 옳은 설명이다.

현탁성(입자성) 전구물질은 응집·침전으로 효과적으로 제거되는 반면, 용해성 전구물질은 응집만으로는 잘 제거되지 않아 분말·입상 활성탄 흡착으로 처리한다.

따라서 용해성과 현탁성의 처리방법을 서로 바꿔 설명한 이 항목이 옳지 않다.

휴믹산은 분자량이 커서 활성탄 세공 내부로 잘 들어가지 못하므로 분자량이 작은 펄빅산보다 활성탄 제거능이 작다는 점, 휘발성유기화합물에 폭기·입상활성탄을 쓰는 점, 질산성질소를 이온교환·생물처리·역삼투로 제거하는 점은 모두 옳은 설명이다.

생물활성탄(BAC)은 활성탄 표면에 부착된 미생물의 생물학적 분해작용에 의존하는데, 겨울철처럼 수온이 낮아지면 미생물 활성이 떨어져 제거효율이 낮아진다.

흡착 가능한 최대량은 접촉 가능한 세공 내 비표면적이 클수록 커지므로 비표면적에 비례하지 반비례하지 않는다.

또 입상활성탄은 철·망간 제거를 주목적으로 하는 공정이 아니고 염소와 동시에 주입하면 활성탄이 염소를 소비·분해시켜 바람직하지 않으며, 오염물질의 종류에 따라 흡착 특성이 크게 달라지므로 나머지 서술은 옳지 않다.

폴리염화알루미늄(PACl)은 액체 상태에서 이미 가수분해가 진행되어 중합체 형태로 존재하기 때문에, alum보다 넓은 pH 범위에서 안정적으로 응집 효과를 낼 수 있다.

PACl은 alum보다 알칼리도 감소폭이 작은 편이고, PACl과 alum을 혼합하면 오히려 불용성 침전물이 생길 위험이 있어 함께 쓰는 것은 권장되지 않으며, 철염계 응집제는 오히려 적용 pH 범위가 넓고 플록 침강성이 양호한 편이라 나머지 서술은 옳지 않다.

바닥판에 분산실과 송수실을 병렬로 배치해 압력실 없이 얕게 시공하는 하부집수장치는 유공블록형이다.

유공블록형은 블록 내부가 송수실과 분산실의 2단 구조로 되어 있어, 송수실로 들어온 물이 작은 구멍을 통해 분산실로 퍼지면서 여과지 바닥 전면에 압력이 고르게 걸린다. 그 결과 평면적으로 균등한 여과와 역세척이 가능하고, 별도의 하부 압력실이 없어 여과지 구조 높이를 줄일 수 있다.

• 스트레이너형 — 바닥판에 스트레이너를 다수 꽂는 방식으로, 아래에 압력실(하부 집수실)을 두어야 하므로 구조가 깊어진다.
• 휠러형 — 바닥의 오목한 반구형 공간에 자기제 구슬을 채워 물을 분산시키는 방식이다.
• 유공관형 — 주관에 유공지관을 빗살 모양으로 붙인 관 조합으로, 분산실 구조가 없어 균등성이 상대적으로 떨어진다.

필요한 총 여과면적은 계획정수량을 여과속도로 나눠 구한다.

$A = \dfrac{Q}{v} = \dfrac{500{,}000\ \mathrm{m^3/d}}{120\ \mathrm{m/d}} = 4{,}166.7\ \mathrm{m^2}$

여과지 1지의 면적이 140m²이므로 필요 여과지수는 $\dfrac{4{,}166.7}{140} = 29.8$지이며, 소수점을 올림하면 30지가 필요하다.

염소는 소독력이 우수하고 대량의 물도 손쉽게 처리할 수 있으며, 소독 후에도 잔류효과가 남아 배급수 과정의 재오염을 억제하는 장점이 있다.

염소는 크립토스포리디움 같은 내성 병원체에는 효과가 낮아 완전한 소독제라 할 수 없고, 오존은 반응성이 커서 소독부산물을 생성할 수 있으며 잔류효과가 거의 없고, 자외선 역시 잔류효과가 없으므로 나머지 서술은 옳지 않다.

응집제 주입량 대비 탁도의 비(Al/T)가 높아질수록 슬러지 중 겔상의 수산화알루미늄 플록이 차지하는 비중이 커져 비저항치가 커지고 탈수성은 오히려 나빠진다.

따라서 Al/T 비가 높을수록 탈수성이 좋아진다는 서술은 옳지 않다.

리프테스트로 비저항치를 구하는 점, 부영양화로 유기물이 늘면 비저항치가 커져 탈수성이 나빠지는 점, 고탁도 시 발생 슬러지의 탈수성·농축성이 양호한 점은 모두 옳은 설명이다.

반응식의 몰비 1:3과 하루 응집제 사용량 100 kg으로 계산하면 필요한 알칼리도는 약 73.0 kg이다.

먼저 하루 응집제 사용량을 구한다.
$20\ \mathrm{mg/L}\times 5{,}000\ \mathrm{m^3/d}=100{,}000\ \mathrm{g/d}=100\ \mathrm{kg/d}$

반응식에서 황산알루미늄 1몰에 중탄산칼슘 3몰이 소요되고, 주입률이 결정 수화물 기준이므로 분자량 666을 그대로 쓴다.
$100\times\dfrac{3\times 162}{666}=100\times\dfrac{486}{666}=73.0\ \mathrm{kg}$

여기서 무수물 분자량 342를 대입하면 142 kg이 나오는데, 주입률이 18수화물 기준으로 제시되었으므로 666을 쓰는 것이 맞다.

필요한 유효염소 질량유량을 먼저 구한다.

$3{,}000\ \mathrm{m^3/h} \times 2\ \mathrm{mg/L} = 6{,}000\ \mathrm{g/h} = 6\ \mathrm{kg/h}$

차아염소산나트륨 용액은 유효염소 6%이므로 필요한 용액 질량은 $\dfrac{6\ \mathrm{kg/h}}{0.06} = 100\ \mathrm{kg/h}$이고, 비중 1.1을 적용하면 용적주입량은 $\dfrac{100\ \mathrm{kg/h}}{1.1\ \mathrm{kg/L}} \approx 91\ \mathrm{L/h}$이다.

완전히 건조한 염소가스는 상온에서 철(강)이나 구리 같은 금속을 거의 부식시키지 않으며, 오히려 수분이 존재할 때 대부분의 금속을 심하게 부식시킨다.

따라서 완전 건조 염소가 금속과 잘 반응한다는 서술은 사실과 반대이다.

암모니아수로 누출을 감지하는 점, 중화반응탑에서 수산화나트륨용액과 염소가스를 기액반응시켜 중화하는 점은 모두 옳은 설명이다.

여과층 팽창률이 낮은 경우는 세척이 불충분해지는 문제는 있어도 여재 자체가 유출수 쪽으로 씻겨나가는 과도한 유실의 원인이 되지는 않는다.

반대로 역세척속도를 과도하게 높이거나 표면·역세척을 필요 이상으로 길게 하는 경우, 트로프 높이가 지나치게 낮은 경우는 여재가 유실수와 함께 넘쳐 나갈 위험을 키운다.

균등계수가 커지면 여재 입경 분포가 고르지 않아 공극률이 작아지고 여과저항이 오히려 증가한다.

따라서 균등계수를 높여 여과저항을 감소시킨다는 서술은 옳지 않으며, 폐색 방지를 위해서는 균등계수를 낮춰 여재를 고르게 하는 것이 바람직하다.

표면여과에서 폐색·부압이 잘 발생하는 점, 유출측 수위를 여재표면보다 높게 유지하는 점, 세척 불량 시 공기병용세척·표면세척을 병용하는 점은 모두 옳은 설명이다.

제시된 네 가지는 모두 전염소처리ㆍ중간염소처리의 목적에 해당한다.

• 산화 작용 — 암모니아성질소ㆍ아질산성질소ㆍ황화수소ㆍ페놀류 등 환원성 물질과 유기물을 미리 산화시킨다.
• 생물 장애 방지 — 조류ㆍ소형동물ㆍ철박테리아를 사멸시켜 침전지와 여과지에서 번식해 통수 장애를 일으키는 것을 막는다.
• 철ㆍ망간 대책 — 용존 상태의 철ㆍ망간을 미리 산화해 불용성으로 바꿔 침전ㆍ여과에서 제거함으로써, 후염소처리 단계에서 탁도ㆍ색도가 올라가는 것을 방지한다.
• 이취미 제거 — 황화수소 냄새, 하수 냄새, 조류에서 비롯된 냄새를 없앤다.

전염소처리는 침전 이전에, 중간염소처리는 침전지와 여과지 사이에 주입한다는 주입 지점의 차이만 있을 뿐 목적은 같다. 다만 원수에 유기물이 많으면 소독부산물(트리할로메탄 등) 생성이 늘어나므로 주입 지점과 주입량을 신중히 조절해야 한다.

수산화이온 농도로부터 $\mathrm{pOH} = -\log(0.005) \approx 2.3$을 구한다.

물의 이온곱 관계에 따라 $\mathrm{pH} = 14 - \mathrm{pOH} \approx 14 - 2.3 = 11.7$이 된다.

크립토스포리디움 난포낭 분포실태 조사는 원수에서 기준 이상 검출되었을 때 정수에서 추적 조사하는 구조다.

정수 조사에 대해 "정수에서는 원수의 수질조사 결과 원수 중 크립토스포리디움 난포낭 또는 지아디아 포낭이 10개체/100L 이상 확인되는 경우"라고 한 설명이 틀렸는데, 실제 수도법령상 기준은 원수에서 1개체/100L 이상일 때 정수장에서 조사하도록 규정되어 있다.

• 원수는 소독 이전 지점의 취수구 직전에서 채취하는 원칙이 맞다.
• 정수는 정수장 유출수나 불활성화 인정 지점에서 채취하는 것이 맞다.
• 일일 5,000㎥ 이상 정수장이 조사대상인 것도 맞다.

옳은 것은 응집제의 희석배율을 가능한 한 적게 한다는 것과 응집제가 콜로이드의 제타전위를 감소시킨다는 두 설명이다.

응집은 응집제가 내놓는 다가 양이온이 콜로이드 표면의 음전하를 중화해 제타전위를 낮추고 입자 간 정전기적 반발력을 줄이는 과정이다. 반발력이 작아져야 입자가 충돌·부착해 플록으로 자라므로, 반발력이 증가해서 쉽게 침전한다는 서술은 원리가 거꾸로다.

희석배율은, 응집제를 지나치게 묽게 희석하면 주입 전에 가수분해가 진행되어 응집력이 떨어지므로 희석을 최소한으로 하는 것이 바람직하다.

또 응집보조제(알긴산나트륨·활성규산·고분자응집제 등)는 가교작용으로 플록을 크고 무겁게 만들어 침강성을 높이는 약품이므로, 침강성이 약한 플록을 형성한다는 설명은 그 역할과 정반대다.

먹는물관리법상 먹는물은 먹는 데 통상 사용하는 자연 상태의 물과 이를 먹기에 적합하게 처리한 수돗물, 그리고 먹는샘물·먹는염지하수·먹는해양심층수 등을 가리키는 개념이다.

반면 샘물은 암반대수층 안의 지하수 등 먹는샘물을 만들기 위한 원수를 뜻하는 별도의 용어로, 먹는물로 열거된 항목에 포함되지 않는다.

탄산경도인 중탄산칼슘·중탄산마그네슘은 소석회(Ca(OH)₂)만으로 침전 제거되고, 칼슘의 비탄산경도인 황산칼슘은 소다회(Na₂CO₃)만으로 제거된다.

다만 마그네슘의 비탄산경도(황산마그네슘)는 마그네슘을 수산화물로 침전시키기 위한 소석회와, 그 과정에서 남는 황산이온(생성된 황산칼슘 성분)을 처리하기 위한 소다회가 모두 필요한 경도물질이다.

이산화염소는 페놀류를 분해해 맛·냄새와 색도 제거에 효과적이고, THM을 생성하지 않는 대신 아염소산이온과 같은 무기 부산물을 남긴다는 점, 염소 유래 황화합물의 냄새를 제거할 수 있다는 점은 모두 옳은 설명이다.

반면 이산화염소는 일정한 잔류성을 가지며 소독력이 pH 변화에 크게 좌우되지 않는 편이므로, pH에 따라 소독특성이 달라지고 잔류성이 없다는 서술은 옳지 않다.

불활성화비 1 미만이 24시간 지속되는 경우는 소독 이론값에 관한 사후 평가 항목으로, 실제 수질 기준 위반이나 즉각적 건강 위해를 의미하지 않으므로 긴급 보고 대상에 해당하지 않는다.

수도법령상 일반수도사업자가 주민에게 알리고 조치해야 하는 사유는 즉각적인 건강 위해 또는 수질 이상 신호를 나타내는 경우로 제한된다. 다음은 모두 수질 기준 불만족 또는 소독 부족을 직접 나타내는 즉시 대응 사항으로서 보고 및 주민 알림 대상이다.

• 분원성대장균군 검출
• 탁도 1NTU 초과 24시간 이상 지속
• 잔류염소 미만 1시간 이상 지속

지표미생물은 자연 수환경에서는 증식하지 않아야 검출량이 실제 오염 정도를 왜곡 없이 반영할 수 있다.

자연상태의 물에서 잘 성장(증식)한다면 오염원과 무관하게 개체수가 늘어날 수 있어 지표로서의 신뢰성이 떨어지므로, 이 조건은 지표미생물 선정기준으로 옳지 않다.

검출이 빠르고 재현성이 있어야 하는 점, 개체수가 오염도와 연관되어야 하는 점, 병원균보다 생존기간이 길고 개체수가 많아야 하는 점은 모두 타당한 선정기준이다.

바탕시험값을 뺀 소비량을 0.002 M 과망간산칼륨용액의 상당량으로 환산하면 약 4.74 mg/L이다.

산성법 산출식은 $\text{KMnO}_4\ \text{소비량}(\mathrm{mg/L}) = (a-b) \times f \times 0.316 \times \dfrac{1000}{V}$이며, a는 시료 적정에 쓴 양 1.8 mL, b는 정제수로 같은 방법으로 시험한 바탕시험값 0.3 mL, f는 농도계수 1, V는 시료량 100 mL이다.

대입하면 $(1.8-0.3) \times 1 \times 0.316 \times \dfrac{1000}{100}$
$= 1.5 \times 0.316 \times 10 = 4.74\ \mathrm{mg/L}$

여기서 0.316은 0.002 M 과망간산칼륨용액 1 mL에 해당하는 KMnO₄의 질량(mg)이고, 1000/V는 100 mL 시료를 1 L 기준으로 올리는 환산인자다. 바탕시험값을 빼지 않으면 5.69 mg/L가, 환산인자를 빠뜨리면 0.474 mg/L가 되어 자릿수가 어긋난다.

먹는물 수질기준상 총트리할로메탄은 $0.1\ \mathrm{mg/L}$를 넘지 않도록 규정되어 있다.

유리잔류염소는 4.0mg/L, 동(구리)은 1mg/L, 색도는 5도를 초과하지 않아야 하므로 각각 5.0mg/L·3.0mg/L·10도라고 한 나머지 서술은 기준치가 틀렸다.

지하수법령상 생활용수의 수질검사 항목은 지하수법령이 지하수 수질기준으로 따로 정한 항목을 따르며, 먹는물관리법의 먹는물 수질기준 설정항목을 그대로 준용하는 것이 아니다.

따라서 생활용수 수질검사 항목이 먹는물관리법상 수질기준 설정항목이라는 서술은 옳지 않다.

지하수관리기본계획을 10년 단위로 수립하는 점, 지하수 개발·이용에 시장·군수·구청장의 허가가 필요한 점, 개발·이용허가의 유효기간이 5년인 점은 모두 옳은 설명이다.

( )에 들어갈 것은 (A) 주입오존량, (B) 배출오존량이다.

제시된 식 $\text{전달효율}(\%) = \dfrac{(A)-(B)}{(A)} \times 100$은 주입한 오존 중 실제로 물에 전달된 비율을 뜻하므로, 분모에는 기준량인 주입오존량이 오고 분자에는 주입량에서 접촉조 배가스로 빠져나간 배출오존량을 뺀 값이 온다.

잔류오존량은 처리수에 남아 있는 용존오존으로 소독능(CT값) 관리에 쓰는 값이지 계통 밖으로 나간 손실분이 아니다. 이를 빼는 항에 넣으면 이미 물에 전달된 오존까지 손실로 계산해 효율이 실제보다 낮게 나온다.

정리하면 전달효율 = (주입오존량 − 배출오존량) ÷ 주입오존량 × 100이며, 배가스 중 배출오존량이 적을수록 오존접촉지의 용해 성능이 좋다는 뜻이 된다.

옳은 것은 시험용수는 증류수 또는 정제수, "즉시"는 30초 이내, 감압은 15 mmHg 이하라는 세 항목이다.

나머지 세 항목은 총칙이 정한 기준값이나 용어의 뜻이 바뀌어 있다.

• 각각의 시험은 실온이 아니라 상온에서 조작하고 조작 직후에 결과를 관찰하도록 규정한다.
• "약"은 기재된 양에 대해 ±10% 이상의 차가 있어서는 안 된다는 뜻으로, ±5%가 아니다.
• "바탕시험을 하여 보정한다"는 시료를 넣지 않고 같은 방법으로 조작한 측정치를 빼는 것을 뜻한다. 시약·기구에서 유래한 값을 덜어내야 시료 고유의 값이 남기 때문이다.

감압의 15 mmHg 이하, "즉시"의 30초 기준은 수치를 그대로 묻는 단골 항목이므로 숫자째 외워 두는 편이 안전하다.

경도를 유발하는 것은 칼슘과 마그네슘뿐이므로 총경도는 250 mg CaCO₃/L이다.

측정값 중 Na⁺ 46 mg/L와 K⁺ 39 mg/L는 1가 알칼리금속으로 경도 유발물질이 아니어서 계산에서 제외한다.

Ca²⁺ 40 mg/L: $40 \times \dfrac{100}{40} = 100\ \mathrm{mg\ CaCO_3/L}$
Mg²⁺ 36 mg/L: $36 \times \dfrac{100}{24} = 150\ \mathrm{mg\ CaCO_3/L}$

두 값을 더하면 $100 + 150 = 250\ \mathrm{mg\ CaCO_3/L}$이다. 환산에 쓴 100/40, 100/24는 CaCO₃의 분자량 100을 각 이온의 원자량으로 나눈 것으로, 둘 다 2가 이온이라 당량 대신 몰비를 그대로 써도 결과가 같다.

자-테스트는 시료 주입 후 급속교반 → 응집제 주입과 pH 조정 → 완속교반 → 플록·침전상태 관찰 → 정치 후 상징수 채취의 순서로 진행한다.

먼저 각 자(jar)에 시료를 같은 양씩 담고 급속교반을 걸어 둔 상태에서 응집제를 빠른 시간 내에 주입하고 pH를 조정한다. 응집제는 물에 닿는 즉시 가수분해되므로 교반이 강할 때 짧은 시간에 고르게 분산시켜야 한다.

이어 완속교반으로 미세플록끼리 충돌·부착시켜 침강 가능한 크기로 키우고, 교반을 마친 뒤 각 자의 플록 형성 정도와 침전상태를 눈으로 비교한다.

끝으로 약 10분간 정지시켜 침전을 완료한 다음 상징수를 조용히 채취해 탁도·pH 등을 측정하고 최적 주입률을 결정한다.

수질오염공정시험기준상 구리의 시험방법은 원자흡수분광광도법, 자외선/가시선 분광법, 유도결합플라스마-원자발광분광법 등으로 규정되어 있다.

양극벗김전압전류법은 납·비소 등 일부 중금속 항목에서 규정된 시험방법으로, 구리의 시험방법에는 해당하지 않는다.

랑게리아지수 계산에는 pH, 수온, 알칼리도, 칼슘이온 농도가 모두 필요하다.

랑게리아지수는 $LI = \mathrm{pH} - \mathrm{pH}_s$로 정의되며, 실제 pH와 탄산칼슘이 포화되는 pH_s의 차이를 뜻한다. 값이 음수이면 탄산칼슘이 녹아 관 내면을 침식하는 부식성 경향, 양수이면 스케일이 석출되는 경향이다.

포화 pH_s는 칼슘경도(Ca²⁺ 농도)와 알칼리도로부터 구하되, 탄산칼슘의 용해도적과 탄산의 해리상수가 온도에 따라 달라지므로 수온 항이 함께 들어간다. 따라서 네 항목 중 어느 하나도 뺄 수 없다.

바꿔 말하면 pH만 측정해서는 부식성을 판정할 수 없고, 같은 pH라도 수온과 칼슘·알칼리도가 다르면 지수의 부호가 뒤집힐 수 있다.

( )에 들어갈 숫자는 순서대로 100, 100, 5000이다.

수도법은 전용상수도를 100명 이상을 수용하는 기숙사·임직원용 주택·요양소 등에서 쓰는 자가용의 수도와, 수도사업에 제공되는 수도 외의 수도로서 급수인구 100명 이상 5천명 이내에 원수나 정수를 공급하는 수도로 정의한다.

급수인구를 셀 때 학교·교회 등의 유동인구를 포함한다는 단서가 함께 출제되므로 놓치지 말아야 한다. 급수인구가 5천명을 넘어서면 전용상수도의 범위를 벗어난다.

수도의 종류별 인구 기준이 서로 섞여 나오는 문제 유형이므로, 전용상수도는 100 · 100 · 5,000 세 숫자로 묶어 기억해 두면 된다.

방선균은 영양세포(생장) 단계에서 지오스민 등의 냄새 유발물질을 왕성하게 생성하며, 포자를 형성하는 시기에는 오히려 대사활동이 줄어 냄새 발생이 감소하는 경향을 보인다.

따라서 포자형태일 때 가장 높은 냄새를 유발한다는 서술은 옳지 않다.

방선균이 호기성 상태일 때 냄새를 주로 유발하는 점, 남조류로 인한 흙·곰팡이·풀 냄새, 황산염환원균이 혐기성 그램음성균으로 다양한 환경에 분포하는 점은 모두 옳은 설명이다.

여과성능 $0.05\ \mathrm{m^3/(m^2 \cdot day)}$ 이상이면서 염화나트륨 제거성능 93% 이상인 조건은 역삼투막모듈의 성능기준에 해당한다.

정밀여과막·한외여과막은 주로 입자·탁도 제거를 목적으로 하여 염류 제거성능이 거의 없고, 나노여과막은 역삼투막보다 낮은 염 제거율 구간을 갖는다.

분말활성탄 저장조에서 가교(bridge) 현상을 막으려면 저장조 출구를 충분히 넓게 하여 활성탄이 뭉쳐 막히지 않고 원활히 흘러내리도록 해야 한다.

출구 크기를 오히려 작게 하면 활성탄이 좁은 통로에서 서로 걸려 가교를 형성하기 쉬워지므로, 이는 방지대책이 아니라 문제를 악화시키는 조치다.

내면에 평활한 라이닝을 두는 것, 측벽에 진동장치·통기장치를 설치하는 것은 실제 가교 방지대책에 해당한다.

배관계와 공진이 일어나면 진동·소음이 크게 증폭되므로, 설계·운전 시에는 펌프의 압력맥동 기본주파수가 배관계의 고유진동수와 일치하지 않도록 회전속도를 선정해야 한다.

두 주파수를 일치시키도록 제어한다는 서술은 오히려 공진을 유발하는 조치이므로 옳지 않다.

독립기초 중량을 기계중량의 약 3배 이상으로 하는 것, 소형기기를 방진베드로 절연하는 것, 배관이 벽을 관통할 때 신축이음관으로 절연하는 것은 모두 타당한 대책이다.

유기물 함량이 40%를 초과하는 정수장 슬러지를 관리형 매립시설에 매립할 때는, 침출수 발생을 억제하기 위해 탈수된 슬러지의 수분함량을 85% 이하로 관리하도록 정하고 있다.

수분함량이 이 기준을 초과하면 매립지 침출수 부담이 커지고 안정화가 어려워지므로 탈수 공정을 통해 수분을 충분히 낮춰야 한다.

소다회(Na₂CO₃)는 물에 녹여 용액으로 주입하는 습식주입과, 분말 형태로 그대로 주입하는 건식주입이 모두 가능해 두 방식을 혼용할 수 있는 약품이다.

반면 액체황산알루미늄과 활성규산은 액체 상태로 주입하고 고형황산알루미늄은 용해조에서 녹여 주입하므로, 건식과 습식을 자유롭게 혼용하는 대상으로 보기 어렵다.

하이드로포일형 임펠러는 회전축에 대해 비스듬히(경사지게) 날개가 부착되는 구조이며, 축과 평행하게 날개를 붙이는 방식이 아니다.

이 형상 덕분에 유체 전단율이 우수하면서도 동력소모가 적고, 축류 흐름을 형성해 응집효율이 좋고 사각지대 발생이 적다는 장점이 있다. 다만 곡면 형상 때문에 임펠러 제작이 까다롭다는 단점도 함께 지닌다.

제시된 설계기준은 슬러지의 고형물 농도를 높여 부피를 줄이는 농축조의 것이다.

자료에 나온 대로 계획슬러지량을 기준으로 용량을 정하고 고형물부하 10~20 kg/(㎡·d)를 표준으로 삼아 소요 면적을 결정하며, 고수위에서 주벽 상단까지 여유고 30 cm 이상과 바닥면 경사 1/10 이상을 두어 슬러지가 중앙으로 모이게 한다.

특히 슬러지수집기·슬러지배출관과 함께 상징수배출장치를 갖춘다는 항목이 결정적인 단서다. 고형물을 가라앉혀 아래로 빼고 위의 맑은 물을 따로 반송하는 구조는 농축 기능을 가진 시설에만 해당한다.

• 배출수지는 여과지 역세척 배출수를 일시 저류·균등화하는 조로, 용량을 역세척 배출수량 기준으로 정한다.
• 배슬러지지는 침전지에서 배출된 슬러지를 모아 후속 시설로 균등하게 보내는 조이고, 조정조 역시 유량·수질 균등화가 목적이어서 고형물부하로 면적을 정하지 않는다.

중대연구실사고가 발생하면 보고해야 할 상대는 과학기술정보통신부장관이다.

「연구실 안전환경 조성에 관한 법률」은 사망이나 중상 등 중대연구실사고가 난 경우 연구주체의 장이 지체 없이 전화·팩스·전자우편이나 그 밖의 적절한 방법으로 과학기술정보통신부장관에게 보고하도록 정하고 있다.

이 법의 주무부처가 과학기술정보통신부라는 점이 핵심이다. 사업장의 산업재해를 다루는 산업안전보건법(고용노동부)이나 환경 관련 법령(환경부)과는 소관 부처가 다르다.

또한 보고 상대는 지방자치단체의 장이 아니라 중앙부처의 주무장관이며, 보고는 사고 발생 즉시 이루어져야 한다는 점도 함께 묻는다.

두 목록에 공통으로 들어가는 것은 리프트, 압력용기, 곤돌라이다.

안전인증대상기계등에는 프레스, 전단기 및 절곡기, 크레인, 리프트, 압력용기, 롤러기, 사출성형기, 고소작업대, 곤돌라가 포함되며, 이 세 가지는 안전검사대상기계등에도 그대로 들어 있어 제조·수입 단계의 인증과 사용 중 정기검사를 모두 받는다.

• 컨베이어는 산업용 로봇, 원심기, 국소배기장치와 마찬가지로 안전검사대상에만 해당하고 안전인증대상은 아니다.
• 탈수기는 두 목록 어디에도 그 이름으로 올라 있지 않다.

따라서 양쪽에 모두 걸리는 기계는 리프트·압력용기·곤돌라로 묶어 기억하면 유사 문제를 빠르게 정리할 수 있다.

오존 이용률은 주입된 오존 중 실제로 소비(반응)된 양의 비율로, 주입량에서 잔류오존량과 배출오존량을 뺀 값을 주입량으로 나누어 구한다.

$\eta = \dfrac{50-10-5}{50}\times100 = 70\%$

따라서 이 조건에서 오존 이용률은 70%이다.

완속여과지 여과모래의 표준 선정기준은 유효경 0.3~0.45mm, 균등계수 2.0 이하이며, 모래층 두께는 70~90cm 정도이다.

• 유효경 2~3mm는 지나치게 굵어 완속여과 모래 기준에 맞지 않는다.
• 모래층 두께 15~30cm나 10~15cm는 완속여과의 표준 두께(70~90cm)에 크게 못 미친다.

공기밸브는 관로의 종단도상 요철부(국부적인 상향 돌출부, 고지점)에 설치하는 것이 원칙이며, 단순히 전체 관로의 중간지점에 설치하는 것이 아니다.

관경 400mm 이상의 본관에는 급속공기밸브 또는 쌍구공기밸브를 설치하고, 한랭지에서는 동결 방지를 위해 밸브실 뚜껑을 이중구조로 하며, 보수를 위한 제수밸브도 함께 설치한다.

정수장 내 탈수기동, 취수장, 가압장 등 개별 단위공정 현장에 설치되어 운전조작과 데이터베이스 기능을 담당하고 모니터·키보드·마우스로 구성되는 감시제어설비는 현장제어반(Field Control Station)이다.

• 데이터서버는 전체 시스템의 데이터를 저장·관리하는 서버 설비이다.
• 중앙제어반은 정수장 전체를 총괄 감시·제어하는 중앙통제 설비이다.
• 엔지니어링반은 시스템 설정·프로그램 변경 등 엔지니어링 작업용 설비이다.

유량제어밸브는 검출기의 하류측에 설치해야 하며, 상류측에 설치하면 밸브에서 발생하는 와류나 기포가 검출부의 유속 분포를 흐트러뜨려 측정 정확도를 떨어뜨린다.

구경은 평균유속이 1~3m/s가 되도록 선정하고, 검출기를 수직·경사로 설치할 때는 흐름을 아래에서 위로 향하게 하며 전극은 수평이 되도록 하고, 관을 완전히 채우기 어려우면 비만수형 전자유량계를 검토한다.

KEC(한국전기설비규정)의 전선식별 색상표에 따르면 L1은 갈색으로 표시한다. 보호도체(PE)는 녹색-노랑 조합을 사용한다.

중성점 직접접지방식은 지락사고 시 중성점 전위가 거의 0에 가깝게 낮게 유지되는 것이 특징이며, 전위가 높아지는 것이 아니다.

대신 지락전류가 커서 보호계전기 동작이 확실하고, 계통의 절연 레벨을 낮출 수 있어 변압기 등에 단절연을 적용할 수 있다는 장점이 있다.

공기 흡입은 흡입측 배관이나 수위 조건 등 수력학적(운전) 원인에 해당하며, 펌프 자체의 기계적 결함으로 보지 않는다.

• 직결상태 불완전, 회전체 불평형, 베어링 손상은 모두 펌프 본체·구동계의 기계적 원인에 해당한다.

1:N 대향시스템은 N개소의 단말국이 1개소의 기지국 공통설비를 통해 일괄적으로 감시·제어되는 구성 방식이다.

• 기지국이 고장 나면 단말국 N국 전체의 감시조작이 불가능해진다.
• 이 방식은 다수의 단말국을 갖는 규모 있는 시설에 적합하며, 2국 이하의 소규모 시설용은 아니다.
• 공통설비를 다수 단말국이 공유하는 구조라 신호 전송속도가 다른 방식보다 특별히 빠르다고 보기 어렵다.

플록형성지의 계측항목에 해당하는 것은 pH와 유량이다.

플록형성지에서는 응집이 제대로 진행되는지를 관리하기 위해 처리 유량과 함께 응집에 가장 결정적인 인자인 pH를 계측하고, 그 값으로 약품주입률과 교반강도를 조정한다.

• BOD(UV)계는 유기물 오염도를 연속 감시하는 계기로 원수(취수지점·착수정)의 수질감시에 배치하는 항목이다.
• 조류 계측 역시 이취미와 여과지 폐색에 대비해 원수·정수장 유입부에서 감시하는 항목이지, 이미 응집이 진행 중인 플록형성지의 운전지표가 아니다.

정리하면 플록형성지의 계측은 공정 운전조건인 유량과 화학조건인 pH를 잡는 데 초점이 있다.

차압식 수위계는 수중의 어느 지점에서 측정되는 정압력이 수면까지의 거리(수심)·물의 밀도·중력가속도의 곱과 이루는 관계(P=ρgh)를 이용해 압력값을 수위로 환산하는 방식이다. 실제로 정압력은 이 세 값의 곱에 비례한다.

정전용량식은 전극과 물 사이의 정전용량 변화를, 투입식은 수중에 투입한 압력센서의 수압을, 플로트식은 부표의 상하 움직임을 이용하므로 위 원리와는 다르다.

Y-Δ 기동은 기동 시 고정자 권선을 Y로 접속해 상전압을 Δ접속의 1/√3로 낮추고, 그 결과 기동전류와 기동토크가 모두 직입기동의 1/3이 되는 방식이다.

Y접속에서 각 상에 걸리는 전압은 선간전압의 $\dfrac{1}{\sqrt{3}}$배다. 상전류는 전압에 비례해 $\dfrac{1}{\sqrt{3}}$배가 되고, Δ접속의 선전류가 상전류의 $\sqrt{3}$배였던 관계까지 사라지므로 선전류는 결국 $\dfrac{1}{\sqrt{3}}\times\dfrac{1}{\sqrt{3}}=\dfrac{1}{3}$배가 된다.

토크는 전압의 제곱에 비례하므로 $\left(\dfrac{1}{\sqrt{3}}\right)^{2}=\dfrac{1}{3}$, 즉 기동토크도 전전압 기동의 1/3이다. 따라서 빈칸은 순서대로 1/3, 1/√3, 1/3이 들어간다.

오리피스의 이론유량은 $Q_{th}=A\sqrt{2gh}$로 구하고, 유량계수는 실제유량과 이론유량의 비로 구한다.

$A=\dfrac{\pi (0.04)^2}{4}=1.257\times10^{-3}\,\mathrm{m^2}$
$Q_{th}=A\sqrt{2\times9.8\times2}\approx7.87\times10^{-3}\,\mathrm{m^3/s}$

$C=\dfrac{Q}{Q_{th}}=\dfrac{4.88\times10^{-3}}{7.87\times10^{-3}}\approx0.62$

따라서 유량계수는 약 0.62이다.

유효흡입수두(NPSH)는 공동현상 발생을 방지하기 위한 핵심 지표로, 가용유효흡입수두가 필요유효흡입수두보다 커야 캐비테이션을 막을 수 있다. 따라서 NPSH가 공동현상 방지와 무관하다는 설명은 옳지 않다.

동일 토출량·회전속도에서는 양쪽흡입펌프가 한쪽흡입펌프보다 캐비테이션에 유리하며, 유체 압력이 포화증기압 아래로 떨어져 부압이 형성될 때 특히 임펠러 입구에서 공동현상이 발생하기 쉽다.

베르누이 방정식은 비압축성·비점성 유체를 가정하여 에너지 보존 관계로부터 유도된다.

• 점성이 있는 유체는 실제유체이며, 점성이 없다고 가정한 유체를 이상유체라 한다.
• 연속방정식은 뉴턴의 제2법칙이 아니라 질량보존의 법칙으로부터 유도된다.
• 운동량 방정식은 질량보존이 아니라 뉴턴의 제2법칙으로부터 유도된다.

엘보에서 생기는 국부손실을 같은 크기의 마찰손실을 내는 직관 길이로 환산한 것이 등가관 길이이므로 $L_e=\dfrac{K\,d}{f}$가 된다.

엘보의 국부손실은 $h_L=K\dfrac{v^{2}}{2g}$, 길이 $L_e$인 등가관의 마찰손실은 $h_L=f\dfrac{L_e}{d}\dfrac{v^{2}}{2g}$로 표현된다.

두 손실이 같다고 두면 속도수두가 소거되어 $K=f\dfrac{L_e}{d}$가 되고, 이를 정리하면 $L_e=\dfrac{K d}{f}$다. 손실계수 K와 관지름 d가 클수록 등가길이는 길어지고, 마찰손실계수 f가 클수록 짧아진다.

펌프 전양정은 토출측과 흡입측의 압력수두 차와 위치수두 차의 합으로 구하며, 두 지점의 관경이 같아 유속수두 차는 없다고 볼 수 있다.

$H = H_B - H_A + \Delta z = 40-(-3.5)+0.5$

계산하면 $H = 44\,\mathrm{m}$로, 전양정은 44m이다.

병렬운전은 관로 저항이 작은 계통에서 유량 증대 효과가 크게 나타나며, 저항이 큰 관로에서는 오히려 직렬운전이 유리하다.

동일 특성 펌프를 병렬로 운전하면 전양정은 단독펌프와 같고 이론상 양수량은 단독펌프의 2배가 되지만, 실제 운전점에서는 관로저항 증가로 유량이 2배 이하에 그친다.

바닥폭 5m, 수심 3m, 측벽 경사 45°인 사다리꼴 수로이므로 단면적 A ≒ 24㎡, 경심 R ≒ 1.78m다.

측벽이 45°이면 한쪽 수평 확대폭이 수심과 같으므로 수면폭은 $5+2\times3=11\,\mathrm{m}$이고, 단면적은 $A=\dfrac{5+11}{2}\times3=24\,\mathrm{m^2}$다.

윤변은 바닥 5m에 45° 경사면 $\sqrt{3^{2}+3^{2}}=4.24\,\mathrm{m}$ 두 개를 더해 $P=5+2\times4.24=13.49\,\mathrm{m}$다.

따라서 경심은 $R=\dfrac{A}{P}=\dfrac{24}{13.49}\fallingdotseq1.78\,\mathrm{m}$가 된다.

원형 관로가 만관으로 흐를 때 Manning식과 Darcy–Weisbach식을 연결하면 $f=\dfrac{124.6\,n^{2}}{D^{1/3}}$가 된다.

Manning식 $V=\dfrac{1}{n}R^{2/3}I^{1/2}$에서 만관 원형관의 경심은 $R=\dfrac{D}{4}$이므로 동수경사는 $I=\dfrac{n^{2}V^{2}}{(D/4)^{4/3}}$다.

Darcy–Weisbach식으로 쓴 동수경사는 $I=\dfrac{h_L}{L}=f\dfrac{V^{2}}{2gD}$이므로, 두 식을 같다고 두면 $f=\dfrac{2gD\,n^{2}}{(D/4)^{4/3}}=2g\cdot4^{4/3}\dfrac{n^{2}}{D^{1/3}}$가 된다.

여기에 $g=9.8\,\mathrm{m/s^2}$, $4^{4/3}=6.35$를 대입하면 계수는 $2\times9.8\times6.35\fallingdotseq124.6$이 되어, 마찰손실계수는 조도계수의 제곱에 비례하고 관지름의 1/3제곱에 반비례한다.

배수관망(폐합회로) 해석은 각 관로의 유량(또는 손실수두)을 가정한 후 반복 보정하는 방식을 사용하며, 이때 적용하는 손실수두 공식은 헤이즌-윌리엄스식이나 다르시-바이스바흐식 등이지 Einstein-Brown 공식이 아니다. Einstein-Brown 공식은 유사(퇴적물) 이송량 산정에 쓰이는 식으로 관망해석과는 무관하다.

관망의 모든 교차점에서는 연속방정식(유입량=유출량)이 성립해야 하고, 임의의 두 교차점 사이 에너지 손실은 연결 경로와 무관하게 일정해야 한다는 조건은 관망해석의 기본 가정으로 옳다.

침전제거율을 높이려면 표면부하율(V0)을 플록의 침강속도(V)보다 작게 해야 한다. 표면부하율이 침강속도보다 크면 플록이 미처 가라앉기 전에 유출되어 제거율이 떨어진다.

침강표면적을 크게 하거나 유량을 줄이면 표면부하율이 작아지고, 플록의 침강속도를 키우는 것도 제거율 향상에 도움이 된다.

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.

다른 운영조건이 같을 때 염소소독의 불활성화비(CT_계산/CT_요구)는 체류시간에 비례하고, 정수지의 체류시간은 운영수심에 비례한다.

수심 2 m에서 불활성화비가 0.8이므로 1.0 이상이 되려면 $2 \times \dfrac{1.0}{0.8} = 2.5\ \mathrm{m}$ 이상의 수심이 필요하다.

따라서 보기 중 2.5 m 이상인 가장 낮은 값인 2.6 m가 최저 운영수심이 된다.

프루드수는 $Fr=\dfrac{v}{\sqrt{gh}}$로 구하며, 유속은 단위폭당 유량을 수심으로 나누어 얻는다.

$v=\dfrac{q}{h}=\dfrac{4}{4}=1\,\mathrm{m/s}$
$Fr=\dfrac{1}{\sqrt{9.8\times4}}\approx0.16$

프루드수가 1보다 작으므로 흐름은 상류(常流) 상태이다.

체류시간은 침전지 용적을 유입유량으로 나눈 값이다.

$V=50\times3\times6=900\,\mathrm{m^3}$
$t=\dfrac{900}{3}=300\,\mathrm{min}=5\,\mathrm{hr}$

따라서 체류시간은 5시간이다.

벤츄리미터의 유량은 시차액주계 수두차의 제곱근에 비례한다($Q\propto\sqrt{\Delta h}$).

수두차가 5cm에서 20cm로 4배가 되면 유량은 $\sqrt{4}=2$배가 되므로, $Q_2=1\times2=2\,\mathrm{m^3/s}$이다.

층류의 반비례 관계, 난류에서 상대조도의 영향, Moody 도표의 정의는 옳고 천이영역에서 레이놀즈수가 커질수록 마찰손실계수가 커진다는 설명이 틀렸다.

층류에서는 $f=\dfrac{64}{Re}$로 관의 조도와 무관하게 레이놀즈수에 반비례하고, 난류에서는 같은 레이놀즈수라도 상대조도 $\varepsilon/D$가 클수록 마찰손실계수가 커진다. Moody 도표는 이 두 변수에 대한 f의 변화를 하나의 선도로 정리한 것이다.

천이영역에서는 레이놀즈수가 증가하면 마찰손실계수가 감소하며, 조도가 큰 관에서 완전난류에 이른 뒤에야 레이놀즈수와 무관하게 상대조도만으로 결정된 값에 수렴한다.

상수도설계기준상 수로를 이용한 도수거는 손실수두, 지형, 유속 등을 고려하여 동수경사를 1/1,000~1/3,000 범위로 설계하는 것을 표준으로 한다.

경사가 이보다 급하면 유속이 과대해져 수로의 침식·마모 우려가 커지고, 반대로 지나치게 완만하면 필요한 유속을 확보하지 못해 토사가 퇴적되기 쉽다.

흡입구경은 연속방정식(Q=A·v)으로부터 유량과 유속을 이용해 구한다.

$A=\dfrac{Q}{v}=\dfrac{1.2}{2}=0.6\,\mathrm{m^2}$
$d=\sqrt{\dfrac{4A}{\pi}}\approx0.874\,\mathrm{m}$

즉 약 874mm이므로, 보기 중 이에 해당하는 876mm가 흡입구경이다.

동력(일률)의 차원은 $[FLT^{-1}]$이고, 압력의 차원은 $[ML^{-1}T^{-2}]$이다.

힘의 차원 $F=[MLT^{-2}]$ 관계를 이용해 서로 환산할 수 있는데, 동력은 힘×길이/시간이므로 $[MLT^{-2}]\times[L]\times[T^{-1}]=[ML^2T^{-3}]$과 동등하고, 압력은 힘/면적이므로 $[MLT^{-2}]/[L^2]=[ML^{-1}T^{-2}]$와 같다.

마찰손실과 미소손실의 합이 두 수조의 수면차 4m와 같다고 두면 유량은 약 0.086 ㎥/s다.

그림은 수면차 H인 두 수조를 지름 D, 길이 L의 단일 직선관로가 잇는 형태이므로 에너지식은 $H=\left(f\dfrac{L}{D}+\sum K\right)\dfrac{V^{2}}{2g}$가 된다.

마찰항은 $f\dfrac{L}{D}=0.03\times\dfrac{200}{0.25}=24$이므로 $4=(24+1.5)\dfrac{V^{2}}{2\times9.8}$, 즉 $V^{2}=\dfrac{4\times19.6}{25.5}=3.08$에서 $V=1.75\,\mathrm{m/s}$다.

관 단면적은 $A=\dfrac{\pi\times0.25^{2}}{4}=0.0491\,\mathrm{m^2}$이므로 $Q=AV=0.0491\times1.75\fallingdotseq0.086\,\mathrm{m^3/s}$가 된다.

펌프의 회전속도를 규정속도(N)에서 N′로 바꾸면 전양정은 회전속도비의 제곱에 비례해 변한다.

$H' = H\times\left(\dfrac{N'}{N}\right)^2$

참고로 유량은 회전속도비의 1제곱, 축동력은 3제곱에 비례해 변한다.