17년 1회차

고형 황산알루미늄(황산반토)은 중량비로 5~10% 용액으로 만들어 사용하는 것이 취급상 편리하다.

• PAC(폴리염화알루미늄)는 저장 기간이 길어지면 중합 상태가 변해 품질에 영향을 받으므로, 저장 기간과 무관하다는 설명은 옳지 않다.
• 철염계 응집제는 알루미늄염보다 오히려 적용 가능한 pH 범위가 넓은 것이 특징이므로, pH 범위가 좁다는 설명은 옳지 않다.
• 자-테스트는 플록이 충분히 성장하도록 급속교반보다 훨씬 긴 완속교반 시간을 두는 것이 일반적이어서, 완속교반 5분이라는 조건은 표준적인 조작으로 보기 어렵다.

필요한 alum(황산알루미늄) 질량은 약 617 g이다.

수용액 부피는 $0.5\ \mathrm{m^3}=500\ \mathrm{L}$이므로 필요한 Al³⁺ 총량은 $100\ \mathrm{mg/L}\times500\ \mathrm{L}=50{,}000\ \mathrm{mg}=50\ \mathrm{g}$이다.

alum 분자 1몰(666)에는 Al이 2개(원자량 27) 들어 있으므로 Al 질량비는 $\dfrac{2\times27}{666}\approx0.0811$이고, 필요한 alum 질량은 $\dfrac{50}{0.0811}\approx617\ \mathrm{g}$이다.

횡류식 약품 침전지의 유효수심은 3~5.5 m를 표준으로 하고, 슬러지 퇴적심도는 30 cm 이상을 고려한다.

따라서 유효수심을 2~3.5 m로 하고 슬러지 퇴적심도를 30 cm 이하로 한다는 서술은 표준 설계기준과 어긋난다.

나머지 항목들, 즉 침전지를 2지 이상으로 하는 것, 각 침전지에 균등하게 유출입되도록 배치하는 것, 고수위에서 벽체 상단까지 여유고를 30 cm 이상으로 두는 것은 모두 표준 설계기준에 부합한다.

여과지 역세척 시기는 유출수 수질, 손실수두, 여과 지속시간의 세 가지로 판단한다.

여과가 진행되면 여과층에 탁질이 쌓이면서 손실수두가 커지고 여과수 탁도가 상승하므로, 한계손실수두에 도달하거나 유출수 탁도가 관리기준을 넘어서면 세척한다. 그런 신호가 나타나지 않더라도 일정한 여과 지속시간이 지나면 세척하도록 병행 관리한다.

머드 볼 발생과 여과층 균열은 세척이 불충분해 이미 나타난 여과층 장해 현상으로, 세척 방법이나 강도를 재검토할 신호이지 세척 시기를 정하는 지표는 아니다.

완속여과지의 깊이는 하부집수장치 높이에 자갈층·모래층 두께, 모래면 위 수심, 여유고 등을 더해 통상 2.5~3.5 m로 설계한다.

• 완속여과사의 유효경은 표준적으로 0.3~0.45 mm 수준이어서, 0.45~1.0 mm라는 수치는 실제 기준보다 크게 서술된 것이다.
• 모래층 두께는 통상 70~90 cm를 표준으로 하므로, 60~70 cm라는 수치는 기준보다 작게 서술된 것이다.

불량한 여과수는 여재 미숙성, 하부집수장치 보수·개량에 따른 여과층 교란, 표면세척기·공기교반시설의 우발적 작동에 따른 교란처럼 여과지 자체의 물리적 원인으로 발생하는 것이 일반적이다.

지진으로 인한 여과층 손상과 응집제 주입 오류를 함께 묶은 설명은 통상적으로 열거되는 여과 불량 원인의 범주에 해당하지 않는다.

이 모래의 유효경은 0.25 mm, 균등계수는 1.6이다.

유효경은 중량통과율 10 %에 해당하는 입경 $D_{10}$을 말하므로, 표에서 통과율 10 % 칸의 값인 0.25 mm를 그대로 읽으면 된다.

균등계수는 60 % 통과 입경을 10 % 통과 입경으로 나눈 값이다.
$U=\dfrac{D_{60}}{D_{10}}$
$U=\dfrac{0.40}{0.25}=1.6$

균등계수가 1에 가까울수록 입경이 고른 모래이며, 여과 모래는 통상 유효경 0.45~0.7 mm, 균등계수 1.7 이하를 기준으로 관리한다.

완속여과에서 부유물질은 모래층 표층(슈무츠데케, Schmutzdecke)에 주로 걸러지며 손실수두도 표층에서 크게 발생하므로, 저지작용이 모래층 내부(심층부)에 집중되어 심층에서 큰 손실수두가 생긴다는 설명은 옳지 않다.

완속여과지가 암모니아성 질소·철·망간·합성세제 등을 어느 정도 제거할 수 있다는 점, 모래층 표면의 미생물군에 의한 생물학적 정화작용, 체거름과 부착에 의한 여과 작용은 모두 완속여과의 특징을 옳게 설명한 것이다.

차아염소산나트륨은 액체 약품이므로 자연유하방식·인젝터방식·펌프방식으로 주입한다.

저장조와 주입점의 수위차를 이용해 흘려보내는 자연유하방식, 압력수를 흘려 생긴 부압으로 약액을 빨아들이는 인젝터(이젝터)방식, 정량펌프로 밀어 넣는 펌프방식이 모두 액상 약품 주입 설비에 해당한다.

습식진공방식과 건식압력방식은 액화염소를 기화시켜 염소가스 상태로 주입할 때 쓰는 방식이므로, 용액 상태로 취급하는 차아염소산나트륨의 주입방식으로는 맞지 않는다.

제해설비는 누출된 염소가스를 중화·흡수해 무해화시키는 설비로, 중화 및 흡수용액 저장시설, 소석회 살포기기, 가스누출검지 경보설비 등이 이에 해당한다.

염소가스 확산설비는 가스를 퍼뜨리는 개념이어서 누출가스를 포집·중화한다는 제해설비의 목적과 맞지 않는다.

오존은 강한 산화제여서 전염소처리와 함께 사용하면 오존이 잔류염소와 반응해 잔류염소 농도를 감소시킨다.

• OH 라디칼은 오존보다 산화전위가 더 높은 산화제이므로, 오존의 전위차가 OH 라디칼보다 높다는 설명은 옳지 않다.
• 오존은 이미 생성된 트리할로메탄(THM) 자체를 분해·저감하는 효과는 크지 않으므로, THM 저감 효과가 크다는 설명도 옳지 않다.
• 수온이 높아지면 오존의 용해도는 낮아지지만 분해 속도는 오히려 빨라지므로, 분해가 느려진다는 설명도 옳지 않다.

자외선 소독 반응조는 모든 물이 균일한 자외선량을 받도록 플러그 흐름(plug flow)에 가깝게 설계해야 하며, 완전혼합 형태는 단락류와 불균일한 조사량을 유발하므로 바람직하지 않다.

따라서 반응조가 수리적으로 완전혼합 형태여야 한다는 설명은 자외선 소독조 설계 원칙과 반대된다.

• 부유물질이 자외선 투과를 방해해 소독효과를 떨어뜨린다는 설명은 맞다.
• 자외선 투과율을 70% 이상으로 표준화하는 것도 실제 설계기준에 부합한다.
• 자외선의 소독능 값(CㆍT)이 염소계 소독제나 오존보다 낮다는 설명도 옳다.

클로라민은 염소가 암모니아나 질소-수소 결합을 가진 유기물(아미노산, 알부미노이드성 질소, 아민류 등)과 반응해 생성된다.

아산화질소는 이러한 반응성 질소-수소 화합물이 아니어서 염소와 반응해 클로라민을 만들지 않는다.

소독제 접촉시간(CㆍT) 산정에 쓰이는 환산계수는 정수지 내 흐름이 플러그 흐름에 가까울수록 크게 부여된다.

도류벽이 전혀 없어 완전혼합에 가까운 조건에 가장 작은 값이 주어지고, 유입·유출구의 완충기능과 내부 도류벽을 갖출수록 값이 커져, 장폭비가 크고 완충기능과 내부 도류벽까지 모두 갖춘 가장 이상적인 조건에 환산계수 1.0이 대응된다.

반면 완충기능과 도류벽을 갖춘 조건들에 오히려 낮은 값을 붙인 나머지 보기들은 흐름 조건과 환산계수의 대응이 실제 기준보다 한 단계씩 낮게 연결되어 있어 옳지 않다.

중력식 농축조의 고형물 부하는 통상 10~20 kg/(m²·day) 수준을 표준으로 삼으므로, 20~40 kg/(m²·day)라는 수치는 표준 범위보다 높게 서술된 것이다.

청징조건 면적과 농축조건 면적 중 큰 값을 선택하는 것, 회분식 상징수 인출에 부자식 장치를 쓰는 것, 배슬러지지가 침강분리 기능과 저류용량을 함께 가지면 1조로 운영 가능하다는 설명은 모두 표준 설계 내용에 부합한다.

제시된 세 가지 모두 정수시설에서 발생하는 폐수에 해당한다.

정수처리 폐수의 양대 발생원은 응집·침전 공정에서 가라앉은 플록이 배출되는 침전슬러지와, 여과지를 씻어낼 때 나오는 역세척 배출수다. 이 둘이 정수장 폐수 발생량의 대부분을 차지한다.

여기에 각 공정에서 넘쳐 배출수 처리시설(조정조·농축조 등)로 유입되는 월류수도 정수공정에서 나온 폐수이므로 함께 처리 대상이 된다.

오존은 반응성이 매우 커서 물속의 여러 물질과 경쟁적으로 반응하므로, 그 독성(산화·살균 작용)은 공존오염물질의 영향을 크게 받는다.

• 순산소를 원료로 하는 오존 발생 농도는 공기를 원료로 할 때보다 훨씬 높아 3~4 wt%를 웃도는 수준까지 가능하므로, 최고 농도가 3~4 wt%라는 설명은 낮게 서술된 것이다.
• 오존의 살균력은 염소보다 강한 것으로 알려져 있어, 염소보다 낮다는 설명은 옳지 않다.
• 튜브형 오존 발생기는 직류가 아니라 고전압 교류를 걸어 무성방전을 일으키는 방식이어서, 직류 전압을 가한다는 설명은 옳지 않다.

활성탄 흡착은 발열반응이어서 온도가 높을수록 흡착량이 줄어드는 것은 맞지만, 흡착 대상 유기물이 비이온 형태로 존재하기 쉬운 산성 조건에서는 흡착량이 오히려 늘어나는 경우가 일반적이다.

따라서 pH가 산성일수록 흡착량이 감소한다고 서술한 부분은 실제 경향과 반대다.

생물활성탄이 흡착과 미생물 분해작용을 함께 이용해 흡착 기능을 오래 유지한다는 설명, 전단 오존처리가 난분해성 유기물을 분해성 유기물로 전환해 생물활성탄의 생물화학적 작용을 촉진한다는 설명, 활성탄 내부 세공 표면에서 용존상태 오염물질이 고체상으로 상변화해 제거된다는 설명은 모두 옳은 내용이다.

용존공기부상지는 표면부하율 10~15 m/hr에서 체류시간 10~15분으로 설계한다. 부상지의 장폭비, 수심, 반송 순환비로 제시된 나머지 수치는 설계기준과 맞지 않는다.

소요면적은 약 770 m², 흡착탑 높이는 3.75 m이다.

선속도가 m/hr 단위이므로 먼저 유량을 시간당으로 환산한다.
$Q=\dfrac{277{,}000\ \mathrm{m^{3}/day}}{24\ \mathrm{hr/day}}=11{,}541.7\ \mathrm{m^{3}/hr}$

면적은 유량을 선속도로 나눈 값이다.
$A=\dfrac{Q}{LV}=\dfrac{11{,}541.7}{15}\fallingdotseq 770\ \mathrm{m^{2}}$

높이는 선속도에 공상접촉시간을 곱해 구한다.
$H=LV\times EBCT=15\ \mathrm{m/hr}\times\dfrac{15}{60}\ \mathrm{hr}=3.75\ \mathrm{m}$
공간속도로 검산해도 $V=\dfrac{Q}{SV}=\dfrac{11{,}541.7}{4}=2{,}885\ \mathrm{m^{3}}$, $H=\dfrac{2{,}885}{770}=3.75\ \mathrm{m}$로 같은 값이 나온다.

셀레늄은 질산으로 산성화해 보존하는 금속류 항목으로, 보존기간이 6개월 정도로 길게 인정되어 보기 중 최대보존기간이 가장 길다.

시안과 6가크롬은 성상이 쉽게 변하는 항목이라 각각 14일, 24시간 정도로 짧게, 알킬수은도 1개월 정도로 상대적으로 짧게 보존기간이 설정되어 있다.

0.025 N 다이크롬산칼륨 용액 1 L를 만드는 데 필요한 질량은 약 1.226 g이다.

다이크롬산칼륨(K₂Cr₂O₇)의 분자량은 $2\times39.1+2\times52.0+7\times16.0=294.2$이고, Cr이 6가에서 3가로 변하며 전자 6개가 관여하므로 당량은 $\dfrac{294.2}{6}\approx49.03$이다.

0.025 N 용액 1 L에는 0.025 당량이 필요하므로 질량은 $0.025\times49.03\approx1.226\ \mathrm{g}$이다.

먹는물수질공정시험기준의 자외선/가시선 분광법에서 각 항목의 흡광도 측정파장은 위와 같아 질산성질소, 페놀, 불소이온, 암모니아성질소 순으로 커진다.

금속류 시료의 채취용기는 세제와 수돗물로 씻은 뒤 산성 용액과 정제수로 차례로 헹구어야 하므로, 알칼리성 용액으로 세척한다는 설명이 옳지 않다.

용기 벽면에 남아 있는 금속 성분을 녹여 내려면 질산 등 산 세척이 필요하며, 알칼리 세척으로는 금속이 표면에 남거나 흡착된 채로 유지되어 저농도 분석에서 바탕값 오차를 키운다.

• 산 처리한 시료를 4 ℃에서 보관하는 것은 증발에 따른 부피 변화와 성분 변화를 막기 위한 옳은 관리다.
• μg/L 수준의 저농도 시료는 용기 흡착·오염의 영향이 상대적으로 크므로 채취 후 되도록 빨리 분석해야 한다.
• 폴리프로필렌·폴리에틸렌·폴리테트라플루오로에틸렌 용기는 금속 용출이 거의 없어 금속류 시료 채취용으로 적합하다.

노로바이러스 전처리 시료에서 바이러스를 분리·농축하기 위해 사용되는 표준 시약은 인산염 완충액(인산1수소나트륨·7수화물 등으로 조성)과 소고기 엑스 완충액이며, pH 조정이 필요할 때 수산화나트륨용액을 사용한다. 반면 염화나트륨용액은 노로바이러스 전처리 표준 시약으로 규정되지 않으며, 오히려 고농도 염화나트륨은 바이러스 입자의 응집이나 침전을 유도하여 분석 효율을 저해할 수 있어 적절하지 않다.

입상활성탄의 성분 규격 중 pH 4.0~11.0, 페놀가 25 이하, 요오드 흡착력 950 mg/g 이상이 기준과 일치한다.

이들 지표는 활성탄의 흡착 성능과 안전성을 나누어 본다. 요오드 흡착력은 작은 분자가 들어가는 미세공의 발달 정도를, 메틸렌블루 탈색력은 그보다 큰 중간세공의 흡착 능력을, ABS가와 페놀가는 각각 세제류·페놀류에 대한 흡착 성능을 나타낸다.

• ABS가는 50 이하가 기준이므로 20 이하로 제시된 값은 규격과 다르다.
• 메틸렌블루 탈색력은 150 mL/g 이상이 기준이므로 250 mL/g 이상은 규격과 다르다.
• 건조 상태에 관한 항목의 50 % 이하 역시 입상활성탄에 적용되는 규격값이 아니다.

먹는물 수질기준에서 수은은 0.001 mg/L를 넘지 않아야 하며, 0.01 mg/L는 실제 기준보다 10배 완화된 수치다.

납 0.01 mg/L, 크롬 0.05 mg/L, 암모니아성 질소 0.5 mg/L 이하는 각각 옳게 제시된 기준값이다.

빈칸에 들어갈 시약은 순서대로 황산(1+2)과 옥살산나트륨용액(0.005 M)이다.

과망간산칼륨 소비량은 산성 조건에서 과망간산칼륨이 유기물 등 피산화성 물질을 산화시킬 때 소비되는 양을 재는 시험이다. 그래서 시료 100 mL에 먼저 황산(1+2) 5 mL를 넣어 산성으로 만든 뒤 과망간산칼륨용액(0.002 M) 10 mL를 가하고 5분간 끓인다.

끓인 뒤 남아 있는 과잉의 과망간산칼륨은 환원제인 옥살산나트륨용액(0.005 M) 10 mL로 탈색시키고, 곧바로 과망간산칼륨용액(0.002 M)으로 엷은 홍색이 사라지지 않을 때까지 역적정하여 소비된 부피를 구한다.

염산은 과망간산칼륨에 스스로 산화되어 염소를 발생시키므로 이 산화·환원 적정의 산성화에는 쓸 수 없고, 티오황산나트륨은 요오드 적정에 쓰는 환원제여서 이 시험의 규정 시약이 아니다.

수도법령상 수도정비기본계획과 전국수도종합계획은 각각 10년마다 수립한다.

전국수도종합계획은 환경부장관이 국가 전체의 수도정비 방향을 정하기 위해 10년 단위로 수립하고, 수도정비기본계획은 특별시장·광역시장·특별자치시장·특별자치도지사 또는 시장·군수가 관할구역의 수도시설 정비를 위해 역시 10년마다 수립한다.

두 계획 모두 여건 변화를 반영하기 위해 5년마다 타당성을 재검토하도록 하고 있으나, 수립 주기 자체는 10년으로 동일하다.

방울 수 측정 기구는 20℃에서 물 20방울을 적하할 때 그 무게가 0.9 g~1.1 g이 되는 것을 쓴다.

이는 물 한 방울을 약 0.05 g(≈0.05 mL)로 규격화한 것으로, 20방울이 대략 1 g(1 mL)에 해당하도록 맞춘 값이다. 온도를 20℃로 못박은 것은 온도에 따라 물의 표면장력과 밀도가 달라져 방울 크기가 변하기 때문이다.

10방울을 기준으로 삼거나 무게를 0.3 g~0.5 g으로 두면 한 방울이 0.02~0.05 g으로 들쭉날쭉해져 시약 적하량의 재현성을 확보할 수 없으므로 규정된 값이 아니다.

이 물의 DO는 적정법 계산식에 따라 4.93 mg/L이다.

적정에 소비된 티오황산나트륨 5 mL와 인자(f=1.00), 농도 0.025 M(=0.025 N)을 이용하면 적정량에 해당하는 산소량은 $5 \times 0.2 = 1\ \mathrm{mg}$이다(0.025 N 티오황산나트륨 1 mL는 산소 0.2 mg에 해당).

이를 분취량(205 mL)에 대한 농도로 환산하고, 시료 300 mL 중 시약 첨가량 3 mL만큼 희석된 부분을 보정하면
$DO = \dfrac{1 \times 1000}{205} \times \dfrac{300}{300-3} \approx 4.88 \times 1.0101 \approx 4.93\ \mathrm{mg/L}$

수도법령상 전용상수도는 100명 이상을 수용하는 시설의 자가용 수도로서 급수인구가 100명 이상 5,000명 이내인 수도를 말한다.

수도사업자가 공급하는 일반수도와 달리 기숙사·사택·요양소 등이 스스로 원수나 정수를 공급하는 시설이라는 점이 핵심이며, 급수인구를 셀 때는 상주인구뿐 아니라 학교·교회 등의 유동인구까지 포함한다.

급수인구가 100명에 미치지 못하거나 5,000명을 넘으면 이 정의에서 벗어나므로, 하한 100명과 상한 5,000명이 전용상수도를 가르는 기준 숫자다.

액상 폴리염화알루미늄(PACl)의 산화알루미늄(Al2O3) 함유율은 규격상 통상 10~11 % 수준이므로, "5~10 %"라는 서술은 실제 규격과 맞지 않는다.

또한 액상 PACl은 결정이 석출되는 온도가 −5 ℃보다 훨씬 낮은 저온이므로, 한랭지에서 보온장치가 필요하다는 취지 자체는 맞더라도 제시된 온도 수치는 기준과 다르다.

• PACl은 황산알루미늄보다 적정 pH 범위가 넓고 알칼리도 감소가 적다는 설명은 옳다.
• 장기 저장 시 변질 우려가 있어 6개월 이상 저장을 피해야 한다는 설명도 옳다.
• 황산알루미늄과 혼합하면 침전물이 생겨 송액관을 막으므로 혼합 사용을 금하는 것도 맞는 내용이다.

이산화염소(ClO2)는 수중 암모니아와 반응하지 않아 질소 제거 효과가 없으며, 이것이 오히려 결합잔류염소를 만들지 않는다는 장점으로 꼽힌다.

따라서 암모니아와 반응하여 질소를 제거한다는 설명은 사실과 반대된다.

• 페놀화합물 분해 및 맛·냄새·색도 제거 효과는 이산화염소의 대표적 장점이다.
• THM은 생성하지 않지만 아염소산이온(ClO2-) 등 무기 부산물이 생겨 별도 관리가 필요하다.
• 황화수소나 R-SH 등 황화합물에 의한 냄새도 산화·분해로 제거할 수 있다.

불소이온의 자외선/가시선 분광법은 란탄과 알리자린콤플렉손의 착화합물을 이용하고 흡광도는 620 nm에서 측정한다.

알리자린콤플렉손은 란탄 이온과 붉은색 킬레이트를 이루는데, 여기에 불소이온이 결합하면 청색의 삼원 복합 착화합물로 변한다. 이 색 변화의 세기를 재어 불소 농도를 정량하는 원리다.

헥산이나 아세트니트릴·클로로포름은 추출·이동상 용매일 뿐 발색시약이 아니고, 차아염소산과 페놀 조합은 암모니아성 질소를 재는 인도페놀법의 시약이어서 불소 정량에 쓰이지 않는다.

제시된 pH 조건은 실제 공지 기준과 맞지 않는 값으로, 수도법 시행령상의 공지 대상이 아니다.

"pH가 5.5를 초과하거나 9.0 미만"이라는 조건은 사실상 거의 모든 정상 수질 범위를 포함하게 되어 위반 상황을 특정하는 기준으로 성립하지 않는다.

탁도 기준(1 NTU 초과 24시간 이상 지속, 5 NTU 초과)과 소독 불활성화비 기준(1 미만 48시간 이상 지속)은 실제 공지 대상 조건에 해당한다.

빈칸에 들어갈 값은 0.45 μm와 pH 2다.

용존성 유기탄소(DOC)는 총 유기탄소 가운데 공극 0.45 μm 여과지를 통과한 분획으로 정의한다. 0.45 μm는 수질분석에서 용존성과 입자성을 가르는 표준 경계값이다.

비정화성 유기탄소(NPOC)는 시료를 pH 2 이하로 산성화한 뒤 포기해도 날아가지 않고 남는 탄소를 말한다. 산성화하면 탄산염·중탄산염이 이산화탄소로 바뀌어 포기로 빠져나가므로 무기탄소가 제거되고 휘발되지 않는 유기탄소만 남기 때문이다.

0.1 μm는 이 기준이 정한 공극이 아니고, pH 10은 오히려 이산화탄소를 탄산염 형태로 붙잡아 두어 무기탄소를 몰아내지 못하므로 NPOC 조건이 될 수 없다.

수도법령상 "지하수영향조사"는 지하수의 개발·이용이 주변지역에 미치는 영향을 조사하는 것을 말하며, 그 정의에 해결방안 제시까지 포함되지는 않는다.

영향 분석·예측 이후 해결방안을 마련하는 것은 지하수영향조사 결과에 따른 별도의 보전대책에 해당하는 내용으로, 용어 자체의 법적 정의와는 구분된다.

• 지하수정화업은 오염물질 제거·분해·희석을 통한 수질 개선 사업으로 정의된다.
• 지하수개발·이용시공업은 개발·이용 시설을 시공하는 사업으로 정의된다.
• 원상복구는 오염물질 유입 차단과 안전 확보를 위한 시설 해체·되메우기로 정의된다.

정수지의 불활성화비는 약 8.53이다.

정수지 체류시간은 $T = \dfrac{20 \times 60 \times 4}{6{,}000} = 0.8\ \text{일} = 1{,}152\ \text{분}$이며, 장폭비(L/W)=60/20=3으로 2 이상 5 미만 구간에 해당해 환산계수 0.2를 적용한다.

실제 접촉시간은 $t_{10} = 1{,}152 \times 0.2 = 230.4\ \text{분}$이고, CT값은 $CT = 0.3 \times 230.4 = 69.12\ \mathrm{mg\cdot min/L}$이다.

불활성화비는 $\dfrac{CT}{CT_{요구}} = \dfrac{69.12}{8.1} \approx 8.53$이다.

황산알루미늄(액상) 저장설비는 에폭시수지라이닝이나 경질·연질 염화비닐판을 붙이는 등 내산재료를 사용하는 것이 올바른 설명이다.

수산화나트륨(NaOH)은 강알칼리성 약품이므로 저장설비에는 내산성 재료가 아니라 내알칼리성 재료를 사용해야 하며, 이를 반대로 서술한 것은 옳지 않다.

알칼리제 연속 주입 시 저장일수나 진한황산의 저장 농도·조건에 대한 서술도 실제 설계기준의 수치와 일치하지 않는다.

플록형성속도(충돌결합횟수)는 입자경의 5승이 아니라 세제곱(3승)에 비례하는 관계이므로, 입자경의 5승에 반비례한다는 설명은 옳지 않다.

스몰루호프스키(Smoluchowski)형 관계식에서 단위시간당 충돌횟수는 입자농도의 제곱과 입자경의 세제곱, 속도경사(G)에 비례한다.

• 속도경사 G는 물의 점성계수가 수온에 따라 변하므로 수온의 영향을 받는다.
• $G=\sqrt{P/\mu V}$ 관계에서 G는 점성계수의 1/2승에 반비례한다.
• 같은 식에서 G는 단위수량당 동력(P)의 1/2승에 비례한다.

막구조의 압밀화는 막 자체의 물리적 변형이므로 막의 열화(deterioration)에 해당한다.

부착 케익층, 부착 스케일층, 유로폐색은 막 표면이나 유로에 이물질이 쌓여 발생하는 파울링(fouling) 현상으로, 열화와는 구분되는 범주이다.

배오존설비의 방식으로는 가열분해법, 촉매분해법, 활성탄흡착분해법이 사용되며, "질소분해법"이라는 방식은 존재하지 않는다.

제시된 설계 기준은 슬러지를 중력 침강으로 걸쭉하게 만드는 농축조의 것이다.

고형물부하 10~20 kg/(m²·d)는 농축조 고유의 설계지표로, 단위 수면적이 하루에 감당하는 건조고형물량을 뜻한다. 용량을 계획슬러지량의 24~48시간분으로 잡는 것도 슬러지를 충분히 체류시켜 농축시키기 위한 값이다.

바닥 경사 1/10 이상과 슬러지수집기·슬러지배출관은 가라앉은 농축슬러지를 바닥 중앙으로 긁어모아 빼내기 위한 것이고, 상징수배출장치는 위쪽에 분리된 맑은 물을 따로 뽑아 반송하기 위한 설비다. 고체와 액체를 나누는 이 두 계통이 함께 있다는 점이 농축조임을 결정적으로 보여 준다.

조정조·배출수지·배슬러지지는 여과지 역세척 배출수나 침전지 배출슬러지를 일시 저류해 유입량 변동을 고르게 하는 저류시설이어서 고형물부하라는 설계지표를 쓰지 않고, 상징수를 분리 배출하는 장치도 갖추지 않는다.

여과지 쇄굴시간은 급속여과지 성능평가에 사용되는 지표가 아니다.

급속여과지 성능평가에는 여과수 탁도, 여과 지속시간, 역세척수량의 여과수량에 대한 비율 등이 통상적으로 활용된다.

자외선 소독설비에서 살균력이 가장 큰 파장은 253.7 nm이다.

이 파장대의 자외선(UV-C 영역)이 미생물의 DNA에 가장 효과적으로 흡수·손상을 일으켜 살균 효율이 높다.

차단기의 차단용량은 250 MVA이다.

차단용량은 $\dfrac{\text{정격용량}}{\%Z} \times 100 = \dfrac{10}{4} \times 100 = 250\ \mathrm{MVA}$로 구한다.

직류전원장치는 고압 또는 특별고압 수변전설비의 제어용 전원과 비상용 조명의 전원으로 사용된다.

• 연축전지는 알칼리축전지보다 값이 저렴하지만 수명은 상대적으로 짧다.
• 부동충전은 축전지를 충전용기기 및 부하와 병렬로 접속하는 방식이다.
• 직류전원장치에도 회로 보호를 위해 배선용차단기를 설치한다.

가스터빈발전기는 왕복운동기관이 아니라 회전형(로터리) 기관이므로 해당 설명은 옳지 않다.

왕복운동으로 동력을 얻는 것은 디젤발전기이며, 가스터빈발전기는 회전운동만으로 구동되어 진동이 적고 정지 후 재기동이 빠른 편이다.

유입변압기는 절연유를 사용하므로 가연성이며 폭발 위험이 있어 "불연성·비폭발성"이라는 설명은 옳지 않다.

절연물을 에폭시수지 등으로 성형한 몰드변압기가 난연성·비폭발성 특성을 가지며, 진공차단기의 이상전압 발생 경향이나 가스차단기의 짧은 차단시간에 대한 설명도 옳다.

무인시설일수록 운전원의 상시 감시가 없으므로 원격감시계측제어설비를 반드시 설치해야 하며, "설치해서는 아니 된다"는 설명은 옳지 않다.

무인시설은 사고 시 급배수 영향을 최소화하고 침입방지 대책을 갖추어야 하는데, 이를 위한 핵심 수단이 바로 원격감시계측제어설비이다.

판넬보드는 현장 단위공정의 운전조작 기능만을 수행할 뿐, 데이터베이스 기능은 담당하지 않는다.

데이터를 생성·저장·관리하는 기능은 엔지니어링반(EWS)이나 데이터서버가 담당하며, 판넬보드는 이러한 상위 시스템과 역할이 구분된다.

배출수처리설비의 제어시스템은 신뢰성을 높이기 위해 직렬시스템이 아니라 병렬(이중화) 시스템으로 구성하는 것이 원칙이다.

직렬시스템은 한 지점의 고장이 전체 제어에 영향을 미치는 구조이므로, 신뢰성 확보라는 목적과는 반대된다.

펄스 음파를 발사해 액면에서 반사되어 돌아오는 시간을 측정하는 방식은 초음파식 수위계의 원리이다.

3상 발전기의 출력은 240 kW이다.

$P = S \times \cos\theta = 300 \times 0.8 = 240\ \mathrm{kW}$

공기밸브는 관로의 국부적인 높은 지점(요철부·관정부 등)에 설치해야 하며, 단순히 "전체 관로의 중간지점"에 설치한다는 설명은 옳지 않다.

관경 400 mm 이상 본관에 급속공기밸브나 쌍구공기밸브를 쓰는 것, 한랭지에서 방한재를 채우는 것, 관내 공기의 배제·흡입이 설치 목적이라는 설명은 모두 맞는 내용이다.

액화염소 저장실은 직사일광을 차단하여야 하며, "직사일광이 용기에 직접 닿는 구조로 한다"는 설명은 옳지 않다.

직사일광에 의한 온도 상승은 용기 내압 상승과 누출 위험을 높이므로, 저장실은 차광과 온도 관리를 함께 고려해 설계해야 한다.

저장량을 1일 사용량의 10일분 이상으로 하는 것, 내진·내화 구조로 하는 것, 저장조를 2기 이상(1기는 예비)으로 두는 것은 모두 올바른 설명이다.

강관보다 이온화 경향이 큰 금속을 양극으로 붙여 방식전류를 흘리는 방법은 희생양극법(유전양극법)이다.

그림은 매설된 수도관에 터미널로 비닐선을 접속하고 그 선을 지상의 접속단자함을 거쳐 백필(backfill)로 둘러싼 마그네슘양극에 연결한 구조를 보여 준다. 정류기 같은 외부 전원 장치가 전혀 없다는 점이 이 방식의 결정적 특징이다.

마그네슘은 강보다 전위가 낮아 스스로 녹으면서 전자를 강관에 공급하고, 강관은 음극이 되어 부식이 억제된다. 양극이 대신 소모되므로 희생양극이라 부르며 주기적으로 교체해야 한다.

• 외부전원법은 정류기로 직류를 공급하고 소모되지 않는 불용성 양극을 쓰므로 전원 설비가 그림에 나타나야 한다.
• 배류법은 전철 궤도 등에서 흘러든 미주전류를 원래의 귀로로 되돌려 보내는 방법이라 매설 양극을 쓰지 않는다.

전자유량계 설치 시 유체흐름은 유속분포가 균일하고 대칭적이어야 정확한 계측이 가능하며, "유속분포가 불균일한 난류흐름이 되어야 한다"는 설명은 옳지 않다.

이 때문에 검출기 전후로 충분한 직관부를 확보해 유속분포를 안정시키며, 우회관 설치나 유속 범위(2~4 m/s), 도전율에 따른 배선길이 제한 등은 올바른 설치 유의사항이다.

베르누이 방정식은 비압축성 이상유체를 가정하여 유도되는 식이다.

• 이상유체는 점성이 없는 유체를 말하므로, 점성이 있는 유체를 이상유체라 하는 것은 틀린 설명이다.
• 연속방정식은 질량보존의 법칙에서, 운동량방정식은 뉴턴의 제2법칙에서 유도되므로 두 설명은 서로 뒤바뀌어 있다.

일(에너지)의 차원은 힘×거리이므로 $[ML^2T^{-2}]$이며, $[ML^2T^{-1}]$로 표시한 것은 옳지 않다.

동점성계수 $[L^2T^{-1}]$, 표면장력 $[MT^{-2}]$, 힘 $[MLT^{-2}]$은 모두 올바른 차원 표시이다.

2점법의 평균유속은 수면에서 잰 수심의 20 %와 80 % 지점 유속을 산술평균한 $V_m=\dfrac{V_{0.2}+V_{0.8}}{2}$이다.

개수로의 연직 유속분포는 대수형에 가까워 수면 부근은 빠르고 바닥 부근은 느린데, 0.2h와 0.8h 두 지점은 평균유속선을 사이에 두고 거의 대칭으로 놓인다. 그래서 두 값의 평균이 그 연직선의 평균유속에 잘 근사하며, 수심이 비교적 깊어 1점법으로는 부정확할 때 쓴다.

• $\dfrac{V_{0.2}+2V_{0.6}+V_{0.8}}{4}$는 0.6h 값에 2배 가중을 준 3점법 식이다.
• $\dfrac{V_{0.2}+V_{0.6}}{2}$는 수면 쪽 두 점만 평균해 느린 바닥부 유속이 빠지므로 평균유속을 과대평가한다.
• $\dfrac{3V_{0.2}+2V_{0.6}+3V_{0.8}}{2}$는 가중치 합이 8인데 2로만 나누어 평균이 성립하지 않는다.

오리피스 흐름해석에는 토리첼리 정리·베르누이 정리·베나콘트랙타가 모두 관계되고, 프란시스 공식만 해당하지 않는다.

수조 수면과 오리피스 단면에 베르누이 정리를 적용하면 유출속도 $V=\sqrt{2gh}$가 얻어지는데, 이 결과가 곧 토리첼리 정리다. 실제 유량은 여기에 유량계수를 곱해 계산한다.

오리피스를 빠져나온 분류는 관성 때문에 출구 바로 뒤에서 단면이 가장 좁아지며, 이 축소단면을 베나콘트랙타라 하고 수축계수의 근거가 된다. 유량계수가 1보다 작은 이유를 설명하는 개념이므로 오리피스 해석에 필수적이다.

반면 프란시스 공식은 직사각형 위어(weir)의 월류 유량을 월류수심으로 구하는 경험식이어서, 벽면에 뚫린 구멍을 통과하는 오리피스 흐름과는 대상이 다르다.

$\alpha\dfrac{V^2}{2g}$는 속도수두이므로 단위는 m이다.

에너지 보정계수 α는 단면 내 유속분포의 불균일을 보정하는 무차원 수여서 단위에 영향을 주지 않는다. 따라서 단위는 $\dfrac{V^2}{2g}$만으로 결정된다.

차원을 따져 보면 $\dfrac{V^2}{2g}=\dfrac{(\mathrm{m/s})^2}{\mathrm{m/s^2}}=\mathrm{m}$가 되어 길이 차원이 남는다.

베르누이 식 $z+\dfrac{p}{\gamma}+\alpha\dfrac{V^2}{2g}$에서 세 항은 모두 같은 차원이어야 하는데 위치수두 z가 길이이므로 속도수두도 길이여야 한다. 압력 단위 Pa나 질량 kg, 시간 sec는 수두가 될 수 없다.

밀도는 유체의 단위체적당 질량의 크기로 정의되므로 옳은 설명이다.

• 점성계수는 전단응력과 속도구배의 비례상수이지, 단순히 단위면적당 마찰력의 크기 자체는 아니다.
• 전단응력은 점성에 의해 발생하는 힘/면적의 상태량이며, "마찰의 원인이 되는 성질"이라는 정의는 점성계수 쪽 설명에 더 가깝다.
• 물을 기준으로 한 다른 물체와의 특성비를 나타내는 것은 중량이 아니라 비중이다.

실제(점성) 유체 흐름에서는 에너지 보정계수(α)가 운동량 보정계수(β)보다 커서 $\alpha > \beta > 1$ 관계가 성립하므로, "β>α>1"이라는 설명은 옳지 않다.

α는 유속분포를 고려해 속도수두를 보정하는 무차원 상수이고, 원관 내 층류에서는 β=4/3의 값을 가지며, 이상유체에서는 α=β=1이 된다는 나머지 설명은 모두 맞다.

동수경사선은 위치수두와 압력수두의 합으로 정의된다.

에너지선은 이 동수경사선에 속도수두를 더한 값이므로, 압력수두나 위치수두를 더한다고 서술한 나머지 보기들은 옳지 않다.

이 구간의 마찰손실수두는 약 2.68 cm이다.

평균유속은 $V = \dfrac{Q}{A} = \dfrac{1.8}{\pi (0.5)^2/4} \approx 9.17\ \mathrm{cm/s}$이고, 레이놀즈수는 $Re = \dfrac{Vd}{\nu} = \dfrac{9.17 \times 0.5}{1.12\times10^{-2}} \approx 409$로 층류 영역이다.

층류이므로 $f = \dfrac{64}{Re} \approx 0.156$이고, 길이와 관경을 cm 단위로 통일하여(L=200 cm, d=0.5 cm) 달시-바이스바흐 식에 대입하면
$h_f = f \dfrac{L}{d}\dfrac{V^2}{2g} = 0.156 \times \dfrac{200}{0.5} \times \dfrac{9.17^2}{2\times981} \approx 2.68\ \mathrm{cm}$

분사되는 물의 속도는 약 4.89 m/s이다.

벽에 수직으로 부딪혀 흩어지는 분류가 평판에 작용하는 힘은 $F = \rho A V^2$으로 구할 수 있다.

노즐 단면적은 $A = \dfrac{\pi (0.04)^2}{4} \approx 1.257\times10^{-3}\ \mathrm{m^2}$이므로
$V = \sqrt{\dfrac{F}{\rho A}} = \sqrt{\dfrac{30}{1{,}000 \times 1.257\times10^{-3}}} \approx 4.89\ \mathrm{m/s}$

B관을 흐르는 유량은 약 0.612 m³/sec이다.

그림은 유량 Q가 갈라져 위쪽 B관($D_B=240\,\mathrm{mm},\ L_B=2.4\,\mathrm{km}$)과 아래쪽 A관($D_A=200\,\mathrm{mm},\ L_A=1.2\,\mathrm{km}$)을 지난 뒤 다시 합쳐지는 병렬관이다. 병렬관에서는 두 관의 손실수두가 서로 같다는 것이 출발점이다.

Darcy-Weisbach 식을 유량으로 정리하면 $h_L=\dfrac{8fLQ^2}{g\pi^2 D^5}$이므로 $\dfrac{f_A L_A Q_A^2}{D_A^5}=\dfrac{f_B L_B Q_B^2}{D_B^5}$이다.
여기서 $f_A=2f_B$이고 $L_A=1.2\,\mathrm{km},\ L_B=2.4\,\mathrm{km}$라 $f_A L_A=f_B L_B$가 되어 마찰항이 통째로 상쇄되고 $\dfrac{Q_A^2}{D_A^5}=\dfrac{Q_B^2}{D_B^5}$만 남는다.

$\dfrac{Q_A}{Q_B}=\left(\dfrac{0.2}{0.24}\right)^{2.5}=0.634$
$Q_A+Q_B=1.0$이므로 $Q_B=\dfrac{1.0}{1+0.634}\fallingdotseq 0.612\,\mathrm{m^3/sec}$이고, 나머지 0.388 m³/sec가 A관으로 흐른다. 관경이 큰 B관 쪽에 더 많은 유량이 배분되는 것이 물리적으로도 타당하다.

필요한 관경은 약 0.796 m이다.

동수경사는 $S = \dfrac{H}{L} = \dfrac{10}{500} = 0.02$이며, Manning 공식에서 원형관(만관)의 경심은 $R=D/4$이다.

유량식에 대입해 D의 지수 형태로 정리하면
$Q = \dfrac{1}{n}\left(\dfrac{D}{4}\right)^{2/3} S^{1/2} \times \dfrac{\pi D^2}{4} \approx 3.67\,D^{8/3}$

따라서 $D^{8/3} = \dfrac{2}{3.67} \approx 0.545$이므로 $D \approx 0.796\ \mathrm{m}$이다.

필요한 침사지 표면적은 166.67 m²이다.

입자를 완전히 제거하려면 표면부하율이 침강속도 이하가 되어야 하므로 $A = \dfrac{Q}{v_s}$로 계산한다.

$A = \dfrac{1.0\ \mathrm{m^3/s}}{0.006\ \mathrm{m/s}} \approx 166.67\ \mathrm{m^2}$

한계수심은 $h_c=\left(\dfrac{2Q^2}{g}\right)^{1/5}$이다.

그림의 삼각형 수로는 좌우 경사가 1:1이어서 수심이 h일 때 수면폭이 2h가 되고, 통수단면적은 $A=\tfrac{1}{2}\times 2h\times h=h^2$이다. 그래서 속도수두가 $\dfrac{Q^2}{2gh^4}$가 되어 비에너지가 $E=h+\dfrac{Q^2}{2gh^4}$로 주어진 것이다.

한계수심은 주어진 유량에서 비에너지가 최소가 되는 수심이므로 $\dfrac{dE}{dh}=0$으로 구한다.
$\dfrac{dE}{dh}=1-\dfrac{4Q^2}{2gh^5}=1-\dfrac{2Q^2}{gh^5}=0$

따라서 $h^5=\dfrac{2Q^2}{g}$이고 $h_c=\left(\dfrac{2Q^2}{g}\right)^{1/5}$가 된다. 지수가 $1/3$인 형태는 단면적이 $h^2$가 아닌 직사각형 수로($A=bh$)에서 나오는 꼴이고, 계수 2가 빠지거나 $Q^3$이 들어간 식은 위 미분 결과와 맞지 않는다.

이 흐름의 레이놀즈수는 약 1,280이다.

기름의 밀도는 $\rho = 0.8 \times 1{,}000 = 800\ \mathrm{kg/m^3}$이고, 평균유속은 $V = \dfrac{Q}{A} = \dfrac{6.28\times10^{-3}}{\pi (0.1)^2/4} \approx 0.8\ \mathrm{m/s}$이다.

따라서 $Re = \dfrac{\rho V d}{\mu} = \dfrac{800 \times 0.8 \times 0.1}{0.05} \approx 1{,}280$이다.

토출압력 일정제어방식은 전동기의 회전속도를 직접 바꾸는 방식이 아니라 토출압력을 일정하게 유지하도록 하는 제어 목표(운전 방식)에 해당한다.

1차주파수 제어, 2차저항 제어, 셀비우스 제어는 모두 유도전동기의 회전속도 자체를 바꾸는 방식이다.

수격작용 경감을 위해서는 관내 유속 변화를 완만하게 해야 하므로 관경을 크게 하여 유속을 낮추는 것이 올바른 방향이며, 관경을 작게 하는 것은 오히려 유속을 높여 수격압을 키운다.

플라이휠, 서지탱크, 압력수조(air-chamber)는 모두 급격한 유속 변화를 완충하는 실제 대책이다.

서징현상(surging)은 펌프 운전 중 압력계 지침이 주기적으로 큰 진폭으로 흔들리면서 토출량이 변동하고 흡입·토출 배관에 진동·소음이 동반되는 자려진동 현상이다.

공동현상은 기포 발생·파괴에 따른 소음·손상이 특징이고, 수격작용은 급격한 밸브 조작 등 과도현상에서 발생하므로 주기적 압력 변동이라는 서술과는 구분된다.

동력을 kW 단위로 환산할 때는 $1\mathrm{kW} = 102\,\mathrm{kgf\cdot m/sec}$ 관계를 써야 하므로 $P(\mathrm{kW}) = \dfrac{wQH_e}{102\eta}$가 되어야 한다.

보기의 $\dfrac{wQH_e}{75\eta}$는 $1\mathrm{HP} = 75\,\mathrm{kgf\cdot m/sec}$ 관계에서 나온 마력(HP) 산정식이므로 이를 kW 단위라고 표기한 것이 옳지 않다.

공동현상은 국부적으로 유체 압력이 포화수증기압 이하로 떨어져 물이 기화하면서 기포가 발생하는 현상이며, 압력이 포화수증기압 이상이 된다는 서술은 원인을 반대로 설명한 것이다.

발생한 기포가 흐름을 타고 고압부로 이동해 순간적으로 파괴되는 점, 임펠러 부근에서 발생하기 쉬운 점, 회전속도를 낮추면 방지되는 점은 모두 공동현상의 실제 특성과 일치한다.