24년 1회차

표면부하율은 $v_0 = \dfrac{Q}{L \times B}$로 정의되며, 침강속도 V인 입자의 제거율은 침강속도와 표면부하율의 비로 나타낼 수 있다.

$\text{제거율} = \dfrac{V}{v_0} = \dfrac{V \times L \times B}{Q}$

플록형성지의 표준형태와 교반방식, 교반강도 조절 구조에 관한 서술이 옳다.

플록형성지는 직사각형을 표준으로 하고 플록큐레이터를 설치하며, 응집으로 생긴 미소플록을 크게 키우기 위해 기계식 교반이나 우류식 교반을 적용한다. 원수 수질이 계절과 강우에 따라 변하므로 교반설비는 교반강도를 조절할 수 있는 구조여야 한다.

다만 교반강도는 하류로 갈수록 점차 줄이는 점감식(테이퍼드 플로큘레이션)이 바람직하다. 상류에서는 강한 교반으로 입자 충돌 기회를 늘려 플록을 성장시키고, 하류에서는 이미 커진 플록이 전단력에 깨지지 않도록 약하게 저어 주기 때문이며, 상류로 갈수록 감소시킨다는 서술은 이와 방향이 반대다.

수산화나트륨 수용액은 농도에 따라 어는점(결정화 온도)이 달라지는데, 지나치게 낮은 농도나 지나치게 높은 농도에서는 오히려 비교적 높은 온도에서도 결정이 석출된다.

물-수산화나트륨계는 특정 농도 부근에서 어는점이 가장 낮아지는 공정(共晶) 구간을 가지며, 약 20% 부근의 농도가 그 지점에 가까워 -20℃ 정도의 저온에서도 결정화되지 않고 액상을 유지할 수 있다.

여과면적은 계획정수량을 여과속도로 나누어 산정하며, 곱하여 계산한다는 설명은 옳지 않다.

급속여과지의 여과속도(120~150 m/d), 완속여과지의 여과속도(4~5 m/d), 예비지를 포함해 2지 이상으로 하고 10지마다 1지 비율로 예비지를 두는 것은 모두 옳은 설명이다.

표면세척장치는 여과층 표면에 쌓인 머드볼과 탁질을 물리적으로 깨뜨리기 위한 설비이므로, 역세척으로 팽창한 여과층에 노즐이 잠기는 위치가 되도록 설치한다. 노즐이 여과층에 묻히지 않도록 한다는 서술은 기준과 반대여서 옳지 않다.

• 수온이 높을수록 물의 점성이 작아져 같은 유속에서도 팽창률이 낮아지므로, 수온차가 큰 지역에서는 수온이 높을 때의 역세척 유속을 기준으로 설계하는 것이 옳다.
• 역세척수로 잔류염소가 있는 정수를 사용하면 여재나 배관에서의 생물 번식을 억제할 수 있어 옳은 설명이다.
• 유속과 팽창률의 관계가 여재의 종류(입경·비중)와 수온에 따라 달라지는 것도 옳은 설명이다.

깊이 방향으로 표층 부근에만 탁질이 집중 억류되고 조금만 깊어져도 억류량이 급격히 0에 수렴하는 분포이므로, 여재가 한 종류뿐인 단일 여과층의 특성이다.

단일 모래층은 역세척이 끝나면 입도가 상부 세립·하부 조립으로 재배열되어 유입 플록이 표층 수 cm에서 대부분 걸러지는 표면여과가 된다. 그래서 손실수두가 빨리 상승하고 여과지속시간이 짧아진다.

• 안트라사이트와 모래를 쌓은 2층, 여기에 가넷을 더한 3층은 상부 조립·하부 세립 구성이라 탁질이 여과층 전 깊이에 고르게 분포하는 내부여과 형태가 된다.
• 입도를 상부 조립에서 하부 세립으로 점진 구성한 여과층도 억류량이 깊이 방향으로 완만하게 퍼져, 그림처럼 표층에 몰린 급감 곡선이 나오지 않는다.

균등계수가 1에 가까울수록 여과사의 입경이 균일해져 작은 입자가 큰 입자 사이의 틈을 메우지 않으므로, 오히려 공극률은 커진다.

균등계수 상한을 1.7로 하는 것, 세척 탁도를 30 NTU 이하로 하는 것, 강열감량을 0.75% 이하로 하는 것은 모두 신규 여과모래의 옳은 규격이다.

균등계수(C_u)는 중량통과율 60%에 해당하는 입경(D₆₀)을 10%에 해당하는 입경(D₁₀)으로 나눈 값이다.

주어진 D₆₀=0.75 mm와 C_u=1.5를 이용하면 $D_{10} = \dfrac{D_{60}}{C_u} = \dfrac{0.75}{1.5} = 0.5\ \mathrm{mm}$이다.

따라서 중량통과율 10%에 해당하는 여과모래의 입경은 0.5 mm이며, 문제에 함께 제시된 80% 통과율 입경(1.20 mm)은 이 계산에는 필요하지 않은 값이다.

염소가스 제해설비의 중화반응탑은 방식에 따라 충전탑식, 회전흡수방식, 경사판방식 등으로 구분된다.

• 흡수제로는 주로 가성소다(수산화나트륨) 용액이나 소석회가 사용되며, 염화나트륨 용액은 중화제로 쓰이지 않는다.
• 염소가스 저장량이 일정 기준 이상인 시설에서 중화반응탑 설치가 요구되며, 저장량이 적은 시설에서 의무화되는 것은 아니다.
• 소석회는 습기에 노출되면 유효성분이 저하되고 고결되므로 건조한 장소에 보관해야 한다.

오존 접촉지의 우회관 설치와 공정 인자의 상시 계측은 옳고, 구조를 개방형으로 한다는 서술이 틀리다.

오존은 인체에 유해하고 부식성이 강한 기체여서 접촉지는 반드시 밀폐 구조로 만들고, 상부에 모인 미반응 오존은 배오존 처리설비에서 분해한 뒤 배출한다. 개방형으로 두면 오존이 대기로 새어 흡수율도 떨어지고 작업 안전에도 문제가 생긴다.

• 접촉지 정비·고장이나 오존처리 중단에 대비해 물이 접촉지를 건너뛰고 흐를 수 있도록 우회관을 둔다.
• 주입률을 적정하게 유지하려면 처리수량, 오존 주입량, 잔류오존 농도와 함께 누출 감시를 위한 대기오존 농도까지 상시 계측해야 한다.

액화염소 저장설비는 상온에서 저장·취급하는 상온식으로 설치하는 것이 원칙이며, 저장조 본체를 보냉식(냉각·보온) 구조로 하는 것은 옳지 않다.

액화염소를 저장조에 충전하려면 공기공급장치가 필요하고, 고장·점검에 대비해 저장조는 2기 이상 설치하여 그 중 1기는 예비로 둔다.

또한 안정적인 공급을 위해 저장량은 항상 1일 사용량의 10일분 이상으로 유지해야 한다.

총대장균군 기준은 수돗물의 경우 100 mL에서 검출되지 아니할 것으로 규정되어 있다.

• 먹는샘물·염지하수의 경우 총대장균군 기준은 100 mL가 아니라 250 mL에서 검출되지 않아야 하므로 먹는샘물의 대장균이나 먹는염지하수의 총대장균군을 100 mL 기준으로 서술한 항목은 옳지 않다.
• 먹는샘물의 분원성대장균군 관련 기준도 100 mL가 아닌 250 mL를 기준으로 한다.

수도법령상 정수처리기준이 요구하는 병원성미생물은 바이러스, 지아디아 포낭, 크립토스포리디움 난포낭이며, 이들의 제거·불활성화 정도(불활성화비)를 관리 대상으로 한다.

분원성 연쇄상구균은 분변오염 지표세균의 하나로 수질 감시 항목으로는 다루어지지만, 정수처리기준에서 정한 불활성화 대상 병원성미생물에는 포함되지 않는다.

CT값은 잔류소독제 농도(C)와 접촉시간(T, 분)을 곱하여 구한다.

접촉시간 0.5시간을 분 단위로 바꾸면 30분이므로 $CT = C \times T = 1.5\ \mathrm{mg/L} \times 30\ \mathrm{min} = 45$이다.

필터프레스는 여과판 사이에 슬러지를 채운 뒤 가압하여 탈수하고, 탈수가 끝나면 여과판을 열어 케이크를 배출하는 회분식(batch) 설비이므로 슬러지가 연속적으로 공급되지 않는 상태에서 운전된다.

반면 진공탈수기, 원심분리기, 벨트프레스는 슬러지를 연속적으로 공급하며 운전하는 연속식 설비이다.

농축조의 설계용량은 계획유입유량에 체류시간을 곱하여 구한다.

체류시간 48시간을 일 단위로 바꾸면 2일이므로 $V = Q \times t = 100\ \mathrm{m^3/d} \times 2\ \mathrm{d} = 200\ \mathrm{m^3}$이다.

막여과 약품세척에서 구연산은 산 성분으로 막 표면에 침적된 스케일·금속산화물 등 무기물 제거에 사용된다.

• 수산화나트륨은 알칼리 약품으로 무기물이 아니라 유기물(파울링) 제거에 사용된다.
• 황산은 산 성분으로 유기물이 아니라 무기물 제거에 사용된다.
• 차아염소산나트륨은 산화제로서 무기물이 아니라 유기물·미생물성 오염 제거에 사용된다.

오존은 산화력이 강해 지오스민, 2-MIB 등 맛과 냄새를 유발하는 물질의 제거에 효과적이다.

• 오존은 염소보다 산화력이 강하다.
• 오존접촉지에서 발생하는 배오존은 독성이 있어 대기로 확산시키지 않고 별도의 배오존 처리(파괴)설비로 분해한 후 배출해야 한다.
• 철과 망간은 오존에 의해 용존성 물질이 아니라 불용성 산화물로 산화되어 침전·여과로 제거된다.

자외선 소독에 가장 효과적인 파장은 400 nm가 아니라 약 254 nm 부근이므로 이 서술이 옳지 않다.

자외선의 소독 효율은 부유물질 농도에 영향을 받고, 조사량은 자외선 강도와 접촉시간의 곱으로 결정되며, 램프의 유리관 재질로는 자외선 투과율이 높은 석영유리가 사용된다.

활성탄흡착처리는 주로 유기물, 맛·냄새 물질 제거에 효과적인 공정으로, 이온 상태인 질산성질소를 제거하는 데는 적합하지 않다.

반면 이온교환처리, 생물학적 탈질처리, 막처리(역삼투 등)는 질산성질소를 제거할 수 있는 공정으로 이용된다.

수질오염공정시험기준 총칙에서 “즉시”는 30초 이내에 표시된 조작을 하는 것으로 정의된다.

• “방울수”는 정제수 10방울이 아니라 20방울을 적하할 때 부피가 약 1 mL 되는 것을 뜻한다.
• “정확히 단다”는 0.01 mg까지가 아니라 0.1 mg까지 다는 것을 말한다.
• “감압 또는 진공”은 30 mmHg 이하가 아니라 15 mmHg 이하를 뜻한다.

기기검출한계(IDL)는 시료와 비슷한 매질이 아니라 순수한 표준용액 상태에서 기기가 검출할 수 있는 최소 신호에 해당하는 농도로 정의되므로, 매질을 전제로 한 서술은 옳지 않다.

시료와 유사한 매질을 전제로 한 검출한계는 방법검출한계(MDL)에 해당한다.

표준물첨가법, 시약바탕시료, 정량한계(LOQ)에 대한 설명은 정도관리 항목의 정의와 일치한다.

ICP-AES에서 점성이 있거나 입자상 물질이 존재하는 시료는 막힘이 잦은 동심축 분무기 대신 유통형(교차흐름형) 분무기를 사용하는 것이 일반적이므로 이 서술은 옳지 않다.

시료를 아르곤 플라스마에 주입해 발광선·발광광도를 측정하는 원리, 알칼리 금속 공존 시 방출선 세기가 커지는 현상, 27.12 MHz 또는 40.68 MHz의 라디오고주파를 사용하는 점은 올바른 설명이다.

완속여과는 원수 탁도가 낮은 경우에 적용하는 정수방식이므로 약품주입설비를 생략할 수 있는 것이고, 반대로 원수 탁도가 높으면 완속여과만으로는 처리가 어려워 응집·침전 등의 전처리가 필요하다. 따라서 탁도가 높을 때 약품주입설비가 필요 없다는 서술은 옳지 않다.

원수가 저탁도라도 급속여과지에서는 응집제를 이용한 플록 형성 후 여과가 필수적이며, 사용 약품은 위생상 지장이 없어야 하고 주입률은 자-테스트(jar-test)로 결정하는 것이 일반적이다.

오존전달효율은 주입된 오존 중 실제로 수중에 전달(흡수)된 비율로, 주입량에서 접촉지를 빠져나가는 배출오존량을 뺀 값을 주입량으로 나누어 구한다.

$\text{전달효율} = \dfrac{4 - 1}{4} \times 100 = 75\%$

입상활성탄지의 세척빈도를 좌우하는 것은 미소동물의 생명주기와 흡착방식(고정상·유동상)이다.

활성탄층은 미생물과 미소동물이 번식하기 좋은 환경이므로, 이들이 대량 증식해 처리수로 유출되기 전에 번식 주기보다 짧은 간격으로 세척해 개체수를 억제한다. 생명주기가 짧을수록 세척을 자주 해야 한다.

또 고정상은 활성탄층이 여과 기능까지 겸해 탁질이 쌓이면서 손실수두가 커지므로 주기적 세척이 필수인 반면, 탄이 유동하는 유동상은 층 내 폐색이 잘 생기지 않아 세척 필요성이 훨씬 적다.

활성탄의 비중은 역세척 속도와 층 팽창률을 정하는 설계 인자일 뿐, 얼마나 자주 씻어야 하는가와는 직접 관계가 없다.

주입오존량은 600 kg/d이다.

오존이용률은 주입한 오존 중 실제로 반응에 소비된 비율이므로, 소비오존 = 주입오존 − 잔류오존 − 배출오존 관계에서 $0.8 = \dfrac{D - 1.0 - 0.2}{D}$ 가 성립한다.

정리하면 $0.2D = 1.2$ 이므로 주입오존 농도 $D = 6.0\ \mathrm{mg/L}$ 이다.

여기에 생산량을 곱하면 $6.0\ \mathrm{g/m^3} \times 100{,}000\ \mathrm{m^3/d} = 600{,}000\ \mathrm{g/d}$, 즉 600 kg/d가 된다. mg/L는 g/㎥과 같은 값이므로 단위 환산이 그대로 이어진다.

산성과망간산칼륨법에서는 시료 중 염소이온의 간섭을 제거하기 위해 황산은을 첨가하여 염소이온을 염화은으로 침전시킨다.

• 분석결과는 1.0 mg/L가 아니라 0.1 mg/L 단위까지 표기한다.
• 이 시험법은 염소이온 농도가 2,000 mg/L를 초과하는 경우가 아니라 2,000 mg/L 이하인 시료에 적용한다.
• 황산산성 상태에서 과망간산칼륨을 넣고 가열 반응시키는 시간은 120분이 아니라 30분이다.

염소요구량은 주입한 염소농도에서 남아있는 잔류염소농도를 뺀 값이다.

주입농도는 $\dfrac{20\ \mathrm{kg/d}}{10{,}000\ \mathrm{m^3/d}} = 2\ \mathrm{mg/L}$이므로, 염소요구량은 $2 - 0.2 = 1.8\ \mathrm{mg/L}$이다.

빛이 차단된 4℃ 냉장 상태로 보관했을 때 허용되는 시험 유예 시간은 24시간이다.

일반세균은 살아 있는 세균을 배양해 집락수를 세는 항목이라, 채취 후 시간이 지나면 시료 안에서 세균이 증식하거나 사멸해 결과가 실제 수질과 달라진다. 그래서 원칙은 채취 즉시 시험이고, 부득이한 경우에만 저온·차광 보관으로 변화를 늦춘다.

이때도 보관 한계는 24시간이며, 이를 넘긴 시료는 일반세균 시험에 사용할 수 없다.

시료가 색을 띠는 경우 빛을 반사하는 것이 아니라 흡수하여 산란광을 감소시키므로 탁도가 오히려 낮게 측정될 수 있다. 따라서 색 때문에 빛이 반사되어 탁도가 높아진다는 서술은 옳지 않다.

먹는물·샘물·염지하수의 탁도 측정에 적용되는 점, 정량한계가 0.02 NTU인 점, 측정용기의 오염이나 미세 기포가 측정값에 영향을 줄 수 있는 점은 올바른 설명이다.

불활성화비를 계산할 때 사용하는 잔류소독제 농도는 정수지 유출부 등 여러 측정지점에서 측정한 값 중 최소값을 택하여 안전 측으로 평가한다.

• 접촉시간은 1시간이 아니라 1일 사용유량이 최대인 시간에, 최초 소독제 주입지점부터 정수지 유출지점까지를 대상으로 측정한다.
• 불활성화비가 1.0 이상이라는 것은 요구되는 소독능을 만족했다는 의미이며, 지아디아 포낭에 대해 요구되는 제거·불활성화율은 99.9%이다(99.99%는 바이러스에 대한 기준이다).
• 추적자시험에서 접촉시간은 주입된 추적자의 30%가 아니라 10%(T₁₀)가 유출지점에 도달할 때까지의 시간으로 산정한다.

먹는물수질공정시험기준 총칙에서 “약”이라 함은 기재된 양에 대하여 ±10%의 차가 있어서는 안 된다는 뜻이며, ±5%가 아니므로 이 서술은 옳지 않다.

열수는 약 100℃, 시험에 쓰는 물은 증류수 또는 정제수를 사용하는 것, 용제를 표시하지 않은 용액은 수용액을 뜻한다는 서술은 총칙과 일치한다.

불소는 유리를 부식시키는 성질이 있어 유리 재질의 시료용기를 사용할 수 없고, 폴리에틸렌 등 내산성 용기를 사용해야 한다.

맛·냄새 항목이나 벤젠과 같은 휘발성유기물은 유리(갈색유리 등) 용기를 사용하는 것이 일반적이다.

수입 신고를 받은 시·도지사가 할 수 있는 검사는 서류검사·관능검사·정밀검사 세 가지다.

세 검사는 확인 수단의 깊이가 다르다. 서류검사는 신고서와 수입 관련 서류만으로 적합 여부를 판단하고, 관능검사는 제품의 성질·상태·맛·냄새·색깔 등을 오감으로 확인하며, 정밀검사는 시료를 채취해 이화학적·미생물학적 시험으로 수질기준 적합 여부를 판정한다.

추적검사는 이미 유통 중인 제품의 이력을 따라가며 확인하는 사후관리 수단이어서, 수입 신고 단계에서 시·도지사가 선택하는 검사방법에는 들어가지 않는다.

먹는물 수질기준상 샘물 및 염지하수의 저온일반세균 기준은 50 CFU/mL가 아니라 20 CFU/mL를 넘지 아니할 것이므로 이 서술은 옳지 않다.

중온일반세균 5 CFU/mL 이하 기준과, 먹는샘물을 병에 넣은 후 4℃에서 12시간 이내 검사 시 저온일반세균 100 CFU/mL·중온일반세균 20 CFU/mL 이하로 규정한 내용은 올바른 설명이다.

먹는물 수질감시항목 운영 등에 관한 고시는 수돗물, 상수원수, 염지하수 등을 관리 대상으로 하지만, 먹는해양심층수는 해양심층수법 등 별도 체계로 관리되어 이 고시의 적용 대상에 포함되지 않는다.

수도법상 상수원보호구역의 지정·변경·해제 등에 관한 권한은 환경부장관에게 있다.

수도법령상 저수조의 맨홀부분은 청소·점검을 위한 공간 확보를 위해 건축물(천정 및 보 등)로부터 100 cm 이상 떨어지도록 설치해야 한다.

• 물의 유출구는 정체수 발생을 막기 위해 유입구의 반대편 아랫부분에 설치하는 것이 원칙이다.
• 침전찌꺼기 배출구는 저수조 중간부분이 아니라 바닥의 가장 낮은 부분에 설치한다.
• 저수조 바닥은 배출구를 향해 10분의 1이 아니라 100분의 1 이상의 경사를 두어 설치한다.

물환경보전법령상 남조류 세포수가 2회 연속 10,000세포/mL 이상 1,000,000세포/mL 미만으로 채취되면 조류경보 “경계” 단계가 발령된다.

같은 방식으로 2회 연속 1,000세포/mL 이상 10,000세포/mL 미만이면 “관심” 단계, 1,000,000세포/mL 이상이면 “조류대발생” 단계에 해당한다.

응집용 약품 저장설비의 용량은 계획정수량에 약품의 최대주입률을 곱한 1일 사용량에 저장일수를 곱하여 정하며, 응집보조제는 10일분 이상을 저장하도록 규정되어 있다.

• 계획정수량에 약품의 최대주입률을 곱한 값은 1일 사용량 산정식일 뿐, 그 자체가 저장설비 용량 기준은 아니다.
• 알칼리제는 주입 방식(연속 주입·간헐 주입)에 따라 저장일수를 달리 정하며, 간헐 주입 시 기준도 7일분은 아니다.
• 응집제의 저장량 기준은 15일분이 아니라 30일분 이상이다.

가압수확산 방식은 별도의 가압 펌프로 만든 압력수를 급속히 분사해 원수와 혼화시키는 방식으로, 압력수의 유량이나 압력을 조절함으로써 혼화강도를 조절할 수 있다.

혼화기 자체로 인한 추가 손실수두가 없고 혼화효과가 우수하며, 소비전력도 기계식 교반에 비해 절반 이하로 낮은 것이 이 방식의 특징이다.

침전지의 슬러지를 기계적으로 걷어내는 슬러지 수집기는 체인플라이트식, 수중대차식(주행형), 중심축회전식 등으로 구분된다.

공기압식은 슬러지 수집기가 아니라 압축공기를 이용해 슬러지를 인양·배출하는 방식으로, 수집기 형식에 해당하지 않는다.

현장제조형 염소발생기의 전기분해조에서 염소가스는 양극(+)에서 산화반응으로 발생하며, 음극(-)에서 일어나는 현상이 아니다.

음극에서는 환원반응으로 수소가스가 발생하고, 수산이온이 생성되어 나트륨이온과 결합해 수산화나트륨이 만들어진다.

필터프레스는 여과포를 이용한 고액분리와 슬러지층 자체의 필터작용(케이크 여과)으로 탈수가 이루어지며, 여기에 가압력을 더해 탈수 효율을 높이는 설비이다.

• 소석회 전처리는 탈수효율을 저하시키는 것이 아니라 개선하기 위해 사용하는 방법이다.
• 벨트프레스는 벨트속도가 빨라지면 탈수시간이 짧아져 함수율이 줄어드는 것이 아니라 오히려 높아지는 경향이 있다.
• 스크루프레스는 슬러지를 간헐적으로 공급하는 방식이 아니라 연속적으로 공급하며 운전하는 방식이다.

세 설명이 모두 옳다.

역세척배출수는 순간적으로 많은 양이 쏟아지므로 일단 받아 두었다가 일정 유량으로 흘려보내야 한다. 이 완충 기능을 하는 세척배출수 저류조는 배출수지와 겸용할 수 있고, 기존의 예비침전지나 용존공기부상지를 세척배출수의 침전·농축 시설로 전용해 쓸 수도 있다.

침전으로 얻은 상징수는 회수수로 다시 정수공정에 넣는데, 이때 시설을 정수장 착수정보다 높은 곳에 두면 펌프 없이 자연유하로 반송할 수 있어 동력비와 고장 요인이 줄어든다. 그래서 지형이 허락하면 높은 위치에 두는 편이 이상적이다.

PSA(가압교대흡착방식), VPSA(진공가압교대흡착방식), VSA(진공교대흡착방식)는 공기 중의 질소를 흡착제로 분리해 산소를 농축하는 산소발생기식 원료가스 공급장치에 해당한다.

전동기를 제동시킬 때 전원 공급을 끊고 전동기를 발전기로 동작시켜, 회전에 의한 운동에너지를 저항을 통해 주울열로 소비시키는 방식을 발전제동이라 한다.

회생제동은 발생한 전력을 전원 계통으로 되돌려 회수하는 방식이고, 역전제동은 전원의 상 순서를 바꾸어 역방향 토크를 가하는 방식이라는 점에서 발전제동과 구분된다.

분상기동형전동기는 교류 유도전동기의 한 종류로, 유도전동기에 해당한다.

직류전동기는 계자권선과 전기자권선의 접속 방식에 따라 직권·분권·복권으로 나뉘며, 모두 직류전원을 사용하는 직류전동기이다.

• 직권전동기는 계자권선과 전기자가 직렬로 연결된 직류전동기이다.
• 분권전동기는 계자권선과 전기자가 병렬로 연결된 직류전동기이다.
• 복권전동기는 직권과 분권 계자권선을 함께 갖는 직류전동기이다.

한국전기설비규정(KEC)상 피뢰기는 가공전선로와 지중전선로가 접속되는 곳에 시설해야 하며, 단순히 가공전선로끼리 접속되는 곳은 규정된 시설 장소가 아니다.

발전소·변전소 또는 이에 준하는 장소의 가공전선 인입구·인출구, 고압 및 특고압 가공전선로로부터 공급을 받는 수용장소의 인입구, 특고압 가공전선로에 접속하는 배전용 변압기의 고압측·특고압측은 모두 피뢰기 시설 대상이다.

수용률은 $\dfrac{\text{최대수용전력}}{\text{총부하설비용량}}\times100$으로 구한다.

$\dfrac{200}{400}\times100=50\%$이므로 수용률은 50%이다.

변압기 1대 고장 시 V결선으로 송전이 가능하고 대전류 부하에 적합한 것은 Δ-Δ결선의 특징이며, Y-Y결선의 설명으로는 옳지 않다.

Y-Y결선은 중성점을 접지할 수 있어 단절연방식을 채택할 수 있고, 상전압이 선간전압의 $\dfrac{1}{\sqrt{3}}$이 되어 절연이 용이해 고전압 결선에 적합하지만, 여자전류에 제3고조파가 포함되어 중성점을 접지하면 인접 통신선에 유도장해를 일으키는 단점이 있다.

비접지계통에서 영상전류 검출용 ZCT의 1차측 정격전류는 200mA가 표준으로 쓰인다.

ZCT는 영상전류를 검출해 지락계전기(GR) 등에 전달하는 영상변류기로, 지락 시 흐르는 미소전류를 다루므로 1차 정격이 mA 단위의 소용량으로 정해진다.

정전용량식 수위계는 액체 속에 전극(프로브)을 삽입하여, 전극과 액체 사이의 정전용량 변화로 수위를 검출하는 방식이다.

• 차압식은 액면 상·하부의 압력차를 이용해 수위를 측정하며 전극을 삽입하지 않는다.
• 초음파식은 초음파의 반사 시간을 이용하는 비접촉식 측정 방식이다.
• 투입식은 압력센서를 액중에 투입해 정수압을 측정하는 방식이다.

유체의 투명도는 유량측정장치를 선정할 때 일반적으로 고려하는 요소가 아니다.

측정 대상이 액체인지 기체인지, 유량의 크기, 유량 변동의 범위는 계측기 형식과 측정범위를 정하는 데 실질적인 고려 요소가 된다.

LAS(lightening arrester station)는 피뢰기 관련 설비를 가리키는 것으로, 상수도 시설의 감시조작설비 분류에 해당하지 않는다.

FCS(현장제어설비), COS(중앙조작설비), EWS(엔지니어링 워크스테이션)는 모두 감시제어(SCADA) 계통을 구성하는 감시조작설비이다.

전자유량계에서 유량 제어밸브는 검출기의 하류측에 설치해야 상류측 흐름의 교란을 막을 수 있으며, 상류측에 설치한다는 설명은 옳지 않다.

구경은 평균유속이 1~3m/s가 되도록 선정하고, 평균유속이 1m/s 미만이면 기전력이 작아져 정밀도상의 문제가 생기기 쉽다.

검출기를 수직 또는 비스듬히 설치할 때는 흐름을 아래에서 위로 향하게 하고 전극은 수평 방향이 되도록 설치한다.

탈포조와 탁도계 사이 배관에 밸브를 설치할 때는 유로를 완전히 개폐할 수 있고 유로 저항이 작은 볼밸브를 사용한다.

체크밸브는 역류 방지용, 풋밸브는 흡입관 말단의 물 유지·이물질 유입 방지용, 플랩밸브는 역류 차단용으로 각각 용도가 달라 이 배관의 개폐용으로는 적합하지 않다.

화학물질 또는 혼합물을 담는 것 자체는 '용기'의 정의이고, '포장'은 그 용기를 싸거나 담아 유통·운반할 수 있게 한 것을 말한다. 따라서 포장을 단순히 "담는 것"이라고 한 서술은 용기의 정의와 뒤바뀐 것이어서 옳지 않다.

화학물질(원소와 원소 간의 화학반응에 의하여 생성된 물질), 혼합물(두 가지 이상의 화학물질로 구성된 물질 또는 용액), 반제품용기(같은 사업장 내에서 상시적이지 않은 경우로서 공정 간 이동을 위하여 담은 용기)는 모두 기준상의 정의와 일치한다.

눈·비를 피하거나 차광을 위해 캐노피 또는 지붕을 설치하는 경우에는 환기에 지장을 주지 않도록 벽을 설치하지 않아야 하므로, 벽을 설치하여야 한다는 설명은 옳지 않다.

종류가 다른 유해화학물질은 화학물질 간 반응성을 고려해 칸막이나 바닥의 구획선 등으로 구분해 보관하고, 용기에 수납해 보관하는 시설은 습기가 없고 배수가 잘 되는 장소에 설치하며 주위에 표시를 하여 구분하고, 필요한 경우 조명 설비를 갖추어야 한다.

물의 단위중량은 4°C, 1기압에서 1,000kgf/m³이며, 이는 물의 성질 중 옳은 설명이다.

• 액체상태의 물은 수온이 상승하면 점성계수가 오히려 작아진다.
• 수격작용을 해석할 때는 물의 압축성과 관벽의 탄성을 함께 고려해야 한다.
• 물의 밀도는 0°C가 아니라 약 4°C에서 최대가 된다.

오리피스 유량은 수두의 제곱근에 비례하므로 $Q \propto \sqrt{h}$이다.

따라서 유량 오차는 수두 오차의 절반이 되어 $\dfrac{1}{2}\times3\%=1.5\%$로, 측정 유량의 오차는 약 1.5%이다.

차원이 잘못된 것은 가속도와 유량 두 가지다.

가속도는 속도를 시간으로 나눈 양이므로 $\dfrac{\mathrm{m/s}}{\mathrm{s}} = \mathrm{m/s^2}$, 즉 $[\mathrm{LT^{-2}}]$ 이다. 제시된 $[\mathrm{LT^{-1}}]$ 은 속도의 차원이다.

유량은 단위시간당 부피이므로 $\dfrac{\mathrm{m^3}}{\mathrm{s}}$, 즉 $[\mathrm{L^{3}T^{-1}}]$ 이다. 제시된 $[\mathrm{MT^{-1}}]$ 은 질량유량의 차원이다.

• 밀도는 질량을 부피로 나눈 $\mathrm{kg/m^3}$ 이므로 $[\mathrm{ML^{-3}}]$ 이 맞다.
• 표면장력은 단위길이당 힘 $\mathrm{N/m} = \mathrm{kg/s^2}$ 이므로 $[\mathrm{MT^{-2}}]$ 이 맞다.

오리피스 토출유속은 약 6.20 m/s이다.

그림은 수면에서 아래로 $h = 4\ \mathrm{m}$ 되는 측벽에 작은 오리피스가 뚫려 있고 그곳에서 유속 $V$ 로 물이 뿜어 나오는 물탱크다. 수면과 오리피스 출구 모두 대기압이므로 토리첼리 정리를 그대로 적용한다.

유속계수를 반영한 실제 유속은 $V = C_v\sqrt{2gh}$ 이다.
대입하면 $V = 0.7 \times \sqrt{2 \times 9.8 \times 4} = 0.7 \times \sqrt{78.4}$
$= 0.7 \times 8.854 = 6.198\ \mathrm{m/s}$

따라서 약 $6.20\ \mathrm{m/s}$ 가 된다. 유속계수 0.7을 빼먹으면 8.85 m/s가 나오므로 반드시 곱해 주어야 한다.

에너지선과 동수경사선의 차이는 속도수두 $\dfrac{v^2}{2g}$에 해당한다.

$\dfrac{v^2}{2g}=1\,\mathrm{m}$에서 $v=\sqrt{2\times9.8\times1}=\sqrt{19.6}\approx4.43\,\mathrm{m/s}$이므로 단면평균유속은 약 4.43m/s이다.

층류영역에서 마찰손실계수는 $f=\dfrac{64}{Re}$로 레이놀즈수에 반비례하므로, 비례한다는 설명은 옳지 않다.

Moody 도표는 상대조도와 레이놀즈수에 따른 마찰손실계수의 변화를 나타내며 층류·난류 영역 모두에 적용되고, 완전난류영역에서는 마찰손실계수가 레이놀즈수와 무관하게 상대조도만으로 결정된다.

유적선(path line)은 특정 입자가 시간에 따라 이동해 간 경로를 추적하여 연결한 선이며, 이 설명은 옳다.

• 유선(stream line)은 어느 한 순간 유체입자들의 속도벡터에 접하는 선을 말하며, 특정지점을 통과한 입자들의 현재 위치를 연결한 선이 아니다.
• 유립선(유맥선, streak line)이야말로 일정시간 동안 한 지점을 통과한 입자들을 연결한 선이므로, 속도벡터의 접선을 연결한 선이라는 설명은 유선의 정의와 뒤바뀐 것이다.
• 흐름 특성이 시간에 따라 변하는지 여부는 정상류·비정상류를 구분하는 기준이며, 등류·부등류는 공간(위치)에 따른 변화 여부로 구분한다.

유량 $Q=2\,\mathrm{m^3/min}=0.0333\,\mathrm{m^3/s}$, 관 단면적 $A=\dfrac{\pi\times0.2^2}{4}=0.0314\,\mathrm{m^2}$이므로 유속은 $v=\dfrac{Q}{A}\approx1.06\,\mathrm{m/s}$이다.

마찰손실수두는 $h_f=f\dfrac{L}{D}\dfrac{v^2}{2g}=0.01\times\dfrac{200}{0.2}\times\dfrac{1.06^2}{2\times9.8}\approx0.57\,\mathrm{m}$로, 마찰손실수두는 약 0.57m이다.

미소손실은 관의 유입부·유출부, 단면 급확대·급축소 등 흐름의 형상 변화로 발생하는 손실이며, 관내 유체의 수온변화는 미소손실의 발생 원인이 아니다.

미소손실은 단면변화에 의해 발생하는 속도수두에 비례하며, 관 부속품이나 형상 변화 지점에서 국부적으로 발생한다.

직사각형 개수로의 최적수리단면은 수로폭이 수심의 2배가 되는 단면이며, 수심이 수로폭의 2배라는 설명은 이와 반대이므로 옳지 않다.

최적수리단면은 주어진 경사와 조도에서 최대유량이 흐를 수 있는 단면으로, 동수반경이 최대·윤변이 최소가 되는 조건을 만족한다.

관성력과 중력이 평형을 이루는 흐름상태가 한계류이며(프루드수=1), 이 설명은 옳다.

• 자유수표면은 공기와의 마찰 때문에 최대유속 지점이 아니며, 최대유속은 수표면보다 약간 아래에서 나타난다.
• 동수반경은 흐름단면적을 윤변으로 나눈 값이지, 더한 값이 아니다.
• 사류는 중력보다 관성력이 지배적인 흐름상태이다.

원형관이 가득 차 흐를 때 동수반경은 $R=\dfrac{D}{4}=0.05\,\mathrm{m}$이고, 단면적은 $A=\dfrac{\pi\times0.2^2}{4}\approx0.0314\,\mathrm{m^2}$이다.

Manning 공식 $V=\dfrac{1}{n}R^{2/3}S^{1/2}$에 대입하면 $V=\dfrac{1}{0.012}\times0.05^{2/3}\times0.025^{1/2}\approx1.79\,\mathrm{m/s}$이다.

따라서 $Q=V\times A\approx1.79\times0.0314\approx0.056\,\mathrm{m^3/s}$로, 유량은 약 0.056m³/s이다.

프루드수는 중력에 대한 관성력의 비로 정의되며, $Fr=\dfrac{v}{\sqrt{gL}}$로 나타낸다.

층류·난류의 구분은 레이놀즈수로 판단하며, 프루드수는 평균유속에 비례(반비례가 아님)하고 수온과는 직접적인 관련이 없다.

표면부하율은 $\dfrac{\text{유입유량}}{\text{침전지 표면적}}$으로 구하며, 유효수심은 관계되지 않는다.

유입유량 $20\,\mathrm{m^3/min}=20\times1440=28{,}800\,\mathrm{m^3/d}$, 표면적 $8\times15=120\,\mathrm{m^2}$이므로 $\dfrac{28{,}800}{120}=240$으로 표면부하율은 240m³/m²/d이다.

속도경사를 정하는 요소는 교반동력·물의 점성계수·혼화지 부피 세 가지다.

혼화·응집에서 쓰는 평균속도경사는 $G = \sqrt{\dfrac{P}{\mu V}}$ 로 정의된다. 여기서 $P$ 는 교반기가 물에 전달하는 동력, $\mu$ 는 물의 점성계수, $V$ 는 혼화지의 부피다.

즉 동력을 키우면 G가 커지고, 수온이 낮아 점성계수가 크거나 지의 부피가 크면 G가 작아진다. 세 값 모두 식에 직접 들어가는 결정 인자다.

표면부하율은 침전지에서 입자의 침강 성능을 따질 때 쓰는 지표로, 교반 강도를 나타내는 속도경사 식에는 들어가지 않는다.

펌프의 크기(호칭)는 흡입구경·토출구경 등 구경으로 나타내며, 양수량과 양정은 펌프의 능력을 나타내는 값이므로 크기를 양수량과 양정으로 나타낸다는 설명은 옳지 않다.

양수량 변화가 큰 경우에는 병렬연결 운전이 적절하며, 성능이 동일한 펌프 2대를 병렬로 연결하면 배관 손실 증가로 양수량은 단독 운전 시의 2배보다 약간 적어진다. 또한 펌프의 형식(원심·사류·축류)은 비속도와 밀접한 관련이 있다.

흡입구 유속 $v=2.0\,\mathrm{m/s}$, 흡입구 단면적 $A=\dfrac{\pi\times0.6^2}{4}\approx0.283\,\mathrm{m^2}$이므로 유량은 $Q=vA\approx0.566\,\mathrm{m^3/s}$이다.

전양정은 실양정과 총손실수두의 합인 $H=14+3.5=17.5\,\mathrm{m}$이다.

소요동력은 $P=\dfrac{9.8\,QH}{\eta}=\dfrac{9.8\times0.566\times17.5}{0.86}\approx112.8\,\mathrm{kW}$로, 펌프의 소요동력은 약 112.8kW이다.

펌프의 비속도는 원심펌프 → 사류펌프 → 축류펌프 순으로 커진다.

비속도가 작을수록 고양정·소유량에 적합한 원심펌프에 가깝고, 비속도가 클수록 저양정·대유량에 적합한 축류펌프에 가까우며, 사류펌프는 그 중간 특성을 가진다.

펌프의 성능곡선은 토출량(Q)을 가로축으로 하여 전양정, 축동력, 효율의 변화를 나타낸 곡선이다.

토출량이 변할 때 전양정과 효율이 어떻게 변하는지, 그에 필요한 축동력은 얼마인지를 함께 보여주므로 펌프 선정과 운전점 파악에 사용된다.

펌프의 유효(수)동력은 $500\times0.85=425\,\mathrm{kW}$이고, 전양정은 $110+10=120\,\mathrm{m}$이다.

$P=9.8QH$에서 $Q=\dfrac{425}{9.8\times120}\approx0.361\,\mathrm{m^3/s}$이다.

유속 $v=1.5\,\mathrm{m/s}$이므로 관 단면적은 $A=\dfrac{Q}{v}\approx0.241\,\mathrm{m^2}$이고, 관경은 $D=\sqrt{\dfrac{4A}{\pi}}\approx0.554\,\mathrm{m}=554\,\mathrm{mm}$로 계산관경은 약 554mm이다.