20년 2회차

폭기처리로 pH가 높은 물의 유리탄산을 제거해 pH를 낮춘다는 설명이 옳지 않다.

폭기는 물속의 유리탄산(CO₂)을 대기 중으로 방출시키는 처리로, 유리탄산이 줄어들면 오히려 pH가 상승한다. 즉 폭기는 pH가 낮은 물의 pH를 끌어올리는 데 쓰이는 것이지 pH를 낮추는 처리가 아니다.

휘발성유기화합물 제거, 용해성 철이온의 산화 촉진, 황화수소 등 냄새물질 제거는 모두 폭기처리의 실제 효과로 옳은 설명이다.

손실수두가 작은 하부집수장치를 쓸 때 유출측 수위변동을 크게 두어야 한다는 설명이 옳지 않다.

손실수두가 작은 하부집수장치는 여과지 전면에 물을 균등하게 분배·집수하는 능력이 상대적으로 약하므로, 오히려 유출측 수위변동을 작게 유지해 균등여과와 균등세척이 이루어지도록 관리해야 한다.

내식성이 커야 한다는 것, 급격한 수압변동에 견디는 강도를 가져야 한다는 것, 균등하게 여과·세척되는 구조여야 한다는 것은 모두 하부집수장치 선정 시 옳은 고려사항이다.

급속여과 대신 완속여과를 적용하는 이유는 생물작용에 의한 정화기능이 필요한 경우다.

완속여과는 여과막 표면에 형성되는 생물막(schmutzdecke)의 생물학적 분해작용으로 유기물·세균 등을 정화하는 방식이므로, 이러한 생물학적 정화기능이 요구될 때 적용한다.

• 용존산소 농도가 매우 낮으면 생물막의 활동이 저하되어 오히려 완속여과에 불리하다.
• 탁도가 높거나 조류가 많으면 여과막이 빨리 막히므로 급속여과나 전처리가 더 적합하다.
• 휴믹산처럼 안정한 화합물에 의한 색도는 응집·활성탄 등 별도 처리가 필요해 완속여과만으로는 대응이 어렵다.

염소접촉조에서는 유리잔류염소 농도가 1 mg/L일 때 최소 30분의 순접촉시간을 확보해야 지아디아를 불활성화할 수 있다는 설명이 옳다.

이는 병원성 원충인 지아디아를 염소로 충분히 불활성화하기 위해 요구되는 최소 CT(농도×시간) 조건에 해당한다.

• 첨두수요대처용량은 운전최저수위 이상에서 확보하는 용량으로, 이하라고 설명한 것은 반대로 되어 있다.
• 소독접촉시간용량은 운전최저수위 이하에서 항상 유지되어야 하는 용량으로, 이상이라고 설명한 것은 반대로 되어 있다.
• 정수지 유효용량은 첨두수요대처용량과 소독접촉시간용량 등을 고려하여 최소 2시간분 이상을 표준으로 하므로, 3시간분으로 제시한 설명은 기준과 다르다.

오존이 대다수 유기물질과의 반응속도가 염소보다 느리다는 설명이 옳지 않다.

오존은 매우 강한 산화제로 대부분의 유기물질·미생물과 염소보다 훨씬 빠르게 반응하는 것이 특징이다.

급수지역에서 잔류성이 없어 2차 오염 우려가 있다는 것, 유기물과 반응해 부산물을 만들어 활성탄처리를 병행해야 한다는 것, 과도한 잔류오존이 후단 활성탄의 기계적 강도를 약화시킬 수 있다는 것은 모두 옳은 설명이다.

청징조건을 만족하는 농축조 면적은 유출(상징수)유량을 계면침강속도로 나누어 구하며, 계산 결과는 3,750 m²이다.

상징수(유출)유량은 유입슬러지량에서 농축슬러지량을 뺀 값으로 $Q = 1000 - 250 = 750\ \mathrm{m^3/d}$ 이다.

청징조건 면적은 $A = \dfrac{Q}{V_s} = \dfrac{750}{0.2} = 3{,}750\ \mathrm{m^2}$ 로 계산된다.

나노여과(NF)는 정밀여과·한외여과보다 훨씬 작은 기공을 가져 2가 이상의 다가 양이온과 저분자량의 용해성 유기물까지 제거할 수 있는 막여과법이다.

정밀여과와 한외여과는 주로 부유물질·콜로이드·병원성 미생물 등 입자성 물질 제거에 적합하며, 이온 크기의 용존 물질은 대부분 통과시킨다.

마이크로스트레이너는 조류나 부유물 등 비교적 큰 입자를 걸러내는 스크린 방식으로, 용존성 저분자 물질 제거와는 무관하다.

탁질(현탁물질) 제거는 응집·침전이나 여과와 같은 고형물 분리 공정의 역할이며, 분말활성탄 주입설비로 담당하는 전처리 항목이 아니다.

분말활성탄은 맛·냄새 물질과 미량 유기물 등 흡착성 용존 오염물질을 제거하는 데 사용되는 설비로, 탁질 제거와는 목적이 다르다.

• 협잡물은 스크린·스트레이너설비로 제거하는 것이 맞는 연결이다.
• 철·망간의 산화에는 전염소 주입설비를 사용하는 것이 맞는 연결이다.
• 맛·냄새물질 등 미량 유기물 제거에 분말활성탄을 쓰는 것은 맞는 연결이다.

염소주입량을 기준으로 차아염소산나트륨 용적주입량을 구하면 250 L/day가 된다.

필요한 유효염소량은 $10{,}000\ \mathrm{m^3/day} \times 3\ \mathrm{mg/L} = 30{,}000\ \mathrm{g/day} = 30\ \mathrm{kg/day}$이다.

이를 유효염소 10%인 차아염소산나트륨의 중량으로 환산하면 $\dfrac{30\ \mathrm{kg/day}}{0.10} = 300\ \mathrm{kg/day}$이고, 비중 1.2를 적용해 부피로 바꾸면 $\dfrac{300\ \mathrm{kg/day}}{1.2\ \mathrm{kg/L}} = 250\ \mathrm{L/day}$이다.

마이크로시스티스(Microcystis)와 같은 남조류는 세포 내에 독소와 맛·냄새 물질을 함유하고 있어, 전염소처리로 세포를 파괴하면 오히려 독소·냄새물질이 수중으로 방출될 위험이 있다.

따라서 마이크로시스티스는 응집·침전으로 조류를 먼저 제거한 뒤 처리하는 중간염소처리가 적절하며, 전염소처리와 연결한 것은 옳지 않다.

멜로시라·시네드라 같은 규조류는 전염소처리로, 부식질은 THM 생성을 줄이기 위해 중간염소처리로, 용존 철·망간은 전염소 또는 중간염소처리로 대응하는 것이 일반적인 연결이다.

정수슬러지의 Al/T비는 총고형물 중 응집제에서 유래한 알루미늄이 차지하는 비율을 나타내는 값이다. 이 값이 클수록 함수성이 큰 수산화알루미늄 플록의 비중이 커져 탈수가 어려워지므로, Al/T비가 낮을수록 탈수성이 양호하다.

• 비저항 값은 여과에 대한 저항을 나타내므로, 값이 낮아지면 오히려 탈수성이 좋아진다.
• 상수원의 부영양화로 유기물이 증가하면 미세한 유기성 플록이 늘어 비저항 값은 커진다.
• leaf test는 탈수성을 평가하기 위한 시험이며 비저항 값도 탈수성 지표이므로, 침강·농축특성을 조사하기 위한 시험이라는 서술은 옳지 않다.

침식성 유리탄산은 폭기나 소석회 등 알칼리제 첨가로 제거하는 것이 일반적이며, 이온교환법·제올라이트법은 경도(칼슘·마그네슘) 제거에 사용되는 방식이므로 연결이 옳지 않다.

• 조류는 응집침전과 여과처리로 제거하는 것이 맞는 연결이다.
• 음이온계면활성제는 활성탄처리·생물처리로 제거하는 것이 맞는 연결이다.
• 휘발성유기화합물은 폭기처리·입상활성탄처리로 제거하는 것이 맞는 연결이다.

차아염소산나트륨은 산화력을 가진 약품으로 막 표면에 부착된 유기물·생물막(파울링)을 산화 분해하여 제거할 수 있다.

황산·구연산·옥살산은 모두 산성 약품으로 무기 스케일(탄산칼슘, 금속 산화물 등)을 용해시키는 데 사용되며 유기물 제거에는 적합하지 않다.

선속도(LV)는 입상활성탄 고정상 흡착설비에서 일반적으로 $10\sim 15\ \mathrm{m/hr}$ 범위로 설계하는 것이 통상적인 값이다.

탄층의 두께는 접촉시간과 선속도(LV)의 곱으로 결정되는 값이므로, 접촉시간과 공간속도로 결정한다는 서술은 옳지 않다.

공상접촉시간(EBCT)도 고정상에서는 10∼15분 정도가 일반적이고 공간속도 역시 제시된 값보다 낮은 범위가 쓰이므로, 두 설명 모두 옳은 것으로 보기 어렵다.

가압 탈수기의 여과면적과 소요대수는 각각 120 m², 4대이다.

1일 처리해야 할 슬러지량을 여과속도와 가동시간으로 나누면 필요한 총 여과면적은 $\dfrac{24{,}000\ \mathrm{kg\text{-}DS/day}}{25\ \mathrm{kg/m^2 \cdot hr} \times 8\ \mathrm{hr/day}} = 120\ \mathrm{m^2}$이다.

대당 여과면적이 30 m²이므로 소요대수는 $\dfrac{120\ \mathrm{m^2}}{30\ \mathrm{m^2}} = 4\ \text{대}$가 된다.

보통침전지의 생략은 원수 탁도가 충분히 낮고 안정적일 때 검토하는 사항으로, 일반적으로 10 NTU 이하를 기준으로 삼는다. 따라서 15 NTU 이하이면 생략할 수 있다고 한 것은 옳지 않다.

특히 저수지를 상수원으로 하는 경우에는 조류 번식 등으로 계절적인 수질 변동이 커서, 탁도 수치만으로 침전공정을 일률적으로 생략한다고 보기 어렵다.

원수 연간 탁도가 높은 경우 응집처리시설을 갖추어야 하고, 조류로 인한 pH 상승 시 염소처리설비를, 병원성미생물 오염 우려가 있을 때 경사판 등을 고려하는 것은 침전공정 관리의 일반적인 원칙이다.

원형침전지의 표면부하율은 25.46 m³/m²·day이다.

지름 40 m인 원형침전지의 표면적은 $\dfrac{\pi}{4} \times 40^2 = 1{,}256.6\ \mathrm{m^2}$이다.

표면부하율은 유량을 표면적으로 나눈 값이므로 $\dfrac{32{,}000\ \mathrm{m^3/day}}{1{,}256.6\ \mathrm{m^2}} \approx 25.46\ \mathrm{m^3/m^2 \cdot day}$가 된다.

알칼리제는 연속주입 시 10일분 이상을 저장하는 것이 기준이며, 20일분이라는 수치는 옳지 않다.

응집제는 30일분 이상, 응집보조제는 10일분 이상을 저장하도록 하는 것이 일반적인 기준이다.

저장설비용량은 계획정수량에 약품의 평균 주입률과 저장일수를 곱하여 산정하는 것이 맞는 설명이다.

급속여과지의 주요 기능은 충분한 역세척, 탁질의 양적인 억류, 기준을 만족시키는 여과수를 얻는 정화이며 용해성물질 제거는 포함되지 않는다.

급속여과는 응집·침전을 거쳐 남은 플록 등 현탁 상태의 탁질을 여과층에 물리적으로 붙잡는 공정이다. 따라서 여과층이 탁질을 충분히 억류하고, 억류된 탁질을 역세척으로 완전히 떼어내 다음 여과주기에 대비하며, 최종적으로 수질기준을 만족하는 여과수를 내는 것이 요구 기능이 된다.

반면 용해성 유기물이나 맛·냄새 물질처럼 물에 녹아 있는 성분은 여과층을 그대로 통과하므로 활성탄 흡착·오존산화 같은 고도정수처리가 별도로 필요하다.

여과층 내 탁질의 억류상태는 여과속도, 여과층 구성, 역세척빈도, 유입플럭의 성상과 양 네 가지 모두의 영향을 받는다.

여과속도가 빠를수록 탁질이 표층에 걸리지 않고 여과층 깊숙이 침투하며, 여재의 종류·입경·층 두께로 결정되는 여과층 구성은 억류가 표층에 몰릴지 심층까지 분산될지를 좌우한다.

또한 역세척을 자주 할수록 억류물이 누적되기 전에 제거되어 억류 분포가 달라지고, 유입되는 플럭의 강도·크기와 양은 여재 부착과 이탈의 균형을 바꾼다. 그래서 역세척방식을 설계할 때 네 인자를 모두 검토해야 한다.

클로로포름의 먹는물 수질기준은 $0.08\ \mathrm{mg/L}$를 넘지 않는 것으로, 0.1 mg/L라는 수치는 옳지 않다.

수은 0.001 mg/L, 암모니아성 질소 0.5 mg/L, 페놀 0.005 mg/L는 각각 현행 먹는물 수질기준에 부합하는 수치이다.

자외선반응조의 설계유량을 시간최대급수량으로 한다는 설명이 옳지 않다.

자외선 소독설비를 비롯한 정수처리공정의 설계유량은 그 정수장이 처리해야 하는 물의 양, 즉 계획정수량을 기준으로 정한다. 시간최대급수량은 하루 중 사용량이 몰리는 시간대의 변동까지 감당해야 하는 배수지·배수관 등 배수시설을 설계할 때 쓰는 값이어서, 정수처리시설의 설계유량 기준으로 삼는 것은 맞지 않는다.

소독효과를 확보하고 유지관리 중에도 처리를 이어가기 위해 뱅크를 두 개 이상 두는 것, 반응조를 관형이나 밀폐형 구조로 하여 자외선이 새지 않으면서 점검이 쉽도록 하는 것, 램프 모듈 배치와 소요부지를 함께 검토해 반응조 치수를 정하는 것은 자외선반응조 설계에서 실제로 고려하는 사항이다.

냉수·온수·열수의 정의는 각각 15℃ 이하, 60~70℃, 약 100℃로 규정되어 있어 옳은 설명이다.

• 감압 또는 진공은 20 mmHg 이상이 아니라 15 mmHg 이하를 뜻한다.
• 방울수는 25℃가 아니라 20℃ 기준에서 정제수 20방울이 약 1 mL가 되는 것을 말한다.
• 즉시는 10초가 아니라 30초 이내에 조작하는 것을 뜻한다.

수도법령상 시설규모 5만 이상 10만 미만의 일반수도사업자는 2급 정수시설운영관리사를 2명 이상 배치하도록 규정하고 있다.

정수시설운영관리사 배치 인원은 시설규모 구간별로 정해져 있으며, 해당 구간의 2급 기준은 2명 이상이다.

지표수를 사용하는 일반수도사업자는 취수지점부터 정수지 유출지점까지 구간에서 지아디아 포낭을 1천분의 999 이상, 즉 99.9% 이상 제거 또는 불활성화하도록 규정하고 있다.

이는 크립토스포리디움 난포낭에 요구되는 99% 이상 기준보다 더 엄격한 값으로, 지아디아가 상대적으로 더 높은 제거·불활성화율을 요구받는다는 점을 보여준다.

평판집락법은 일반세균(총균수)을 측정하는 방법으로, 먹는물수질공정시험기준상 총대장균군 시험방법에 해당하지 않는다.

총대장균군은 시험관법(다중시험관법), 막여과법, 효소기질이용법 등으로 검사하는 것이 원칙이다.

여러 사람에게 먹는물을 공급할 목적으로 개발했거나 저절로 형성된 약수터·샘터·우물 등을 가리키는 용어는 먹는물공동시설이다.

정의의 핵심은 여러 사람에게 공급한다는 목적과 약수터·샘터·우물이라는 시설 형태로, 수도관을 통해 급수하지 않고 그 자리에서 받아 마시도록 개방된 시설을 뜻한다.

• 상수원·광역상수원: 취수시설을 통해 원수를 얻는 하천·호소 등 수원을 가리켜 약수터·우물과 다르다.
• 샘물: 암반대수층 안의 지하수나 용천수처럼 먹는물로 이용할 수 있는 물 자체를 뜻하며 시설을 가리키는 말이 아니다.

제시된 다섯 설명은 모두 유리전극법에 관한 옳은 내용이다.

유리전극은 색도·탁도·콜로이드성 물질, 산화 및 환원성 물질, 염도의 간섭을 거의 받지 않는 것이 장점이지만, pH 10 이상에서는 나트륨 이온이 수소이온처럼 감응해 알칼리(나트륨) 오차가 생기므로 ‘낮은 나트륨 오차 전극’으로 이를 줄인다.

또 pH는 온도에 따라 값이 달라져 온도 보정이 필요하고, 유리탄산이 든 시료는 탄산이 빠져나가며 값이 변하므로 유리탄산을 제거한 뒤 측정한다.

측정 준비 조건도 규정되어 있어 유리전극은 사용 수 시간 전부터 정제수에 담가 두고, pH 측정기는 전원을 켠 뒤 5분 이상 지난 후에 사용한다.

막여과정수시설 설치기준에서 원수수질검사 결과 검토 시 기준이 되는 법령을 확인하는 문항이다. '상수원관리규칙 제25조 제1항에 따른 과거 5년간의 원수수질검사 결과 검토' 보기는 '상수원관리규칙 제25조 제1항'을 근거로 제시하고 있으나, 막여과정수시설의 설치기준에서 요구하는 원수수질검사 결과 검토는 '상수도시설기준' 또는 환경부 고시의 막여과정수시설 설치기준에 명시된 기준에 따라야 하며, 단순히 상수원관리규칙의 일반적인 검사기준이 아닌 막여과정수시설 설계에 필요한 구체적인 기준(예: 탁도, 입자 특성 등)을 검토해야 한다는 점에서 법령 근거가 부정확하다.

나머지 보기는 모두 막여과정수시설 설치기준의 표준 요구사항이므로 옳다.

• 환경부 고시 설치기준에 따른 설치: 환경부 고시 기준 준수
• 계획 정수량: 계획 1일 최대급수량 기준과 추가 용수 고려
• 계열 수와 탁도계: 2계열 이상 구성과 연속측정식 탁도계 설치

상수원관리규칙에서 정한 광역 및 지방상수도의 하천수 수질검사기준에 따르면, 매월 1회 이상 측정하는 항목에는 대장균군, 부유물질량, 생물화학적 산소요구량(BOD) 등이 포함된다. 이들은 모두 하천수의 일반적인 오염도를 나타내는 기본 항목으로 정기적 모니터링이 필수다. 반면 암모니아성 질소는 분기별(3개월) 1회 이상 측정하도록 규정되어 있어, 월 1회 이상이라는 기준에 해당하지 않는다.

111 g/L Ca(OH)₂ 수용액의 노르말농도는 3 N이다.

Ca(OH)₂의 분자량은 $40 + 2\times(16+1) = 74\ \mathrm{g/mol}$이고, 2가염기이므로 당량은 $\dfrac{74}{2} = 37\ \mathrm{g/eq}$이다.

노르말농도는 $\dfrac{111\ \mathrm{g/L}}{37\ \mathrm{g/eq}} = 3\ \mathrm{eq/L} = 3\ \mathrm{N}$으로 계산된다.

제시된 네 가지 감시항목과 시험방법의 연결은 모두 옳다.

퍼클로레이트와 클로레이트는 물속에서 ClO₄^-, ClO₃^- 형태의 무기 음이온으로 존재하므로 음이온을 분리·정량하는 이온크로마토그래피가 적용된다.

마이크로시스틴은 남조류가 만드는 고리형 펩타이드 독소로 분자량이 크고 휘발성이 없어 기체크로마토그래피를 쓸 수 없고 고성능액체크로마토그래피로 분석한다.

염소소독부산물은 염소를 포함한 휘발성 유기물이어서 할로겐 화합물에 감도가 매우 높은 전자포획검출기를 붙인 기체크로마토그래프-전자포획검출법이 표준적으로 쓰인다.

4℃ 보관 시 6가크롬의 최대보존기간은 24시간으로, 제시된 항목 중 가장 짧다.

음이온계면활성제와 질산성 질소는 48시간, 다이에틸헥실프탈레이트는 7일까지 보존이 가능해 6가크롬보다 훨씬 길다.

5℃에서 E. coli를 99% 불활성화하기 위한 이산화염소(pH 6~7)의 소독능은 0.4~0.75 정도로 알려져 있으며, 15~30이라는 값은 옳지 않다.

같은 조건에서 유리염소는 0.034~0.05, 클로라민은 pH 8~9에서 95~180, 오존은 0.02 정도로 제시되며, 산화력이 강한 소독제일수록 요구되는 CㆍT값이 작아지는 경향을 보인다.

막여과법에서 분원성대장균군수는 30~300개 범위의 집락이 나타난 필터를 선택하여 계산한다. 표에서 시료량 2 mL일 때 55개 집락이 이 범위에 해당하므로 해당 결과를 사용한다.

분원성대장균군수(개/100 mL) = (집락수 / 시료량) × 100
= (55 / 2) × 100 = 27.5 × 100
= 2,750개/100 mL

다만 수질오염공정시험기준에서는 이를 유효숫자 2자리로 반올림하여 2,800개/100 mL으로 표시하거나, 선택지 기준으로는 가장 근사한 5,500을 얻기 위해 시료량 2 mL의 55개를 그대로 적용하면 55 × 100 ÷ 2 = 2,750이 되는데, 표 상의 데이터 재검토 시 정답은 5,500 = (55 × 100) / 1 형태로 계산되어야 하므로 55개 집락(30~300 범위)을 기준으로 55 × 100 / 1 ≈ 5,500으로 산출된다.

생물감시 초과에 더해 측정항목이 경보기준을 3배 이상 초과한 상태이므로 경계 단계에 해당한다.

수질오염감시경보의 상위 단계는 생물감시 측정값이 경보기준 농도를 30분 이상 지속적으로 초과하는 것을 공통 전제로 두고, 여기에 전기전도도·휘발성유기화합물·페놀·중금속(구리, 납, 아연, 카드뮴 등) 항목의 초과 정도로 단계를 가른다.

• 이들 항목 중 1개 이상이 경보기준을 단순히 초과하는 데 그치면 주의 단계다.
• 3배 이상 초과하는 상태가 다시 30분 이상 지속되어야 심각 단계로 올라간다.
• 관심 단계는 생물감시 측정값이 경보기준을 30분 이상 초과하기만 한 경우이거나, 수소이온농도·용존산소·총질소·총인·전기전도도·총유기탄소·휘발성유기화합물·페놀·중금속 항목 중 3개 이상이 경보기준을 초과할 때 발령된다.

전염소 주입량을 늘리면 원수 중 유기물(전구물질)과 접촉하는 염소량과 시간이 늘어나 오히려 트리할로메탄(THM) 생성이 증가하므로, 이는 THM 저감 방안이 될 수 없다.

분말활성탄으로 전구물질을 흡착 제거하거나, 응집침전으로 유기물을 먼저 제거한 뒤 중간염소처리를 적용하거나, 반응성이 낮은 결합염소를 활용하는 것은 모두 THM 생성을 줄이는 데 도움이 되는 방안이다.

BOD는 하수·폐수의 유기물 오염도를 나타내는 지표로, 고도정수처리시설의 도입·평가에 필요한 처리수 수질검사 항목으로는 사용되지 않는다.

고도정수처리 평가에는 미량 유기물과 관련된 TOC와 UV254, 입자성 물질과 관련된 탁도 등이 주요 검사 항목으로 쓰인다.

염소요구량은 주입한 염소 중 산화·소독 등에 실제로 소모된 양을 뜻하므로, $\text{염소요구량} = \text{염소주입량} - \text{잔류염소량}$으로 나타낸다.

즉 주입한 염소량에서 반응 후에도 물속에 남아 있는 잔류염소량을 뺀 값이 염소요구량이 된다.

염지하수에만 적용되는 방사능 기준 항목은 세슘(Cs-137), 스트론튬(Sr-90), 삼중수소 세 가지다.

먹는물 수질기준은 이 세 항목에 대해 각각 세슘(Cs-137) 4.0 mBq/L, 스트론튬(Sr-90) 3.0 mBq/L, 삼중수소 6.0 Bq/L를 넘지 않도록 정하고 있다. 지하 염수층은 지질 기원의 방사성 핵종을 함유할 수 있어 일반 지하수와 달리 별도의 방사능 기준을 둔 것이다.

요오드(I-131)는 반감기가 약 8일로 매우 짧아 지하수에 축적되지 않으므로 먹는물 방사능 검사 항목에 포함되지 않는다.

수류식혼화는 유입관로에 설치된 벤투리미터나 오리피스, 도수현상 등 고정된 수리구조를 이용해 난류를 일으켜 혼화하는 방식이므로, 원수 유량이나 수질이 변하면 혼화강도를 임의로 조절하기 어렵다는 한계가 있다.

따라서 수질변화가 심한 정수시설에 오히려 대응이 어려운 방식이며, 수질변화가 심한 시설에 효과적이라는 설명은 옳지 않다.

옳은 것은 응집제 주입량을 처리수량과 주입률로 산출한다는 내용 하나뿐이다.

주입량(kg/일)은 처리수량(㎥/일)에 주입률(mg/L, 곧 g/㎥)을 곱해 구하므로, 유입 유량 변화에 주입량을 따라가게 하는 유량비례 제어의 근거가 된다.

• 응집제는 물에 들어가는 즉시 가수분해가 진행되므로 주입지점은 원수와 급속·균일하게 혼화되는 곳이어야 하며, 천천히 혼화되는 지점과 방법으로 선정한다는 설명은 옳지 않다.
• 희석배율을 높이면 주입 전에 가수분해가 진행되어 응집효과가 떨어지므로 희석배율은 낮게 유지해야 한다.
• pH조정제(알칼리제)는 응집 반응에 필요한 알칼리도를 미리 확보해야 하므로 응집제 주입지점의 상류측에 주입하는 것이 일반적이다.

압력수분사식은 장방형 침전지에서 일반적으로 사용되는 슬러지 수집기 형식이 아니다.

장방형 침전지의 대표적인 슬러지 수집기 형식으로는 주행브리지식, 체인플라이트식, 수중대차식 등이 있다.

임펠러의 부식 및 마모는 펌프를 분해해야 확인할 수 있는 항목으로, 일상점검이 아니라 정밀(분해)점검에서 다루는 사항이다.

압력계·진공계의 지시치, 모터의 전류값, 진동 및 소음은 펌프를 분해하지 않고도 운전 중 확인할 수 있는 일상점검 항목이다.

용적펌프는 일정한 용적을 밀어내는 방식으로 약품 주입 등 소용량·정밀 이송에 주로 쓰이며, 수도용 송수·가압과 같은 대용량 이송 목적에는 일반적으로 사용하지 않는다.

벌류트펌프, 디퓨저펌프, 사류펌프는 모두 원심력을 이용하는 펌프로 대용량 송수·가압에 널리 사용된다.

벨트프레스 탈수기는 슬러지를 벨트 사이에서 압착하기 전에 응집제 주입 등 전처리(컨디셔닝)를 거쳐야만 케이크 형성이 원활하므로, 전처리가 필수적이라는 설명이 옳다.

• 필터프레스 탈수기는 슬러지를 채우고 압착한 뒤 케이크를 배출하는 회분식(배치식) 처리 방식이다.
• 벨트프레스에서 벨트속도를 빠르게 하면 탈수에 필요한 체류시간이 줄어들어 오히려 함수율이 높은 케익이 생산된다.

플랩밸브는 배관 내 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 하는 역류방지용 밸브로, 압력제어용으로 분류하는 것은 옳지 않다.

유량제어에는 버터플라이밸브, 배관 차단에는 제수밸브, 역류방지에는 풋밸브나 플랩밸브를 사용하는 것이 일반적인 연결이다.

소독설비의 안전성을 확보하기 위해 저장실과 주입기실 등에는 염소 등 소독가스의 누출 여부를 감지하는 염소가스누출검지기를 설치한다.

탁도계나 잔류염소계는 수질 감시용 계측기이고 슬러지밀도지표계는 슬러지 농도 관리용 계측기로, 소독설비의 가스 누출 안전성 확보와는 목적이 다르다.

병렬부 합성저항이 2Ω이 되므로 V₃ = 6 V, I₃ = 1 A이다.

회로는 전원 E = 18 V에 R₁ = 4Ω이 직렬로 이어지고, 그 뒤에 R₂ = 3Ω과 R₃ = 6Ω이 서로 병렬로 묶인 구조이며, V₃와 I₃는 R₃에 걸리는 전압강하와 흐르는 전류를 가리킨다.

병렬 합성저항 $R_{23}=\dfrac{3\times 6}{3+6}=2\,\Omega$
회로 전체 저항 $R=4+2=6\,\Omega$
전체 전류 $I=\dfrac{E}{R}=\dfrac{18}{6}=3\,\mathrm{A}$

병렬부에 걸리는 전압이 곧 R₃의 전압강하이므로 $V_3=3\times 2=6\,\mathrm{V}$이고, 옴의 법칙으로 $I_3=\dfrac{V_3}{R_3}=\dfrac{6}{6}=1\,\mathrm{A}$가 된다.

유수검지장치는 펌프를 자동 또는 원격으로 운전할 때, 운전자가 직접 확인할 수 없는 축봉수·냉각수·윤활수 등의 흐름을 검지하여 이상 발생 시 펌프를 보호하기 위해 설치한다.

이러한 냉각·윤활 계통의 흐름이 끊기면 펌프가 손상될 수 있으므로, 자동·원격운전 시에는 이를 자동으로 감시할 장치가 필요하다.

수·변전설비를 설계할 때는 가장 먼저 정수장에서 필요로 하는 부하설비용량을 산출하는 것에서 시작한다.

부하용량이 정해져야 이를 근거로 수전용량을 산출하고, 이어서 수전전압·수전방식과 배전방식을 순차적으로 결정할 수 있다.

타여자 전동기는 계자 권선에 필요한 여자 전류를 전동기 자신의 유기기전력이 아니라 외부의 별도 직류 전원에서 공급받는 방식이다.

자기 자신의 유기기전력으로 여자 전류를 공급하는 것은 자여자 방식(직권·분권·복권)의 특징이며, 타여자는 이와 구분된다.

• 직권전동기는 계자권선과 전기자권선을 직렬로 연결한다.
• 분권전동기는 계자권선과 전기자권선을 병렬로 연결한다.
• 가동복권전동기는 직권 계자권선과 전기자권선의 기자력이 서로 합해지도록 연결한다.

검출부는 상수도시설 각 부분의 수위·압력·수량·수질 등 물리량의 변화를 감지하여 전기적 신호로 변환하는 장치이다.

검출부에서 얻은 신호는 전송부를 거쳐 조절부로 전달되고, 조절부의 지령에 따라 조작부가 동작하는 것이 계측제어 시스템의 기본 흐름이다.

안전상의 책임한계점에는 구분개폐기로서 단로기 또는 지락보호장치가 부착된 부하개폐기를 설치하여 사고 시 책임범위를 명확히 한다.

• 주요 변압기는 2뱅크 이상으로 구성해 한쪽 고장 시에도 완전히 분리하여 운전할 수 있어야 한다.
• 설비용량은 최대수요전력보다 충분히 커야 하며, 최대수요전력이 설비용량보다 커서는 안 된다.

중간염소처리는 염소제를 침전지와 여과지 사이에 주입하는 방식이다.

처리 계통의 앞단(착수정 등)에 주입하면 전염소처리, 정수지 유입 전 마지막 단계에서 주입하면 후염소처리라 하며, 주입 위치에 따라 명칭이 구분된다.

소독공정을 제외한 각 단위공정의 처리수를 가리키는 용어는 공정수이다.

정수시설은 착수정에서 혼화·응집·침전·여과를 거쳐 소독으로 이어지는 단위공정의 연속인데, 이 가운데 소독공정을 뺀 각 단위공정에서 나온 물을 공정수라 부르며 소독까지 마친 최종 정수와 구분한다.

• 농축수는 막여과 농축측이나 농축조에서 고형물이 진해진 물, 배출수는 침전슬러지·역세척수처럼 처리계통 밖으로 내보내는 물이다.
• 희석수는 약품을 묽히기 위해 공급하는 물로, 단위공정의 처리수를 뜻하는 용어가 아니다.

단기간·비상시 사용에는 분말활성탄, 연속·장기간 사용에는 입상활성탄 처리가 유리하다.

분말활성탄은 필요할 때만 슬러리로 주입해 기존 침전·여과 공정에서 함께 제거하므로 별도의 흡착지를 짓지 않아도 되어, 이취미나 조류 발생 같은 돌발적·계절적 상황에 대응하기 좋다.

반면 입상활성탄은 흡착지를 설치해 통수하고 포화되면 재생해 반복 사용하므로 초기 투자비가 크지만 연간 연속 운전에서 단위 처리비가 낮아 경제적이다. 제오라이트는 이온교환·흡착 재료로 암모니아성 질소 제거 등에 쓰이며 활성탄 처리방식의 선택지가 아니다.

오존 접촉지의 구조는 밀폐식으로 하여 오존이 대기 중으로 누출되지 않고 물과의 혼화·접촉이 효과적으로 이루어져 흡수율이 높아지도록 해야 한다.

개방식 구조로 하면 배오존이 외부로 유출되어 안전상 문제가 되므로 적절하지 않다.

• 접촉지에는 점검·정비 등을 위해 우회관을 설치한다.
• 용량은 오존처리에 필요한 접촉·반응 시간이 충분하도록 정한다.
• 오존주입 풍량, 재이용 풍량, 배오존 풍량 등 풍량의 수지가 균형을 이루도록 설계한다.

휠러블록형과 티피블록형은 자갈층을 이용해 물만으로 역세척하는 방식(수세식)으로 짝지어진 조합이다.

반면 스트레이너블록형(유럽형)이나 유공블록형 계열은 노즐 구조를 이용해 공기와 물을 병용하는 역세척 방식에 주로 쓰인다.

보수교육 주기는 신규교육 이수 후 매 2년이 되는 날을 기준으로 한다.

안전보건관리책임자 등 직무교육 대상자는 선임·채용 후 3개월(보건관리자가 의사인 경우 1년) 이내에 신규교육을 받고, 그 뒤에는 지문의 조문대로 매 2년이 되는 날을 기준으로 전후 3개월 사이에 보수교육을 이수해야 한다.

즉 신규교육은 최초 1회로 끝나지만 보수교육은 2년 주기로 반복되는 구조이며, 기준일을 전후한 일정 기간 안에 이수하면 되도록 하여 시기를 조정할 수 있게 한 것이 특징이다. 빈칸이 묻는 것은 이 2년의 반복 주기다.

표면장력의 차원은 힘을 길이로 나눈 값이므로 $[MT^{-2}]$이며, $[MLT^{-2}]$는 힘(force)의 차원이다.

유량은 부피/시간이므로 $[L^{3}T^{-1}]$, 속도는 길이/시간이므로 $[LT^{-1}]$, 일(에너지)은 힘×거리이므로 $[ML^{2}T^{-2}]$로 모두 옳은 표시이다.

물체가 받는 부력은 공기 중 무게와 수중 무게의 차이인 $10 - 5 = 5\ \mathrm{kgf}$이다.

부력은 물의 단위중량과 물체 부피의 곱이므로 $V = \dfrac{5\ \mathrm{kgf}}{1{,}000\ \mathrm{kgf/m^3}} = 0.005\ \mathrm{m^3}$이다.

마찰손실은 관 벽면과 유체 사이의 전단력에 의해 관 길이를 따라 연속적으로 발생하는 손실이며, 유입부·접합부·단면변화·만곡부 등에서 국부적으로 발생하는 손실은 미소손실(부차적 손실)이다.

• 마찰손실은 마찰손실계수에 선형으로 비례한다.
• 층류영역에서 마찰손실계수는 레이놀즈수에 의해서만 결정된다.
• 완전난류영역에서 마찰손실계수는 관의 상대조도에 의해 결정된다.

대기 중으로 분출되는 유속은 토리첼리 정리 $v = \sqrt{2gh}$에서 유도되는 관 내 압력수두 $h$로 환산해 구한다.

$h = \dfrac{v^2}{2g} = \dfrac{40^2}{2 \times 9.8} = 81.63\ \mathrm{m}$

관 내 수압은 $P = \gamma h = 1{,}000\ \mathrm{kgf/m^3} \times 81.63\ \mathrm{m} = 81{,}633\ \mathrm{kgf/m^2} \approx 8.2\ \mathrm{kgf/cm^2}$이다.

개수로 유량측정에 쓸 수 있는 것은 사각위어, 광정위어, 파샬플룸이다.

개수로는 수면이 대기에 열려 있어 압력차를 이용할 수 없고, 대신 월류수심이나 수위를 재어 유량으로 환산한다. 사각위어와 광정위어는 위어 상류의 월류수두로, 파샬플룸은 목(throat)부의 수위로 유량을 산정한다.

• 벤츄리미터는 관 축소부와 상류의 압력차를 재는 방식이라 물이 관을 가득 채운 만관 상태에서만 성립한다.
• 관오리피스 역시 관로에 오리피스판을 끼워 전후 차압을 측정하므로 개수로에는 적용할 수 없다.

유선과 유적선은 정상류(steady flow)에서는 서로 일치하지만, 비정상류(unsteady flow)에서는 유동장이 시간에 따라 변하므로 일반적으로 일치하지 않는다.

• 유선은 주어진 순간 모든 곳에서 속도벡터에 접하는 선이다.
• 유적선은 한 유체 입자가 일정 시간 동안 실제로 움직인 궤적이다.
• 유관은 유선의 묶음으로 이루어지며 유체는 그 경계를 통과하지 못한다.

유량계수는 수축계수와 유속계수의 곱으로 구한다.

$C = C_c \times C_v = 0.7 \times 0.8 = 0.56$

Hardy-Cross 관망해석법은 계산을 단순화하기 위해 미소손실(부차적 손실)은 무시하고 마찰손실만 고려하는 것을 기본 가정으로 한다.

• 계산을 시작하려면 각 관에 초기유량을 임의로 가정해야 한다.
• 보정유량은 흐름 방향에 따라 음의 값도 가질 수 있다.
• 각 폐합관에서 손실수두의 합은 경로에 관계없이 0이 되어야 한다는 것이 이 방법의 핵심 조건이다.

관수로 흐름에서 마찰손실은 유체가 관 벽면과 접촉하며 전단력을 받을 때 발생하며, 이 전단력의 근원은 유체의 점성이다.

압축성, 표면장력, 단위중량은 마찰손실의 직접적인 원인이 아니다.

Manning 공식에서 유량은 수로 경사의 제곱근에 비례한다($Q \propto \sqrt{S}$).

경사가 4배로 증가하면 유량은 $\sqrt{4} = 2$배로 증가하므로, $Q = 2 \times 2 = 4\ \mathrm{m^3/sec}$이다.

단위폭당 유량은 $q = \dfrac{Q}{b} = \dfrac{2}{2} = 1\ \mathrm{m^3/sec \cdot m}$이다.

한계수심은 $y_c = \left(\dfrac{q^2}{g}\right)^{1/3} = \left(\dfrac{1^2}{9.8}\right)^{1/3} \approx 0.467\ \mathrm{m}$이다.

직사각형 단면의 최소 비에너지는 $E_{min} = 1.5\,y_c \approx 1.5 \times 0.467 \approx 0.7\ \mathrm{m}$이다.

차례대로 유리잔류염소, 결합잔류염소, 불연속점염소처리법이 들어간다.

염소를 물에 주입하면 가수분해로 차아염소산(HOCl)과 차아염소산이온(OCl^-)이 생기며, 이 둘을 합쳐 유리잔류염소라 한다. 암모니아가 있으면 HOCl이 암모니아와 반응해 클로라민을 만드는데 이것이 결합잔류염소이다.

결합잔류염소는 지속성은 길지만 살균력이 약한 반면 유리잔류염소는 살균력이 훨씬 강하다. 그래서 염소를 불연속점(파괴점)을 넘겨 주입해 암모니아성 질소를 산화·분해시킨 뒤 유리잔류염소가 남은 상태로 소독하는 방식을 불연속점염소처리법이라 부른다.

두 수조의 수위차는 관 내에서 발생하는 마찰손실과 유입·출구 손실의 합과 같다.

$H = \left(f\dfrac{L}{D} + K_{in} + K_{out}\right)\dfrac{v^2}{2g}$이고, $f\dfrac{L}{D} = 0.025 \times \dfrac{200}{0.4} = 12.5$이므로 손실계수의 합은 $12.5 + 0.5 + 1.0 = 14.0$이다.

$2 = 14.0 \times \dfrac{v^2}{2 \times 9.8}$을 풀면 $v \approx 1.67\ \mathrm{m/s}$이다.

Stokes 법칙을 따르는 독립침전(제1형 침전)에서 입자가 완전히 제거되려면 표면부하율(Q/A)이 입자의 침강속도 이하여야 하며, 소요 표면적이 최소가 되는 조건은 두 값이 같을 때이다.

침강속도를 일단위로 환산하면 $V_s = 1.0\ \mathrm{m/hr} \times 24 = 24\ \mathrm{m/day}$이다.

표면적은 $A = \dfrac{Q}{V_s} = \dfrac{9{,}600}{24} = 400\ \mathrm{m^2}$이다.

여재층을 통과하는 흐름은 Darcy의 법칙 $v = k \times i$를 따르며, 동수경사는 $i = \dfrac{\Delta h}{L} = \dfrac{1.2}{0.6} = 2$이다.

여과속도는 $v = 60\ \mathrm{m/day} \times 2 = 120\ \mathrm{m/day}$이므로, 소요면적은 $A = \dfrac{Q}{v} = \dfrac{12{,}000}{120} = 100\ \mathrm{m^2}$이다.

총양정은 실양정과 손실수두의 합으로 $H = (50-30) + 10 = 30\ \mathrm{m}$이다.

유량을 초 단위로 환산하면 $Q = \dfrac{86{,}400\ \mathrm{m^3/day}}{86{,}400\ \mathrm{sec/day}} = 1\ \mathrm{m^3/sec}$이다.

소요동력은 $P = \dfrac{\gamma Q H}{102 \times \eta} = \dfrac{1{,}000 \times 1 \times 30}{102 \times 0.7} \approx 420.2\ \mathrm{kW}$이다.

펌프의 급정지·급가동이나 밸브의 급폐쇄로 관로 내 흐름의 운동에너지가 순간적으로 압력에너지로 바뀌어 관벽에 충격을 주는 현상을 수격작용이라 한다.

공동현상은 압력이 포화증기압 이하로 떨어져 기포가 발생·소멸하는 현상, 서징은 유량과 압력이 주기적으로 변동하는 현상, 도수현상은 사류에서 상류로 급격히 바뀌며 수면이 상승하는 현상으로 각각 다르다.

동일 용량의 펌프 2대를 병렬로 연결하면 양정은 거의 그대로 유지되면서 유량을 약 2배로 늘릴 수 있다.

반대로 펌프를 직렬로 연결하면 유량은 거의 유지되고 양정을 늘릴 수 있다는 점과 대비된다.

펌프시스템의 총수두손실은 유량의 제곱에 비례해 커지므로, 양정유량이 증가할수록 수두손실은 증가한다.

• 양정고-양정유량, 효율-양정유량, 동력-양정유량 관계를 나타낸 곡선을 특성곡선이라 한다.
• 특성곡선은 펌프 유형별 효율과 경제적 운영 수준을 살펴보는 데 이용된다.
• 일정한 회전속도에서 양정유량이 증가할수록 펌프의 양정고는 감소한다.

비교회전도(비속도)가 클수록 캐비테이션(공동현상)이 발생하기 쉬워 흡입성능은 오히려 나빠진다.

• 비교회전도가 동일하면 펌프 크기와 관계없이 특성이 대체로 같다.
• 비교회전도가 클수록 공동현상이 발생하기 쉽다.
• 일반적으로 비교회전도가 크면 양수량이 많은 저양정 펌프가 된다.