19년 2회차

균등계수는 $C_u=\dfrac{D_{60}}{D_{10}}$로 정의되며, 여기서 $D_{60}$은 60 % 통과입경, $D_{10}$은 유효경이다.

따라서 유효경은 $D_{10}=\dfrac{D_{60}}{C_u}=\dfrac{0.8}{1.6}=0.5\ \mathrm{mm}$이다.

역세척 시 부착된 탁질의 박리·분리 효과가 좋아지려면 여과층을 충분히 팽창시켜야 하며, 실제 기준이 제시하는 팽창률은 10 ~ 20 %보다 큰 수준(대략 25 % 이상)이다.

따라서 10 ~ 20 % 팽창에서 세척효과가 좋다는 설명은 옳지 않다.

여과층을 먼저 유동화시키는 것, 공기세척과 병용 시 표면세척을 생략하는 것, 기존정수처리에서 잔류염소가 있는 정수를 역세척수로 사용하는 것은 모두 실제 운영 방법에 해당한다.

여과지는 탁질을 억류하고 수질·수량 변동을 완충하는 시설이며, 플록형성 기능은 여과지가 아니라 별도의 플록형성지에서 이루어진다.

따라서 여과지의 기능으로 미세입자의 플록형성을 드는 것은 옳지 않다.

하부집수장치는 여과와 역세척 시 수압을 평면적으로 균일화하여 균등하고 유효하게 여과·세척이 이루어지도록 하는 장치이다.

역세척수를 균등하게 공급하고 손실수두 발생을 최소화하는 것이 설계 목적이므로, 차등 공급·평면 불균일·손실수두 최대화를 언급한 나머지 설명은 옳지 않다.

정수시설기준상 응집제 저장설비의 용량은 일반적으로 계획정수량 기준 30일분 이상으로 확보하며, 10일분 이상은 이에 미달하는 기준이다.

따라서 응집제 저장설비 용량을 10일분 이상으로 제시한 설명은 옳지 않다.

응집보조제 저장설비, 간헐 주입하는 알칼리제 저장설비를 10일분 이상으로 하는 것, 약품누액 대책을 강구하는 것은 실제 운영기준에 해당한다.

플록형성지는 형성된 플록이 파괴되지 않으면서도 슬러지나 스컴이 쉽게 배출·제거될 수 있는 구조로 설계해야 한다.

• 플록형성 교반은 미소플록을 작게 하는 것이 아니라 크게 성장시키는 방향으로 이루어져야 한다.
• 플록형성지는 침전지와 분리하지 않고 연속되게(붙여서) 설치하는 것이 일반적이다.
• 교반강도는 플록 파괴를 막기 위해 하류로 갈수록 점차 감소시키는 것이 바람직하다.

여과지층이 두꺼울수록 여과 능력과 억류 성능이 향상되어 여과수 탁도를 낮추는 데 유리하므로, 탁도 증가의 원인이 되지 않는다.

불충분한 역세척, 손실수두 증가, 여상 내 머드볼 존재는 모두 여과수 탁도를 높이는 실제 원인에 해당한다.

유효 침강면적을 늘려 표면부하율을 낮춘 고속·고효율형 침전지는 다층 침전지와 경사판 침전지이다.

침전 이론상 입자 제거율은 표면부하율 $V_0=\dfrac{Q}{A}$에 좌우되므로, 유량이 같다면 침강면적 A를 키우는 것이 곧 제거율 향상이 된다. 다층 침전지는 침전지 내부를 상하 여러 층으로 나누어, 경사판 침전지는 경사진 판을 다단으로 삽입해 각각 유효 침강면적을 몇 배로 늘린다.

• 약품 침전지는 응집처리한 물을 중력 침강시키는 통상적인 횡류식 침전지로, 면적을 확대한 구조가 아니다.
• 중간 인출식 침전지는 침전지 중간 지점에서 상징수를 뽑아내 체류시간과 유출 위치를 조정하는 방식이며, 침강면적 증대를 노린 구조가 아니다.

염소요구량은 주입농도에서 잔류염소농도를 뺀 값에 유량을 곱해 구하고, 실제 필요한 약품량은 여기에 제품의 순도를 반영한다.

$(6.2-0.2)\ \mathrm{mg/L} \times 5000\ \mathrm{m^3/day} = 30{,}000\ \mathrm{g/day} = 30\ \mathrm{kg/day}$이며, 순도 75 %인 약품 기준으로는 $\dfrac{30}{0.75}=40\ \mathrm{kg/day}$가 필요하다.

여과수의 탁도를 낮추면 소독제가 병원성 미생물에 직접 작용하기 쉬워져 염소 소독 효과가 향상된다.

• 도류벽을 제거하면 오히려 체류시간이 짧아지고 단락류가 발생해 소독효과가 떨어진다.
• 처리수조의 수위를 낮추면 접촉시간이 줄어들어 소독효과가 저하된다.
• 정수지 후단이 아니라 충분한 접촉시간이 확보되는 위치에 염소접촉조를 두어야 한다.

탈수 전후 슬러지의 고형물량은 변하지 않는다는 점을 이용해 함수율을 구한다.

함수율 95 %인 슬러지 600 m³의 고형물은 $600\times(1-0.95)=30\ \mathrm{m^3}$이며, 탈수케이크 150 m³에서도 고형물은 동일하게 30 m³이다.

탈수케이크의 수분은 $150-30=120\ \mathrm{m^3}$이므로, 함수율은 $\dfrac{120}{150}\times100=80\ \%$이다.

응집·침전 이전 단계에서 조류·냄새물질 제어, 소독 보조 등을 목적으로 염소를 주입하는 방법을 전염소 처리라 한다.

중간염소는 여과 전후 사이, 후염소는 최종 소독 단계, 재염소는 배급수 계통에서 잔류염소를 보충하기 위해 주입하는 방법이다.

조류가 다량 유입되면 여과지가 조기에 폐색되어 여과지속시간이 오히려 단축되며, 증가하지 않는다.

여과지 폐색, 맛·냄새 발생, 응집·침전 공정 방해는 모두 조류 다량 유입에 따른 실제 악영향에 해당한다.

역세척배출수 및 입상활성탄 세척수를 침전처리하는 경우에는 플록형성·침전시설과 소독시설을 함께 구비해야 한다.

• 정수능력 1,000 m³/day 미만의 소규모 시설은 배출수처리시설 설치가 의무화되지 않는 예외에 해당한다.
• 세척배출수와 침전슬러지는 성상이 달라 원칙적으로 분리하여 처리하는 것이 바람직하다.
• 처리된 상징수를 재이용할 때도 바람직하지 않은 화학물질이 남아 있을 수 있어 수질 관리가 필요하다.

자외선 소독시설의 자외선투과율은 50 %보다 훨씬 높은 수준을 표준으로 하며, 50 % 이상이라는 기준은 실제 표준에 미달한다.

크립토스포리디움 등 불활성화를 위한 소독능(C·T) 값이 염소·오존보다 낮다는 점, 자외선 강도에 투과율·부유물·용존유기물 농도가 영향을 준다는 점, 저압·중압 램프가 사용된다는 점은 모두 옳은 설명이다.

정수지는 여과수량과 송수량 간의 불균형을 조절·완화하는 완충 저류시설이다.

• 상수원의 수질 이상이 있을 때는 오히려 정수지를 활용해 안정적으로 대응해야 하며, 급격한 운전 변경이 필요한 시설은 아니다.
• 점검·안전작업 시에도 급수 중단을 막기 위해 정수지에 물을 채워 운영하는 것이 원칙이며, 비워서 예비 탱크로 쓰는 시설이 아니다.
• 염소혼화지가 없는 경우 정수지를 혼화 공간으로 활용할 수 있으나, 배급수 관말 농도로 조정하는 기능을 하는 것은 아니다.

용기 검사·각인, 저장실 온도 유지, 주입설비의 점검 편의에 관한 설명이 옳고, 사용량이 많을 때 기화기를 설치하지 않는다는 설명은 틀리다.

액화염소는 용기 내에서 자연기화만으로는 대량 공급을 감당하지 못하고, 기화열을 빼앗겨 용기 표면이 결빙되면서 인출량이 급격히 떨어진다. 따라서 사용량이 20kg/h 이상으로 많은 시설에서는 원칙적으로 기화기를 설치해 안정적인 염소 공급을 확보한다.

• 용기는 고압가스 관련 법령의 검사에 합격하고 등록증명서 첨부 또는 등록번호가 각인된 것만 사용한다.
• 저장실 실온을 10~35℃로 유지하고 한랭시 15~20℃가 되도록 간접보온장치를 두는 것은, 온도가 낮으면 기화가 저해되고 지나치게 높으면 용기 내압이 상승하기 때문이다. 이때 직접 화기가 아닌 간접보온이어야 한다.

정수시설의 부식성 관리는 일정 규모 이상의 정수장을 대상으로 랑게리아지수 등을 이용해 주기적으로 평가하도록 정해져 있으며, 규모가 그에 못 미치는 소규모 시설에 한정해 평가 의무를 부여한 것이 아니다.

랑게리아지수(LI)는 pH·칼슘경도·알칼리도를 높이면 개선되는 지표이고, 소석회와 이산화탄소를 함께 주입하거나 수산화나트륨·소석회 같은 알칼리제만 주입하는 방법이 실제 개선 대책으로 쓰인다.

부식억제제는 정수장·배수지·저수조 등 배급수계통 전후에서 필요에 따라 주입할 수 있어 이 역시 옳은 설명이다.

오존·입상활성탄(GAC) 공정은 맛·냄새물질 제거에 효과적인 고도정수처리 공정이다.

• 입상활성탄에 의한 2-MIB 제거효율은 수온에 따라 달라지므로 수온과 무관하다는 설명은 옳지 않다.
• 고농도 맛·냄새물질이 유입되더라도 오존 주입률 조정과 활성탄 흡착으로 대응할 수 있으므로, 입상활성탄 때문에 즉각적인 대처가 어렵다는 설명은 옳지 않다.
• 지오스민은 세포성(조류 세포 내)인지 용존성(세포 외 유리 상태)인지에 따라 공정별 처리효율이 달라지므로 무관하다는 설명은 옳지 않다.

음이온계면활성제는 활성탄처리나 생물처리로 제거하는 것이 일반적이며, 이온교환법은 이 물질의 표준적인 처리방법으로 제시되지 않는다.

불소는 응집침전과 활성알루미나처리로, 침식성유리탄산은 폭기처리와 알칼리처리로, 휘발성유기화합물은 폭기처리와 입상활성탄처리로 제거하는 것이 표준적인 대응 방법이다.

제시된 두 가지 발령 요건은 수질오염감시경보의 가장 낮은 단계인 관심 단계에 해당한다.

수질오염감시경보는 초과한 항목의 개수·초과 배수, 생물감시 초과의 동반 여부에 따라 단계가 올라간다. 일반 측정항목 2개 이상이 경보기준을 넘거나, 생물감시 측정값이 경보기준 농도를 30분 이상 지속 초과하는 것은 그 최초 진입 요건이므로 관심 단계다.

• 주의는 생물감시 초과가 30분 이상 지속되면서 동시에 전기전도도·총유기탄소·휘발성유기화합물·페놀·중금속 중 1개 이상 항목이 경보기준을 초과해야 성립한다. 즉 생물감시 초과 하나만으로는 주의가 되지 않는다.
• 경계는 여기에서 한 단계 더 나아가 해당 항목이 경보기준을 3배 이상 초과하는 경우이고, 심각은 경계 발령 후에도 상황이 지속되어 취수 중단 등 상수원 이용에 장애가 우려되는 단계다.

따라서 제시문처럼 항목 2개 초과 또는 생물감시 30분 초과만 제시된 경우는 관심 단계로 판단한다.

시험관법(다중시험관법), 막여과법, 효소기질이용법으로 35±0.5℃에서 배양해 검출하는 지표미생물은 총대장균군이다.

이 세 가지는 먹는물 수질공정시험기준에서 총대장균군을 정성·정량적으로 확인하는 대표적인 시험법으로 규정되어 있다.

지오스민은 남조류가 생성하는 대표적인 흙냄새 원인물질로, 먹는물 수질감시항목 중 심미적 영향물질에 해당한다.

조류가 과다 증식하면 대사산물로 지오스민과 2-MIB 같은 냄새물질을 방출해 정수처리에서 맛·냄새 문제를 일으킨다.

염소가 수중의 암모니아화합물과 반응하면 모노클로라민·디클로라민·트리클로라민이 단계적으로 생성된다.

클로로포름은 유기물과 염소가 반응해 생성되는 트리할로메탄(THM) 계열 소독부산물로, 암모니아화합물과의 반응 생성물이 아니다.

응집제 1일 투입량은 주입농도에 유량을 곱해 구한다.

주입농도의 단위를 유량 단위에 맞추면 $10\ \mathrm{mg/L} = 10\ \mathrm{g/m^3}$이다.

$10\ \mathrm{g/m^3} \times 15\ \mathrm{m^3/min} \times 1440\ \mathrm{min/day} = 216{,}000\ \mathrm{g/day}$

따라서 1일 응집제 투입량은 216kg/day이다.

총경도와 알칼리도를 각각 CaCO₃ 환산값으로 구한 뒤 작은 값이 탄산경도가 된다. 환산은 농도에 $\dfrac{50}{\text{당량}}$을 곱해 계산한다.

Ca²⁺의 당량은 $40/2 = 20$이므로 $20\ \mathrm{mg/L} \times \dfrac{50}{20} = 50\ \mathrm{mg\ CaCO_3/L}$, Mg²⁺의 당량은 $24/2 = 12$이므로 $12\ \mathrm{mg/L} \times \dfrac{50}{12} = 50\ \mathrm{mg\ CaCO_3/L}$로, 총경도는 $100\ \mathrm{mg\ CaCO_3/L}$이다.

$\mathrm{HCO_3^-}$의 당량은 61이므로 알칼리도는 $61\ \mathrm{mg/L} \times \dfrac{50}{61} = 50\ \mathrm{mg\ CaCO_3/L}$이다. 총경도(100)보다 알칼리도(50)가 작으므로 탄산경도는 50mg CaCO₃/L이다.

오존 이용률(흡수율)은 물에 주입한 오존이 실제로 얼마나 흡수·소비되었는지를 나타내는 지표로, 주입오존량·배출오존량·잔류오존량을 이용해 산출한다.

반송오존량은 배오존 처리 후 재순환시키는 설비 운영값으로, 이용률 산출 계산에 쓰이는 인자가 아니다.

제타전위 측정은 콜로이드 입자의 전기영동 이동속도를 기기로 측정해 산출하는 방법이다.

• 적정량의 응집제를 넣고 급속·완속교반하는 과정은 시료 전처리 단계로 옳은 설명이다.
• 전기영동셀에 시료를 주입해 전압 하에서 입자 이동속도와 pH를 측정하는 것도 실제 측정 절차이다.
• 이동속도로부터 전기영동도를 계산해 제타전위를 구하는 것도 옳은 설명이다.

반면 플록 형성과 침강상태를 육안으로 관찰하는 것은 자-테스트(Jar test)의 방법이지 제타전위 측정법이 아니다.

한외여과막(UF)은 막의 분리 성능을 나타낼 때 공칭 기공경 대신 분획분자량(MWCO)을 분리경 기준으로 사용하는 막이다.

정밀여과막은 공칭 기공크기(㎛)로, 나노여과막·역삼투막은 염 제거율(저지율) 등으로 성능을 표시하는 것이 일반적이다.

CT요구값이 크다는 것은 같은 불활성화율을 달성하는 데 더 많은 농도·시간이 필요하다는 뜻이므로, CT요구값이 크면 소독력이 강하다는 설명은 옳지 않다.

불활성화비는 $\dfrac{CT_{\text{계산값}}}{CT_{\text{요구값}}}$로 정의되며, 분자인 CT 계산값은 잔류소독제 농도(mg/L) × 소독제 접촉시간(분)으로 현장에서 실제 확보한 소독능이다. 분모인 CT요구값은 목표 불활성화율을 얻기 위해 수온·pH·소독제 종류별로 요구되는 값이다.

따라서 CT요구값이 크다는 것은 그 조건에서 소독이 잘 되지 않아 더 큰 소독능이 필요하다는 의미로, 소독력이 약함을 뜻한다. 실제로 수온이 낮고 pH가 높을수록 CT요구값이 커진다.

불활성화비가 1 이상이면 확보한 소독능이 요구 소독능 이상이므로 바이러스와 지아디아 포낭에 대한 소독 요건을 충족한 것으로 판정한다.

수도사업자의 수질검사 결과는 시·도지사에게 보고하고, 시·도지사가 이를 취합해 환경부장관에게 보고하는 2단계 체계이다.

보고 흐름은 검사 주체에서 광역 행정기관을 거쳐 중앙부처로 올라가는 구조다. 광역·지방상수도사업자는 매월분은 다음 달 10일까지, 분기분은 분기 종료 달의 다음 달 10일까지 시·도지사에게 보고한다.

시·도지사는 관할 구역의 보고를 모아 다음 달 15일까지 환경부장관에게 보고한다. 사업자 보고기한(10일)보다 5일 뒤로 정해 둔 것도 취합 시간을 두기 위한 것이다.

정수장 책임자나 상수도사업 본부장은 사업자 내부의 직위일 뿐 법령상 보고를 받는 감독기관이 아니므로 빈칸에 들어갈 수 없다.

먹는물 수질기준에서 탁도는 NTU 단위로 표시하며, "도"는 색도의 단위이다.

색도는 도(度), 대장균은 CFU/100mL, 암모니아성 질소는 mg/L로 표시하는 것이 옳은 단위이다.

정수처리는 일반적으로 착수정 → 응집지 → 침전지 → 급속여과지 → 정수지의 순서로 진행된다.

착수정에서 원수를 받아 응집지에서 약품과 혼화·플록을 형성하고, 침전지에서 플록을 가라앉힌 뒤 급속여과지를 거쳐 정수지에 저장하는 흐름이다.

수도법령상 반기 1회 이상 조사가 원칙인 항목 중 바이러스·크립토스포리디움 난포낭·지아디아 포낭은 과거 3년간 원수의 분원성대장균군(또는 총대장균군) 평균이 '매우 좋음(Ⅰa)' 등급이면 조사를 면제할 수 있다.

반면 분원성대장균군은 그 등급 판정의 기준이 되는 지표 자체이므로, 이 기준을 근거로 스스로의 조사를 면제받는 대상이 아니다.

건강상 유해영향 유기물질 항목에는 페놀, 벤젠, 테트라클로로에틸렌 등 발암성·독성이 알려진 개별 유기화합물이 포함된다.

총트리할로메탄은 염소 소독 과정에서 생기는 소독부산물로 별도의 '소독부산물' 항목으로 분류되어 있어, 건강상 유해영향 유기물질 항목에는 포함되지 않는다.

일반세균은 먹는물 수질기준에서 검출 자체는 허용하되 그 집락수를 수치로 제한(1mL 중 100CFU를 넘지 아니할 것)하는 항목이다.

총대장균군, 대장균, 분원성대장균군은 원칙적으로 '검출되지 아니할 것'을 기준으로 하는 불검출 항목이라는 점에서 차이가 있다.

물환경보전법상 비점오염원은 특정 배출구 없이 넓은 지역에서 강우 시 유출되는 오염원으로, 도시·도로·농지·산지·공사장 등이 대표적인 예이다.

축사는 배출구를 통해 가축분뇨 등이 배출되는 시설로 관리되어 점오염원으로 분류되므로, 비점오염원에 해당하지 않는다.

노르말농도(N)는 당량농도이므로, 필요한 염산의 질량은 당량수 × 당량으로 구한다.

HCl은 1가 산이므로 당량은 분자량(1+35=36)과 같고, 필요한 당량수는 $0.5\ \mathrm{N} \times 0.1\ \mathrm{L} = 0.05\ \mathrm{eq}$이다.

$0.05\ \mathrm{eq} \times 36\ \mathrm{g/eq} = 1.8\ \mathrm{g}$으로, 녹여야 할 염산의 양은 1.8g이다.

먹는물 수질기준 및 검사 등에 관한 규칙상 분원성연쇄상구균·녹농균·살모넬라·쉬겔라균을 검출할 때 사용하는 시료량은 250mL로 정해져 있다.

이는 총대장균군·대장균 등 일반 지표미생물 검사에 쓰이는 시료량과는 별도로, 병원성 세균류 검출을 위해 규정된 기준이다.

계수 가능 범위인 20~60개 집락이 나온 시료량 1mL의 결과를 채택하면 3,200 개/100mL가 된다.

막여과법에서는 여과막 위의 집락이 지나치게 많으면 겹쳐서 과소계수되고, 너무 적으면 통계적 오차가 커진다. 그래서 집락수가 20~60개 범위에 드는 평판을 골라 계산하는 것이 원칙이다.

제시된 결과에서 10mL는 236개로 범위를 크게 넘고 0.1mL는 2개로 너무 적으며, 1mL의 32개만 범위 안에 든다.
따라서 $\dfrac{32\ \text{집락}}{1\ \mathrm{mL}}\times100\ \mathrm{mL}=3{,}200$ 개/100mL이다.

10mL의 236개를 그대로 환산하면 2,360이 나오지만, 계수 범위를 벗어난 평판이므로 채택하지 않는다.

급속여과지 역세척은 여과사층에 쌓인 오탁물을 씻어내기 위해 물과 함께 공기를 불어넣는 공기세정(air scour)을 병행하는 경우가 많고, 이때 필요한 설비가 송풍기이다.

교반기, 염소투입기, 슬러지 제거기는 각각 응집이나 소독, 침전 슬러지 처리에 쓰이는 설비로 역세척과 직접 관련이 없다.

수산화나트륨(가성소다)에 대한 내식성을 검토하면, SS(연강)는 수산화나트륨에 대해 충분한 내식성이 없다. 수산화나트륨은 강알칼리 환경을 형성하며 일반 연강을 부식시키므로 주로 STS(스테인리스강)나 폴리에틸렌, 테프론, FRP 등의 재료를 사용한다.

• 소다회: 약알칼리로 SS 사용이 가능하다.
• 이산화탄소: STS304나 염화비닐이 모두 적합하다.
• 황산알루미늄: SCS14(특수스테인리스강)와 테프론이 모두 적합하다.

플록형성시간은 계획정수량에 대하여 20~40분, 평균유속 15~30cm/s는 우류식교반의 기준이다.

플록형성지는 혼화지에서 만들어진 미세 플록을 서로 충돌·성장시키는 곳이므로, 침전에 적합한 크기로 키우기에 충분한 체류시간이 필요하다. 그 표준이 계획정수량 기준 20~40분이며, 시간이 너무 짧으면 플록이 덜 자라고 지나치게 길면 이미 자란 플록이 깨진다.

우류식교반은 격벽 사이를 물이 되돌아 흐르며 교반되는 방식이라 교반 강도를 물의 평균유속으로 관리하고, 그 표준이 15~30cm/s이다.

기계식교반은 패들이나 임펠러가 물을 저어 주므로 교반 강도를 유속이 아니라 날개의 주변속도로 관리한다는 점에서 구별된다.

단락류·역혼합(back-mixing)이 생긴다는 설명과 혼화시간 10~30초라는 설명이 기계식 혼화방식에 해당하고, 벤추리관·오리피스관을 이용한다는 설명은 관내 혼화(수리학적 방식)여서 옳지 않다.

기계식 혼화는 혼화지에 급속교반기(플래시믹서)를 두어 응집제를 확산시키는 방식이다. 조 안에서 임펠러가 물을 젓다 보니 일부 물은 충분히 섞이지 않고 빠져나가는 단락류가, 일부는 되섞여 머무는 back-mixing이 함께 나타나 체류시간 분포가 넓어진다.

응집제는 가수분해가 극히 빨라 주입 직후 수 초~수십 초 안에 확산시켜야 하므로, 급속혼화의 설계 혼화시간은 10~30초 수준으로 짧게 잡는다.

반면 벤추리관이나 오리피스관은 관로의 축소부에서 생기는 난류 에너지로 약품을 섞는 관내 고정식 혼화로, 별도의 동력 교반기가 없다는 점에서 기계식과 구분된다.

액화염소 제해시설에서 보안용구는 비상 상황에서 신속히 사용할 수 있어야 하므로, 저장실·주입기실에서 가까운 위치에 보관해야 한다.

따라서 보안용구 보관장소를 저장실 및 주입기실에서 멀리 두어야 한다는 설명은 옳지 않다.

저장량 1,000kg 미만 시설의 중화·제해제 상비 및 가스누출검지경보설비 설치, 정전 시 대비한 비상조명 설치, 방액제·피트를 통한 누출 확산 방지는 모두 실제 안전기준에 부합하는 설명이다.

수중대차식 슬러지 수집기는 와이어로프로 대차를 견인하는 구조여서, 주행전환용 리밋스위치와 비상정지용 리밋스위치를 이중으로 설치해 안전을 확보하는 것이 일반적이다.

따라서 이중으로 설치할 필요가 없다는 설명은 옳지 않다.

구동부 모터를 지상부에, 대차를 수중부에 두는 구조나 비교적 단순·소형인 점, 길이가 긴 장방형 침전지에도 적용 가능하다는 점은 옳은 설명이다.

리프트나 고소작업대는 점검·정비·수리 작업의 안전성 확보를 위한 부수적 설비이지, 탈수기 그 자체의 기능을 수행하는 직접적인 부대설비가 아니다. 따라서 탈수기 부대설비의 범위에서 제외된다.

탈수기 부대설비는 탈수 공정을 지원하는 필수 시설들을 의미한다.

• 케이크 반출설비: 탈수된 케이크를 제거·운반하기 위해 반드시 필요하다.
• 여액 처리설비: 탈수 과정에서 발생하는 여액을 처리하거나 공정으로 반송하기 위해 필수이다.
• 이송관의 폐색 방지: 슬러지의 안정적 이송을 위한 기본 운영 원칙이다.

용적형(용적식) 펌프는 케이싱 내 공간의 체적 변화로 유체를 밀어내는 방식으로, 기어펌프·나사펌프·베인펌프가 이에 속한다.

사류펌프는 임펠러 회전으로 유체에 운동에너지를 전달하는 터보형(원심계열) 펌프로, 용적형 펌프가 아니다.

플랩밸브·풋밸브·체크밸브는 모두 유체가 한 방향으로만 흐르도록 하여 역류를 방지하는 밸브이다.

제수밸브는 관로를 열고 닫아 유량을 단속하거나 차단하는 개폐용 밸브로, 역류방지 기능을 목적으로 하는 밸브가 아니다.

펌프의 운전 상태를 감시·제어하기 위한 계측기는 펌프가 다루는 물의 상태를 직접 나타내는 압력계·유량계·수위계이다.

토출압력, 송수량, 흡수정·배수지의 수위는 펌프의 기동·정지와 대수제어를 판단하는 직접적인 근거가 된다.

반면 전류계는 전동기에 흐르는 전류를 확인하는 전기설비용 계기로, 펌프의 운전 상태 감시·제어용 기기로는 분류하지 않는다.

펌프계의 수격작용 경감대책으로는 압력수조(air-chamber), 플라이휠 부착, 토출측 한방향형 조압수조 설치 등이 쓰인다.

흡입양정을 작게 설정하는 것은 공동현상(캐비테이션) 방지를 위한 대책으로, 수격작용 경감대책과는 관련이 없다.

탁도계는 시료에 빛을 투과시켜 산란·투과되는 정도를 측정하는 계측기로, 투과광측정방식이나 투과광산란비교방식을 이용해 탁도를 산출한다.

전기전도도계는 이온 농도에 따른 전기전도도를, UV계는 자외선 흡광도를, ORP계는 산화환원전위를 측정하는 원리로 작동해 탁도계와는 측정 원리가 다르다.

집중제어방식은 컴퓨터가 제어 로직을 담당하므로, 시퀀스제어와 같은 로직을 릴레이 배선 대신 소프트웨어로 구현할 수 있어 회로변경이 릴레이제어반보다 용이하다.

제어기능이 컴퓨터에 집중되면 오히려 시스템이 복잡해져 보수점검이 어려워질 수 있고, 컴퓨터는 복합제어나 고도의 연산도 수행할 수 있으며, 고장에 대비한 백업대책도 반드시 필요하다는 점에서 나머지 설명은 옳지 않다.

과방전 방지보호장치를 갖출 수 있다는 점과 비상용 조명 전원으로 쓰인다는 점이 옳고, 피뢰기에 사용된다는 설명은 옳지 않다.

정수장의 직류전원장치는 정류기와 축전지로 구성되어 차단기 조작전원, 제어·계측회로 전원, 그리고 정전 시 비상용 조명과 같이 교류가 끊겨도 살아 있어야 하는 부하에 전원을 공급한다.

축전지는 지나치게 방전되면 극판이 손상되어 수명이 급격히 줄기 때문에, 일정 전압 이하로 떨어지면 부하를 분리하는 과방전 방지보호장치를 설치한다.

피뢰기는 낙뢰나 개폐로 생긴 이상전압(서지)을 대지로 방류해 기기 절연을 지키는 보호장치로, 상시 직류전원을 공급받아 동작하는 설비가 아니어서 직류전원장치의 부하에 해당하지 않는다.

전압강하율은 부하가 걸린 상태에서 송전단과 수전단 전압 차이를 수전단 전압으로 나눈 값이다.

$\dfrac{6800-6300}{6300}\times100 \approx 7.94\%$

전압변동률은 부하 차단 전후 수전단 전압의 변화율로, $\dfrac{6500-6300}{6300}\times100 \approx 3.17\%$이다.

계측제어설비시스템은 향후 처리시설의 확장 및 변경을 고려해 유연하게 구축하는 것이 옳은 설계 방향이다.

데이터 처리·감시제어 기능을 반영하지 않거나, 연속운전이 아닌 불연속적 운전을 전제로 하거나, 확장·변경이 어려운 폐쇄형 구조로 구축하는 것은 실제 시스템 구축 원칙과 맞지 않는다.

전자유량계는 유지보수를 위해 검출기 앞뒤에 우회관(by-pass)을 설치해 점검·청소 시에도 통수를 유지할 수 있게 하는 것이 옳은 설치 방법이다.

관 내 평균유속을 지나치게 빠르게(8~11m/s) 설정하거나, 검출기 내부에 유체가 충만하지 않도록 설치하거나, 곡관부나 밸브 인근에 설치하는 것은 모두 측정 오차나 설비 손상을 유발할 수 있어 옳지 않다.

무정전 전원장치(UPS)는 정전 시 부하에 전력을 공급하는 것이 본래 목적이므로, 설비용량을 산정할 때 정전 시의 용량을 반드시 포함해야 한다.

따라서 정전시의 용량을 제외하고 결정한다는 설명은 옳지 않다.

부하의 중요도에 맞는 신뢰성 확보, 폐쇄형 배전반 수납과 내진·온도관리, 배선용 차단기를 통한 부하 계통화는 모두 옳은 설명이다.

산업안전보건법령상 작업공정별 관리요령에는 대상화학물질의 명칭, 유해성ㆍ위험성, 취급상의 주의사항, 적절한 보호구, 응급조치 요령 및 사고 시 대처방법이 포함되어야 한다.

대상물질의 물리적 인자는 여기에 포함되도록 규정된 사항이 아니다.

산업안전보건법령상 안전인증대상 기계·기구는 프레스·전단기 및 절곡기·크레인·리프트·압력용기·롤러기·사출성형기·고소작업대·곤돌라 등으로 법령에 한정 열거되어 있으며, 이 목록에 없는 기계는 주요 구조 부분을 변경해도 안전인증 대상이 아니다.

송풍기는 안전인증대상 기계·기구 목록에 포함되지 않으므로 구조 부분을 변경하더라도 안전인증을 받을 필요가 없다.

• 사출성형기는 법령상 안전인증대상 기계·기구에 해당한다.
• 압력용기도 안전인증대상 기계·기구에 해당한다.
• 고소작업대도 안전인증대상 기계·기구에 해당한다.

연속방정식에 따라 두 단면을 지나는 유량은 일정하므로 단면적과 유속의 곱이 같다.

$A_1 V_1 = A_2 V_2$

$\dfrac{\pi}{4}(6)^2 \times 1 = \dfrac{\pi}{4}(4)^2 \times V_2$

$V_2 = 1 \times \left(\dfrac{6}{4}\right)^2 = 2.25\ \mathrm{m/sec}$

모세관현상은 액체와 관 벽 사이의 부착력과 액체 내부의 표면장력이 함께 작용하여 나타나는 현상이다.

• 모세관 내 상승높이는 표면장력에 비례하며, 반비례하지 않는다.
• 상승높이는 액체의 단위중량에 반비례하며, 비례하지 않는다.
• 상승높이는 모세관의 지름에 반비례하며, 비례하지 않는다.

위어(weir)는 개수로에서 유량을 측정하는 시설이며, 관 내부가 가득 차서 흐르는 관수로의 유량측정장치로는 사용되지 않는다.

벤츄리미터, 오리피스, 노즐은 모두 관수로에서 압력차를 이용해 유량을 측정하는 장치이다.

베르누이 방정식은 동일한 유선 상에 있는 두 점 사이에서 성립하는 에너지 보존식이다.

• 흐름은 시간에 따라 변하지 않는 정상류로 가정해야 하며, 부정류에는 그대로 적용되지 않는다.
• 유체는 비압축성으로 가정해야 하며, 압축성 유체에는 적용할 수 없다.
• 유체는 마찰이 없는 비점성 유체로 가정해야 하며, 점성 유체에는 손실항을 별도로 고려해야 한다.

동점성계수의 차원은 점성계수를 밀도로 나눈 값이므로 $\dfrac{[ML^{-1}T^{-1}]}{[ML^{-3}]} = [L^2T^{-1}]$가 되어야 하며, 질량(M) 차원을 포함하지 않는다.

따라서 동점성계수의 차원을 $[ML^{-2}T^{-2}]$로 표기한 것은 옳지 않다.

압력 $[ML^{-1}T^{-2}]$, 운동량 $[MLT^{-1}]$, 점성계수 $[ML^{-1}T^{-1}]$는 모두 올바른 차원이다.

연직 수문에 작용하는 전수압은 $P=\gamma \bar{h} A$로 구하며, $\bar{h}$는 수면에서 침수 부분 도심까지의 깊이이다.

수문 폭 2m, 수심 2m이므로 침수 면적 $A = 2 \times 2 = 4\,\mathrm{m^2}$, 도심 깊이 $\bar{h} = 1\,\mathrm{m}$이다.

$P = 1.0 \times 1 \times 4 = 4\ \mathrm{tonf}$

내압을 받는 얇은 관의 최소두께는 후프응력식 $t=\dfrac{PD}{2\sigma}$로 구한다.

$P=30\,\mathrm{kPa}=0.03\,\mathrm{MPa},\ D=500\,\mathrm{mm},\ \sigma=3\,\mathrm{MPa}$

$t=\dfrac{0.03\times 500}{2\times 3}=2.5\,\mathrm{mm}$

침전지의 체류시간은 침전지 용적을 유입 유량으로 나누어 구한다.

용적 $V = 20\times 3\times 6 = 360\,\mathrm{m^3}$, 유량 $Q = 3\,\mathrm{m^3/min} = 180\,\mathrm{m^3/hr}$

$t=\dfrac{360}{180}=2\,\mathrm{hr}$

스토크스 법칙에서 침강속도는 $v \propto \dfrac{(\rho_s-\rho)d^2}{\mu}$로 나타나며, 수온이 높을수록 점성이 낮아져 침강속도는 오히려 빨라진다.

• 입자 밀도가 클수록 침강속도는 빨라진다.
• 입자 직경이 클수록 침강속도는 빨라진다.
• 유체 점성이 높을수록 침강속도는 느려진다.

따라서 수온이 높을수록 침강속도가 느려진다는 설명은 옳지 않다.

이상 침전이론에서 입자 제거율은 표면부하율($Q/A$)에 의해 결정되며, 표면부하율이 작을수록 제거율이 향상된다.

• 침전지 수심을 깊게 해도 표면부하율은 변하지 않아 제거율 향상과 직접 관련이 없다.
• 침강면적을 작게 하면 표면부하율이 커져 오히려 제거율이 떨어진다.
• 플록의 직경을 작게 하면 침강속도가 느려져 제거율이 떨어진다.

유입유량을 적게 하면 표면부하율이 작아지고 침강할 시간이 늘어나므로 제거율이 향상된다.

사이폰은 관 도중에 수원보다 높은 만곡부(정점)를 지나 낮은 곳으로 물을 흐르게 하는 관로로, 이 만곡부에서는 대기압보다 낮은 부압(-)이 발생한다.

• 동력을 가하지 않는 관로 구조이며 펌프의 일종이 아니다.
• 관 내부가 가득 차서 흐르는 관수로 흐름이며 개수로 흐름이 아니다.
• 사류를 상류로 변환하는 장치와는 관련이 없다.

역세척 소요수량은 단위면적당 역세척률 × 여과지 면적 × 역세척 시간으로 구한다.

여과지 면적 $A=\dfrac{\pi}{4}(2)^2 \approx 3.14\,\mathrm{m^2}$, 역세척률 $10\,\mathrm{L/m^2\cdot sec} = 0.01\,\mathrm{m^3/m^2\cdot sec}$, 시간 15분=900초

$V = 0.01 \times 3.14 \times 900 \approx 28\ \mathrm{m^3/day}$

교반 소요동력은 $P=\mu G^2 V$로 표현되며, 속도경사(G)의 제곱에 비례하여 증가한다.

• 수온이 높아지면 점성계수($\mu$)가 작아지므로 소요동력은 오히려 감소한다.
• 날개의 형상(항력계수)에 따라 소요동력이 달라진다.
• 혼화조의 부피(V)가 커지면 소요동력도 함께 커지므로 반비례가 아니라 비례 관계이다.

동수반경은 $R=\dfrac{A}{P}$로, 유수단면적을 윤변(물과 접하는 둘레)으로 나눈 값이다.

유수단면적 $A = 4\times 3 = 12\,\mathrm{m^2}$, 윤변 $P = 4 + 2\times 3 = 10\,\mathrm{m}$

$R = \dfrac{12}{10} = 1.2\,\mathrm{m}$

급속여과지의 균등계수는 여재 입경의 균일성을 나타내는 지표로, 표준적으로 1.70 이하가 되도록 규정한다.

• 급속여과지의 모래 여과층 두께는 일반적으로 60~70cm를 표준으로 하므로 2~3m는 지나치게 두껍다.
• 급속여과의 표준 여과속도는 120~150m/day 수준이며 4~5m/day는 완속여과의 표준에 해당한다.
• 급속여과는 원수 중의 현탁물질을 약품으로 응집처리한 후 입상층 여재로 고액분리하는 공정이므로, 응집 전에 여과한다는 설명은 순서가 반대이다.

미소손실은 관로의 유입·유출부, 밸브, 부속물, 만곡부 등에서 흐름이 급변하며 생기는 에너지 손실로 발생한다.

• 밸브·부속물·만곡부의 손실은 점성 변화가 아니라 급확대·급축소, 와류 등 흐름 교란에 의해 발생한다.
• 미소손실수두는 $h=K\dfrac{V^2}{2g}$와 같이 속도수두에 비례하며 반비례하지 않는다.
• 관 내벽 조도에 의한 손실은 마찰손실(주손실)이며, 마찰력에 비례하지 반비례하지 않는다.

다르시-바이스바흐 식 $h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$을 이용해 마찰손실계수를 구한다.

유속 $V=\dfrac{Q}{A}=\dfrac{2.0}{\frac{\pi}{4}(1.2)^2} \approx 1.77\,\mathrm{m/sec}$

$2.5 = f\times\dfrac{10}{1.2}\times\dfrac{1.77^2}{2\times 9.8}$

$f \approx 1.9$

프루드수는 $Fr=\dfrac{V}{\sqrt{gh}}$로 구한다.

유속 $V=\dfrac{Q}{A}=\dfrac{12}{3\times 2}=2\,\mathrm{m/sec}$

$Fr=\dfrac{2}{\sqrt{9.8\times 2}} \approx 0.45$

레이놀즈수는 $Re=\dfrac{VD}{\nu}$로 구한다.

유속 $V=\dfrac{Q}{A}=\dfrac{1.2}{\frac{\pi}{4}(0.1)^2} \approx 152.8\,\mathrm{cm/sec}$

$Re=\dfrac{152.8\times 0.1}{1.02\times10^{-2}} \approx 1{,}500$

관수로는 관 내부가 물로 가득 찬 상태에서 압력차에 의해 흐르는 흐름이므로 압력 구동과 만관 조건이 옳다.

관수로에는 자유수면이 없다. 물이 관을 가득 채우고 있어 대기와 접하는 면이 없으므로 대기압의 영향을 받지 않고, 흐름을 일으키는 힘은 상·하류의 압력수두 차이다. 이 때문에 관로를 오르막으로 올려도 압력만 확보되면 물이 흐를 수 있다.

• 중력에 의해 흐른다는 것은 자유수면을 가지고 수로 바닥경사를 따라 흐르는 개수로의 특징이다.
• 대기압의 영향을 받는다는 것 역시 수면이 대기에 노출된 개수로의 조건으로, 관수로와는 구분된다.