17년 2회차

안정화 이산화염소는 이산화염소와 안정화제의 혼합물로 저장 중 분해 위험이 크고, 수처리용 살균·소독제 공식 품목으로 등재되지 않는 것으로 규정되어 있다.

수처리제의 기준과 규격에서 정의하는 살균·소독제는 염소계, 과산화수소계, 오존, 자외선 등 산화제 또는 물리적 방법으로 분류되며, 각 제품의 유효성분과 용도에 따라 구분된다.

• 고도표백분: 고도표백분(유효염소 40% 이상)은 차아염소산칼슘 기반의 산화성 살균제로 수처리 살균·소독제 범주에 포함된다.
• 현장제조염소: 염소가스를 현장에서 생성하는 살균제로 인정된다.
• 과산화수소: 산화제 기반 살균·소독제로 등재된다.

플록형성지의 교반강도(G값)는 하류로 갈수록 점차 감소시키는 것이 바람직하며, 이를 체감식(테이퍼드) 플록형성이라 한다.

초기에는 강한 교반으로 미소플록을 응집시키고, 후반부로 갈수록 교반을 약화해 이미 성장한 플록이 전단력으로 깨지는 것을 막는다.

• 플록형성지가 혼화지와 침전지 사이에 위치해 침전지에 붙여 설치한다는 설명은 옳다.
• 슬러지·스컴이 쉽게 배출되는 구조로 한다는 설명도 옳다.

침전지는 침전, 완충, 슬러지 배출의 3가지 기능을 갖는 시설이다. 따라서 세 번째 기능을 슬러지 농축으로 서술한 것은 옳지 않다.

슬러지 농축은 침전지에서 빼낸 슬러지를 배출수처리계통의 농축조에서 수행하는 기능으로, 침전지 자체의 기능이 아니다.

• 현탁물질·플록의 대부분을 중력침강으로 제거한다는 설명은 침전기능에 해당해 옳다.
• 유입 탁질량의 변동을 흡수해 여과지 부담을 일정하게 유지시키는 것은 완충기능으로 옳다.
• 구조에 알맞은 슬러지 배출설비를 설치한다는 설명은 슬러지 배출기능과 이어져 옳다.

급속여과지는 중력식과 압력식이 있으며, 이 중 중력식을 표준으로 한다.

급속여과는 응집·침전을 거친 물을 대상으로 하므로 응집공정 없이 여과한다는 설명은 옳지 않다.

• 탁질이 모래층 표층부에 집중되어 표층에서 큰 손실수두가 생기는 것은 완속여과지에 가까운 특징이며, 급속여과지는 여과층 내부까지 탁질을 억류하도록 설계된다.
• 여재입경이 클수록 공극이 커져 손실수두는 오히려 작아진다.

세척효과 판정 기준인 세척배출수의 최종탁도는 통상 10 NTU 내외가 바람직하며, 100 NTU는 지나치게 높은 수치다.

세척이 불충분해 배출수 탁도가 높게 유지되면 여과층 내 탁질이 남아 여과수질 저하로 이어질 수 있다.

• 여재가 유출되지 않도록 월류 트로프 상단의 간격을 1.5 m 이하로 하는 것은 옳은 기준이다.
• 역세척과 표면세척(또는 공기세척) 조합 방식을 표준으로 하는 것도 옳은 설명이다.
• 역세척수로 잔류염소가 있는 정수를 사용하는 것도 위생상 옳은 방법이다.

여과층 두께를 L/De 비의 합 1,000 이상으로 규정한다는 것과 여과모래의 품질 조건이 옳고, 유효경별 모래층 두께 수치 두 가지는 기준과 어긋난다.

급속여과지의 표준은 유효경 0.45~0.7 mm이면 모래층 두께 60~70 cm, 유효경 0.9~1.1 mm이면 120~150 cm다. 제시문은 앞쪽에 90~100 cm, 뒤쪽에 60~70 cm를 붙여 놓아 두 항목 모두 표준값이 아니다.

층 두께를 유효경과 묶어 정하는 이유는, 여재가 굵을수록 공극이 커져 같은 여과효과를 얻으려면 층을 더 깊게 해야 하기 때문이며 이를 정량화한 지표가 L/De 비다. 또한 여과모래는 입도분포가 고르고 협잡물이 적으며 역세척에도 마모·파쇄되지 않는 것을 써야 한다.

염소 주입농도는 염소요구량과 잔류염소량의 합으로 구한다.

$C = 3.4 + 0.6 = 4.0\ \mathrm{mg/L}$

이 주입농도와 염소투입량으로 처리수량을 구하면
$Q = \dfrac{10{,}000{,}000\ \mathrm{mg/day}}{4.0\ \mathrm{mg/L}} = 2{,}500{,}000\ \mathrm{L/day} \approx 2{,}500\ \mathrm{m^3/day}$

현장제조형 염소발생방식에는 격막식과 무격막식이 모두 있어, 격막방식만 있다는 설명은 옳지 않다.

현장제조염소는 소금을 전기분해해 차아염소산·차아염소산나트륨 또는 이들의 혼합물로 구성된 액체로, 시간이 지나면 유효염소가 감소하고 클로레이트 같은 부산물이 늘어날 수 있어 관리가 필요하다.

자외선 소독에서 박테리아·바이러스에 대한 살균력이 가장 큰 파장은 253.7 nm 부근의 UV-C 영역이다.

이 파장대는 미생물의 DNA·RNA에 흡수되어 핵산 구조를 손상시켜 증식을 막는 방식으로 소독 효과를 낸다.

정수지 상부는 오염 방지를 위해 반드시 복개해야 하며, "필요할 경우에 복개할 수 있다"는 표현은 옳지 않다.

정수지는 첨두수요 대응 용량과 소독접촉시간(CT) 확보 기능도 함께 갖는 시설이다.

• 염소혼화지가 별도로 없을 때 정수지가 혼화 기능을 겸한다는 설명은 옳다.
• 유효수심을 3~6 m로 하는 기준도 옳은 설명이다.

다층여과지, 자연평형형 여과지, hardinge filter(역세척장치이동형) 여과지는 모두 급속여과의 변형된 방식이다.

반면 완속여과지는 모래층 표면의 생물막을 이용해 느린 속도로 거르는 방식으로, 여과 원리와 세척 방식이 급속여과 계열과 근본적으로 다르다.

전염소처리의 주요 목적 중 하나는 원수에 용존한 철·망간을 미리 산화시켜 불용해성 산화물 형태로 존재 형태를 바꾸고, 후속 공정(침전·여과)에서 제거하는 것이다.

이렇게 미리 산화시키지 않으면 후염소처리 단계에서 철·망간이 산화되면서 정수의 탁도나 색도를 증가시킬 수 있다.

한편 부식질(휴믹물질) 등 유기물질은 염소와 반응해 소독부산물을 생성할 우려가 있으므로, 이를 제거하기 위한 목적으로 전염소처리를 하는 것은 적절하지 않다.

비상조명, 방액제와 피트, 보안용구 보관장소에 관한 세 가지는 액화염소 저장시설 기준에 맞지만, 중화장치는 저장량 1,000 kg 이상인 시설에 설치하는 것이므로 첫 서술이 틀렸다.

가스누출검지경보설비·중화반응탑·중화제 저장조·배풍기로 구성되는 중화(제해)설비는 누출량이 커질 수 있는 대규모 저장시설의 요건이고, 1,000 kg 미만의 소규모 시설은 방독마스크 등 보안용구를 갖추는 것으로 갈음한다.

• 정전 시에도 누출 위치를 확인하고 밸브를 잠그는 긴급조치가 가능하도록 비상조명을 둔다.
• 액화염소가 새더라도 한곳에 모이도록 방액제와 피트를 설치해 확산을 막는다.
• 보안용구는 정작 사고 때 염소가스에 오염된 구역 안에 있으면 쓸 수 없으므로, 가스에 노출되지 않으면서 저장실·주입기실과 가까운 곳에 보관한다.

정수 탈수슬러지(주로 알루미늄·철 수산화물)는 시멘트 원료, 재생벽돌, 매립제(복토재) 등으로 재활용된다.

반면 도로 포장재로 활용하기에는 슬러지의 강도·내구성이 적합하지 않아 일반적인 재활용 방안으로 다루지 않는다.

탈수 케이크는 사업장 폐기물로서 폐기물관리법이 정한 절차에 따라 수집·운반·처분해야 한다.

수도사업자의 재량에 따라 처리한다는 설명은 법정 폐기물 관리 절차를 벗어나므로 옳지 않다.

• 정수시설 폐수의 대부분이 역세척배출수와 침전슬러지라는 설명은 옳다.
• 역세척배출수 발생량이 정수생산량의 1~5%(평균 2%) 수준이라는 설명도 옳다.

슬러지 부피는 함수율과 밀접하게 연관되며, 고형물량이 일정할 때 부피비는 다음과 같이 구한다.

$\dfrac{V_2}{V_1} = \dfrac{100-W_1}{100-W_2} = \dfrac{100-97}{100-95} = \dfrac{3}{5} = 0.6$

부피가 원래의 0.6배로 줄었으므로 부피감소율은 $(1-0.6) \times 100 = 40\ \%$이다.

배오존(잔류 오존가스) 처리방법은 가열분해법, 촉매분해법, 활성탄흡착분해법이 대표적이다.

공기희석법은 오존을 공기로 희석할 뿐 분해·제거하는 방법이 아니므로 배오존 처리방법으로 보지 않는다.

음이온계면활성제는 주로 활성탄 흡착이나 응집·오존산화 등으로 제거하며, 이온교환법은 통상적인 처리방법으로 보지 않는다.

이온교환법은 경도유발물질이나 중금속 등 이온성 무기물질 제거에 주로 활용되는 방법이다.

• 불소는 응집침전이나 활성알루미나 처리로 제거하는 것이 옳은 짝이다.
• 침식성유리탄산은 폭기나 알칼리처리로 제거하는 것이 옳은 짝이다.
• 휘발성유기화합물은 폭기처리나 입상활성탄처리로 제거하는 것이 옳은 짝이다.

오존을 이용한 고도산화법(AOP)은 오존과 다른 산화제·에너지원을 함께 작용시켜 OH 라디칼 생성을 늘리는 방식으로, O₃/high pH, O₃/UV, O₃/electron beam이 이에 해당한다.

UV/TiO₂는 자외선과 광촉매(이산화티타늄)를 이용한 광촉매 산화법으로 오존을 사용하지 않으므로, 오존 기반 AOP에 해당하지 않는다.

맛·냄새 물질의 생물학적 발생원으로는 방선균, 조류, 황산염환원균 등이 대표적이며, 이들은 지오스민·2-MIB나 황화수소 같은 냄새물질을 생성한다.

반면 대장균(E. coli)은 분변 오염을 나타내는 지표미생물일 뿐, 맛·냄새 유발물질을 생성하는 균으로 분류되지 않는다.

수질오염공정시험기준에서 방울수는 20℃에서 정제수 20방울을 적하했을 때 그 부피가 약 1 mL가 되는 것을 뜻한다.

"감압 또는 진공"은 따로 규정이 없는 한 15 mmHg 이하를 뜻하고, "바탕시험을 하여 보정한다"는 것은 시료 없이 같은 방법으로 조작한 측정치를 빼는 것을 뜻하며, "즉시"는 30초 이내에 조작하는 것을 의미한다.

• 감압·진공을 20 mmHg 이상으로 설명한 것은 정의와 다르다.
• 바탕시험 보정을 측정치를 더하는 것으로 설명한 것도 정의와 다르다.
• "즉시"를 5초 이내로 설명한 것도 정의와 다르다.

동일한 매질의 인증시료를 확보할 수 있는 경우 정확도는 인증표준물질을 분석한 값과 인증값의 상대백분율로 구한다.

인증표준물질은 공인기관이 성분과 농도를 인증서로 보증한 물질이어서 참값을 대신하는 기준이 된다. 인증값이 함께 제시되기 때문에 문장 뒷부분의 “인증값과의 상대백분율”과 짝이 맞는 것도 이 물질뿐이다. 인증시료를 구할 수 없을 때는 대신 시료에 일정량을 첨가해 회수율로 정확도를 평가한다.

내부표준물질은 기기 감도 변동이나 주입량 오차를 보정하려고 시료에 넣는 물질이고, 표준원액이나 검량표준물질은 검량선을 작성하기 위한 용액이어서 정확도 자체를 판정하는 기준물질은 아니다.

자-테스트는 응집제 주입 후 급속·완속교반을 거쳐 일정 시간 정치한 뒤 상징수를 채취해, 탁도·pH·알칼리도 등을 측정하고 플록형성·침전 상태를 종합적으로 판단해 적정 주입률을 결정하는 시험이다.

교반이 끝난 직후 곧바로 상징수를 채취하는 것이 아니라, 충분히 침전시킨 뒤 채취해야 침전 특성을 올바르게 평가할 수 있다.

먹는물수질공정시험기준의 시험관법에서 총대장균군은 $35.0 \pm 0.5\ ^\circ\mathrm{C}$, 분원성대장균군은 $44.5 \pm 0.2\ ^\circ\mathrm{C}$에서 배양한다.

분원성대장균군은 온혈동물의 장 내 서식 환경에 가까운 더 높은 온도에서 배양해 비특이적인 균을 배제하는 방식이다.

불활성화비는 실제 CT값을 요구 CT값으로 나눈 값이다.

$CT_{실제} = C \times T = 0.5\ \mathrm{mg/L} \times 120\ \mathrm{min} = 60\ \mathrm{mg\cdot min/L}$

$\text{불활성화비} = \dfrac{60}{6} = 10$

수질오염공정시험기준이 규정하는 질산성 질소 시험방법은 이온크로마토그래피, 자외선/가시선 분광법(부루신법), 자외선/가시선 분광법(활성탄흡착법), 데발다합금 환원증류법이다.

카드뮴-구리 환원법은 이 규정에 포함되어 있지 않으므로 적용 가능한 질산성 질소 측정방법으로 볼 수 없다.

오존은 산화력이 강해 염소와 반응해 소모되므로, 전염소처리를 병행하면 잔류염소는 오히려 감소하는 방향으로 작용한다.

따라서 오존처리로 잔류염소가 증가한다는 설명은 옳지 않다.

• 맛·냄새물질과 색도 제거 효과가 우수하다는 설명은 오존의 대표적 장점으로 옳다.
• 유기물질의 생분해성을 높인다는 설명도 옳다.
• 소독부산물 전구물질 처리효율이 높다는 설명도 옳다.

분말활성탄(PAC)은 입상활성탄과 달리 일반적으로 재생이 어려워 사용 후 폐기해야 하므로, 폐기 시 처리 부담이 오히려 단점으로 지적된다.

재생사용이 가능해 폐기 문제가 없다는 설명은 분말활성탄의 실제 특성과 반대다.

• 기존 시설을 활용해 처리할 수 있다는 점은 분말활성탄의 옳은 장점이다.
• 단기간 사용 시 필요량만 구입하면 되어 경제적이라는 점도 옳은 장점이다.
• 사용 후 버리므로 미생물 번식 우려가 적다는 점도 옳은 장점이다.

하천법의 국가하천 지정기준 중 저류지 관련 항목은 유역면적 합계 50 km² 이상 200 km² 미만인 하천으로서 다목적댐·하구둑 등 저수량 500만 m³ 이상의 저류지를 갖추고 국가적 물 이용이 이루어지는 하천으로 규정되어 있다.

따라서 유역면적을 10 km² 이상 100 km² 미만으로, 저수량을 300만 m³ 이상으로 적은 서술은 법 조문의 수치와 다르다.

• 유역면적 합계가 200 km² 이상인 하천은 국가하천 기준에 해당한다.
• 다목적댐의 하류 및 댐 저수지로 인한 배수영향이 미치는 상류의 하천도 해당한다.
• 유역면적 50 km² 이상 200 km² 미만이면서 인구 20만 명 이상 도시를 관류하거나 범람구역 안 인구가 1만 명 이상인 지역을 지나는 하천도 해당한다.

정수시설 관련 먹는물 수질기준에서 페놀은 0.05 mg/L가 아니라 0.005 mg/L를 넘지 않아야 하므로 이 기준이 옳지 않다.

일반세균 100 CFU/mL, 납 0.01 mg/L, 유리잔류염소 4.0 mg/L 이하 기준은 모두 현행 먹는물 수질기준과 일치한다.

침전지의 표면부하율(m³/m²·day)은 오히려 작게 할수록 플록이 침강할 시간이 충분해져 제거율이 향상되므로, 표면부하율을 크게 한다는 설명은 옳지 않다.

• 침강면적을 넓히면 표면부하율이 낮아져 제거율이 좋아진다.
• 플록의 침강속도가 크면 짧은 체류시간에도 잘 가라앉는다.
• 유량을 줄이면 체류시간이 늘어나 제거율이 향상된다.

먹는물, 샘물 및 염지하수의 수질검사는 군수·구청장이 아니라 환경부장관 또는 시·도지사가 실시하도록 되어 있으므로 이 설명은 옳지 않다.

환경부장관이 수질기준을 정하여 보급하고 필요한 시책을 마련하는 것, 수질기준·검사횟수를 환경부령으로 정하는 것, 시·도가 필요시 기준과 검사횟수를 강화할 수 있는 것은 모두 법령 내용과 일치한다.

희석배율과 DO 감소량을 이용해 구하면 이 시료의 BOD는 약 33.8 mg/L이다.

희석배율 $P=\dfrac{300}{40}=7.5$

$BOD=(DO_1-DO_2)\times P=(9.5-5.0)\times7.5=33.75\approx33.8\ \mathrm{mg/L}$

증발잔류물 측정의 정량한계와 정량범위를 확인하는 문항이다. 먹는물수질공정시험기준에서 증발잔류물의 정량한계는 5 mg/L이고 정량범위는 5 mg/L~500 mg/L로 규정되어 있다.

보기에서 제시한 정량한계 1 mg/L과 정량범위 1 mg/L~2,000 mg/L은 기준값과 맞지 않는다.

• 건조·냉각: 103~105℃ 건조 및 데시케이터 냉각은 정확한 내용이다.
• 증발처리 기한: 24시간 이내 증발처리(최대 7일 이내 보관)는 정확한 내용이다.
• 보관 온도: 0~4℃ 냉장보관은 정확한 내용이다.

조류경보제(상수원 구간)의 경계 단계는 2회 연속 채취한 남조류 세포수가 10,000세포/mL 이상 1,000,000세포/mL 미만일 때 발령된다.

같은 기준에서 1,000세포/mL 이상 10,000세포/mL 미만은 관심, 1,000,000세포/mL 이상은 조류대발생 단계에 해당하고, 100,000세포/mL를 경계값으로 삼는 구간은 규정에 없어 나머지 선택지는 옳지 않다.

불활성화비는 소독 효과가 목표 기준을 만족했는지 판단하는 지표로, 그 값이 1 이상이 되어야 정수처리기준을 충족한 것으로 본다.

여과시설의 탁도는 매월 측정한 시료 수의 95% 이상이 0.3 NTU 이하여야 하므로 90%·1 NTU 기준은 맞지 않고, 불활성화비 계산에 쓰이는 검사항목은 잔류소독제 농도·소독제 접촉시간·수온·pH여서 바이러스 농도를 포함시킨 설명도 옳지 않다. 탁도 검사주기 역시 제시된 내용과 다르다.

총대장균군 시험방법은 시험관법, 막여과법, 효소기질이용법의 세 가지이며, 평판집락법은 일반세균 측정에 쓰이는 방법이므로 총대장균군 시험방법에 해당하지 않는다.

정수장별 수도관 노후지역에 대해 매월 1회 이상 실시하는 수도꼭지 검사항목은 급수관 부식·용출과 관련된 철, 구리(동), 아연, 망간, 암모니아성 질소 등이며, 알루미늄은 이 항목에 포함되지 않는다.

먹는물수질공정시험기준에서 염소이온(Cl⁻) 측정법은 이온크로마토그래피를 표준방법으로 규정하고 있으며, 정량범위는 0.4~50.0 mg/L, 정밀도(반복성)는 20% RSD 이내이다. 적정법은 염소이온의 대체방법이나 상기 기준에서는 이온크로마토그래피가 공인된 표준법이고, 정량범위와 정밀도 수치도 보기 3번이 이 기준을 정확히 따르고 있다.

수도법령상 정수처리기준에서 지아디아 포낭은 취수지점부터 정수지 유출지점까지 1천분의 999(99.9%) 이상 제거하거나 불활성화하도록 정하고 있다.

바이러스는 1만분의 9,999(99.99%) 이상이 기준이므로 1천분의 999로 적은 선택지는 맞지 않고, 크립토스포리디움 난포낭에 대해 1만분의 9,999를 적용한 선택지도 기준과 다르며, 분변성대장균에 대한 제거·불활성화율 기준은 정수처리기준에 없다.

수격작용의 압력상승을 경감하는 방법으로는 펌프 토출측의 완폐식 또는 급폐식 역류방지밸브 설치, 압력릴리프(안전)밸브 설치, 정전 시 역류를 계속 허용하여 압력상승을 흡수하는 운전 등이 쓰인다.

완폐식 역류방지밸브와 직폐식 역류방지밸브를 직렬로 설치하는 것은 서로 다른 폐쇄 방식을 겹쳐 놓는 것으로, 압력상승 경감을 위한 표준적인 방법이 아니다.

정격차단용량(MVA)은 $\sqrt{3}\times V\times I$로 구하며, 정격전압 22.9 kV와 정격차단전류 7.5 kA를 대입하면 $\sqrt{3}\times22.9\times7.5\approx297\approx300\ \mathrm{MVA}$가 된다.

정전이나 사고에 대비해 중요도가 높은 시설일수록 전원 공급이 끊기지 않도록 2회선 이상으로 이중화하는 것이 원칙이므로, 1회선의 전용회선만 고려한다는 설명은 옳지 않다.

최대수요전력을 최종계획·대상부하와 운전방법까지 고려해 산정하는 것, 계약전력을 전기공급약관에 따라 협의하는 것, 수전방식을 시설 중요도에 맞춰 선정하는 것은 모두 타당한 고려사항이다.

전기안전사고를 예방하려면 감전 위험이 있는 부분은 오히려 접지를 해야 하므로, 작업 안전을 위해 부하측을 비접지로 둔다는 설명은 옳지 않다.

누전차단기 설치, 정전구간 확보용 구분개폐기 설치, 오조작 방지를 위한 인터록장치 설치는 모두 타당한 예방 조치이다.

실내에 변압기를 설치할 때는 화재·누유 위험이 적은 몰드형(건식) 변압기가 유지관리에 유리하므로, 유입식 단상변압기를 선정한다는 설명은 옳지 않다.

주요기기 보호용 차단기 설치, 정전 대비 2뱅크 이상 구성, 기동전류에 따른 전압강하를 고려한 용량·기동방식 선정은 모두 타당한 고려사항이다.

산업안전보건기준에서 감전방지용 누전차단기를 설치해야 하는 이동형·휴대형 전기기계·기구는 대지전압이 150V를 초과하는 경우이며, 250V를 초과하는 경우로 규정된 것은 아니므로 이 설명은 옳지 않다.

도전성이 높은 습윤장소의 저압용 기계·기구, 철판·철골 위 등 도전성이 높은 장소의 이동형 기계·기구, 임시배선 전로가 설치되는 장소의 휴대형 기계·기구는 모두 설치 대상이다.

중대재해의 세 번째 기준은 부상자 또는 직업성질병자가 동시에 10명 이상 발생한 재해이며, 부상자 5명 이상이면서 1개월 이상 요양이 필요한 자가 2명 이상이라는 조합은 법령상의 기준이 아니므로 옳지 않다.

사망자 1명 이상, 3개월 이상 요양이 필요한 부상자 동시 2명 이상, 직업성질병자 동시 10명 이상은 모두 중대재해의 인정 기준에 해당한다.

자율검사프로그램은 안전검사 주기와 같은 주기가 아니라 그보다 짧은 안전검사 주기의 2분의 1에 해당하는 주기마다 검사를 실시해야 인정받을 수 있으므로, 단순히 검사 주기마다 검사한다는 설명은 옳지 않다.

검사원 고용, 안전검사기준에 충족하는 검사기준 보유, 검사 장비의 보유·유지관리는 모두 인정 요건에 해당한다.

뇌해대책으로 설치하는 피뢰기의 접지는 낙뢰전류를 신속히 대지로 흘려보내야 하므로 접지저항이 가장 낮은 제1종 접지공사가 요구된다. 따라서 제3종 접지 이상이면 된다는 설명은 옳지 않다(접지 종별 구분은 이후 한국전기설비규정으로 개편되었으나, 피뢰기에 낮은 접지저항을 요구하는 취지는 같다).

계측기·제어기의 내진성·내약품성 고려, 지진·화재 대비 전도방지·불연화 대책, 데이터·정보 보호대책은 모두 타당한 계측제어설비 안전대책이다.

무정전전원설비는 감전과 분진 유입, 사고 확산을 막기 위해 폐쇄형 배전반 수납형으로 계획하므로 개방형이라는 서술이 옳지 않다.

설비용량은 부하를 충분히 조사한 뒤 상시부하와 정전 시 부하는 물론 기동 시 순시용량까지 감안해 결정한다. 순시용량을 빠뜨리면 부하 투입 순간 전압강하나 과부하 정지가 일어난다.

또 설비 구성은 해당 부하가 정수장 운전에서 갖는 중요도에 상응하는 신뢰성을 갖추도록 이중화 여부 등을 정하고, 한 회로의 사고가 다른 회로로 번지지 않도록 각 회로마다 배선용차단기를 두어 파급을 차단한다.

중앙제어반(COS)은 정수장의 운전조작 기능과 데이터베이스 기능을 함께 수행하는 설비로, 하드웨어 본체·모니터 화면·키보드·마우스 등으로 구성된다.

여러 사업장의 운전현황을 종합적으로 감시하는 것은 상위의 종합관제(광역감시) 시스템의 역할이고, 현장 단위공정제어나 엔지니어링 데이터의 생성·변경·저장은 각각 현장제어반이나 엔지니어링 워크스테이션의 기능이어서 중앙제어반의 설명으로는 옳지 않다.

수질계측기는 정수처리 공정관리를 목적으로 하므로 구조와 원리가 간단하고 응답성·신뢰성이 좋아야 하며, 교정·보수가 쉽고 내습성·내부식성이 좋아야 한다. 또한 정수처리시설 여건에 맞게 필요한 계측기를 선정한다.

거래용 계량이나 유수율 산정을 위해 정밀도를 따지는 것은 유량계 등 다른 계측 목적의 기준이지, 수질계측기 선정 기준으로는 적절하지 않다.

해수담수화용 역삼투(RO) 설비는 막을 보호하기 위해 미세입자를 걸러주는 보안필터, 실제 탈염이 이루어지는 막모듈, 운전 정지·플러싱 시 담수를 되돌려 막을 보호하는 드로백(색백) 수조 등으로 구성되며, 공기저장조는 역삼투막설비의 구성요소가 아니다.

약품저장설비 용량기준에서 응집보조제는 10일분 이상으로 저장하도록 정하고 있어 이 설명이 옳다.

응집제는 이보다 긴 저장일수를 기준으로 하고, 알칼리제도 연속 주입할 때와 간헐 주입할 때의 기준 저장일수가 제시된 값과 달라 나머지 선택지는 옳지 않다.

플록형성지는 단락류나 정체부 없이 고르게 교반되는 구조여야 하고 야간에도 플록 생성 상태를 확인할 수 있는 조명장치를 갖춰야 한다는 두 서술이 옳다.

플록형성시간은 계획정수량에 대하여 20~40분을 표준으로 하므로 10~20분은 기준에 못 미친다. 체류시간이 짧으면 미세플록이 침강 가능한 크기까지 자라지 못해 침전지 부하가 커진다.

기계식 교반에서 플록큐레이터(패들)의 주변속도는 15~80 cm/s가 표준이다. 100~150 cm/s처럼 지나치게 빠르면 전단력이 커져 이미 형성된 플록이 다시 깨진다.

또한 단락류가 생기면 일부 물이 짧은 경로로 빠져나가 교반을 제대로 받지 못하고, 정체부에서는 플록이 가라앉아 부패하므로 유수단면과 격벽 배치를 정해 이를 막는다.

완속여과지의 여과속도는 4~5 m/day를 표준으로 하며, 급속여과지(120~150 m/day)보다 훨씬 느리게 운전하는 것이 특징이다.

완속여과지의 모래층 두께는 70~90 cm, 모래면 위의 수심은 90~120 cm, 고수위에서 여과지 상단까지의 여유고는 30 cm 정도를 표준으로 하므로 나머지 선택지의 수치는 옳지 않다.

비소를 흡착으로 제거할 때는 활성알루미나, 이산화망간, 수산화세륨 등이 흡착제로 쓰이지만, 수산화나트륨은 흡착제가 아니라 pH 조절 등에 쓰이는 약품이므로 비소 흡착처리용 약품으로 옳지 않다.

정수의 이상한 맛과 냄새에 직접 대응하는 공정은 염소처리와 활성탄처리다.

염소처리는 황화수소나 일부 냄새 유발물질을 산화시켜 없애고, 원인이 조류나 방선균이면 전염소·중간염소처리로 원인생물 자체를 제어한다. 활성탄처리는 지오스민, 2-MIB처럼 물에 녹아 있는 곰팡이냄새 물질을 흡착으로 붙잡는 가장 확실한 수단이며, 돌발 상황에는 분말활성탄을, 상시 대응에는 입상활성탄 흡착지를 쓴다.

반면 침전처리는 탁질과 플록을 가라앉히는 공정이어서 용해성 냄새물질에는 효과가 없고, 과망간산칼륨은 주로 철·망간을 산화시켜 제거하는 데 쓰는 산화제로 맛·냄새 대응의 표준적인 방법으로 보지 않는다.

오존처리는 수중 유기물을 산화·분해해 이후 소독 공정에서 필요한 염소의 양을 줄여주므로 염소요구량을 감소시킨다. 따라서 염소요구량을 증가시킨다는 설명은 옳지 않다.

오존주입량을 처리수량과 주입률의 곱으로 산정하는 것, 오존 배관의 지중부분을 콘크리트덕트 내에 설치하는 것, 접촉지를 밀폐식으로 하여 흡수율을 높이는 것은 모두 타당한 오존처리 설명이다.

펌프효율은 실제로 물을 밀어 올리는 데 쓰인 수동력을 모터출력(축동력)으로 나눈 값이다.

토출량 $Q=\dfrac{95}{60}\approx1.583\ \mathrm{m^{3}/s}$

수동력 $P_w=\dfrac{\rho gQH}{1000}=\dfrac{9800\times1.583\times55}{1000}\approx853\ \mathrm{kW}$

효율 $\eta=\dfrac{853}{1000}\times100\approx85\%$로, 보기 중 85.2%가 이에 해당한다.

점성계수(동적점성계수)의 차원은 $[ML^{-1}T^{-1}]$로, 이는 응력의 차원 $[ML^{-1}T^{-2}]$을 속도구배 $[T^{-1}]$로 나눈 것과 같다.

운동량은 $[MLT^{-1}]$, 압력은 $[ML^{-1}T^{-2}]$, 동점성계수는 $[L^{2}T^{-1}]$이므로 나머지 선택지의 차원은 옳지 않다.

베르누이 정리는 압축성·마찰효과를 무시할 수 있는 정상유동에서 유선을 따라 속도수두·위치수두·압력수두의 합, 즉 총수두가 일정하다는 원리이다.

실제로는 토리첼리 정리가 베르누이 정리의 특수한 경우(수조에서 오리피스로 유출되는 속도)로 유도되는 것이지, 베르누이 정리가 토리첼리 정리로부터 유도되는 것은 아니므로 이 설명은 옳지 않다.

압력을 가하면 부피가 줄고 압력을 제거하면 원래 부피로 돌아오는 성질은 물의 압축성을 말한다.

모세관 효과는 표면장력에 의한 관 내 액면 상승·하강 현상, 점성은 유체 내부의 전단저항, 포화압력은 그 온도에서 물이 증발하기 시작하는 압력을 뜻해 서로 다른 개념이다.

Darcy-Weisbach 공식은 층류뿐 아니라 난류를 포함한 관수로 마찰손실 전반에 적용되는 일반식이므로, 층류에만 적용된다는 설명은 옳지 않다.

마찰손실계수가 클수록 손실수두가 커지는 것, 층류에서는 조도와 무관하게 레이놀즈수만으로 마찰손실계수가 정해지는 것, 난류에서는 관의 상대조도가 영향을 미치는 것은 모두 타당한 설명이다.

관 축(B와 C가 놓인 수평 점선)을 기준면으로 잡으면 수면에서 관 축까지의 낙차 h가 곧 전수두가 되고, 이 값이 B의 압력수두+속도수두와 C의 속도수두에 각각 같아진다.

그림의 A는 대기에 열린 수면이므로 압력수두가 0이고 유속도 무시할 수 있어 위치수두 $h$만 남는다. B는 기준면 위 높이가 0인 관 내부의 점이라 $\dfrac{P_B}{w_0}+\dfrac{v_B^2}{2g}$를 가지고, C는 관 끝에서 대기 중으로 분출하는 점이라 압력이 대기압이어서 $\dfrac{v_C^2}{2g}$만 남는다.

따라서 세 지점을 잇는 베르누이 식은 $h=\dfrac{P_B}{w_0}+\dfrac{v_B^2}{2g}=\dfrac{v_C^2}{2g}$가 되며, 이것이 유일하게 성립하는 관계식이다.

• B 쪽 항에 $h$를 다시 더한 식들은 기준면 위 높이가 0인 점에 위치수두를 중복 계상한 오류다.
• 탱크 바닥까지의 $h_1$을 더한 식은 흐름과 무관한 높이를 넣은 데다 $\dfrac{P_C}{2g}$·$\dfrac{v_C}{2g}$처럼 차원이 맞지 않는 항까지 포함한다.

가득 찬 원형관에서 Manning 공식과 Darcy-Weisbach 공식을 서로 연결하면 조도계수 $n$과 마찰손실계수 $f$ 사이에 $f=12.7\,g\,n^{2}D^{-1/3}$의 관계가 성립한다.

동수반경 $R=D/4$를 이용해 두 손실수두식을 같다고 놓고 정리하면 $n$은 제곱, $D$의 지수는 $-1/3$으로 나오므로, $n$이 1차이거나 $D$의 지수 부호가 반대인 나머지 선택지는 옳지 않다.

주어진 값으로 유속과 손실수두식을 이용해 구하면 마찰손실계수는 약 0.003이 된다.

단면적 $A=\dfrac{\pi D^{2}}{4}=\dfrac{\pi(0.5)^{2}}{4}\approx0.196\ \mathrm{m^{2}}$, 유속 $V=\dfrac{Q}{A}=\dfrac{5.0}{0.196}\approx25.5\ \mathrm{m/s}$

$h_f=f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^{2}}{2g}$에서 $f=\dfrac{h_f\cdot D\cdot2g}{L\cdot V^{2}}=\dfrac{2\times0.5\times2\times9.8}{10\times25.5^{2}}\approx0.003$

단면적과 유속을 구해 레이놀즈수를 계산하면 약 220이 되며, 이는 층류-난류 임계값인 약 2,100보다 훨씬 작으므로 층류로 판정된다.

단면적 $A=\dfrac{\pi D^{2}}{4}=\dfrac{\pi(10)^{2}}{4}\approx78.5\ \mathrm{cm^{2}}$, 유속 $V=\dfrac{Q}{A}=\dfrac{20}{78.5}\approx0.255\ \mathrm{cm/s}$

레이놀즈수 $R_e=\dfrac{VD}{\nu}=\dfrac{0.255\times10}{1.146\times10^{-2}}\approx220$

구형 이슬방울 내부와 외부의 압력차는 표면장력에 의해 발생하며, 그 관계식은 $\Delta P = \dfrac{2\sigma}{r}$이다.

반경 $r = 0.5\ \mathrm{mm} = 0.05\ \mathrm{cm}$, 외력(압력차) $\Delta P = 3\ \mathrm{gf/cm^2}$를 대입하면 $\sigma = \dfrac{\Delta P \times r}{2} = \dfrac{3 \times 0.05}{2} = 0.075\ \mathrm{gf/cm}$이다.

주철관의 마찰손실수두는 달시-바이스바흐 식 $h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$로 구한다.

유속은 $V = \dfrac{Q}{A} = \dfrac{0.4}{\frac{\pi}{4}(0.5)^2} ≈ 2.04\ \mathrm{m/s}$이다.

이를 대입하면 $h_f = 0.018 \times \dfrac{2000}{0.5} \times \dfrac{2.04^2}{2 \times 9.8} ≈ 15.3\ \mathrm{m}$가 된다.

표면부하율은 침전지 유입유량을 수면적으로 나눈 값이다.

유효수심 4 m, 용량 6,000 m³이므로 수면적은 $A = \dfrac{6000}{4} = 1500\ \mathrm{m^2}$이다.

유입유량을 일 단위로 바꾸면 $Q = 120 \times 1440 = 172{,}800\ \mathrm{m^3/day}$이고, 표면부하율은 $\dfrac{172800}{1500} = 115.2\ \mathrm{m/day}$이다.

여과지 단면적은 직경 4 m인 원이므로 $A = \dfrac{\pi}{4}(4)^2 ≈ 12.57\ \mathrm{m^2}$이다.

역세척 강도 20 L/m²·sec를 10분(600초) 적용하면 단위면적당 수량은 $20 \times 600 = 12{,}000\ \mathrm{L/m^2} = 12\ \mathrm{m^3/m^2}$이다.

따라서 매일 소요되는 역세척 수량은 $12 \times 12.57 ≈ 151\ \mathrm{m^3/day}$이다.

동수반경은 유수단면적을 윤변으로 나눈 값이다.

수심 2 m로 흐르므로 단면적은 $A = 4 \times 2 = 8\ \mathrm{m^2}$이고, 윤변은 바닥과 양 측벽의 젖은 길이의 합인 $P = 4 + 2 \times 2 = 8\ \mathrm{m}$이다.

따라서 동수반경은 $R = \dfrac{8}{8} = 1.0\ \mathrm{m}$이다.

프루드수는 관성력과 중력의 비를 나타내며 $Fr = \dfrac{V}{\sqrt{gh}}$로 구한다.

유속은 $V = \dfrac{Q}{A} = \dfrac{10}{2 \times 1} = 5\ \mathrm{m/s}$이다.

따라서 $Fr = \dfrac{5}{\sqrt{9.8 \times 1}} ≈ 1.6$으로, 1보다 크므로 사류(supercritical flow)에 해당한다.

내압을 받는 원통형 관의 최소두께는 $t = \dfrac{P \cdot D}{2\sigma}$로 구하며, 여기서 $P$는 내압, $D$는 관내경, $\sigma$는 허용인장응력이다.

관내경 100 mm = 10 cm를 대입하면 $t = \dfrac{200 \times 10}{2 \times 10{,}000} = 0.1\ \mathrm{cm} = 1\ \mathrm{mm}$이다.

원형관의 부분충만 흐름에서 유속이 최대가 되는 수심과 유량이 최대가 되는 수심은 서로 다르다.

Manning 공식으로 분석하면 유속은 수심이 약 80% 부근에서 최대가 되지만, 유량(단면적×유속)은 수심이 약 94~96%로 거의 가득 찼을 때 최대가 된다.

만관(100%)에 가까워지면 늘어나는 단면적에 비해 윤변이 급격히 커져 동수반경이 작아지므로, 유량은 오히려 최대치보다 줄어든다.

구형 입자가 정지유체 중에서 독립적으로 침강할 때의 속도를 나타내는 법칙은 Stokes 법칙이다.

이는 입자와 유체의 밀도차, 입자경의 제곱, 유체의 점성계수에 의해 침강속도가 결정되는 층류 영역의 침강 이론이다.

개수로의 평균유속 공식으로는 Manning 공식, Chezy 공식, Ganguillet-Kutter 공식 등이 널리 쓰인다.

Weber 공식은 유속 산정식이 아니라 표면장력과 관성력의 비인 Weber수와 관련된 개념으로, 개수로 평균유속 공식에 해당하지 않는다.

관 속을 가득 채워 흐르는 관수로에서 유속·유량을 재는 장치는 벤츄리미터와 관오리피스다.

벤츄리미터는 관을 좁혔다 다시 넓히면서 목 부분에 생기는 압력강하를 재고, 관오리피스는 관 안에 구멍판을 끼워 판 전후의 차압을 잰다. 두 장치 모두 측정한 차압을 $Q=CA\sqrt{2g\,\Delta h}$ 형태로 환산해 유량과 평균유속을 얻는다.

나머지 두 가지는 물이 대기에 열린 채 흐르는 개수로용 유량 측정 구조물이다. 파샬 플룸은 수로 폭을 좁혀 상류 수위로, 위어는 월류 수심으로 유량을 산정하므로 압력이 걸린 관로에는 설치할 수 없다.

미소손실(minor loss)은 유입·유출부, 밸브, 부속물, 만곡부 등 단면이나 흐름방향이 급격히 변할 때 발생하는 손실로, 속도수두에 비례한다.

• 유입·유출부의 에너지 손실은 미소손실에 해당한다.
• 밸브·부속물·만곡부에서의 에너지 변화도 미소손실에 해당한다.
• 단면변화에 의한 속도수두 비례 관계도 미소손실의 특성이다.

반면 관내벽 조도에 의한 마찰력에 비례하는 손실은 관로를 따라 연속적으로 발생하는 마찰손실(주손실)이지 미소손실이 아니다.