25년 1회차

플록형성지에서는 교반강도(속도경사 G값)를 하류로 갈수록 점차 감소시키는 것이 표준이며, 형성된 플록이 커질수록 강한 전단력에 의해 깨지는 것을 막기 위함이다.

• 플록형성시간을 계획정수량 기준 20~40분으로 하는 것은 일반적인 설계기준에 부합한다.
• 플록형성지가 혼화지와 침전지 사이에 위치한다는 설명도 일반적인 정수처리 공정 배치와 일치한다.
• 플록형성지의 평면형태를 직사각형으로 하는 것도 표준 설계 내용에 부합한다.

pH조정제 주입률을 정할 때 고려해야 하는 것은 수소이온농도, 알칼리도, 응집제 주입률이다.

pH조정제는 응집이 가장 잘 일어나는 pH 영역을 맞추기 위해 넣는 약품이므로, 출발점인 원수의 수소이온농도(pH)와 pH 변화에 저항하는 완충능력인 알칼리도가 기본 인자가 된다. 알칼리도가 클수록 같은 pH를 움직이는 데 더 많은 약품이 필요하다.

또한 황산알루미늄 같은 응집제는 가수분해하면서 알칼리도를 소비하고 pH를 떨어뜨리므로, 응집제 주입률이 커질수록 상쇄해야 할 pH 강하 폭도 커진다. 따라서 응집제 주입률도 함께 고려해야 한다.

반면 잔류염소 농도는 소독 공정의 관리지표로 소독제 주입량 결정에 쓰일 뿐, 응집 단계의 pH 조정량을 좌우하는 인자가 아니다.

저수지물이나 지하수를 원수로 하는 완속여과지에서는 원수 탁도가 10 NTU 이하인 경우에 한하여 보통침전지를 생략할 수 있다.

완속여과는 여과속도가 느려 여재 표면의 생물막에 의한 자정작용으로 정화가 이루어지므로, 원수 탁도가 낮고 안정적일 때에만 전처리 침전 공정을 생략할 수 있다.

표면부하율(수면적부하)은 $V_0 = \dfrac{Q}{A}$로 정의되며, 침강면적(A)과 유량(Q)에 의해서만 결정되고 침전지의 수심과는 관계가 없다.

• 침강면적을 크게 하면 표면부하율이 작아져 제거율이 향상된다.
• 플록의 침강속도를 크게 하면 침강시간이 짧아져 제거율이 향상된다.
• 유량을 적게 하면 표면부하율이 작아져 제거율이 향상된다.

따라서 수심을 깊게 하는 것은 플록 제거율 향상과 직접적인 관련이 없다.

인라인여과는 별도의 침전지 없이 여과지로 유입되는 관로에 직접 응집제를 주입하여 여과지에서 응집·여과를 동시에 진행하는 방식이다.

침전 등 전처리 공정이 생략되기 때문에 수질변화가 크거나 최적응집제 주입량이 많이 필요한 원수에는 적용하기 어렵다.

따라서 부유물질을 1차적으로 제거해 여과지 부담을 줄이기 위한 별도 전처리 설비를 둔다는 설명은 인라인여과방식의 정의와 맞지 않는다.

정수처리공정에서 탁질 등 미세입자를 최종적으로 걸러내는 단계는 여과지이다.

혼화지와 침전지에서 응집·침강을 거친 물은 여과지의 여재층을 통과하면서 잔류 미세입자가 제거되며, 이후 정수지는 여과된 물을 저류·소독하는 공정이다.

여과층 내 탁질 억류상태는 여과속도, 여과층의 구성(입경·층두께), 유입플록의 성상과 양에 의해 좌우된다.

반면 원수의 알칼리도는 응집 단계에서 pH 완충능력에 관여하는 항목으로, 여과층 내부의 탁질 억류상태 자체에 직접 영향을 미치는 요소로 보기 어렵다.

수도법령상 정수처리기준에서 정한 병원성미생물은 바이러스, 지아디아포낭, 크립토스포리디움난포낭이다.

이질균, 장티프스균, 분원성연쇄상구균은 정수처리기준에서 별도로 규정하는 병원성미생물 항목에 해당하지 않는다.

액화염소 주입량은 생산량 × 주입률로 계산한다.

$Q = 1{,}000\ \mathrm{m^3/h} \times 24\ \mathrm{h/d} = 24{,}000\ \mathrm{m^3/d}$

$1.5\ \mathrm{mg/L} \times 24{,}000\ \mathrm{m^3/d} = 36{,}000\ \mathrm{g/d} = 36\ \mathrm{kg/d}$

따라서 액화염소의 주입량은 36kg/d이다.

불활성화비는 $\dfrac{\text{CT계산값}}{\text{CT요구값}}$로 정의되며, 1일 최대 처리유량이 증가하면 소독제와의 접촉시간이 짧아져 CT계산값이 작아지므로 불활성화비도 낮아진다.

• 수온이 높을수록 소독효율이 좋아져 요구되는 CT값이 작아지므로 불활성화비는 오히려 높아지는 방향이다.
• pH가 낮을수록 염소의 소독력이 강해져 불활성화비가 높아지는 경향이 있다.
• 잔류소독제 농도가 증가하면 CT계산값이 커져 불활성화비도 높아진다.

전염소처리는 여과지·정수지 이전 단계에서 미생물·조류·철·망간 등을 산화·제거하기 위해 취수시설, 도수관로, 착수정 등 처리 전단계에 염소제를 주입하는 공정이다.

침전지는 이미 응집·침전이 진행되는 후속 공정이므로 전염소처리 염소제의 일반적인 주입지점으로 보기 어렵다.

상수도설계기준상 염소제에는 액화염소, 차아염소산나트륨, 차아염소산칼슘 등이 있다는 설명이 옳다.

• 염소가스를 액화하여 용기에 충전한 것은 차아염소산나트륨이 아니라 액화염소이다.
• 유효염소농도가 5~12% 정도인 담황색 액체로 알칼리성이 강한 것은 액화염소가 아니라 차아염소산나트륨의 특성이다.
• 유효염소농도가 거의 100%인 것은 액화염소이며, 차아염소산나트륨의 유효염소농도는 그보다 훨씬 낮다.

차아염소산나트륨용액의 표준 주입방식은 인젝터방식, 펌프방식, 자연유하식 등이다.

증기온수식은 염소제 주입방식이 아니라 액화염소 기화 등에 쓰이는 가열(열원) 방식과 관련된 것으로, 차아염소산나트륨용액의 주입방식에는 해당하지 않는다.

배출수 및 슬러지처리시설의 주요 공정은 조정, 농축, 탈수 등이다.

재활용은 탈수된 슬러지를 처리시설 밖에서 활용하는 후속 이용방법으로, 배출수·슬러지처리시설 자체의 주요 처리공정으로 보기 어렵다.

탈수 슬러지의 재활용 방법에는 토지조성자재이용, 시멘트원료 이용, 농업 이용 등이 있다.

매립처분은 슬러지를 자원으로 다시 활용하는 것이 아니라 최종적으로 폐기하는 처분방법이므로 재활용 방법에 해당하지 않는다.

필요한 가압탈수기 대수는 총 필요 여과면적을 대당 여과면적으로 나누어 구한다.

$\text{필요 여과면적} = \dfrac{25{,}000\ \mathrm{kg\,D.S./d}}{100\ \mathrm{kg\,D.S./(m^2 \cdot h)} \times 5\ \mathrm{h/d}} = \dfrac{25{,}000}{500} = 50\ \mathrm{m^2}$

$\text{대수} = \dfrac{50\ \mathrm{m^2}}{10\ \mathrm{m^2/대}} = 5\text{대}$

따라서 필요한 가압탈수기는 5대이다.

탈수기는 탈수 원리에 따라 진공식, 원심식, 가압식 등으로 구분되며, 필터프레스는 대표적인 가압형 탈수기이다.

• 진공탈수기는 부압(진공)을 이용하여 슬러지 수분을 빼내는 방식이다.
• 원심분리기는 원심력을 이용하여 고액을 분리하는 방식이다.
• 조립탈수기는 슬러지를 조립화하여 탈수하는 방식으로 가압형과는 구분된다.

소독부산물의 전구물질(유기물)을 저감하기 위해 사용되는, 염소보다 강한 산화력을 가진 물질은 오존이다.

오존은 강한 산화력으로 트리할로메탄 등 소독부산물의 전구물질이 되는 유기물을 분해하여 후속 염소소독 시 부산물 생성을 줄이는 역할을 한다.

입상활성탄(GAC)은 흡착 원리로 맛·냄새 물질, 염소계 소독부산물, 휘발성유기물질 등 유기성 물질을 효과적으로 제거한다.

반면 암모니아성질소는 이온성 무기물질로 흡착만으로는 제거 효율이 낮으며, 주로 생물학적 질산화 등 별도의 처리로 제거한다.

막여과설비의 물리적 세척(역세척) 시기는 막차압이나 여과지속시간 등을 고려하여 결정한다.

반면 약품세척의 시기는 유입수의 잔류염소 농도가 아니라 막차압 상승 정도나 여과수량 감소 등 막오염 진행 정도를 기준으로 결정한다.

• 무기물에 의한 막오염은 염산 등을 이용한 약품세척으로 제거한다.
• 막여과수나 공기를 이용한 역세척으로 막오염을 완화할 수 있다.

먹는물수질공정시험기준 총칙에서 "정확히 취하여"란 규정한 양의 액체를 부피피펫으로 눈금까지 취하는 것을 말한다.

• "a~b"라고 표시한 것은 a 이상 b 이하를 뜻하며, "미만"이 아니다.
• 방울수는 4℃가 아니라 상온(20℃) 기준으로 정제수 20방울을 떨어뜨릴 때 그 부피가 약 1mL 되는 것을 뜻한다.
• 원자량은 국제원자량표에 따르고 분자량은 이에 따라 계산하도록 규정되어 있으며, "소수점 이하 첫째자리까지 정리한다"는 서술은 총칙 규정과 일치하지 않는다.

0.5N NaOH 용액 500mL 중 용질의 양은 노르말농도 × 부피 × 당량으로 구한다.

$0.5\ \mathrm{eq/L} \times 0.5\ \mathrm{L} \times 40\ \mathrm{g/eq} = 10\ \mathrm{g}$

이 값 10은 먹는물 수질기준에서 정한 과망간산칼륨소비량 기준치(10mg/L)와 같은 숫자값이다.

먹는물수질공정시험기준은 항목별로 시험결과의 표시 자릿수를 정하고 있으며, 질산성질소, 과망간산칼륨소비량, 세제는 모두 소수점 이하 첫째자리(0.0)까지 표시한다.

반면 암모니아성질소는 기준값과 정량한계가 낮은 항목이어서 더 세밀하게, 소수점 이하 둘째자리(0.00)까지 표시하도록 규정되어 있다.

수질오염공정시험기준상 화학적산소요구량(산성 과망간산칼륨법) 측정 시 시료 중 염소이온이 방해요인으로 작용하므로, 이를 제거하기 위해 황산은을 첨가한다.

황산은은 염소이온과 반응하여 침전을 형성함으로써 염소이온에 의한 과망간산칼륨 소비 오차를 줄여준다.

아담스-니컬슨 공식을 근거로 하고 백금-코발트 계열 표준용액과 가시광 영역 분광광도계를 쓰는 항목은 색도이다.

색도는 물이 띠는 색의 정도를 수치화한 항목으로, 육염화백금포타슘과 염화코발트로 만든 백금-코발트 표준용액을 기준으로 삼는다. 측정은 400~700 nm의 가시광 파장대에서 시료의 투과율을 재고, 이를 아담스-니컬슨의 색도공식에 넣어 색상에 관계없이 색도값으로 환산한다.

• 탁도는 색이 아니라 부유물질에 의한 산란광을 측정하므로 표준물질도 포마진(폴리머) 현탁액을 쓴다.
• 냄새는 시료를 가온·진탕해 판정하는 관능시험이고, 투명도는 투명도판을 물속에 내려 보이지 않는 깊이를 재는 현장 측정이어서 분광광도계와 무관하다.

먹는물 수질감시항목 운영 등에 관한 고시상 마이크로시스틴 분석에는 주로 자외선검출기, 광다이오드어레이검출기, 질량분석기가 사용된다.

형광검출기는 마이크로시스틴 분석에 사용되는 검출기로 규정되어 있지 않다.

CT계산값 산정 시 소독제 접촉시간은 1일 사용유량이 최대인 시간에 최초 소독제 주입지점부터 정수지 유출지점까지의 체류시간으로 측정한다.

• 접촉시간의 단위는 시간(hr)이 아니라 분(min) 단위를 사용한다.
• 추적자시험을 이용할 경우에는 투입된 추적자의 50%가 아니라 10%가 유출될 때까지의 시간(T10)을 기준으로 한다.
• 이론적 접촉시간을 이용할 경우 정수지의 수리학적 체류시간에 환산계수를 곱하여 산정하며, 환산계수로 나누는 것이 아니다.

랑게리아지수(LI)는 물의 부식성·스케일 형성 경향을 나타내는 지표로, pH, 총알칼리도, 칼슘(경도), 수온, 총용존고형물 등을 이용해 산정한다.

탁도는 랑게리아지수 계산에 필요한 항목이 아니다.

정수장에서 응집제 주입량 결정에는 자-테스트, 제타포텐셜미터, SCD(스트리밍전류계) 등이 활용된다.

전기전도도계는 물속 이온 세기(용존염류 농도)를 측정하는 계측기로, 응집제 주입량 결정에 직접 사용되는 방법은 아니다.

속도경사 G는 $G = \sqrt{\dfrac{P}{\mu V}}$로 나타내며, 물의 점성계수(μ)가 클수록 G값은 작아진다.

• 교반기의 동력(P)이 크면 G값은 오히려 커진다.
• 혼화지의 부피(V)가 크면 G값은 작아진다.
• 점성계수는 수온에 따라 달라지므로 G값도 수온의 영향을 받는다.

표면부하율은 $V_0 = \dfrac{Q}{A}$로 계산한다.

$A = 30\ \mathrm{m} \times 4\ \mathrm{m} = 120\ \mathrm{m^2}$

$V_0 = \dfrac{3{,}600\ \mathrm{m^3/d}}{120\ \mathrm{m^2}} = 30\ \mathrm{m/d}$

표면부하율은 수면적과 유량만으로 결정되므로 수심 3.5m는 계산에 사용되지 않는다.

따라서 표면부하율은 30m/d이다.

제시된 정의는 먹는물관리법상 먹는물에 해당한다.

먹는물은 개별 물의 종류를 가리키는 말이 아니라 사람이 마시는 데 쓰이는 물 전체를 포괄하는 상위 개념이다. 그래서 정의 안에 자연 상태의 물은 물론 처리된 수돗물, 먹는샘물, 먹는염지하수, 먹는해양심층수가 나란히 열거되는 형태를 띠며, 이 열거 구조가 다른 용어와 구별되는 결정적 단서다.

• 샘물은 암반대수층 안의 지하수나 용천수처럼 자연 상태의 깨끗한 물을 먹는 용도로 개발한 것만을 가리킨다.
• 수돗물은 수도사업자가 수도를 통해 공급하는 물이므로 먹는샘물이나 먹는해양심층수를 포함할 수 없다.
• 염지하수는 물속에 녹아 있는 염분 등의 함량이 기준 이상인 암반대수층 안의 지하수로, 그 자체가 하나의 원수 종류일 뿐이다.

지하수법령에서는 지하수를 냉난방에너지원으로 이용하기 위하여 설치하는 지하수의 취수정을 지중시설이라 한다.

지중(地中)에 설치되어 열교환 대상이 되는 지하수를 취수하는 설비라는 점에서 붙은 명칭으로, 지상에 설치되는 설비와 구분된다.

하천법령상 댐 등의 설치자·관리자가 홍수에 대비해 댐의 저류수를 방류하려는 경우 환경부장관의 승인을 받아야 하는 사항은 방류량, 방류기간, 방류 시작 시각 등이다.

방류 수온은 승인을 받아야 하는 사항으로 규정되어 있지 않다.

물환경보전법령상 공공수역에 포함되는 수로의 범위에는 지하수로, 운하, 농업용 수로 등이 포함된다.

공업용 수로는 환경부령으로 정하는 공공수역의 수로 범위에 포함되지 않는다.

먹는샘물 감시항목에는 포름알데히드, 안티몬, 몰리브덴 등이 포함된다. 에틸렌브로마이드는 먹는샘물 감시항목에 해당하지 않는다.

수도법상 상수원보호구역 주민 등에 대한 지원사업에는 소득증대사업, 복지증진사업, 육영사업 등이 있다.

연구개발사업은 상수원보호구역 주민 지원사업으로 규정되어 있지 않다.

인산염 인은 수도법령상 상수도관망 중점관리지역의 수질측정항목에 해당하지 않는다.

중점관리지역은 관망 내 수질 이상을 조기에 파악하기 위해 지정하는 구역으로, 관로를 통과하는 물의 이상 여부를 판단하는 데 필요한 지표를 중심으로 측정항목이 정해진다.

• 총대장균군은 미생물학적 오염 여부를 판단하는 대표 지표로 측정항목에 포함된다.
• 탁도는 관로 내 이물질 유입이나 관 갱생 상태를 파악하는 데 쓰이는 측정항목이다.
• 망간은 관 내벽 스케일이나 적수 발생과 관련되어 측정항목에 포함된다.

반면 인산염 인은 부영양화 관련 지표로 원수·처리수 수질관리에서 다루어지며, 관망 중점관리지역의 수질측정항목으로는 지정되어 있지 않다.

붕소는 먹는물 수질기준상 심미적 영향물질이 아니라 건강상 유해영향 무기물질 기준에 해당하는 항목이다.

심미적 영향물질 기준은 맛·냄새·색 등 이용자가 체감하는 물의 품질과 관련된 항목들로 구성된다.

• 경도는 물맛과 관수 이용에 영향을 주는 심미적 영향물질 항목이다.
• 증발잔류물은 물속 용존물질의 총량을 나타내는 심미적 영향물질 항목이다.
• 수소이온농도(pH)는 물의 산성·알칼리성을 나타내는 심미적 영향물질 항목이다.

붕소는 인체 유해성을 기준으로 별도의 건강상 유해영향 무기물질 항목으로 관리된다.

수질검사결과와 건강진단결과의 보존기간은 둘 다 3년이므로 ㄱ과 ㄴ에는 같은 숫자 3이 들어간다.

먹는물 수질기준 및 검사 등에 관한 규칙은 일반수도사업자·전용상수도 설치자, 그리고 소규모급수시설을 관할하거나 먹는물공동시설을 관리하는 시장·군수·구청장에게 수질검사결과를 3년간 보존하도록 정하고 있다. 검사가 매월·분기 단위로 반복되므로 최근 3년치 기록이 남아 수질 추세를 관리할 수 있다.

먹는샘물등의 제조업자와 일반수도사업자가 종사자에 대해 실시한 건강진단결과 역시 3년간 보존해야 한다. 두 서류의 보존기간이 서로 다르지 않다는 점만 기억하면 5년이 섞인 조합은 자연히 걸러진다.

여재를 받치고 여과수를 모으며 역세척수를 고르게 퍼뜨리는 세 기능을 한꺼번에 맡는 것은 여과지 바닥의 하부집수장치이다.

하부집수장치는 유공블록형·스트레이너형 등으로 만들어져 모래·자갈 여재가 빠져나가지 않도록 지지하면서 여과된 물을 집수거로 모은다. 역세척 때에는 세척수와 공기를 여과지 전 단면에 균등하게 분배해 세척 얼룩과 여재 유실을 막는다.

• 침전지는 여과 이전 단계에서 플록을 가라앉히는 시설이라 여재 지지나 집수 기능이 없다.
• 소독설비는 여과 이후 병원성 미생물을 사멸시키는 공정이다.
• 급속혼화시설은 응집제를 원수에 순간적으로 섞는 시설로 여과지 내부 구조와 관계가 없다.

배슬러지지는 침전지의 침전슬러지와 배출수처리시설(배출수침전지·배출수지)의 침강슬러지를 함께 받아들여 후속 슬러지처리시설로 보내는 유량과 부하량을 조정하는 시설이다.

정수장에서 발생하는 슬러지는 발생량과 농도가 시간에 따라 변동하므로, 배슬러지지에서 일시 저류하여 후속 농축·탈수 공정에 균등한 유량과 부하로 공급하는 완충 기능을 수행한다.

• 농축조는 슬러지의 함수율을 낮추어 부피를 줄이는 후속 처리시설이다.
• 여과지는 원수를 정수 처리하는 시설로 슬러지 유량 조정과는 관계가 없다.
• 탈수기는 농축된 슬러지의 수분을 기계적으로 제거하는 후속 처리설비이다.

긁개나 주행 구동부로 바닥 슬러지를 모으는 수중대차식·체인플라이트식·주행브리지식이 기계식 제거방식에 해당한다.

체인플라이트식은 체인에 일정 간격으로 붙은 플라이트(긁개)가 지 바닥을 따라 이동하며 슬러지를 호퍼로 밀어 넣고, 수중대차식은 수중을 왕복하는 대차에 스크레이퍼를 달아 같은 일을 한다. 주행브리지식은 지상 궤도를 따라 움직이는 교량형 구조물이 제거장치를 매달고 지나가며 슬러지를 모은다.

반면 슬러지흡입식은 긁어모으는 구동부 없이 수두차나 펌프의 흡인력만으로 바닥 슬러지를 빨아올리는 방식이어서 기계식 스크레이퍼 계열과 구분한다.

막여과 시설에서 협잡물을 제거하는 설비는 스트레이너 설비이다.

스트레이너는 막모듈 전단에 설치되어 원수 중의 섬유질이나 큰 입자성 협잡물을 걸러내어 막의 폐색과 손상을 예방하는 전처리 설비이다.

• 차아염소산나트륨 주입설비는 소독을 위한 약품 주입설비이다.
• 응집제 주입설비는 응집 처리를 위한 약품 주입설비이다.
• 수산화나트륨 주입설비는 pH 조정을 위한 약품 주입설비이다.

수산화나트륨(가성소다)은 강한 부식성을 가지므로 주입설비는 내식성 재질을 사용해야 하며, SS(일반구조용 압연강재)는 부식에 취약해 적합하지 않다.

따라서 수산화나트륨 주입설비에는 내식성이 확보된 스테인리스강 계열 재질이 사용된다.

• STS 304는 내식성이 우수한 스테인리스강으로 사용 가능한 재질이다.
• STS 316은 STS 304보다 내식성이 더 높은 스테인리스강으로 사용 가능한 재질이다.
• SCS 13은 스테인리스 주강품으로 내식성을 갖춰 사용 가능한 재질이다.

세척배출수관은 역세척 시 발생하는 다량의 세척배출수를 신속하게 배제할 수 있는 단면으로 설계해야 하므로, 천천히 배제하도록 한다는 설명은 옳지 않다.

급속여과지는 역세척 시 짧은 시간에 많은 유량이 흐르므로 배출수관의 통수 단면이 부족하면 역세척 효과가 떨어지고 여과지 운영에 지장을 줄 수 있다.

• 유입관거는 여과지에 필요한 유량을 안정적으로 공급할 수 있도록 충분한 단면적을 가져야 한다.
• 유량조절기 이하의 배관은 유출관거 수위 변화의 영향을 받지 않도록 설계해야 한다.
• 계기류를 집중 배치하여 밸브를 확실하게 조작할 수 있도록 하는 것은 유지관리상 바람직한 설치 원칙이다.

약품 조정 → 중력 배수 → 전단·압착 탈수의 3단계를 거치는 탈수기는 벨트프레스이다.

1단계에서 고분자 응집제로 슬러지를 개량해 플록을 키우고, 2단계에서 주행하는 여과벨트 위에 슬러지를 올려 중력만으로 자유수를 먼저 빼낸다. 3단계에서는 두 장의 벨트 사이에 슬러지를 끼운 채 여러 롤러를 통과시켜 압착력과 전단력으로 잔류 수분을 짜낸다.

• 진공탈수기는 회전드럼 안을 진공으로 만들어 여과포에 케이크를 부착시키며 물을 빨아내는 방식이다.
• 원심탈수기는 고속 회전하는 보울의 원심력으로 고형물과 물을 분리한다.
• 조립탈수기는 슬러지를 알갱이 형태로 조립한 뒤 탈수하는 방식으로, 중력 배수 후 벨트 압착이라는 단계 구성과 다르다.

펌프의 전양정은 실양정에 관로 마찰손실수두와 토출관 말단의 잔류속도수두를 모두 더하여 산출한다.

실양정은 흡수면에서 토출수면까지의 높이 차이이며, 여기에 배관계 전체에서 발생하는 마찰손실수두와 토출구에서 남는 유속에 의한 잔류속도수두를 더해야 실제로 펌프가 극복해야 하는 전체 양정이 된다.

마찰손실수두와 잔류속도수두는 모두 펌프가 실양정 외에 추가로 부담해야 하는 성분이므로 실양정에서 빼는 것이 아니라 더하는 방향으로 계산한다.

캐비테이션을 방지하려면 펌프의 회전속도를 낮추어 필요유효흡입수두(NPSHr)를 작게 만드는 것이 효과적이다.

필요유효흡입수두는 펌프 자체의 특성값으로 회전속도가 높을수록 커지므로, 회전속도를 낮추면 필요유효흡입수두가 작아져 가용유효흡입수두(NPSHa)와의 여유가 커진다.

• 전양정에 필요 이상의 여유를 두면 실제 운전점이 대유량 쪽으로 이동해 필요유효흡입수두가 오히려 커지므로, 전양정 여유는 지나치게 크지 않게 잡아야 한다.
• 포화증기압이 커지면 오히려 가용유효흡입수두가 작아져 캐비테이션 위험이 커진다.
• 펌프 설치위치를 낮추는 것은 가용유효흡입수두를 크게 하는 조치이며, 필요유효흡입수두 자체를 크게 하는 것은 아니다.

전력용 퓨즈는 정격을 넘는 과전류가 흐르면 가용체가 녹아 끊어지면서 회로를 차단하는 장치이므로, 과전류에 용단되지 않는다는 설명은 퓨즈의 동작 원리와 반대되는 내용이다.

오히려 퓨즈는 순간적인 과도전류에도 용단될 수 있고 한 번 동작하면 재사용할 수 없으며 결상이 발생할 수 있다는 점이 단점으로 지적된다.

• 가격이 저렴한 것은 전력용 퓨즈의 대표적인 장점이다.
• 후비보호에 완벽한 것은 퓨즈가 큰 단락전류를 신속히 차단할 수 있어 나타나는 장점이다.
• 릴레이나 변성기가 필요 없는 것은 퓨즈 자체가 검출과 차단 기능을 겸하기 때문에 나타나는 장점이다.

OCR, OCGR, OVR 등은 전기적 상태를 판정하여 동작 여부를 결정하는 계전기(판정부)에 해당하며, 검출부가 이러한 계전기로 구성된다는 설명은 옳지 않다.

보호계전시스템은 CT·PT·ZCT 등으로 전기적 상태를 검출하는 검출부, OCR·OCGR·OVR 등 계전기가 이상 여부를 판정하는 판정부, 차단기 트립코일 등이 사고를 제거하는 동작부로 구성된다.

• 정확성, 신속성, 선택성이 요구되는 것은 보호계전시스템의 일반적인 특성이다.
• CT, PT, ZCT 등으로 전기적 상태를 측정하는 것은 검출부의 기능으로 옳은 설명이다.
• 사고 제거 조치를 차단기 트립코일 등 동작부에서 수행하는 것은 옳은 설명이다.

고압·저압권선에 에폭시 수지를 고진공으로 침투시켜 고체절연을 형성한 변압기는 몰드변압기이다.

몰드변압기는 절연유를 사용하지 않고 권선을 에폭시 수지로 몰딩하여 화재·폭발 위험이 낮고 유지보수가 간단한 것이 특징이다.

• 유입변압기는 절연유를 냉각·절연매체로 사용하는 방식이다.
• 가스절연변압기는 SF6 등 절연가스를 사용하는 방식이다.
• 아몰퍼스변압기는 철심 재질을 아몰퍼스 합금으로 사용해 철손을 줄인 변압기로, 절연방식과는 다른 개념이다.

배전선로의 전압강하율은 수전단 전압을 기준으로 계산하며, 이 경우 5%가 된다.

전압강하율(%) = (송전단전압－수전단전압) / 수전단전압 × 100 이며, 여기서 송전단은 변압기 2차측 분전반 전압 399V, 수전단은 원격감시제어설비용 분전반 전원 380V이다.

$\dfrac{399-380}{380}\times100 = \dfrac{19}{380}\times100 = 5$

컴퓨터를 사용하는 집중제어방식은 컴퓨터 1대가 전체 제어루프를 담당하므로, 시스템 전체를 정지하지 않고 보수 점검할 수 있다는 설명은 옳지 않다.

오히려 집중제어방식은 컴퓨터가 고장 나면 전체 계통에 영향을 미치고, 보수 점검을 위해서는 시스템 전체를 정지해야 하는 것이 단점으로 지적된다.

• 컴퓨터 1대로 전 루프를 제어하는 것은 집중제어방식의 기본 개념으로 옳은 설명이다.
• 시퀀스제어 등을 소프트웨어로 대체할 수 있는 것은 집중제어방식의 특징으로 옳은 설명이다.
• 복합제어나 고도의 연산이 필요한 제어가 가능한 것은 컴퓨터 처리능력에 기반한 집중제어방식의 장점으로 옳은 설명이다.

수로의 도중이나 끝을 막아 월류 수심을 측정하여 유량을 구하는 유량계는 위어식유량계이다.

위어식유량계는 개수로에서 위어를 설치해 월류 수심과 유량 사이의 관계식을 이용하여 유량을 산정하는 방식이다.

• 전자유량계는 관수로에서 전자기 유도 원리로 유속을 측정하는 방식이다.
• 초음파유량계는 초음파 전달시간차를 이용해 유속을 측정하는 방식이다.
• 차압식유량계는 관수로에서 오리피스나 벤츄리관 전후의 압력차를 이용해 유량을 구하는 방식이다.

셀 창이 없어 셀 오염의 영향을 받지 않고 입자경의 영향이 큰 고감도 탁도계 방식은 표면산란광식이다.

표면산란광식은 시료 표면에 광을 조사하여 산란되는 빛을 측정하는 방식으로, 광이 통과하는 셀 창이 없어 오염에 의한 측정 오차가 적은 대신 입자 크기에 따라 산란 특성이 달라지는 영향을 받는다.

• 투과산란광 레이저방식과 투과산란광 가시광방식은 광이 셀을 투과하는 구조이므로 셀 오염의 영향을 받는다.
• 표면산란광 초음파방식은 광학식 산란광 측정 원리와 맞지 않는 방식으로, 고감도 탁도계 분류에 해당하지 않는다.

배수지, 배수탑, 고가탱크에서 펌프나 조절밸브 등을 제어하기 위해 설치해야 하는 계측기는 수위계이다.

이러한 저수시설은 저류된 물의 수위 변화에 따라 펌프 가동·정지나 조절밸브 개도를 자동 제어해야 하므로 수위 정보가 핵심 계측 데이터가 된다.

• 유량계는 관로를 흐르는 유량을 측정하는 계측기로 저수시설 자체의 수위 제어와는 목적이 다르다.
• 탁도계는 수질 관리를 위한 계측기이다.
• 압력계는 관로 압력을 측정하는 계측기이다.

약품주입관리구역은 약품주입지역과 가까운 장소에 설치해야 신속한 관리와 대응이 가능하므로, 먼 장소에 설치한다는 설명은 옳지 않다.

약품 누출이나 이상 발생 시 신속히 대응하기 위해서는 관리구역이 약품주입지역과 인접해 있어야 한다.

• 배관 공간을 충분히 확보하는 것은 유지관리와 안전을 위한 올바른 설계 원칙이다.
• 누출에 대비한 방액제(防液堤) 설치는 약품 누출 사고를 대비한 필수 안전조치이다.
• 수도전과 배수시설을 갖추는 것은 세척·비상 대응을 위한 필요 설비이다.

산업안전보건법령상 안전보건관리책임자를 두어야 하는 상시근로자 수 기준은 업종에 따라 다르며, 컴퓨터 프로그래밍, 시스템 통합 및 관리업은 상시근로자 300명 이상인 사업장이 대상이므로 100명 규모에서는 선임 대상이 아니다.

반면 식료품 제조업·음료 제조업, 고무 및 플라스틱제품 제조업, 가구 제조업과 같은 제조업종은 상시근로자 50명 이상이면 안전보건관리책임자를 두어야 하므로 100명 규모에서도 선임 대상에 해당한다.

정보서비스업이나 소프트웨어 개발·공급업처럼 위험요인이 상대적으로 적은 업종에 300명 이상이라는 완화된 기준이 적용된다는 점을 함께 기억해 두면 좋다.

코와 입만 덮는 컵 모양 반면형 마스크를 쓴 얼굴을 파란 원 안에 흰 그림으로 나타낸 표지가 방진마스크 착용이다.

산업안전보건법령의 지시표지는 모두 파란 바탕에 흰색 그림으로 통일되어 있어, 색이 아니라 그림 속 보호구의 생김새로만 구별해야 한다. 방진마스크는 정화통이나 렌즈 없이 안면 하부만 덮는 단순한 형태로 그려지는 것이 특징이다.

• 눈 위치에 둥근 렌즈 두 개와 흡기부가 함께 그려진 전면형 마스크는 방독마스크 착용을 뜻한다.
• 얼굴에 안경만 씌운 그림은 보안경 착용 표지이다.
• 얼굴 전체를 덮고 가로로 긴 차광창이 있는 면체 그림은 보안면 착용 표지이다.

표면장력에 의한 힘 $T\pi d$와 평형을 이루는 것은 압력차가 단면적에 작용해 만드는 힘 $p\dfrac{\pi d^2}{4}$이다.

비누풍선을 지름을 지나는 면으로 잘라 반쪽의 힘 평형을 보면, 문제에서 주어진 대로 잘린 원둘레 $\pi d$를 따라 표면장력이 작용해 $F_1 = T\pi d$가 된다.
같은 반쪽에는 안팎 압력차 $p$가 잘린 원의 넓이 $\dfrac{\pi d^2}{4}$에 작용하므로 $F_2 = p\dfrac{\pi d^2}{4}$이다.

두 힘을 같다고 놓으면 $T\pi d = \dfrac{p\pi d^2}{4}$에서 $p = \dfrac{4T}{d}$가 얻어진다. 압력에 곱해지는 것은 둘레가 아니라 단면적이라는 점이 판정의 핵심이며, 지름 $d$가 1차로만 붙은 식은 차원부터 맞지 않는다.

관수로의 마찰손실수두는 속도수두에 정비례하므로, 속도수두에 반비례한다는 설명은 옳지 않다.

마찰손실수두는 $h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$로 나타내며, 여기서 $\dfrac{V^2}{2g}$가 속도수두이다.

• 마찰손실계수(f)가 클수록 손실수두가 커지므로 마찰손실계수에 비례한다는 설명은 옳다.
• 관경(D)이 커질수록 손실수두는 작아지므로 관경에 반비례한다는 설명은 옳다.
• 관로 길이(L)가 길어질수록 손실수두는 커지므로 관로 길이에 비례한다는 설명은 옳다.

속도수두와 마찰손실수두가 같다는 조건에서, 마찰손실계수는 관경을 관의 길이로 나눈 값이 된다.

마찰손실수두 공식 $h_f = f\dfrac{L}{D}\cdot\dfrac{V^2}{2g}$에서 $h_f=\dfrac{V^2}{2g}$로 두면 $f\dfrac{L}{D}=1$이 성립한다.

이를 정리하면 $f=\dfrac{D}{L}$, 즉 관경을 관의 길이로 나눈 값이 된다.

주어진 조건을 마찰손실수두 공식에 대입하면 마찰손실계수는 약 0.0147이 된다.

마찰손실수두 공식은 $h_f = f\dfrac{L}{D}\cdot\dfrac{V^2}{2g}$이므로 이를 f에 대해 정리하면 $f=\dfrac{h_f\cdot D\cdot 2g}{L\cdot V^2}$이다.

$f=\dfrac{6\times0.1\times2\times9.8}{200\times2^2}=\dfrac{11.76}{800}=0.0147$

압력의 MLT계 차원은 ML⁻¹T⁻²이고, 압력수두의 차원은 길이 차원인 L이다.

압력은 단위면적당 힘이므로 $P=\dfrac{F}{A}=\dfrac{MLT^{-2}}{L^2}=ML^{-1}T^{-2}$의 차원을 가진다.

압력수두는 압력을 비중량으로 나눈 값이므로 $h=\dfrac{P}{\rho g}=\dfrac{ML^{-1}T^{-2}}{ML^{-3}\cdot LT^{-2}}=L$로 길이 차원만 남는다.

Manning 공식은 $V=\dfrac{1}{n}R^{2/3}S^{1/2}$로 표현되며, 여기에는 조도계수, 경심, 동수경사가 변수로 포함되지만 단면수축계수는 포함되지 않는다.

단면수축계수는 오리피스에서 유출 단면이 축소되는 정도를 나타내는 계수로, 개수로 흐름을 다루는 Manning 공식과는 관련이 없다.

• 경심(R)은 Manning 공식에서 흐름 단면의 특성을 나타내는 변수이다.
• 조도계수(n)는 수로 벽면의 거칠기를 나타내는 Manning 공식의 핵심 변수이다.
• 동수경사(S)는 에너지 손실 경사를 나타내는 Manning 공식의 변수이다.

위어는 개수로에서 월류 수심으로 유량을 측정하는 장치로, 관수로의 유량측정 장치에는 해당하지 않는다.

관수로에서는 관 내부의 압력차나 유속을 이용해 유량을 측정하는 장치가 사용된다.

• 오리피스는 관 내 개구부 전후의 압력차를 이용해 유량을 측정하는 관수로용 장치이다.
• 노즐은 관 내 유동을 수축시켜 압력차로 유량을 측정하는 관수로용 장치이다.
• 벤츄리미터는 관경을 점진적으로 축소·확대시켜 압력차로 유량을 측정하는 관수로용 장치이다.

레이놀즈 수는 $Re=\dfrac{\rho V D}{\mu}=\dfrac{V D}{\nu}$로 정의되므로 유체의 점성계수, 관의 직경, 관내 평균유속이 계산에 들어간다.

이 수는 관성력과 점성력의 비를 나타내는 무차원수로, 분자에는 평균유속 $V$와 관 직경 $D$가, 분모에는 점성계수 $\mu$(또는 동점성계수 $\nu$)가 놓인다. 세 값이 층류·난류를 가르는 흐름 상태를 직접 결정한다.

반면 관의 길이는 레이놀즈 수 식에 나타나지 않는다. 관 길이는 마찰손실수두를 구하는 $h_L=f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$에서 쓰이는 값으로, 흐름의 층류·난류 판정과는 별개의 인자다.

Stokes의 법칙에 따르면 침전속도는 입자와 물의 밀도차에 비례하므로, 반비례한다는 설명은 옳지 않다.

Stokes 침전속도 식은 $v_s=\dfrac{g(\rho_s-\rho_w)d^2}{18\mu}$로 나타낼 수 있다.

• 침전속도가 중력가속도(g)에 비례하는 것은 위 식에서 확인되는 옳은 설명이다.
• 침전속도가 입자 지름(d)의 제곱에 비례하는 것도 위 식에서 확인되는 옳은 설명이다.
• 침전속도가 물의 점성(μ)에 반비례하는 것도 위 식에서 확인되는 옳은 설명이다.

원형관로에서 수심이 0.5D, 즉 관이 절반만 채워져 흐를 때 동수반경은 D/4가 된다.

동수반경은 유수 단면적을 윤변으로 나눈 값으로, 반원 단면의 경우 $A=\dfrac{\pi D^2}{8}$, 윤변 $P=\dfrac{\pi D}{2}$이다.

$R=\dfrac{A}{P}=\dfrac{\pi D^2/8}{\pi D/2}=\dfrac{D}{4}$

여과면적 49m², 여과속도 1.0m/h 조건에서 여과수량은 하루 1,176m³이다.

여과수량은 여과면적에 여과속도를 곱해 시간당 값을 구한 뒤 하루 시간(24h)을 곱해 산정한다.

$Q=49\,\mathrm{m^2}\times1.0\,\mathrm{m/h}\times24\,\mathrm{h/d}=1{,}176\,\mathrm{m^3/d}$

혼화지의 속도경사(G)는 교반강도를 나타내는 값이다.

속도경사는 $G=\sqrt{\dfrac{P}{\mu V}}$로 정의되며, 여기서 P는 소요동력, μ는 물의 점성계수, V는 혼화지의 부피이다.

• 물의 점성계수는 수온에 따라 변하므로 속도경사는 수온의 영향을 받는다.
• 속도경사 식에 점성계수가 분모로 포함되어 있으므로 점성계수의 영향을 받는다.
• 속도경사 식에 혼화지 부피가 분모로 포함되어 있으므로 부피의 영향을 받는다.

관수로의 층류 흐름에서 마찰손실계수(f)는 레이놀즈수에 반비례한다.

층류 영역에서 마찰손실계수는 $f=\dfrac{64}{Re}$로 나타나며, 레이놀즈수가 커질수록 마찰손실계수는 작아진다.

층류에서는 관 벽면의 상대조도가 마찰손실계수에 영향을 주지 않는다는 점도 함께 기억해 둘 특징이다.

주어진 조건을 마찰손실수두 공식에 대입하면 손실수두는 약 2.76m가 된다.

마찰손실수두는 $h_f=f\dfrac{L}{D}\cdot\dfrac{V^2}{2g}$로 계산한다.

$h_f=0.012\times\dfrac{100}{0.2}\times\dfrac{3^2}{2\times9.8}=0.012\times500\times0.459=2.76\,\mathrm{m}$

펌프 두 대를 직렬운전할 때 운전점을 구하는 작도법은 동일 유량에서 단독운전 양정의 2배가 되는 양정-유량 곡선을 그려 시스템곡선과의 교점을 찾는 방식이다.

직렬운전은 유량은 그대로 두고 양정을 합산하는 효과를 내므로 양정의 변화가 큰 계통에 적합하며, 병렬운전은 양정은 그대로 두고 유량을 합산하는 효과를 내므로 양정의 변화가 작은 계통에 적합하다.

• 병렬운전 시 배관 마찰손실 증가로 인해 실제 운전점의 양수량은 단독운전 양수량의 2배보다 작게 나타난다.
• 직렬운전이 병렬운전보다 양정의 변화가 작은 경우에 적합하다는 설명은 실제와 반대이다.
• 병렬운전이 직렬운전보다 양정의 변화가 큰 경우에 적합하다는 설명도 실제와 반대이다.

주어진 조건으로 비속도를 계산하면 약 355.66이 된다.

비속도는 $N_s=\dfrac{N\sqrt{Q}}{H^{3/4}}$로 구하며, 유량 Q는 분당 유량(m³/min)을 사용한다.

회전속도 1,000rpm, 유량 240m³/h=4m³/min, 전양정 10m를 대입하면 $N_s=\dfrac{1000\times\sqrt{4}}{10^{3/4}}=\dfrac{2000}{5.623}=355.66$

펌프의 축동력은 kW 또는 HP 단위로 표시한다.

축동력은 $P=\dfrac{\rho g Q H}{\eta}$로 계산되며, 유량(Q)과 전양정(H)에는 비례하고 펌프의 효율(η)에는 반비례하는 관계를 가진다.

• 축동력은 유량에 비례하므로 반비례한다는 설명은 옳지 않다.
• 축동력은 전양정에 비례하므로 반비례한다는 설명은 옳지 않다.
• 축동력은 펌프 효율에 반비례하므로 정비례한다는 설명은 옳지 않다.

펌프의 압력 제어는 토출량을 직접 조절하기 위한 제어방법으로 분류되지 않는다.

토출량 제어는 밸브 개도, 회전속도, 운전대수와 같이 흐름 자체에 직접 개입하는 방식으로 이루어진다.

• 밸브의 개도를 조절하면 관로 저항이 바뀌어 토출량이 변화하므로 대표적인 토출량 제어방법이다.
• 펌프의 회전속도를 조절하면 펌프 특성곡선이 바뀌어 토출량이 변화하므로 대표적인 토출량 제어방법이다.
• 펌프의 운전대수를 조절하면 전체 토출량이 변화하므로 대표적인 토출량 제어방법이다.

수격현상 경감을 위해서는 관로 내 최저압력이 증기압보다 낮아지지 않도록 유지해야 하므로, 최저압력이 증기압보다 작아지도록 하는 방법은 수격현상 경감법이 아니다.

최저압력이 증기압보다 낮아지면 관 내에서 기화와 공동현상이 발생해 오히려 수격현상을 악화시킬 수 있다.

• 펌프에 플라이휠을 붙이면 정지 시 회전관성으로 유속 변화를 완만하게 하여 수격현상을 경감할 수 있다.
• 역지밸브를 설치하면 역류를 차단해 압력파 발생을 억제할 수 있다.
• 관경이 큰 관을 사용하면 유속이 낮아져 수격압이 줄어드는 효과가 있다.

비교회전도가 작을수록 토출량이 적고 양정이 큰 고양정형 펌프가 된다는 설명이 옳다.

비교회전도는 $N_s = N\dfrac{\sqrt{Q}}{H^{3/4}}$로 정의되어 토출량 Q와 전양정 H에 의해 결정되므로, 양정·토출량과 관련이 없다는 설명은 옳지 않다.

또한 비교회전도가 클수록 공동현상(캐비테이션)이 발생하기 쉬우므로 값이 작을수록 발생하기 쉽다는 설명은 사실과 반대이다.

공동현상 방지대책은 펌프 고유의 특성값인 필요유효흡입수두를 크게 하는 것이 아니라, 펌프의 설치위치를 낮추는 등으로 가용유효흡입수두를 필요유효흡입수두보다 충분히 크게 확보하는 것이므로, 비교회전도가 큰 경우 필요유효흡입수두를 크게 해야 한다는 설명도 옳지 않다.