20년 2회차

약품저장설비에는 동결방지시설이 필요하다는 점에서 이 설명은 틀렸다. 저장 중인 약품이 동결되면 이송·주입 계통이 막히거나 농도가 변할 수 있어 동결방지시설을 갖추어야 한다.

나머지 설명은 모두 타당하다.

• 응집제는 희석배율이 높으면 가수분해가 진행되어 응집 효과가 떨어질 수 있으므로 희석배율은 낮은 편이 좋다.
• pH 조정제는 응집 반응이 일어나기 전 최적 pH를 맞추기 위해 응집제 주입지점보다 상류에 주입하는 것이 일반적이다.
• 응집보조제의 적정 주입지점은 수질과 공정 조건에 따라 달라지므로 실험(자테스트 등)을 통해 결정한다.

응집용 약품은 응집제, pH 조정제, 응집보조제로 구분된다는 설명이 옳다. 각각 콜로이드 전하 중화, 최적 반응 pH 조성, 플록 강화라는 역할을 나누어 담당한다.

나머지 설명은 틀렸다.

• 완속여과도 고탁도 원수에서는 여과지 폐색을 막기 위해 전처리 약품주입이 필요할 수 있다.
• 응집제 주입은 플록 형성과 탁질 제거를 통해 여과효율에 직접 영향을 준다.
• 응집제를 과다 주입하면 오히려 처리수의 색도가 높아질 수 있어 사용량 관리가 필요하다.

입상활성탄 흡착탑은 주기적인 역세척이 필요하다는 설명이 옳다. 흡착탑 내 여재(입상활성탄)에 축적된 부유물질을 제거하고 통수저항 상승을 막기 위해서다.

나머지 설명은 틀렸다.

• 분말활성탄과 입상활성탄은 형태만 다를 뿐 흡착 원리(물리적 흡착)는 동일하다.
• 유기물은 활성탄 표면에 흡착될 뿐 화학적으로 새로운 물질로 변하지 않는다.
• 분말활성탄은 1회 사용 후 폐기되며 재생하여 사용하지 않는다.

정수 슬러지의 해양 배출은 허용되지 않는다. 육상 처리·재활용을 원칙으로 하며 해양투기는 관련 협약과 법령에 따라 금지된 처분 방식이다.

시멘트 원료, 매립시설 복토재, 성토재로의 재활용은 실제로 활용되는 정수슬러지 최종 처분 방안이다.

나노여과와 역삼투는 칼슘·마그네슘 등 경도 유발 이온을 제거할 수 있는 공정이다. 두 공정 모두 용해된 이온을 막을 통해 분리할 수 있는 정밀도를 갖추고 있기 때문이다.

반면 정밀여과와 한외여과는 공극이 상대적으로 커서 콜로이드·미생물은 제거해도 용존 상태의 경도 유발 이온은 통과시킨다.

액화염소의 시간당 주입량은 2.0 kg/hr이다.

1일 주입량은 $Q \times C = 24000\ \mathrm{m^3/day} \times 2.0\ \mathrm{mg/L} = 48\ \mathrm{kg/day}$이다.

이를 시간당으로 환산하면 $\dfrac{48\ \mathrm{kg/day}}{24\ \mathrm{hr}} = 2.0\ \mathrm{kg/hr}$이다.

오존은 맛·냄새물질과 색도 제거에 효과적이므로 "효과가 없다"는 설명은 틀렸다. 오존의 강한 산화력이 지오스민 등 냄새물질과 색도 유발물질을 분해한다.

나머지 설명은 타당하다. 잔류오존 농도가 높은 채로 후단 활성탄 공정에 유입되면 활성탄이 산화·소모되는 문제가 생기고, 배오존이 누출되면 작업자 보건에 위험하며, 오존은 산화력이 강해 접촉 설비에 내식성이 요구된다.

크립토스포리디움은 염소 소독만으로 불활성화하기 어렵다. 낭포(oocyst)의 내성이 강해 통상적인 염소 주입률로는 효과가 제한적이다.

나머지 설명은 틀렸다. 오존 소독을 하더라도 배급수 계통의 잔류 소독력 유지를 위해 추가 염소 소독이 필요하고, 염소 주입율이 높을수록 오히려 THMs 등 소독부산물 생성이 늘어나며, 염소는 원수와 혼합이 잘 되는 지점에 주입해야 소독 효과가 확보된다.

황산알루미늄은 응집제이지 소독제가 아니다. 콜로이드성 탁질의 전하를 중화시켜 플록을 형성시키는 역할을 한다.

차아염소산나트륨, 오존, 염소가스는 모두 정수 처리에서 실제로 사용되는 소독제이다.

원수에 일반세균이 다량 존재할 때의 전염소처리와 철·망간이 다량 존재할 때의 전염소 또는 중간염소처리만 용도가 바르게 연결돼 있다.

전염소처리는 착수정이나 혼화지 앞에서 염소를 넣어 세균과 조류를 죽이고 암모니아성 질소를 처리하며, 철·망간은 염소로 산화시켜 응집·침전·여과로 걸러 낼 수 있어 전염소 또는 침전지와 여과지 사이의 중간염소처리를 적용한다.

• 완속여과는 모래층 표면의 생물막이 정화를 담당하므로 염소를 주입하면 그 미생물막이 손상되어 오히려 효율이 떨어진다. 중간염소처리는 급속여과 계통에 적용하는 방식이다.
• 부식질(휴민질)이 많은 원수에 전염소를 넣으면 트리할로메탄 등 소독부산물이 크게 늘어나므로, 이런 원수에는 전염소를 피하고 중간염소처리나 활성탄 처리로 대응한다.

급속혼화는 강한 난류를 발생시켜 응집제를 원수에 신속·균일하게 분산시키는 공정이다.

나머지 설명은 틀렸다. 플록을 서서히 성장시키는 완만한 교반은 급속혼화가 아니라 플록형성 단계의 목적이며, 수류식(관내 혼화 등)도 급속혼화 방식으로 사용될 수 있고, 균일한 혼합을 위해서는 오히려 단락류(short-circuiting)를 줄여야 한다.

염소가스 누출 시 중화반응탑에서는 수산화나트륨(가성소다) 수용액을 사용해 누출된 염소가스를 중화·흡수한다.

염산, 황산은 산성 물질이라 염소가스 중화에 사용되지 않고, 폴리머는 응집보조제로 중화반응과는 관계가 없다.

플록형성지는 하류로 갈수록 교반강도를 점차 감소시키는 것이 옳다. 초기에는 강한 교반으로 플록 형성을 촉진하고, 후반부에는 약한 교반으로 이미 형성된 플록이 깨지지 않도록 관리하는 체감식(tapered) 교반이 원칙이다.

나머지 설명은 틀렸다. 플록형성지는 응집지(급속혼화)와 침전지 사이에 위치하며, 플록 형성시간은 통상 10분보다 훨씬 긴 20~40분 수준으로 설정하고, 원수 수질이 변동되면 교반강도도 그에 맞춰 조정해야 한다.

급속여과에서 크립토스포리디움 유출을 막으려면 여과 전 단계에서 약품 응집을 확실히 실시해 낭포를 플록에 포집시킨 뒤 여재에서 걸러내야 한다.

여과지 유출수 탁도는 1.0 NTU보다 훨씬 낮은 수준으로 관리해야 하고, 여과를 지나치게 장시간 운영하면 오히려 여재 파과로 유출 위험이 커지며, 여과 초기에 여과속도를 높이는 것은 초기 탁질 유출(ripening) 위험을 키운다.

탈수 후 케이크의 부피는 탈수 전 슬러지 부피의 5%로 줄어든다.

고형물의 부피는 탈수 전후에 변하지 않으므로 $V_1 (1-0.99) = V_2 (1-0.80)$이 성립한다.

정리하면 $\dfrac{V_2}{V_1} = \dfrac{0.01}{0.20} = 0.05$, 즉 5%이다.

급속여과 역세척에는 잔류염소가 있는 정수를 사용해야 하므로 "잔류염소가 없는 정수를 사용한다"는 설명은 틀렸다. 역세척수에 잔류염소가 없으면 여재와 배관 내에서 미생물이 번식할 위험이 커진다.

나머지 설명은 타당하다. 여재(모래)는 마모에 강해야 하고, 역세척 유량은 여재 팽창률에 맞춰 조정할 수 있으며, 표면세척이나 공기세척을 병행하면 역세척 효과가 높아진다.

차아염소산나트륨 저장조 주변에는 방액제(방류벽)나 피트를 설치해 누출 시 확산을 막아야 한다는 설명이 옳다.

나머지 설명은 틀렸다. 액화염소의 저장량은 사용량과 공급 여건을 고려해 여유 있게 확보하는 것이지 "3일분을 초과하지 않는다"는 식의 상한 제한이 있는 것이 아니고, 액화염소 용기는 과열되지 않도록 적정 보관온도 범위를 지켜야 하며, 차아염소산나트륨 저장조 바닥은 누출수 배수를 위해 경사를 두어야 한다.

알루미늄은 맛·냄새 유발물질이 아니다. 응집제 잔류 등과 관련된 항목이지, 조류나 금속 이온처럼 직접적인 맛·냄새 원인물질로 분류되지 않는다.

남조류와 규조류는 지오스민, 2-MIB 등 냄새물질을 생성하고, 철은 금속성 맛과 착색을 유발하는 대표적인 맛·냄새 원인물질이다.

급속여과는 약품으로 응집시킨 후 여과층을 통과시켜 탁질을 제거하는 공정이다.

나머지 설명은 틀렸다. 여재 입경이 크면 여재 사이 공극도 커져 체거름 효과는 오히려 작아지고, 여과 시 손실수두는 여재 표면에 탁질이 집중되는 표면여과에서 내부여과보다 더 크게 나타나며, 응집제를 많이 쓴다고 해서 플록 누출이 없어지는 것도 아니어서 과다 주입은 여과지 폐색과 플록 누출(파과)을 오히려 유발할 수 있다.

침전슬러지와 역세척배출수는 성상이 크게 달라 혼합 처리가 경제적이지 않다. 역세척배출수는 발생량이 많은 대신 고형물 농도가 낮아 침전·회수 후 재이용하는 계통으로 다루고, 고형물 농도가 높은 침전슬러지는 농축·탈수 계통으로 보낸다. 이를 섞으면 슬러지 처리 대상 수량이 크게 늘고 농축·탈수 효율이 떨어진다.

나머지 설명은 타당하다. 침전슬러지에서 분리된 물은 수질이 나빠 착수정으로 되돌리지 않으며, 오염된 하천수를 원수로 쓰는 정수장의 슬러지에는 유기물이 함께 포함되고, 원수 수질과 수온이 계절에 따라 달라지므로 슬러지의 탈수성도 계절별로 달라진다.

수질오염공정시험기준의 용어 정의에서 방울수는 20℃에서 정제수 20방울을 떨어뜨렸을 때 그 부피가 약 1mL가 되는 것을 말한다.

즉 한 방울이 대략 0.05mL이며, 적정이나 시약 첨가량을 부피 측정 없이 방울 수로 지시할 때 쓰는 기준이다. 온도를 20℃로 못 박은 것은 표면장력과 밀도가 온도에 따라 달라져 한 방울의 크기가 변하기 때문이다.

같은 정의절에 나오는 '약'은 기재된 양에 대해 ±10% 이상의 차가 없는 것을 뜻하므로, 방울수 역시 정확한 부피 측정이 아니라 근사적인 양 지시임을 함께 기억해 두면 된다.

수온은 전기영동도 계산에 직접 사용하는 인자가 아니다. 전기영동도는 입자가 이동한 거리를 시간과 인가된 전계의 세기로 나누어 구하므로, 필요한 인자는 시간·전압·셀 길이(전극 간 거리)이다.

수온은 이후 제타전위를 구할 때 점도·유전율 보정에 관여할 뿐, 전기영동도 자체의 계산식에는 들어가지 않는다.

먹는물 수질기준에서 일반세균은 1mL 중 100CFU를 넘지 아니할 것으로 정해져 있다.

일반세균은 특정 병원균을 지목하는 지표가 아니라 물의 전반적인 오염 정도와 정수·소독이 제대로 이루어졌는지를 보는 위생학적 지표여서, 수치가 올라가면 잔류염소 관리와 배관 내 재증식을 먼저 점검한다.

다만 조항 후단에 있듯 샘물과 염지하수는 저온일반세균 20CFU/mL·중온일반세균 5CFU/mL, 먹는샘물·먹는염지하수·먹는해양심층수는 병입 후 4℃에서 12시간 이내에 검사해 저온일반세균 100CFU/mL·중온일반세균 20CFU/mL로 별도 기준이 적용되므로, 100CFU/mL라는 값은 일반적인 먹는물에 적용되는 기준임을 구분해 두어야 한다.

상수원수의 감시항목은 부식지수(Corrosion Index, LI)로, 정수 처리 과정에서 배관 부식을 야기할 수 있는 수질 특성을 모니터링하기 위해 설정된 항목이다. 따라서 상수원수 단계에서 모니터링해야 할 항목은 부식성을 판정하는 LI이다.

• Geosmin: Geosmin과 2-MIB는 조류 번식으로 인한 맛·냄새 항목으로 정수처리수의 감시항목에 해당한다.
• 라돈: 라돈은 특정 지역의 지하수에서 검출되는 항목이나 일반적인 감시항목이 아니다.
• THMs: THMs(트리할로메탄)는 정수처리 과정에서 염소 소독으로 생성되는 소독부산물로 정수처리수의 감시항목이다.

수도정비기본계획은 10년 단위로 수립하는 종합계획이다.

급격한 여건 변화에 대응하기 위해 계획 수립 후에도 주기적으로 타당성을 재검토하지만, 계획 자체의 수립 주기는 10년이다.

과황산칼륨은 산성 과망간산칼륨법의 적정 시약이 아니다. 과황산칼륨은 다른 산화 분해 방식의 시험법에서 사용되는 시약이다.

산성 과망간산칼륨법 적정에는 황산으로 시료를 산성화하고, 황산은으로 염소이온의 방해를 제거하며, 과망간산칼륨 표준용액의 역가를 옥살산나트륨으로 표정하는 절차가 포함된다.

염소 주입에 앞서 오존을 주입하면 오히려 염소 소비량이 줄어든다. 전오존 처리가 유기물을 산화·분해시켜 염소 요구량을 낮추는 효과가 있으므로, "염소의 소비량을 증가시킨다"는 설명은 틀렸다.

나머지 설명은 타당하다. 오존은 불소, OH라디칼 다음으로 높은 산화전위를 가지며, 철·망간에 대한 산화능력이 크고, MIB·THMs처럼 포화된 탄화수소 구조와는 반응성이 낮다.

지표수를 원수로 쓰는 일반수도사업자는 취수지점부터 정수지 유출지점까지의 구간에서 지아디아 포낭을 1천분의 999(99.9%) 이상 제거하거나 불활성화해야 한다.

같은 정수처리기준에서 병원성 미생물별 요구 제거·불활성화율은 서로 다르게 정해져 있다.

• 바이러스: 1만분의 9천999(99.99%) 이상
• 지아디아 포낭: 1천분의 999(99.9%) 이상
• 크립토스포리디움 난포낭: 1백분의 99(99%) 이상

지아디아 포낭은 염소 소독에 대한 저항성이 커서 응집·침전·여과로 얻는 제거율(여과 크레디트)과 소독으로 얻는 불활성화율(CT값)을 합쳐 99.9%를 달성했는지를 확인한다.

탄산(이산화탄소)은 pH를 낮추는 데 사용되는 약품이라 원수의 pH를 높이는 조정제가 아니다.

소석회, 소다회, 액체가성소다(수산화나트륨)는 모두 알칼리성 물질로 원수의 pH를 높이는 데 사용된다.

공사장은 비점오염원으로 분류되어 점오염원에 해당하지 않는다. 강우 시 불특정 경로로 오염물질이 유출되는 형태이기 때문이다.

폐수배출시설, 하수발생시설, 축사는 배출구를 통해 오염물질이 특정된 경로로 배출되는 점오염원에 해당한다.

냄새 측정은 시료를 40 ℃~50 ℃로 가온한 뒤 마개를 열면서 냄새를 맡아 판단한다. 10 ℃~25 ℃라는 온도 조건은 틀리다. 고무·플라스틱 마개는 사용하지 않고, 측정자는 5명 이상이 바람직하다. 냄새역치는 냄새를 감지할 수 있는 최대 희석배수이다.

이 조건에서 염소요구량은 60 kg/day이다.

주입율에서 잔류염소 농도를 뺀 소요 농도는 $5 - 0.2 = 4.8\ \mathrm{mg/L}$이다.

여기에 유량을 곱하고 순도 80%를 반영하면 $\dfrac{4.8\ \mathrm{mg/L} \times 10000\ \mathrm{m^3/day} \times 0.001}{0.8} = 60\ \mathrm{kg/day}$이다.

이 정수지의 CT 계산값은 1.5 mg/L·min이다.

먼저 장폭비 환산계수를 이용해 유효 접촉시간(T10)을 구하면 $T_{10} = T \times 0.1 = 50\ \mathrm{min} \times 0.1 = 5\ \mathrm{min}$이다.

CT값은 잔류염소 농도와 T10을 곱한 값이므로 $CT = 0.3\ \mathrm{mg/L} \times 5\ \mathrm{min} = 1.5\ \mathrm{mg/L\cdot min}$이다.

청정수는 먹는물관리법상 정의된 먹는물의 종류가 아니다. 법령상 명칭이 아닌 일반적 표현일 뿐이다.

먹는물관리법은 먹는샘물, 먹는염지하수, 먹는해양심층수를 각각 별도로 정의하여 먹는물의 범주에 포함시키고 있다.

병원성미생물 오염 우려가 없는 경우, 수도꼭지에서 유지해야 하는 먹는물의 유리잔류염소 농도기준은 0.1 mg/L 이상이다.

다만 오염되었거나 오염될 우려가 있는 경우에는 더 높은 기준(0.4 mg/L 이상)이 적용되므로, 이 문제처럼 오염 우려가 없다고 전제된 상황에서는 낮은 쪽 기준이 적용된다.

지하수법상 지하수보전구역을 지정할 수 있는 사람은 시ㆍ도지사이다. 지하수의 보전ㆍ관리를 위해 필요하다고 인정되는 지역을 시ㆍ도지사가 지정한다.

대통령이나 환경부장관, 시장ㆍ군수ㆍ구청장은 지하수보전구역 지정 권한을 직접 갖지 않는다.

수도법령상 정수의 탁도는 4시간 간격으로 1일 6회 검사하는 것이 기준이다. 탁도는 여과·소독 공정 관리와 직결되는 항목이라 다른 수질 항목보다 검사 주기가 짧게 설정되어 있다.

먹는물수질공정시험기준상 실온은 1℃~35℃의 온도범위를 말한다.

이는 상온(15~25℃)보다 넓은 범위로 정의되어, 시험·보관 조건을 유연하게 적용할 수 있도록 한 구분이다.

암모니아성 질소 분석용 시료에 잔류염소가 공존하면 정량을 방해하므로, 이를 제거하기 위해 티오황산나트륨을 첨가하여 잔류염소를 환원·제거한다.

나머지 시약들은 잔류염소 제거와는 다른 목적으로 쓰이는 시약이다.

먹는샘물의 수질감시항목은 중금속 및 화학물질 중에서 먹는물수질기준에는 없으나 오염 가능성이 있는 물질들로 지정되어 있다. 보기 중 안티몬(1번), 포름알데히드(2번), 몰리브덴(4번)은 모두 먹는샘물의 감시항목으로 관리되는 반면, 주석(3번)은 감시항목 목록에 포함되지 않는다. 주석은 일반적인 먹는물 오염 우려물질로 지정되지 않아 감시대상에서 제외된다.

약품 주입량을 처리수량과 주입률로 산정하는 것과, pH조정제를 응집제 주입지점보다 상류측에 넣는 것이 옳은 운영 방식이다.

주입량은 $W=Q\times D\times \dfrac{1}{\text{순도}}$ 형태로, 처리수량 $Q$ 에 주입률 $D$ 를 곱해 구하므로 자-테스트로 결정한 주입률과 그날의 처리수량만 있으면 산출된다.

pH조정제를 응집제보다 앞에서 넣는 이유는 응집제가 가수분해할 때 알칼리도를 소비하며 pH를 떨어뜨리기 때문이다. 응집이 시작되기 전에 최적 응집 pH 영역을 미리 만들어 두어야 플록 형성이 안정된다.

알칼리제 저장설비 용량은 주입 형태에 따라 달라, 항상(연속) 주입하는 경우에는 30일분 이상, 필요할 때만 주입하는 경우에는 10일분 이상을 확보하는 것이 기준이므로 연속 주입에 10일분을 적용한 서술은 맞지 않는다.

수도용 송수·가압 펌프로는 대유량을 안정적이고 효율적으로 이송할 수 있는 원심펌프가 주로 사용된다.

원심펌프는 회전차(임펠러)의 원심력으로 유체에 에너지를 전달하는 방식으로 구조가 간단하고 효율이 높아 상수도 송수·가압 설비의 표준 형식으로 채택된다.

• 수격펌프는 낙차를 이용해 일부 유량만 양수하는 특수 펌프로 대용량 송수에는 부적합하다.
• 용적펌프와 왕복펌프는 소용량·고압 정밀 이송에 적합하며 상수도 대유량 이송에는 일반적으로 쓰이지 않는다.

제수밸브는 완전 개폐 위주로 사용하는 밸브로, 개폐 빈도가 적고 장기간 지수(止水) 상태를 유지해야 하는 차단용에 적합하다.

• 체크밸브는 역류 방지용으로 유체 흐름에 따라 자동 개폐되는 밸브다.
• 볼밸브와 콘밸브는 상대적으로 소구경 관로에서 신속한 개폐나 유량 조절에 주로 쓰인다.

침전수나 여과수를 펌프로 가압해 노즐로 분사하면서 응집제를 확산시키는 방식은 가압수 확산식 혼화다.

관 내부에 회전체나 고정 날개를 두지 않고 가압수 제트로 혼화하므로 추가 손실수두가 생기지 않고, 가압수량과 압력을 조절해 혼화강도를 원하는 대로 맞출 수 있으며 소비전력도 기계식보다 낮다. 반면 응집제와 가압수가 만나는 노즐이 막힐 우려가 있어 정기 점검이 필요하다는 것이 설명에 함께 제시돼 있다.

• 인라인 고정식 혼화는 관 내에 고정 날개를 두는 방식이라 손실수두가 발생하고 혼화강도를 유량과 별개로 조절하기 어렵다.
• 수류식 혼화는 위어나 벤투리 등 관로의 낙차·유속 변화를 이용하므로 유량이 변하면 혼화강도가 함께 흔들린다.
• 기계식 혼화는 임펠러를 모터로 돌리는 방식이어서 소비전력이 크고 수중 회전부 유지관리 부담이 있다.

침전지에 쌓인 슬러지를 빼내는 방식은 침전지 청소방식, 슬러지 흡입방식, 기계식 제거방식으로 구분된다.

청소방식은 지를 비우고 사람이 직접 청소해 배출하는 가장 단순한 방법이고, 흡입방식은 사이펀이나 펌프에 연결된 흡입관을 지 바닥을 따라 이동시키며 슬러지를 빨아내는 방식이며, 기계식 제거방식은 슬러지 수집기(스크레이퍼)로 바닥의 슬러지를 호퍼로 긁어모아 배출한다.

농축은 이렇게 배출된 슬러지를 농축조에서 함수율을 낮추는 슬러지 처리 공정이므로, 침전지에서 슬러지를 끌어내는 배출방식과는 단계가 다르다.

정수장의 기계식 탈수방식에는 벨트프레스, 필터프레스, 진공탈수기가 있으며 이들은 기계적 압력이나 진공을 이용해 슬러지를 탈수한다.

천일건조상은 슬러지를 노천에 펼쳐 자연 증발과 여과로 수분을 제거하는 자연(비기계식) 건조 방식이므로 기계식 탈수방식에 해당하지 않는다.

운전 중인 펌프의 토출량은 운전대수 제어, 회전속도 제어, 밸브 개도 제어 등의 방법으로 조절한다.

임펠러 외경을 변경하는 것은 펌프 설계·선정 단계에서 정해지는 사항이며, 가동 중인 펌프의 토출량을 실시간으로 조절하는 운전 방법이 아니다.

직류전동기는 여자 방식에 따라 직권전동기, 분권전동기, 복권전동기로 구분된다.

유도전동기는 회전자기장을 이용하는 교류전동기이므로 직류전동기의 종류에 속하지 않는다.

부하의 출력(kW)은 피상전력(kVA)에 역률을 곱하여 구하며, 계산 결과는 270 kW이다.

$P = P_a \times \cos\theta$

$P = 300\ \mathrm{kVA} \times 0.9 = 270\ \mathrm{kW}$

비상용 자가발전설비의 원동기가 디젤기관인 경우, 안정적인 방열을 위해 냉각수를 순환시키는 냉각 방식을 채택하는 것이 일반적이며, 공랭식 설비만 설치한다는 설명은 옳지 않다.

발전기를 동기발전기로 하고 브러시리스 또는 정지 여자방식을 채택하며, 원동기로 가스터빈이나 디젤기관을 쓰는 것은 비상용 자가발전설비의 일반적인 구성이다.

대용량의 고압콘덴서군은 부하 변동에 유연하게 대응할 수 있도록 2군 이상으로 분할하여 제어하는 것이 바람직하다.

• 수·변전설비의 종합역률은 80~85%가 아니라 이보다 높은 수준(통상 90 % 이상)으로 유지하는 것이 바람직하다.
• 저압전동기 및 고압 소용량 전동기 회로의 진상콘덴서는 직렬이 아니라 병렬로 설치한다.
• 고압콘덴서는 이상 시 회로를 보호할 수 있도록 별도의 차단(개폐)장치를 두고 연결하는 것이 원칙이다.

착수정, 정수지, 막여과설비는 유입·유출 수위 변화를 관리해야 하는 시설이므로 수위계 설치가 필요하다.

소독설비는 약품 주입량과 잔류농도 관리가 핵심이며 수위 관리보다는 유량·주입률 계측이 중심이 되므로 수위계 설치가 필수적이지 않다.

수·변전실은 누전·누수 사고를 방지하기 위해 배관을 가급적 시설하지 않도록 계획하는 것이 원칙이므로, 배관이 시설되도록 하는 것을 고려대상으로 든 설명은 옳지 않다.

조작·취급의 간편성, 장래 부하 증가에 대한 확장계획, 건축물 사용목적과의 적합성은 수·변전설비 계획 수립 시 고려해야 할 사항이다.

보행금지는 걸어가는 사람의 옆모습을 검은 형상으로 그리고 그 위에 붉은 원과 사선을 겹친 도안이다.

산업안전보건법령의 금지표지는 모두 흰 바탕에 붉은 원과 대각선 사선을 쓰고, 원 안의 검은 그림만 바꾸어 무엇을 금지하는지 나타낸다. 따라서 원 안의 형상이 사람의 보행 자세인지가 판별 기준이 된다.

함께 제시된 나머지 도안은 원 안의 그림이 각각 다르다.

• 손 형상: 손을 대거나 조작하지 말라는 사용금지 계열의 도안이다.
• 원통형 물체(짐) 형상: 물체이동금지에 쓰인다.
• 사람이 화물이나 받침대 위에 올라타는 형상: 탑승금지에 쓰인다.

막여과시설에서 사용하는 여과법은 공칭 공경에 따라 정밀여과법, 한외여과법, 나노여과법 및 역삼투법으로 구분된다.

단순한 삼투법(자연 삼투 현상)은 정수처리에 적용되는 막여과 공정 분류에 해당하지 않는다.

여과층의 세척이 불충분하면 여과지 내 오염물질이 누적되어 여과지속시간이 짧아지고 여과수질이 악화되며 머드볼이 발생한다.

이때 여과층에 남은 유기물·오염물질로 인해 염소 요구량은 오히려 증가하므로, 염소 소비량이 감소한다는 설명은 옳지 않다.

산업안전보건법령상 산업재해에 관한 조사와 예방을 위한 정책 수립·집행은 고용노동부장관의 소관이다.

산업안전보건 업무는 근로자의 안전과 보건을 다루는 노동 분야 사무이므로, 보건의료를 담당하는 보건복지부장관이나 환경·농림 분야 부처의 소관이 아니다.

여과지 바닥에서 여과수를 모으고 역세척수를 균등하게 분배하는 설비는 하부집수장치다.

제시된 스트레이너형, 휠러블록형, 유공블록형, 티피블록형은 모두 하부집수장치의 형식 이름이다. 이 장치가 균등하지 못하면 여과층 일부에만 물이 몰려 편류가 생기고 역세척이 불완전해져 머드볼이 만들어지므로, 여과지 전면에 고르게 물이 흐르도록 하는 구조가 요구된다.

• 폭기설비는 철·망간이나 휘발성 물질을 공기와 접촉시켜 처리하는 설비다.
• 급속혼화시설은 응집제를 원수에 순간적으로 섞는 설비로 여과지 앞단에 놓인다.
• 슬러지배출설비는 침전지 바닥의 슬러지를 빼내는 설비다.

염소가스 누출 사고에 대비한 제해설비로는 중화 소석회 살포기, 누출검지경보설비, 중화장치가 설치된다.

계량설비는 주입량과 잔량을 확인하기 위한 계측 목적의 설비로, 누출 시 피해를 방지하는 제해설비에는 해당하지 않는다.

액화염소 주입설비에는 주입량과 잔량을 확인할 수 있도록 계량설비를 반드시 설치해야 하므로, 설치하지 않아도 된다는 설명은 옳지 않다.

사용량이 많은 시설에서 기화기를 설치하고, 주입기실을 지하실·통풍 불량 장소를 피해 배치하며 겨울철에도 적정 실내온도를 유지하도록 보온장치를 두는 것은 액화염소 주입설비의 일반적인 요건이다.

유량은 단위시간당 부피이므로 [L³T⁻¹]의 차원을 가진다.

$Q = \dfrac{V}{T} = [\mathrm{L^3}][\mathrm{T^{-1}}]$

밀도는 단위체적당 질량을 의미하며, 단위체적당 무게를 나타내는 것은 비중량이므로 밀도를 무게로 정의한 설명은 옳지 않다.

물은 온도·압력 조건에 따라 고체·액체·기체로 존재할 수 있고 압축성도 주위 조건에 따라 변하며, 비중은 4°C 물의 단위중량에 대한 비로 정의된다.

세 괄호에 들어가는 항은 압력수두·속도수두·위치수두이므로, 여기에 포함되지 않는 것은 전수두 H다.

베르누이 정리는 $\dfrac{P}{\gamma}+\dfrac{V^{2}}{2g}+z=\text{일정}$ 로 쓴다. $\dfrac{P}{\gamma}$ 는 압력수두, $\dfrac{V^{2}}{2g}$ 는 속도수두, $z$ 는 기준면으로부터의 높이인 위치수두이며 셋 다 길이 단위를 가진다.

전수두 H는 이 세 수두를 더한 값 자체, 즉 등호 왼쪽의 '일정'에 해당하는 양이다. 따라서 H를 다시 오른쪽 항으로 넣으면 같은 값을 중복해서 더하는 셈이 된다.

베르누이 방정식은 비압축성 유체를 가정하여 유도되므로, 압축성 유체를 가정한다는 설명은 옳지 않다.

유선을 따르는 흐름, 정상류 흐름, 중력만 작용하는 외력 조건은 베르누이 방정식 유도에 사용되는 가정이다.

Darcy-Weisbach 공식의 마찰손실계수는 관의 재질에 따라 조도 높이 값이 서로 다르다고 보고 산정하므로, 재질에 관계없이 조도가 동등하다는 설명은 옳지 않다.

마찰손실계수는 Moody 도표를 통해 구할 수 있고 층류·난류 모두에 적용되며, 층류에서는 마찰손실계수가 레이놀즈수에 반비례한다.

손실수두 10 m는 관로의 마찰손실수두와 같으므로 Darcy-Weisbach 공식으로 유속을 구하면 관로를 흐르는 유량은 약 0.05 m³/s이다.

$h_f = f \dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$

$10 = 0.015 \times \dfrac{1000}{0.2} \times \dfrac{V^2}{2 \times 9.8}$

$V^2 \approx 2.61,\quad V \approx 1.62\ \mathrm{m/s}$

$Q = V \times A = 1.62 \times \dfrac{\pi \times 0.2^2}{4} \approx 0.05\ \mathrm{m^3/s}$

수심평균유속을 구하는 3점법은 수심의 20 %, 60 %, 80 % 되는 지점의 유속을 측정해 평균하는 방법이다.

이때 유속분포의 대표성이 가장 큰 60 % 지점 값에 가중치 2를 주므로 식은 $V_m = \dfrac{V_{0.2} + 2V_{0.6} + V_{0.8}}{4}$ 가 된다. 아래첨자는 수면에서 잰 상대수심이므로 $V_{0.2}$는 수면 아래 0.2H, $V_{0.8}$은 0.8H 지점의 유속을 뜻한다.

• 수면 바로 아래 0.1H 지점은 바람과 표면장력의 영향을 받아 대표 유속으로 쓰지 않는다.
• 1.0H는 하상(바닥) 위치로 마찰 때문에 유속이 거의 0에 가까워 평균유속 산정에 넣지 않는다.

원형관이 만관 상태로 흐를 때 동수반경(R)은 지름의 1/4이다.

$R = \dfrac{D}{4} = \dfrac{40\ \mathrm{cm}}{4} = 10\ \mathrm{cm}$

Darcy–Weisbach 식으로 따져 보면 네 설명이 모두 옳다.

마찰손실수두는 $h_L = f\dfrac{L}{D}\cdot\dfrac{V^2}{2g}$ 로 표현되므로 마찰손실계수 f 와 관로 길이 L 에 비례하고, 유속 V 의 제곱에 비례한다.

또 원형 관이 가득 찬 상태의 동수반경은 $R = \dfrac{D}{4}$ 이므로 $D = 4R$ 을 대입하면 $h_L = f\dfrac{L}{4R}\cdot\dfrac{V^2}{2g}$ 가 되어 동수반경에 반비례함을 알 수 있다.

개수로의 유량은 단면적과 유속의 곱으로 구하며, 계산 결과는 80 m³/day이다.

$Q = A \times V = 20\ \mathrm{m^2} \times 4\ \mathrm{m/day} = 80\ \mathrm{m^3/day}$

Stokes 법칙에 따르면 독립입자의 침강속도는 입자 직경의 제곱에 비례하므로, 반비례한다는 설명은 옳지 않다.

$v = \dfrac{g(\rho_s-\rho)d^2}{18\mu}$

침강속도는 입자 밀도 및 중력가속도에 비례하고, 점성계수에는 반비례한다.

표면부하율은 유입량을 침전지의 수면적(길이×폭)으로 나눈 값이며, 계산 결과는 100 m³/m²/day이다.

$\text{표면부하율} = \dfrac{Q}{A} = \dfrac{30{,}000\ \mathrm{m^3/day}}{30\ \mathrm{m}\times 10\ \mathrm{m}} = 100\ \mathrm{m^3/m^2/day}$

깊이(수심)는 체류시간 산정에 쓰이는 값으로 표면부하율 계산에는 관여하지 않는다.

정수장 급속여과지의 표준 여과속도는 120~150 m/day 범위로 설계한다.

오존은 유기물을 산화 분해하여 생분해가 쉬운 형태로 바꾸므로 유기물의 생분해성을 증가시키며, 감소시킨다는 설명은 옳지 않다.

오존소독은 바이러스 불활성화와 병원균 살균에 효과가 크고, 전오존처리를 통해 응집효과를 높이는 데에도 활용된다.

펌프의 크기는 흡입구·토출구의 구경으로 나타내는 것이 일반적이다.

• 동일펌프 2대를 병렬 연결하면 양정은 거의 변하지 않고 양수량이 늘어난다(설명과 반대).
• 고장·정비에 대비해 예비펌프 설치는 일반적으로 권장된다.
• 캐비테이션을 방지하려면 이용 가능한 유효흡입수두가 펌프에 필요한 유효흡입수두보다 충분히 커야 하며, 단순히 일치시키는 것이 아니다.

펌프의 축동력은 유량에 비례한다.

$L = \dfrac{9.8\, Q\, H}{\eta}$

이 식에서 축동력은 전양정에도 비례하고 펌프 효율에는 반비례하므로, 전양정에 반비례하거나 효율에 비례한다는 설명은 옳지 않다.

여유율은 전동기 출력을 정할 때 축동력에 곱해 주는 값이므로 축동력과 반비례 관계가 아니다.

펌프의 비속도(Ns)는 펌프 임펠러의 형상을 나타내는 값으로, 형상이 비슷한 펌프끼리는 비속도가 유사하다.

$N_s = \dfrac{N\sqrt{Q}}{H^{3/4}}$

비속도는 회전속도(N)에 비례하고 유량(Q)이 증가할수록 커지며, 양정(H)이 작아질수록 오히려 증가하는 값이다.

펌프 운전 중 유속이 급격히 변하면서 압력이 낮아져 물이 기화되고 흐름 속에 기포(공동)가 발생하는 현상을 케비테이션이라 한다.

수격현상은 유속 급변으로 인한 압력파(충격압) 발생 현상이고, 수주분리는 관 내 압력 저하로 물기둥이 끊어지는 현상이며, 서징현상은 유량·압력이 주기적으로 변동하는 현상으로 케비테이션과 구분된다.

관수로의 마찰손실계수는 흐름이 층류인지 난류인지에 따라 달라지므로 이를 판별하는 레이놀즈수가 필요하다.

Moody 도표에서도 레이놀즈수와 상대조도를 이용해 마찰손실계수를 구한다.

펌프에 필요한 유효흡입수두(NPSH)는 회전속도가 높아질수록 커지므로, 회전속도에 반비례한다는 설명은 옳지 않다.

유효흡입수두는 토출량에 비례하고 흡입 비속도에는 반비례하며, 펌프마다 고유한 값을 가진다.