17년 1회차

응집제 주입율 결정 시에는 원수의 탁도·수온·pH·알칼리도, 응집침전 시설의 효율, 응집제의 종류를 고려한다.

역세척 유속과 균등한 수류분포는 여과지의 세척설비 설계와 관련된 사항으로, 응집제 주입율 결정 시 고려사항에는 해당하지 않는다.

침전 효율은 표면부하율(Q/A)이 낮을수록 향상되므로, 침강면적을 크게 하고 유량을 줄이는 것이 침전효율 증대 방안이다.

침강면적을 작게 하고 유량을 감소시킨다는 설명은 면적을 줄여 표면부하율을 높이는 방향을 포함하고 있어 침전효율 증대 방안으로 옳지 않다.

중간 정류벽 설치, 길이/폭 비 3~8배, 수심을 깊게 하는 것은 침전효율을 높이는 데 유리한 설계 방안이다.

플록형성지의 교반강도(G값)는 형성된 플록이 파괴되지 않도록 하류로 갈수록 점차 감소시키는 것이 바람직하므로, 하류로 갈수록 증가시킨다는 설명은 옳지 않다.

플록형성지는 혼화지와 침전지 사이에 침전지에 붙여 설치하고, 직사각형을 표준으로 플록큐레이터나 저류판을 두며, 단락류나 정체부 없이 충분히 교반되는 구조로 설계한다.

제시된 네 가지 기능 모두가 급속여과지에 요구되는 기능이다.

급속여과지의 1차 기능은 응집·침전을 거친 물에서 남은 탁질을 여층에 붙잡아 먹는물 수질의 여과수를 만드는 정화기능이며, 이를 계속 유지하려면 여층에 쌓인 탁질을 확실히 떼어내는 역세척 기능이 반드시 따라와야 한다.

또한 여층은 탁질을 일정량 붙잡아 두는 억류 기능을 하고, 전단 공정에서 원수 수질이나 유입 수량이 흔들려도 그 변동을 흡수해 후속 공정에 안정된 물을 보내는 완충 역할을 한다. 정수처리의 마지막 고액분리 단계라서 이 네 기능이 함께 요구된다.

차아염소산나트륨은 액체 상태의 약품이므로 자연유하, 압력수 혼합(인젝터), 계량펌프를 이용한 액체 주입방식이 표준이며, 가스로 유출시켜 가스상태로 직접 주입한다는 설명은 옳지 않다.

약품을 가스화하여 계량·주입하는 방식은 액화염소(염소가스)의 주입방식에 해당하는 설명으로, 차아염소산나트륨 용액의 주입방식과는 다르다.

완속여과지에서 모래층 위 수심(모래면에서 수면까지의 깊이)의 표준범위는 90~120cm이다.

이 수심은 여과지 표면에 걸리는 정수압을 일정하게 유지하고 원수 중 조류 번식이나 수온 변화의 영향을 줄이기 위해 설계기준으로 정해져 있다.

염소가 원수 중 유기물 등 전구물질과 반응하면 대표적으로 할로초산(HAA)과 같은 소독부산물이 생성된다.

염소계 소독부산물은 트리할로메탄(THM)과 할로초산류가 대표적이며, 이는 전구물질인 부식성 유기물과 염소의 치환·산화반응으로 생성된다.

• 염화비닐은 PVC 관 등에서 유래할 수 있는 물질로 염소-유기물 반응의 대표 부산물이 아니다.
• 스틸렌과 안티몬은 소독부산물이 아니라 별도의 화학·중금속 오염물질이다.

특징에 해당하는 것은 ㄴ, ㄷ, ㄹ이다. 다층여과지는 비중이 작은 안트라사이트를 위층에, 비중이 큰 모래를 아래층에 배치하여 여과층 전체를 유효하게 이용할 수 있는 구조다.

이 때문에 여과속도를 크게 할 수 있어 동일 처리수량에 대해 여과면적을 작게 할 수 있고, 여과층 전체의 손실수두 분산으로 여과지속시간이 길어진다.

반면 탁질 억류량에 대한 손실수두의 증가율(손실수두 상승 특성)은 모래단층여과지보다 크지 않고 지속시간이 짧지 않으므로 ㄱ은 해당되지 않는다.

자외선(UV) 소독의 단점으로 지적되는 것은 광회복(광재활성화) 현상이다.

UV에 의해 손상된 미생물의 DNA가 이후 가시광선에 노출되면 효소 작용으로 복구되어 소독 효과가 저하될 수 있어, 이는 장점이 아니라 UV 소독의 한계로 꼽힌다.

반면 무독성, 낮은 유지관리비, 소독부산물인 THM을 생성하지 않는 점은 UV 소독의 실제 장점이다.

액화염소 주입량은 처리수량과 주입률의 곱으로 계산하며, 그 값은 3kg/hr이다.

$1{,}000\ \mathrm{m^3/hr} = 1{,}000{,}000\ \mathrm{L/hr}$

$1{,}000{,}000\ \mathrm{L/hr} \times 3\ \mathrm{mg/L} = 3{,}000{,}000\ \mathrm{mg/hr} = 3\ \mathrm{kg/hr}$

수도사업자는 소독시설의 불활성화비를 1 이상으로 유지하여야 한다.

불활성화비는 실제 확보한 소독능(CT값)을 병원성 미생물 불활성화에 필요한 요구 CT값으로 나눈 값으로, 이 값이 1 미만이면 소독이 불충분함을 의미하므로 항상 1 이상을 유지해야 한다.

배출수 처리시설에서 침전지 슬러지는 여과지의 순환 세척배출수와 혼합해서는 안 된다는 것이 설계상 원칙이다.

세척배출수는 배출수지(조정조)로 모아 별도로 처리하고, 침전지에서 나오는 배슬러지는 별도 계통으로 농축·탈수 공정에 보내는 것이 일반적인 구성이다.

• 국내 대부분의 정수장은 철염이 아니라 황산알루미늄 계통 응집제를 주로 사용한다.
• 농축시설은 배출수지가 아니라 농축조와 관련 설비로 구성되며, 배출수지와 배슬러지지는 그 전 단계인 조정 공정의 구성이다.
• 슬러지 탈수성 실험은 연 1회가 아니라 수시로 실시해 운전조건에 반영해야 한다.

크립토스포리디움은 낭포체(oocyst)가 두꺼운 막을 가져 통상적인 염소처리로는 불활성화되지 않는 병원성 원충이다.

반면 막여과는 낭포체 크기 이상을 물리적으로 제거할 수 있고, 오존이나 급속여과(응집·침전과 결합한 여과)는 크립토스포리디움 대응 처리방식으로 인정된다.

수도용 분말활성탄의 품질 규격에서 선정 표준 항목에 해당하는 것은 염화물이다.

활성탄 규격은 흡착 성능을 나타내는 항목(요오드 흡착력, 메틸렌블루 탈색력 등)과 함께 제품에 섞여 들어올 수 있는 불순물 항목을 규정하는데, 염화물이 그 불순물 관리 항목의 하나이다.

• 철과 구리는 수도용 분말활성탄의 표준 선정 항목으로 규정되어 있지 않다.
• "산화물"은 특정 성분을 지칭하는 규격 항목이 아니다.

SV(공간속도, Space Velocity)는 입상활성탄층을 통과하는 시간당 처리수량을 활성탄의 충전 용적으로 나눈 값으로 정의된다.

단위는 1/hr이며, 값이 클수록 활성탄과 물의 접촉시간이 짧아짐을 의미한다.

• EBCT는 처리수량이 아니라 활성탄 충전용적을 처리수량(유량)으로 나눈 값으로, 설명이 반대로 되어 있다.
• 탄층의 두께(H)는 접촉시간을 선속도로 나눈 값이 아니라 선속도(LV)와 접촉시간(T)을 곱한 값이다.
• LV(선속도)는 처리수량을 활성탄층의 용적이 아니라 단면적으로 나눈 값이다.

오존처리는 강한 산화력으로 색도제거 효율이 높은 것이 특징이다.

오존은 염소보다 살균력이 강하고, 난분해성 유기물을 분해해 오히려 생분해성을 증가시키므로 이후 생물활성탄 등 후속 생물처리 공정과 연계된다. 또한 오존 처리 후 남는 배오존은 인체와 대기에 유해하므로 배오존처리 설비가 반드시 필요하다.

급속여과지의 역세척 유속은 단면적당 유량으로 계산하며, 그 값은 45m/hr이다.

$\text{면적} = 6\ \mathrm{m} \times 4\ \mathrm{m} = 24\ \mathrm{m^2}$

$Q = 18\ \mathrm{m^3/min} \times 60 = 1{,}080\ \mathrm{m^3/hr}$

$v = \dfrac{1{,}080\ \mathrm{m^3/hr}}{24\ \mathrm{m^2}} = 45\ \mathrm{m/hr}$

황산알루미늄은 수중에서 가수분해되며 수소이온을 방출해 pH를 낮추는 특성이 있다.

이 때문에 응집 시 원수의 알칼리도 소모와 pH 저하가 함께 발생하여 알칼리제 병용 주입이 필요할 수 있다.

• 황산알루미늄은 부식성이 강한 약품은 아니어서 비교적 취급이 용이한 편이다.
• 알칼리와 반응해 생성되는 것은 산화알루미늄이 아니라 수산화알루미늄(Al(OH)₃) 플록이다.
• 액상 제품도 널리 사용되며 고체(고형)만 쓰는 것은 아니다.

막여과의 여과법에는 정밀여과(MF), 나노여과(NF), 역삼투(RO), 한외여과(UF) 등이 있으며, 흡착여과법은 막여과의 종류가 아니다.

흡착여과는 활성탄 등 흡착재를 이용한 별개의 정수 공정으로, 막을 이용한 물리적 분리 방식인 막여과와는 원리가 다르다.

배출수 처리시설의 슬러지처리 공정은 조정 → 농축 → 탈수 → 건조 순서로 진행된다.

조정조에서 배출수를 균질화한 뒤 농축조에서 슬러지 농도를 높이고, 탈수 공정에서 함수율을 낮춘 후 건조·최종처분 단계로 이어지는 것이 일반적인 흐름이다.

먹는물관리법령상 먹는물 수질감시원이 되려면 수질환경기사 이상의 국가기술자격이 요구되며, 그보다 낮은 등급인 수질환경산업기사 소지자는 이 자격요건에 해당하지 않는다.

위생사 자격증 소지자, 미생물학 등 관련학과 졸업자, 식품위생행정 사무 종사 경력자는 법령상 인정되는 수질감시원 자격 요건에 해당한다.

수도법령상 소규모급수시설은 급수인구 100명 미만 또는 1일 공급량 20㎥ 미만인 급수시설을 기준으로 지정된다.

이 기준에 해당하는 시설은 일반 상수도시설보다 완화된 관리기준이 적용되는 소규모급수시설로 분류된다.

수질 및 수생태계 보전에 관한 법령상 조류경보 단계는 관심, 경계, 조류대발생의 3단계로 구성되며, 주의는 별도 단계로 규정되어 있지 않다.

상수원 구간에서는 남조류 세포수 등을 기준으로 이 3단계에 따라 경보가 발령·해제된다.

불활성화비 산정에는 잔류소독제 농도·수온·수소이온농도(pH)가 필요하고, 용존산소는 쓰이지 않는다.

불활성화비는 실제로 확보한 소독능을 요구되는 소독능으로 나눈 값이다.
불활성화비 = CT 계산값 ÷ CT 요구값
CT 계산값은 소독접촉지 유출부의 잔류소독제 농도 C와 소독접촉시간 T의 곱이므로 잔류소독제 농도 측정이 먼저 필요하다.

CT 요구값은 수온과 pH, 잔류소독제 농도에 따라 고시된 표에서 찾는 값이다. 같은 잔류염소 농도라도 수온이 낮거나 pH가 높으면 요구 CT가 커져 불활성화비가 떨어진다.

용존산소는 하천 수질이나 생물처리 상태를 판단하는 지표일 뿐 병원성 미생물의 염소 소독 효율을 좌우하지 않아 불활성화비 계산 항목에 들어가지 않는다.

불활성화비는 실제 확보된 소독능을 요구되는 소독능으로 나눈 값으로 계산한다.

$\text{불활성화비} = \dfrac{\text{잔류소독제농도(mg/L)} \times \text{소독제 접촉시간(분)}}{\text{소독능 요구값}}$

분자에 해당하는 잔류소독제농도와 접촉시간의 곱(CT값)이 분모인 요구 CT값보다 크거나 같아야, 즉 이 비율이 1 이상이어야 적정한 소독이 이루어진 것으로 본다.

수질 및 수생태계 보전에 관한 법령상 "폐수"는 물에 액체성 또는 고체성의 수질오염물질이 섞여 있어 그대로 사용할 수 없는 물을 말하며, 기체성 물질을 기준으로 정의되지 않는다.

비점오염원, 공공수역, 수질오염물질에 대한 나머지 정의는 법령상 표현과 일치한다.

지하수의 수질보존 등에 관한 규칙상 생활용수 기준으로 염소이온은 250mg/L 이하로 규정되어 있어, 500mg/L 이하라는 설명은 옳지 않다.

질산성 질소 20mg/L 이하, 수소이온농도 5.8~8.5, 톨루엔 1mg/L 이하 기준은 실제 규정과 일치한다.

먹는물수질기준에서 페놀은 심미적 영향물질이 아니라 건강상 유해영향 유기물질로 분류되는 항목이다.

아연, 철, 탁도는 맛·냄새·색 등 물의 심미적 특성에 영향을 주는 항목으로 심미적 영향물질에 해당한다.

먹는물수질공정시험기준의 페놀류-자외선/가시선 분광법에서는 과망간산칼륨이 사용되지 않는다.

이 시험법은 전처리한 시료를 4-아미노안티피린과 반응시켜 생성된 색소를 클로로포름으로 추출하고, 추출액에 남은 수분을 무수황산나트륨으로 제거한 뒤 흡광도를 측정하는 방식이다.

과망간산칼륨은 산화·적정 계열 항목에 쓰이는 산화제로, 이러한 발색·추출 과정과는 관련이 없다.

응집제 주입률은 자-테스터·SCD·제타전위 측정기로 정하며, 손실수두는 주입률 결정 수단이 아니다.

자-테스터는 원수를 여러 개의 비커에 나눠 담고 주입률만 달리해 혼화·플록형성·침전을 재현한 뒤 상징수 탁도가 가장 낮은 조건을 고르는 가장 기본적인 실험법이다.

• SCD는 응집 직후 입자가 띠는 하전을 전류 신호로 실시간 검출해, 하전이 중화되는 지점에 맞춰 주입률을 자동 제어하는 계기다.
• 제타전위 측정기는 응집제 투입 후 입자 표면전위가 0에 가까워지는 주입량을 찾아 최적 주입률을 판단한다.

반면 손실수두는 여과지의 여층이 얼마나 막혔는지를 나타내 역세척 시기를 판단하는 지표이므로, 응집제 주입률을 정하는 방법과는 쓰임이 다르다.

수도법령상 정수지 및 배수지에 수질자동측정장치를 설치해야 하는 대상은 시설용량 1일 10,000㎥ 이상인 정수장이다.

일정 규모 이상의 정수장은 수소이온농도·온도·잔류염소 등을 연속 감시하여 유해 미생물이나 화학물질 투입과 같은 이상 상황을 조기에 확인하도록 하고 있다.

수질오염공정시험기준상 화학적산소요구량(COD)은 과망간산칼륨 또는 중크롬산칼륨을 이용한 적정법(용량법)으로 측정하는 대표적인 항목이다.

총유기탄소(TOC)는 기기분석법, 부유물질과 n-Hexane 추출물질은 중량법으로 측정하므로 용량법에 해당하지 않는다.

빈칸에 들어갈 값은 0.3이다.

먹는물수질공정시험기준 총칙은 항량을 "같은 조건에서 1시간 더 건조하거나 강열했을 때 전후의 무게 차가 시료 1g당 0.3mg 이하"인 상태로 규정한다. 즉 더 가열해도 무게가 사실상 변하지 않아 수분이나 휘발분이 모두 날아갔다고 볼 수 있는 시점이다.

증발잔류물이나 강열잔류물처럼 무게를 재서 농도를 구하는 항목은 건조가 덜 끝난 상태에서 칭량하면 결과가 과대평가된다. 그래서 연속한 두 칭량값의 차이를 위 기준과 비교해 건조 종료를 판정하며, 0.1·0.5·1.0mg 같은 값은 이 기준에서 쓰이지 않는 수치다.

수질오염공정시험기준상 생물화학적 산소요구량(BOD)의 최대보존기간은 24시간이 아니라 48시간이며, 4℃에서 냉장 보관해야 한다.

탁도 48시간, 부유물질 7일, 화학적 산소요구량 28일이라는 나머지 보존기간은 실제 기준과 일치한다.

산성 표준용액부터 시작해 pH 4 → 세척 → pH 7 → 세척 → pH 10 → 세척 순으로 보정하는 것이 옳다.

pH 미터 보정은 낮은 pH의 프탈산염 표준용액(pH 4.00 또는 4.01)에서 출발해 인산염 표준용액(pH 6.88 또는 7.00), 탄산염 표준용액(pH 10.07 또는 10.01)으로 pH가 커지는 방향으로 진행한다. 세 점을 잡아야 전극의 기울기(감도)와 영점을 함께 맞출 수 있다.

핵심은 표준용액을 바꿀 때마다 정제수로 3회 이상 씻고 거름종이로 가볍게 닦아내는 세척 단계를 반드시 끼워 넣는 것이다.

앞 용액이 전극에 묻은 채 다음 용액에 담그면 표준용액이 오염되어 보정값이 틀어진다.

• 세척을 맨 앞과 맨 뒤에만 두어 표준용액을 갈아탈 때마다 들어가야 할 중간 세척이 빠진 순서는 앞 용액이 다음 표준용액을 오염시키므로 기준 절차를 충족하지 못한다.
• pH 10에서 시작해 pH 4로 내려오는 역순은 기준이 정한 보정 진행 방향이 아니다.

수질오염공정시험기준상 냄새 측정 시 시료는 항온수조 또는 항온판에서 40~50℃까지 가열하여 냄새를 측정하며, 25~35℃로 가열한다는 설명은 옳지 않다.

지표수·지하수·폐수 등에 적용 가능하다는 점, 잔류염소 냄새를 측정에서 제외하는 점, 측정자를 5명 이상으로 하는 점은 실제 시험기준과 일치한다.

화학적산소요구량(COD) 공정시험기준은 적정법-산성 과망간산칼륨법, 적정법-알칼리성 과망간산칼륨법, 다이크롬산칼륨법을 채택하고 있다. 이온전극법은 불소, 암모니아성질소 등의 시험방법에 해당하며 COD 측정법이 아니므로 ㄷ은 제외된다. 따라서 ㄱ, ㄴ, ㄹ이 COD 시험방법에 해당한다.

부유물질 농도는 28 mg/L이다.

부유물질은 여지에 걸린 고형물의 무게를 시료 부피로 나눠 구한다.
SS(mg/L) = (여과 후 여지 무게 − 여과 전 여지 무게) × 1,000 ÷ 시료량(mL)
= (28.4 − 25.6) × 1,000 ÷ 100
= 2.8 × 10 = 28 mg/L

1,000을 곱하는 것은 mL를 L로 환산하기 위해서다. 시료 100mL는 0.1L이므로 걸러진 고형물 2.8mg을 0.1L로 나누어도 곧바로 28mg/L가 나온다.

2.8은 이 부피 환산을 아예 빠뜨렸을 때, 280은 환산 배수를 10배 크게 잡았을 때 나오는 값이다.

수도법령상 수도정비기본계획에는 수돗물의 수질개선, 수도공급구역, 수돗물의 중장기수급에 관한 사항 등이 포함되지만, 수도사업의 경영체계 개선계획은 이 계획의 포함 사항이 아니다.

경영체계·경영개선에 관한 사항은 수도정비기본계획과는 별개의 경영진단·개선 절차에서 다루어지는 영역이다.

수질오염공정시험기준상 염소이온을 적정법(질산은적정법)으로 분석할 때는 질산은용액을 표준용액으로 사용해 시료 중 염소이온과 반응시켜 종말점을 구한다.

티오황산나트륨, 옥살산나트륨, 과망간산칼륨 용액은 각각 다른 항목(잔류염소, 산화환원 적정 등)의 분석에 사용되는 시약이다.

침전지의 주된 기능은 침전기능, 완충기능, 슬러지 배출기능이며, 확산기능은 침전지의 주된 기능으로 분류되지 않는다.

침전지는 응집된 플록을 중력으로 가라앉혀 제거하고 유량 변동을 완충하며, 가라앉은 슬러지를 배출하는 역할을 한다.

액체약품 주입설비의 배관은 약품에 의한 부식을 견뎌야 하므로 고무라이닝강관, 염화비닐라이닝강관, 경질염화비닐관 등이 사용되며, 라이닝 처리가 없는 일반 강관은 부식에 취약해 사용되지 않는다.

약품과 직접 접촉하는 배관은 내식성이 확보된 라이닝관이나 합성수지관을 사용하는 것이 원칙이다.

정수약품 저장설비 용량 기준에서 알칼리제의 간헐주입 시 저장량은 5일분이 아니라 10일분 이상으로 하는 것이 옳다.

응집제 30일분 이상, 알칼리제 연속주입 시 30일분 이상, 응집보조제 10일분 이상이라는 나머지 기준은 실제 설계기준과 일치한다.

침전지 양쪽 벽 위에 설치된 레일을 따라 브리지(트러스) 전체가 주행하면서 슬러지를 수집기로 이동시키는 방식으로, 주행브리지식 슬러지 수집기의 전형적인 구조이다.

그림에서 레일 위를 트러스틀(주행 대차)이 좌우로 이동하며 침전지 폭 전체에 걸쳐 슬러지를 긁어모으는 구조로, 종단면도에서 레일을 따라 대차가 이동하고 평면도에서도 레일 위 트러스가 왕복 이동하는 형태를 보인다.

• 체인플라이트식: 무한궤도 체인에 플라이트가 부착된 방식이므로 그림과 다르다.
• 수중대차식: 물속에 잠긴 대차가 이동하는 방식이므로 그림과 다르다.

여과지와 정수지 사이 모든 여과지 유출수가 혼합되는 지점에서는 탁도 시료를 4시간 간격으로 1일 6회 채취하여 측정하는 것이 검사주기 기준이다.

이는 여과수 탁도를 상시에 가깝게 감시하여 여과 공정 이상을 조기에 파악하기 위한 기준이다.

약품침전지의 표면부하율은 처리수량을 침전지 표면적으로 나눈 값이며, 계산 결과는 10m³/m²·d이다.

$\text{표면적} = 15\ \mathrm{m} \times 50\ \mathrm{m} = 750\ \mathrm{m^2}$

$\text{표면부하율} = \dfrac{7{,}500\ \mathrm{m^3/day}}{750\ \mathrm{m^2}} = 10\ \mathrm{m^3/(m^2\cdot day)}$

중심축회전식 슬러지 수집기의 원주속도는 0.6m/min 이하로 한다.

수집기가 빠르게 회전하면 이미 가라앉은 슬러지가 다시 떠올라 침전 효율이 떨어지므로, 수집기 주변부의 속도를 낮게 제한하는 것이다.

직렬로 이었을 때와 병렬로 이었을 때의 전류비는 1 : 4이다.

그림의 두 회로는 모두 Ra = 1Ω, Rb = 1Ω에 DC 10V를 걸어 준 것이고, 왼쪽은 두 저항이 직렬로, 오른쪽은 두 저항이 병렬로 연결되어 있다.

직렬 합성저항은 1 + 1 = 2Ω이므로
I₁ = 10 ÷ 2 = 5 A

병렬 합성저항은 (1 × 1) ÷ (1 + 1) = 0.5Ω이므로
I₂ = 10 ÷ 0.5 = 20 A
따라서 I₁ : I₂ = 5 : 20 = 1 : 4가 된다. 같은 전압에서 저항을 병렬로 나누면 합성저항이 작아져 전류가 그만큼 커진다.

변압기의 층간단락(내부고장) 보호에는 1차·2차 전류의 비율 차이를 검출하는 비율차동계전기가 사용된다.

지락과전류계전기와 선택지락계전기는 지락사고 보호용이고, 결상계전기는 결상(단선) 검출용으로 변압기 내부 층간단락 보호와는 목적이 다르다.

금속제 수도관을 접지극으로 사용하려면 대지와의 전기저항값이 3Ω 이하여야 한다.

접지저항이 충분히 낮아야 사고전류를 안전하게 대지로 흘려보낼 수 있기 때문에, 수도관로를 접지극으로 이용할 때에는 이처럼 낮은 저항값을 요구한다.

수질변화가 적고 염소요구량이 거의 일정한 상태에서 처리수량만 변화할 때는 유량비례제어 방식을 채택한다.

이 방식은 미리 설정된 염소주입률에 유량 신호를 곱해 주입량을 자동으로 비례 조절하므로, 수질 피드백 없이도 유량 변화에 맞춰 일정한 주입률을 유지할 수 있다.

• 정치제어는 주입량을 일정하게 고정하는 방식이라 유량 변화에 대응하지 못한다.
• 피드포워드제어와 케스케이드제어는 별도의 수질(잔류염소 등) 신호를 조합해 보정하는 방식으로, 수질변화 대응이 목적인 제어에 가깝다.

공칭전압 22.9kV 계통에서 사용하는 차단기의 정격전압은 25.8kV이다.

정격전압은 차단기가 정상적으로 견디며 동작할 수 있는 최고 전압으로, 계통의 공칭전압에 절연·전압변동 여유를 더해 공칭전압보다 높은 표준값으로 정해진다. 22.9kV 계통에 대해서는 25.8kV가 표준 정격전압으로 채택되어 있다.

상수도시설 계측제어의 신호변환용 기기에 해당하지 않는 것은 제너베리어이다.

제너베리어는 방폭지역과 비방폭지역 사이에서 회로에 과대한 전압·전류가 유입되지 않도록 제한하는 안전 격리소자이며, 신호의 형식 자체를 바꾸는 변환기가 아니다.

• 직선화변환기는 비선형 신호를 선형 신호로 바꾸는 변환기이다.
• 절연변환기는 입출력 회로를 전기적으로 분리하면서 신호를 전달하는 변환기이다.
• 디스트리뷰터는 하나의 신호를 여러 계통으로 분배하는 신호변환용 기기이다.

전동기 과부하 원인 설명 중 옳지 않은 것은 축류펌프의 과부하 조건에 관한 서술이다.

비속도가 큰 축류펌프는 일반적으로 유량이 감소하고 양정이 커질수록 오히려 축동력이 증가하는 특성을 가지므로, 과대양정에서 과부하가 발생한다면 그 조건은 과대유량이 아니라 과소유량 쪽에 가깝다.

반대로 비속도가 작은 원심펌프는 유량이 늘어날수록 축동력이 커지는 특성이 있어, 과소양정에 따른 과대유량에서 과부하가 발생한다는 설명은 타당하다.

농형 유도전동기의 기동방식이 아닌 것은 2차저항기동이다.

2차저항기동은 회전자 권선에 외부 저항을 접속해 기동전류를 억제하는 방식으로, 회전자에 권선이 있는 권선형 유도전동기에서만 가능하다.

스타델타기동, 리액터기동, 기동보상기기동은 모두 고정자 쪽에서 기동전류를 낮추는 방식이라 농형 유도전동기에도 적용된다.

정수장 염소실에 비치할 것이 아닌 것은 자외선램프이다.

염소실은 염소가스 누출 사고에 대비한 공간이므로 방독마스크, 보호안경 등 개인보호구와 다수 인원이 사용할 수 있는 안전모를 비치해야 하며, 자외선램프는 UV 소독설비에 쓰이는 것으로 염소 취급과는 관련이 없다.

펌프 형식 선정 시 고려사항으로 옳지 않은 것은 고양정에 축류펌프를 사용해야 한다는 서술이다.

축류펌프는 저양정·대유량 조건에 적합한 펌프 형식이며, 양정이 높은 곳에는 벌류트펌프나 터빈펌프처럼 비속도가 작은 펌프 형식을 사용하는 것이 일반적이다.

계획토출량·전양정을 만족하며 효율이 높을 것, 계획흡입양정에서 캐비테이션이 발생하지 않을 것, 유지관리의 장단점을 검토할 것은 모두 타당한 선정 고려사항이다.

자동 또는 원격제어 펌프에 필요한 장치 설명 중 옳지 않은 것은 인터로크장치에 관한 서술이다.

펌프축봉수, 냉각수, 윤활수 등의 흐름 유무를 감시하는 장치는 유수검지장치이며, 인터로크는 이러한 검지 신호를 받아 이상 발생 시 펌프를 연동 정지시키는 안전 제어 기능을 가리키는 것이지 흐름 자체를 검지하는 장치의 명칭이 아니다.

만수검지장치, 압력검지장치, 소배관에 설치하는 전동밸브·전자밸브 등의 유수개폐장치는 모두 자동·원격운전에 필요한 정상적인 장치이다.

역류를 방지하는 밸브는 체크밸브이다.

체크밸브는 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 하여 배관 내 유체가 역방향으로 되돌아가는 것을 막는 밸브이며, 버터플라이밸브·콘밸브·볼밸브는 개도 조절이나 유량 차단이 주된 기능인 밸브이다.

유효율은 수돗물 생산량 대비 유효수량의 비율로 계산한다.

$\text{유효율} = \dfrac{76{,}000}{80{,}000} \times 100 = 95\%$

동일 회전수에서 펌프의 상사법칙에 따르면 동력은 임펠러 직경의 5제곱에 비례한다.

$\dfrac{P_2}{P_1} = \left(\dfrac{D_2}{D_1}\right)^5 = 1.4^5 \approx 5.38$

베르누이 방정식을 구성하는 수두가 아닌 것은 온도수두이다.

베르누이 방정식은 압력수두, 위치수두, 속도수두 세 가지 항의 합이 흐름을 따라 일정하다는 에너지 보존 관계를 나타내며, 온도는 이 식의 구성 요소가 아니다.

관수로 마찰손실에 관한 설명 중 옳지 않은 것은 관경이 커질수록 마찰손실이 커진다는 서술이다.

다르시-바이스바흐 식 $h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$에서 관경 $D$가 커지면 손실수두는 오히려 작아진다.

관이 길어질수록, 마찰계수가 커질수록, 유속이 빠를수록 마찰손실이 커진다는 설명은 모두 이 식과 부합하는 옳은 서술이다.

유속과 표면파의 전파속도(celerity)의 비교에 따른 흐름 분류에 해당하지 않는 것은 부정류이다.

상류·사류·한계류는 프루드수(유속 대 표면파 전파속도의 비)를 기준으로 나눈 흐름 분류이지만, 부정류는 시간에 따라 흐름 상태가 변하는지 여부로 정상류와 구분하는 별개의 분류 기준이다.

여과지 손실수두는 Kozeny 식으로 표현되며, 손실수두는 여과속도(유량)와 여층 두께에는 비례하고, 투수계수(투과계수)와 여과사의 입경 등에는 반비례한다. 즉 유량(ㄱ)과 여층의 두께(ㄷ)가 클수록 손실수두는 커지고, 투수계수(ㄴ)와 여과지의 면적(ㄹ)이 클수록 유속이 작아져 손실수두는 작아진다. 따라서 손실수두와 반비례하는 인자는 ㄴ, ㄹ이다.

Darcy의 법칙에서 유출속도 $v=k \cdot i$이며, 동수경사 $i=\dfrac{40}{200}=0.2$(수위차 40cm/여층두께 200cm).
투수계수 $k=0.08\,cm/sec$이므로 $v=0.08\times0.2=0.016\,cm/sec$를 m/day로 환산하면
$0.016\times864 = 13.824\,m/day$(1 cm/sec = 864 m/day).

면적 $A=\dfrac{Q}{v}=\dfrac{1500}{13.824}\approx 108.5\,m^2$로 108.5가 된다.

단위중량(비중량)은 힘을 부피로 나눈 물리량이므로, FLT계에서는 $[FL^{-3}]$로 표시된다.

$F = MLT^{-2}$이므로 이를 대입하면 MLT계에서는 $\dfrac{MLT^{-2}}{L^3} = ML^{-2}T^{-2}$가 된다.

따라서 두 차원계로 나열하면 $[ML^{-2}T^{-2}], [FL^{-3}]$이 된다.

개수로의 유량을 측정하는 유량계는 위어(堰) 유량계이다.

위어는 수로를 가로질러 둑을 설치하고 그 위를 넘는 월류수심을 측정해 유량으로 환산하는 방식이며, 노즐·벤추리·오리피스 유량계는 모두 관수로(폐수로)에서 사용하는 차압식 유량계이다.

이 조건에서 에너지 손실이 가장 큰 부분은 관 마찰(관 길이 300m)이다.

유입부, 단면적 변화, 밸브 등의 국부손실은 손실계수에 속도수두 $\dfrac{V^2}{2g}$ 하나를 곱한 값에 그치지만, 관 마찰손실은 $h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$에서 $\dfrac{L}{D} = \dfrac{300}{0.3} = 1000$이라는 매우 큰 계수가 곱해져 손실이 국부손실들보다 훨씬 크게 누적된다.

응집제 혼화과정 설명 중 옳지 않은 것은 응집제 확산시간은 20분 이상이 좋다는 서술이다.

혼화 단계는 응집제를 원수에 신속히 균일하게 확산시키는 것이 목적이므로 급속교반으로 통상 1분 이내의 짧은 시간에 확산이 이루어져야 하며, 20분과 같은 긴 확산시간은 오히려 응집효과를 떨어뜨린다.

혼화지 전단에 응집제를 투입하고 후단에 플록형성지를 두는 공정 순서는 옳은 설명이다.

펌프에 관한 설명 중 옳지 않은 것은 비속도가 회전속도와 토출량에 반비례한다는 서술이다.

비속도는 $N_s = \dfrac{N\sqrt{Q}}{H^{3/4}}$로 정의되어 회전속도 $N$과 토출량 $Q$에 비례하고 양정 $H$에는 반비례한다.

운전점이 양정곡선과 관로저항곡선의 교점으로 정해진다는 것, 비속도가 작으면 고양정·소용량 펌프라는 것, 전양정이 실양정·속도수두·압력수두·마찰손실수두의 합이라는 것은 모두 옳은 설명이다.

비속도 값이 가장 큰 펌프 형식은 축류펌프이다.

펌프는 비속도가 작은 순서대로 터빈펌프 → 벌류트펌프 → 사류펌프 → 축류펌프 순으로 커지며, 비속도가 클수록 저양정·대유량에 적합한 형식이 된다.

공동현상(캐비테이션) 방지대책으로 옳은 것은 흡입측 밸브를 완전히 개방하고 운전하는 것이다.

흡입측 밸브를 완전히 열면 흡입관로의 저항손실이 줄어들어 가용유효흡입수두가 커지므로 공동현상 발생 가능성이 낮아진다.

• 펌프 회전속도를 높이면 오히려 필요유효흡입수두가 커져 공동현상에 불리해진다.
• 펌프 설치 위치를 높게 하면 흡입양정이 늘어나 가용유효흡입수두가 작아져 불리해진다.
• 동일 성능이라면 한쪽흡입펌프보다 양쪽흡입펌프가 흡입 유속을 낮출 수 있어 공동현상에 더 유리하다.

직사각형 수로에서 수리학적으로 가장 유리한 단면은 수심이 저면폭의 절반(h = b/2)이고, 이때 경심이 수심의 절반(R = h/2)이 되는 단면이다.

유리한 단면이란 같은 단면적에서 윤변이 가장 짧아 경심이 최대가 되는 형태를 말한다. 단면적 A = bh, 윤변 P = b + 2h에서 A를 고정하고 P를 최소로 만들면
P = A/h + 2h → dP/dh = −A/h² + 2 = 0
A = 2h², 즉 bh = 2h²이므로 b = 2h가 된다.

이 조건을 경심에 대입하면
R = A ÷ P = bh ÷ (b + 2h) = 2h² ÷ 4h = h/2
가 되어 폭이 수심의 두 배인 단면에서 경심이 최대가 되고, 매닝식에 따라 유량도 최대가 된다.

• 수심을 저면폭의 1/3로 잡은 단면은 같은 면적에서 윤변이 더 길어져 경심이 작아진다.
• 경심을 수심의 2배나 3배로 둔 식은 성립할 수 없다. 직사각형 수로의 R = bh/(b+2h)는 언제나 h보다 작기 때문이다.

원관이 물로 가득 차 흐를 때의 동수반경은 반지름의 절반이다.

$R = \dfrac{A}{P} = \dfrac{\pi r^2}{2\pi r} = \dfrac{r}{2} = \dfrac{10}{2} = 5.0\ \mathrm{cm}$

직사각형 위어에서 유량 $Q$는 월류수심 $h$의 3/2제곱에 비례한다.

이는 위어 공식 $Q \propto h^{3/2}$에서 비롯되며, 삼각위어의 $Q \propto h^{5/2}$와 구분되는 직사각형 위어의 특징이다.

다르시-바이스바흐 식을 이용해 마찰손실계수 $f$를 구한다.

$h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$에서 $f = \dfrac{h_f \cdot D \cdot 2g}{L \cdot V^2} = \dfrac{3 \times 0.1 \times 19.6}{100 \times 5^2}$

$f = \dfrac{5.88}{2500} \approx 2.35 \times 10^{-3}$

동일 유량에서는 관경이 작을수록 유속이 커져 레이놀즈수가 커지므로, 원관 B의 레이놀즈수가 원관 A의 2배가 된다.

유량이 같으면 유속은 단면적에 반비례하여 $V \propto \dfrac{1}{D^2}$이고, $Re = \dfrac{VD}{\nu} \propto \dfrac{1}{D}$이므로 직경이 절반인 원관 B의 레이놀즈수는 원관 A의 2배가 된다.

CT값 설계기준으로부터 $T_{10}$을 구한 뒤 $T_{10}/T$ 비를 이용해 정수지의 체류시간을 구한다.

$T_{10} = \dfrac{CT}{C} = \dfrac{63.0}{0.9} = 70\ \mathrm{min}$

$T = \dfrac{T_{10}}{0.6} = \dfrac{70}{0.6} \approx 116.7\ \mathrm{min}$

레이놀즈수는 관성력과 점성력의 비로 정의된다.

레이놀즈수가 클수록 관성력이 점성력보다 우세해 흐름이 층류에서 난류로 전이되는 경향을 나타낸다.