17년 2회차

침전지 내 평균유속은 유량을 유수단면적(폭×수심)으로 나눈 값으로, 주어진 조건을 대입하면 3배가 된다.

표면부하율 $V_o=Q/A$가 3배, 침강면적 $A$가 0.5배이므로 유량은 $Q_{new}=3\times0.5\,Q_{old}=1.5\,Q_{old}$가 된다.

수심이 일정하다고 보면 평균유속은 유량을 폭으로 나눈 값에 비례하고 폭은 0.5배이므로, $\dfrac{v_{new}}{v_{old}} = \dfrac{1.5}{0.5}=3$이다.

용존공기부상법(DAF)은 미세기포로 플록을 부상시켜 분리하는 방식이어서, 수리학적 표면부하율을 재래식 침전지의 10배 이상으로 높게 잡을 수 있다.

나머지 설명은 DAF의 특성과 반대된다.

• DAF는 재래식 침전공정보다 플록형성에 걸리는 시간이 짧아도 된다.
• DAF에서 발생하는 슬러지는 부상 농축되어 침전 슬러지보다 고형물농도가 높은 편이다.
• 고탁도(100 NTU 이상) 원수가 유입될 경우 DAF 앞단에 전처리시설을 두어야 한다.

플록형성시간은 계획정수량 기준 20~40분을 표준으로 하며, 50~70분은 표준 범위를 벗어난다.

나머지 설명은 플록형성지 설계기준과 일치한다.

• 교반강도는 플록 파괴를 막기 위해 하류로 갈수록 점차 감소시키는 것이 좋다.
• 기계식 교반에서 플록큐레이터의 주변속도는 15~80 cm/s로 한다.
• 플록형성지는 정체부가 생기지 않는 구조로 설계한다.

급속여과지는 중력식과 압력식으로 구분하는 것을 표준으로 한다.

완속여과지가 개방된 중력식 구조만을 취하는 것과 달리, 급속여과지는 개방형 여과지(중력식) 외에 밀폐된 압력용기 형태(압력식)로도 설치할 수 있다.

필요한 여과지 수는 총 필요여과면적을 1지의 면적으로 나누어 구하며, 계산하면 30지이다.

총 필요여과면적 $A = \dfrac{Q}{V} = \dfrac{500000}{120} \approx 4166.7\ \mathrm{m^2}$이다.

여과지 수 $n = \dfrac{4166.7}{140} \approx 29.8$이므로, 올림하여 30지가 필요하다.

직접여과도 응집제 주입(응집공정) 자체는 필요하며, 다만 침전(또는 부상) 공정을 생략하고 곧바로 여과하는 방식이다.

따라서 "응집공정 없이 관리가 용이하도록 한다"는 설명은 직접여과의 정의와 어긋난다.

• 원수수질이 양호하고 장기적으로 안정되어 있어야 한다는 조건은 직접여과 채택의 전제 조건이다.
• 충분한 수질감시가 이루어져야 한다는 것도 필요한 고려사항이다.
• 원수수질이 악화될 경우를 대비해 일반적인 응집ㆍ침전ㆍ급속여과로 전환할 수 있는 설비를 갖추어야 한다.

단층 급속여과의 표준 여과속도와 여과 재개 시의 완속시동(slow start) 운전은 옳지만, 유출수 탁도를 1 NTU로 두는 관리는 옳지 않다.

급속여과지의 여과속도는 단층여과에서 120~150 m/day를 표준으로 한다. 또한 역세척 후 여과를 재개하면 초기 탁질누출이 일어나므로, 크립토스포리디움 대책으로 여과속도를 단계적으로 서서히 올리는 방식을 쓴다.

• 유출수 탁도 1 NTU는 병원성 원생동물 차단 목표로는 너무 느슨하다. 크립토스포리디움 등의 누출을 막으려면 여과지별 유출수 탁도를 0.1 NTU 이하 수준으로 관리해야 한다.

완속여과는 모래층 표면에 형성되는 생물막의 생물학적 작용으로 암모니아성질소나 냄새물질도 어느 정도 제거할 수 있다.

따라서 "암모니아성질소나 냄새의 제거 기능은 없다"는 설명은 완속여과의 특성과 어긋난다.

• 손실수두가 커져 통수량이 유지되지 않으면 표층 10 mm 정도를 삭취하여 재생한다.
• 여과지 유입수의 탁도는 연중 최고일 때도 10 NTU를 넘지 않도록 관리한다.
• 여과층 내 호기성박테리아의 생존을 위협할 만큼 용존산소가 낮은 물은 직접 완속여과하기에 적절하지 않다.

황산염환원균은 혐기성 세균으로, 지하수 등 산소가 부족한 환경에서 냄새 문제를 일으키기도 한다.

나머지 설명은 맛ㆍ냄새 원인물질의 생물학적 발생원 특성과 어긋난다.

• 흙냄새의 원인이 되는 방선균은 주로 호기성 조건에서 맛ㆍ냄새 물질을 발산한다.
• 방선균은 포자상태일 때는 냄새를 거의 발산하지 않는 것으로 알려져 있다.
• 편모조류는 주로 비린내(어취)를 유발하며, 곰팡이냄새나 풀냄새는 다른 조류군의 특징이다.

염소소독은 잔류성이 뛰어나고 대용량 처리에 경제적이지만, 내염소성 원생동물까지 완전히 제거하지는 못한다.

염소는 오존·자외선과 달리 배수·급수 계통에 잔류염소를 남겨 재오염과 세균 재증식을 억제한다. 주입설비가 간단하고 약품비도 저렴해 대규모 정수장에서 손쉽게 적용할 수 있다.

• 크립토스포리디움·지아디아의 오시스트는 두꺼운 벽에 싸여 있어 통상의 주입농도로는 불활성화되지 않는다. 이들에 대한 대응은 여과 강화와 오존·자외선 소독이 맡으므로 '완벽히 제거한다'는 서술은 옳지 않다.

완속여과방식은 모래층의 생물막을 이용하는 정수 방식이므로, 원칙적으로 전염소ㆍ중간염소처리를 하지 않는다.

나머지 설명은 전염소ㆍ중간염소처리의 일반 원칙과 어긋난다.

• 규조류(멜로시라, 시네드라 등)는 여과지 폐색을 일으키므로 응집침전 이후가 아니라 그 이전 단계에서 염소처리하는 것이 효과적이다.
• 마이크로시스티스와 같은 남조류는 세포 파괴에 따른 독소 방출 우려가 있어 전염소처리보다 중간염소처리로 신중히 다루는 것이 바람직하다.
• 원수 중 철ㆍ망간은 산화되어 불용성 산화물이 되어야 흡착ㆍ여과로 제거되므로, "용해성 산화물로 바꾼다"는 설명은 옳지 않다.

염소 저장량이 1,000 kg 이상인 시설에는 가스누출검지경보설비·중화반응탑·중화제 저장조·배풍기를 갖춘 제해(중화)설비를 설치한다.

누출 감지는 단순 측정이 아니라 검지 즉시 경보를 울려 대피와 초동조치를 가능하게 하는 가스누출검지경보설비가 담당한다.

누출된 염소가스는 배풍기가 흡인해 중화반응탑으로 보내고, 탑 안에서 저장조의 알칼리 중화제(가성소다 용액 등)를 순환·분무해 흡수·중화한 뒤 배출한다. 따라서 계량설비나 희석수조가 아니라 중화반응탑과 배풍기가 제해설비의 핵심 구성이다.

자외선반응조는 램프 모듈을 밀집 배치할 수 있는 치수로 설계하고 뱅크를 두 개 이상 두어야 하며, 설계유량에 여유율을 두지 않는다는 서술은 옳지 않다.

자외선 강도는 조사거리가 멀어질수록 급격히 약해지므로, 설계 안전인자를 반영해 램프 모듈이 촘촘히 배치되도록 반응조 치수를 정해야 필요한 유효조사량을 확보할 수 있다.

뱅크를 두 개 이상 두면 유량 변동에 맞춰 뱅크를 순차 가동해 조사량을 조절할 수 있고, 램프 교체나 슬리브 세정 등 유지관리 중에도 소독을 중단하지 않을 수 있다.

• 설계유량을 계획급수량 그대로 두고 여유율을 고려하지 않는다는 서술은 틀리다. 램프 노후화와 슬리브 오염에 따른 출력 저하와 유량 변동을 감안해 여유를 확보해야 한다.

표준적인 배오존 처리방법은 가열분해법ㆍ활성탄흡착분해법ㆍ촉매분해법의 세 가지이며, 세정분해법은 이에 해당하지 않는다.

세정(scrubbing)은 배오존 자체를 분해하는 방법이 아니라 다른 목적의 처리 방식으로, 배오존 처리방법 목록에 포함되지 않는다.

탈수 등을 거쳐 발생한 슬러지케이크는 고형 폐기물로서 「폐기물관리법」에 따라 처리된다.

역세척배출수, 배출수처리시설로 유입되는 월류수, 침전슬러지는 아직 액상ㆍ슬러지 상태의 배출수 계통으로 다루어지며, 폐기물관리법이 아닌 배출수 관련 규정의 적용을 받는다.

농축조의 용량은 계획슬러지량의 12~24시간분을 표준으로 하며, 22시간까지로 한정하는 것은 표준값과 다르다.

나머지 설명은 농축조 설계기준과 일치한다.

• 농축조의 고형물부하는 10~20 kg/m²ㆍday를 표준으로 한다.
• 농축성이 나쁜 슬러지에 대비해 고분자응집보조제 주입시설을 둘 수 있다.
• 농축된 슬러지를 탈수시설로 이송하기 전까지 저류조에 저장할 수 있도록 한다.

1,1,1-트리클로로에탄과 같은 휘발성유기화합물은 폭기(공기탈기)와 활성탄흡착 두 방법 모두로 제거할 수 있는 공통 대상물질이다.

휘발성이 커서 폭기로 공기 중에 날려 보낼 수 있고, 동시에 소수성이 있어 활성탄에도 잘 흡착된다.

• 음이온계면활성제는 주로 활성탄흡착으로 제거하며 폭기로는 효과가 크지 않다.
• 질산성질소는 이온교환이나 생물학적 탈질로 제거하는 물질이다.
• 비소는 응집침전이나 흡착제로 제거하는 무기물질로, 폭기ㆍ활성탄흡착의 주 대상은 아니다.

수도용 막모듈 성능기준에서 나노여과막의 여과성능은 0.05 ㎥/㎡·day 이상, 역삼투막의 염화나트륨 제거성능은 93 % 이상이다.

표의 여과성능은 정밀여과막·한외여과막 0.5, 역삼투막 0.05, 해수담수화 역삼투막 0.01로 갈수록 작아진다. 공경이 작아질수록 투과저항이 커지므로 나노여과막은 정밀·한외여과막의 0.5보다 낮은 0.05 수준으로 정해져 있다.

염화나트륨 제거성능은 나노여과막이 5~93 % 미만, 해수담수화 역삼투막이 99 % 이상이다. 나노여과막의 상한인 93 %가 그대로 역삼투막의 하한이 되므로 빈칸에는 93 % 이상이 들어간다.

전오존 주입설비는 강력한 산화력으로 원수 중 철ㆍ망간을 산화시켜 불용성 산화물로 전환하므로, 막여과 전처리로 철ㆍ망간 농도가 높은 원수에 적합하다.

산화된 철ㆍ망간은 입자화되어 막 표면의 파울링을 줄이면서 효과적으로 제거될 수 있다.

고압펌프가 정지할 때 발생하는 드로백(draw-back) 현상에는 드로백 탱크와 같은 전용 설비로 대처하며, 공기배제장치는 이에 대한 대책이 아니다.

나머지 설명은 역삼투 해수담수화설비의 일반 원칙과 일치한다.

• 동력회수장치의 형식은 효율ㆍ운전조작성ㆍ유지관리의 용이성 등을 고려해 선정한다.
• 막모듈을 장기간 운전 중지할 때는 중아황산나트륨을 보존액으로 사용한다.
• 해수담수화로 생산된 물은 pH나 경도가 낮아 다른 육지의 물과 혼합해 수질을 조정한다.

잔류소독제 농도는 소독 성능을 보수적으로 평가하기 위해 측정값 중 최솟값을 택해야 하며, 최댓값을 택하는 것은 원칙에 어긋난다.

나머지 설명은 CT계산값 산정 원칙과 일치한다.

• CT계산값은 잔류소독제 농도와 소독제 접촉시간을 곱해 구한다.
• 추적자시험에서는 주입된 추적자의 10 %가 정수지 유출지점 등으로 빠져나올 때까지의 시간을 접촉시간으로 한다.
• 이론적 접촉시간은 수리학적 체류시간에 정수지 장폭비에 따른 환산계수를 곱하여 구한다.

제시된 세 가지는 모두 부과권자가 과태료를 2분의 1의 범위에서 가중할 수 있는 사유에 해당한다.

과태료 부과기준의 일반기준은 위반의 내용·정도가 중대하여 이해관계인 등에게 피해가 크다고 인정되는 경우, 법 위반상태의 기간이 6개월 이상인 경우, 그 밖에 위반행위의 정도와 동기·결과 등을 고려해 가중할 필요가 있다고 인정되는 경우를 나란히 규정하고 있다.

다만 가중하더라도 과태료 총액은 법률이 정한 상한을 넘을 수 없다. 반대로 위반자의 사정을 참작해 같은 범위에서 감경할 수 있는 규정도 함께 두고 있다.

수질오염공정시험기준상 온수는 60~70 ℃로 규정되어 있으며, 40~50 ℃는 이 기준과 다르다.

나머지 항목은 공정시험기준의 온도 규정과 일치한다.

• 냉수는 15 ℃ 이하로 규정한다.
• 실온은 1 ℃~35 ℃로 규정한다.
• 상온은 15 ℃~25 ℃로 규정한다.

밀봉용기는 취급 또는 저장하는 동안에 기체 또는 미생물이 침입하지 않도록 내용물을 보호하는 용기를 말한다.

밀폐용기는 이물이 들어가거나 내용물이 손실되지 않도록 보호하는 용기, 기밀용기는 밖으로부터 공기나 다른 가스가 침입하지 않도록 보호하는 용기, 차광용기는 광선이 투과하지 않아 내용물의 광화학적 변화를 막는 용기로 각각 정의가 다르다.

수질오염공정시험기준상 노말헥산 추출물질(중량법)의 정량한계는 0.5 mg/L이며, 지표수·지하수·폐수 등에 공통으로 적용되는 기준값이다.

제시된 네 가지는 BOD 실험의 기구·희석범위·시약 조제·희석수 품질에 관한 규정으로 모두 옳은 내용이다.

BOD병은 300 mL를 원칙으로 하되 부득이하면 60 mL 이상을 쓸 수 있고, 5일간 산소 소비량이 40~70 %에 드는 희석배율의 시료를 골라 초기 용존산소량과 5일 배양 후 잔존 용존산소량의 차로 BOD를 산출한다.

아황산나트륨용액(0.025 N)은 Na₂SO₃가 2가이므로 당량이 $\dfrac{126.04}{2}=63.02$이고,
필요량은 $0.025\times 63.02\approx 1.58\ \mathrm{g}$이 되어 약 1.6 g을 정제수에 녹여 1,000 mL로 맞춘다.

희석수는 $(20\pm1)\ ^\circ\mathrm{C}$에서 5일 저장했을 때 용존산소 감소가 0.2 mg/L 이하여야 한다. 이보다 크면 희석수 자체가 유기물로 오염된 것이므로 새로 조제해야 한다.

용존산소-적정법 전처리에서 시료가 산화성 물질인 Fe(Ⅲ) 등을 함유한 경우, 황산을 넣기 전에 플루오린화칼륨 용액 1 mL를 가해 철 이온에 의한 정량 방해를 없앤다.

• 산화성 물질(잔류염소)을 함유한 경우는 아자이드화나트륨을 이용한 변법으로 처리한다.
• 미생물 플록이 형성된 경우는 황산구리-설파민산 시약으로 처리한다.
• 시료가 착색·현탁된 경우는 칼륨명반(황산알루미늄칼륨)을 이용한 응집침전법으로 전처리한다.

음이온류-이온크로마토그래피법에서 질산성질소의 정량한계는 0.1 mg/L이다.

먹는물 수질기준상 알루미늄은 0.2 mg/L를 넘지 아니하여야 한다.

알루미늄염 응집제(황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 등)를 사용하는 정수장에서는 처리수 중 잔류 알루미늄 농도 관리가 특히 중요하다.

직접여과의 바이러스 제거율은 통상 90 %(1 log) 수준이므로, 문제에 제시된 99 %(2 log)는 옳지 않다.

응집·침전을 거치는 급속여과와 완속여과는 각각 99 %(2 log) 제거가 가능하고, 정밀여과는 바이러스 입자를 안정적으로 걸러내지 못해 68.38 %(0.5 log) 수준에 그친다는 나머지 설명은 옳다.

물의 총경도는 Ca²⁺, Mg²⁺ 등 경도유발 이온만 CaCO₃로 환산해 합산하며, Na⁺·Cl⁻는 경도에 기여하지 않는다.

Ca 당량무게는 $40/2=20$, Mg 당량무게는 $24/2=12$이므로
Ca 경도 $=\dfrac{40}{20}\times50=100\ \mathrm{mg/L\ as\ CaCO_3}$
Mg 경도 $=\dfrac{40}{12}\times50\approx166.7\ \mathrm{mg/L\ as\ CaCO_3}$

두 값을 더하면 총경도는 약 267 mg/L as CaCO₃이다.

수질오염공정시험기준 총칙에서 “즉시”란 30초 이내에 표시된 조작을 하는 것을 말한다.

탁도 표준원액(400 NTU)은 황산하이드라진 용액과 헥사메틸렌테트라아민 용액을 반응시켜 만드는 포마진(formazin) 현탁액이다.

두 용액을 5.0 mL씩 섞어 실온에서 24시간 방치하면 축합반응으로 크기가 균일한 포마진 중합체 입자가 생성되고, 여기에 정제수를 넣어 100 mL로 맞추면 400 NTU 원액이 된다. 재현성이 좋아 탁도계 검정의 기준 물질로 쓰인다.

• 클로라민-T와 피리딘은 시안 분석 등의 발색에 쓰이는 시약이고, 염화암모늄은 완충·전처리용 시약이어서 탁도 표준액 조제와는 관계가 없다.

먹는물수질공정시험기준상 증발잔류물(total solids)의 정량한계는 5 mg/L, 정량범위는 5~20,000 mg/L이다.

잔류농약시험의 농약표준용액은 다이아지논, 페니트로티온, 파라티온 등 유기인계 농약을 대상으로 제조한다.

트라이아디메폰은 트리아졸계 살균제여서 이 유기인계 표준용액 제조 항목에는 포함되지 않는다.

먹는물수질공정시험기준상 총대장균군-막여과법에서 사용하는 여과막은 지름 47 mm, 공경 0.45 μm인 멸균 미생물 분석용 막이다.

한외여과막의 분리성능을 달톤 단위로 나타내며 배제율 90 %에 해당하는 분자량을 분획분자량(MWCO, molecular weight cut-off)이라 한다.

한외여과막은 공경이 나노미터 수준이어서 직접 측정이 어렵다. 그래서 분자량을 아는 표준물질(폴리에틸렌글리콜·덱스트란 등)을 통과시켜 배제율이 90 %가 되는 분자량을 찾아 막 성능을 간접적으로 표시한다.

따라서 분획분자량이 작을수록 조밀한 막이며, 이 값보다 큰 분자는 대부분 막에 걸러진다고 본다. 나머지 보기는 막 성능 규격으로 쓰이지 않는 표현이다.

미생물 시험용 시료가 잔류염소를 함유하고 있을 때는 티오황산나트륨을 투여하여 잔류염소를 중화시킨다.

자외선 소독에서 자외선 강도의 단위는 μW/cm²(단위 면적당 복사 에너지 세기)이다.

여기에 접촉시간을 곱한 조사량(dose)은 $\mu\mathrm{W/cm^2}\times\mathrm{s}=\mu\mathrm{J/cm^2}$ 단위로 표시되므로 강도 자체와는 단위가 다르다.

Na₂CO₃의 분자량은 $23\times2+12+16\times3=106$이므로 몰농도는 $M=\dfrac{2.65}{106}=0.025\ \mathrm{mol/L}$이다.

Na₂CO₃는 1몰당 2당량(원자가 2)이므로 규정농도는 $N=0.025\times2=0.05\ \mathrm{eq/L}$이다.

따라서 규정농도는 0.05 N, 몰농도는 0.025 M이다.

기중차단기(ACB)는 주로 저압(1 kV 이하) 회로에 적용되는 차단기로, 특고압 수전설비의 차단기로는 사용하지 않는다.

특고압 수전설비에는 공기차단기(ABB), 가스차단기(GCB), 진공차단기(VCB) 등이 적용된다.

절연내력시험 전압은 최대사용전압이 7,000 V 이하인 전동기의 경우 최대사용전압의 1.5배를 적용한다.

$3000\ \mathrm{V}\times1.5=4500\ \mathrm{V}$

선택지락계전기(SGR)는 병렬 회로 중 지락이 발생한 회선을 선택적으로 검출하기 위한 계전기이며, 두 전류의 크기 차이로 동작한다는 설명은 비율차동계전기 등에 해당해 옳지 않다.

과전류계전기는 단락·과부하 보호, 부족전압계전기는 전압이 설정값 이하일 때, 과전압계전기는 전압이 설정값 이상일 때 동작한다는 나머지 설명은 모두 옳다.

전동기의 회전속도 제어는 전압과 주파수를 함께 조절하는 전압주파수 제어방식으로 이루어진다.

전전압 제어, Y-△ 제어, 리액터 제어는 모두 기동전류를 억제하기 위한 기동방식일 뿐 속도제어 방식은 아니다.

콘밸브는 유량 조절을 위해 사람이 수동 또는 전동으로 개폐를 조작하는 밸브로, 유체력만으로 자동 개폐되는 밸브가 아니다.

• 풋밸브는 흡입관 말단에서 역류를 막기 위해 유체력으로 개폐된다.
• 체크밸브는 정방향 흐름에서 열리고 역류 시 자동으로 닫힌다.
• 플랩밸브도 유체력에 의해 자동으로 개폐되는 역류방지 밸브이다.

계측제어 기기에서 검출부·표현부·조절부의 정의는 모두 바르게 서술되어 있고, 전송부를 설명한 항목만 실제로는 조작부의 정의다.

계측제어 계통은 검출부가 수위·압력·수량·수질의 변화를 감지해 신호로 바꾸면, 전송부가 그 신호를 조절부와 표현부로 전달하고, 조절부가 목표값과 비교해 조작신호를 내보내는 순서로 이어진다. 표현부는 이 신호를 지시·기록·표시·경보의 형태로 보여 준다.

따라서 "조절부로부터 조작신호를 받아 제어목적을 달성하기 위하여 작동하는 장치"는 밸브 구동장치처럼 실제 조작량을 움직이는 조작부에 해당하며, 신호를 옮기기만 하는 전송부와는 역할이 다르다.

1:N 대향방식은 기지국 하나가 N개의 단말국을 순차적으로 폴링하며 감시·제어하므로, 신호 전송속도는 오히려 느려진다.

기지국이 다수의 단말국을 시분할로 처리해야 하므로 확장·개조가 곤란하고, 기지국 고장 시 전체 단말국 감시가 불가능해지며, 단말국 수가 적으면 경제성이 떨어진다는 나머지 설명은 옳다.

제어시스템의 운영체제(OS)는 유지보수성과 확장성을 위해 특정 업체에 종속되지 않는 개방형이 바람직하며, “비개방성이 바람직하다”는 설명은 옳지 않다.

업무 변경에 유연하게 대처하도록 설계하고, 데이터·프로그램을 백업 보관하며, 소프트웨어의 저작권을 확보해야 한다는 나머지 설명은 모두 타당하다.

피드백제어는 처리수량과 염소요구량이 변화하는 상황에서 잔류염소 측정값을 목표치와 비교해 편차를 줄이는 방향으로 주입량을 조절하는 방식이다.

미리 설정된 주입률로만 주입하는 방식은 정치제어, 사전 측정치로 주입량을 설정해 편차가 생기기 전에 조절하는 방식은 피드포워드제어, 비율제어계에 잔류염소계의 보정신호를 더하는 방식은 캐스케이드(복합)제어에 해당해 피드백제어와는 구분된다.

절연대 위 등 감전 위험이 없는 장소에서 사용하는 전기기계·기구는 접지 의무의 예외 대상이다.

전기기계·기구의 금속제 외함·외피, 금속제 물탱크 내부에 설치한 수중펌프의 탱크, 휴대형 전동기계·기구의 노출된 비충전 금속체는 모두 접지 대상에 해당한다.

고정식 기계톱은 안전인증대상이 아니라 자율안전확인대상 기계·기구에 해당한다.

고소작업대, 사출성형기, 압력용기는 산업안전보건법령상 안전인증대상 기계·기구에 포함된다.

산업안전보건법령상 안전보건관리책임자의 교육시간은 신규교육 6시간 이상, 보수교육 6시간 이상이다.

여과속도는 UFRV를 여과지속시간으로 나누어 구한다.

$\dfrac{576\ \mathrm{m^3/m^2}}{48\ \mathrm{hr}}=12\ \mathrm{m/hr}$

분 단위로 환산하면 $\dfrac{12}{60}=0.2\ \mathrm{m/min}$이므로 여과속도는 0.2 m/min이다.

제시된 네 항목이 모두 정수지 구조 기준과 어긋난다.

정수지의 유효수심은 3~6 m가 표준이므로 5~8 m는 기준과 다르고, 고수위로부터 상부 슬래브까지는 30 cm 이상의 여유고를 두어야 하며 바닥은 저수위보다 15 cm 이상 낮게 해야 하므로 20 cm·10 cm 역시 기준에 못 미친다.

분할 기준도 정수지는 검사·청소·수선으로 비울 때를 대비해 2지 이상으로 나누는 것이 원칙이므로 3지 이상이라는 서술과 다르다. 상부를 복개한다는 앞부분은 옳지만, 정지고·예상 홍수위에 대해 확보해야 할 높이를 0.5 m로 못 박은 뒷부분이 기준과 달라 그 항목도 옳지 않은 것에 포함된다.

막여과 공정에서 용해성 물질(이온성 물질)을 제거 대상으로 하는 여과법은 분리 공경이 매우 작은 나노여과법과 역삼투법이다.

정밀여과법과 한외여과법은 주로 부유물질·콜로이드성 입자를 제거 대상으로 하며 용해성 물질 제거에는 한계가 있다.

유기물 함량이 40 %를 초과하는 정수장 슬러지를 관리형 매립시설에 매립하려면 탈수된 슬러지의 수분함량이 85 % 이하여야 한다.

상향류식 침전지의 경사판 설치 표준에서 경사각은 55~60°로 한다.

침강장치는 원칙적으로 1단으로 설치하고, 설치면적이나 측벽·저류벽과의 간격도 별도 기준값이 정해져 있어 문제의 다른 보기 수치는 실제 설계기준과 다르다.

염소주입설비는 내진성과 내화성을 갖추어야 하며, 한랭한 시기에도 저장실·주입실의 실내온도를 항상 15~20 ℃로 유지하도록 하는 것이 설계기준이다.

기화기 설치가 요구되는 사용량 기준, 액화염소 저장조의 기수(예비기 반영 여부), 저장량 확보 기간은 모두 문제에 제시된 서술과 실제 기준이 달라 나머지 보기는 옳지 않다.

분말활성탄(PAC)은 기존 정수처리 공정에 약품처럼 투입해 사용하므로 별도의 여과지(접촉조)를 새로 만들 필요가 없다.

반면 입상활성탄(GAC)은 원생동물이 번식할 우려가 있고 사용 후 재생하여 다시 쓸 수 있으며, 분말활성탄은 일시적·단기간 처리에 경제적이라는 나머지 설명은 모두 옳다.

DSU(Data Service Unit)는 컴퓨터 등에서 나온 직렬 유니폴라 신호를 전송에 적합한 바이폴라 신호로 변형해 주는 장치이다.

디지털 신호를 아날로그로 바꾸는 것은 모뎀의 기능이고, T1/E1 트렁크를 나누어 쓰는 장비는 멀티플렉서, 컴퓨터를 LAN에 연결하는 장치는 랜카드(NIC)의 기능이다.

Manning 공식 $V=\dfrac{1}{n}R^{\frac{2}{3}}I^{\frac{1}{2}}$에서 I는 동수경사, 즉 흐름 방향 단위길이당 발생하는 손실수두를 뜻한다.

수로 길이 $L$ 구간에서 손실수두가 $h_L$일 때 $I=\dfrac{h_L}{L}$이 되므로 무차원 값이며, 개수로에서는 수면경사, 관수로에서는 동수경사선의 기울기로 나타난다.

• 경심 R은 단면적을 윤변으로 나눈 값($R=\dfrac{A}{P}$)이며 윤변을 단면적으로 나눈 값이 아니다.
• 원형관이 가득 찬 경우 $R=\dfrac{\pi D^{2}/4}{\pi D}=\dfrac{D}{4}$이므로 D/2가 아니다.
• n은 관벽·수로벽의 거칠기를 나타내는 조도계수이며 유량계수가 아니다.

점도계는 유체의 점성을 측정하는 계기로 유량측정과는 관련이 없다.

오리피스, 벤츄리관, 노즐미터는 모두 차압을 이용한 대표적인 유량측정 기구이다.

수문에는 수위 4 m에 해당하는 깊이만큼 물이 작용하므로, 작용 면적은 $6\ \mathrm{m}\times4\ \mathrm{m}=24\ \mathrm{m^2}$이고 압력 중심의 깊이는 $4/2=2\ \mathrm{m}$이다.

전수압은 $F=\gamma \times h_c \times A = 1000\ \mathrm{kgf/m^3}\times2\ \mathrm{m}\times24\ \mathrm{m^2}=48000\ \mathrm{kgf}$이다.

이를 톤으로 환산하면 전수압은 48 tonf이다.

압력의 차원은 힘을 면적으로 나눈 것이므로 $[F]/[L^2]=[MLT^{-2}]/[L^2]=[ML^{-1}T^{-2}]$가 되어야 하며, 보기의 [ML⁻²]는 올바른 압력 차원과 달라 옳지 않다.

밀도 [ML⁻³], 속도 [LT⁻¹], 힘 [MLT⁻²]는 모두 올바른 차원 표시이다.

Manning 공식으로 구한 유속과 관 단면적을 곱하면 하루 유량은 약 21,300 m³/day이다.

동수경사 $S=\dfrac{h_L}{L}=\dfrac{20}{2000}=0.01$이고 만관 흐름이므로 경심은 $R=\dfrac{D}{4}=\dfrac{0.4}{4}=0.1\ \mathrm{m}$이다.

Manning 공식 $V=\dfrac{1}{n}R^{2/3}S^{1/2}=\dfrac{1}{0.011}\times0.1^{2/3}\times0.01^{1/2}\approx1.96\ \mathrm{m/s}$이다.

관 단면적은 $A=\pi r^2=\pi\times0.2^2\approx0.126\ \mathrm{m^2}$이므로 유량은 $Q=VA\approx0.246\ \mathrm{m^3/s}$이고, 하루 단위로 환산하면 $Q=0.246\times86400\approx21{,}300\ \mathrm{m^3/day}$이다.

동수경사선은 관내 물의 위치수두와 압력수두의 합으로 나타내는 선이다.

여기에 속도수두를 더하면 에너지선(총수두선)이 된다.

• 개수로 흐름에서는 수면 자체가 곧 동수경사선이므로 수면보다 높게 형성된다는 설명은 옳지 않다.
• 동수경사는 유량이 커질수록 마찰손실이 커져 더 급해지므로 유량과 무관하게 항상 일정하다는 설명도 옳지 않다.
• 속도에너지와 위치에너지의 합으로 나타낸다는 설명은 조합이 잘못된 것으로, 동수경사선은 압력수두와 위치수두의 합이다.

유입구가 각지고 급격히 수축될수록 유입손실계수가 커지고, 완만하게 벌어질수록 작아진다. 그림에서는 관 끝을 직각으로 자른 형태가 가장 크고 나팔형(벨마우스)이 가장 작다.

그림의 네 형태는 각각 입구가 크게 벌어진 나팔형, 관 끝을 벽면과 직각으로 자른 형태, 입구를 비스듬히 깎아 낸 테이퍼(모따기)형, 모서리를 둥글게 다듬은 형태다. 유입손실은 $h_e=f_e\times\dfrac{V^{2}}{2g}$로 계산되므로 같은 유속이라면 $f_e$가 큰 형상일수록 손실수두가 커진다.

직각으로 자른 입구는 입구 직후에 흐름이 크게 축류되어 $f_e$가 0.5 정도로 가장 크고, 비스듬히 깎은 형태와 둥글게 다듬은 형태 순으로 작아지며, 흐름을 거의 박리 없이 받아들이는 나팔형은 0.01 내외까지 떨어진다. 따라서 큰 순서는 직각 → 테이퍼 → 둥근 모서리 → 나팔형이 된다.

Hazen-Williams 공식에 값을 대입하면 손실수두는 약 6.78 m이다.

유량을 초 단위로 바꾸면 $Q=500\ \mathrm{m^3/hr}=0.139\ \mathrm{m^3/s}$이다.

$h_L=10.666\times C^{-1.85}\times D^{-4.87}\times Q^{1.85}\times L=10.666\times110^{-1.85}\times0.5^{-4.87}\times0.139^{1.85}\times5000$

계산하면 $h_L\approx6.78\ \mathrm{m}$이다.

급속혼화지는 응집제가 원수 전체에 신속하고 균등하게 확산되도록 설계해야 하며, 수류 전체가 한 방향으로 동시에 회전하는 구조는 오히려 단락류(short-circuiting)를 유발해 혼화 효율을 떨어뜨리므로 지양해야 하는 구조다.

따라서 단락류가 발생하도록 설계한다는 설명은 급속혼화지 구조 원칙과 반대된다.

• 기계식 급속혼화장치의 체류시간을 1분 이내로 짧게 두는 것은 실제 설계기준에 부합한다.
• 응집제 주입 직후 즉시 급속교반하는 것도 응집 효율을 위한 일반적 원칙이다.
• 수류식·기계식·펌프 확산식 등이 급속혼화 방식으로 쓰이는 것도 맞는 설명이다.

베르누이 정리는 개수로에서 수문(gate)을 통과하는 유량 계산과 같은 실제 수리 문제에도 적용할 수 있다.

베르누이 정리는 이상유체의 정상류에서 유선을 따라 총 에너지(수두)가 일정하다는 원리이므로, 총 에너지가 항상 일정하지 않다는 설명은 옳지 않다.

또한 총수두는 압력수두와 위치수두뿐 아니라 속도수두까지 포함한 세 항의 합으로 표현되므로, 압력수두와 위치수두의 합만으로 나타낸다는 설명도 정확하지 않다.

펌프 대수 결정 기준, 배수펌프의 정의, 취수·송수펌프의 운전점에 관한 서술이 모두 잘못됐다.

• 펌프 대수는 최대 계획수량만이 아니라 계획수량의 변동 범위(최소~최대)와 유지관리·고장 대비까지 함께 고려해 결정한다.
• 정수지에서 배수지로 물을 보내는 펌프는 송수펌프이며, 배수펌프는 배수지에서 급수구역으로 물을 내보내는 펌프다.
• 취수·송수펌프는 효율이 높은 운전점에서 운전되도록 대수를 정해야 하며, 효율이 낮은 점에서 운전하도록 정하지 않는다.

반면 예비기에 관한 서술은 옳다 — 원칙적으로 예비기를 두되, 설비의 중요도와 운영조건을 따져 설치 여부와 대수를 조정할 수 있다.

수격작용에서 매우 높은 충격압은 수주분리로 생긴 공동부가 사라지면서 분리되었던 물기둥이 다시 부딪혀 합쳐지는 순간에 발생하는 것이지, 물기둥이 분리되는 순간에 발생하는 것이 아니다.

따라서 물기둥이 분리될 때 높은 충격압이 발생한다는 설명은 수격작용의 발생 기전과 어긋난다.

• 압력 상승으로 펌프·밸브·관로가 파괴될 수 있다는 설명은 수격작용의 대표적 피해 양상으로 맞는 내용이다.
• 급격한 압력강하로 관내에 공동부가 생겨 수주가 분리된다는 설명도 수주분리 현상을 옳게 기술한 것이다.
• 유속이 급변하면 수압도 급변한다는 설명은 수격작용의 기본 원리 그대로다.

비속도(Ns)는 회전수·유량·양정을 이용해 구하며, 계산하면 약 2,316이다.

비속도 공식은 $N_s=\dfrac{N\sqrt{Q}}{H^{3/4}}$이며, 여기서 유량은 관용적으로 $\mathrm{m^3/min}$ 단위를 사용한다.

$Q=1\ \mathrm{m^3/sec}=60\ \mathrm{m^3/min}$이므로 $N_s=\dfrac{1000\times\sqrt{60}}{5^{3/4}}\approx\dfrac{7746}{3.34}\approx2{,}316$이다.

펌프 성능곡선은 유량 변화에 따른 양정수두, 효율, 축동력을 함께 나타낸 곡선이다.

• 곡선에 효율이 포함되므로 효율과 무관하다는 설명은 옳지 않다.
• 펌프는 효율이 가장 높은 지점(최적 효율점) 부근에서 운전하도록 설계·선정하는 것이 원칙이며, 효율이 가장 낮은 점에서 운전한다는 설명은 반대로 서술된 것이다.
• 전양정은 실양정에 각종 손실수두를 더한 값이며, 그 반대로 서술한 설명은 관계가 뒤바뀐 것이다.

펌프 선정 시에는 계획 토출량, 펌프 효율, 캐비테이션 발생 여부 등 펌프 자체의 수리적·기계적 성능과 직결된 항목을 검토한다.

설비 규모는 펌프 자체의 선정 기준이라기보다 시설 전체의 계획 범주에 속하는 항목이어서, 펌프 선정 시 직접 고려하는 항목으로 보기 어렵다.

다층(경사판) 침전지에서 제거율을 높이려면 표면부하율을 낮추어야 하며, 유량을 늘리면 오히려 표면부하율이 커져 제거율이 떨어진다.

따라서 제거율을 높이기 위해 유량을 증가시킨다는 설명은 침전 원리와 반대다.

• 침강면적을 늘리기 위해 침전지 중간에 경사판을 설치한다는 설명은 다층침전지의 기본 원리에 맞다.
• 플록의 침강속도가 커질수록 침전효율이 높아진다는 설명도 옳다.
• 슬러지 배출을 원활히 하기 위해 판을 경사지게 설치한다는 설명도 맞다.

Darcy-Weisbach 공식으로 단위길이당 손실수두를 구하면 약 0.031 m이다.

유속을 환산하면 $V=18{,}000\ \mathrm{cm/min}=180\ \mathrm{m/min}=3\ \mathrm{m/s}$이다.

$\dfrac{h_L}{L}=f\times\dfrac{1}{D}\times\dfrac{V^2}{2g}=0.027\times\dfrac{1}{0.4}\times\dfrac{3^2}{2\times9.8}\approx0.031$이다.

상류(subcritical flow)가 되기 위한 한계는 프루드수 1(임계류)이며, 이때의 유량이 최대유량이 되어 약 44.2 m³/s이다.

직사각형 수로에서 임계유속은 $V_c=\sqrt{gh}=\sqrt{9.8\times2}\approx4.43\ \mathrm{m/s}$이다.

이때 유량은 $Q_c=V_c\times A=4.43\times(5\times2)\approx44.2\ \mathrm{m^3/sec}$이며, 이보다 유량이 커지면 사류(초임계류)로 전환된다.

총수두는 위치수두, 압력수두, 속도수두를 모두 더한 값으로, 계산하면 약 7.7 m이다.

압력수두는 $\dfrac{p}{\gamma}=\dfrac{6000}{1000}=6\ \mathrm{m}$이고, 속도수두는 $V=300\ \mathrm{m/min}=5\ \mathrm{m/s}$이므로 $\dfrac{V^2}{2g}=\dfrac{5^2}{2\times9.8}\approx1.28\ \mathrm{m}$이다.

따라서 총수두는 $H=0.4+6+1.28\approx7.7\ \mathrm{m}$이다.

피토관으로 구한 관 중심유속에 평균유속 보정(80%)을 적용해 유량을 구하면 약 1.5 m³/sec이다.

피토관 수위차 $h=0.3\ \mathrm{m}$로부터 중심유속은 $V_c=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\times9.8\times0.3}\approx2.42\ \mathrm{m/s}$이다.

평균유속은 $V=0.8\times V_c\approx1.94\ \mathrm{m/s}$이고, 관 단면적은 $A=\pi\times0.5^2\approx0.785\ \mathrm{m^2}$이므로 $Q=VA\approx1.5\ \mathrm{m^3/sec}$이다.