23년 1회차

pH조정제 주입률은 응집제 주입률뿐 아니라 원수의 알칼리도와 pH 등 수질 조건을 함께 고려하여 정해야 하므로, 응집제 주입률만 고려한다는 설명은 옳지 않다.

응집제 희석비율은 가능한 한 적게 하고 희석지점은 주입지점과 가깝게 설치하는 것이 바람직하며, 응집제·응집보조제 주입량은 처리수량과 주입률로 산출한다.

원수 중 부유하는 현탁물질이 쉽게 침전되거나 여과층에 억류되는 경우는 원수 상태가 양호하여 응집 전처리 없이도 여과 처리가 가능한 경우이므로, 응집 전처리가 요구되는 경우에 해당하지 않는다.

완속여과에서 원수탁도가 30NTU 이상인 경우, 저탁도이더라도 급속여과지에서 콜로이드성 입자의 제거를 기대할 수 없거나 크립토스포리디움 등 병원성 미생물 오염 우려가 있는 경우는 응집 전처리가 필요한 경우에 해당한다.

고속응집침전지는 처리수량의 변동이 적은 경우에 적용하는 것이 원칙이므로, 수량 변동이 클 경우에 적용한다는 설명은 옳지 않다.

원수의 탁도는 10NTU 이상이어야 하고, 표면부하율은 40~60mm/min을 표준으로 하며, 용량은 계획정수량의 1.5~2.0시간분으로 한다.

미생물군에 의하여 부유물질·용해성물질을 산화시키는 작용은 완속여과의 생물학적 정화 특성에 해당하며, 급속여과를 적용해야 하는 이유로는 옳지 않다.

탁도가 높은 경우, 조류가 많은 경우, 휴믹산 등 안정한 화합물에 의한 색도유발물질을 제거해야 하는 경우에는 응집을 전제로 한 급속여과가 필요하다.

침전공정을 생략하고 응집·플록형성 후 곧바로 여과하는 방식으로, 원수의 수질변화가 적고 양호할 때 적용되는 여과방식은 직접여과이다.

직접여과는 침전지를 거치지 않아 시설이 단순해지는 대신, 원수 수질이 안정적이지 않으면 여과지의 부담이 커지므로 양호한 수질 조건에서만 적용한다. 인라인여과는 여기서 더 나아가 플록형성지까지 생략하는 방식이다.

청징조건은 농축조에서 위로 넘어가는 상등수의 상승유속이 계면침강속도보다 작아야 한다는 조건이므로, 면적은 $A=\dfrac{Q_{in}-Q_{u}}{v}$로 구한다. 여기서 $Q_{in}$은 유입 슬러지량, $Q_{u}$는 농축(인출) 슬러지량, $v$는 등속구간의 계면침강속도이다.

$A=\dfrac{1{,}000-200}{0.2}=\dfrac{800}{0.2}=4{,}000\,\mathrm{m^2}$이므로 청징조건을 만족하는 농축조 면적은 4,000m²이다.

네 가지 모두 역세척 방식을 정할 때 고려해야 할 사항이다.

역세척은 여과층에 쌓인 탁질을 떼어 내는 작업이므로, 무엇이 얼마나 쌓였는지를 좌우하는 유입플록의 성상과 양, 그리고 그 탁질이 어느 깊이까지 들어가는지를 결정하는 여과층 구성이 먼저 검토 대상이 된다. 단층이면 표층 세척이, 다층이면 층 전체를 흔드는 세척이 필요하다.

또 여과속도가 빠를수록 탁질이 깊이 억류되고 부착력도 강해지며, 여과지속시간이 길수록 억류량이 많아져 필요한 세척 강도와 시간이 달라진다.

이런 조건을 종합해 물만 쓰는 세척으로 충분한지, 표면세척이나 공기세척을 병용할지, 세척속도와 시간을 얼마로 할지를 정한다.

급속여과지 하부집수장치는 여과수 유출 측의 수위변동을 최소화하는 구조로 설계해야 균등여과가 유지된다. 수위변동이 크게 발생하도록 하는 구조라는 설명은 이 원칙과 반대된다.

역세척시 염소와 접촉되므로 내식성이 커야 한다는 점, 여재 중량과 급격한 수압변동에 견디는 강도가 필요하다는 점, 역세척 과정에서 통수공경을 줄이고 통수저항을 크게 하여 여과수를 균등하게 분배해야 한다는 점은 모두 하부집수장치의 실제 설계기준에 부합한다.

소독제의 C·T값(농도×시간) 비교표는 주로 지아디아 포낭, 크립토스포리디움 난포낭과 같은 내성이 강한 원충류, 그리고 소독효과 비교의 기준이 되는 세균(대장균 등)을 대상으로 작성된다.

비브리오균은 이러한 소독제별 C·T값 비교의 기준 미생물로 사용되지 않는다.

염소 주입량은 염소요구농도와 잔류염소농도의 합에 유량을 곱하여 구한다.

$C_{주입} = 5\ \mathrm{mg/L} + 0.5\ \mathrm{mg/L} = 5.5\ \mathrm{mg/L}$이고 $Q = 1{,}000\ \mathrm{m^3/h} \times 24\ \mathrm{h/d} = 24{,}000\ \mathrm{m^3/d}$이다.

따라서 $24{,}000\ \mathrm{m^3/d} \times 5.5\ \mathrm{mg/L} \times 10^{-3} = 132\ \mathrm{kg/d}$로, 하루 염소 주입량은 132 kg/d이다.

중간염소처리는 침전지를 거친 물을 여과지로 보내기 전 단계에서 염소를 주입하는 방식으로, 주입지점은 침전지와 여과지 사이에서 염소가 물과 잘 혼화될 수 있는 장소로 정한다.

• 전염소처리는 주로 세균·조류·암모니아성질소·망간 등을 제거할 목적으로 시행하며, 질산성 질소 제거가 목적은 아니다.
• 원수에 마이크로시스티스와 같은 조류가 존재할 때는 트리할로메탄 전구물질 생성을 줄이기 위해 오히려 전염소처리를 중간염소처리로 전환하는 것이 바람직하다.
• 전염소처리로 망간을 처리할 때 여과수에서 유지해야 할 잔류염소농도는 이 설명에 제시된 값보다 낮은 수준으로 관리한다.

차아염소산나트륨은 유효염소 5~12% 정도의 담황색 액체이며 알칼리성이 강하다.

수도용으로 공급되는 차아염소산나트륨 용액은 제조·보관 과정에서 분해를 늦추기 위해 수산화나트륨을 남겨 두므로 pH가 12 안팎으로 높은 강알칼리성을 띤다. 색은 무색이 아니라 옅은 노란빛의 담황색이다.

유효염소는 시간이 지날수록, 또 온도가 높거나 빛을 받을수록 감소하므로 서늘하고 그늘진 곳에 보관하고 주입량을 정할 때는 실제 유효염소 농도를 확인해야 한다.

액화염소 저장설비에는 주입량과 잔량을 확인하기 위한 계량설비를 설치해야 한다.

• 예비주입기는 고장·정비 시 대비를 위해 필요하다.
• 한랭시에도 실내온도를 일정하게 유지해야 하지만, 직접 가열하는 방식의 보온장치를 설치해서는 안 되며 간접적인 방식으로 온도를 관리해야 한다.
• 사용량이 일정 수준 이상이라는 이유만으로 기화기 설치가 원칙이 되는 것은 아니며, 이보다 높은 사용량 기준에서 검토된다.

염소주입량을 정하는 주입제어 방식은 수동정량제어·유량비례제어·잔류염소제어(및 두 가지를 묶은 캐스케이드 제어)로 나뉘므로, 제시된 것 중에서는 유량비례제어·잔류염소제어·수동정량제어가 해당한다.

수동정량제어는 운전원이 수질·수량 변화를 보고 주입기 설정을 직접 조작하는 가장 단순한 방식이고, 유량비례제어는 처리수량 신호에 비례해 주입량을 조절하여 주입률을 일정하게 유지하는 피드포워드 방식이다.

잔류염소제어는 처리수의 잔류염소 농도를 측정해 목표값과의 편차만큼 주입량을 보정하는 피드백 방식이며, 유량비례와 결합하면 캐스케이드 제어가 된다.

남은 하나인 비례적분제어는 편차와 그 적분값으로 조작량을 계산하는 제어기의 연산 알고리즘(PI 제어)일 뿐, 염소주입 계통을 구분하는 주입제어 방식의 명칭이 아니다.

배슬러지지의 유효수심은 이 설명에 제시된 범위보다 깊게 규정되어 있어, 해당 내용은 옳지 않다(여유고를 30 cm 이상으로 한다는 부분 자체는 기준과 같다).

용량을 24시간 평균 배슬러지량과 1회 배슬러지량 중 큰 값으로 정하는 점, 유지관리를 고려해 지수를 2지 이상으로 하는 점, 슬러지배출관의 관경을 150 mm 이상으로 하는 점은 배슬러지지 설계기준에 부합한다.

저탁도이거나 조류가 번성하는 시기에 발생하는 슬러지는 침강성·농축성 및 탈수성이 나쁜 특성을 가진다.

• 표류수 취수 정수장의 슬러지는 원수수질 변화나 오염 정도에 따라 성상뿐 아니라 발생량도 달라진다.
• 슬러지의 고형물 농도·밀도·농축특성·탈수성은 원수 특성에 크게 영향을 받는다.
• 정수장 슬러지 성분은 유기질보다 무기질(토사 등)이 대부분을 차지한다.

막모듈의 최소 필요 개수는 필요 막면적을 모듈당 막면적으로 나누어 구한다.

시간당 유량은 $Q = \dfrac{96\ \mathrm{m^3/d}}{12\ \mathrm{h/d}} = 8\ \mathrm{m^3/h}$이다.

필요 막면적은 $A = \dfrac{8\ \mathrm{m^3/h}}{0.01\ \mathrm{m/h}} = 800\ \mathrm{m^2}$이므로, 모듈 개수는 $\dfrac{800\ \mathrm{m^2}}{40\ \mathrm{m^2}} = 20$개이다.

강변여과수에 함유된 망간은 단순 폭기만으로는 산화·제거되기 어렵다. 이 때문에 폭기 후 응집침전 여과만으로 처리하는 방식은 망간 제거공정으로 적절하지 않다.

반면 염소나 과망간산칼륨과 같은 산화제로 망간을 산화시킨 뒤 응집침전 여과하거나 망간사로 처리하는 방식은 강변여과수의 망간 제거에 활용되는 공정이다.

THMs(트리할로메탄)는 처리수의 pH가 높을수록 생성량이 증가하는 특성을 가지므로, pH가 낮을 때 생성량이 증가한다는 설명은 옳지 않다.

TOC 농도가 높을수록, 수온이 높을수록 THMs 생성이 촉진되며, 급배수관말은 체류시간이 길어 염소와의 반응시간이 늘어나므로 THMs 발생 가능성이 높다는 설명은 모두 타당하다.

역삼투막을 이용한 해수담수화의 전처리설비에서는 막 파울링을 방지하기 위해 처리수의 SDI(오염밀도지수)를 4.0 이하로 관리하는 것을 요구 기준으로 삼는다.

SDI 값이 낮을수록 막 표면에 부유물질이 부착될 가능성이 작아 막의 안정적인 운전이 가능해진다.

먹는물수질공정시험기준 총칙에서 시험조작 중 “즉시”는 30초 이내에 표시된 조작을 하는 것을 뜻하므로, 10초 이내라는 설명은 옳지 않다.

상온에서 조작 후 곧바로 결과를 관찰한다는 점, “약”의 오차 범위를 ±10 % 이내로 규정한 점, 감압을 따로 규정이 없는 한 15 mmHg 이하로 한다는 점은 총칙의 내용과 일치한다.

먹는물수질공정시험기준에서 불소는 폴리에틸렌 용기에 담기만 하고 별도의 보존방법이 없다(최대 보존기간 28일). 반면 세제(음이온 계면활성제)와 농약인 파라티온은 4 ℃ 냉암소에 보관한다. 암모니아성질소는 황산으로 pH 2 이하로 맞춘 뒤 4 ℃에 보관한다.

※ 정답 정정(2026-09-23): 종전 등록 정답 3번을 2번으로 바로잡았습니다. 먹는물수질공정시험기준 시료 보존표: 암모니아성질소=4℃ 보관+H2SO4 pH<2, 세제(음이온계면활성제)=4℃, 파라티온(유기인)=4℃ 냉암소. 불소는 보존 조건 없음(폴리에틸렌 용기, 28일). 4℃ 냉암소 보관하지 않는 항목은 불소(②).

상대검정곡선법에서 내부표준물질은 시험분석 절차, 기기 또는 시스템의 변동으로 인해 발생하는 오차를 보정하기 위해 사용한다.

시료의 매질(매트릭스) 자체에서 발생하는 오차는 내부표준물질을 이용한 보정 대상에 포함되지 않는다.

휘발성유기물은 생분해성이 낮은 경우가 많아 생물처리보다는 폭기(공기탈기)나 활성탄 흡착과 같은 물리적 공정으로 주로 제거한다.

곰팡이냄새 유발물질, 음이온계면활성제, 암모니아성질소는 생물학적 분해나 질산화를 통해 생물처리 공정으로 처리할 수 있는 항목이다.

응집제 투입량은 순수 응집제 필요량을 용해율로 나누어 실제 투입해야 할 제품량을 구한다.

순수 응집제 필요량은 $1{,}000\ \mathrm{m^3/h}\times 24\ \mathrm{h/d}\times 20\ \mathrm{mg/L}\times 10^{-3} = 480\ \mathrm{kg/d}$이다.

용해율이 96 %이므로 실제 투입량은 $\dfrac{480\ \mathrm{kg/d}}{0.96} = 500\ \mathrm{kg/d}$이다.

배오존량은 주입오존량에서 전달(흡수)된 오존량과 잔류오존량을 뺀 값으로 구한다.

오존전달효율이 80 %이므로 흡수된 오존량은 $5.0\ \mathrm{mg/L}\times 0.8 = 4.0\ \mathrm{mg/L}$이다.

따라서 배오존량은 $5.0 - 4.0 - 0.2 = 0.80\ \mathrm{mg/L}$이다.

물 역세척만으로 세척이 불충분할 때는 공기세척을 병용하는 방식이 활성탄지의 세척 효율을 높이는 데 효과적이다.

입상활성탄의 팽창률은 수온에 따라 물의 점성이 달라지므로 영향을 받으며, 활성탄지의 적정 역세척 속도는 입상활성탄의 밀도가 모래보다 작아 모래여과지보다 오히려 낮은 수준으로 운영된다. 또한 미생물·미소동물 번식을 고려해 세척빈도를 높이더라도 활성탄의 처리효과가 현저히 저하된다고 보기는 어렵다.

총대장균군 시험결과는 시료 종류마다 기준 검수량이 달라 수돗물·먹는물공동시설은 100 mL, 샘물·먹는샘물류는 250 mL를 함께 적는다.

따라서 수돗물과 먹는물공동시설은 ‘불검출/100 mL’ 또는 ‘검출/100 mL’로 표기하고, 샘물·먹는샘물·먹는 해양심층수·염지하수 및 먹는염지하수는 ‘불검출/250 mL’ 또는 ‘검출/250 mL’로 표기한다.

검수량이 갈리는 이유는 수질기준 자체가 수돗물은 100 mL에서 검출되지 않을 것, 샘물류는 250 mL에서 검출되지 않을 것으로 정해져 있기 때문이다. 단위만 ‘mL’로 적으면 몇 mL를 시험했는지 알 수 없어 결과 표기가 성립하지 않는다.

붕소는 먹는물수질공정시험기준상 자외선/가시선 분광법으로 측정하는 항목에 해당한다.

• 비소는 수소화물생성-원자흡수분광광도법이나 유도결합플라스마법 등을 대표적인 측정방법으로 한다.
• 카바릴은 적정법이 아니라 기기분석법(고성능액체크로마토그래피 등)으로 측정한다.
• 납은 EDTA적정법이 아니라 원자흡광광도법이나 유도결합플라스마법 등으로 측정한다.

먹는물 수질감시항목 운영 등에 관한 고시상 상수원수 감시항목 중 마이크로시스틴-LR은 다른 항목들에 비해 평상시 검사주기가 가장 길게 설정되어 있다.

부식성지수, 지오스민, 2-MIB는 수질 변화나 조류 발생에 민감하게 대응해야 하는 항목으로, 마이크로시스틴-LR보다 상대적으로 검사주기가 짧게 운영된다.

광역상수도 정수장의 수질검사 항목 중 잔류염소는 소독 상태를 상시 확인해야 하는 항목이므로 매일 1회 이상 검사하도록 정해져 있다.

과망간산칼륨 소비량, 총트리할로메탄, 망간은 각각 이 설명에 제시된 주기보다 짧은 주기로 검사하도록 정해져 있다.

소독능 계산값(C·T 계산값)은 재염소를 투입하면 소독제 농도와 접촉시간이 함께 확보되어 오히려 증가하는 효과가 있으므로, 재염소투입으로 값이 감소한다는 설명은 옳지 않다.

C·T 계산값이 잔류소독제 농도와 접촉시간에 비례한다는 점, 대상 미생물의 종류에 따라 요구되는 값이 달라진다는 점, 주어진 운전조건에서 하나의 값으로 산출된다는 점은 모두 타당한 설명이다.

cluster 분석(군집분석)은 자료를 유사한 특성끼리 묶어 분류하는 기법으로, 상수원수 수질자료의 주기성이나 시계열 변동을 해석하는 방법에 해당하지 않는다.

power spectrum, 자기상관계수, Fourier 해석은 자료에 내재된 주기적 패턴이나 시간에 따른 변동 특성을 분석하는 대표적인 시계열 해석 기법이다.

샘물보전구역 지정 시에는 샘물의 수질 특성 및 오염 상태, 부존 특성 및 이용 실태, 해당 지역의 지질 특성 및 지하수 이동속도 등 자원 보호와 직결되는 사항을 고려한다.

해당 지역 주민거주 현황은 샘물보전구역 지정 또는 변경지정 시 고려해야 할 사항으로 규정되어 있지 않다.

하천법상 다목적댐의 하류 및 댐 저수지로 인한 배수영향이 미치는 상류의 하천은 국가하천으로 지정할 수 있는 요건에 해당한다.

나머지 선택지에 제시된 유역면적이나 인구 조건은 국가하천 지정에 필요한 기준을 충족하지 못하는 수준이다.

수질검사결과와 건강검사결과는 보존기간이 같아 둘 다 3년간 보존해야 한다.

일반수도사업자·전용상수도 설치자, 그리고 소규모급수시설을 관할하거나 먹는물 공동시설을 관리하는 시장·군수·구청장은 정수장과 수도꼭지 등에서 수질검사를 하고 그 결과를 3년간 보존한다.

취수·정수·배수시설 종사자와 그 시설 안 거주자에 대한 건강검진 결과 역시 같은 규칙에 따라 3년간 보존한다. 두 항목이 서로 다른 기간이라고 헷갈리기 쉬우나 보존기간은 동일하다는 점이 이 조문의 요지다.

인산염인은 수질오염공정시험기준상 자외선/가시선 분광법(아스코르빈산환원법·이염화주석환원법)과 이온크로마토그래피로 분석한다.

이온전극법은 불소나 암모니아성질소와 같은 다른 항목의 분석에 사용되는 방법으로, 인산염인 분석방법에는 해당하지 않는다.

수도법 제57조는 수도시설의 관리에 관한 교육의 대상자를 규정하고 있으며, 여기에는 저수조청소업자, 일반수도사업자, 상수도관망관리대행업자 등이 포함된다. 반면 공업용수도사업자는 수도법상 수도시설 관리 교육 의무 대상에 포함되지 않는다. 공업용수도사업자는 산업용수를 공급하는 사업자로서 일반수도사업(먹는물 공급)과는 다른 규제 체계에 따르기 때문이다.

저수시설은 갈수기에도 계획된 1일 최대급수량을 취수할 수 있는 저수용량을 갖추어야 하므로, 갖추지 않아도 된다는 설명은 옳지 않다.

지표수 취수시설이 연중 계획된 1일 최대취수량을 취수할 수 있어야 한다는 점, 송수시설을 관수로 등 구조로 하여 오염을 방지해야 한다는 점, 액화염소를 소독제로 사용할 때 중화설비를 설치해야 한다는 점은 수도시설 세부 시설기준에 부합한다.

일반수도사업자가 공급규정 승인을 신청할 때 신청서에는 원가계산, 수요예측, 급수절차 등 요금과 공급조건에 관한 내용을 포함해야 한다.

수질검사성적서는 공급규정 승인신청서에 포함되어야 할 내용에 해당하지 않는다.

정수장에 인접한 하수처리시설이 있는 경우 관련 부서와 협의하여 슬러지를 그 시설로 이송해 처리할 수 있다.

슬러지 케이크는 일반폐기물로 단정할 수 없고, 배슬러지지의 상징수를 그대로 정수공정으로 반송하는 것은 적절한 처리방법으로 보기 어려우며, 상수도 슬러지의 기본적인 처리방법을 위생매립이라고 단정하기도 어렵다.

침전지 슬러지 배출설비의 배출밸브는 정전 등 사고가 발생했을 때 슬러지가 무단으로 유출되지 않도록 닫힘 상태가 되도록 하는 것이 바람직하므로, 열림 상태가 되도록 한다는 설명은 옳지 않다.

슬러지 배출설비를 침전지의 구조와 유지관리를 고려해 선정하는 점, 기계식 제거방식과 흡입방식 등이 배출방식으로 쓰이는 점, 고속응집침전지에서 잉여슬러지를 수시 또는 일정 간격으로 배출할 수 있는 구조로 하는 점은 타당한 설명이다.

가압탈수기의 여과포는 제시된 강도, 재생가능 여부, 내산성, 내알칼리성, 내구성, 여과속도 여섯 가지를 모두 고려해 선정한다.

가압탈수는 높은 압력으로 슬러지를 눌러 탈수하고 케이크를 반복해서 박리하므로 강도와 내구성이 기본 요건이고, 소석회나 철염 등 약품을 주입한 슬러지를 다루기 때문에 내산성과 내알칼리성도 함께 갖춰야 한다.

또한 눈막힘을 세척으로 풀어 반복 사용할 수 있어야 하므로 재생가능 여부가, 단위시간당 처리량을 좌우하는 투수성 지표로 여과속도가 검토 항목에 들어간다. 어느 하나도 제외되지 않는 이유가 여기에 있다.

배슬러지 설비는 운영 효율과 안전성을 위해 자동제어를 원칙으로 하므로, 수동 배슬러지제어를 원칙으로 한다는 설명은 옳지 않다.

분말활성탄 흡착설비의 계측제어기기가 방진·방폭 성능을 갖추어야 한다는 점, 용존공기부상지 설비를 자동운전할 수 있다는 점, 역삼투설비의 운전제어를 전처리·본처리와 연동할 수 있도록 한다는 점은 모두 타당하다.

막여과 정수시설에서 막을 통과한 처리수에 남아있는 미량 유기물이나 냄새물질을 추가로 제거하기 위한 오존·입상활성탄 설비는 막여과의 후처리설비로 활용된다.

스크린설비, 응집·침전설비, 전염소 주입설비는 막에 유입되는 원수의 부하를 줄이기 위한 전처리설비에 해당한다.

플록형성지의 교반강도는 플록이 성장하면서 쉽게 깨지지 않도록 하류로 갈수록 점차 낮추는 것이 바람직하므로, 하류로 갈수록 증가시켜야 한다는 설명은 옳지 않다.

수질변화에 따라 교반강도를 조절할 수 있는 구조로 하는 점, 미소플록 성장을 위한 기계식 교반설비가 필요한 점, 야간 플록형성상태 감시를 위한 조명장치를 설치하는 점은 플록형성지의 설계 원칙에 부합한다.

분말활성탄을 저장하는 설비는 분진 폭발이나 화재 위험을 고려해 이를 설치하는 건물을 내화성 구조로 해야 한다.

주입설비실은 주입장소와 멀리 떨어진 곳이 아니라 가까운 곳에 두어야 하고, 주입량은 처리수량을 주입률로 나누는 것이 아니라 곱하여 결정하며, 슬러리농도는 이 설명에 제시된 수치보다 낮은 수준을 표준으로 한다.

이 펌프는 임펠러 베인의 양력(揚力)작용으로 물에 에너지를 주고 후단의 가이드베인에서 속도에너지를 압력으로 바꾸는 축류펌프이다.

축류펌프는 원심력이 아니라 프로펠러 형태의 날개가 만드는 양력으로 물을 축방향으로 밀어내며, 회전에 의해 생긴 선회류(속도에너지)를 뒤쪽 가이드베인이 압력으로 회수하는 구조가 특징이다.

• 원심펌프는 임펠러의 원심력으로 압력을 얻고 와류실(볼류트)에서 속도를 압력으로 바꾸는 방식으로 원리가 다르다.
• 사류펌프는 원심력과 양력을 함께 이용하는 중간 형태로, 양력만으로 설명되는 이 문제의 원리와는 차이가 있다.
• 볼류트펌프는 별도의 안내날개 없이 와류실 형상만으로 속도를 압력으로 바꾸는 원심펌프의 한 종류다.

정수시설의 슬러지배출용 밸브로 사용되지 않는 것은 공기밸브이다.

공기밸브는 관로 내에 갇힌 공기를 배출하거나 부압 발생 시 공기를 흡입하는 용도로 설치되는 밸브로, 고형분이 섞인 슬러지를 통과시키는 용도가 아니다.

• 다이아프램밸브는 격막으로 유로를 개폐해 고형물이 낀 슬러지에도 폐색 없이 사용할 수 있다.
• 편심밸브는 편심 회전축 구조로 슬러지 등 이물질이 많은 유체의 개폐에 적합하다.
• 핀치밸브는 탄성관을 눌러 유로를 막는 방식으로 슬러지·농축액 배출에 널리 쓰인다.

펌프 회전속도 변경 시 유량은 회전수비에 비례, 양정은 그 제곱, 축동력은 세제곱에 비례한다는 상사법칙은 옳다.

다만 이 상사법칙은 회전속도가 규정속도에서 크게 벗어나지 않는 좁은 범위에서만 근사적으로 성립하며, 규정회전속도의 1.5~3배에 이르는 넓은 범위까지 그대로 적용하는 것은 아니다.

따라서 실제 적용 범위를 규정속도의 1.5~3배로 설명한 부분이 옳지 않다.

전자식유량계 검출기의 구경 선정 유속 범위를 지나치게 높게 잡은 설명이 옳지 않다.

기전력이 작아 정밀도가 떨어지는 것을 막기 위해 최저유속 조건을 두는 취지는 맞지만, 설계기준이 권장하는 평균유속 범위는 이보다 낮은 유속대이며 3 m/s를 하한으로 못박지 않는다.

반면 검출기 전후의 직관부 확보와 유량제어밸브의 하류측 설치, 수직·경사 설치 시 흐름을 아래에서 위로 향하게 하는 것, 도전율이 불균일한 약품주입지점 직후를 피하는 것은 모두 올바른 설치 유의사항이다.

데이터서버의 역할을 잘못 설명한 것이 옳지 않은 보기다.

데이터서버는 운전에 필요한 각종 데이터를 수집·저장·관리하는 데이터베이스 기능이 핵심이며, 화면에 정보를 표시해 감시하는 기능은 중앙제어반(HMI)의 역할이다.

중앙제어반은 운전조작과 데이터베이스 기능을 함께 수행하고, 현장제어반은 현장 단위공정의 운전조작과 데이터 처리를, 엔지니어링반은 시스템 운영에 필요한 엔지니어링 데이터의 생성·변경·저장을 담당한다는 설명은 모두 옳다.

설치장소는 전기적 유도장해가 적은 곳이어야 한다는 점을 반대로 설명한 것이 옳지 않다.

지시·기록용 계측기기는 진동·충격이 없고 전기적 유도장해로부터 자유로운 장소에 설치해야 측정오차와 오작동을 줄일 수 있다.

구조·원리가 간단하고 교정·보수가 쉬운 기기를 고르는 것, 사용목적과 유지관리를 고려해 기록방식을 정하는 것, 지시계와 기록계의 전원방식을 통일하는 것은 모두 올바른 선정·설치 기준이다.

장비와 네트워크를 연결하고 다른 네트워크와도 연결하며 신호를 증폭하는 접속장비는 허브이다.

허브는 여러 단말·장비를 하나의 네트워크로 모아 연결하면서, 받은 신호를 재생·증폭해 다른 포트로 전달하는 리피터 기능도 함께 수행한다.

• 라우터는 서로 다른 네트워크 사이의 경로를 선택해 데이터를 전달하는 라우팅 기능이 중심이다.
• 게이트웨이는 프로토콜 체계가 다른 네트워크 사이를 변환·연결하는 장비다.
• 리피터는 감쇠된 신호를 증폭·재생하는 기능만 있을 뿐 여러 장비를 모아 연결하는 기능은 없다.

용도·뱅크·동력별로 세분하여 설치한다는 설명이 옳지 않다.

수변전설비의 직류전원장치는 축전지와 충전장치로 구성되어 차단기 제어전원, 보호계전기·표시등·비상조명 전원 등 여러 용도에 공통으로 공급하도록 통합해서 설치하는 것이 일반적이며, 뱅크·동력별로 잘게 나누어 설치할 필요는 없다.

차단기 제어전원, 보호계전기·표시등·비상조명용 전원으로 쓰인다는 점과 충전장치가 부동충전방식을 쓰며 고조파 방지대책을 세운다는 설명은 모두 옳다.

3상 변압기를 병렬운전하려면 두 변압기의 위상변위(각변위)가 같아야 하며, Y-Y와 △-△는 둘 다 1차·2차 사이의 위상차가 0°인 결선이므로 병렬운전이 가능하다.

△-△와 △-Y, △-△와 Y-△, Y-Y와 △-Y 조합은 한쪽이 0° 위상차, 다른 쪽이 ±30° 위상차를 가져 1·2차 전압 사이에 위상 어긋남이 생기므로 그대로 병렬운전할 수 없다.

필요한 전력용콘덴서 용량은 $Q = P(\tan\theta_1 - \tan\theta_2)$ 로 구하며, 계산 결과는 248.95 kVar이다.

유효전력은 $P = S\cos\theta_1 = 600 \times 0.75 = 450\ \mathrm{kW}$ 이다.

개선 전후의 무효율은 $\tan\theta_1 = \dfrac{\sqrt{1-0.75^2}}{0.75} = 0.8819$, $\tan\theta_2 = \dfrac{\sqrt{1-0.95^2}}{0.95} = 0.3287$ 이다.

따라서 $Q = 450 \times (0.8819 - 0.3287) = 248.95\ \mathrm{kVar}$ 이다.

고압가스안전관리법령상 안전설비에 해당하지 않는 것은 펌프이다.

안전설비는 가스 누출이나 이상압력 등 위험을 감지·차단·제해하기 위해 법령이 열거한 설비로, 독성가스 검지기(누출 감지), 독성가스 스크러버(제해설비), 안전밸브·독성가스 배관용 밸브 등의 밸브류가 이에 해당한다.

반면 펌프는 가스·유체를 이송하기 위한 일반 설비로, 법령이 정하는 안전설비의 범주에 포함되지 않는다.

안전보건표지는 금지·경고·지시·안내 네 가지로 구분되므로 제시된 것 중에서는 경고표시·금지표시·지시표시가 해당한다.

• 금지: 출입금지·보행금지·사용금지처럼 위험한 행동을 하지 못하게 하는 표지
• 경고: 인화성물질·고압전기·낙하물 등 위험요인의 존재를 알리는 표지
• 지시: 보안경·방독마스크·안전모 착용처럼 보호구 사용을 요구하는 표지

‘주의표시’는 네 종류 어디에도 없는 명칭이며, 위험을 알려 주의를 환기하는 기능은 경고표지가 맡는다. 네 번째 종류인 안내표지(녹십자·비상구 등)는 이 문항에 제시되지 않았다.

중대재해는 사망자 1명 이상, 3개월 이상 요양이 필요한 부상자가 동시에 2명 이상, 부상자 또는 직업성 질병자가 동시에 10명 이상 발생한 재해이므로 사망자 2명·부상자 동시 20명·직업상 질병자 동시 20명이 이에 해당한다.

• 사망자 2명 발생: 사망자는 1명만 나와도 중대재해이므로 당연히 포함된다.
• 부상자가 동시에 20명 발생: 기준인 10명 이상을 넘어 포함된다.
• 직업상 질병자가 동시에 20명 발생: 역시 10명 이상 기준을 충족한다.

반면 1개월의 요양이 필요한 부상자 1명은 요양기간이 3개월에 못 미치고 인원도 2명에 미달해 중대재해로 보지 않는다.

다르시-바이스바흐 식으로 구한 마찰손실계수는 0.049, 이를 이용한 마찰속도는 0.16 m/s이다.

$h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$ 에서 $5 = f \times \dfrac{100}{0.2} \times \dfrac{2^2}{2\times9.8}$ 이므로 $f = \dfrac{5}{102.04} = 0.049$ 이다.

마찰속도는 $u_* = V\sqrt{\dfrac{f}{8}} = 2\times\sqrt{\dfrac{0.049}{8}} = 0.16\ \mathrm{m/s}$ 로 계산된다.

두 차원계에서 표현이 똑같아지는 물리량은 가속도와 동점성계수다.

두 체계는 $F = MLT^{-2}$ 로 연결되므로, 차원식에 F도 M도 나타나지 않는 순수 운동학적 양만 FLT계와 MLT계에서 같은 형태가 된다.

가속도는 $LT^{-2}$, 동점성계수는 $\nu = \dfrac{\mu}{\rho}$ 이므로 $L^{2}T^{-1}$ 로, 둘 다 길이와 시간만으로 표현된다.

• 표면장력: $FL^{-1}$ 대 $MT^{-2}$
• 운동량: $FT$ 대 $MLT^{-1}$
• 압력: $FL^{-2}$ 대 $ML^{-1}T^{-2}$
• 에너지: $FL$ 대 $ML^{2}T^{-2}$

비누풍선의 막은 안쪽과 바깥쪽 두 개의 표면을 가지므로 압력차와 표면장력의 관계식에 4를 곱하는 형태가 적용되며, 이를 풀면 표면장력은 0.0338이 된다.

비누풍선의 압력차 공식은 $\Delta P = \dfrac{4\sigma}{r}$이고, 반지름은 지름 3cm의 절반인 $r=1.5\ \mathrm{cm}$이다.

주어진 압력차 $\Delta P = 0.09\ \mathrm{gf/cm^2}$를 대입해 표면장력을 구하면 $\sigma = \dfrac{\Delta P \cdot r}{4} = \dfrac{0.09 \times 1.5}{4} \approx 0.0338\ \mathrm{gf/cm}$가 된다.

마찰손실수두가 관경에 비례한다는 설명이 옳지 않다.

$h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$ 식에서 손실수두는 관경 D에 반비례하며, 관경이 커질수록 오히려 손실수두는 작아진다.

속도수두에 비례하고, 관로 길이와 마찰손실계수에 비례한다는 설명은 모두 이 식과 일치하는 옳은 내용이다.

사이폰 유출구의 유속은 수면과 유출구의 높이차만으로 정해지므로 수심 A가 가장 큰 A = 7 m, B = 9 m 조건에서 유속이 가장 크다.

그림은 왼쪽에 뒤집힌 U자형 사이폰, 오른쪽에 수조가 놓인 형태로, 수조 수면은 기준면에서 높이 A에 있고 사이폰 관의 최하단인 유출구 Q는 기준면과 같은 높이이며, B는 그 Q에서 사이폰 정점까지의 높이다. 손실을 무시하고 수면과 Q에 베르누이 식을 적용하면 유효수두는 곧 A가 된다.

$v = \sqrt{2gA}$

대입하면 A = 3 m일 때 $v=\sqrt{2\times 9.8\times 3}\fallingdotseq 7.7\ \mathrm{m/s}$, A = 5 m일 때 9.9 m/s, A = 6 m일 때 10.8 m/s, A = 7 m일 때 11.7 m/s로 가장 크다. 정점 높이 B는 사이폰이 작동하는지(정점 부압이 한계를 넘지 않는지)만 좌우할 뿐 유속 크기에는 들어가지 않으며, 어느 조건도 정점이 수면보다 10 m 이상 높지 않아 흐름은 모두 성립한다.

β(운동량보정계수)가 속도수두를 보정하는 상수라는 설명이 옳지 않다.

속도수두(운동에너지)를 보정하는 무차원 상수는 α(에너지보정계수)이며, β는 운동량 플럭스를 보정하는 계수로 서로 역할이 다르다.

이상유체가 균일한 유속분포를 가질 때 α는 1이고, 실제유체처럼 유속분포가 불균일하면 α와 β 모두 1보다 큰 값을 갖는다는 설명은 옳다.

노즐(nozzle)형 유량계에 대한 설명이 옳지 않다.

노즐은 벤츄리미터처럼 목(throat) 구간의 압력수두차로 유량을 구하지만, 벤츄리미터에 있는 완만한 확대부(디퓨저)가 없어 영구손실수두가 더 크게 발생한다.

다만 확대부가 없는 만큼 구조가 짧고 제작이 간단해 오히려 경제적인 편이며, 이를 '비경제적'이라고 설명한 것이 틀렸다.

벤츄리미터가 단면간 압력수두차로 유량을 구하는 것, 엘보미터가 만곡관 내·외측 압력차를 이용하는 것, 오리피스가 단면 축소 전후의 압력차로 유량을 측정하는 것은 모두 옳은 설명이다.

제1형 독립침전에서 스토크스 법칙에 따르면 침강속도는 입자 직경의 제곱에 비례하고 액체의 점성에는 반비례한다.

$V_s = \dfrac{g(\rho_s-\rho)d^2}{18\mu}$ 식에서 침강속도가 입자경의 제곱과 비중차에 비례하고 점성계수 μ에 반비례함을 알 수 있다.

• 스토크스 법칙은 층류(낮은 레이놀즈수) 영역에서만 성립하며, 입자 모양과 레이놀즈수의 영향을 동시에 받는 경우에는 적용할 수 없다.
• 침강속도는 입자와 액체의 비중차에 비례하는 것이지 반비례하는 것이 아니다.
• 수온이 높아지면 점성이 낮아져 침강속도는 오히려 빨라진다.

마찰손실을 미소손실이라 부른다는 설명이 옳지 않다.

마찰손실은 관로를 따라 연속적으로 발생하는 주손실이며, 미소손실(minor loss)은 밸브·이음관·단면 급확대·급축소 등 관로 부속물에서 국부적으로 발생하는 손실을 가리킨다.

관수로 출구가 저수지·수조로 연결될 때 단면급확대손실계수가 1.0이라는 것, 밸브의 종류와 개도에 따라 손실이 달라진다는 것, 단면점확대손실계수가 1.0보다 클 수 있다는 것은 모두 옳은 설명이다.

제1형 독립침전에서 입자가 완전히 제거되려면 표면부하율이 침강속도 이하여야 하며, 이 한계조건을 만족하는 유량은 28,800 m³/d이다.

침강속도를 하루 단위로 바꾸면 $V_s = 2\ \mathrm{cm/min} \times 1440\ \mathrm{min/d} = 2880\ \mathrm{cm/d} = 28.8\ \mathrm{m/d}$ 이다.

침전지 수면적은 $A = 50 \times 20 = 1000\ \mathrm{m^2}$ 이므로 $Q = V_s \times A = 28.8 \times 1000 = 28{,}800\ \mathrm{m^3/d}$ 이다.

비에너지가 일정할 때 한계류에서 유량이 최대가 된다는 설명이 옳다.

비에너지를 일정하게 두고 수심을 바꾸어 가며 유량을 구하면 한계수심에서 유량이 최대가 되고, 수심이 그보다 크거나 작아지면 유량은 줄어든다. 반대로 유량이 일정한 조건에서는 한계수심에서 비에너지가 최소가 된다.

• 사류에서는 수심이 증가할수록 비에너지가 감소한다.
• 상류에서는 수심이 증가할수록 비에너지가 증가한다.
• 도수현상은 사류에서 상류로 흐름이 바뀔 때 나타나며, 상류에서 사류로 전환될 때는 발생하지 않는다.

두 수조를 잇는 관로의 평균유속은 마찰손실과 급확대·급축소 손실을 모두 더한 에너지식으로 구하면 4.65 m/s이다.

$H = \left(f\dfrac{L}{D} + K_e + K_c\right)\dfrac{V^2}{2g}$ 에서 $f\dfrac{L}{D} = 0.025 \times \dfrac{200}{0.3} = 16.67$ 이다.

손실계수를 모두 더하면 $16.67 + 1.0 + 0.5 = 18.17$ 이므로 $V = \sqrt{\dfrac{2 \times 9.8 \times 20}{18.17}} = 4.65\ \mathrm{m/s}$ 로 계산된다.

단면급확대 손실수두는 확대 전후 유속 차의 속도수두 $h=\dfrac{(V_1-V_2)^2}{2g}$로 구한다.

확대 전 유속은 $V_1=\dfrac{0.2}{\pi(0.1)^2}\approx6.37\ \mathrm{m/s}$, 확대 후 유속은 $V_2=\dfrac{0.2}{\pi(0.25)^2}\approx1.02\ \mathrm{m/s}$이다.

$h=\dfrac{(6.37-1.02)^2}{2\times9.8}\approx1.46\ \mathrm{m}$이므로 손실수두는 약 1.46 m이다.

벽면마찰에 의한 압력강하량은 힘의 평형식으로 구하며, 계산 결과는 53.33 kPa이다.

관 벽면의 마찰력과 압력차에 의한 힘이 평형을 이루므로 $\Delta P \cdot \dfrac{\pi D^2}{4} = \tau \cdot \pi D L$, 즉 $\Delta P = \dfrac{4\tau L}{D}$ 이다.

수치를 대입하면 $\Delta P = \dfrac{4 \times 20 \times 200}{0.3} = 53{,}333\ \mathrm{Pa} = 53.33\ \mathrm{kPa}$ 이다.

펌프 소요동력은 $P=\dfrac{9.8\,QH}{\eta}$로 구한다.

유량은 $Q=\dfrac{86{,}400}{86{,}400}=1\ \mathrm{m^3/s}$이고, 전양정은 실양정 $50-20=30\ \mathrm{m}$에 손실 12 m를 더한 $42\ \mathrm{m}$이다.

$P=\dfrac{9.8\times1\times42}{0.75}\approx548.8\ \mathrm{kW}$이므로 소요동력은 약 548.8 kW이다.

급속여과지의 소요면적은 계획급수량을 여과속도로 나누어 구하며, 계산 결과는 120 m²이다.

계획급수량은 $Q = 80{,}000 \times 180\ \mathrm{L} = 14{,}400{,}000\ \mathrm{L/d} = 14{,}400\ \mathrm{m^3/d}$ 이다.

여과지 면적은 $A = \dfrac{Q}{V} = \dfrac{14{,}400}{120} = 120\ \mathrm{m^2}$ 이다.

펌프의 비속도는 $N_s=\dfrac{N\sqrt{Q}}{H^{3/4}}$(Q는 m³/min)로 구한다.

양수량을 분당으로 바꾸면 $Q=\dfrac{660}{60}=11\ \mathrm{m^3/min}$이므로 $N_s=\dfrac{1{,}000\times\sqrt{11}}{10^{0.75}}=\dfrac{3{,}317}{5.62}\approx590$이다.

따라서 비속도는 약 590이다.

수격작용은 펌프의 급정지·급가동이나 밸브의 급폐쇄로 관내 물의 속도가 급격히 변할 때 관성에 의해 큰 압력 변동이 생기는 현상이다.

• 수격압은 유속이 크고 관이 길수록 커지며, 관경이 클수록 일어나기 쉽다고 볼 수는 없다.
• 펌프 내부에서 물이 기화해 공동이 생기는 현상은 공동현상(캐비테이션)이다.
• 수격작용 경감에는 착수정이 아니라 조압수조, 공기실, 완폐식 체크밸브 등을 사용한다.

펌프의 회전속도를 높게 선정하면 임펠러 입구 유속이 커져 필요유효흡입수두(NPSHr)가 증가하므로 공동현상이 오히려 촉진된다. 따라서 이는 방지대책으로 옳지 않다.

• 흡입관의 손실을 작게 하면 가용유효흡입수두(NPSHa)가 커져 공동현상 방지에 도움이 된다.
• 펌프 설치위치를 낮추면 흡입양정이 줄어 유리하다.
• 흡입측 밸브를 완전히 개방해 운전하면 흡입 손실이 줄어든다.

펌프특성곡선은 토출유량의 변화에 따른 전양정·효율·축동력을 나타낸 것이므로, 레이놀즈수는 특성곡선에서 확인할 수 없다.

전양정, 효율, 축동력은 모두 유량에 대한 곡선으로 특성곡선에 표시된다.