26년 1회차

상수도시설기준상 급속여과지의 형상은 직사각형을 표준으로 한다.

• 예비지는 여과지 수가 10지를 넘는 경우 여과지수의 1할(10%) 정도가 표준이며, 2할은 과도한 기준이다.
• 급속여과지는 중력식을 표준으로 하며, 압력식은 예외적으로 소규모 시설 등에 제한적으로 적용한다.
• 여과지 1지의 여과면적은 시공·유지관리의 편의를 위해 150m² 이하로 하는 것이 바람직하며, 크게 할수록 경제적인 것은 아니다.

침전지의 침강면적이 커지면 표면부하율($V_0 = Q/A$)이 작아져 침전 효율은 오히려 높아진다.

따라서 침강면적이 증가하면 침전 효율이 낮아진다는 설명은 이론과 반대이므로 옳지 않다.

경사판식 침전지나 침전지 중간에 판을 설치하는 방식처럼 유효 침강면적을 늘리는 방법은 표면부하율을 낮춰 효율을 높이는 대표적인 수단이다.

횡류식 침전지의 제거율은 표면부하율($V_0=Q/A$)이 작을수록, 즉 플록의 침강속도에 비해 표면부하율이 낮을수록 높아진다.

• 침전지 유입 유량을 크게 하면 표면부하율이 커져 제거율이 오히려 낮아지므로 제거율 향상 방법이 될 수 없다.

플록의 침강속도를 크게 하거나 침전지 표면적을 넓혀 표면부하율을 낮추는 것은 모두 제거율을 높이는 타당한 방법이다.

체류시간 $t=\dfrac{\forall}{Q}$ 관계를 이용해 먼저 침전지 저류용적을 구한다.

$\forall = Q \times t = 20{,}000\ \mathrm{m^3/d} \times \dfrac{4}{24}\ \mathrm{d} = 3{,}333.3\ \mathrm{m^3}$

유효수심 $H = \dfrac{\forall}{L\times W} = \dfrac{3{,}333.3}{80\times 12} \approx 3.47\ \mathrm{m}$이므로 유효수심은 약 3.47 m이다.

여과지 역세척은 병원성미생물 대책으로서 여과수 탁도를 최대한 낮게 관리하는 것이 목표이며, 20NTU 내외와 같은 높은 탁도를 목표로 삼는 것은 정수처리 목적에 배치되어 타당하지 않다.

실제 여과수 탁도 관리기준은 훨씬 낮은 수준이 요구되므로, 20NTU를 목표치로 설정한다는 설명은 옳지 않다.

역세척에 잔류염소가 있는 정수를 사용하는 것, 역세척과 표면세척(또는 공기세척)을 조합하는 것, 역세척 유량을 변경할 수 있도록 하는 것은 모두 타당한 설명이다.

균등계수는 입도가적곡선에서 60% 통과경을 10% 통과경으로 나눈 값으로, 1에 가까울수록 입경이 균일하다.

균등계수를 작게(입경을 균일하게) 하려면 원사 중 특정 입경 범위만 선별해야 하므로, 균등계수를 작게 할수록 원사로부터 얻는 여과모래의 수율은 오히려 줄어든다.

따라서 균등계수를 작게 할수록 여과모래의 양이 많아진다는 설명은 실제와 반대이다.

필요한 총 여과면적은 $A = \dfrac{Q}{v}$로 구한다.

$A = \dfrac{86{,}400\ \mathrm{m^3/d}}{120\ \mathrm{m/d}} = 720\ \mathrm{m^2}$

이 면적을 여과지 10지로 나누면 $720 \div 10 = 72\ \mathrm{m^2}$이므로 여과지 1지의 면적은 72 m²이다.

막의 공극이 작을수록 미세한 입자·병원체 저지 능력이 커지는데, 역삼투(RO)는 이온 수준까지 걸러내는 가장 조밀한 막이므로 바이러스 제거율이 가장 높다.

정밀여과(MF)는 공극이 상대적으로 커서 바이러스를 안정적으로 저지하기 어렵고, 급속여과·완속여과는 입자성 여재를 이용한 방식으로 바이러스 제거율이 막여과에 비해 낮다.

염소 주입량은 염소요구농도에 목표 잔류염소농도를 더한 총 주입농도를 기준으로 산정한다.

주입농도 $= 3.8 + 0.4 = 4.2\ \mathrm{mg/L}$이며, 1일 주입량은 $4.2\ \mathrm{g/m^3} \times 5{,}000\ \mathrm{m^3/h} \times 24\ \mathrm{h/d}$로 계산한다.

$= 21\ \mathrm{kg/h} \times 24 = 504\ \mathrm{kg/d}$이므로 하루 염소 주입량은 504 kg/d이다.

차아염소산나트륨(NaOCl) 용액은 산성이 아니라 강알칼리성을 나타내는 것이 특징이다.

따라서 강산성이라는 설명은 실제 성질과 반대되므로 옳지 않다.

전해법으로 현장에서 자가생성하여 사용하는 방식, 유효염소농도 5~12% 정도의 담황색 액체라는 점, 액화염소보다 안정성과 취급성이 좋다는 점은 모두 타당한 설명이다.

마이크로시스티스(Microcystis)와 같은 남조류는 중간염소처리의 주요 대상 조류로, 침전지와 여과지 사이에서 조류·냄새물질 제어 목적으로 처리된다.

• 중간염소처리는 주로 조류·철·망간 제어 목적으로 이루어지며, 암모니아성질소 제거가 주된 목적은 아니다.
• 전염소처리는 침전지 이전(취수·착수 단계)에서 이루어지는 것으로, 침전지와 여과지 사이는 중간염소처리 위치에 해당한다.
• 파괴점염소처리가 일반적으로 적용되는 단계는 중간염소처리가 아니라 전염소처리이다.

염소주입제어 방식은 목표 주입량을 사람이 직접 설정하는 수동정량제어, 처리유량에 비례해 주입하는 유량비례제어, 유량과 잔류염소농도를 함께 반영하는 캐스케이드(복합비례)제어 등으로 분류된다.

정압력운전제어는 배수펌프 등의 압력 유지를 위한 운전제어 방식이지 염소 주입량을 결정하는 제어 방식이 아니므로 염소주입제어 방식에 해당하지 않는다.

정수지는 바닥을 저수위보다 15cm 이상 낮게 설치해 배수 및 청소가 가능하도록 하는 것을 표준으로 한다.

• 고수위로부터 상부 슬래브까지의 여유고는 15cm 이하가 아니라 30cm 이상을 표준으로 한다.
• 유효수심은 6m 이상이 아니라 3~6m 정도를 표준으로 한다.
• 바닥은 배수를 위해 경사를 두는 것이 원칙이며, 경사가 없어서는 안 된다.

수도꼭지에서 유지해야 할 유리잔류염소는 평상시 0.1mg/L, 소화기계 수인성전염병 유행 시 등에는 0.4mg/L 이상이다.

이 값은 정수장 출구가 아니라 급수전(수도꼭지)에서 지켜야 할 최소 농도로, 배·급수관에서의 재오염을 억제하고 소독 지속력을 확보하기 위한 기준이다. 오염 우려가 커지는 상황에서는 평상시의 4배 수준으로 올려 관리한다.

결합잔류염소로 관리할 때는 같은 상황에서 각각 0.4mg/L, 1.8mg/L 이상으로 더 높게 잡는다. 따라서 1.8은 결합잔류염소 값이며 유리잔류염소 기준과 혼동해서는 안 되고, 0.8이나 1.0도 규정된 유리잔류염소 값이 아니다.

천일건조상과 같은 슬러지 처리시설은 정비·청소를 위해 지수를 2지 이상으로 설치하는 것이 바람직하다.

한 지의 가동을 중단하고 청소·정비하는 동안에도 다른 지로 계속 슬러지를 받을 수 있어야 하므로, 단일 지로만 운영하는 것은 운영상 바람직하지 않다.

또한 건조상의 측면과 바닥은 침출수 유출을 막기 위해 불투수성으로 하며, 투수성으로 한다는 설명은 옳지 않다.

가압탈수기의 여과포는 사용 중 팽창·수축이 작아야 케이크 탈착성과 여과성능이 안정적으로 유지된다.

따라서 팽창과 수축이 클 것이라는 조건은 여과포 선정기준과 반대되므로 옳지 않다.

내산성·내알칼리성을 갖추고, 폐색이 적으며 케이크 탈착이 좋고, 재생이 가능해야 한다는 조건은 모두 타당한 선정기준이다.

농축조의 용량은 계획슬러지량의 하루 남짓 분량을 기준으로 설계하며, 82시간 이상과 같이 지나치게 긴 체류시간을 표준으로 하지 않는다. 장기간 체류는 슬러지 부패와 냄새·수질 악화를 유발할 수 있어 바람직하지 않다.

농축조를 2조 이상으로 하는 것, 고수위로부터 주벽 상단까지 여유고를 30cm 이상 두고 바닥 경사를 1/10 이상으로 하는 것, 탈수시설 이송 전 저류조를 두는 것은 모두 타당한 설계 기준이다.

현장제조형 염소발생기는 포화소금물을 전기분해해 차아염소산나트륨(NaOCl) 용액을 직접 생산하는 설비로, 액화염소 가스를 사용하는 방식이 아니므로 기화기 자체가 필요 없다.

기화기는 액화염소를 사용하는 시설에서 염소사용량이 많을 때(20kg/h 이상인 시설) 설치하는 설비이므로, 20kg/h 이하인 시설에 원칙적으로 기화기를 설치한다는 설명은 대상 설비와 조건이 모두 맞지 않아 옳지 않다.

포화소금물의 전기분해로 NaOCl 용액을 발생시키는 원리, 생산된 용액이 수처리제 기준·규격에 적합해야 한다는 점, 고조파 차단장치 등을 고려해 설비를 선정해야 한다는 점은 모두 타당한 설명이다.

지오스민(Geosmin), 2-MIB와 같은 맛·냄새 유발물질은 오존 분자에 의한 직접산화보다 OH라디칼에 의한 간접산화가 더 지배적으로 작용해 분해된다.

따라서 오존에 의한 직접분해가 지배적이라는 설명은 실제 분해 메커니즘과 반대이므로 옳지 않다.

오존이 수중에서 5~20분 이내에 분해되며 이 과정에서 오존보다 산화력이 강한 OH라디칼이 생성되고, 오염물 분해가 직접산화와 간접산화 두 경로로 동시에 일어난다는 설명은 모두 타당하다.

막여과 정수시설은 일정 규모 이상, 즉 시설용량이 5,000m³/일 이상인 경우 「수도법」에 따른 막여과 정수시설의 설치기준을 준수하여야 한다. 이것이 옳은 설명이다.

• 계획정수량은 계획 1일 평균급수량이 아니라 계획 1일 최대급수량을 기준으로 한다. 수요가 가장 많은 시점에도 안정적으로 급수할 수 있어야 하기 때문이다.
• 원수수질 검토기간과 계열 수 구성에 관한 나머지 설명은 기준에서 정한 내용과 달라 옳지 않다.

먹는물수질공정시험기준 총칙에서 "약"은 기재된 양에 대하여 ±10% 이상의 차가 있어서는 안 된다는 것을 뜻한다.

• "정확히 취하여"는 규정된 양의 액체를 부피피펫 등 정밀 부피측정기구로 취하는 것을 뜻하며, 메스실린더로 취하는 것을 의미하지 않는다.
• "항량으로 될 때까지 건조한다"는 것은 같은 조건에서 1시간 더 건조할 때 전후 무게의 차가 g당 0.3mg 이하일 때를 말하므로, 0.5mg 기준은 맞지 않다.
• "바탕시험을 하여 보정한다"는 것은 바탕시험 측정치를 시료 측정치에 더하는 것이 아니라 빼는 것을 뜻한다.

배출허용기준 적합여부 판정을 위한 시료채취는 원칙적으로 복수시료채취(일정 시간 간격의 반복 채취)를 하도록 하며, 이는 연속적으로 가동되는 일반적인 배출 상황을 대표하기 위한 것이다.

사업장에서 발생하는 폐수를 연속식으로 처리하여 방류하는 경우가 이러한 통상적인 가동 상황에 해당하므로 복수시료채취 대상이 된다.

방지시설을 거치지 않고 배출하는 경우, 공정 중 배출되지 않는 물을 섞어 처리하는 경우, 환경오염사고나 취약시간대의 신속한 대응이 필요한 경우는 모두 부득이하게 단일시료 채취가 허용되는 예외적 상황에 해당한다.

NTU는 시료가 빛을 산란시키는 정도가 클수록 탁도가 높아짐을 나타내는 값으로, 산란 정도와 탁도는 비례 관계이다.

따라서 빛을 산란시키는 정도가 클수록 탁도는 낮아진다는 설명은 정의와 반대이므로 옳지 않다.

거품이 빛을 산란시켜 측정값을 높게 나타나게 하는 점, 염소 냄새가 날 때 티오황산나트륨 용액으로 잔류염소를 제거한 뒤 냄새를 측정하는 점, 개인차를 줄이기 위해 5명 이상(최소 2명 이상)이 측정하는 것이 바람직하다는 점은 모두 타당한 설명이다.

수질오염공정시험기준상 잔류염소의 시험방법은 비색법 등으로 규정되어 있으며, "광학식 센서방법"은 공정시험기준상의 정식 시험방법으로 규정되어 있지 않다.

용존산소의 적정법, 총유기탄소·용존유기탄소의 고온연소산화법은 각각 해당 항목에 적용 가능한 표준 시험방법에 해당한다.

제시된 세 설명은 모두 옳다.

총대장균군-효소기질정성법의 정도보증/정도관리에서는 양성대조군과 음성대조군을 시료와 동시에 시험한다. 양성대조군에는 Escherichia coli 표준균주를, 음성대조군에는 멸균 희석액을 사용해 배지의 활성 저하와 조작 중 오염을 함께 걸러낸다.

또한 음성대조군이 음성으로 확인된 회차의 결과만 유효한 값으로 판정한다. 음성대조군에서 양성이 나오면 배지나 기구가 오염된 것이므로 같은 회차의 시료 결과 전체를 신뢰할 수 없다.

효소기질법은 배지의 색 변화와 형광 유무로 판정하므로 시료 자체의 탁도·색도가 판독을 방해한다. 이때는 막여과법이나 시험관법 등 다른 시험법으로 대체한다.

먹는물 수질감시항목 운영 등에 관한 고시상 정수의 감시항목 중 깔따구 유충은 유입 우려가 있는 시기에 상시적으로 확인이 필요한 항목이어서, 다른 감시항목(Radon, 부식지수(LI), Norovirus)에 비해 검사주기가 가장 짧다.

Radon, 부식지수(LI), 노로바이러스는 상대적으로 긴 주기로 검사하는 항목이다.

정수처리기준은 급속여과 공정 자체에 인정하는 제거율과, 그 뒤 소독공정에서 추가로 요구되는 불활성화율을 나누어 정하고 있다.

• 급속여과에 의한 제거율: 바이러스 99%, 지아디아 포낭 99.7%
• 급속여과 후 소독공정에서 요구되는 불활성화율: 바이러스 99%, 지아디아 포낭 68.38%

즉 급속여과에 의한 지아디아 포낭 제거율은 99%가 아니라 99.7%이므로 이 설명이 옳지 않다.

참고로 바이러스는 전체 99.99%(여과 99% + 소독 99%), 지아디아 포낭은 전체 99.9%(여과 99.7% + 소독 68.38%)를 만족하도록 구성되어 있다.

불활성화비 산정에 사용하는 잔류소독제 농도는 소독 접촉시간 동안 측정된 값 중 최솟값을 채택하는 것이 원칙이며, 평균값을 사용하지 않는다.

이는 소독 효과를 보수적으로(안전측으로) 평가하기 위한 것으로, 최솟값보다 큰 평균값을 사용하면 실제보다 소독효과가 과대평가될 수 있기 때문이다.

불활성화비가 1 이상이면 바이러스·지아디아 포낭의 소독공정 불활성화율을 충족한 것으로 보는 판정 기준, 직접여과시설에서 소독에 의해 요구되는 바이러스·지아디아 포낭의 불활성화율은 정수처리기준에서 정한 요건에 부합하는 설명이다.

주어진 조건의 소독능계산값(CT계산값)은 120이다.

먼저 정수지의 이론적 체류시간을 구한다.
$T=\dfrac{20{,}000\ \mathrm{m^{3}}}{4{,}000\ \mathrm{m^{3}/h}}=5\ \mathrm{h}=300\ \mathrm{min}$

실제 정수지에는 단락류가 생기므로 장폭비에 따른 환산계수 0.4를 곱해 유효접촉시간으로 보정한다.
$T_{10}=300\ \mathrm{min}\times0.4=120\ \mathrm{min}$

소독능은 잔류소독제 농도와 유효접촉시간의 곱이므로
$CT=1.0\ \mathrm{mg/L}\times120\ \mathrm{min}=120\ \mathrm{mg\cdot min/L}$
환산계수를 빠뜨리고 300분을 그대로 쓰면 값이 300이 되므로 단락류 보정을 반드시 반영해야 한다.

주어진 조건의 잔류오존량은 15kg/d이다.

먼저 하루 주입되는 오존의 질량을 구한다. 1mg/L는 1g/㎥이므로
$5.0\ \mathrm{mg/L}\times100{,}000\ \mathrm{m^{3}/d}=500{,}000\ \mathrm{g/d}=500\ \mathrm{kg/d}$

이 중 오존이용률 95%가 유기물 산화 등에 소비되고, 배오존으로 빠져나가는 양은 배출오존 농도로 계산한다.
$\text{이용량}=500\times0.95=475\ \mathrm{kg/d}$
$\text{배출량}=0.1\ \mathrm{mg/L}\times100{,}000\ \mathrm{m^{3}/d}=10\ \mathrm{kg/d}$

따라서 처리수에 남는 잔류오존량은 주입량에서 이용량과 배출량을 뺀 값이다.
$500-475-10=15\ \mathrm{kg/d}$

응집제는 반응 과정에서 원수의 알칼리도를 소비하므로, 자-테스트에서 적정 주입률을 정할 때는 플록형성 후 상징수의 알칼리도를 분석해 알칼리도 부족으로 인한 응집 저해나 pH 저하 여부를 함께 판단한다.

알칼리도가 부족하면 응집제 반응이 충분히 일어나지 못하므로, 필요시 알칼리제 보조 주입량까지 함께 결정할 수 있다.

수온·색도·용존산소는 원수 성상 파악에는 쓰이지만 응집제 소비와 직결되는 지표가 아니어서 주입률 결정의 직접적 분석항목으로는 적절하지 않다.

옳은 것은 동일 입경에서 활성탄지의 적정 역세척 속도가 모래여과지보다 낮다는 설명과 미세 세공이 많을수록 내부 비표면적이 커진다는 설명이다.

활성탄의 밀도는 모래보다 훨씬 작아 같은 입경이라도 더 낮은 상향류 속도에서 유동화되므로, 모래여과지와 같은 속도로 역세척하면 활성탄이 유실된다. 또 흡착은 세공 내벽에서 일어나므로 직경이 작은 미세 세공이 발달할수록 단위질량당 비표면적이 커져 흡착용량이 늘어난다.

• 활성탄 입자가 작을수록 흡착효율은 커지지만 층 내 공극이 좁아져 통수저항은 오히려 커진다.
• 미생물·미소동물 번식을 억제하려고 세척빈도를 높여도 활성탄의 흡착능 자체는 유지되므로 처리효과가 현저히 저하되지는 않는다.

흡착속도가 느린 물질은 흡착대(mass transfer zone)의 폭이 넓어 파과가 완만한 곡선 형태로 서서히 진행되며, 계단형태(급격한 파과)로 나타나는 것은 흡착속도가 빠른 물질의 특징이다.

따라서 흡착속도가 느린 물질은 계단형태로 파과가 나타난다는 설명은 실제와 반대이므로 옳지 않다.

고정층 유입부에서 포화가 진행되며 흡착대가 유출부로 이동하는 점, 흡착대 끝이 출구에 도달하면 유출수 농도가 급격히 증가하는 점, 흡착시간이 길어지면 유출농도가 유입농도에 근접하는 점은 모두 타당한 파과 설명이다.

조류독소 기준이 붙는 것은 상수원 구간과 친수활동 구간 모두 '경계' 단계이므로, 상수원 구간의 경계 단계와 친수활동 구간의 경계 단계가 해당한다.

조류경보제의 기본 발령 지표는 남조류 세포수로, 상수원 구간은 2회 연속 채취에서 1,000세포/mL 이상이면 관심, 10,000세포/mL 이상이면 경계가 된다.

여기에 더해 경계 단계에서는 실제 위해도를 확인하기 위해 조류독소(마이크로시스틴 등) 농도 기준을 함께 적용한다. 관심 단계는 세포수만으로 발령하므로 상수원 구간의 관심 단계와 친수활동 구간의 관심 단계에는 독소 기준이 들어가지 않는다.

먹는물 수질기준상 총대장균군 검사는 수돗물의 경우 시료량 100mL를 기준으로 하며, 먹는샘물·먹는염지하수·먹는해양심층수 등은 이보다 큰 250mL를 기준으로 한다.

병입 제품인 먹는샘물류는 수돗물보다 더 많은 시료량으로 총대장균군 유무를 확인하도록 규정하고 있다.

먹는물수질공정시험기준상 저온일반세균은 평판집락법으로 측정하며, 배양온도를 저온 조건으로 하여 배양한 후 집락수를 계수한다.

일반세균(중온세균) 역시 같은 평판집락법을 사용하되 배양온도만 다르게 적용한다는 점에서 차이가 있다.

물환경보전법령상 비점오염저감시설은 자연형 시설과 장치형 시설로 구분되며, 자연형 시설에는 저류시설, 침투시설, 식생형시설, 인공습지가 해당한다.

여과형 시설은 소용돌이형·스크린형·응집침전처리형·생물학적 처리형 시설과 함께 장치형 시설로 분류되므로 자연형 비점오염저감시설에 해당하지 않는다.

총대장균군은 지방상수도 정수장에서 매일 1회 이상이 아니라 매주 1회 이상 검사하는 항목이다.

먹는물 수질기준 및 검사 등에 관한 규칙상 매일 1회 이상 검사 대상은 냄새, 맛, 색도, 탁도, 잔류염소로, 정수의 상태를 즉시 확인할 수 있는 감각적·물리적 지표와 소독 상태를 나타내는 항목이다.

반면 일반세균, 총대장균군, 대장균(또는 분원성 대장균군) 등 미생물 지표는 배양·분석에 시간이 걸리므로 매주 1회 이상으로 검사주기가 상대적으로 길게 정해져 있다.

수도법령상 정수시설운영관리사는 정수시설의 규모에 따라 등급별 최소 배치 인원이 정해져 있으며, 시설용량 50만m³/일 이상인 정수처리시설에서 요구되는 2급 정수시설운영관리사의 최소 배치 인원은 3명이다.

정수시설운영관리사 배치기준은 시설용량이 클수록 상위 등급과 하위 등급 모두 배치 인원이 늘어나는 구조로, 대규모 정수장일수록 24시간 운영·교대 근무와 공정 관리 부담이 커지는 점을 반영한 것이다.

수도법령상 정수처리기준에서 병원성미생물의 제거·불활성화율은 취수지점부터 정수장의 정수지 유출지점까지의 구간에서 달성해야 한다.

이는 취수원에서 정수지까지 이어지는 전체 정수처리 공정(응집·침전·여과·소독)을 거치는 동안 누적되는 제거·불활성화 효과를 종합적으로 평가하기 위함이다.

침전지나 여과지 유출지점만을 기준으로 하면 이후 소독 공정에서 이루어지는 불활성화 효과가 반영되지 않으므로 정수지 유출지점까지로 규정한다.

pH조정제 중 수산화나트륨(가성소다)은 고농도 상태로는 결정이 석출되거나 취급이 위험하므로 20~25%로 희석하거나 희석된 제품을 구입하여 저장·사용하는 것이 옳은 방법이다.

• 조류가 번성하는 시기에는 조류의 광합성으로 pH가 오히려 상승하므로, 알칼리제인 소석회를 주입하는 것이 아니라 산제를 주입하여 pH를 낮춘다.
• 응집제 사용량이 적은 저탁도 시기는 응집제에 의한 알칼리도 소비 자체가 적으므로 별도로 알칼리도를 보충해야 하는 시기로 보기 어렵다.
• 산제로 쓰이는 황산은 진한황산을 현장에서 희석하면 심한 발열로 위험하므로, 이미 희석된 황산을 구입하여 사용하는 것이 일반적이다.

약품저장설비의 용량 산정 기준에서 정답은 4번이다. 가중응집제(고분자응집제) 저장설비의 용량은 회수량을 고려하지 않고 연속 주입 시 기준으로 10일분 이상으로 규정된다. 4번 보기는 "회수량을 고려하여"라는 불필요한 조건을 추가했으므로 오류다. 1번은 구조적 안전성과 누출 대비가 저장설비 기본 요건이고, 2번은 용량 산정 공식(계획정수량 × 평균주입률)이 맞으며, 3번은 응집보조제의 표준 저장일수(10일분 이상)가 올바르다.

수류식 혼화장치는 관로나 수로 내 수리학적 에너지(유속 변화, 낙차)를 이용해 약품과 원수를 섞는 방식으로 위어형, 파샬플룸형, 벤츄리미터형 등이 해당한다.

반면 파이프격자는 다공관을 통해 약품을 확산시켜 주입하는 확산식(디퓨저형) 혼화장치로 분류되어 수류식에 속하지 않는다.

배출수지에서 옳은 것은 지수를 2지 이상으로 하는 것과 1지의 용량을 1회 여과지·입상활성탄흡착지 역세척배출수량의 합 이상으로 하는 것이다.

배출수지는 여과지와 입상활성탄흡착지의 역세척배출수를 일시에 받아 후속 처리설비로 균등하게 내보내는 조이므로, 세척이 겹치더라도 1지가 1회분 역세척수 전량을 받아낼 수 있어야 하고 청소·점검 중에도 기능이 끊기지 않도록 2지 이상으로 나눈다.

• 유효수심은 2~4m 정도로 하므로 5~6m는 기준보다 지나치게 깊다.
• 고수위에서 주벽 상단까지의 여유고는 60cm 이상이며, 30cm 이상은 농축조에 적용하는 값이다.

(물+공기) 역세척 방식에 사용되는 하부집수장치로는 유공블록형(한국형), 유공블록형(미국형), 스트레이너형 등이 현재 국내에서 채택되고 있다.

휠러블록형은 물만을 이용하는 전통적인 역세척 방식에 사용되는 하부집수장치로, 공기를 함께 사용하는 역세척 방식에는 적용되지 않는다.

현장제조형 무격막 염소발생방식에서 전기분해 시 양극에서는 염소가스(Cl2)가 발생하며, 수산이온(OH-)은 양극이 아니라 음극에서 생성된다.

격막이 없는 전해조 내에서 음극에서 생성된 수산이온은 나트륨이온과 결합해 수산화나트륨을 형성하고, 이 수산화나트륨이 양극에서 발생한 염소와 반응하여 최종적으로 차아염소산나트륨이 만들어진다.

막여과 전처리설비에서는 원수 수질에 따라 막 표면의 오염(파울링)을 방지하기 위해 차아염소산나트륨과 같은 산화제를 주입해야 하는 경우가 있다.

• 다량의 철분을 함유한 지하수는 미세필터만으로는 처리가 어려워 산화·응집 등 별도의 전처리가 필요하다.
• 저분자색도는 응집제 첨가만으로는 효과적으로 제거되기 어려운 물질이다.
• 막에 부착된 철·망간 산화물은 막차압을 상승시켜 막 성능에 영향을 준다.

터보형 펌프는 회전차(임펠러)의 원심력이나 양력을 이용하는 형식으로 원심식, 사류식, 축류식 펌프가 이에 해당한다.

왕복식펌프는 피스톤이나 플런저의 왕복운동으로 유체를 이송하는 용적형(왕복동형) 펌프로, 터보형이 아닌 별도의 분류에 속한다.

밸브를 선정할 때는 유량 및 압력, 케비테이션 및 수격작용, 구동방식 및 구동장치 등을 검토한다.

임펠러의 크기 및 전양정은 밸브가 아니라 펌프를 선정할 때 검토하는 항목이므로 밸브 선정 검토사항에 해당하지 않는다.

펌프의 용량과 대수는 동일용량으로 하여 소모품·예비품의 호환성을 갖도록 하고, 계획수량 및 고장 시를 고려해 예비기를 설치하는 방향으로 결정한다.

반대로 토출량이 적은 펌프를 다수 설치하면 설치대수가 늘어나 오히려 설비비와 유지관리비가 증가하므로 효율적이거나 경제적이라고 볼 수 없다.

3상 전동기의 소비전력은 $P = \sqrt{3}\,VI\cos\theta$ 로 구하며, 이 값이 약 5kW이다.

$P = \sqrt{3} \times 380\,\mathrm{V} \times 11\,\mathrm{A} \times 0.7 \approx 5{,}068\,\mathrm{W}$
$\therefore P \approx 5\,\mathrm{kW}$

전기설비에 접지를 하는 목적은 인체의 감전사고 방지 및 전기설비·기기의 보호이다.

누전이나 절연 파괴가 발생했을 때 발생하는 고장전류를 대지로 안전하게 흘려보내 감전 위험과 기기 손상을 막는 것이 접지의 핵심 기능이다.

역률개선용 콘덴서는 개로 후 내부에 잔류전하가 남아 있는데, 이것이 충분히 방전되지 않은 상태에서 재투입하면 높은 과도전압이 발생하여 콘덴서와 주변 기기의 동작에 이상을 일으킬 수 있다.

이 때문에 콘덴서 회로에는 방전코일 등을 설치해 재투입 전 잔류전압을 충분히 낮추도록 한다.

안전상의 책임한계점에 설치되는 지락보호장치부 부하개폐기는 수용가 내부에서 지락사고가 발생했을 때 그 사고가 송배전계통(외부 계통)으로 파급되는 것을 차단하는 것이 주된 역할이다.

즉 수용가 설비의 사고를 수용가 측에서 국소적으로 차단하여 상위 배전계통 전체로 사고가 확대되지 않도록 하는 보호 기능이다.

전기실은 부하와 가깝게 배치해 배선 손실과 전압강하를 줄이는 것이 바람직하며, 부하에서 멀리 떨어진 곳에 설치하는 것은 옳은 고려사항이 아니다.

전기실 출입구는 유지보수와 피난 편의를 위해 2개소 이상으로 하고, 부식성·가연성가스나 물로부터 충분히 차폐하며, 조수·곤충의 침입을 막는 구조로 계획하는 것이 올바른 고려사항이다.

상수도설계기준상 직류전원장치는 고압 또는 특별고압 수변전설비의 제어용 전원 및 비상용 조명의 전원으로 설치해야 하는 대상이다.

정전 시에도 차단기 투입·차단 등 수변전설비의 제어 기능과 비상조명이 유지되어야 하므로, 축전지 등을 이용한 직류전원장치를 통해 안정적으로 전원을 공급한다.

상수도설계기준상 염소가스누출검지기는 소독설비의 염소저장실 및 주입기실에 반드시 설치해야 하는 것으로 명시되어 있다.

염소가스는 누출 시 인체에 치명적이므로 액화염소를 저장·주입하는 공간에 누출을 조기에 감지할 수 있는 검지기를 설치해 안전사고를 예방한다.

계측기기 선정 시 적정 유속과 직관거리 확보 여부를 확인하는 것은 압력계가 아니라 유량계 설치 시 검토해야 할 사항이다. 유량계는 상·하류에 일정 길이의 직관부가 확보되어야 유속 분포가 안정되어 정확한 측정이 가능하기 때문이다.

압력계는 측정범위와 정밀도, 내식성 등을 고려하여 선정하며, 거래용 유량계는 정밀도가 높은 것을, 수위계는 사용목적·측정조건·정밀도를, 수질계측기기는 응답성·신뢰성·유지보수 용이성을 고려해 선정하는 것이 옳다.

산업안전보건법령상 중대재해는 사망자 1명 이상, 3개월 이상의 요양이 필요한 부상자가 동시에 2명 이상, 또는 부상자·직업성 질병자가 동시에 10명 이상 발생한 재해를 말한다.

2개월의 요양이 필요한 부상자 1명은 요양기간(3개월 미만)과 인원(2명 미만) 두 요건을 모두 충족하지 못해 중대재해에 해당하지 않는다.

반면 사망자 2명, 부상자 동시 20명, 직업성 질병자 동시 15명은 각각 기준을 충족하므로 중대재해에 해당한다.

제시된 네 항목은 모두 안전보건관리담당자의 법정 업무에 해당한다.

안전보건관리담당자는 사업장의 안전·보건에 관하여 사업주를 보좌하고 관리감독자에게 지도·조언하는 인력으로, 그 업무는 안전보건교육 실시, 위험성평가, 작업환경측정 및 개선, 각종 건강진단에 관한 보좌 및 지도·조언으로 규정되어 있다.

여기에 더해 산업재해 발생 원인 조사와 산업재해 통계의 기록·유지, 안전장치 및 보호구 구매 시 적격품 선정에 관한 보좌 및 지도·조언까지가 법정 업무이므로, 네 항목 중 빠지는 것이 없다.

표면장력은 단위 길이당 작용하는 힘($\mathrm{N/m}$)으로 정의되며, 힘의 차원 $MLT^{-2}$를 길이 차원 $L$로 나누면 $MT^{-2}$가 된다.

따라서 [MLT]계에서 표면장력의 차원은 $[MT^{-2}]$이다.

동점성계수는 $\nu = \dfrac{\mu g}{\gamma}$ 로 구하며, 이 문제에서는 약 0.021 cm²/s가 된다.

$\nu = \dfrac{2.35\times10^{-5}\,\mathrm{gf \cdot s/cm^2} \times 980\,\mathrm{cm/s^2}}{1.1\,\mathrm{gf/cm^3}}$
$\nu \approx 0.021\,\mathrm{cm^2/s}$

모세관현상에 의한 물의 상승높이는 $h = \dfrac{2\sigma\cos\theta}{\gamma r}$ 로 나타나며, 표면장력 $\sigma$에 비례한다.

• 액체의 단위중량 $\gamma$에는 반비례한다.
• 관의 반지름(직경) $r$에는 반비례한다.
• 수심과는 직접적인 관계가 없다.

옳지 않은 것은 에너지경사선의 정의, 동수경사선과 에너지경사선의 관계, 압축성 유체 적용이라는 세 가지 서술이다.

위치수두와 압력수두를 합한 선은 동수경사선(수리구배선)이고, 에너지경사선은 여기에 속도수두까지 더한 선이다. 따라서 동수경사선이 에너지경사선에 속도수두를 더한 것이라는 설명은 관계가 거꾸로 뒤집힌 것으로, 실제로는 에너지경사선 = 동수경사선 + 속도수두이며 에너지경사선이 항상 동수경사선보다 위에 놓인다.

또 베르누이 방정식은 점성과 압축성을 모두 무시한 비점성·비압축성 정상류를 전제로 하므로 압축성 유체에 적용하기 위한 이론이라는 서술도 틀리다.

반면 손실을 무시할 때 세 수두의 합이 일정하다는 것은 $\dfrac{v^2}{2g}+\dfrac{p}{\gamma}+z=\text{일정}$ 으로 표현되는 베르누이 정리 그 자체이므로 옳은 설명이다.

마찰손실수두는 달시-바이스바흐식 $h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$로 구하며, 계산 결과 약 7.35m이다.

$h_f = 0.02 \times \dfrac{800}{1.0} \times \dfrac{3^2}{2\times 9.8}$
$h_f = 16 \times 0.459 \approx 7.35\,\mathrm{m}$

벤츄리미터는 관 단면 축소부에서 발생하는 유속·압력 변화를 베르누이 방정식으로 해석하여 관의 유속과 유량을 측정하는 장치이다.

• 전자기 유량계는 액주계가 필요 없을 뿐 아니라 관 내부에 장애물이 없어 흐름을 방해하지 않는 것이 장점이다.
• 위어는 개수로에서 수심을 측정해 유량을 산정하는 장치로, 관수로의 유량 측정에는 사용하지 않는다.
• 유량이나 월류수심이 작은 경우에는 사각형 위어보다 삼각형(V노치) 위어가 더 정확하다.

프루드 수가 1보다 작으므로 흐름상태는 상류이고, 유량은 약 26.56 m³/s이다.

프루드 수는 $Fr=\dfrac{V}{\sqrt{gh}}$ 로 정의되며, $Fr<1$ 이면 상류, $Fr=1$ 이면 한계류, $Fr>1$ 이면 사류다. 주어진 값이 0.5로 1보다 작으므로 상류에 해당한다.

먼저 유속을 구하면 $V=Fr\sqrt{gh}=0.5\times\sqrt{9.8\times 2.0}=0.5\times 4.427=2.214\,\mathrm{m/s}$ 이다.
직사각형 단면이므로 통수단면적은 $A=6.0\times 2.0=12.0\,\mathrm{m^2}$ 이고,
유량은 $Q=AV=12.0\times 2.214=26.56\,\mathrm{m^3/s}$ 가 된다.

횡류식 플록형성지의 계획정수량에 대한 표준 플록형성시간은 20~40분이다.

이는 응집제가 투입된 원수가 완만한 교반을 거치며 미세 플록을 크고 침강하기 쉬운 플록으로 성장시키는 데 필요한 표준 체류시간이다.

관수로 내에서 발생하는 손실수두는 크게 관 벽면과의 마찰에 의한 마찰손실수두(주손실)와, 그 외 부속시설에 의한 미소손실수두(부손실)로 구분된다.

입구손실, 출구손실, 단면변화(급확대·급축소)에 의한 손실은 관로 부속부에서 발생하는 미소손실수두에 해당하지만, 마찰손실수두는 관 전체 길이에 걸쳐 발생하는 주손실이므로 미소손실수두로 분류되지 않는다.

상수도설계기준상 횡류식 약품침전지(단층) 내의 표준 평균유속은 24m/h 이하(0.4m/min 이하)로 규정되어 있다.

유속을 이 범위 이하로 제한하는 것은 침전지 내 흐름이 지나치게 빨라져 이미 침강한 플록이 재부상하거나 단회로가 발생하는 것을 막기 위함이다.

표면부하율 $V_o=36\,\mathrm{m/d}$를 $\mathrm{mm/min}$ 단위로 환산하면 약 $25\,\mathrm{mm/min}$이며, 침강속도 $V_s=12\,\mathrm{mm/min}$이 $V_o$보다 작으므로 이론적 제거율은 $V_s/V_o$로 구해 약 48%가 된다.

$V_o = \dfrac{36\,\mathrm{m/d} \times 1000\,\mathrm{mm/m}}{1440\,\mathrm{min/d}} \approx 25\,\mathrm{mm/min}$
$\text{제거율} = \dfrac{12}{25}\times100 \approx 48\%$

기계식 혼화장치의 교반강도(속도경사) $G$는 $G=\sqrt{\dfrac{P}{\mu V}}$로 나타나며, 교반동력 $P$, 혼화지의 부피 $V$, 물의 점성계수 $\mu$에 모두 영향을 받는다.

따라서 물의 점성계수에 영향을 받지 않는다는 설명은 옳지 않으며, 교반강도의 단위는 $\mathrm{s^{-1}}$(1/s)로 맞다.

급속여과지의 여과면적은 계획정수량을 여과속도로 나누어 산정하는 것이 옳으며, 여과속도를 계획정수량으로 나눈다는 설명은 계산식이 반대로 되어 있어 옳지 않다.

단층여과지의 여과속도는 $120\sim150\,\mathrm{m/d}$를 표준으로 하고, 정속여과방식은 유량제어형·수위제어형·자연평형형으로 나뉘며 일반적으로 널리 사용되는 방식이라는 설명은 옳다.

빈칸에 들어갈 숫자는 10이며, 이렇게 정한 접촉시간을 T₁₀이라 한다.

소독능(CT) 계산에 쓰는 접촉시간은 물이 정수지에 머문 평균 체류시간이 아니라, 단락류(short-circuiting)를 반영한 보수적인 값을 쓴다. 즉 최초 소독제 주입지점에 투입한 추적자 중 10%가 유출지점에 도달하기까지 걸린 시간을 접촉시간으로 본다.

이 시점에는 추적자의 90%가 아직 조 안에 남아 있으므로 물의 대부분은 그보다 오래 소독제와 접촉한 셈이 되어 소독능을 과대평가하지 않는 안전측 값이 된다. 평균 체류시간이나 50% 도달 시간을 쓰면 흐름이 고르지 못한 정수지에서 실제보다 소독 효과를 크게 계산하게 된다.

불활성화비를 충족하기 위한 잔류소독제 농도는 $C=\dfrac{CT}{T}$로 구하며, 계산 결과 최솟값은 1.5mg/L이다.

$C = \dfrac{45\,\mathrm{mg\cdot L^{-1}\cdot min}}{30\,\mathrm{min}} = 1.5\,\mathrm{mg/L}$

펌프의 축동력은 $P=\dfrac{\gamma Q H}{102\,\eta}$로 구하며, 계산 결과 약 36.9kW이다.

흡입구 유량 $Q = A \times V = \dfrac{\pi}{4}(0.2\,\mathrm{m})^2 \times 8.0\,\mathrm{m/s} \approx 0.251\,\mathrm{m^3/s}$

$P = \dfrac{1{,}000 \times 0.251 \times 12}{102 \times 0.8} \approx 36.9\,\mathrm{kW}$

비속도는 $N_s = \dfrac{N\sqrt{Q}}{H^{3/4}}$로 구하며(유량은 $\mathrm{m^3/min}$ 적용), 계산 결과 약 306이 된다.

$Q = 0.4\,\mathrm{m^3/s} = 24\,\mathrm{m^3/min}$
$N_s = \dfrac{800 \times \sqrt{24}}{30^{3/4}} \approx \dfrac{800 \times 4.90}{12.8} \approx 306$

펌프의 병렬운전은 양정의 변화가 적고 양수량(토출량)의 변화가 큰 조건에 적합한 운전 방식이다.

병렬운전은 여러 대의 펌프를 나란히 연결해 동일한 양정에서 각 펌프의 토출량을 합산함으로써 전체 양수량을 늘리는 방식이며, 양정보다 유량 변동이 큰 계통에 유리하다.

• 펌프의 운전점은 펌프의 양정곡선과 관로저항곡선의 교점으로 구해지는 것이지 유량곡선과의 교점이 아니다.
• 2대 병렬운전 시 운전점의 양수량은 관로저항 때문에 단독운전 양수량의 2배 미만이 되는 것이 일반적이며 3배 이상이 되지 않는다.
• 병렬운전 특성곡선은 동일 양정에서 각 펌프의 토출량을 더해서 구하는 것이지 빼서 구하는 것이 아니다.

공동현상(캐비테이션) 방지를 위해서는 펌프의 회전수를 낮추고 흡입 비교회전도를 작게 해야 하므로, 회전수를 늘이고 비교회전도를 크게 한다는 설명은 옳지 않다.

회전수가 커지면 흡입측 압력강하가 커져 공동현상 발생 가능성이 높아지므로 회전수와 비교회전도는 오히려 낮추는 것이 방지대책이다.

• 흡입양정을 짧게(낮게) 하는 것은 흡입측 압력손실을 줄여 공동현상을 방지하는 올바른 대책이다.
• 흡입관의 마찰손실을 작게 하는 것도 흡입측 유효흡입수두(NPSH)를 확보하는 올바른 대책이다.
• 양쪽 흡입펌프를 사용하면 흡입 유속이 줄어 공동현상 발생을 억제할 수 있어 올바른 대책이다.

수격작용 방지대책 중 압력상승 경감방법에 해당하는 것은 완폐식 체크밸브를 설치하는 방법이다.

펌프 정지 시 체크밸브가 서서히 닫히도록 하면 유속 변화가 급격하지 않아 관로 내 압력 상승(수격압)을 완화할 수 있다.

반면 표준형 조압수조, 플라이휠(fly-wheel), 압력수조(air-chamber) 설치는 정전 등으로 펌프가 급정지할 때 관로 내 압력강하(진공 발생)를 방지하기 위한 대책으로 분류된다.