[대기환경기사 필기] 23년 2회차
대기환경기사 필기 기출문제

23년 2회차

총 100문항 · 객관식 · A4 약 1장

1 / 1
A4정답 포함
대기환경기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

23년 2회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
CO에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1자연적 발생원에는 화산폭발, 테르펜류의 산화, 클로로필의 분해, 산불 및 해수 중 미생물의 작용 등이 있다.
2지구위도별 분포로 보면 적도 부근에서 최대치를 보이고, 북위 30도 부근에서 최소치를 나타낸다.
3물에 난용성이므로 수용성 가스와는 달리 비에 의한 영향을 거의 받지 않는 다.
4다른 물질에 흡착현상도 거의 나타나지 않는다.
정답 및 해설

일산화탄소는 배출원이 몰려 있는 북반구 중위도, 즉 북위 30도 부근에서 최대가 되고 적도 부근에서는 오히려 낮다. 지문은 최대와 최소를 뒤바꿔 놓았다.

나머지는 옳다. 화산폭발·테르펜류 산화·클로로필 분해·산불·해수 미생물이 자연 발생원이고, 물에 잘 녹지 않아 강수에 의한 세정 효과가 거의 없으며 흡착도 잘 일어나지 않는다.

문제 2
맑은 여름날 해가 뜬 후 부터 오후 최고기온이 나타나는 시간까지의 연기의 분산형을 가장 바르게 순서대로 나타낸 것은?
1부채형 → 훈증형 → 원추형 → 환상형
2부채형 → 원추형 → 상승형 → 환상형
3부채형 → 환상형 → 훈증형 → 상승형
4부채형 → 구속형 → 환상형 → 상승형
정답 및 해설

일출 직후부터 오후 최고기온에 이르기까지 대기안정도는 안정에서 불안정으로 점차 바뀌며, 연기 분산형도 이 순서를 따라 변한다.

새벽~일출 무렵의 접지역전(안정) 상태에서는 연기가 수평으로 얇게 퍼지는 부채형이 나타난다. 해가 뜨고 지표가 가열되면서 접지역전이 아래쪽부터 소멸되면, 상공에 갇혀 있던 오염물질이 한꺼번에 지표로 끌려 내려오는 훈증형이 짧게 나타난다.

대류가 진행되어 대기가 중립에 가까워지면 연기가 원뿔 모양으로 퍼지는 원추형을 거치고, 낮 동안 지표가 강하게 가열되어 불안정도가 최대가 되는 시간대(오후 최고기온 무렵)에는 연기가 상하로 크게 요동치는 환상형이 나타난다.

문제 3
1~2㎛ 이하의 미세입자는 세정(Rain out)효과가 작은데 그 이유로 가장 적합한 것은?
1응축효과가 크기 때문에
2휘산효과가 크기 때문에
3부정형의 입자가 많기 때문에
4브라운 운동을 하기 때문에
정답 및 해설

1~2㎛ 정도의 미세입자는 브라운 운동에 의해 움직이기 때문에 빗방울에 정면으로 충돌하지 못하고 그 주위를 돌아 피해가는 경우가 많아 강수에 의한 세정(rain-out) 효율이 낮다.

입자가 매우 작으면 확산(브라운 운동)에 의해 빗방울에 잘 부딪히고 입자가 크면 관성충돌로 잘 포착되지만, 그 중간 크기인 1~2㎛ 부근은 두 포착 기구 모두 효율이 떨어지는 최소 포집 구간에 해당한다.

문제 4
태양복사는 지면에 도달하기 전에 지구대기에 있는 여러 물질에 의해 흡수되거나 굴절, 산란되어 일사량의 감쇄를 초래하는데 대기중에 먼지나 입자의 직경이 전자파의 파장과 거의 같거나 큰 대기오염물질이 대기중에 많이 존재할 경우 하늘은 백색이나 뿌옇게 흐려져 일사량의 감소를 초래하며 간접적으로 대기오염도를 예측할 수 있다. 이와 같은 현상을 설명하는 용어로 가장 알맞는 것은?
1연료산란(Fuel scattering)
2미산란(Mie scattering)
3광학 산란(Optical scattering)
4대기 약산란( Air scattering)
정답 및 해설

입자 지름이 전자파 파장과 비슷하거나 큰 경우에 나타나는 산란을 미산란(Mie scattering)이라 한다.

이에 비해 입자 크기가 파장보다 훨씬 작을 때 일어나는 산란은 레일리 산란이라 하며, 하늘이 백색·회색으로 뿌옇게 보이는 연무(haze) 현상은 미산란에 의해 설명된다.

문제 5
지상으로부터 500m 까지의 평균 기온감률은 1.2℃/100m 이다. 100m 고도에서의 기온이 18℃일 때 400m에서의 기온은?
18.6℃
210.8℃
312.2℃
414.4℃
정답 및 해설

기온감률 1.2∘C/100m1.2^\circ\mathrm{C}/100\mathrm{m}가 500m까지 일정하므로, 100m 지점 18℃를 기준으로 400m 지점까지의 온도 하강분을 구하면 400m에서의 기온을 알 수 있다.

100m에서 400m까지는 300m 구간이므로 하강 온도는 300m×1.2∘C100m=3.6∘C300\mathrm{m} \times \dfrac{1.2^\circ\mathrm{C}}{100\mathrm{m}} = 3.6^\circ\mathrm{C}이다.
따라서 400m에서의 기온은 18∘C−3.6∘C=14.4∘C18^\circ\mathrm{C} - 3.6^\circ\mathrm{C} = 14.4^\circ\mathrm{C}이다.

문제 6
광화학 반응에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?
1광화학 반응에 의한 생성물로는 PAN, 케톤, 아크롤레인, 질산 등이 있다.
2대기중에서의 오존 농도는 보통 NO2로 산화되는 NO의 양에 비례하여 증가한다.
3알데히드는 NO2 생성에 앞서 반응 초기부터 생성되며 탄화수소의 감소에 대응한다.
4NO에서 NO2로의 산화가 거의 완료되고, NO2가 최고농도에 달하면서 O3가 증가되기 시작한다.
정답 및 해설

광화학 반응에서 알데하이드는 탄화수소가 산화되면서 만들어지는 2차 생성물이므로, NO가 NO2로 산화되어 NO2가 생성되는 과정보다 앞서 나타난다고 보기 어렵다.

광화학 스모그의 진행은 탄화수소와 NO가 먼저 소모되면서 NO2가 축적되고, NO가 거의 소진된 뒤에 오존을 비롯한 2차 오염물질이 본격적으로 증가하는 순서를 따른다.

  • PAN·케톤·아크롤레인·질산 등은 대표적인 광화학 2차 생성물이므로 맞는 설명이다.
  • 오존 농도가 NO2로 산화되는 NO의 양에 비례해 증가한다는 점, NO의 산화가 거의 끝나고 NO2가 최고농도에 달하면서 오존이 증가하기 시작한다는 점도 맞는 설명이다.
문제 7
분산모델의 특징에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?
1미래의 대기질을 예측할 수 있으며 시나리오를 작성할 수 있다.
2점, 선, 면 오염원의 영향을 평가할 수 있다.
3단기간 분석시 문제가 될 수 있고, 새로운 오염원이 지역내 신설될 때 매번 재평가하여야 한다.
4지형, 기상학적 정보 없이도 사용할 수 있다.
정답 및 해설

분산모델은 오염원 배출자료와 함께 기상·지형 자료를 반드시 입력해야 계산이 가능하므로, 그런 정보 없이도 쓸 수 있다는 서술은 틀렸다.

수용지점에서 측정한 성분비만으로 오염원을 역추적하는 것은 수용모델의 특징이다.

문제 8
A공장에서 배출되는 아황산가스의 농도가 460 ppm이다. 이 공장에서 시간당 배출가스량이 81.8m3이라면 하루에 발생되는 아황산가스는 몇 kg 인가? (단, 표준상태 기준, 공장은 연속 가동됨)
11.89
22.58
33.50
44.56
정답 및 해설

배출가스 중 아황산가스 농도 460ppm과 시간당 배출가스량을 이용해 표준상태 기준 부피를 구하고, 이를 몰수와 질량으로 환산하면 하루 배출량을 구할 수 있다.

시간당 SO2 부피는 81.8m3/hr×460×10−6=0.0376m3/hr81.8\mathrm{m^3/hr} \times 460\times10^{-6} = 0.0376\mathrm{m^3/hr}이다.
이를 몰수로 바꾸면 0.0376m3/hr0.0224m3/mol=1.68mol/hr\dfrac{0.0376\mathrm{m^3/hr}}{0.0224\mathrm{m^3/mol}} = 1.68\mathrm{mol/hr}이고, 질량으로는 1.68mol/hr×64g/mol=107.5g/hr1.68\mathrm{mol/hr} \times 64\mathrm{g/mol} = 107.5\mathrm{g/hr}이다.

공장이 24시간 연속 가동되므로 하루 배출량은 107.5g/hr×24hr=2,580g=2.58kg107.5\mathrm{g/hr} \times 24\mathrm{hr} = 2{,}580\mathrm{g} = 2.58\mathrm{kg}이다.

문제 9
다이옥신(Dioxin)에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?
1표준상태에서 증기압이 매우 낮은 고형 화합물이다.
2다이옥신류는 크게 PCDD, PCDF로 대별된다.
3수용성은 낮으나 벤젠 등에 용해되며 토양 등에 흡수된다.
4소각로에서 1000℃ 정도의 고온온도에서 fly ash 표면에 염소 공여체와 반응하여 배출된다.
정답 및 해설

다이옥신은 1000℃ 정도의 고온에서는 오히려 분해되고, 소각로 후단에서 배기가스 온도가 250~450℃로 떨어지는 구간에서 fly ash 표면의 염소 공여체와 반응해 재생성(de novo 합성)된다.

나머지는 옳다. 표준상태에서 증기압이 매우 낮은 고체이고, 크게 PCDD와 PCDF로 나뉘며, 물에는 거의 녹지 않지만 벤젠 등 유기용매에 녹고 토양에 강하게 흡착된다.

문제 10
지표 부근의 대기의 일반적인 체류시간의 순서로 가장 적합한 것은?
1O2 > N2O > CH4 > CO
2O2 > CH4 > CO > N2O
3CO > O2 > N2O > CH4
4CO > CH4 > O2 > N2O
정답 및 해설

대기 중 평균 체류시간은 반응성이 낮을수록 길다. O2는 수천 년, N2O는 약 100년, CH4는 약 10년, CO는 수개월 정도다.

따라서 순서는 O2 > N2O > CH4 > CO가 된다. CO가 가장 짧고 O2가 가장 길다는 두 끝만 잡아도 답이 갈린다.

문제 11
굴뚝의 반경이 1.5m, 평균풍속이 180m/min인 경우 굴뚝의 유효연돌높이를 24m 증가시키기 위한 굴뚝 배출가스 속도는? (단, 연기의 유효상승 높이 △H=1.5× ×D이용)
113m/s
216m/s
326m/s
432m/s
정답 및 해설

필요한 굴뚝 배출가스 속도는 16 m/s이다.

먼저 주어진 값을 식의 단위에 맞춘다. 굴뚝 반경이 1.5 m이므로 직경은 D=3 mD=3\ \mathrm{m} 이고, 평균풍속은 180 m/min=3 m/s180\ \mathrm{m/min}=3\ \mathrm{m/s} 이다.

유효연돌높이를 24 m 높인다는 것은 연기의 유효상승높이가 ΔH=24 m\Delta H=24\ \mathrm{m} 라는 뜻이므로, ΔH=1.5×WsU×D\Delta H=1.5\times\dfrac{W_s}{U}\times D 에 대입하면
24=1.5×Ws3×3=1.5 Ws24=1.5\times\dfrac{W_s}{3}\times3=1.5\,W_s

따라서 Ws=241.5=16 m/sW_s=\dfrac{24}{1.5}=16\ \mathrm{m/s} 이다. 검산하면 1.5×163×3=24 m1.5\times\dfrac{16}{3}\times3=24\ \mathrm{m} 로 조건과 일치한다.

문제 12
대기의 특성에 관한 설명 중 틀린 것은?
1성층권에서는 오존이 자외선을 흡수하여 성층권의 온도를 상승시킨다.
2지표부근의 표준상태에서의 건조공기의 구성성분은 부피농도로 질소>산소>아르곤>이산화탄소의 순이다.
3대기의 온도는 위쪽으로 올라갈수록, 대류권에서는 하강, 성층권에서는 상승, 열권에서는 하강한다.
4대류권의 고도는 겨울철에 낮고, 여름철에 높으며, 보통 저위도 지방이 고위도 지방에 비해 높다.
정답 및 해설

대기 온도는 고도에 따라 층별로 다르게 변하는데, 열권은 위로 올라갈수록 온도가 상승하는 층이어서 하강한다는 설명은 틀렸다.

실제로는 대류권에서 하강, 성층권에서 오존의 자외선 흡수로 상승, 중간권에서 다시 하강, 열권에서는 태양복사 흡수로 다시 상승하는 패턴을 보인다.

성층권 온도 상승이나 건조공기 중 질소·산소·아르곤·이산화탄소 순의 부피 구성, 대류권계면 고도가 겨울보다 여름에 높고 저위도에서 더 높다는 설명은 모두 맞는 내용이다.

문제 13
대기오염모델인 수용모델의 화학분석법에 해당되지 않는 것은?
1다변량 분석법
2광학 현미경법
3인자 분석법
4공간 계열 분석법
정답 및 해설

수용모델의 화학분석법은 다변량 분석법·인자 분석법·공간 계열 분석법 등 통계적·화학적 기법을 가리키며, 광학 현미경법은 입자 형태를 직접 관찰하는 물리적 분석법에 속해 화학분석법으로 보기 어렵다.

다변량 분석법과 인자 분석법은 배출원별 성분 조성 자료를 통계적으로 처리해 기여도를 추정하는 기법이고, 공간 계열 분석법은 측정 지점 간 농도 분포 변화를 이용하는 기법으로 화학적·통계적 분석의 범주에 든다.

문제 14
다음 연기 형태 중 부채형(Fanning)에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?
1주로 저기압구역에서 굴뚝 높이보다 더 낮게 지표가까이에 역전층이, 그 상공에는 불안정상태일 때 발생한다.
2굴뚝의 높이가 낮으면 지표부근에 심각한 오염문제를 발생시킨다.
3대기가 매우 안정된 상태일 때에 아침과 새벽에 잘 발생한다.
4풍향이 자주 바뀔 때면 뱀이 기어가는 연기모양이 된다.
정답 및 해설

부채형(fanning)은 굴뚝 높이를 포함해 상당한 고도까지 대기가 전층 안정(역전)일 때, 주로 고기압권의 맑고 바람 약한 새벽·아침에 나타난다.

굴뚝보다 낮은 곳에만 역전층이 있고 그 상공이 불안정한 조건은 지붕형(lofting)에 해당하므로 이 설명이 부채형과 거리가 멀다.

연기가 상하로 퍼지지 못한 채 수평으로만 퍼지므로 위에서 보면 뱀이 기어가는 모양이 되고, 굴뚝이 낮으면 지표 오염이 심각해진다.

문제 15
250℃, 1atm에서 이산화황(SO2)의 농도가 4.0g/m3이다. 표준상태(0℃, 1atm)로 환산하면 약 몇 ppm인가?
1약 2682
2약 3050
3약 3640
4약 5364
정답 및 해설

표준상태로 환산한 SO2 농도는 약 2682 ppm이다.

250℃의 기체 1m3는 표준상태에서 부피가 줄어들므로 질량농도는 그만큼 커진다.
Cs=4.0×273+250273=7.663 g/Sm3C_s = 4.0 \times \dfrac{273+250}{273} = 7.663\,\mathrm{g/Sm^3}

SO2의 분자량 64와 1kmol=22.4Sm3를 이용해 부피농도로 바꾼다.
7.663×22.464=2.682 L/Sm3≈2682 ppm7.663 \times \dfrac{22.4}{64} = 2.682\,\mathrm{L/Sm^3} \approx 2682\,\mathrm{ppm}

온도 보정을 빠뜨리면 1400 ppm, 분자량 대신 황의 원자량 32로 나누면 5364 ppm이 나오므로 주의한다.

문제 16
다음 각종 환경관련 국제협약(조약)에 관한 주요 내용으로 옳지 않은 것은?
1몬트리올의정서: 오존층 파괴물질인 염화불화탄소의 생산과 사용규제를 위한 협약
2바젤협약: 폐기물의 해양투기로 인한 해양오염을 방지하기 위한 협약
3람사협약: 자연자원의 보전과 현명한 이용을 위한 습지보전 협약
4CITES: 멸종위기에 처한 야생동식물의 보호를 위한 협약
정답 및 해설

바젤협약은 유해폐기물의 국가 간 이동과 그 처리를 통제하는 협약이다. 폐기물의 해양투기로 인한 해양오염 방지는 런던협약이 맡는다.

몬트리올의정서(오존층 파괴물질 규제), 람사협약(습지 보전), CITES(멸종위기종 국제거래 규제)의 설명은 모두 맞다.

문제 17
대기의 구조는 균질층과 이질층으로 구분할 수 있다. 이에 관한 설명 중 틀린 것은?
1지상 0~88km 정도까지의 균질층은 수분을 제외하고는 질소 및 산소 등 분자 조성비가 어느 정도 일정하다.
2균질층내의 공기는 건조가스로서 지상 0~30km 정도까지 공기의 50%가 존재하고 있다.
3이질층은 보통 4개층으로 분류되며 지상 3600~9600km는 수소층이라 한다.
4이질층내의 공기는 강한 산화력으로 인하여 지상에서 발생되어 상승한 이물질들을 산화, 소멸시킨다.
정답 및 해설

균질층 내 공기 중 지상 30km 이내에 존재하는 비율은 50% 수준이 아니라 대기 질량 대부분(대략 90% 이상)을 차지할 정도로 훨씬 크므로 이 설명은 틀렸다.

기압은 고도가 높아질수록 급격히 낮아지기 때문에 대기 질량의 절반은 지상 5~6km 부근에 이미 모여 있고, 30km 고도까지는 사실상 대부분의 공기가 존재한다.

지상 0~88km까지 질소·산소 조성비가 일정한 균질층 설명이나, 이질층이 4개 층으로 나뉘고 최상부가 수소층이라는 설명, 이질층 공기의 강한 산화력으로 상승 물질을 산화·소멸시킨다는 설명은 모두 맞는 내용이다.

문제 18
최대혼합고도가 500m일 때 오염농도는 4ppm이었다. 오염농도가 500ppm일 때 최대혼합고도는 얼마인가?
150m
2100m
3200m
4250m
정답 및 해설

오염농도는 최대혼합고의 3승에 반비례하므로 구하는 최대혼합고는 100m이다.

농도와 혼합고의 관계식을 세우면
C2C1=(H1H2)3\dfrac{C_2}{C_1}=\left(\dfrac{H_1}{H_2}\right)^3
5004=125=(500H2)3\dfrac{500}{4}=125=\left(\dfrac{500}{H_2}\right)^3

따라서 500H2=5\dfrac{500}{H_2}=5 이고
H2=100 mH_2=100\,\mathrm{m} 이다. 혼합고가 낮아질수록 오염물질이 희석될 공간이 세제곱으로 줄어 농도가 급격히 높아진다.

문제 19
Pasquill에 의한 대기안정도 분류에서 사용되는 항목으로 가장 거리가 먼 것은?
1상대습도
2지상 10m 고도에서의 풍속
3태양복사량
4운량분포
정답 및 해설

Pasquill 대기안정도 분류는 지상 10m 풍속과 주간의 태양복사량(일사량), 야간의 운량·운고를 기준으로 구분하며, 상대습도는 이 분류 항목에 포함되지 않는다.

즉 바람이 약하고 일사가 강할수록 불안정한 등급으로, 바람이 강하고 야간에 구름이 적을수록 안정한 등급으로 분류되는 방식이어서 습도는 판정 기준이 되지 않는다.

문제 20
유효굴뚝높이가 1m인 굴뚝에서 배출되는 오염물질의 최대착지농도를 현재의 1/10로 낮추고자 할 때, 유효굴뚝높이를 몇 m 증가시켜야 하는가? (단, sutton의 확산방정식 사용, 기타 조건은 동일)
10.04
20.20
31.24
42.16
정답 및 해설

Sutton 확산방정식에서 최대착지농도는 유효굴뚝높이의 제곱에 반비례하므로 Cmax∝1He2C_{max}\propto\dfrac{1}{H_e^{2}}이다. 농도를 1/101/10로 낮추려면 높이를 10\sqrt{10}배로 키워야 한다.

He′=1×10=3.16 mH_e'=1\times\sqrt{10}=3.16\,\mathrm{m}이므로 더 높여야 할 값은
3.16−1=2.16 m3.16-1=2.16\,\mathrm{m}

문제 21
Propane의 최소산소농도(MOC)는? (단, Propane의 폭발하한계는 2.1 vol% 이다.)
16.3vol%
210.5vol%
319.6vol%
424.6vol%
정답 및 해설

최소산소농도(MOC)는 폭발하한계에 연소반응식에서 필요한 산소 몰수를 곱해 구한다.

프로판의 연소반응은 C3H8+5O2→3CO2+4H2O\mathrm{C_3H_8} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 3\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}로 연료 1몰당 산소 5몰이 필요하다.
따라서 MOC=2.1vol%×5=10.5vol%\mathrm{MOC} = 2.1\mathrm{vol\%} \times 5 = 10.5\mathrm{vol\%}이다.

문제 22
다음 기체연료 중 고위발열량(kcal/Sm3)이 가장 낮은 것은?
1메탄
2에탄
3프로판
4에틸렌
정답 및 해설

기체연료의 부피당 발열량은 분자 속 탄소·수소 수에 비례하므로, 탄소가 하나뿐인 메탄(CH4)이 가장 낮다.

대략적인 고위발열량(kcal/Sm3)은 메탄 약 9,500, 아세틸렌 약 14,000, 에틸렌 약 15,300, 에탄 약 16,800 수준이다.

문제 23
다음 중 건타입(Gun type)버너에 관한 설명으로 틀린 것은?
1형식은 유압식과 공기분무식을 합한 것이다.
2유압은 보통 7kg/cm2이상이다.
3연소가 양호하고, 전자동 연소가 가능하다.
4유량조절 범위가 넓어 대용량에 적합하다.
정답 및 해설

건타입 버너는 소형 온수보일러용 저용량 버너로 유량조절 범위가 좁아 대용량에는 맞지 않는다.

나머지는 옳다. 유압식과 공기분무식을 합한 형식이고, 유압은 보통 7kg/cm2 이상이며, 버너·송풍기·점화장치가 한 몸이라 전자동 연소가 가능하다.

문제 24
어떤 1차 반응에서 100초 동안 반응물의 1/2이 분해되었다면 반응물의 1/10이 남을 때 까지의 시간은?
1332sec
2359sec
3373sec
4396sec
정답 및 해설

1차 반응의 반감기 100초로부터 속도상수를 구하면 원하는 잔존율까지의 시간을 계산할 수 있다.

속도상수는 k=ln⁡2100sec=0.00693/seck = \dfrac{\ln 2}{100\mathrm{sec}} = 0.00693/\mathrm{sec}이다.
반응물이 1/10로 줄어드는 시간은 t=ln⁡10k=2.3030.00693=332sect = \dfrac{\ln 10}{k} = \dfrac{2.303}{0.00693} = 332\mathrm{sec}이다.

문제 25
액체연료의 연소장치에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1유압식 분무식 버너는 대용량 버너제작이 용이하다.
2고입 기류분무식 버너는 연소 시 소음이 큰 편이다.
3회전식 버너는 유압식 버너에 비해 분무화 입경이 작은 편이다.
4저압 기류분무식 버너에서 분무에 필요한 공기량은 이론연소 공기량의 30-50% 정도이면 된다.
정답 및 해설

회전식 버너의 분무화 입경은 유압식 버너보다 오히려 큰 편이므로, 더 작다고 한 설명이 옳지 않다.

회전식은 고속으로 도는 회전컵의 원심력으로 기름을 흩뿌려 무화시키는 방식이라, 높은 유압으로 노즐을 통과시켜 미립화하는 유압식보다 평균 입경이 굵게 형성된다.

나머지는 액체연료 연소장치의 일반적인 특성과 맞는다.

  • 유압 분무식은 구조가 단순해 대용량 버너로 제작하기 쉽다.
  • 고압 기류 분무식은 분무용 공기의 속도가 커서 연소 시 소음이 큰 편이다.
  • 저압 기류 분무식에서 분무에 필요한 공기량은 이론연소 공기량의 30~50% 정도면 된다.
문제 26
기체연료에 관한 설명으로 가장 적절한 것은?
1적은 과잉공기로 완전연소가 가능하다.
2연소율의 가연범위(Turn-down Ratio)가 좁다.
3저장 및 수송이 용이하다.
4회분 및 유해물질의 배출량이 많다.
정답 및 해설

기체연료는 공기와 균일하게 혼합되기 쉬워 적은 과잉공기로도 완전연소가 가능하다는 것이 가장 적절한 설명이다.

또한 연소 조절 범위(턴다운비)가 넓어 부하 변동 대응이 쉽고, 회분이나 유해물질 배출이 적어 배기가스가 비교적 깨끗한 편이다.

다만 부피당 에너지밀도가 낮아 저장과 수송에는 오히려 불리하며, 압축·액화 등 별도 설비가 필요하다.

문제 27
엔탈피에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1엔탈피는 반응경로와 무관하다.
2엔탈피는 물질의 양에 비례한다.
3흡열반응은 반응계의 엔탈피가 감소한다.
4반응물이 생성물보다 에너지상태가 높으면 발열반응이다.
정답 및 해설

흡열반응은 외부에서 열을 흡수해 생성물이 더 높은 에너지 상태가 되므로 반응계의 엔탈피가 증가한다(ΔH>0\Delta H \gt 0). 감소한다는 설명이 틀렸다.

엔탈피는 상태함수라 반응경로와 무관하고 물질의 양에 비례하는 시량성 성질이며, 반응물의 에너지가 생성물보다 높으면 발열반응이라는 나머지 설명은 옳다.

문제 28
순수한 탄소 1Nm3 가 완전연소해서 배출되는 (CO2)max는?
1약 12.0%
2약 17.5%
3약 21.0%
4약 37.5%
정답 및 해설

순수한 탄소가 이론공기로 완전연소할 때 건조 배출가스 중 (CO2)max는 약 21%이다.

연소반응 C+O2→CO2\mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}에서 탄소 1몰은 산소 1몰을 필요로 하므로, 공기 중 산소 비율 21%를 적용하면 이론공기량은 10.21=4.76\dfrac{1}{0.21} = 4.76몰이 된다.
이때 생성되는 질소량은 4.76−1=3.764.76 - 1 = 3.76몰이고, 건조 연소가스 총량은 1+3.76=4.761 + 3.76 = 4.76몰이다.

따라서 (CO2)max=14.76×100=21.0%(\mathrm{CO_2})_{max} = \dfrac{1}{4.76} \times 100 = 21.0\%이다.

문제 29
연소방식 및 연소장치에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1기화 연소방식과 분무화 연소방식은 액체연료의 연소방식에 해당한다.
2충돌 분무회식에서 분무화 입경은 연료의 점도와 표면장력이 클수록 커진다.
3회전식버너는 유압식버너에 비해 연료유의 분무화 입경이 적으며, 내부혼합식의 경우 연료분사범위는 3000~10000L/h 정도이다.
4고압기류 분무식버너는 2~8kg/cm2의 고압공기를 사용하여 연료유를 분무화시키는 방식으로 분무각도는 30° 정도이다.
정답 및 해설

회전식 버너는 유압식 버너보다 연료유의 분무화 입경이 크므로, 더 작다고 한 설명이 옳지 않다.

회전식은 회전컵의 원심력으로 기름을 날려 무화시키는 방식이어서 고압으로 노즐을 통과시키는 유압식보다 입경이 굵게 형성된다.

나머지는 연소방식과 연소장치의 일반적인 설명과 맞는다.

  • 액체연료의 연소는 기화시켜 태우는 방식과 분무화해 태우는 방식으로 나뉜다.
  • 충돌 분무에서는 연료의 점도와 표면장력이 클수록 액적이 잘 깨지지 않아 입경이 커진다.
  • 고압 기류 분무식은 고압 공기로 연료유를 무화시키며 분무각도가 30° 안팎으로 좁은 편이다.
문제 30
옥탄 6.28kg을 완전연소 시키기 위하여 소요되는 이론공기량은?
1약 60 kg
2약 75 kg
3약 80 kg
4약 95 kg
정답 및 해설

이론공기량은 완전연소에 필요한 산소량을 공기 중 산소 비율(21%)로 환산해 구한다.

옥탄의 연소반응은 C8H18+12.5O2→8CO2+9H2O\mathrm{C_8H_{18}} + 12.5\mathrm{O_2} \rightarrow 8\mathrm{CO_2} + 9\mathrm{H_2O}이고, 몰질량 114g/mol이므로 6.28kg은 55.1mol55.1\mathrm{mol}이다.
필요 산소는 55.1mol×12.5=688.8mol55.1\mathrm{mol} \times 12.5 = 688.8\mathrm{mol}, 공기는 688.8mol/0.21=3280mol688.8\mathrm{mol} / 0.21 = 3280\mathrm{mol}이다.

공기의 평균 분자량 약 28.8g/mol을 곱하면 이론공기량은 3280mol×28.8g/mol≈94,500g≈95kg3280\mathrm{mol} \times 28.8\mathrm{g/mol} \approx 94{,}500\mathrm{g} \approx 95\mathrm{kg}이다.

문제 31
다음 연소장치 중 일반적으로 가장 큰 공기비를 필요로 하는 것은?
1미분탄버너
2수평수동화격자
3오일버너
4가스버너
정답 및 해설

고체연료를 층으로 쌓아 태우는 화격자 연소는 연료와 공기의 접촉이 가장 불균일해 큰 공기비가 필요하다. 수평자동화격자의 공기비는 대체로 1.3~1.4 수준이다.

미분탄버너와 오일버너는 1.2 내외이고, 연료 자체가 기체여서 공기와 잘 섞이는 가스버너가 1.1~1.2로 가장 작다.

문제 32
로타리킬른의 특징으로 가장 거리가 먼 것은?
1소각전처리가 크게 요구되지 않는다.
2소각재 배출 시 열손실이 적고, 별도의 후연소기가 불필요하다.
3소각 시 공기와의 접촉이 좋고 효율적으로 난류가 생성된다.
4여러 가지 형태의 폐기물(고체, 액체, 슬러지 등)을 동시 소각할 수 있다.
정답 및 해설

로타리킬른은 소각재 배출 과정에서 열손실이 크고, 배기가스 내 미연분을 마저 태우기 위해 별도의 후연소기(2차 연소실)가 필요하다는 점에서 이 설명은 틀렸다.

대신 로타리킬른은 회전 교반에 의해 폐기물과 공기의 접촉이 좋아 난류가 잘 형성되고, 전처리 부담이 크지 않아 고체·액체·슬러지 등 여러 형태의 폐기물을 동시에 투입해 소각할 수 있다는 장점이 있다.

문제 33
프로판의 고발열량이 20000kcal/Nm3이라면 저발열량(kcal/Nm3)은?
117240
217820
318080
418430
정답 및 해설

저발열량은 고발열량에서 연소 시 생성되는 수증기의 증발잠열을 뺀 값이다.

프로판 연소반응 C3H8+5O2→3CO2+4H2O\mathrm{C_3H_8} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 3\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}에서 연료 1Nm³당 수증기 4Nm³가 생성되며, 수증기의 증발잠열은 관용적으로 480kcal/Nm3480\mathrm{kcal/Nm^3}을 적용한다.
따라서 저발열량은 20000kcal/Nm3−480×4=18080kcal/Nm320000\mathrm{kcal/Nm^3} - 480 \times 4 = 18080\mathrm{kcal/Nm^3}이다.

문제 34
공기를 이용하여 CO를 연소시킬 때 연소가스 중의 CO2의 최대치는?
134.7%
229.6%
323.5%
419.5%
정답 및 해설

CO를 공기로 완전연소할 때 건조 연소가스 중 (CO2)max는 약 34.7%이다.

연소반응 CO+0.5O2→CO2\mathrm{CO} + 0.5\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}에서 산소 0.5몰이 필요하므로 이론공기량은 0.5/0.21=2.380.5/0.21 = 2.38몰이다.
이때 질소량은 2.38−0.5=1.882.38 - 0.5 = 1.88몰이고, 건조가스 총량은 1+1.88=2.881 + 1.88 = 2.88몰이다.

따라서 (CO2)max=12.88×100=34.7%(\mathrm{CO_2})_{max} = \dfrac{1}{2.88}\times100 = 34.7\%이다.

문제 35
미분탄 연소에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?
1반응속도는 탄의 성질, 공기량 등에 따라 변하기는 하나, 연소에 요하는 시간은 대략 입자지름의 제곱에 비례한다.
2같은 양의 석탄에서는 표면적이 대단히 커지고, 공기와의 접촉 및 열전달도 좋아지므로 작은 공기비로 완전연소가 된다.
3재비산이 많고 집진장치가 필요하다.
4점화 및 소화시 열손실은 크다. 부하의 변동에는 쉽게 적응할 수 있다.
정답 및 해설

미분탄은 입자 크기가 작아 연소시간이 입자지름의 제곱에 비례하고, 표면적 증가로 공기와의 접촉 및 열전달이 좋아져 비교적 작은 공기비에서도 완전연소가 가능하다. 반면 재비산이 많아 집진장치가 필요하며, 점화·소화 시 열손실이 크고 부하 변동에는 쉽게 적응하기 어렵다. 따라서 “부하의 변동에는 쉽게 적응할 수 있다”는 설명이 가장 거리가 멀다.

문제 36
어떤 액체연료의 연소 배출가스 성분을 분석한 결과 CO2가 12.6%, O2가 6.4%일 때, (CO2)max(%)는? (단, 연료는 완전연소 됨)
111.5
213.2
315.3
418.1
정답 및 해설

완전연소여서 CO가 없으므로 최대탄산가스율은
(CO2)max=21×CO221−O2(\mathrm{CO_2})_{max}=\dfrac{21\times\mathrm{CO_2}}{21-\mathrm{O_2}}로 구한다.

CO2=12.6 %\mathrm{CO_2}=12.6\,\%, O2=6.4 %\mathrm{O_2}=6.4\,\%를 대입하면
21×12.621−6.4=264.614.6=18.1 %\dfrac{21\times12.6}{21-6.4}=\dfrac{264.6}{14.6}=18.1\,\%

즉 과잉공기 없이 이론공기량만으로 태웠을 때의 CO₂ 농도가 18.1%다.

문제 37
C : 85%, H : 10%, O : 3%, S : 2%의 무게비로 구성된 액체연료를 1.3의 공기비로 완전 연소할 때 발생하는 실제 습연소가스량(Sm3/㎏)은?
18.6
29.8
310.4
413.8
정답 및 해설

습연소가스량은 이론공기량과 이론습가스량을 구한 뒤 공기비에 따른 과잉공기분을 더해 계산한다.

이론산소량은 Oo=1.867C+5.6(H−O/8)+0.7S=1.867×0.85+5.6×(0.10−0.00375)+0.7×0.02=2.14Sm3/kg\mathrm{O_o} = 1.867\mathrm{C} + 5.6(\mathrm{H}-\mathrm{O}/8) + 0.7\mathrm{S} = 1.867\times0.85 + 5.6\times(0.10-0.00375) + 0.7\times0.02 = 2.14\mathrm{Sm^3/kg}이고, 이론공기량은 2.14/0.21=10.2Sm3/kg2.14/0.21 = 10.2\mathrm{Sm^3/kg}이다.
이론습가스량은 0.79×10.2+1.867×0.85+0.7×0.02+11.2×0.10=10.78Sm3/kg0.79\times10.2 + 1.867\times0.85 + 0.7\times0.02 + 11.2\times0.10 = 10.78\mathrm{Sm^3/kg}이다.

공기비 1.3을 적용한 실제 습연소가스량은 10.78+(1.3−1)×10.2=13.8Sm3/kg10.78 + (1.3-1)\times10.2 = 13.8\mathrm{Sm^3/kg}이다.

문제 38
다음 액화석유가스(LPG)에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?
1비중이 공기보다 무거워 누출 시 인화·폭발의 위험성이 높은 편이다.
2액체에서 기체로 기화할 때 증발열이 5-10 kcal/kg로 작아 취급이 용이하다.
3발열량이 높은 편이며, 황분이 적다.
4천연가스에서 회수되거나 나프타의 분해에 의해 얻어지기도 하지만 대부분 석유정제시 부산물로 얻어진다.
정답 및 해설

LPG의 기화잠열은 프로판 약 102kcal/kg, 부탄 약 92kcal/kg으로 상당히 크다. 5~10kcal/kg로 작다는 설명이 틀렸다.

공기보다 무거워 누출 시 바닥에 깔려 인화·폭발 위험이 크고, 황분이 적고 발열량이 높으며, 대부분 석유정제 부산물로 얻어진다는 나머지 설명은 옳다.

문제 39
기체연료의 연소방법 중 예혼합연소에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1화염길이가 길고 그을음이 발생하기 쉽다.
2역화의 위험이 있어 역화방지기를 부착해야 한다.
3화염온도가 높아 연소부하가 큰 곳에 사용가능하다.
4연소기 내부에서 연료와 공기의 혼합비가 변하지 않고 균일하게 연소된다.
정답 및 해설

예혼합연소는 연료와 공기를 미리 섞어 태우므로 화염이 짧고 그을음이 거의 생기지 않는다. 화염길이가 길고 그을음이 잘 생기는 것은 확산연소의 특징이다.

미리 균일하게 혼합된 상태로 타기 때문에 화염온도가 높아 연소부하가 큰 곳에 쓸 수 있고, 대신 역화 위험이 있어 역화방지기를 달아야 한다.

문제 40
C : 85%, H : 7%, O : 5%, S : 3%의 무게비로 구성된 중유의 이론적인 (CO2)max(%)는?
19.6
212.6
317.6
420.6
정답 및 해설

중유의 이론적 (CO2)max는 이론건조가스량 중 CO2가 차지하는 비율로 구한다.

이론산소량은 1.867×0.85+5.6×(0.07−0.00625)+0.7×0.03=1.965Sm3/kg1.867\times0.85 + 5.6\times(0.07-0.00625) + 0.7\times0.03 = 1.965\mathrm{Sm^3/kg}이고, 이론공기량은 1.965/0.21=9.36Sm3/kg1.965/0.21 = 9.36\mathrm{Sm^3/kg}이다.
이론건조가스량은 0.79×9.36+1.867×0.85+0.7×0.03=9.00Sm3/kg0.79\times9.36 + 1.867\times0.85 + 0.7\times0.03 = 9.00\mathrm{Sm^3/kg}이다.

따라서 (CO2)max=1.867×0.859.00×100=17.6%(\mathrm{CO_2})_{max} = \dfrac{1.867\times0.85}{9.00}\times100 = 17.6\%이다.

문제 41
세정집진장치 중 액가스비가 10~50L/m3 정도로 다른 가압수식에 비해 10배 이상이며, 다량의 세정액이 사용되어 유지비가 고가이므로 처리가스량이 많지 않을 때 사용하는 것은?
1Venturi scrubber
2Theisen washer
3Jet scrubber
4Impulse scrubber
정답 및 해설

액가스비 10~50 L/m³로 일반 가압수식(0.3~2 L/m³)의 10배 이상을 쓰는 것은 제트 스크러버다.

세정액을 노즐로 고속 분출시켜 그 흡인력으로 가스를 끌어들이는 구조라 액 소비가 많고 유지비가 비싸므로, 처리가스량이 적을 때만 쓴다.

문제 42
A배출시설에서 시간당 배출가스량이 100,000Sm3이고, 배출가스 중 질소산화물의 농도는 350ppm 이다. 이 질소산화물을 산소의 공존하에 암모니아에 의한 선택적 접촉환원법으로 처리할 경우 암모니아의 소요량은 몇 kg/hr 인가? (단, 탈질율은 90% 이고, 배출가스 중 질소산화물은 전부 NO로 가정한다.)
1약 18kg/hr
2약 24kg/hr
3약 26kg/hr
4약 30kg/hr
정답 및 해설

선택적 촉매환원(SCR)의 반응은 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O로, NO와 NH3가 1:1 몰비로 반응한다.

처리해야 할 NO는 100000×350×10−6×0.9=31.5 Sm3/h100000\times350\times10^{-6}\times0.9=31.5\,\mathrm{Sm^3/h}이므로 필요한 NH3도 31.5 Sm³/h이고,
31.5×1722.4=23.9≈24 kg/h31.5\times\dfrac{17}{22.4}=23.9\approx24\,\mathrm{kg/h}

문제 43
전기집진장치의 분진 제거효율을 95%에서 99%로 증가시켰을 때, 집진극의 면적은 어떻게 변화되어야 하는가? (단, 나머지 조건은 일정하다고 가정함)
1집진극 면적은 1.24배 증가
2집진극 면적은 1.54배 증가
3집진극 면적은 1.84배 증가
4집진극 면적은 2.14배 증가
정답 및 해설

Deutsch-Anderson식에 따르면 집진극 면적은 −ln⁡(1−η)-\ln(1-\eta)에 비례하므로, 효율을 95%에서 99%로 올리려면 집진극 면적을 약 1.54배로 늘려야 한다.

−ln⁡(1−0.95)=3.00-\ln(1-0.95) = 3.00, −ln⁡(1−0.99)=4.61-\ln(1-0.99) = 4.61이므로 면적비는 4.61/3.00≈1.544.61/3.00 \approx 1.54이다.
즉 효율이 높아질수록 필요한 면적은 비선형적으로 급격히 늘어난다.

문제 44
사이클론의 종류에 대한 설명으로 틀린 것은?
1접선유입식 사이클론: 집진효율의 변화가 비교적 적다.
2접선유입식 사이클론: 일반적으로 유입 가스속도는 7-15m/s 정도이다.
3축류식 사이클론: 반전형과 직선형으로 구분되며 반전형이 많이 사용되고 있다.
4축류식 사이클론: 일반적으로 압력손실은 200mmH2O 전후로 비교적 높은 편이다.
정답 및 해설

축류식 사이클론은 접선유입식보다 오히려 압력손실이 낮은 편으로 알려져 있어, 압력손실이 비교적 높다는 설명은 틀렸다.

접선유입식 사이클론은 유입 가스속도가 7~15m/s 정도로 집진효율 변화가 비교적 적은 안정적인 성능을 보이며, 축류식은 반전형과 직선형으로 나뉘고 이 중 반전형이 널리 쓰인다는 설명은 맞는 내용이다.

문제 45
집진효율이 90%인 집진장치 A와 60%인 집진장치 B를 병렬로 연결하고, 처리가스량의 70%는 A로, 30%는 B로 분배하여 처리할 때 총 집진효율(%)은? (단, 두 장치로 유입되는 먼지농도는 같다.)
181
269
375
496
정답 및 해설

병렬 연결의 총 집진효율은 각 장치를 지나는 가스량으로 가중평균한 값이므로 81%이다.

병렬에서는 먼지가 유량 비율대로 나뉘어 각 장치에서 따로 제거되므로 ηT=QAηA+QBηBQA+QB\eta_T = \dfrac{Q_A\eta_A + Q_B\eta_B}{Q_A + Q_B}로 계산한다.

ηT=0.7×0.90+0.3×0.60\eta_T = 0.7 \times 0.90 + 0.3 \times 0.60
=0.63+0.18=0.81= 0.63 + 0.18 = 0.81
따라서 총 집진효율은 81%이다.

검산(통과율 기준): P=0.7×0.10+0.3×0.40=0.07+0.12=0.19P = 0.7 \times 0.10 + 0.3 \times 0.40 = 0.07 + 0.12 = 0.19이므로 ηT=1−0.19=0.81\eta_T = 1 - 0.19 = 0.81로 일치한다.

  • 69%는 분배 비율을 반대로(A 30%, B 70%) 적용한 값이다.
  • 75%는 유량을 고려하지 않고 두 효율을 단순평균한 값이다.
  • 96%는 두 장치를 직렬로 연결했을 때의 값 1−(1−0.9)(1−0.6)1-(1-0.9)(1-0.6)이다.
문제 46
목(throat) 부분의 지름이 30cm인 Venturi Scrubber를 사용하여 360m3/min의 함진가스를 처리할 때, 320L/min의 세정수를 공급할 경우 이 부분의 압력손실(mmH2O)은? (단, 가스밀도는 1.2kg/m3이고, 압력손실계수는 [0.5+액가스비] 이다.)
1약 545
2약 575
3약 615
4약 665
정답 및 해설

목부 단면적은 π(0.3)24=0.0707 m2\dfrac{\pi(0.3)^2}{4}=0.0707\,\mathrm{m^2}이므로 목부 유속은 v=360/600.0707=84.9 m/sv=\dfrac{360/60}{0.0707}=84.9\,\mathrm{m/s}이다.

액가스비는 320/360=0.889 L/m3320/360=0.889\,\mathrm{L/m^3}이므로 압력손실계수는 0.5+0.889=1.3890.5+0.889=1.389이다.

따라서 ΔP=1.389×1.2×84.922×9.8\Delta P=1.389\times\dfrac{1.2\times84.9^{2}}{2\times9.8}로 약 615 mmH₂O이다.

문제 47
배출가스 중의 일산화탄소를 제거하는 방법 중 가장 실질적이고, 확실한 것은?
1활성탄 등의 흡착제를 사용하여 흡착제거
2벤츄리스크러버나 충전탑 등으로 세정하여 제거
3탄산나트륨을 사용하는 시보드법을 적용하여 제거
4백금계 촉매를 사용하여 무해한 이산화탄소로 산화시켜 제거
정답 및 해설

CO는 물에 거의 녹지 않고 흡착도 잘 되지 않아 세정탑이나 활성탄으로는 실질적인 제거가 어렵다. 가장 확실한 방법은 백금(Pt)계 촉매로 산화시켜 무해한 CO2로 바꾸는 촉매산화법이다.

시보드법은 탄산나트륨 용액으로 황화수소를 제거하는 방법이라 CO와는 무관하다.

문제 48
80%의 집진효율을 갖는 2개의 집진장치를 연결하여 먼지를 제거하고자 한다. 집진장치를 직렬 연결한 경우(A)와 병렬 연결한 경우(B)에 관한 내용으로 옳지 않은 것은? (단, 두 집진장치의 처리가스량은 동일)
1(A)방식의 총 집진효율은 94% 이다.
2(A)방식은 높은 처리효율을 얻기 위한 것이다.
3(B)방식은 처리가스의 양이 많은 경우 사용된다.
4(B)방식의 총 집진효율은 단일집진장치와 동일하게 80%이다.
정답 및 해설

효율 80%짜리 두 대를 직렬로 연결하면 총 집진효율은 96%이지 94%가 아니다.

ηt=1−(1−η1)(1−η2)=1−0.2×0.2=0.96\eta_{t}=1-(1-\eta_{1})(1-\eta_{2})=1-0.2\times0.2=0.96
앞단을 빠져나간 20%가 뒷단에서 다시 80% 제거되기 때문이다.

나머지는 옳다. 직렬은 처리효율을 높이려는 배치이고, 병렬은 가스량을 나눠 처리하므로 총 효율은 단일 장치와 같은 80%다.

문제 49
Venturi scrubber에서 액가스비가 0.6L/m3, 목부의 압력손실이 330mmH2O일 때 목부의 가스속도(m/sec)는? (단, r=1.2kg/m3, Venturi scrubber의 압력손실식 를 이용할 것)
160
270
380
490
정답 및 해설

주어진 압력손실식 ΔP=(0.5+L)γv22g\Delta P = (0.5 + L)\dfrac{\gamma v^2}{2g}에 L=0.6L = 0.6, γ=1.2 kg/m3\gamma = 1.2\,\mathrm{kg/m^3}, ΔP=330 mmH2O\Delta P = 330\,\mathrm{mmH_2O}를 대입한다.

330=1.1×1.2 v22×9.8=0.0673 v2330 = 1.1 \times \dfrac{1.2\,v^2}{2 \times 9.8} = 0.0673\,v^2

따라서 v2=4900v^2 = 4900, 목부 가스속도는 v=70 m/sv = 70\,\mathrm{m/s}다.

문제 50
0.1mm 크기의 입자가 상공에서 1.5× 10-2m/s로 침강한다면 레이놀드수는? (단, 공기의 밀도는 1.2㎏/m3, 점도는 1.81× 10-5㎏/mㆍs)
10.1
20.2
30.3
40.4
정답 및 해설

레이놀즈수는 입경·침강속도·공기밀도의 곱을 점도로 나누어 구한다.

Re=d v ρμ=(1×10−4m)(1.5×10−2m/s)(1.2kg/m3)1.81×10−5kg/m⋅sRe = \dfrac{d\,v\,\rho}{\mu} = \dfrac{(1\times10^{-4}\mathrm{m})(1.5\times10^{-2}\mathrm{m/s})(1.2\mathrm{kg/m^3})}{1.81\times10^{-5}\mathrm{kg/m{\cdot}s}}이다.
계산하면 Re=1.8×10−61.81×10−5≈0.1Re = \dfrac{1.8\times10^{-6}}{1.81\times10^{-5}} \approx 0.1로, 스토크스 영역(층류)에 해당하는 매우 작은 값이다.

문제 51
여과집진장치의 먼지제거 매커니즘과 가장 거리가 먼 것은?
1관 성 충 돌 (inertial im paction)
2확 산 (diffusion)
3직 접 차 단 (direct interception)
4무 화 (atom ization)
정답 및 해설

무화(atomization)는 액체를 미세한 방울로 만드는 조작이라 여과집진의 먼지 포집 원리와 관계가 없다.

여과집진의 주된 포집 메커니즘은 관성충돌·확산·직접차단이며, 여기에 중력침강과 정전기력이 보조적으로 작용한다.

문제 52
배출가스 중의 NOx 제거법에 관한 설명 중 틀린 것은?
1비선택적인 촉매환원에서는 NOx뿐만 아니라, O2까지 소비된다.
2선택적 촉매환원법은 TiO2와 V2O5를 혼합하여 제조한 촉매에 NH3, H2, CO, H2S등의 환원가스를 작용시켜 NOx를 N2로 환원시키는 방법이다.
3선택적 촉매환원법의 최적온도 범위는 700~850℃ 정도이며, 보통 50% 정도의 NOx를 저감시킬 수 있다.
4배출가스 중의 NOx제거는 연소조절에 의한 제어법보다 더 높은 NOx 제거효율이 요구되는 경우나 연소방식을 적용할 수 없는 경우에 사용된다.
정답 및 해설

선택적 촉매환원법(SCR)의 최적 반응온도는 약 275~400℃이고 NOx 제거율은 90% 안팎에 이른다. 700~850℃에서 50% 정도라는 수치가 틀렸다.

참고로 700~850℃에서 촉매 없이 암모니아·요소를 뿌려 40~50%를 제거하는 방식은 선택적 무촉매환원법(SNCR)이다.

나머지는 맞다. 비선택적 촉매환원은 NOx뿐 아니라 배기 중 O2까지 환원제로 소비하고, SCR은 TiO2·V2O5 촉매에 NH3 등 환원가스를 작용시켜 NOx를 N2로 바꾼다.

문제 53
프로필렌(C3H6) 20kg를 완전 연소하기 위해 필요한 공기량은?
1114Nm3
2229Nm3
3343Nm3
4456Nm3
정답 및 해설

프로필렌(C3H6) 20kg을 완전연소시키는 데 필요한 공기량은 반응식의 산소 몰수를 이용해 구한다.

연소반응은 C3H6+4.5O2→3CO2+3H2O\mathrm{C_3H_6} + 4.5\mathrm{O_2} \rightarrow 3\mathrm{CO_2} + 3\mathrm{H_2O}이며, 몰질량 42g/mol이므로 20kg은 476.2mol476.2\mathrm{mol}이다.
필요 산소는 476.2mol×4.5×22.4L/mol=48.0Nm3476.2\mathrm{mol}\times4.5\times22.4\mathrm{L/mol} = 48.0\mathrm{Nm^3}이고, 이론공기량은 48.0/0.21≈229Nm348.0/0.21 \approx 229\mathrm{Nm^3}이다.

문제 54
처리가스량 25420 m3/hr, 압력손실이 100mmH2O 인 집진장치의 송풍기 소요동력은 약 얼마인가 ? (단, 송풍기의 효율은 60%, 여유율은 1.3 )
19 kW
212 kW
315 kW
418 kW
정답 및 해설

송풍기 소요동력은 처리가스량과 압력손실을 곱한 값을 효율로 나누고 여유율을 반영해 구한다.

처리가스량을 분당으로 바꾸면 25420m3/hr/60=423.7m3/min25420\mathrm{m^3/hr} / 60 = 423.7\mathrm{m^3/min}이다.
동력은 P=Q×ΔP6120×η×α=423.7×1006120×0.6×1.3≈15kWP = \dfrac{Q\times\Delta P}{6120\times\eta}\times\alpha = \dfrac{423.7\times100}{6120\times0.6}\times1.3 \approx 15\mathrm{kW}이다.

문제 55
직경이 500mm인 관에 60m3/min의 공기가 통과한다면 공기의 이동속도는?
15.1 m/sec
25.7 m/sec
36.2 m/sec
46.9 m/sec
정답 및 해설

관 단면적은 A=π(0.5)24=0.196 m2A=\dfrac{\pi(0.5)^{2}}{4}=0.196\,\mathrm{m^2}이고, 유량 60 m³/min은 1 m³/s이다.

따라서 v=10.196v=\dfrac{1}{0.196}로 공기의 이동속도는 약 5.1 m/s이다.

문제 56
원형 덕트(duct)의 기류에 의한 압력손실에 관한 내용으로 옳지 않은 것은?
1곡관이 많을수록 압력손실이 작아진다.
2관의 길이가 길수록 압력손실은 커진다.
3유체의 유속이 클수록 압력손실은 커진다.
4관의 직경이 클수록 압력손실은 작아진다.
정답 및 해설

곡관(엘보)은 흐름 방향을 바꾸면서 박리와 와류를 만들어 국부 손실을 일으키므로, 곡관이 많을수록 압력손실은 커진다.

직관의 마찰손실은 ΔP=fLDρv22\Delta P = f\dfrac{L}{D}\dfrac{\rho v^2}{2}이므로 관 길이에 비례하고 유속의 제곱에 비례하며 관 직경에 반비례한다.

문제 57
먼지의 입경측정방법을 직접측정법과 간접측정법으로 구분할 때, 직접측정법에 해당하는 것끼리 짝지은 것은?
1현미경측정법 – 표준체측정법
2관성충돌법 – 액상침강법
3광산란법 – 현미경측정법
4공기투과법 – 표준체측정법
정답 및 해설

입경측정법 중 직접측정법은 입자의 기하학적 크기를 직접 관찰하거나 체로 분리하는 방법으로 현미경측정법(광학·전자현미경)과 표준체측정법(체거름법)이 이에 해당한다.

간접측정법은 침강속도·관성·광산란·투과성 등 입자의 거동으로부터 입경을 환산하는 방법으로 액상침강법, 관성충돌법(cascade impactor), 광산란법, 공기투과법이 있다.

  • 관성충돌법과 액상침강법은 관성력과 침강속도로부터 공기역학경·스토크스경을 구하는 간접측정법끼리의 짝이다.
  • 광산란법과 공기투과법은 산란광 강도나 공기 투과 저항으로 입경을 추정하는 간접측정법이므로 직접측정법과 짝이 될 수 없다.
문제 58
자연통풍에 대한 설명으로 가장 적합한 것은?
1내압이 정압(+)으로 외기의 침입이 적다.
2배출가스의 유속은 3-4m/s, 통풍력은 15 mmH2O 정도이다.
3송풍기의 고장이 적고 점검 및 보수가 용이하다.
4굴뚝의 통풍저항이 큰 경우에 적합하다.
정답 및 해설

자연통풍은 별도의 송풍기 없이 굴뚝의 온도차(부력)만으로 이루어지는 통풍 방식으로, 배출가스 유속이 3~4m/s, 통풍력이 15mmH2O 정도로 작은 것이 특징이다.

이 때문에 내압은 오히려 부압(음압)이 되어 외기가 침입하기 쉽고, 통풍저항이 큰 설비에서는 힘이 부족해 자연통풍만으로는 부적합하며 강제·유인 송풍기를 갖춘 인공통풍이 필요하다.

문제 59
A 전기집진장치의 집진면적비 A/Q가 20m2/(1000m3/h)일 때 집진효율은 90% 이었다. 이 전기집진장치의 집진면적비를 30m2/(1000m3/h)으로 할 때 예상되는 집진효율(%)은? (단, Deutsch - Anderson 식을 이용하여 계산하고, 기타조건의 변화는 없다고 가정한다.)
1약 92%
2약 94%
3약 97%
4약 99%
정답 및 해설

Deutsch-Anderson식을 적용하면 A/Q를 20에서 30으로 늘릴 때 집진효율은 약 97%까지 높아진다.

먼저 0.90=1−e−k×200.90 = 1-e^{-k\times20}에서 k≈0.115k \approx 0.115를 구한다.
이를 A/Q=30\mathrm{A/Q}=30에 적용하면 η=1−e−0.115×30=1−e−3.45≈0.968\eta = 1-e^{-0.115\times30} = 1-e^{-3.45} \approx 0.968, 즉 약 97%가 된다.

문제 60
집진율이 85%인 싸이클론과 집진율이 96%인 전기집진장치를 직렬로 연결하여 입자를 제거할 경우, 총 집진효율(%)은?
190.4
294.4
396.4
499.4
정답 및 해설

직렬 연결에서는 앞 단을 빠져나온 먼지만 뒷 단이 처리하므로 ηT=1−(1−η1)(1−η2)\eta_T = 1 - (1-\eta_1)(1-\eta_2)를 쓴다.

0.85와 0.96을 대입하면
ηT=1−(1−0.85)(1−0.96)=1−0.15×0.04=0.994\eta_T = 1 - (1-0.85)(1-0.96) = 1 - 0.15 \times 0.04 = 0.994
따라서 99.4%이다.

효율을 단순히 더하거나 평균내면 안 되며, 통과율의 곱으로 계산해야 한다는 점이 핵심이다.

문제 61
환경대기 중 시료채취위치 선정기준으로 옳지 않은 것은?
1주위에 건물 등이 밀집되어 있을 때는 건물 바깥벽으로부터 적어도 1.5m 이상 떨어진 곳에 채취점을 선정한다.
2시료의 채취높이는 그 부근의 평균오염농도를 나타낼 수 있는 곳으로서 가능한 1.5 - 30m 범위로 한다.
3주위에 장애물이 있을 경우에는 채취 위치로부터 장애물까지의 거리가 그 장애물 높이의 1.5배 이상이 되도록 한다.
4주위에 장애물이 있을 경우에는 채취점과 장애물 상단을 연결하는 직선이 수평선과 이루는 각도가 300이하되는 곳을 선정한다.
정답 및 해설

환경대기 중 시료채취위치 선정기준에서 장애물과의 거리 기준은 장애물까지의 거리가 그 장애물 높이의 2배 이상이어야 한다. 3번은 1.5배라고 규정하고 있어 부정확하다. 4번의 각도 기준 30° 이하는 올바른 기준이며, 1번 건물로부터 1.5m 이상 거리와 2번 채취높이 1.5~30m 범위도 모두 정확한 기준이다.

문제 62
원자흡수분광광도법의 원자흡광분석장치 구성에 포함되지 않는 것은?
1분리관
2광원부
3분광기
4시료원자화부
정답 및 해설

원자흡광분석장치는 광원부 – 시료원자화부 – 파장선택부(분광기) – 측광부로 구성된다.

분리관(컬럼)은 성분을 시간차로 분리해 내보내는 크로마토그래피의 핵심 부품이므로 원자흡수분광광도법 장치에는 포함되지 않는다.

문제 63
굴뚝 등에서 배출되는 배출가스 중의 무기 불소 화합물 분석에 대한 설명중에서 틀린 것은?
1시료채취시 시료중에 먼지가 혼입되는 것을 막기 위해 시료 채취관에 사불화에틸렌제등 불소화합물의 영향을 받지 않는 여과재를 넣는다.
2시료중의 무기불소 화합물과 수분이 응축하는 것을 막기 위하여 시료채취관 및 시료채취관에서부터 흡수병까지 사이를 140℃이상으로 가열해 준다.
3시료채취관은 배출가스중의 무기 불소화합물에 의해 부식되지 않는 불소수지관, 구리관 등을 사용한다.
4불소화합물 분석방법으로는 흡광광도법(질산토륨-네오트린법)과 용량법(란탄-알리자린 콜플렉손법)이 있다.
정답 및 해설

란타넘(란탄)-알리자린콤플렉손법은 흡광광도법(자외선/가시선분광법)에 해당하므로, 이를 용량법이라고 한 설명이 틀렸다.

대기오염공정시험기준은 배출가스 중 플루오린(불소)화합물의 주 시험방법으로 자외선/가시선분광법 - 란타넘-알리자린콤플렉손법을 규정하고, 그 밖에 이온크로마토그래피·이온선택전극법·연속흐름법을 두고 있다.

시료채취관에 불소화합물의 영향을 받지 않는 재질의 여과재를 넣어 먼지 혼입을 막고, 수분이 응축될 우려가 있으면 채취관에서 흡수병까지를 가열하는 것은 이 항목의 시료채취에서 실제로 요구되는 조치다.

문제 64
비분산 적외선 분석법에서, 측정성분이 흡수되는 적외선을 그 흡수파장에서 측정하는 방식은?
1정필터형
2비분산형
3회절격자형
4적외선흡광형
정답 및 해설

비분산 적외선분석법(NDIR)에서 측정성분이 흡수하는 흡수파장대의 빛만 걸러 그 흡수량을 측정하는 방식을 정필터형이라 한다.

정필터형은 측정가스의 흡수파장에 맞춘 광학필터를 이용해 해당 파장의 적외선 흡수량 변화로 농도를 구하는 구조로, 별도의 비교(참조) 셀과 조합해 시료 중 성분 농도를 산출한다.

문제 65
이온크로마토그래프법(Ion Chromatography)에 사용되는 장치에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1용리액조는 이온성분이 용출되지 않는 재질로써 용리액이 공기와 원활한 접촉이 가능한 개방형을 선택한다.
2송액펌프는 맥동이 적은 것을 선택한다.
3시료주입장치는 일정량의 시료를 밸브조작에 의해 분리관으로 주입하는 루프주입방식이 일반적이다.
4검출기는 분리관 용리액 중의 시료성분의 유무와 량을 검출하는 부분으로 일반적으로 전도도 검출기를 많이 사용한다.
정답 및 해설

이온크로마토그래프의 용리액조는 이온 성분이 용출되지 않는 재질로서 용리액을 직접 공기와 접촉시키지 않는 밀폐된 것을 쓴다. 개방형이라는 서술이 틀렸다.

공기 중 CO₂가 녹아 들어가면 탄산 이온이 생겨 바탕값과 분리가 흐트러지기 때문이며, 재질은 보통 폴리에틸렌이나 경질 유리를 쓴다.

문제 66
기체-액체 크로마토그래피에서 사용되는 고정상액체(Stationary Liquid)의 조건으로 옳은 것은?
1사용온도에서 증기압이 낮고, 점성이 작은 것이어야 한다.
2사용온도에서 증기압이 낮고, 점성이 큰 것이어야 한다.
3사용온도에서 증기압이 높고, 점성이 작은 것이어야 한다.
4사용온도에서 증기압이 높고, 점성이 큰 것이어야 한다.
정답 및 해설

고정상 액체는 사용온도에서 증기압이 낮아야 컬럼 밖으로 날아가지 않고, 점성이 작아야 시료 성분이 액상 안팎으로 빠르게 확산해 피크가 퍼지지 않는다.

증기압이 높으면 고정상이 유실되어 바탕선이 흔들리고 컬럼 수명이 짧아지며, 점성이 크면 물질전달이 느려 분리능이 떨어진다.

문제 67
굴뚝 배출가스 중 일산화탄소 분석방법으로 옳지 않은 것은?
1정전위전해법
2이온선택적정법
3비분산적외선분석법
4기체크로마토그래피
정답 및 해설

굴뚝 배출가스 중 일산화탄소 분석에는 비분산적외선분석법, 기체크로마토그래피법, 정전위전해법 등이 사용되며, 이온선택적정법은 CO 분석방법에 해당하지 않는다.

이온선택전극·적정을 이용한 방법은 주로 수용액 중 특정 이온(불소이온 등)을 정량할 때 쓰는 방식으로, 기체 상태로 존재하는 CO를 직접 측정하는 데는 적용되지 않는다.

문제 68
다음 분석대상 가스 중 여과재로 “카아보란덤”을 사용하는 것은?
1포름알데히드
2브롬
3이황화탄소
4불소화합물
정답 및 해설

부식성이 강한 불소화합물 시료채취관의 여과재로는 내식성이 강한 카아보런덤(탄화규소) 재질을 사용한다.

포름알데히드·브롬·이황화탄소 등은 각각 별도로 규정된 여과재나 흡수액을 사용하며, 불소화합물처럼 강한 부식성을 갖지 않아 카아보런덤을 필수로 요구하지 않는다.

문제 69
굴뚝 단면이 상·하 동일 단면적의 원형인 경우 굴뚝 배출시료 측정점에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1굴뚝 직경이 1.5m인 경우 측정점수는 8점이다.
2굴뚝 직경이 3m인 경우 반경 구분수는 3이다.
3굴뚝 직경이 4.5m를 초과할 경우 측정점수는 20점이다.
4굴뚝 단면적이 1m2 이하로 소규모일 경우 굴뚝 단면의 중심을 대표점으로 하여 1점만 측정한다.
정답 및 해설

굴뚝 단면적이 0.25 m2 이하로 소규모일 때 단면의 중심을 대표점으로 하여 1점만 측정한다. 1 m2 이하가 아니다.

나머지는 원형 굴뚝 측정점 기준 그대로다. 직경 1 m 초과 2 m 이하는 반경 구분수 2에 측정점수 8점, 2 m 초과 4 m 이하는 반경 구분수 3, 4.5 m를 초과하면 반경 구분수 5에 측정점수 20점이다.

문제 70
굴뚝에서 배출되는 가스상 물질인 포름알데히드 채취시 채취관의 재질로 알맞지 않은 것은?
1경질유리
2스테인레스 강
3석영
4불소수지
정답 및 해설

포름알데히드 채취관 재질로는 경질유리·석영·불소수지(테프론)와 같은 비활성 재질을 사용하며, 스테인레스 강은 알맞지 않다.

금속 재질은 포름알데히드와 반응하거나 표면에 흡착되어 손실을 일으킬 수 있어, 시료가 변질 없이 그대로 흡수액까지 도달하도록 화학적으로 안정한 재질을 사용해야 한다.

문제 71
굴뚝에서 배출되는 질소산화물을 페놀디슬폰산법으로 측정하고자 할 때 사용되는 시약이 아닌 것은?
1암모니아수
2질산칼륨표준액
3과산화수소수
4이소프로필알코올
정답 및 해설

페놀디설폰산법(PDS법)에서는 흡수액인 페놀디설폰산과 함께 암모니아수, 과산화수소수, 질산칼륨표준액 등을 사용하며, 이소프로필알코올은 이 시약 목록에 포함되지 않는다.

암모니아수는 발색(니트로화 반응) 단계에, 과산화수소수는 흡수액 산화에, 질산칼륨표준액은 검량선 작성에 쓰이는 시약으로, 질소산화물 측정 과정에서 이들과 이소프로필알코올이 함께 쓰이지 않는다.

문제 72
대기오염공정시험기준에 사용되는 용어 중 ‘물질을 취급 또는 보관하는 동안에 기체 또는 미생물이 침입하지 않도록 내용물을 보호하는 용기’를 의미하는 것은?
1밀폐용기
2기밀용기
3밀봉용기
4차광용기
정답 및 해설

물질을 취급·보관하는 동안 기체 또는 미생물이 침입하지 않도록 내용물을 보호하는 용기는 밀봉용기이다.

밀폐용기이물 유입이나 내용물 손실을 막는 용기
기밀용기외부 공기·다른 가스의 침입을 막는 용기
밀봉용기기체·미생물의 침입을 막는 용기
차광용기광선의 투과를 막는 용기
문제 73
황성분 1.6% 이하 함유한 액체연료를 사용하는 연소시설에서 배출되는 황산화물(표준산소농도를 적용받는 항목)의 실측농도측정 결과 700ppm 이었다. 배출가스 중의 실측산소농도는 7%, 표준산소농도는 4%이다. 황산화물의 농도(ppm)는?
1750ppm
2800ppm
3850ppm
4900ppm
정답 및 해설

표준산소농도로 보정한 황산화물 농도는 실측농도에 산소농도 보정계수를 곱해 구한다.

보정식은 C=Cs×21−Os21−OaC = C_s \times \dfrac{21-O_s}{21-O_a}이며, 여기서 Cs=700ppmC_s=700\mathrm{ppm}, Os=4%O_s=4\%(표준산소농도), Oa=7%O_a=7\%(실측산소농도)이다.
따라서 C=700×21−421−7=700×1714=850ppmC = 700 \times \dfrac{21-4}{21-7} = 700\times\dfrac{17}{14} = 850\mathrm{ppm}이다.

문제 74
다음 대상 가스별 분석방법의 연결로 옳은 것은? (단, 배출허용기준 시험방법)
1포름알데히드 - 오르토톨리딘법
2질소산화물 - 크로모트로핀산법
3시안화수소 - 피리딘피라졸론법
4페놀 - 페놀디슬폰산법
정답 및 해설

시안화수소는 흡수액에 포집한 뒤 피리딘피라졸론법으로 청색을 띠게 해 흡광도로 정량한다.

나머지 연결은 서로 어긋난다.

  • 포름알데히드는 크로모트로핀산법(또는 아세틸아세톤법)으로 분석한다.
  • 질소산화물은 페놀디슬폰산법 등으로 분석한다.
  • 페놀류는 4-아미노안티피린법으로 분석한다.
문제 75
환경대기 중의 가스상 물질 시료채취방법 중 용매에 시료가스를 일정유량으로 통과시키는 포집방법으로 채취관 - 여과재 - 포집부 - 흡입펌프 - 유량계(가스미터)로 구성되는 것은?
1용기포집법
2용매포집법
3고체흡착법
4포집여지법
정답 및 해설

채취관-여과재-포집부-흡입펌프-유량계로 이어지는 구성으로, 시료가스를 흡수액(용매)에 일정 유량으로 통과시켜 채취하는 방법을 용매포집법이라 한다.

여과재로 먼지를 먼저 걸러낸 뒤 포집부의 용매에 가스를 통과시켜 흡수시키고, 흡입펌프로 유량을 일정하게 유지하며 유량계로 총 통과량을 확인하는 구조이다.

문제 76
굴뚝을 통하여 대기중으로 배출되는 가스상물질을 분석하기 위한 시료 채취방법에 대한 주의사항중 옳지 않은 것은?
1흡수병을 공용으로 할 때에는 다상 성분이 달라질 때마다 묽은 산 또는 알칼리용액과 물로 깨끗이 씻은 다음 다시 흡수액으로 3회 정도 씻은 후 사용한다.
2가스미터는 500mmH2O 이내에서 사용한다.
3습식 가스미터를 이용 또는 운반할 때에는 반드시 물을 빼고, 오랫동안 쓰지 않을 때에도 그와 같이 배수한다.
4굴뚝내의 압력이 매우 큰 부압(-300mmH2O정도 이하)인 경우에는, 시료 채취용 굴뚝을 부설하여 용량이 큰 펌프를 써서 시료가스를 흡입하고 그 부설한 굴뚝에 채취구를 만든다.
정답 및 해설

대기오염공정시험기준의 시료채취 주의사항(ES 01114 배출가스 중 굴뚝 배출 시료채취방법, 가스상 물질 시료채취방법 ES 01111도 이 조항을 따른다)은 가스미터를 100 mmH2O 이내에서 사용하도록 정하고 있다.

나머지 셋은 같은 주의사항 그대로다. 흡수병을 공용할 때는 대상 성분이 달라질 때마다 묽은 산 또는 알칼리 용액과 정제수로 씻은 다음 흡수액으로 3회 정도 씻어 쓰고, 습식 가스미터는 이동ㆍ운반할 때와 오랫동안 쓰지 않을 때 반드시 물을 뺀다.

또한 굴뚝 내 압력이 -300 mmH2O 정도 이하의 매우 큰 부압인 경우에는 시료채취용 굴뚝을 부설해 용량이 큰 펌프로 시료가스를 흡입하고 그 굴뚝에 채취구를 만든다.

문제 77
원형 굴뚝의 환산 하부직경을 계산하는 방식으로 옳은 것은?(단, 굴뚝단면이 서서히 변하는 경우)
1(하부직경+선정된 측정공 위치의 직경) / 2
2(하부직경+선정된 측정공 위치의 직경) / 3
3(하부직경+선정된 측정공 위치의 직경) / 4
4(하부직경+선정된 측정공 위치의 직경) / 5
정답 및 해설

굴뚝 단면이 서서히 변하는 경우 측정 위치의 환산 하부직경은 하부직경과 측정공 위치 직경의 평균으로 계산한다.

즉 D=하부직경+측정공 위치의 직경2D = \dfrac{\text{하부직경} + \text{측정공 위치의 직경}}{2}로 구하며, 이는 측정공 상하류에 필요한 관경 배수를 정하는 기준이 된다.

문제 78
원자흡광분석에서 화학적 간섭을 피하기 위한 방법과 가장 거리가 먼 것은?
1이온교환이나 용매추출 등에 의한 방해물질을 제거한다.
2과량의 간섭원소를 첨가한다.
3목적원소를 내부표준물질로 첨가한다.
4간섭을 피하는 양이온, 음이온 또는 은폐제, 킬레이트제 등을 첨가한다.
정답 및 해설

원자흡광분석의 화학적 간섭은 방해물질 제거나 은폐제·킬레이트제 첨가로 줄이며, 내부표준물질 첨가는 화학적 간섭 방지책이 아니라 기기 감도 변화 등을 보정하는 정량기법이다.

이온교환·용매추출로 방해물질을 없애거나, 과량의 간섭원소를 넣어 상대적 영향을 무시할 수 있게 하거나, 은폐제·킬레이트제로 방해이온을 붙잡아두는 방법은 모두 화학적 간섭을 줄이는 실질적인 방법이다.

문제 79
환경대기중에 부유하고 있는 입자상 물질을 여과지에 포집한 후 빛(파장 400nm)을 조사해서 빛의 두파장을 측정하여 입자상물질의 농도를 구하는 방법은?
1감마선법
2광산란법
3광투과법
4베타선법
정답 및 해설

여과지에 포집된 입자상물질에 400nm 빛을 비추어 포집 전후의 투과광량 차이로 농도를 구하는 방법을 광투과법이라 한다.

입자가 쌓일수록 여과지를 통과하는 빛의 양이 줄어드는 원리를 이용하며, 산란광을 이용하는 광산란법이나 방사선 감쇠를 이용하는 베타선법·감마선법과는 측정 원리가 다르다.

문제 80
원자흡광분석에서 발생하는 간섭 중 분석에 사용하는 스펙트럼의 불꽃 중에서 생성되는 목적원소의 원자증기 이외의 물질에 의하여 흡수되는 경우에 발생되는 것은?
1물리적 간섭
2화학적 간섭
3분광학적 간섭
4이온학적 간섭
정답 및 해설

불꽃 속에서 목적원소의 원자증기가 아닌 다른 물질이 같은 파장의 빛을 흡수하거나 산란시켜 생기는 간섭이 분광학적 간섭이다.

물리적 간섭은 시료의 점도·표면장력 차이로 분무량이 달라져 생기고, 화학적 간섭은 목적원소가 공존물질과 난해리성 화합물을 만들어 원자화되지 않아 생긴다.

문제 81
대기환경보전법령상 기후에너지환경부장관 또는 시·도지사가 배출부과금의 납부의무자가 납부기한 전에 배출부과감을 납부할 수 없다고 인정하여 징수를 유예하거나 징수금액을 분할 납부하게 할 경우에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1부과금의 분할납부 기한 및 금액과 그 밖에 부과금의 부과·징수에 필요한 사항은 기후에너지환경부장관 또는 시·도지사가 정한다.
2초과부과금의 징수유예기간은 유예한 날의 다음 날부터 2년 이내이며 그 기간 중의 분할납부 횟수는 12회 이내이다.
3기본부과금의 징수유예기간은 유예한 날의 다음 날부터 다음 부과기간의 개시일 전일까지이며 그 기간 중의 분할납부 횟수는 4회 이내이다.
4징수유예기간 내에 징수할 수 없다고 인정되어 징수유예기간을 연장하거나 분할납부 횟수를 증가시킬 경우 징수유예기간의 연장은 유예한 날의 다음날부터 5년 이내이며 분할납부 횟수는 30회 이내이다.
정답 및 해설

징수유예기간을 연장하는 경우 연장은 유예한 날의 다음 날부터 3년 이내, 분할납부 횟수는 18회 이내다. 5년·30회라는 서술이 틀렸다(대기환경보전법 시행령 제36조제3항).

나머지는 같은 조에 그대로 있다. 기본부과금은 다음 부과기간 개시일 전일까지 4회 이내, 초과부과금은 2년 이내 12회 이내로 나눠 낼 수 있고, 분할납부 기한과 금액 등은 부과권자가 정한다.

문제 82
대기환경보전법상 '대기오염물질'의 정의로서 가장 적합한 것은?
1연소시에 발생하는 유리탄소를 주로 하는 미세한 입자상물질로서 기후에너지환경부령이 정하는 것
2연소시에 발생하는 유리탄소가 응결하여 입자의 지름이 1미크론 이상이 되는 물질로서 기후에너지환경부령이 정하는 것
3대기 중에 존재하는 물질 중 대기오염물질에 대한 심사·평가결과 대기오염의 원인으로 인정된 가스·입자상물질로서 기후에너지환경부령으로 정하는 것
4물질의 연소·합성·분해 시에 발생하는 고체상 또는 액체상의 물질로서 기후에너지환경부령이 정하는 것
정답 및 해설

대기환경보전법 제2조는 대기오염물질을 대기 중에 존재하는 물질 중 심사·평가 결과 대기오염의 원인으로 인정된 가스·입자상물질로서 부령(기후에너지환경부령, 종전 환경부령)으로 정하는 것으로 정의한다.

연소 시 발생하는 유리탄소를 주로 하는 미세한 입자상물질은 "매연", 유리탄소가 응결해 지름 1 μm 이상이 된 것은 "검댕"의 정의이므로 구분해야 한다.

문제 83
대기환경보전법령상 그 배출시설이 발전소의 발전 설비로서 국민경제에 현저한 지장을 줄 우려가 있어 조업정치처분을 갈음하여 과징금을 부과할 때, 3종사업장인 경우 초엽정지 1일당 과징금 부과금액 기준으로 옳은 것은?
1900만원
2600만원
3450만원
4300만원
정답 및 해설

발전소의 발전설비처럼 조업정지가 국민경제에 현저한 지장을 줄 우려가 있어 조업정지처분을 갈음해 과징금을 부과하는 경우, 3종사업장의 조업정지 1일당 부과금액은 300만원이다.

대기환경보전법령의 과징금 산정기준은 조업정지 1일당 기준금액에 사업장 규모(1종~5종)별 부과계수를 곱해 정한다. 3종사업장은 부과계수가 1.0이어서 기준금액 300만원이 그대로 적용되고, 규모가 큰 1·2종사업장일수록 계수가 커져 1일당 금액이 늘어난다.

문제 84
대기환경보전법령상 개선계획서를 제출하지 아니한 사업자의 오염물질 초과부과금의 위반횟수별 부과계수 비율기준으로 옳은 것은?
1처음 위반한 경우에는 100분의 100
2처음 위반한 경우에는 100분의 105
3처음 위반한 경우에는 100분의 110
4처음 위반한 경우에는 100분의 120
정답 및 해설

대기환경보전법 시행령 제26조제2항의 위반횟수별 부과계수는 위반이 없으면 100분의 100, 처음 위반한 경우 100분의 105, 2차 이상 위반이면 직전 부과계수에 다시 100분의 105를 곱한 값이다.

개선계획서를 제출하지 않은 사업자의 초과부과금은 이 위반횟수별 부과계수까지 곱해 산정하므로 위반이 쌓일수록 부담이 커진다.

문제 85
악취방지법령상 위임업무 보고사항 중 “악취검사기관의 지도ㆍ점검 및 행정처분 실적” 보고횟수 기준은?
1연 1회
2연 2회
3연 4회
4수시
정답 및 해설

악취방지법 시행규칙 [별표 10] 위임업무 보고사항에서 "악취검사기관의 지도ㆍ점검 및 행정처분 실적"의 보고횟수는 연 1회이며, 보고기일은 다음 해 1월 15일까지이다.

같은 별표의 "악취검사기관의 지정, 지정사항 변경보고 접수 실적"도 연 1회로 같으며, 두 항목 모두 보고자는 국립환경과학원장이다.

문제 86
대기환경보전법상 제조기준에 맞지 아니하는 첨가제 또는 촉매제임을 알면서 사용한 자에 대한 과태료 부과기준으로 옳은 것은?
11천만원 이하의 과태료
2500만원 이하의 과태료
3300만원 이하의 과태료
4200만원 이하의 과태료
정답 및 해설

대기환경보전법 제94조제3항은 제조기준에 맞지 아니하는 첨가제 또는 촉매제임을 알면서 사용한 자에게 200만원 이하의 과태료를 부과하도록 규정한다.

같은 항에는 검사를 받지 않았거나 검사받은 내용과 다르게 제조된 첨가제·촉매제임을 알면서 사용한 자도 함께 규정돼 있다.

문제 87
대기환경보전법령상 운행차배출허용기준을 초과하여 개선명령을 받은 자동차에 대한 운행정지표이 색상기준으로 옳은 것은?
1바탕색은 노란색, 문자는 검정색
2바탕색은 흰색, 문자는 검정색
3바탕색은 초록색, 문자는 흰색
4바탕색은 노란색, 문자는 흰색
정답 및 해설

「대기환경보전법 시행규칙」 [별표 31] 운행정지표지의 비고는 바탕색은 노란색, 문자는 검정색으로 한다고 정하고 있다.

이 표지는 자동차 전면유리 우측 상단에 붙이며, 운행정지기간 내에는 부착위치를 바꾸거나 훼손·제거할 수 없다.

문제 88
[ 배출시설의 굴뚝높이는 100m 이상으로 하되, 굴뚝상부내경, 배출가스온도 및 속도 등을 고려한 유효굴뚝높이가 ( )이상인 경우에는 굴뚝높이를 60 이상 100m미만으로 할 수 있다.] 고체사용시설 설치기준(석탄사용시설)에 관한 내용이다. ( )안에 알맞는 내용은?
1150m
2250m
3320m
4440m
정답 및 해설

괄호에 들어갈 유효굴뚝높이는 440m이다.

대기환경보전법 시행규칙 별표 12의 석탄사용시설 설치기준은 배출시설의 굴뚝높이를 원칙적으로 100m 이상으로 하되, 굴뚝 상부 안지름과 배출가스 온도·속도 등을 고려한 유효굴뚝높이가 440m 이상이면 굴뚝높이를 60m 이상 100m 미만으로 낮출 수 있도록 하고 있다.

여기서 유효굴뚝높이는 굴뚝의 실제 높이에 배출가스의 상승고도를 더한 높이를 말하며, 산정방법은 국립환경과학원장이 정해 고시한다.

문제 89
대기환경보전법규상 배출허용기준 초과와 관련하여 개선명령을 받은 경우로써 개선하여야 할 사항이 배출시설 또는 방지시설인 경우 사업자가 시·도지사에게 제출하여야 하는 개선계획서에 포함 또는 첨부되어야 하는 사항으로 거리가 먼 것은?
1배출시설 또는 방지시설의 개선명세서 및 설계도
2대기오염물질 등의 처리방식 및 처리효율
3운영기기 진단계획
4공사기간 및 공사비
정답 및 해설

대기환경보전법 시행규칙 제38조제1항제2호에 따라 개선 대상이 배출시설 또는 방지시설인 경우 개선계획서에는 개선명세서 및 설계도, 대기오염물질의 처리방식 및 처리효율, 공사기간 및 공사비가 들어간다.

운영기기 진단계획은 여기에 없다. 진단계획은 굴뚝 자동측정기기 조치명령을 받은 경우에 한해 측정기기의 운영·관리 진단계획으로 적도록 되어 있어 항목이 다르다.

문제 90
환경정책기본법령상 오존(O3)의 대기환경기준으로 옳은 것은? (단, 1시간 평균치)
10.03 ppm 이하
20.05 ppm 이하
30.1 ppm 이하
40.15 ppm 이하
정답 및 해설

환경정책기본법령상 오존의 1시간 평균 대기환경기준은 0.1ppm 이하이다.

참고로 오존은 8시간 평균 기준으로는 0.06ppm 이하가 적용되어, 측정 시간에 따라 서로 다른 기준치가 함께 규정되어 있다.

문제 91
대기환경보전법령상 Ⅱ지역의 기본부과금의 지역별 부과계수로 옳은 것은? (단, Ⅱ지역은「국토의 계획 및 이용에 관한 법률」에 따른 공업지역 등이 해당)
10.5
21.0
31.5
42.0
정답 및 해설

대기환경보전법 시행령 [별표 7]의 기본부과금 지역별 부과계수는 Ⅰ지역 1.5, Ⅱ지역 0.5, Ⅲ지역 1.0이다.

Ⅰ지역은 주거ㆍ상업지역, Ⅱ지역은 공업지역, Ⅲ지역은 녹지ㆍ관리ㆍ농림ㆍ자연환경보전지역이며, 공업지역인 Ⅱ지역의 계수가 가장 낮다.

문제 92
대기환경보전법령상 배출부과금을 부과할 때 고려하여야 하는 사항에 해당하지 않는 것은? (단, 그 밖에 대기환경의 오염 또는 개선과 관련되는 사항으로서 기후에너지환경부령으로 정하는 사항은 제외)
1사업장 운영현황
2배출허용기준 초과여부
3대기오염물질의 배출기간
4배출되는 대기오염물질의 종류
정답 및 해설

대기환경보전법 제35조제3항이 정한 고려사항은 배출허용기준 초과 여부, 배출되는 대기오염물질의 종류, 대기오염물질의 배출 기간, 배출량, 자가측정 실시 여부 다섯 가지로 사업장 운영현황은 포함되지 않는다.

배출부과금은 실제로 배출된 오염물질의 양과 기간에 비례해 매기는 제도이지, 사업장을 어떻게 운영했는지를 평가해 부과하는 것이 아니다.

문제 93
대기환경보전법규상 가스를 연료로 하는 경자동차의 배출가스 보증기간 적용기준으로 옳은 것은? (단, 2016년 1월 1일 이후 제작자동차)
110년 또는 192.000km
22년 또는 160.000km
32년 또는 10.000km
46년 또는 100.000km
정답 및 해설

2016년 1월 1일 이후 제작된 가스 사용 경자동차의 배출가스 보증기간은 10년 또는 192,000km이다.

대기환경보전법 시행규칙 별표 18은 같은 시기 가스 자동차에 대해 경자동차는 10년 또는 192,000km, 소형·중형 승용·화물자동차는 15년 또는 240,000km, 대형·초대형 승용·화물자동차는 2년 또는 160,000km를 적용한다.

보증기간의 만료는 기간과 주행거리 중 먼저 도달하는 쪽을 기준으로 하며, 휘발유와 가스를 병용하는 자동차에는 가스 사용 자동차의 보증기간을 적용한다.

문제 94
대기환경보전법령상 먼지ㆍ황산화물 및 질소산화물의 연간 발생량 합계가 18톤인 배출구의 자가측정횟수 기준은? (단, 특정대기유해물질이 배출되지 않으며, 관제센터로 측정결과를 자동전송하지 않는 사업장의 배출구이다.)
1매주 1회 이상
2매월 2회 이상
32개월마다 1회 이상
4반기마다 1회 이상
정답 및 해설

먼지ㆍ황산화물 및 질소산화물의 연간 발생량 합계가 18톤이면 10톤 이상 20톤 미만 구간이라 「대기환경보전법 시행규칙」 별표 11의 제3종 배출구에 해당하고, 자가측정은 2개월마다 1회 이상이다.

같은 표에서 80톤 이상은 매주 1회 이상, 20톤 이상 80톤 미만은 매월 2회 이상, 10톤 미만은 반기마다 1회 이상으로 정하고 있다.

문제 95
대기오염방지시설에는 본래의 방지시설뿐만 아니라 방지 시설에 부대되는 기계, 기구류등을 포함토록 되어 있는데 다음중 부대 되는 기계, 기구류에 해당되지 않는 것은?
1오염물질을 포집하기 위한 장치(후드)
2오염물질이 통과하는 관로(닥트)
3오염물질을 측정하는 장치(예비장치 포함)
4오염물질을 이송하기 위한 송풍기 및 각종펌프
정답 및 해설

대기오염방지시설의 부대설비는 후드·닥트·송풍기·펌프 등 오염물질을 포집·이송하는 기계·기구류를 말하며, 오염물질을 측정하는 장치는 이 부대설비 범위에 포함되지 않는다.

측정장치는 방지시설의 성능을 확인·감시하기 위한 별도의 계측 설비로 다루어지며, 포집(후드)·이송(닥트, 송풍기, 펌프)과 같은 방지시설 본연의 기계적 기능과는 구분된다.

문제 96
대기환경보전법령상 대기오염물질발생량의 합계가 연간25톤인 사업장에 해당하는 것은? (단, 기타사항 제외)
11종사업장
22종사업장
33종사업장
44종사업장
정답 및 해설

대기환경보전법 시행령 [별표 1의3] 사업장 분류기준에서 2종사업장은 대기오염물질발생량 합계가 연간 20톤 이상 80톤 미만인 사업장이므로 연간 25톤은 여기에 해당한다.

1종은 80톤 이상, 3종은 10톤 이상 20톤 미만, 4종은 2톤 이상 10톤 미만, 5종은 2톤 미만이다. 여기서 발생량은 방지시설을 통과하기 전의 먼지ㆍ황산화물ㆍ질소산화물 발생량을 말한다.

문제 97
환경정책기본법령상 벤젠과 납(Pb)의 대기환경기준(연간 평균치)을 순서대로 옳게 나열한 것은?
1벤젠 0.5 ㎍/m3 이하, 납 5 ㎍/m3 이하
2벤젠 1.5 ㎍/m3 이하, 납 0.5 ㎍/m3 이하
3벤젠 5 ㎍/m3 이하, 납 1.5 ㎍/m3 이하
4벤젠 5 ㎍/m3 이하, 납 0.5 ㎍/m3 이하
정답 및 해설

환경정책기본법 시행령 별표(환경기준)에서 벤젠의 대기환경기준은 연간 평균치 5 ㎍/m3 이하, 납(Pb)은 연간 평균치 0.5 ㎍/m3 이하이다.

두 항목 모두 연간 평균치 기준만 설정되어 있으며, 단위가 ppm이 아닌 ㎍/m3인 점에 유의한다.

  • 벤젠 0.5·납 5는 두 값을 서로 바꾼 것이다.
  • 1.5 ㎍/m3은 대기환경기준에 없는 값으로, 벤젠·납 어느 항목에도 해당하지 않는다.
문제 98
대기환경보전법령상 대기오염물질 발생량 산정에 필요한 항목에 해당하지 않는 것은?
1배출시설의 시간당 대기오염물질 발생량
2일일조업시간
3배출허용기준 초과 횟수
4연간가동일수
정답 및 해설

대기오염물질 발생량은 배출시설의 시간당 발생량 × 일일조업시간 × 연간가동일수로 산정한다(대기환경보전법 시행규칙 제42조제1항). 배출허용기준 초과 횟수는 산정식에 들어가지 않는다.

일일조업시간과 연간가동일수는 각각 24시간과 365일을 기준으로 하되, 난방용 보일러처럼 일정 기간만 가동한다고 인정되는 시설은 전년도 실적 등으로 산정한다.

문제 99
악취방지법령상 악취배출시설의 변경신고를 해야 하는 경우에 해당하지 않는 것은?
1악취배출시설을 폐쇄하는 경우
2사업장의 명칭을 변경하는 경우
3환경담당자의 교육사항을 변경하는 경우
4악취배출시설 또는 악취방지시설을 임대하는 경우
정답 및 해설

「악취방지법 시행규칙」 제10조제1항의 변경신고 대상은 악취방지계획서·악취방지시설의 변경, 악취배출시설의 폐쇄나 공정 추가·폐쇄, 사업장 명칭 또는 대표자 변경, 시설의 임대, 사용 원료의 변경 다섯 가지다.

환경담당자의 교육사항 변경은 이 목록에 들어 있지 않다.

문제 100
대기환경보전법령상 시·도지사가 설치하는 대기오염 측정망에 해당하는 것은?
1대기 중의 중금속 농도를 측정하기 위한 대기중금속측정망
2대기오염물질의 지역배경농도를 측정하기 위한 교외대기측정망
3도시지역의 휘발성유기화합물 등의 농도를 측정하기 위한 광화학대기오염물질측정망
4산성 대기오염물질의 건성 및 습성 침착량을 측정하기 위한 산성강하물측정망
정답 및 해설

시·도지사가 설치·운영하는 대기오염 측정망에 해당하는 것은 대기 중 중금속 농도를 측정하기 위한 대기중금속측정망이다.

시·도지사는 도시지역의 오염도를 재는 도시대기측정망, 도로변의 오염도를 재는 도로변대기측정망과 함께 이 대기중금속측정망을 설치한다.

  • 지역배경농도를 측정하는 교외대기측정망은 기후에너지환경부(국립환경과학원)가 설치·운영하는 국가 측정망이다.
  • 광화학대기오염물질측정망과 산성강하물측정망도 같은 국가 측정망에 속해 시·도지사의 설치 대상이 아니다.
대기환경기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com
23년 2회차
총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
CO에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1자연적 발생원에는 화산폭발, 테르펜류의 산화, 클로로필의 분해, 산불 및 해수 중 미생물의 작용 등이 있다.
2지구위도별 분포로 보면 적도 부근에서 최대치를 보이고, 북위 30도 부근에서 최소치를 나타낸다.
3물에 난용성이므로 수용성 가스와는 달리 비에 의한 영향을 거의 받지 않는 다.
4다른 물질에 흡착현상도 거의 나타나지 않는다.
정답 및 해설

일산화탄소는 배출원이 몰려 있는 북반구 중위도, 즉 북위 30도 부근에서 최대가 되고 적도 부근에서는 오히려 낮다. 지문은 최대와 최소를 뒤바꿔 놓았다.

나머지는 옳다. 화산폭발·테르펜류 산화·클로로필 분해·산불·해수 미생물이 자연 발생원이고, 물에 잘 녹지 않아 강수에 의한 세정 효과가 거의 없으며 흡착도 잘 일어나지 않는다.

문제 2
맑은 여름날 해가 뜬 후 부터 오후 최고기온이 나타나는 시간까지의 연기의 분산형을 가장 바르게 순서대로 나타낸 것은?
1부채형 → 훈증형 → 원추형 → 환상형
2부채형 → 원추형 → 상승형 → 환상형
3부채형 → 환상형 → 훈증형 → 상승형
4부채형 → 구속형 → 환상형 → 상승형
정답 및 해설

일출 직후부터 오후 최고기온에 이르기까지 대기안정도는 안정에서 불안정으로 점차 바뀌며, 연기 분산형도 이 순서를 따라 변한다.

새벽~일출 무렵의 접지역전(안정) 상태에서는 연기가 수평으로 얇게 퍼지는 부채형이 나타난다. 해가 뜨고 지표가 가열되면서 접지역전이 아래쪽부터 소멸되면, 상공에 갇혀 있던 오염물질이 한꺼번에 지표로 끌려 내려오는 훈증형이 짧게 나타난다.

대류가 진행되어 대기가 중립에 가까워지면 연기가 원뿔 모양으로 퍼지는 원추형을 거치고, 낮 동안 지표가 강하게 가열되어 불안정도가 최대가 되는 시간대(오후 최고기온 무렵)에는 연기가 상하로 크게 요동치는 환상형이 나타난다.

문제 3
1~2㎛ 이하의 미세입자는 세정(Rain out)효과가 작은데 그 이유로 가장 적합한 것은?
1응축효과가 크기 때문에
2휘산효과가 크기 때문에
3부정형의 입자가 많기 때문에
4브라운 운동을 하기 때문에
정답 및 해설

1~2㎛ 정도의 미세입자는 브라운 운동에 의해 움직이기 때문에 빗방울에 정면으로 충돌하지 못하고 그 주위를 돌아 피해가는 경우가 많아 강수에 의한 세정(rain-out) 효율이 낮다.

입자가 매우 작으면 확산(브라운 운동)에 의해 빗방울에 잘 부딪히고 입자가 크면 관성충돌로 잘 포착되지만, 그 중간 크기인 1~2㎛ 부근은 두 포착 기구 모두 효율이 떨어지는 최소 포집 구간에 해당한다.

문제 4
태양복사는 지면에 도달하기 전에 지구대기에 있는 여러 물질에 의해 흡수되거나 굴절, 산란되어 일사량의 감쇄를 초래하는데 대기중에 먼지나 입자의 직경이 전자파의 파장과 거의 같거나 큰 대기오염물질이 대기중에 많이 존재할 경우 하늘은 백색이나 뿌옇게 흐려져 일사량의 감소를 초래하며 간접적으로 대기오염도를 예측할 수 있다. 이와 같은 현상을 설명하는 용어로 가장 알맞는 것은?
1연료산란(Fuel scattering)
2미산란(Mie scattering)
3광학 산란(Optical scattering)
4대기 약산란( Air scattering)
정답 및 해설

입자 지름이 전자파 파장과 비슷하거나 큰 경우에 나타나는 산란을 미산란(Mie scattering)이라 한다.

이에 비해 입자 크기가 파장보다 훨씬 작을 때 일어나는 산란은 레일리 산란이라 하며, 하늘이 백색·회색으로 뿌옇게 보이는 연무(haze) 현상은 미산란에 의해 설명된다.

문제 5
지상으로부터 500m 까지의 평균 기온감률은 1.2℃/100m 이다. 100m 고도에서의 기온이 18℃일 때 400m에서의 기온은?
18.6℃
210.8℃
312.2℃
414.4℃
정답 및 해설

기온감률 1.2∘C/100m1.2^\circ\mathrm{C}/100\mathrm{m}가 500m까지 일정하므로, 100m 지점 18℃를 기준으로 400m 지점까지의 온도 하강분을 구하면 400m에서의 기온을 알 수 있다.

100m에서 400m까지는 300m 구간이므로 하강 온도는 300m×1.2∘C100m=3.6∘C300\mathrm{m} \times \dfrac{1.2^\circ\mathrm{C}}{100\mathrm{m}} = 3.6^\circ\mathrm{C}이다.
따라서 400m에서의 기온은 18∘C−3.6∘C=14.4∘C18^\circ\mathrm{C} - 3.6^\circ\mathrm{C} = 14.4^\circ\mathrm{C}이다.

문제 6
광화학 반응에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?
1광화학 반응에 의한 생성물로는 PAN, 케톤, 아크롤레인, 질산 등이 있다.
2대기중에서의 오존 농도는 보통 NO2로 산화되는 NO의 양에 비례하여 증가한다.
3알데히드는 NO2 생성에 앞서 반응 초기부터 생성되며 탄화수소의 감소에 대응한다.
4NO에서 NO2로의 산화가 거의 완료되고, NO2가 최고농도에 달하면서 O3가 증가되기 시작한다.
정답 및 해설

광화학 반응에서 알데하이드는 탄화수소가 산화되면서 만들어지는 2차 생성물이므로, NO가 NO2로 산화되어 NO2가 생성되는 과정보다 앞서 나타난다고 보기 어렵다.

광화학 스모그의 진행은 탄화수소와 NO가 먼저 소모되면서 NO2가 축적되고, NO가 거의 소진된 뒤에 오존을 비롯한 2차 오염물질이 본격적으로 증가하는 순서를 따른다.

  • PAN·케톤·아크롤레인·질산 등은 대표적인 광화학 2차 생성물이므로 맞는 설명이다.
  • 오존 농도가 NO2로 산화되는 NO의 양에 비례해 증가한다는 점, NO의 산화가 거의 끝나고 NO2가 최고농도에 달하면서 오존이 증가하기 시작한다는 점도 맞는 설명이다.
문제 7
분산모델의 특징에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?
1미래의 대기질을 예측할 수 있으며 시나리오를 작성할 수 있다.
2점, 선, 면 오염원의 영향을 평가할 수 있다.
3단기간 분석시 문제가 될 수 있고, 새로운 오염원이 지역내 신설될 때 매번 재평가하여야 한다.
4지형, 기상학적 정보 없이도 사용할 수 있다.
정답 및 해설

분산모델은 오염원 배출자료와 함께 기상·지형 자료를 반드시 입력해야 계산이 가능하므로, 그런 정보 없이도 쓸 수 있다는 서술은 틀렸다.

수용지점에서 측정한 성분비만으로 오염원을 역추적하는 것은 수용모델의 특징이다.

문제 8
A공장에서 배출되는 아황산가스의 농도가 460 ppm이다. 이 공장에서 시간당 배출가스량이 81.8m3이라면 하루에 발생되는 아황산가스는 몇 kg 인가? (단, 표준상태 기준, 공장은 연속 가동됨)
11.89
22.58
33.50
44.56
정답 및 해설

배출가스 중 아황산가스 농도 460ppm과 시간당 배출가스량을 이용해 표준상태 기준 부피를 구하고, 이를 몰수와 질량으로 환산하면 하루 배출량을 구할 수 있다.

시간당 SO2 부피는 81.8m3/hr×460×10−6=0.0376m3/hr81.8\mathrm{m^3/hr} \times 460\times10^{-6} = 0.0376\mathrm{m^3/hr}이다.
이를 몰수로 바꾸면 0.0376m3/hr0.0224m3/mol=1.68mol/hr\dfrac{0.0376\mathrm{m^3/hr}}{0.0224\mathrm{m^3/mol}} = 1.68\mathrm{mol/hr}이고, 질량으로는 1.68mol/hr×64g/mol=107.5g/hr1.68\mathrm{mol/hr} \times 64\mathrm{g/mol} = 107.5\mathrm{g/hr}이다.

공장이 24시간 연속 가동되므로 하루 배출량은 107.5g/hr×24hr=2,580g=2.58kg107.5\mathrm{g/hr} \times 24\mathrm{hr} = 2{,}580\mathrm{g} = 2.58\mathrm{kg}이다.

문제 9
다이옥신(Dioxin)에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?
1표준상태에서 증기압이 매우 낮은 고형 화합물이다.
2다이옥신류는 크게 PCDD, PCDF로 대별된다.
3수용성은 낮으나 벤젠 등에 용해되며 토양 등에 흡수된다.
4소각로에서 1000℃ 정도의 고온온도에서 fly ash 표면에 염소 공여체와 반응하여 배출된다.
정답 및 해설

다이옥신은 1000℃ 정도의 고온에서는 오히려 분해되고, 소각로 후단에서 배기가스 온도가 250~450℃로 떨어지는 구간에서 fly ash 표면의 염소 공여체와 반응해 재생성(de novo 합성)된다.

나머지는 옳다. 표준상태에서 증기압이 매우 낮은 고체이고, 크게 PCDD와 PCDF로 나뉘며, 물에는 거의 녹지 않지만 벤젠 등 유기용매에 녹고 토양에 강하게 흡착된다.

문제 10
지표 부근의 대기의 일반적인 체류시간의 순서로 가장 적합한 것은?
1O2 > N2O > CH4 > CO
2O2 > CH4 > CO > N2O
3CO > O2 > N2O > CH4
4CO > CH4 > O2 > N2O
정답 및 해설

대기 중 평균 체류시간은 반응성이 낮을수록 길다. O2는 수천 년, N2O는 약 100년, CH4는 약 10년, CO는 수개월 정도다.

따라서 순서는 O2 > N2O > CH4 > CO가 된다. CO가 가장 짧고 O2가 가장 길다는 두 끝만 잡아도 답이 갈린다.

문제 11
굴뚝의 반경이 1.5m, 평균풍속이 180m/min인 경우 굴뚝의 유효연돌높이를 24m 증가시키기 위한 굴뚝 배출가스 속도는? (단, 연기의 유효상승 높이 △H=1.5× ×D이용)
113m/s
216m/s
326m/s
432m/s
정답 및 해설

필요한 굴뚝 배출가스 속도는 16 m/s이다.

먼저 주어진 값을 식의 단위에 맞춘다. 굴뚝 반경이 1.5 m이므로 직경은 D=3 mD=3\ \mathrm{m} 이고, 평균풍속은 180 m/min=3 m/s180\ \mathrm{m/min}=3\ \mathrm{m/s} 이다.

유효연돌높이를 24 m 높인다는 것은 연기의 유효상승높이가 ΔH=24 m\Delta H=24\ \mathrm{m} 라는 뜻이므로, ΔH=1.5×WsU×D\Delta H=1.5\times\dfrac{W_s}{U}\times D 에 대입하면
24=1.5×Ws3×3=1.5 Ws24=1.5\times\dfrac{W_s}{3}\times3=1.5\,W_s

따라서 Ws=241.5=16 m/sW_s=\dfrac{24}{1.5}=16\ \mathrm{m/s} 이다. 검산하면 1.5×163×3=24 m1.5\times\dfrac{16}{3}\times3=24\ \mathrm{m} 로 조건과 일치한다.

문제 12
대기의 특성에 관한 설명 중 틀린 것은?
1성층권에서는 오존이 자외선을 흡수하여 성층권의 온도를 상승시킨다.
2지표부근의 표준상태에서의 건조공기의 구성성분은 부피농도로 질소>산소>아르곤>이산화탄소의 순이다.
3대기의 온도는 위쪽으로 올라갈수록, 대류권에서는 하강, 성층권에서는 상승, 열권에서는 하강한다.
4대류권의 고도는 겨울철에 낮고, 여름철에 높으며, 보통 저위도 지방이 고위도 지방에 비해 높다.
정답 및 해설

대기 온도는 고도에 따라 층별로 다르게 변하는데, 열권은 위로 올라갈수록 온도가 상승하는 층이어서 하강한다는 설명은 틀렸다.

실제로는 대류권에서 하강, 성층권에서 오존의 자외선 흡수로 상승, 중간권에서 다시 하강, 열권에서는 태양복사 흡수로 다시 상승하는 패턴을 보인다.

성층권 온도 상승이나 건조공기 중 질소·산소·아르곤·이산화탄소 순의 부피 구성, 대류권계면 고도가 겨울보다 여름에 높고 저위도에서 더 높다는 설명은 모두 맞는 내용이다.

문제 13
대기오염모델인 수용모델의 화학분석법에 해당되지 않는 것은?
1다변량 분석법
2광학 현미경법
3인자 분석법
4공간 계열 분석법
정답 및 해설

수용모델의 화학분석법은 다변량 분석법·인자 분석법·공간 계열 분석법 등 통계적·화학적 기법을 가리키며, 광학 현미경법은 입자 형태를 직접 관찰하는 물리적 분석법에 속해 화학분석법으로 보기 어렵다.

다변량 분석법과 인자 분석법은 배출원별 성분 조성 자료를 통계적으로 처리해 기여도를 추정하는 기법이고, 공간 계열 분석법은 측정 지점 간 농도 분포 변화를 이용하는 기법으로 화학적·통계적 분석의 범주에 든다.

문제 14
다음 연기 형태 중 부채형(Fanning)에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?
1주로 저기압구역에서 굴뚝 높이보다 더 낮게 지표가까이에 역전층이, 그 상공에는 불안정상태일 때 발생한다.
2굴뚝의 높이가 낮으면 지표부근에 심각한 오염문제를 발생시킨다.
3대기가 매우 안정된 상태일 때에 아침과 새벽에 잘 발생한다.
4풍향이 자주 바뀔 때면 뱀이 기어가는 연기모양이 된다.
정답 및 해설

부채형(fanning)은 굴뚝 높이를 포함해 상당한 고도까지 대기가 전층 안정(역전)일 때, 주로 고기압권의 맑고 바람 약한 새벽·아침에 나타난다.

굴뚝보다 낮은 곳에만 역전층이 있고 그 상공이 불안정한 조건은 지붕형(lofting)에 해당하므로 이 설명이 부채형과 거리가 멀다.

연기가 상하로 퍼지지 못한 채 수평으로만 퍼지므로 위에서 보면 뱀이 기어가는 모양이 되고, 굴뚝이 낮으면 지표 오염이 심각해진다.

문제 15
250℃, 1atm에서 이산화황(SO2)의 농도가 4.0g/m3이다. 표준상태(0℃, 1atm)로 환산하면 약 몇 ppm인가?
1약 2682
2약 3050
3약 3640
4약 5364
정답 및 해설

표준상태로 환산한 SO2 농도는 약 2682 ppm이다.

250℃의 기체 1m3는 표준상태에서 부피가 줄어들므로 질량농도는 그만큼 커진다.
Cs=4.0×273+250273=7.663 g/Sm3C_s = 4.0 \times \dfrac{273+250}{273} = 7.663\,\mathrm{g/Sm^3}

SO2의 분자량 64와 1kmol=22.4Sm3를 이용해 부피농도로 바꾼다.
7.663×22.464=2.682 L/Sm3≈2682 ppm7.663 \times \dfrac{22.4}{64} = 2.682\,\mathrm{L/Sm^3} \approx 2682\,\mathrm{ppm}

온도 보정을 빠뜨리면 1400 ppm, 분자량 대신 황의 원자량 32로 나누면 5364 ppm이 나오므로 주의한다.

문제 16
다음 각종 환경관련 국제협약(조약)에 관한 주요 내용으로 옳지 않은 것은?
1몬트리올의정서: 오존층 파괴물질인 염화불화탄소의 생산과 사용규제를 위한 협약
2바젤협약: 폐기물의 해양투기로 인한 해양오염을 방지하기 위한 협약
3람사협약: 자연자원의 보전과 현명한 이용을 위한 습지보전 협약
4CITES: 멸종위기에 처한 야생동식물의 보호를 위한 협약
정답 및 해설

바젤협약은 유해폐기물의 국가 간 이동과 그 처리를 통제하는 협약이다. 폐기물의 해양투기로 인한 해양오염 방지는 런던협약이 맡는다.

몬트리올의정서(오존층 파괴물질 규제), 람사협약(습지 보전), CITES(멸종위기종 국제거래 규제)의 설명은 모두 맞다.

문제 17
대기의 구조는 균질층과 이질층으로 구분할 수 있다. 이에 관한 설명 중 틀린 것은?
1지상 0~88km 정도까지의 균질층은 수분을 제외하고는 질소 및 산소 등 분자 조성비가 어느 정도 일정하다.
2균질층내의 공기는 건조가스로서 지상 0~30km 정도까지 공기의 50%가 존재하고 있다.
3이질층은 보통 4개층으로 분류되며 지상 3600~9600km는 수소층이라 한다.
4이질층내의 공기는 강한 산화력으로 인하여 지상에서 발생되어 상승한 이물질들을 산화, 소멸시킨다.
정답 및 해설

균질층 내 공기 중 지상 30km 이내에 존재하는 비율은 50% 수준이 아니라 대기 질량 대부분(대략 90% 이상)을 차지할 정도로 훨씬 크므로 이 설명은 틀렸다.

기압은 고도가 높아질수록 급격히 낮아지기 때문에 대기 질량의 절반은 지상 5~6km 부근에 이미 모여 있고, 30km 고도까지는 사실상 대부분의 공기가 존재한다.

지상 0~88km까지 질소·산소 조성비가 일정한 균질층 설명이나, 이질층이 4개 층으로 나뉘고 최상부가 수소층이라는 설명, 이질층 공기의 강한 산화력으로 상승 물질을 산화·소멸시킨다는 설명은 모두 맞는 내용이다.

문제 18
최대혼합고도가 500m일 때 오염농도는 4ppm이었다. 오염농도가 500ppm일 때 최대혼합고도는 얼마인가?
150m
2100m
3200m
4250m
정답 및 해설

오염농도는 최대혼합고의 3승에 반비례하므로 구하는 최대혼합고는 100m이다.

농도와 혼합고의 관계식을 세우면
C2C1=(H1H2)3\dfrac{C_2}{C_1}=\left(\dfrac{H_1}{H_2}\right)^3
5004=125=(500H2)3\dfrac{500}{4}=125=\left(\dfrac{500}{H_2}\right)^3

따라서 500H2=5\dfrac{500}{H_2}=5 이고
H2=100 mH_2=100\,\mathrm{m} 이다. 혼합고가 낮아질수록 오염물질이 희석될 공간이 세제곱으로 줄어 농도가 급격히 높아진다.

문제 19
Pasquill에 의한 대기안정도 분류에서 사용되는 항목으로 가장 거리가 먼 것은?
1상대습도
2지상 10m 고도에서의 풍속
3태양복사량
4운량분포
정답 및 해설

Pasquill 대기안정도 분류는 지상 10m 풍속과 주간의 태양복사량(일사량), 야간의 운량·운고를 기준으로 구분하며, 상대습도는 이 분류 항목에 포함되지 않는다.

즉 바람이 약하고 일사가 강할수록 불안정한 등급으로, 바람이 강하고 야간에 구름이 적을수록 안정한 등급으로 분류되는 방식이어서 습도는 판정 기준이 되지 않는다.

문제 20
유효굴뚝높이가 1m인 굴뚝에서 배출되는 오염물질의 최대착지농도를 현재의 1/10로 낮추고자 할 때, 유효굴뚝높이를 몇 m 증가시켜야 하는가? (단, sutton의 확산방정식 사용, 기타 조건은 동일)
10.04
20.20
31.24
42.16
정답 및 해설

Sutton 확산방정식에서 최대착지농도는 유효굴뚝높이의 제곱에 반비례하므로 Cmax∝1He2C_{max}\propto\dfrac{1}{H_e^{2}}이다. 농도를 1/101/10로 낮추려면 높이를 10\sqrt{10}배로 키워야 한다.

He′=1×10=3.16 mH_e'=1\times\sqrt{10}=3.16\,\mathrm{m}이므로 더 높여야 할 값은
3.16−1=2.16 m3.16-1=2.16\,\mathrm{m}

문제 21
Propane의 최소산소농도(MOC)는? (단, Propane의 폭발하한계는 2.1 vol% 이다.)
16.3vol%
210.5vol%
319.6vol%
424.6vol%
정답 및 해설

최소산소농도(MOC)는 폭발하한계에 연소반응식에서 필요한 산소 몰수를 곱해 구한다.

프로판의 연소반응은 C3H8+5O2→3CO2+4H2O\mathrm{C_3H_8} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 3\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}로 연료 1몰당 산소 5몰이 필요하다.
따라서 MOC=2.1vol%×5=10.5vol%\mathrm{MOC} = 2.1\mathrm{vol\%} \times 5 = 10.5\mathrm{vol\%}이다.

문제 22
다음 기체연료 중 고위발열량(kcal/Sm3)이 가장 낮은 것은?
1메탄
2에탄
3프로판
4에틸렌
정답 및 해설

기체연료의 부피당 발열량은 분자 속 탄소·수소 수에 비례하므로, 탄소가 하나뿐인 메탄(CH4)이 가장 낮다.

대략적인 고위발열량(kcal/Sm3)은 메탄 약 9,500, 아세틸렌 약 14,000, 에틸렌 약 15,300, 에탄 약 16,800 수준이다.

문제 23
다음 중 건타입(Gun type)버너에 관한 설명으로 틀린 것은?
1형식은 유압식과 공기분무식을 합한 것이다.
2유압은 보통 7kg/cm2이상이다.
3연소가 양호하고, 전자동 연소가 가능하다.
4유량조절 범위가 넓어 대용량에 적합하다.
정답 및 해설

건타입 버너는 소형 온수보일러용 저용량 버너로 유량조절 범위가 좁아 대용량에는 맞지 않는다.

나머지는 옳다. 유압식과 공기분무식을 합한 형식이고, 유압은 보통 7kg/cm2 이상이며, 버너·송풍기·점화장치가 한 몸이라 전자동 연소가 가능하다.

문제 24
어떤 1차 반응에서 100초 동안 반응물의 1/2이 분해되었다면 반응물의 1/10이 남을 때 까지의 시간은?
1332sec
2359sec
3373sec
4396sec
정답 및 해설

1차 반응의 반감기 100초로부터 속도상수를 구하면 원하는 잔존율까지의 시간을 계산할 수 있다.

속도상수는 k=ln⁡2100sec=0.00693/seck = \dfrac{\ln 2}{100\mathrm{sec}} = 0.00693/\mathrm{sec}이다.
반응물이 1/10로 줄어드는 시간은 t=ln⁡10k=2.3030.00693=332sect = \dfrac{\ln 10}{k} = \dfrac{2.303}{0.00693} = 332\mathrm{sec}이다.

문제 25
액체연료의 연소장치에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1유압식 분무식 버너는 대용량 버너제작이 용이하다.
2고입 기류분무식 버너는 연소 시 소음이 큰 편이다.
3회전식 버너는 유압식 버너에 비해 분무화 입경이 작은 편이다.
4저압 기류분무식 버너에서 분무에 필요한 공기량은 이론연소 공기량의 30-50% 정도이면 된다.
정답 및 해설

회전식 버너의 분무화 입경은 유압식 버너보다 오히려 큰 편이므로, 더 작다고 한 설명이 옳지 않다.

회전식은 고속으로 도는 회전컵의 원심력으로 기름을 흩뿌려 무화시키는 방식이라, 높은 유압으로 노즐을 통과시켜 미립화하는 유압식보다 평균 입경이 굵게 형성된다.

나머지는 액체연료 연소장치의 일반적인 특성과 맞는다.

  • 유압 분무식은 구조가 단순해 대용량 버너로 제작하기 쉽다.
  • 고압 기류 분무식은 분무용 공기의 속도가 커서 연소 시 소음이 큰 편이다.
  • 저압 기류 분무식에서 분무에 필요한 공기량은 이론연소 공기량의 30~50% 정도면 된다.
문제 26
기체연료에 관한 설명으로 가장 적절한 것은?
1적은 과잉공기로 완전연소가 가능하다.
2연소율의 가연범위(Turn-down Ratio)가 좁다.
3저장 및 수송이 용이하다.
4회분 및 유해물질의 배출량이 많다.
정답 및 해설

기체연료는 공기와 균일하게 혼합되기 쉬워 적은 과잉공기로도 완전연소가 가능하다는 것이 가장 적절한 설명이다.

또한 연소 조절 범위(턴다운비)가 넓어 부하 변동 대응이 쉽고, 회분이나 유해물질 배출이 적어 배기가스가 비교적 깨끗한 편이다.

다만 부피당 에너지밀도가 낮아 저장과 수송에는 오히려 불리하며, 압축·액화 등 별도 설비가 필요하다.

문제 27
엔탈피에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1엔탈피는 반응경로와 무관하다.
2엔탈피는 물질의 양에 비례한다.
3흡열반응은 반응계의 엔탈피가 감소한다.
4반응물이 생성물보다 에너지상태가 높으면 발열반응이다.
정답 및 해설

흡열반응은 외부에서 열을 흡수해 생성물이 더 높은 에너지 상태가 되므로 반응계의 엔탈피가 증가한다(ΔH>0\Delta H \gt 0). 감소한다는 설명이 틀렸다.

엔탈피는 상태함수라 반응경로와 무관하고 물질의 양에 비례하는 시량성 성질이며, 반응물의 에너지가 생성물보다 높으면 발열반응이라는 나머지 설명은 옳다.

문제 28
순수한 탄소 1Nm3 가 완전연소해서 배출되는 (CO2)max는?
1약 12.0%
2약 17.5%
3약 21.0%
4약 37.5%
정답 및 해설

순수한 탄소가 이론공기로 완전연소할 때 건조 배출가스 중 (CO2)max는 약 21%이다.

연소반응 C+O2→CO2\mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}에서 탄소 1몰은 산소 1몰을 필요로 하므로, 공기 중 산소 비율 21%를 적용하면 이론공기량은 10.21=4.76\dfrac{1}{0.21} = 4.76몰이 된다.
이때 생성되는 질소량은 4.76−1=3.764.76 - 1 = 3.76몰이고, 건조 연소가스 총량은 1+3.76=4.761 + 3.76 = 4.76몰이다.

따라서 (CO2)max=14.76×100=21.0%(\mathrm{CO_2})_{max} = \dfrac{1}{4.76} \times 100 = 21.0\%이다.

문제 29
연소방식 및 연소장치에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1기화 연소방식과 분무화 연소방식은 액체연료의 연소방식에 해당한다.
2충돌 분무회식에서 분무화 입경은 연료의 점도와 표면장력이 클수록 커진다.
3회전식버너는 유압식버너에 비해 연료유의 분무화 입경이 적으며, 내부혼합식의 경우 연료분사범위는 3000~10000L/h 정도이다.
4고압기류 분무식버너는 2~8kg/cm2의 고압공기를 사용하여 연료유를 분무화시키는 방식으로 분무각도는 30° 정도이다.
정답 및 해설

회전식 버너는 유압식 버너보다 연료유의 분무화 입경이 크므로, 더 작다고 한 설명이 옳지 않다.

회전식은 회전컵의 원심력으로 기름을 날려 무화시키는 방식이어서 고압으로 노즐을 통과시키는 유압식보다 입경이 굵게 형성된다.

나머지는 연소방식과 연소장치의 일반적인 설명과 맞는다.

  • 액체연료의 연소는 기화시켜 태우는 방식과 분무화해 태우는 방식으로 나뉜다.
  • 충돌 분무에서는 연료의 점도와 표면장력이 클수록 액적이 잘 깨지지 않아 입경이 커진다.
  • 고압 기류 분무식은 고압 공기로 연료유를 무화시키며 분무각도가 30° 안팎으로 좁은 편이다.
문제 30
옥탄 6.28kg을 완전연소 시키기 위하여 소요되는 이론공기량은?
1약 60 kg
2약 75 kg
3약 80 kg
4약 95 kg
정답 및 해설

이론공기량은 완전연소에 필요한 산소량을 공기 중 산소 비율(21%)로 환산해 구한다.

옥탄의 연소반응은 C8H18+12.5O2→8CO2+9H2O\mathrm{C_8H_{18}} + 12.5\mathrm{O_2} \rightarrow 8\mathrm{CO_2} + 9\mathrm{H_2O}이고, 몰질량 114g/mol이므로 6.28kg은 55.1mol55.1\mathrm{mol}이다.
필요 산소는 55.1mol×12.5=688.8mol55.1\mathrm{mol} \times 12.5 = 688.8\mathrm{mol}, 공기는 688.8mol/0.21=3280mol688.8\mathrm{mol} / 0.21 = 3280\mathrm{mol}이다.

공기의 평균 분자량 약 28.8g/mol을 곱하면 이론공기량은 3280mol×28.8g/mol≈94,500g≈95kg3280\mathrm{mol} \times 28.8\mathrm{g/mol} \approx 94{,}500\mathrm{g} \approx 95\mathrm{kg}이다.

문제 31
다음 연소장치 중 일반적으로 가장 큰 공기비를 필요로 하는 것은?
1미분탄버너
2수평수동화격자
3오일버너
4가스버너
정답 및 해설

고체연료를 층으로 쌓아 태우는 화격자 연소는 연료와 공기의 접촉이 가장 불균일해 큰 공기비가 필요하다. 수평자동화격자의 공기비는 대체로 1.3~1.4 수준이다.

미분탄버너와 오일버너는 1.2 내외이고, 연료 자체가 기체여서 공기와 잘 섞이는 가스버너가 1.1~1.2로 가장 작다.

문제 32
로타리킬른의 특징으로 가장 거리가 먼 것은?
1소각전처리가 크게 요구되지 않는다.
2소각재 배출 시 열손실이 적고, 별도의 후연소기가 불필요하다.
3소각 시 공기와의 접촉이 좋고 효율적으로 난류가 생성된다.
4여러 가지 형태의 폐기물(고체, 액체, 슬러지 등)을 동시 소각할 수 있다.
정답 및 해설

로타리킬른은 소각재 배출 과정에서 열손실이 크고, 배기가스 내 미연분을 마저 태우기 위해 별도의 후연소기(2차 연소실)가 필요하다는 점에서 이 설명은 틀렸다.

대신 로타리킬른은 회전 교반에 의해 폐기물과 공기의 접촉이 좋아 난류가 잘 형성되고, 전처리 부담이 크지 않아 고체·액체·슬러지 등 여러 형태의 폐기물을 동시에 투입해 소각할 수 있다는 장점이 있다.

문제 33
프로판의 고발열량이 20000kcal/Nm3이라면 저발열량(kcal/Nm3)은?
117240
217820
318080
418430
정답 및 해설

저발열량은 고발열량에서 연소 시 생성되는 수증기의 증발잠열을 뺀 값이다.

프로판 연소반응 C3H8+5O2→3CO2+4H2O\mathrm{C_3H_8} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 3\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}에서 연료 1Nm³당 수증기 4Nm³가 생성되며, 수증기의 증발잠열은 관용적으로 480kcal/Nm3480\mathrm{kcal/Nm^3}을 적용한다.
따라서 저발열량은 20000kcal/Nm3−480×4=18080kcal/Nm320000\mathrm{kcal/Nm^3} - 480 \times 4 = 18080\mathrm{kcal/Nm^3}이다.

문제 34
공기를 이용하여 CO를 연소시킬 때 연소가스 중의 CO2의 최대치는?
134.7%
229.6%
323.5%
419.5%
정답 및 해설

CO를 공기로 완전연소할 때 건조 연소가스 중 (CO2)max는 약 34.7%이다.

연소반응 CO+0.5O2→CO2\mathrm{CO} + 0.5\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}에서 산소 0.5몰이 필요하므로 이론공기량은 0.5/0.21=2.380.5/0.21 = 2.38몰이다.
이때 질소량은 2.38−0.5=1.882.38 - 0.5 = 1.88몰이고, 건조가스 총량은 1+1.88=2.881 + 1.88 = 2.88몰이다.

따라서 (CO2)max=12.88×100=34.7%(\mathrm{CO_2})_{max} = \dfrac{1}{2.88}\times100 = 34.7\%이다.

문제 35
미분탄 연소에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?
1반응속도는 탄의 성질, 공기량 등에 따라 변하기는 하나, 연소에 요하는 시간은 대략 입자지름의 제곱에 비례한다.
2같은 양의 석탄에서는 표면적이 대단히 커지고, 공기와의 접촉 및 열전달도 좋아지므로 작은 공기비로 완전연소가 된다.
3재비산이 많고 집진장치가 필요하다.
4점화 및 소화시 열손실은 크다. 부하의 변동에는 쉽게 적응할 수 있다.
정답 및 해설

미분탄은 입자 크기가 작아 연소시간이 입자지름의 제곱에 비례하고, 표면적 증가로 공기와의 접촉 및 열전달이 좋아져 비교적 작은 공기비에서도 완전연소가 가능하다. 반면 재비산이 많아 집진장치가 필요하며, 점화·소화 시 열손실이 크고 부하 변동에는 쉽게 적응하기 어렵다. 따라서 “부하의 변동에는 쉽게 적응할 수 있다”는 설명이 가장 거리가 멀다.

문제 36
어떤 액체연료의 연소 배출가스 성분을 분석한 결과 CO2가 12.6%, O2가 6.4%일 때, (CO2)max(%)는? (단, 연료는 완전연소 됨)
111.5
213.2
315.3
418.1
정답 및 해설

완전연소여서 CO가 없으므로 최대탄산가스율은
(CO2)max=21×CO221−O2(\mathrm{CO_2})_{max}=\dfrac{21\times\mathrm{CO_2}}{21-\mathrm{O_2}}로 구한다.

CO2=12.6 %\mathrm{CO_2}=12.6\,\%, O2=6.4 %\mathrm{O_2}=6.4\,\%를 대입하면
21×12.621−6.4=264.614.6=18.1 %\dfrac{21\times12.6}{21-6.4}=\dfrac{264.6}{14.6}=18.1\,\%

즉 과잉공기 없이 이론공기량만으로 태웠을 때의 CO₂ 농도가 18.1%다.

문제 37
C : 85%, H : 10%, O : 3%, S : 2%의 무게비로 구성된 액체연료를 1.3의 공기비로 완전 연소할 때 발생하는 실제 습연소가스량(Sm3/㎏)은?
18.6
29.8
310.4
413.8
정답 및 해설

습연소가스량은 이론공기량과 이론습가스량을 구한 뒤 공기비에 따른 과잉공기분을 더해 계산한다.

이론산소량은 Oo=1.867C+5.6(H−O/8)+0.7S=1.867×0.85+5.6×(0.10−0.00375)+0.7×0.02=2.14Sm3/kg\mathrm{O_o} = 1.867\mathrm{C} + 5.6(\mathrm{H}-\mathrm{O}/8) + 0.7\mathrm{S} = 1.867\times0.85 + 5.6\times(0.10-0.00375) + 0.7\times0.02 = 2.14\mathrm{Sm^3/kg}이고, 이론공기량은 2.14/0.21=10.2Sm3/kg2.14/0.21 = 10.2\mathrm{Sm^3/kg}이다.
이론습가스량은 0.79×10.2+1.867×0.85+0.7×0.02+11.2×0.10=10.78Sm3/kg0.79\times10.2 + 1.867\times0.85 + 0.7\times0.02 + 11.2\times0.10 = 10.78\mathrm{Sm^3/kg}이다.

공기비 1.3을 적용한 실제 습연소가스량은 10.78+(1.3−1)×10.2=13.8Sm3/kg10.78 + (1.3-1)\times10.2 = 13.8\mathrm{Sm^3/kg}이다.

문제 38
다음 액화석유가스(LPG)에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?
1비중이 공기보다 무거워 누출 시 인화·폭발의 위험성이 높은 편이다.
2액체에서 기체로 기화할 때 증발열이 5-10 kcal/kg로 작아 취급이 용이하다.
3발열량이 높은 편이며, 황분이 적다.
4천연가스에서 회수되거나 나프타의 분해에 의해 얻어지기도 하지만 대부분 석유정제시 부산물로 얻어진다.
정답 및 해설

LPG의 기화잠열은 프로판 약 102kcal/kg, 부탄 약 92kcal/kg으로 상당히 크다. 5~10kcal/kg로 작다는 설명이 틀렸다.

공기보다 무거워 누출 시 바닥에 깔려 인화·폭발 위험이 크고, 황분이 적고 발열량이 높으며, 대부분 석유정제 부산물로 얻어진다는 나머지 설명은 옳다.

문제 39
기체연료의 연소방법 중 예혼합연소에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1화염길이가 길고 그을음이 발생하기 쉽다.
2역화의 위험이 있어 역화방지기를 부착해야 한다.
3화염온도가 높아 연소부하가 큰 곳에 사용가능하다.
4연소기 내부에서 연료와 공기의 혼합비가 변하지 않고 균일하게 연소된다.
정답 및 해설

예혼합연소는 연료와 공기를 미리 섞어 태우므로 화염이 짧고 그을음이 거의 생기지 않는다. 화염길이가 길고 그을음이 잘 생기는 것은 확산연소의 특징이다.

미리 균일하게 혼합된 상태로 타기 때문에 화염온도가 높아 연소부하가 큰 곳에 쓸 수 있고, 대신 역화 위험이 있어 역화방지기를 달아야 한다.

문제 40
C : 85%, H : 7%, O : 5%, S : 3%의 무게비로 구성된 중유의 이론적인 (CO2)max(%)는?
19.6
212.6
317.6
420.6
정답 및 해설

중유의 이론적 (CO2)max는 이론건조가스량 중 CO2가 차지하는 비율로 구한다.

이론산소량은 1.867×0.85+5.6×(0.07−0.00625)+0.7×0.03=1.965Sm3/kg1.867\times0.85 + 5.6\times(0.07-0.00625) + 0.7\times0.03 = 1.965\mathrm{Sm^3/kg}이고, 이론공기량은 1.965/0.21=9.36Sm3/kg1.965/0.21 = 9.36\mathrm{Sm^3/kg}이다.
이론건조가스량은 0.79×9.36+1.867×0.85+0.7×0.03=9.00Sm3/kg0.79\times9.36 + 1.867\times0.85 + 0.7\times0.03 = 9.00\mathrm{Sm^3/kg}이다.

따라서 (CO2)max=1.867×0.859.00×100=17.6%(\mathrm{CO_2})_{max} = \dfrac{1.867\times0.85}{9.00}\times100 = 17.6\%이다.

문제 41
세정집진장치 중 액가스비가 10~50L/m3 정도로 다른 가압수식에 비해 10배 이상이며, 다량의 세정액이 사용되어 유지비가 고가이므로 처리가스량이 많지 않을 때 사용하는 것은?
1Venturi scrubber
2Theisen washer
3Jet scrubber
4Impulse scrubber
정답 및 해설

액가스비 10~50 L/m³로 일반 가압수식(0.3~2 L/m³)의 10배 이상을 쓰는 것은 제트 스크러버다.

세정액을 노즐로 고속 분출시켜 그 흡인력으로 가스를 끌어들이는 구조라 액 소비가 많고 유지비가 비싸므로, 처리가스량이 적을 때만 쓴다.

문제 42
A배출시설에서 시간당 배출가스량이 100,000Sm3이고, 배출가스 중 질소산화물의 농도는 350ppm 이다. 이 질소산화물을 산소의 공존하에 암모니아에 의한 선택적 접촉환원법으로 처리할 경우 암모니아의 소요량은 몇 kg/hr 인가? (단, 탈질율은 90% 이고, 배출가스 중 질소산화물은 전부 NO로 가정한다.)
1약 18kg/hr
2약 24kg/hr
3약 26kg/hr
4약 30kg/hr
정답 및 해설

선택적 촉매환원(SCR)의 반응은 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O로, NO와 NH3가 1:1 몰비로 반응한다.

처리해야 할 NO는 100000×350×10−6×0.9=31.5 Sm3/h100000\times350\times10^{-6}\times0.9=31.5\,\mathrm{Sm^3/h}이므로 필요한 NH3도 31.5 Sm³/h이고,
31.5×1722.4=23.9≈24 kg/h31.5\times\dfrac{17}{22.4}=23.9\approx24\,\mathrm{kg/h}

문제 43
전기집진장치의 분진 제거효율을 95%에서 99%로 증가시켰을 때, 집진극의 면적은 어떻게 변화되어야 하는가? (단, 나머지 조건은 일정하다고 가정함)
1집진극 면적은 1.24배 증가
2집진극 면적은 1.54배 증가
3집진극 면적은 1.84배 증가
4집진극 면적은 2.14배 증가
정답 및 해설

Deutsch-Anderson식에 따르면 집진극 면적은 −ln⁡(1−η)-\ln(1-\eta)에 비례하므로, 효율을 95%에서 99%로 올리려면 집진극 면적을 약 1.54배로 늘려야 한다.

−ln⁡(1−0.95)=3.00-\ln(1-0.95) = 3.00, −ln⁡(1−0.99)=4.61-\ln(1-0.99) = 4.61이므로 면적비는 4.61/3.00≈1.544.61/3.00 \approx 1.54이다.
즉 효율이 높아질수록 필요한 면적은 비선형적으로 급격히 늘어난다.

문제 44
사이클론의 종류에 대한 설명으로 틀린 것은?
1접선유입식 사이클론: 집진효율의 변화가 비교적 적다.
2접선유입식 사이클론: 일반적으로 유입 가스속도는 7-15m/s 정도이다.
3축류식 사이클론: 반전형과 직선형으로 구분되며 반전형이 많이 사용되고 있다.
4축류식 사이클론: 일반적으로 압력손실은 200mmH2O 전후로 비교적 높은 편이다.
정답 및 해설

축류식 사이클론은 접선유입식보다 오히려 압력손실이 낮은 편으로 알려져 있어, 압력손실이 비교적 높다는 설명은 틀렸다.

접선유입식 사이클론은 유입 가스속도가 7~15m/s 정도로 집진효율 변화가 비교적 적은 안정적인 성능을 보이며, 축류식은 반전형과 직선형으로 나뉘고 이 중 반전형이 널리 쓰인다는 설명은 맞는 내용이다.

문제 45
집진효율이 90%인 집진장치 A와 60%인 집진장치 B를 병렬로 연결하고, 처리가스량의 70%는 A로, 30%는 B로 분배하여 처리할 때 총 집진효율(%)은? (단, 두 장치로 유입되는 먼지농도는 같다.)
181
269
375
496
정답 및 해설

병렬 연결의 총 집진효율은 각 장치를 지나는 가스량으로 가중평균한 값이므로 81%이다.

병렬에서는 먼지가 유량 비율대로 나뉘어 각 장치에서 따로 제거되므로 ηT=QAηA+QBηBQA+QB\eta_T = \dfrac{Q_A\eta_A + Q_B\eta_B}{Q_A + Q_B}로 계산한다.

ηT=0.7×0.90+0.3×0.60\eta_T = 0.7 \times 0.90 + 0.3 \times 0.60
=0.63+0.18=0.81= 0.63 + 0.18 = 0.81
따라서 총 집진효율은 81%이다.

검산(통과율 기준): P=0.7×0.10+0.3×0.40=0.07+0.12=0.19P = 0.7 \times 0.10 + 0.3 \times 0.40 = 0.07 + 0.12 = 0.19이므로 ηT=1−0.19=0.81\eta_T = 1 - 0.19 = 0.81로 일치한다.

  • 69%는 분배 비율을 반대로(A 30%, B 70%) 적용한 값이다.
  • 75%는 유량을 고려하지 않고 두 효율을 단순평균한 값이다.
  • 96%는 두 장치를 직렬로 연결했을 때의 값 1−(1−0.9)(1−0.6)1-(1-0.9)(1-0.6)이다.
문제 46
목(throat) 부분의 지름이 30cm인 Venturi Scrubber를 사용하여 360m3/min의 함진가스를 처리할 때, 320L/min의 세정수를 공급할 경우 이 부분의 압력손실(mmH2O)은? (단, 가스밀도는 1.2kg/m3이고, 압력손실계수는 [0.5+액가스비] 이다.)
1약 545
2약 575
3약 615
4약 665
정답 및 해설

목부 단면적은 π(0.3)24=0.0707 m2\dfrac{\pi(0.3)^2}{4}=0.0707\,\mathrm{m^2}이므로 목부 유속은 v=360/600.0707=84.9 m/sv=\dfrac{360/60}{0.0707}=84.9\,\mathrm{m/s}이다.

액가스비는 320/360=0.889 L/m3320/360=0.889\,\mathrm{L/m^3}이므로 압력손실계수는 0.5+0.889=1.3890.5+0.889=1.389이다.

따라서 ΔP=1.389×1.2×84.922×9.8\Delta P=1.389\times\dfrac{1.2\times84.9^{2}}{2\times9.8}로 약 615 mmH₂O이다.

문제 47
배출가스 중의 일산화탄소를 제거하는 방법 중 가장 실질적이고, 확실한 것은?
1활성탄 등의 흡착제를 사용하여 흡착제거
2벤츄리스크러버나 충전탑 등으로 세정하여 제거
3탄산나트륨을 사용하는 시보드법을 적용하여 제거
4백금계 촉매를 사용하여 무해한 이산화탄소로 산화시켜 제거
정답 및 해설

CO는 물에 거의 녹지 않고 흡착도 잘 되지 않아 세정탑이나 활성탄으로는 실질적인 제거가 어렵다. 가장 확실한 방법은 백금(Pt)계 촉매로 산화시켜 무해한 CO2로 바꾸는 촉매산화법이다.

시보드법은 탄산나트륨 용액으로 황화수소를 제거하는 방법이라 CO와는 무관하다.

문제 48
80%의 집진효율을 갖는 2개의 집진장치를 연결하여 먼지를 제거하고자 한다. 집진장치를 직렬 연결한 경우(A)와 병렬 연결한 경우(B)에 관한 내용으로 옳지 않은 것은? (단, 두 집진장치의 처리가스량은 동일)
1(A)방식의 총 집진효율은 94% 이다.
2(A)방식은 높은 처리효율을 얻기 위한 것이다.
3(B)방식은 처리가스의 양이 많은 경우 사용된다.
4(B)방식의 총 집진효율은 단일집진장치와 동일하게 80%이다.
정답 및 해설

효율 80%짜리 두 대를 직렬로 연결하면 총 집진효율은 96%이지 94%가 아니다.

ηt=1−(1−η1)(1−η2)=1−0.2×0.2=0.96\eta_{t}=1-(1-\eta_{1})(1-\eta_{2})=1-0.2\times0.2=0.96
앞단을 빠져나간 20%가 뒷단에서 다시 80% 제거되기 때문이다.

나머지는 옳다. 직렬은 처리효율을 높이려는 배치이고, 병렬은 가스량을 나눠 처리하므로 총 효율은 단일 장치와 같은 80%다.

문제 49
Venturi scrubber에서 액가스비가 0.6L/m3, 목부의 압력손실이 330mmH2O일 때 목부의 가스속도(m/sec)는? (단, r=1.2kg/m3, Venturi scrubber의 압력손실식 를 이용할 것)
160
270
380
490
정답 및 해설

주어진 압력손실식 ΔP=(0.5+L)γv22g\Delta P = (0.5 + L)\dfrac{\gamma v^2}{2g}에 L=0.6L = 0.6, γ=1.2 kg/m3\gamma = 1.2\,\mathrm{kg/m^3}, ΔP=330 mmH2O\Delta P = 330\,\mathrm{mmH_2O}를 대입한다.

330=1.1×1.2 v22×9.8=0.0673 v2330 = 1.1 \times \dfrac{1.2\,v^2}{2 \times 9.8} = 0.0673\,v^2

따라서 v2=4900v^2 = 4900, 목부 가스속도는 v=70 m/sv = 70\,\mathrm{m/s}다.

문제 50
0.1mm 크기의 입자가 상공에서 1.5× 10-2m/s로 침강한다면 레이놀드수는? (단, 공기의 밀도는 1.2㎏/m3, 점도는 1.81× 10-5㎏/mㆍs)
10.1
20.2
30.3
40.4
정답 및 해설

레이놀즈수는 입경·침강속도·공기밀도의 곱을 점도로 나누어 구한다.

Re=d v ρμ=(1×10−4m)(1.5×10−2m/s)(1.2kg/m3)1.81×10−5kg/m⋅sRe = \dfrac{d\,v\,\rho}{\mu} = \dfrac{(1\times10^{-4}\mathrm{m})(1.5\times10^{-2}\mathrm{m/s})(1.2\mathrm{kg/m^3})}{1.81\times10^{-5}\mathrm{kg/m{\cdot}s}}이다.
계산하면 Re=1.8×10−61.81×10−5≈0.1Re = \dfrac{1.8\times10^{-6}}{1.81\times10^{-5}} \approx 0.1로, 스토크스 영역(층류)에 해당하는 매우 작은 값이다.

문제 51
여과집진장치의 먼지제거 매커니즘과 가장 거리가 먼 것은?
1관 성 충 돌 (inertial im paction)
2확 산 (diffusion)
3직 접 차 단 (direct interception)
4무 화 (atom ization)
정답 및 해설

무화(atomization)는 액체를 미세한 방울로 만드는 조작이라 여과집진의 먼지 포집 원리와 관계가 없다.

여과집진의 주된 포집 메커니즘은 관성충돌·확산·직접차단이며, 여기에 중력침강과 정전기력이 보조적으로 작용한다.

문제 52
배출가스 중의 NOx 제거법에 관한 설명 중 틀린 것은?
1비선택적인 촉매환원에서는 NOx뿐만 아니라, O2까지 소비된다.
2선택적 촉매환원법은 TiO2와 V2O5를 혼합하여 제조한 촉매에 NH3, H2, CO, H2S등의 환원가스를 작용시켜 NOx를 N2로 환원시키는 방법이다.
3선택적 촉매환원법의 최적온도 범위는 700~850℃ 정도이며, 보통 50% 정도의 NOx를 저감시킬 수 있다.
4배출가스 중의 NOx제거는 연소조절에 의한 제어법보다 더 높은 NOx 제거효율이 요구되는 경우나 연소방식을 적용할 수 없는 경우에 사용된다.
정답 및 해설

선택적 촉매환원법(SCR)의 최적 반응온도는 약 275~400℃이고 NOx 제거율은 90% 안팎에 이른다. 700~850℃에서 50% 정도라는 수치가 틀렸다.

참고로 700~850℃에서 촉매 없이 암모니아·요소를 뿌려 40~50%를 제거하는 방식은 선택적 무촉매환원법(SNCR)이다.

나머지는 맞다. 비선택적 촉매환원은 NOx뿐 아니라 배기 중 O2까지 환원제로 소비하고, SCR은 TiO2·V2O5 촉매에 NH3 등 환원가스를 작용시켜 NOx를 N2로 바꾼다.

문제 53
프로필렌(C3H6) 20kg를 완전 연소하기 위해 필요한 공기량은?
1114Nm3
2229Nm3
3343Nm3
4456Nm3
정답 및 해설

프로필렌(C3H6) 20kg을 완전연소시키는 데 필요한 공기량은 반응식의 산소 몰수를 이용해 구한다.

연소반응은 C3H6+4.5O2→3CO2+3H2O\mathrm{C_3H_6} + 4.5\mathrm{O_2} \rightarrow 3\mathrm{CO_2} + 3\mathrm{H_2O}이며, 몰질량 42g/mol이므로 20kg은 476.2mol476.2\mathrm{mol}이다.
필요 산소는 476.2mol×4.5×22.4L/mol=48.0Nm3476.2\mathrm{mol}\times4.5\times22.4\mathrm{L/mol} = 48.0\mathrm{Nm^3}이고, 이론공기량은 48.0/0.21≈229Nm348.0/0.21 \approx 229\mathrm{Nm^3}이다.

문제 54
처리가스량 25420 m3/hr, 압력손실이 100mmH2O 인 집진장치의 송풍기 소요동력은 약 얼마인가 ? (단, 송풍기의 효율은 60%, 여유율은 1.3 )
19 kW
212 kW
315 kW
418 kW
정답 및 해설

송풍기 소요동력은 처리가스량과 압력손실을 곱한 값을 효율로 나누고 여유율을 반영해 구한다.

처리가스량을 분당으로 바꾸면 25420m3/hr/60=423.7m3/min25420\mathrm{m^3/hr} / 60 = 423.7\mathrm{m^3/min}이다.
동력은 P=Q×ΔP6120×η×α=423.7×1006120×0.6×1.3≈15kWP = \dfrac{Q\times\Delta P}{6120\times\eta}\times\alpha = \dfrac{423.7\times100}{6120\times0.6}\times1.3 \approx 15\mathrm{kW}이다.

문제 55
직경이 500mm인 관에 60m3/min의 공기가 통과한다면 공기의 이동속도는?
15.1 m/sec
25.7 m/sec
36.2 m/sec
46.9 m/sec
정답 및 해설

관 단면적은 A=π(0.5)24=0.196 m2A=\dfrac{\pi(0.5)^{2}}{4}=0.196\,\mathrm{m^2}이고, 유량 60 m³/min은 1 m³/s이다.

따라서 v=10.196v=\dfrac{1}{0.196}로 공기의 이동속도는 약 5.1 m/s이다.

문제 56
원형 덕트(duct)의 기류에 의한 압력손실에 관한 내용으로 옳지 않은 것은?
1곡관이 많을수록 압력손실이 작아진다.
2관의 길이가 길수록 압력손실은 커진다.
3유체의 유속이 클수록 압력손실은 커진다.
4관의 직경이 클수록 압력손실은 작아진다.
정답 및 해설

곡관(엘보)은 흐름 방향을 바꾸면서 박리와 와류를 만들어 국부 손실을 일으키므로, 곡관이 많을수록 압력손실은 커진다.

직관의 마찰손실은 ΔP=fLDρv22\Delta P = f\dfrac{L}{D}\dfrac{\rho v^2}{2}이므로 관 길이에 비례하고 유속의 제곱에 비례하며 관 직경에 반비례한다.

문제 57
먼지의 입경측정방법을 직접측정법과 간접측정법으로 구분할 때, 직접측정법에 해당하는 것끼리 짝지은 것은?
1현미경측정법 – 표준체측정법
2관성충돌법 – 액상침강법
3광산란법 – 현미경측정법
4공기투과법 – 표준체측정법
정답 및 해설

입경측정법 중 직접측정법은 입자의 기하학적 크기를 직접 관찰하거나 체로 분리하는 방법으로 현미경측정법(광학·전자현미경)과 표준체측정법(체거름법)이 이에 해당한다.

간접측정법은 침강속도·관성·광산란·투과성 등 입자의 거동으로부터 입경을 환산하는 방법으로 액상침강법, 관성충돌법(cascade impactor), 광산란법, 공기투과법이 있다.

  • 관성충돌법과 액상침강법은 관성력과 침강속도로부터 공기역학경·스토크스경을 구하는 간접측정법끼리의 짝이다.
  • 광산란법과 공기투과법은 산란광 강도나 공기 투과 저항으로 입경을 추정하는 간접측정법이므로 직접측정법과 짝이 될 수 없다.
문제 58
자연통풍에 대한 설명으로 가장 적합한 것은?
1내압이 정압(+)으로 외기의 침입이 적다.
2배출가스의 유속은 3-4m/s, 통풍력은 15 mmH2O 정도이다.
3송풍기의 고장이 적고 점검 및 보수가 용이하다.
4굴뚝의 통풍저항이 큰 경우에 적합하다.
정답 및 해설

자연통풍은 별도의 송풍기 없이 굴뚝의 온도차(부력)만으로 이루어지는 통풍 방식으로, 배출가스 유속이 3~4m/s, 통풍력이 15mmH2O 정도로 작은 것이 특징이다.

이 때문에 내압은 오히려 부압(음압)이 되어 외기가 침입하기 쉽고, 통풍저항이 큰 설비에서는 힘이 부족해 자연통풍만으로는 부적합하며 강제·유인 송풍기를 갖춘 인공통풍이 필요하다.

문제 59
A 전기집진장치의 집진면적비 A/Q가 20m2/(1000m3/h)일 때 집진효율은 90% 이었다. 이 전기집진장치의 집진면적비를 30m2/(1000m3/h)으로 할 때 예상되는 집진효율(%)은? (단, Deutsch - Anderson 식을 이용하여 계산하고, 기타조건의 변화는 없다고 가정한다.)
1약 92%
2약 94%
3약 97%
4약 99%
정답 및 해설

Deutsch-Anderson식을 적용하면 A/Q를 20에서 30으로 늘릴 때 집진효율은 약 97%까지 높아진다.

먼저 0.90=1−e−k×200.90 = 1-e^{-k\times20}에서 k≈0.115k \approx 0.115를 구한다.
이를 A/Q=30\mathrm{A/Q}=30에 적용하면 η=1−e−0.115×30=1−e−3.45≈0.968\eta = 1-e^{-0.115\times30} = 1-e^{-3.45} \approx 0.968, 즉 약 97%가 된다.

문제 60
집진율이 85%인 싸이클론과 집진율이 96%인 전기집진장치를 직렬로 연결하여 입자를 제거할 경우, 총 집진효율(%)은?
190.4
294.4
396.4
499.4
정답 및 해설

직렬 연결에서는 앞 단을 빠져나온 먼지만 뒷 단이 처리하므로 ηT=1−(1−η1)(1−η2)\eta_T = 1 - (1-\eta_1)(1-\eta_2)를 쓴다.

0.85와 0.96을 대입하면
ηT=1−(1−0.85)(1−0.96)=1−0.15×0.04=0.994\eta_T = 1 - (1-0.85)(1-0.96) = 1 - 0.15 \times 0.04 = 0.994
따라서 99.4%이다.

효율을 단순히 더하거나 평균내면 안 되며, 통과율의 곱으로 계산해야 한다는 점이 핵심이다.

문제 61
환경대기 중 시료채취위치 선정기준으로 옳지 않은 것은?
1주위에 건물 등이 밀집되어 있을 때는 건물 바깥벽으로부터 적어도 1.5m 이상 떨어진 곳에 채취점을 선정한다.
2시료의 채취높이는 그 부근의 평균오염농도를 나타낼 수 있는 곳으로서 가능한 1.5 - 30m 범위로 한다.
3주위에 장애물이 있을 경우에는 채취 위치로부터 장애물까지의 거리가 그 장애물 높이의 1.5배 이상이 되도록 한다.
4주위에 장애물이 있을 경우에는 채취점과 장애물 상단을 연결하는 직선이 수평선과 이루는 각도가 300이하되는 곳을 선정한다.
정답 및 해설

환경대기 중 시료채취위치 선정기준에서 장애물과의 거리 기준은 장애물까지의 거리가 그 장애물 높이의 2배 이상이어야 한다. 3번은 1.5배라고 규정하고 있어 부정확하다. 4번의 각도 기준 30° 이하는 올바른 기준이며, 1번 건물로부터 1.5m 이상 거리와 2번 채취높이 1.5~30m 범위도 모두 정확한 기준이다.

문제 62
원자흡수분광광도법의 원자흡광분석장치 구성에 포함되지 않는 것은?
1분리관
2광원부
3분광기
4시료원자화부
정답 및 해설

원자흡광분석장치는 광원부 – 시료원자화부 – 파장선택부(분광기) – 측광부로 구성된다.

분리관(컬럼)은 성분을 시간차로 분리해 내보내는 크로마토그래피의 핵심 부품이므로 원자흡수분광광도법 장치에는 포함되지 않는다.

문제 63
굴뚝 등에서 배출되는 배출가스 중의 무기 불소 화합물 분석에 대한 설명중에서 틀린 것은?
1시료채취시 시료중에 먼지가 혼입되는 것을 막기 위해 시료 채취관에 사불화에틸렌제등 불소화합물의 영향을 받지 않는 여과재를 넣는다.
2시료중의 무기불소 화합물과 수분이 응축하는 것을 막기 위하여 시료채취관 및 시료채취관에서부터 흡수병까지 사이를 140℃이상으로 가열해 준다.
3시료채취관은 배출가스중의 무기 불소화합물에 의해 부식되지 않는 불소수지관, 구리관 등을 사용한다.
4불소화합물 분석방법으로는 흡광광도법(질산토륨-네오트린법)과 용량법(란탄-알리자린 콜플렉손법)이 있다.
정답 및 해설

란타넘(란탄)-알리자린콤플렉손법은 흡광광도법(자외선/가시선분광법)에 해당하므로, 이를 용량법이라고 한 설명이 틀렸다.

대기오염공정시험기준은 배출가스 중 플루오린(불소)화합물의 주 시험방법으로 자외선/가시선분광법 - 란타넘-알리자린콤플렉손법을 규정하고, 그 밖에 이온크로마토그래피·이온선택전극법·연속흐름법을 두고 있다.

시료채취관에 불소화합물의 영향을 받지 않는 재질의 여과재를 넣어 먼지 혼입을 막고, 수분이 응축될 우려가 있으면 채취관에서 흡수병까지를 가열하는 것은 이 항목의 시료채취에서 실제로 요구되는 조치다.

문제 64
비분산 적외선 분석법에서, 측정성분이 흡수되는 적외선을 그 흡수파장에서 측정하는 방식은?
1정필터형
2비분산형
3회절격자형
4적외선흡광형
정답 및 해설

비분산 적외선분석법(NDIR)에서 측정성분이 흡수하는 흡수파장대의 빛만 걸러 그 흡수량을 측정하는 방식을 정필터형이라 한다.

정필터형은 측정가스의 흡수파장에 맞춘 광학필터를 이용해 해당 파장의 적외선 흡수량 변화로 농도를 구하는 구조로, 별도의 비교(참조) 셀과 조합해 시료 중 성분 농도를 산출한다.

문제 65
이온크로마토그래프법(Ion Chromatography)에 사용되는 장치에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1용리액조는 이온성분이 용출되지 않는 재질로써 용리액이 공기와 원활한 접촉이 가능한 개방형을 선택한다.
2송액펌프는 맥동이 적은 것을 선택한다.
3시료주입장치는 일정량의 시료를 밸브조작에 의해 분리관으로 주입하는 루프주입방식이 일반적이다.
4검출기는 분리관 용리액 중의 시료성분의 유무와 량을 검출하는 부분으로 일반적으로 전도도 검출기를 많이 사용한다.
정답 및 해설

이온크로마토그래프의 용리액조는 이온 성분이 용출되지 않는 재질로서 용리액을 직접 공기와 접촉시키지 않는 밀폐된 것을 쓴다. 개방형이라는 서술이 틀렸다.

공기 중 CO₂가 녹아 들어가면 탄산 이온이 생겨 바탕값과 분리가 흐트러지기 때문이며, 재질은 보통 폴리에틸렌이나 경질 유리를 쓴다.

문제 66
기체-액체 크로마토그래피에서 사용되는 고정상액체(Stationary Liquid)의 조건으로 옳은 것은?
1사용온도에서 증기압이 낮고, 점성이 작은 것이어야 한다.
2사용온도에서 증기압이 낮고, 점성이 큰 것이어야 한다.
3사용온도에서 증기압이 높고, 점성이 작은 것이어야 한다.
4사용온도에서 증기압이 높고, 점성이 큰 것이어야 한다.
정답 및 해설

고정상 액체는 사용온도에서 증기압이 낮아야 컬럼 밖으로 날아가지 않고, 점성이 작아야 시료 성분이 액상 안팎으로 빠르게 확산해 피크가 퍼지지 않는다.

증기압이 높으면 고정상이 유실되어 바탕선이 흔들리고 컬럼 수명이 짧아지며, 점성이 크면 물질전달이 느려 분리능이 떨어진다.

문제 67
굴뚝 배출가스 중 일산화탄소 분석방법으로 옳지 않은 것은?
1정전위전해법
2이온선택적정법
3비분산적외선분석법
4기체크로마토그래피
정답 및 해설

굴뚝 배출가스 중 일산화탄소 분석에는 비분산적외선분석법, 기체크로마토그래피법, 정전위전해법 등이 사용되며, 이온선택적정법은 CO 분석방법에 해당하지 않는다.

이온선택전극·적정을 이용한 방법은 주로 수용액 중 특정 이온(불소이온 등)을 정량할 때 쓰는 방식으로, 기체 상태로 존재하는 CO를 직접 측정하는 데는 적용되지 않는다.

문제 68
다음 분석대상 가스 중 여과재로 “카아보란덤”을 사용하는 것은?
1포름알데히드
2브롬
3이황화탄소
4불소화합물
정답 및 해설

부식성이 강한 불소화합물 시료채취관의 여과재로는 내식성이 강한 카아보런덤(탄화규소) 재질을 사용한다.

포름알데히드·브롬·이황화탄소 등은 각각 별도로 규정된 여과재나 흡수액을 사용하며, 불소화합물처럼 강한 부식성을 갖지 않아 카아보런덤을 필수로 요구하지 않는다.

문제 69
굴뚝 단면이 상·하 동일 단면적의 원형인 경우 굴뚝 배출시료 측정점에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1굴뚝 직경이 1.5m인 경우 측정점수는 8점이다.
2굴뚝 직경이 3m인 경우 반경 구분수는 3이다.
3굴뚝 직경이 4.5m를 초과할 경우 측정점수는 20점이다.
4굴뚝 단면적이 1m2 이하로 소규모일 경우 굴뚝 단면의 중심을 대표점으로 하여 1점만 측정한다.
정답 및 해설

굴뚝 단면적이 0.25 m2 이하로 소규모일 때 단면의 중심을 대표점으로 하여 1점만 측정한다. 1 m2 이하가 아니다.

나머지는 원형 굴뚝 측정점 기준 그대로다. 직경 1 m 초과 2 m 이하는 반경 구분수 2에 측정점수 8점, 2 m 초과 4 m 이하는 반경 구분수 3, 4.5 m를 초과하면 반경 구분수 5에 측정점수 20점이다.

문제 70
굴뚝에서 배출되는 가스상 물질인 포름알데히드 채취시 채취관의 재질로 알맞지 않은 것은?
1경질유리
2스테인레스 강
3석영
4불소수지
정답 및 해설

포름알데히드 채취관 재질로는 경질유리·석영·불소수지(테프론)와 같은 비활성 재질을 사용하며, 스테인레스 강은 알맞지 않다.

금속 재질은 포름알데히드와 반응하거나 표면에 흡착되어 손실을 일으킬 수 있어, 시료가 변질 없이 그대로 흡수액까지 도달하도록 화학적으로 안정한 재질을 사용해야 한다.

문제 71
굴뚝에서 배출되는 질소산화물을 페놀디슬폰산법으로 측정하고자 할 때 사용되는 시약이 아닌 것은?
1암모니아수
2질산칼륨표준액
3과산화수소수
4이소프로필알코올
정답 및 해설

페놀디설폰산법(PDS법)에서는 흡수액인 페놀디설폰산과 함께 암모니아수, 과산화수소수, 질산칼륨표준액 등을 사용하며, 이소프로필알코올은 이 시약 목록에 포함되지 않는다.

암모니아수는 발색(니트로화 반응) 단계에, 과산화수소수는 흡수액 산화에, 질산칼륨표준액은 검량선 작성에 쓰이는 시약으로, 질소산화물 측정 과정에서 이들과 이소프로필알코올이 함께 쓰이지 않는다.

문제 72
대기오염공정시험기준에 사용되는 용어 중 ‘물질을 취급 또는 보관하는 동안에 기체 또는 미생물이 침입하지 않도록 내용물을 보호하는 용기’를 의미하는 것은?
1밀폐용기
2기밀용기
3밀봉용기
4차광용기
정답 및 해설

물질을 취급·보관하는 동안 기체 또는 미생물이 침입하지 않도록 내용물을 보호하는 용기는 밀봉용기이다.

밀폐용기이물 유입이나 내용물 손실을 막는 용기
기밀용기외부 공기·다른 가스의 침입을 막는 용기
밀봉용기기체·미생물의 침입을 막는 용기
차광용기광선의 투과를 막는 용기
문제 73
황성분 1.6% 이하 함유한 액체연료를 사용하는 연소시설에서 배출되는 황산화물(표준산소농도를 적용받는 항목)의 실측농도측정 결과 700ppm 이었다. 배출가스 중의 실측산소농도는 7%, 표준산소농도는 4%이다. 황산화물의 농도(ppm)는?
1750ppm
2800ppm
3850ppm
4900ppm
정답 및 해설

표준산소농도로 보정한 황산화물 농도는 실측농도에 산소농도 보정계수를 곱해 구한다.

보정식은 C=Cs×21−Os21−OaC = C_s \times \dfrac{21-O_s}{21-O_a}이며, 여기서 Cs=700ppmC_s=700\mathrm{ppm}, Os=4%O_s=4\%(표준산소농도), Oa=7%O_a=7\%(실측산소농도)이다.
따라서 C=700×21−421−7=700×1714=850ppmC = 700 \times \dfrac{21-4}{21-7} = 700\times\dfrac{17}{14} = 850\mathrm{ppm}이다.

문제 74
다음 대상 가스별 분석방법의 연결로 옳은 것은? (단, 배출허용기준 시험방법)
1포름알데히드 - 오르토톨리딘법
2질소산화물 - 크로모트로핀산법
3시안화수소 - 피리딘피라졸론법
4페놀 - 페놀디슬폰산법
정답 및 해설

시안화수소는 흡수액에 포집한 뒤 피리딘피라졸론법으로 청색을 띠게 해 흡광도로 정량한다.

나머지 연결은 서로 어긋난다.

  • 포름알데히드는 크로모트로핀산법(또는 아세틸아세톤법)으로 분석한다.
  • 질소산화물은 페놀디슬폰산법 등으로 분석한다.
  • 페놀류는 4-아미노안티피린법으로 분석한다.
문제 75
환경대기 중의 가스상 물질 시료채취방법 중 용매에 시료가스를 일정유량으로 통과시키는 포집방법으로 채취관 - 여과재 - 포집부 - 흡입펌프 - 유량계(가스미터)로 구성되는 것은?
1용기포집법
2용매포집법
3고체흡착법
4포집여지법
정답 및 해설

채취관-여과재-포집부-흡입펌프-유량계로 이어지는 구성으로, 시료가스를 흡수액(용매)에 일정 유량으로 통과시켜 채취하는 방법을 용매포집법이라 한다.

여과재로 먼지를 먼저 걸러낸 뒤 포집부의 용매에 가스를 통과시켜 흡수시키고, 흡입펌프로 유량을 일정하게 유지하며 유량계로 총 통과량을 확인하는 구조이다.

문제 76
굴뚝을 통하여 대기중으로 배출되는 가스상물질을 분석하기 위한 시료 채취방법에 대한 주의사항중 옳지 않은 것은?
1흡수병을 공용으로 할 때에는 다상 성분이 달라질 때마다 묽은 산 또는 알칼리용액과 물로 깨끗이 씻은 다음 다시 흡수액으로 3회 정도 씻은 후 사용한다.
2가스미터는 500mmH2O 이내에서 사용한다.
3습식 가스미터를 이용 또는 운반할 때에는 반드시 물을 빼고, 오랫동안 쓰지 않을 때에도 그와 같이 배수한다.
4굴뚝내의 압력이 매우 큰 부압(-300mmH2O정도 이하)인 경우에는, 시료 채취용 굴뚝을 부설하여 용량이 큰 펌프를 써서 시료가스를 흡입하고 그 부설한 굴뚝에 채취구를 만든다.
정답 및 해설

대기오염공정시험기준의 시료채취 주의사항(ES 01114 배출가스 중 굴뚝 배출 시료채취방법, 가스상 물질 시료채취방법 ES 01111도 이 조항을 따른다)은 가스미터를 100 mmH2O 이내에서 사용하도록 정하고 있다.

나머지 셋은 같은 주의사항 그대로다. 흡수병을 공용할 때는 대상 성분이 달라질 때마다 묽은 산 또는 알칼리 용액과 정제수로 씻은 다음 흡수액으로 3회 정도 씻어 쓰고, 습식 가스미터는 이동ㆍ운반할 때와 오랫동안 쓰지 않을 때 반드시 물을 뺀다.

또한 굴뚝 내 압력이 -300 mmH2O 정도 이하의 매우 큰 부압인 경우에는 시료채취용 굴뚝을 부설해 용량이 큰 펌프로 시료가스를 흡입하고 그 굴뚝에 채취구를 만든다.

문제 77
원형 굴뚝의 환산 하부직경을 계산하는 방식으로 옳은 것은?(단, 굴뚝단면이 서서히 변하는 경우)
1(하부직경+선정된 측정공 위치의 직경) / 2
2(하부직경+선정된 측정공 위치의 직경) / 3
3(하부직경+선정된 측정공 위치의 직경) / 4
4(하부직경+선정된 측정공 위치의 직경) / 5
정답 및 해설

굴뚝 단면이 서서히 변하는 경우 측정 위치의 환산 하부직경은 하부직경과 측정공 위치 직경의 평균으로 계산한다.

즉 D=하부직경+측정공 위치의 직경2D = \dfrac{\text{하부직경} + \text{측정공 위치의 직경}}{2}로 구하며, 이는 측정공 상하류에 필요한 관경 배수를 정하는 기준이 된다.

문제 78
원자흡광분석에서 화학적 간섭을 피하기 위한 방법과 가장 거리가 먼 것은?
1이온교환이나 용매추출 등에 의한 방해물질을 제거한다.
2과량의 간섭원소를 첨가한다.
3목적원소를 내부표준물질로 첨가한다.
4간섭을 피하는 양이온, 음이온 또는 은폐제, 킬레이트제 등을 첨가한다.
정답 및 해설

원자흡광분석의 화학적 간섭은 방해물질 제거나 은폐제·킬레이트제 첨가로 줄이며, 내부표준물질 첨가는 화학적 간섭 방지책이 아니라 기기 감도 변화 등을 보정하는 정량기법이다.

이온교환·용매추출로 방해물질을 없애거나, 과량의 간섭원소를 넣어 상대적 영향을 무시할 수 있게 하거나, 은폐제·킬레이트제로 방해이온을 붙잡아두는 방법은 모두 화학적 간섭을 줄이는 실질적인 방법이다.

문제 79
환경대기중에 부유하고 있는 입자상 물질을 여과지에 포집한 후 빛(파장 400nm)을 조사해서 빛의 두파장을 측정하여 입자상물질의 농도를 구하는 방법은?
1감마선법
2광산란법
3광투과법
4베타선법
정답 및 해설

여과지에 포집된 입자상물질에 400nm 빛을 비추어 포집 전후의 투과광량 차이로 농도를 구하는 방법을 광투과법이라 한다.

입자가 쌓일수록 여과지를 통과하는 빛의 양이 줄어드는 원리를 이용하며, 산란광을 이용하는 광산란법이나 방사선 감쇠를 이용하는 베타선법·감마선법과는 측정 원리가 다르다.

문제 80
원자흡광분석에서 발생하는 간섭 중 분석에 사용하는 스펙트럼의 불꽃 중에서 생성되는 목적원소의 원자증기 이외의 물질에 의하여 흡수되는 경우에 발생되는 것은?
1물리적 간섭
2화학적 간섭
3분광학적 간섭
4이온학적 간섭
정답 및 해설

불꽃 속에서 목적원소의 원자증기가 아닌 다른 물질이 같은 파장의 빛을 흡수하거나 산란시켜 생기는 간섭이 분광학적 간섭이다.

물리적 간섭은 시료의 점도·표면장력 차이로 분무량이 달라져 생기고, 화학적 간섭은 목적원소가 공존물질과 난해리성 화합물을 만들어 원자화되지 않아 생긴다.

문제 81
대기환경보전법령상 기후에너지환경부장관 또는 시·도지사가 배출부과금의 납부의무자가 납부기한 전에 배출부과감을 납부할 수 없다고 인정하여 징수를 유예하거나 징수금액을 분할 납부하게 할 경우에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1부과금의 분할납부 기한 및 금액과 그 밖에 부과금의 부과·징수에 필요한 사항은 기후에너지환경부장관 또는 시·도지사가 정한다.
2초과부과금의 징수유예기간은 유예한 날의 다음 날부터 2년 이내이며 그 기간 중의 분할납부 횟수는 12회 이내이다.
3기본부과금의 징수유예기간은 유예한 날의 다음 날부터 다음 부과기간의 개시일 전일까지이며 그 기간 중의 분할납부 횟수는 4회 이내이다.
4징수유예기간 내에 징수할 수 없다고 인정되어 징수유예기간을 연장하거나 분할납부 횟수를 증가시킬 경우 징수유예기간의 연장은 유예한 날의 다음날부터 5년 이내이며 분할납부 횟수는 30회 이내이다.
정답 및 해설

징수유예기간을 연장하는 경우 연장은 유예한 날의 다음 날부터 3년 이내, 분할납부 횟수는 18회 이내다. 5년·30회라는 서술이 틀렸다(대기환경보전법 시행령 제36조제3항).

나머지는 같은 조에 그대로 있다. 기본부과금은 다음 부과기간 개시일 전일까지 4회 이내, 초과부과금은 2년 이내 12회 이내로 나눠 낼 수 있고, 분할납부 기한과 금액 등은 부과권자가 정한다.

문제 82
대기환경보전법상 '대기오염물질'의 정의로서 가장 적합한 것은?
1연소시에 발생하는 유리탄소를 주로 하는 미세한 입자상물질로서 기후에너지환경부령이 정하는 것
2연소시에 발생하는 유리탄소가 응결하여 입자의 지름이 1미크론 이상이 되는 물질로서 기후에너지환경부령이 정하는 것
3대기 중에 존재하는 물질 중 대기오염물질에 대한 심사·평가결과 대기오염의 원인으로 인정된 가스·입자상물질로서 기후에너지환경부령으로 정하는 것
4물질의 연소·합성·분해 시에 발생하는 고체상 또는 액체상의 물질로서 기후에너지환경부령이 정하는 것
정답 및 해설

대기환경보전법 제2조는 대기오염물질을 대기 중에 존재하는 물질 중 심사·평가 결과 대기오염의 원인으로 인정된 가스·입자상물질로서 부령(기후에너지환경부령, 종전 환경부령)으로 정하는 것으로 정의한다.

연소 시 발생하는 유리탄소를 주로 하는 미세한 입자상물질은 "매연", 유리탄소가 응결해 지름 1 μm 이상이 된 것은 "검댕"의 정의이므로 구분해야 한다.

문제 83
대기환경보전법령상 그 배출시설이 발전소의 발전 설비로서 국민경제에 현저한 지장을 줄 우려가 있어 조업정치처분을 갈음하여 과징금을 부과할 때, 3종사업장인 경우 초엽정지 1일당 과징금 부과금액 기준으로 옳은 것은?
1900만원
2600만원
3450만원
4300만원
정답 및 해설

발전소의 발전설비처럼 조업정지가 국민경제에 현저한 지장을 줄 우려가 있어 조업정지처분을 갈음해 과징금을 부과하는 경우, 3종사업장의 조업정지 1일당 부과금액은 300만원이다.

대기환경보전법령의 과징금 산정기준은 조업정지 1일당 기준금액에 사업장 규모(1종~5종)별 부과계수를 곱해 정한다. 3종사업장은 부과계수가 1.0이어서 기준금액 300만원이 그대로 적용되고, 규모가 큰 1·2종사업장일수록 계수가 커져 1일당 금액이 늘어난다.

문제 84
대기환경보전법령상 개선계획서를 제출하지 아니한 사업자의 오염물질 초과부과금의 위반횟수별 부과계수 비율기준으로 옳은 것은?
1처음 위반한 경우에는 100분의 100
2처음 위반한 경우에는 100분의 105
3처음 위반한 경우에는 100분의 110
4처음 위반한 경우에는 100분의 120
정답 및 해설

대기환경보전법 시행령 제26조제2항의 위반횟수별 부과계수는 위반이 없으면 100분의 100, 처음 위반한 경우 100분의 105, 2차 이상 위반이면 직전 부과계수에 다시 100분의 105를 곱한 값이다.

개선계획서를 제출하지 않은 사업자의 초과부과금은 이 위반횟수별 부과계수까지 곱해 산정하므로 위반이 쌓일수록 부담이 커진다.

문제 85
악취방지법령상 위임업무 보고사항 중 “악취검사기관의 지도ㆍ점검 및 행정처분 실적” 보고횟수 기준은?
1연 1회
2연 2회
3연 4회
4수시
정답 및 해설

악취방지법 시행규칙 [별표 10] 위임업무 보고사항에서 "악취검사기관의 지도ㆍ점검 및 행정처분 실적"의 보고횟수는 연 1회이며, 보고기일은 다음 해 1월 15일까지이다.

같은 별표의 "악취검사기관의 지정, 지정사항 변경보고 접수 실적"도 연 1회로 같으며, 두 항목 모두 보고자는 국립환경과학원장이다.

문제 86
대기환경보전법상 제조기준에 맞지 아니하는 첨가제 또는 촉매제임을 알면서 사용한 자에 대한 과태료 부과기준으로 옳은 것은?
11천만원 이하의 과태료
2500만원 이하의 과태료
3300만원 이하의 과태료
4200만원 이하의 과태료
정답 및 해설

대기환경보전법 제94조제3항은 제조기준에 맞지 아니하는 첨가제 또는 촉매제임을 알면서 사용한 자에게 200만원 이하의 과태료를 부과하도록 규정한다.

같은 항에는 검사를 받지 않았거나 검사받은 내용과 다르게 제조된 첨가제·촉매제임을 알면서 사용한 자도 함께 규정돼 있다.

문제 87
대기환경보전법령상 운행차배출허용기준을 초과하여 개선명령을 받은 자동차에 대한 운행정지표이 색상기준으로 옳은 것은?
1바탕색은 노란색, 문자는 검정색
2바탕색은 흰색, 문자는 검정색
3바탕색은 초록색, 문자는 흰색
4바탕색은 노란색, 문자는 흰색
정답 및 해설

「대기환경보전법 시행규칙」 [별표 31] 운행정지표지의 비고는 바탕색은 노란색, 문자는 검정색으로 한다고 정하고 있다.

이 표지는 자동차 전면유리 우측 상단에 붙이며, 운행정지기간 내에는 부착위치를 바꾸거나 훼손·제거할 수 없다.

문제 88
[ 배출시설의 굴뚝높이는 100m 이상으로 하되, 굴뚝상부내경, 배출가스온도 및 속도 등을 고려한 유효굴뚝높이가 ( )이상인 경우에는 굴뚝높이를 60 이상 100m미만으로 할 수 있다.] 고체사용시설 설치기준(석탄사용시설)에 관한 내용이다. ( )안에 알맞는 내용은?
1150m
2250m
3320m
4440m
정답 및 해설

괄호에 들어갈 유효굴뚝높이는 440m이다.

대기환경보전법 시행규칙 별표 12의 석탄사용시설 설치기준은 배출시설의 굴뚝높이를 원칙적으로 100m 이상으로 하되, 굴뚝 상부 안지름과 배출가스 온도·속도 등을 고려한 유효굴뚝높이가 440m 이상이면 굴뚝높이를 60m 이상 100m 미만으로 낮출 수 있도록 하고 있다.

여기서 유효굴뚝높이는 굴뚝의 실제 높이에 배출가스의 상승고도를 더한 높이를 말하며, 산정방법은 국립환경과학원장이 정해 고시한다.

문제 89
대기환경보전법규상 배출허용기준 초과와 관련하여 개선명령을 받은 경우로써 개선하여야 할 사항이 배출시설 또는 방지시설인 경우 사업자가 시·도지사에게 제출하여야 하는 개선계획서에 포함 또는 첨부되어야 하는 사항으로 거리가 먼 것은?
1배출시설 또는 방지시설의 개선명세서 및 설계도
2대기오염물질 등의 처리방식 및 처리효율
3운영기기 진단계획
4공사기간 및 공사비
정답 및 해설

대기환경보전법 시행규칙 제38조제1항제2호에 따라 개선 대상이 배출시설 또는 방지시설인 경우 개선계획서에는 개선명세서 및 설계도, 대기오염물질의 처리방식 및 처리효율, 공사기간 및 공사비가 들어간다.

운영기기 진단계획은 여기에 없다. 진단계획은 굴뚝 자동측정기기 조치명령을 받은 경우에 한해 측정기기의 운영·관리 진단계획으로 적도록 되어 있어 항목이 다르다.

문제 90
환경정책기본법령상 오존(O3)의 대기환경기준으로 옳은 것은? (단, 1시간 평균치)
10.03 ppm 이하
20.05 ppm 이하
30.1 ppm 이하
40.15 ppm 이하
정답 및 해설

환경정책기본법령상 오존의 1시간 평균 대기환경기준은 0.1ppm 이하이다.

참고로 오존은 8시간 평균 기준으로는 0.06ppm 이하가 적용되어, 측정 시간에 따라 서로 다른 기준치가 함께 규정되어 있다.

문제 91
대기환경보전법령상 Ⅱ지역의 기본부과금의 지역별 부과계수로 옳은 것은? (단, Ⅱ지역은「국토의 계획 및 이용에 관한 법률」에 따른 공업지역 등이 해당)
10.5
21.0
31.5
42.0
정답 및 해설

대기환경보전법 시행령 [별표 7]의 기본부과금 지역별 부과계수는 Ⅰ지역 1.5, Ⅱ지역 0.5, Ⅲ지역 1.0이다.

Ⅰ지역은 주거ㆍ상업지역, Ⅱ지역은 공업지역, Ⅲ지역은 녹지ㆍ관리ㆍ농림ㆍ자연환경보전지역이며, 공업지역인 Ⅱ지역의 계수가 가장 낮다.

문제 92
대기환경보전법령상 배출부과금을 부과할 때 고려하여야 하는 사항에 해당하지 않는 것은? (단, 그 밖에 대기환경의 오염 또는 개선과 관련되는 사항으로서 기후에너지환경부령으로 정하는 사항은 제외)
1사업장 운영현황
2배출허용기준 초과여부
3대기오염물질의 배출기간
4배출되는 대기오염물질의 종류
정답 및 해설

대기환경보전법 제35조제3항이 정한 고려사항은 배출허용기준 초과 여부, 배출되는 대기오염물질의 종류, 대기오염물질의 배출 기간, 배출량, 자가측정 실시 여부 다섯 가지로 사업장 운영현황은 포함되지 않는다.

배출부과금은 실제로 배출된 오염물질의 양과 기간에 비례해 매기는 제도이지, 사업장을 어떻게 운영했는지를 평가해 부과하는 것이 아니다.

문제 93
대기환경보전법규상 가스를 연료로 하는 경자동차의 배출가스 보증기간 적용기준으로 옳은 것은? (단, 2016년 1월 1일 이후 제작자동차)
110년 또는 192.000km
22년 또는 160.000km
32년 또는 10.000km
46년 또는 100.000km
정답 및 해설

2016년 1월 1일 이후 제작된 가스 사용 경자동차의 배출가스 보증기간은 10년 또는 192,000km이다.

대기환경보전법 시행규칙 별표 18은 같은 시기 가스 자동차에 대해 경자동차는 10년 또는 192,000km, 소형·중형 승용·화물자동차는 15년 또는 240,000km, 대형·초대형 승용·화물자동차는 2년 또는 160,000km를 적용한다.

보증기간의 만료는 기간과 주행거리 중 먼저 도달하는 쪽을 기준으로 하며, 휘발유와 가스를 병용하는 자동차에는 가스 사용 자동차의 보증기간을 적용한다.

문제 94
대기환경보전법령상 먼지ㆍ황산화물 및 질소산화물의 연간 발생량 합계가 18톤인 배출구의 자가측정횟수 기준은? (단, 특정대기유해물질이 배출되지 않으며, 관제센터로 측정결과를 자동전송하지 않는 사업장의 배출구이다.)
1매주 1회 이상
2매월 2회 이상
32개월마다 1회 이상
4반기마다 1회 이상
정답 및 해설

먼지ㆍ황산화물 및 질소산화물의 연간 발생량 합계가 18톤이면 10톤 이상 20톤 미만 구간이라 「대기환경보전법 시행규칙」 별표 11의 제3종 배출구에 해당하고, 자가측정은 2개월마다 1회 이상이다.

같은 표에서 80톤 이상은 매주 1회 이상, 20톤 이상 80톤 미만은 매월 2회 이상, 10톤 미만은 반기마다 1회 이상으로 정하고 있다.

문제 95
대기오염방지시설에는 본래의 방지시설뿐만 아니라 방지 시설에 부대되는 기계, 기구류등을 포함토록 되어 있는데 다음중 부대 되는 기계, 기구류에 해당되지 않는 것은?
1오염물질을 포집하기 위한 장치(후드)
2오염물질이 통과하는 관로(닥트)
3오염물질을 측정하는 장치(예비장치 포함)
4오염물질을 이송하기 위한 송풍기 및 각종펌프
정답 및 해설

대기오염방지시설의 부대설비는 후드·닥트·송풍기·펌프 등 오염물질을 포집·이송하는 기계·기구류를 말하며, 오염물질을 측정하는 장치는 이 부대설비 범위에 포함되지 않는다.

측정장치는 방지시설의 성능을 확인·감시하기 위한 별도의 계측 설비로 다루어지며, 포집(후드)·이송(닥트, 송풍기, 펌프)과 같은 방지시설 본연의 기계적 기능과는 구분된다.

문제 96
대기환경보전법령상 대기오염물질발생량의 합계가 연간25톤인 사업장에 해당하는 것은? (단, 기타사항 제외)
11종사업장
22종사업장
33종사업장
44종사업장
정답 및 해설

대기환경보전법 시행령 [별표 1의3] 사업장 분류기준에서 2종사업장은 대기오염물질발생량 합계가 연간 20톤 이상 80톤 미만인 사업장이므로 연간 25톤은 여기에 해당한다.

1종은 80톤 이상, 3종은 10톤 이상 20톤 미만, 4종은 2톤 이상 10톤 미만, 5종은 2톤 미만이다. 여기서 발생량은 방지시설을 통과하기 전의 먼지ㆍ황산화물ㆍ질소산화물 발생량을 말한다.

문제 97
환경정책기본법령상 벤젠과 납(Pb)의 대기환경기준(연간 평균치)을 순서대로 옳게 나열한 것은?
1벤젠 0.5 ㎍/m3 이하, 납 5 ㎍/m3 이하
2벤젠 1.5 ㎍/m3 이하, 납 0.5 ㎍/m3 이하
3벤젠 5 ㎍/m3 이하, 납 1.5 ㎍/m3 이하
4벤젠 5 ㎍/m3 이하, 납 0.5 ㎍/m3 이하
정답 및 해설

환경정책기본법 시행령 별표(환경기준)에서 벤젠의 대기환경기준은 연간 평균치 5 ㎍/m3 이하, 납(Pb)은 연간 평균치 0.5 ㎍/m3 이하이다.

두 항목 모두 연간 평균치 기준만 설정되어 있으며, 단위가 ppm이 아닌 ㎍/m3인 점에 유의한다.

  • 벤젠 0.5·납 5는 두 값을 서로 바꾼 것이다.
  • 1.5 ㎍/m3은 대기환경기준에 없는 값으로, 벤젠·납 어느 항목에도 해당하지 않는다.
문제 98
대기환경보전법령상 대기오염물질 발생량 산정에 필요한 항목에 해당하지 않는 것은?
1배출시설의 시간당 대기오염물질 발생량
2일일조업시간
3배출허용기준 초과 횟수
4연간가동일수
정답 및 해설

대기오염물질 발생량은 배출시설의 시간당 발생량 × 일일조업시간 × 연간가동일수로 산정한다(대기환경보전법 시행규칙 제42조제1항). 배출허용기준 초과 횟수는 산정식에 들어가지 않는다.

일일조업시간과 연간가동일수는 각각 24시간과 365일을 기준으로 하되, 난방용 보일러처럼 일정 기간만 가동한다고 인정되는 시설은 전년도 실적 등으로 산정한다.

문제 99
악취방지법령상 악취배출시설의 변경신고를 해야 하는 경우에 해당하지 않는 것은?
1악취배출시설을 폐쇄하는 경우
2사업장의 명칭을 변경하는 경우
3환경담당자의 교육사항을 변경하는 경우
4악취배출시설 또는 악취방지시설을 임대하는 경우
정답 및 해설

「악취방지법 시행규칙」 제10조제1항의 변경신고 대상은 악취방지계획서·악취방지시설의 변경, 악취배출시설의 폐쇄나 공정 추가·폐쇄, 사업장 명칭 또는 대표자 변경, 시설의 임대, 사용 원료의 변경 다섯 가지다.

환경담당자의 교육사항 변경은 이 목록에 들어 있지 않다.

문제 100
대기환경보전법령상 시·도지사가 설치하는 대기오염 측정망에 해당하는 것은?
1대기 중의 중금속 농도를 측정하기 위한 대기중금속측정망
2대기오염물질의 지역배경농도를 측정하기 위한 교외대기측정망
3도시지역의 휘발성유기화합물 등의 농도를 측정하기 위한 광화학대기오염물질측정망
4산성 대기오염물질의 건성 및 습성 침착량을 측정하기 위한 산성강하물측정망
정답 및 해설

시·도지사가 설치·운영하는 대기오염 측정망에 해당하는 것은 대기 중 중금속 농도를 측정하기 위한 대기중금속측정망이다.

시·도지사는 도시지역의 오염도를 재는 도시대기측정망, 도로변의 오염도를 재는 도로변대기측정망과 함께 이 대기중금속측정망을 설치한다.

  • 지역배경농도를 측정하는 교외대기측정망은 기후에너지환경부(국립환경과학원)가 설치·운영하는 국가 측정망이다.
  • 광화학대기오염물질측정망과 산성강하물측정망도 같은 국가 측정망에 속해 시·도지사의 설치 대상이 아니다.