26년 2회차

폴리아크릴산계 아크릴아미드와 아크릴산염의 공중합체 같은 유기고분자응집제를 정수처리에 사용하여야 한다는 설명은, 이런 폴리아크릴아미드계는 정수처리에 쓰는 것이 바람직하지 않다는 기준과 정반대다.

정수용 응집제로는 황산알루미늄(알럼)과 폴리염화알루미늄(PACl) 같은 알루미늄염이 주로 쓰이고, 그 밖에 황산제1철·황산제2철·염화제2철 등 철염이 사용된다. 유기고분자응집제는 식품에 첨가할 정도로 안전성이 공인된 것이 아니면 정수처리에 쓰지 않는 것이 원칙이다.

특히 폴리아크릴아미드계는 건강상 위해성 논란이 있어 정수처리 사용을 권장하지 않는다. 써야 할 약품이 아니라 자제해야 할 약품인 셈이다.

나머지 설명은 응집제 운용의 실제 원칙과 일치한다.

• 제타포텐셜미터나 SCD 같은 측정기기로 원수 수질변화에 맞춰 응집제 주입량을 자동보정하는 정수장이 있다.
• 용해·희석하여 쓸 때 희석배율은 가능한 한 작게 하고, 희석지점은 주입지점과 가까이 두는 것이 바람직하다.
• 인공현탁액에 대한 자-테스트로 응집제를 선정하고 사용약품의 최고·최저 및 평균주입률을 정한다.

고속응집침전지는 슬러지 블랭킷을 유지해야 하므로 원수 탁도가 10NTU 이상이어야 하고, 최고탁도는 1,000NTU 이하인 원수에 적용하는 것이 바람직하다.

따라서 슬러지 퇴적심도가 커서 1,000NTU 이상의 고탁도에 적합하다는 설명은 기준과 반대이며, 고탁도이거나 탁도 변화가 큰 원수에는 오히려 적용하기 어렵다.

약품침전지에 비해 농도가 낮은 슬러지가 많이 발생한다는 점, 경사판은 슬러지 계면보다 위쪽에 설치한다는 점, 제탁능력 확보를 위해 수심과 용량을 가능한 범위에서 크게 잡는다는 점은 모두 기준에 부합한다.

횡류식과 상향류식 경사판 침전지는 모두 경사각 55~60도를 표준 설계기준으로 한다.

표면부하율은 횡류식이 0.24~0.54m/h, 상향류식이 0.72~1.68m/h로 서로 다르게 규정되어 있어, 두 형식의 수치를 서로 바꾸어 제시한 설명은 기준과 맞지 않는다.

횡류식에서 경사판 장치의 하단과 바닥 사이의 간격은 침전된 슬러지가 원활히 배출되도록 1.5m 이상을 확보해야 하므로, 1.5m 미만으로 한다는 설명도 기준과 반대이다.

급속여과지의 표준 여과모래는 세척탁도 30NTU 이하, 염산가용률 3.5% 이하, 마모율 3% 이하를 기준으로 한다.

강열감량은 0.75% 이하, 비중(밀도)은 2.57~2.67 범위로 규정되어 있어, 0.80~1.25%나 2.5 이하라는 수치는 실제 여과사 규격과 맞지 않는다.

인라인여과는 수질이 안정적이고 저탁도인 원수에 적합한 방식이며, 수질 변동이 큰 원수에는 오히려 적합하지 않다.

응집·침전 단계 없이 여과지로 들어가는 관로에 응집제만 주입해 바로 여과하므로 부하 변동을 흡수할 완충 공정이 없기 때문이다.

같은 이유로 최적 응집제 주입량이 많이 필요한 원수도 여과지가 쉽게 폐색되어 적용이 어렵다.

여과속도는 다르시 법칙으로 구하며, 투수계수에 손실수두와 여층 두께의 비를 곱해 산정한다.

$v = k \times \dfrac{h}{L} = 760 \times \dfrac{0.4}{0.8} = 380\ \mathrm{m/d}$

필요한 전체 여과면적은 $A = \dfrac{Q}{v} = \dfrac{98{,}800}{380} = 260\ \mathrm{m}^2$이며, 여과지 1지의 면적은 150m² 이하가 되도록 지수를 정해야 하므로 1지로는 기준을 넘어 2지로 나누어야 한다.

따라서 지수는 2지, 1지당 면적은 $260 \div 2 = 130\ \mathrm{m}^2$이 된다.

세척이 불충분하면 여재 내부에 남은 플록과 이물질이 여과저항을 높여 손실수두가 더 빨리 커지므로, 여과지속시간은 오히려 감소한다.

따라서 여과지속시간이 증가한다는 설명은 세척 불량의 실제 결과와 반대된다.

머드볼(mud ball) 발생이나 여과수질 악화, 측벽과 여과층 사이의 간극 발생은 모두 세척 불량 시 실제로 나타나는 대표적인 현상이다.

급속여과지의 트로프 상단 월류부를 바깥쪽으로 구부려 배출을 쉽게 한다는 설명은 트로프 상단을 완전히 수평으로 유지해야 한다는 기준과 맞지 않는다.

상수도설계기준은 트로프를 내식성·내구성·내압성이 큰 재질로 만들고, 상단은 완전히 수평으로 동일한 높이가 되도록 견고하게 설치하도록 정한다. 상단 높이가 어긋나면 낮은 쪽으로 세척배출수가 쏠려 역세척이 고르게 되지 않기 때문이며, 상단을 구부려 가공하는 것은 이 요건과 배치된다.

나머지 수치 기준들은 모두 실제 설계기준과 일치하므로 옳은 설명이다.

• 세척배출수거와 트로프의 크기는 최대배출수량에 약 20 % 여유를 둔 수량을 배출할 수 있어야 한다.
• 세척할 때 여재가 유출되지 않도록 월류하는 트로프 상단의 간격은 1.5 m 이하로 한다.
• 여과모래층 표면으로부터 트로프 상단까지의 높이는 40~70 cm로 한다.

수도법령상 정수처리기준이 적용되는 병원성미생물은 바이러스, 지아디아 포낭, 크립토스포리디움 난포낭 세 가지이다.

살모넬라, 분원성연쇄상구균, 여시니아균은 수질기준 등에서 다루어지는 세균으로, 정수처리기준이 별도로 정한 소독내성 병원성미생물에는 포함되지 않는다.

잔류염소 소독은 1차반응이므로 사멸률은 시간에 대해 지수적으로 감소하며, 90% 사멸에 2분이 걸렸다는 것은 로그 1단위(1-log) 감소에 2분이 필요하다는 뜻이다.

99.99% 사멸은 로그 4단위(4-log) 감소에 해당하므로, 1-log당 2분씩 $4 \times 2 = 8$분이 필요하다.

따라서 같은 농도에서 99.99% 살균에 필요한 시간은 8분이다.

정수지 유로의 장폭비(L/W)가 클수록 흐름이 단회로(short-circuiting) 없이 플러그 흐름에 가까워져 환산계수(T10/T)가 커진다.

이는 도류벽으로 유로를 길고 좁게 만들수록 실제 소독접촉시간을 더 많이 확보할 수 있다는 정수지 설계의 기본 원리와 일치한다.

차아염소산나트륨은 유효염소농도 5~12%의 담황색 액체이지만, 안정성을 위해 강알칼리성으로 제조되며 산성이 아니다.

수도용 차아염소산나트륨의 식염분은 4% 이하가 바람직하고, 전해법 자가생성장치로 만든 것은 유효염소농도가 1% 이하로 묽으며, 차아염소산칼슘은 유효염소농도 60% 이상으로 보존성이 좋다는 나머지 설명은 실제 특성과 일치한다.

도류벽으로 나눈 수로 수는 도류벽 수에 하나를 더한 값이다. 3~5개의 도류벽을 두면 수로는 4~6개가 되므로, 수로가 2~4개가 되도록 3~5개의 도류벽을 둔다는 설명은 앞뒤 숫자가 맞지 않는다.

장방형 정수지는 도류벽으로 유로를 길고 좁게 만들어 수로 총계의 장폭비를 25~50 수준으로 확보해야 단회로 흐름이 줄고 환산계수(T10/T)가 커져 실제 소독접촉시간을 확보할 수 있다.

용량을 1시간분 이내로 제한한다는 설명은 접촉시간을 넉넉히 확보해야 하는 정수지 설계 방향과 반대이고, 유효수심도 통상 3~6m를 표준으로 하므로 최소수심을 2m로 한다는 설명 역시 기준에 못 미친다.

염소가스 제해설비의 가스누출 검지경보설비는 누출된 염소가스를 연속적으로 검지해 설정농도에 도달하면 경보가 울리고 제해장치가 작동하도록 해야 하며, 간헐적으로 검지하는 방식은 초기 누출 대응이 늦어 인정되지 않는다.

중화제의 저장량은 기준 등에서 정한 양 이상으로 하되, 실제 중화처리해야 할 염소의 양을 기준으로 정한다.

중화설비의 처리능력 표시 방법이나 송액펌프의 용량도 하루 처리량(kg/d), 이론치의 2배라는 서술과는 다른 기준이 적용된다.

원수의 최고 SS(탁도)와 그 변동폭이 큰 정수장일수록 발생하는 배출수량과 고형물량이 크게 출렁이므로, 이를 전량 즉시 처리하도록 설비를 설계하면 첨두부하 기준의 과대설계가 되어 비경제적이다.

이런 경우에는 저류시설을 두어 부하를 평준화한 뒤 처리하는 방식이 설비 규모를 줄이면서도 더 경제적으로 운영할 수 있다.

계획처리고형물량은 계획정수량과 계획원수탁도, 응집제 주입률 등을 기초로 산정하고, 계획원수탁도는 원수탁도의 분포현황과 저류능력을 고려해 정한다는 나머지 설명은 배출수처리 계획의 일반 원칙과 부합한다.

슬러지 농축조는 슬러지가 부패해 처리성이 나빠지기 전에 다음 공정으로 보내야 하므로, 체류시간을 72시간 이내로 하는 것이 바람직하다.

바닥면은 농축된 슬러지가 배출부로 미끄러져 모이도록 급한 경사를 두어야 하므로, 1/100 이하의 완만한 경사로 한다는 설명은 맞지 않는다.

농축조 용량과 고형물부하 역시 계획슬러지량과 농축 특성을 고려한 별도의 기준값이 정해져 있어, 6~12시간분이나 5kg/(m²·d) 이하라는 수치와는 다르다.

소독부산물 전구물질을 다량 함유한 원수는 정수 초반에 염소를 투입하는 전염소처리 대신 중간염소처리를 적용해 염소와 유기물의 접촉을 줄이는 것이 대책이 된다.

전구물질이 현탁성이면 응집침전으로, 용해성이면 활성탄 처리로 제거하는 것이 효과적이며, 이 둘을 서로 바꾸어 설명하면 틀린 내용이 된다.

입상활성탄 처리 후에도 트리할로메탄 생성능이 높다면 유리염소 대신 결합잔류염소(클로라민) 계열로 소독방식을 바꾸는 것이 생성 억제에 유리하다.

지오스민은 용존성(수용성) 물질이라 응집·침전 공정으로는 제거되지 않으므로, 전염소처리를 중단하고 응집효율을 높인다고 해서 제거효율이 좋아지지 않는다.

용존성 지오스민과 2-MIB는 활성탄 흡착이나 오존 산화 같은 별도 처리로 제거해야 효과가 있다.

탈기에 의한 지오스민·2-MIB 제거효율이 클로로포름에 비해 낮다는 것, 동일 오존 주입률에서 지오스민 제거율이 2-MIB에 비해 높다는 것, 석탄계 활성탄의 최대 흡착량이 야자계에 비해 우수하다는 나머지 설명은 실제 특성과 맞는다.

오존에 의한 수처리 오염물질 분해는 오존 자체의 직접산화와 OH라디칼에 의한 간접산화 두 경로로 함께 일어난다.

페놀은 오히려 오존과의 직접 반응성이 높은 대표적 물질이고, 지오스민·2-MIB는 반대로 오존과의 직접 반응성이 낮아 OH라디칼에 의한 분해가 지배적이므로, 이 둘의 반응 경로를 서로 바꾸어 설명하면 틀린 내용이 된다.

오존 기반 고도산화공정(AOP)은 O₃/H₂O₂, O₃/자외선(UV) 조합이 대표적이며, 적외선을 결합하는 방식은 해당하지 않는다.

막 세척에서 차아염소산나트륨은 대표적인 살균제로 미생물(생물막) 오염 제거에 사용된다.

철·망간 산화물 스케일은 알칼리제가 아니라 산 세정제로, 실리카 스케일은 계면활성제가 아니라 알칼리 또는 불산 계열 약품으로 제거하는 것이 일반적이며, 지방이나 광유 같은 유기물 오염은 구연산이 아니라 계면활성제나 알칼리 세정제로 제거한다.

먹는물수질공정시험기준 총칙에서 “정밀히 취하여”란 규정된 양의 액체를 부피피펫으로 눈금까지 취하는 것을 말하며, 메스실린더를 사용하는 것이 아니다.

“정확히 단다”는 무게를 0.1mg까지 다는 것, “항량이 될 때까지 건조·강열한다”는 1시간 더 조작했을 때 전후 차가 g당 0.3mg 이하인 상태, “수욕상에서 가열한다”는 약 100℃에서 가열하는 것을 뜻한다는 나머지 정의는 실제 총칙 내용과 일치한다.

휘발성유기화합물(VOCs) 시료는 미생물에 의한 분해를 막기 위해 산을 넣어 산성(pH 2 이하)으로 보존하는 것이 표준 방법이며, 수산화나트륨을 넣어 알칼리성으로 만드는 것이 아니다.

미리 정제수로 씻은 유리용기를 사용하는 것, 기포가 생기지 않도록 채취하는 것, 잔류염소가 있으면 아스코르빈산이나 티오황산나트륨으로 제거하는 것은 모두 실제 채취·보존 방법과 일치한다.

완속교반을 마친 뒤 5분간 정치한다는 설명이 틀렸다. 자-테스트는 10분간 정치한 다음 상징수를 채취한다.

기준이 정한 자-테스트 절차에서는 원수 1 L 또는 2 L를 원형 또는 4각형 자에 채우고 교반날개(임펠러) 주변속도를 약 40 cm/s로 조절한 뒤, 주입률을 단계적으로 바꿔 응집제를 재빠르게 첨가하면서 주변속도 40 cm/s로 1분간 급속교반하고, 이어 주변속도 약 15 cm/s로 10분간 완속교반한다.

그런 다음 10분간 정치하고 상징수 약 500 mL를 사이펀 또는 경사법으로 조용히 채취한다.

즉 채취량 500 mL와 사이펀·경사법이라는 채취 방식은 기준 그대로이고, 정치시간만 절반으로 줄여 놓은 것이 오류다. 채취 대상도 기준 원문에서는 가라앉힌 뒤 위에 남은 상징수로 적고 있다.

나머지 설명은 기준 절차와 같아서, 자-테스터를 사용한다는 점, 원수 1 L 또는 2 L를 채우고 주변속도를 약 40 cm/s로 맞춘다는 점, 급속교반 1분 뒤 약 15 cm/s로 10분간 완속교반한다는 점이 모두 그대로다.

채취한 시료로 탁도·pH·알칼리도 등을 측정해 플록형성과 침전상태를 종합 판단하여 적정 주입률을 결정한다.

자외선/가시선 분광광도계는 광원부, 파장선택부(분광부), 시료부, 측광부로 구성되며, 산화부나 원자화부는 이 장치의 구성요소가 아니다.

원자화부는 시료를 원자 상태로 만드는 원자흡광광도법 계열 기기의 구성으로, 총인-자외선/가시선 분광법의 기기 구성과는 관계가 없다.

지표수·지하수·하폐수에 적용 가능하고 정량한계가 0.005mg/L라는 점, 검정곡선을 표준용액 흡광도와 농도의 관계식으로 작성한다는 점, 건조기가 105~110℃ 범위에서 사용된다는 점은 실제 시험기준과 일치한다.

빈칸에는 순서대로 표준물첨가법, 내부표준법, 절대검정곡선법이 들어간다.

표준물첨가법은 시료와 같은 매질에 표준물질을 넣어 검정곡선을 작성하는 방법이고, 내부표준법은 표준용액과 시료에 같은 양의 내부표준물질을 더해 기기나 조작상의 오차를 보정하는 방법이며, 절대검정곡선법은 표준용액만으로 작성한 검정곡선식에 시료의 지시값을 대입해 농도를 구하는 방법이다.

분원성대장균군을 막여과법으로 측정할 때 배양온도는 일반 대장균군과 달리 (44.5±0.2)℃로 유지해야 하며, (35±0.5)℃는 총대장균군 등 다른 시험에 쓰이는 조건이다.

공경 (0.45±0.02)μm에 지름 47mm 이상인 격자무늬 여과막을 쓰는 것, 배양 후 여러 색조의 청색 집락을 20~60개 범위로 계수하는 것, 집락수를 여과시료량으로 나눠 100mL당 값으로 환산하는 계산식은 실제 시험기준과 일치한다.

불활성화비 산정에서 소독제 접촉시간(T)은 단위를 분(min)으로 사용한다.

접촉시간은 1일 사용유량이 최대인 시점을 기준으로 소독제 주입지점부터 정수지 유출지점까지 측정하고, 추적자시험에서는 투입 추적자의 10%가 빠져나오는 시점(T10)을 쓰며, 이론적 접촉시간은 수리학적 체류시간에 환산계수(T10/T)를 곱한 값을 사용한다.

소독능계산값(CT)은 잔류소독제 농도와 실제 접촉시간(T10)의 곱으로 구하며, 접촉시간은 이론적 체류시간에 장폭비에 따른 환산계수를 곱해 얻는다.

이론적 체류시간은 $T = \dfrac{V}{Q} = \dfrac{10{,}000}{5{,}000} = 2\ \mathrm{h} = 120\ \mathrm{min}$이고, 실제 접촉시간은 $T_{10} = 0.5 \times 120 = 60\ \mathrm{min}$이다.

따라서 $CT = 1.5 \times 60 = 90$으로, 소독능계산값은 90이 된다.

먹는물수질기준상 탁도는 1NTU 이하이지만, 수돗물의 경우 0.5NTU 이하로 더 엄격하게 정해져 있어 수돗물 기준을 1NTU라고 한 설명은 맞지 않는다.

탁도 측정에 쓰는 정제수는 0.02NTU 이하를 사용해야 하고, 측정 결과는 소수점 둘째 자리까지 표시하며, 시료가 색을 띠면 빛을 흡수해 탁도가 낮게 측정될 수 있다는 나머지 설명은 실제 측정법과 일치한다.

기기검출한계(IDL)는 바탕시료를 반복 측정한 표준편차에 3배를 곱한 값을, 정량한계(LOQ)는 같은 방식의 표준편차에 10배를 곱한 값을 사용한다.

즉 검출한계에 비해 정량한계 쪽에 더 큰 배수를 적용해, 정량 가능한 농도 수준이 단순 검출 가능한 수준에 비해 높게 설정되도록 한다.

먹는물공동시설의 수질검사 결과가 먹는물수질기준에 부적합하면 시장·군수·구청장은 지체 없이 해당 시설의 사용을 중단시키는 조치를 취해야 한다.

오염원 제거나 시설 보강·소독, 외부 오염원 차단은 사용중단 이후에 이어지는 개선 조치의 성격에 가까워, 부적합 판정 즉시 취해야 하는 1차 대응으로 보기는 어렵다.

로그제거율은 초기(유입) 미생물농도를 처리 후 농도로 나눈 값에 상용로그를 취해 구하며, 반대로 처리후 농도를 최초농도로 나누면 값이 맞지 않는다.

$\text{로그제거율} = \log_{10}\left(\dfrac{\text{최초미생물농도}}{\text{처리후미생물농도}}\right)$로 계산해야 제거효율이 클수록 값이 커지는 정상적인 결과가 나온다.

로그제거율 2.0log가 퍼센트제거율 99%에 해당한다는 것, 소독내성이 강한 병원성미생물로부터 안전한 수돗물을 확보하는 것이 정수처리기준의 목적이라는 것, 로그제거율 표현이 지수적 증감을 다루는 미생물 제거효율 표현에 효과적이라는 나머지 설명은 맞는 내용이다.

속도경사(G)는 교반동력을 물의 점성계수와 혼화지 용적의 곱으로 나눈 값의 제곱근으로 구한다.

$G = \sqrt{\dfrac{P}{\mu V}} = \sqrt{\dfrac{104{,}000\ \mathrm{W}}{0.0013\ \mathrm{kg/(m \cdot s)} \times 500\ \mathrm{m}^3}} = \sqrt{160{,}000} = 400\ \mathrm{s}^{-1}$

따라서 이 혼화지의 속도경사는 400 s⁻¹이다.

수처리제 기준상 입상활성탄의 건조감량은 5% 이하를 성분규격으로 한다.

페놀가나 메틸렌블루탈색력, 요오드흡착력 등 나머지 항목은 제시된 수치와 다른 기준값을 사용한다.

먹는물 수질기준에서 암모니아성 질소는 0.5$\mathrm{mg/L}$를, 질산성 질소는 10$\mathrm{mg/L}$를 넘지 않아야 한다는 두 기준치가 옳다.

반면 나머지 두 항목의 기준치는 실제 규칙과 다르다.

• 납은 0.03이 아니라 0.01mg/L 이하를 기준으로 한다.
• 수은은 0.01이 아니라 0.001mg/L 이하를 기준으로 한다.

먹는물 수질감시항목 고시에서 정수의 미생물 감시항목으로 정해 둔 것은 노로바이러스다.

노로바이러스는 아주 적은 양으로도 감염을 일으킬 수 있어 수돗물(정수) 단계에서 직접 감시하도록 하고 있다.

여시니아균·살모넬라·아황산환원혐기성포자형성균은 정수가 아니라 원수 단계에서 지켜보는 미생물 감시항목이다.

질산은 알칼리도를 높이는 pH조정제가 아니라 산성 물질로서 오히려 알칼리도를 낮추는 쪽으로 작용한다.

나머지 약품은 모두 알칼리를 공급하는 알칼리제다.

• 소다회(탄산나트륨)는 알칼리도를 높이는 대표적인 알칼리제다.
• 소석회(수산화칼슘)도 알칼리도를 증가시키는 데 사용된다.
• 액체수산화나트륨(가성소다) 역시 알칼리도를 높이는 약품이다.

여과처리 없이 소독처리만 하는 5만~10만㎥ 규모 정수장의 완화된 배치기준은 1급 1명, 2급 1명, 3급 2명 이상이다.

소독만 수행하는 정수장은 응집·침전·여과 공정이 없어 운영해야 할 설비가 적기 때문에, 같은 규모의 일반 정수장에 적용되는 기준보다 완화된 인원 기준을 적용한다.

불활성화비 산정 시에는 안전 측 값을 확보하기 위해 측정값보다 낮은 온도와 높은 pH를 찾아 적용하는 것이 원칙이며, 반대 방향의 값을 적용한다는 설명은 옳지 않다.

온도가 낮고 pH가 높을수록 소독능 요구값(CT요구값)이 커지므로 이 방향으로 값을 택해야 여유 있게 계산된다.

반대로 온도를 높이고 pH를 낮추면 요구값이 작아져, 실제로는 소독이 부족한데도 기준을 만족한 것처럼 보일 위험이 있다.

막여과 방식의 바이러스 로그제거율 중에서는 한외여과(UF)에 제시된 값이 인정 기준과 다르다.

한외여과는 공극 크기가 바이러스 입자보다 작아 나노여과·역삼투와 마찬가지로 로그제거율 4.0으로 인정된다.

반면 정밀여과는 공극이 상대적으로 커서 바이러스 제거 효과가 0.5 정도로 낮게 평가된다.

순도가 높은 알긴산나트륨은 오히려 점성이 커져 물에 용해시키는 데 시간이 걸리므로, 점성이 작아진다는 설명은 옳지 않다.

알긴산나트륨은 미역 등 해조류에서 얻는 천연고분자 응집보조제인데, 순도가 높을수록 고분자 사슬이 온전하게 유지되어 점도가 올라가는 특성이 있다.

급속여과방식에서 약품에 의한 응집은 여과 앞단에서 이루어지는 전처리 공정이며, 후처리라는 설명은 옳지 않다.

응집은 원수 속 콜로이드성 탁질을 플록으로 뭉쳐 이후 침전·여과가 잘 되도록 준비하는 단계이므로, 여과보다 먼저 배치된다.

고속응집침전지의 표면부하율은 2.4~3.6m/h를 표준으로 한다는 설명이 옳다.

이는 40~60mm/min에 해당하는 값으로, $40\ \mathrm{mm/min} = 2.4\ \mathrm{m/h}$
$60\ \mathrm{mm/min} = 3.6\ \mathrm{m/h}$로 환산된다.

분말활성탄처리는 기존 시설을 그대로 활용할 수 있고 단기간 처리 시 경제적이라는 두 특징이 옳다.

나머지 두 특징은 실제와 반대다.

• 분말활성탄은 1회 사용 후 버리는 방식이라 입상활성탄과 달리 재생해서 다시 쓰기 어렵다.
• 미세한 분말 입자가 유출되면 물이 검게 보이는 흑수현상이 우려된다.

용존유기물이나 냄새물질, 망간 등을 더 없애기 위해 막여과수를 다시 처리하는 설비는 후처리설비라고 부른다.

막여과설비 자체가 아니라 그 뒤에 별도로 배치되어 막에서 걸러지지 않는 물질을 추가로 다룬다.

배출수처리설비나 슬러지배출설비는 여과 과정에서 나온 농축수·슬러지를 처리하는 설비라 용도가 다르다.

자연평형형 여과지는 유입량이 일시적으로 늘어나도 수면이 완만하게 반응하도록 설계되어 있어, 급격히 상승해 월류가 발생한다는 설명은 옳지 않다.

이 형식은 유출측에 별도의 유량조절기를 두지 않고 유입된 물을 그대로 흘려보내는 대신, 여과지 자체의 수면 변화가 유량 변동을 자연스럽게 흡수하도록 만들어져 있다.

비속도는 $N_s = \dfrac{N\sqrt{Q}}{H^{3/4}}$로 구하며, 이 조건에서는 약 628이 된다.

회전속도 500rpm, 토출량 $50\ \mathrm{m^3/min}$, 전양정 10m를 대입하면 $N_s = \dfrac{500\times\sqrt{50}}{10^{3/4}}$이다.

$\sqrt{50}\approx7.07$, $10^{3/4}\approx5.62$이므로 $N_s \approx \dfrac{3535}{5.62} \approx 628.7$이고, 소수점 이하를 절사하면 628이 된다.

콘덴서를 회로에서 분리한 뒤에는 3분 이내에 75V 이하로 방전시켜야 한다.

방전코일·방전저항은 개로 후 짧은 시간 안에 잔류전하를 충분히 낮은 전압까지 떨어뜨려 취급자의 감전위험을 없애도록 설치하는 것이며, 이때 기준이 되는 값이 3분·75V이다.

플로트밸브는 수위에 따라 개폐되는 수위조절용 밸브로, 역류를 막는 용도의 밸브가 아니다.

나머지 세 가지는 모두 역류방지 기능을 한다.

• 체크밸브는 물이 한쪽 방향으로만 흐르게 하여 역류를 막는 대표적인 밸브다.
• 풋밸브는 흡입관 끝에 달려 물이 다시 흡입관 밖으로 빠지는 것을 막는다.
• 플랩밸브는 힌지로 열리고 닫히는 판을 이용해 역류를 차단한다.

단로기는 이미 흐르고 있는 부하전류를 통전시키는 것만 가능하고, 전류가 흐르는 상태에서 개폐 동작을 하거나 단락전류를 투입·차단하는 기능은 없다.

단로기는 무부하 상태에서만 개폐하도록 만들어진 기기이고, 부하전류의 개폐나 단락전류의 투입·차단은 차단기가 담당하는 역할이다.

직류전원장치는 보호계전기·차단기 조작전원 등에 쓰이지만, 계기용 변성기의 제어용 전원으로 사용된다는 설명은 옳지 않다.

PT·CT는 전압·전류를 낮은 값으로 변성해 계측·보호 회로에 공급하는 수동 기기로, 그 자체가 별도의 직류 제어전원을 필요로 하지 않는다.

상수도시설의 전력부하는 펌프·전동기 같은 유도성 부하가 대부분이라 지상역률로 운영되는 것이 일반적이며, 진상역률로 운영된다는 설명은 옳지 않다.

유도성 부하는 전류가 전압보다 위상이 뒤처지는 지상역률 특성을 가지며, 이를 개선하기 위해 진상콘덴서를 설치해 역률을 1에 가깝게 끌어올린다.

초음파유량계의 측정방법에는 Z법(투과법), X법(교차법), 2V법(측선법) 등이 있을 뿐, Y법(결합법)이라는 방식은 없다.

각 방식은 초음파 빔이 관로를 가로지르는 경로의 형태로 구분되는데, Y라는 명칭의 경로는 표준 측정방법 목록에 포함되어 있지 않다.

현장감시방식은 감시자가 설비가 있는 현장에서 직접 확인하는 방식으로, 한곳에 모아서 보는 집중감시방식이 아니다.

미니그래픽패널과 모니터를 함께 쓰는 방식, 그래픽감시반만 사용하는 방식, 그래픽감시반과 모니터를 함께 쓰는 방식은 모두 중앙 감시실 한곳에서 여러 설비 상태를 모아 보는 집중감시의 형태다.

설명된 제어 방식은 설정된 주입량을 일정하게 유지하도록 조절하는 정치제어다.

유량계로 측정한 값을 유량조절계에 피드백해 설정치와의 편차만큼 조절밸브나 정량펌프를 조정하는 구조이며, 처리수량과 염소요구량의 변동이 적어 주입량을 거의 고정해도 되는 경우에 적합한 방식이다.

감시용 계기에 해당하는 것은 미량휘발성유기화합물(VOC)계, 트리할로메탄계, 산화환원전위(ORP)계다.

세 계기는 각각 미량 유해물질, 염소 소독으로 생기는 소독부산물, 물의 산화·환원 상태를 연속으로 지켜보는 데 쓰인다.

나머지 적외선투광도(RV)계·저감도분도계·피막감지기는 감시용 계기로 규정된 목록에 들어 있지 않다.

일 처리량 10,000㎥ 이상인 배수지에는 소독 효과를 확인하기 위한 잔류염소계를 기본적으로 설치해야 한다.

배수지는 정수를 저장했다가 공급하는 시설이므로 염소 소독이 유지되고 있는지가 가장 중요한 감시 항목이며, TOC계·SS계·알칼리도계는 배수지의 기본 설치 대상으로 요구되지 않는다.

산업안전보건법령상 인화성 액체는 표준압력에서 인화점이 93℃ 이하인 액체를 말하므로, 110℃라는 기준은 옳지 않다.

나머지 설명은 분류기준과 맞다.

• 고압가스는 20℃, 200kPa 이상의 압력으로 용기에 충전된 가스를 말한다.
• 급성 독성 물질은 1회 또는 24시간 이내 투여, 호흡기로는 4시간 흡입 시 유해한 영향을 일으키는 물질이다.
• 소음은 소음성난청을 유발할 수 있는 85데시벨 이상의 소리를 말한다.

무거운 기기류는 진동이 전파되지 않도록 일반건물과 분리해 별도 기초 위에 설치하는 것이 원칙이며, 진동이 전파되기 쉽게 한다는 설명은 옳지 않다.

진동과 소음이 큰 펌프장을 독립해 시설하고, 전기실은 진동·소음이 적은 곳에 두도록 하는 것도 같은 맥락이다.

정답 표지는 동그란 공 위에서 불꽃이 타오르는 그림을 붉은 마름모 테두리 안에 담은 것으로, 산소를 내놓아 다른 물질의 연소를 돕는다는 산화성 물질 경고를 뜻한다.

경고표지는 그림만으로 유해·위험의 성질을 구분하도록 되어 있어, 불꽃 아래에 원이 있는지 없는지가 인화성과 산화성을 가르는 결정적 차이다. 바닥선 위에서 불꽃만 타오르면 스스로 타는 물질이고, 원 위에 불꽃이 얹혀 있으면 남을 태우는 물질이다.

함께 제시된 나머지 표지의 뜻은 다음과 같다.

• 흘러나온 액체가 판과 손을 갉아먹는 그림 — 부식성 물질 경고
• 바닥선 위에서 불꽃만 타오르는 그림 — 인화성 물질 경고
• 해골과 X자로 겹친 뼈 그림 — 급성독성 물질 경고

위치수두와 동점성계수는 질량(또는 힘) 차원을 포함하지 않아, MLT계와 FLT계에서 차원 표현이 동일하다.

위치수두는 길이 차원 $[L]$만 가지고, 동점성계수는 $[L^2 T^{-1}]$로 둘 다 질량(M)이나 힘(F) 항이 들어가지 않기 때문이다.

반면 표면장력·운동량·압력·에너지는 질량(또는 힘) 차원이 포함되어 있어, MLT계를 FLT계로 바꾸면 표현식이 달라진다.

모세관현상의 상승고는 관의 직경에 반비례한다는 설명이 옳다.

상승고 h는 $h = \dfrac{4\sigma\cos\theta}{\gamma d}$로 나타나며, 분모에 있는 직경 d가 커질수록 h는 작아진다.

반대로 표면장력과 접촉각의 코사인값에는 비례하고 액체의 단위중량에는 반비례하므로, 나머지 설명은 비례·반비례 방향이 뒤바뀌어 있다.

관수로 흐름에서 한계(임계) 레이놀즈수는 1.0이 아니라 약 2,000 수준으로 본다.

레이놀즈수는 관성력과 점성력의 비를 나타내는 무차원수로 $Re = \dfrac{VD}{\nu}$로 계산하며, Re가 250처럼 이 한계값보다 충분히 작으면 층류로 판정한다.

이 조건에서 물의 압력수두는 약 10.34m, 총수두는 약 13.61m가 된다.

압력수두는 $\dfrac{p}{\gamma}$로 구하며, 1기압(101.3kPa)과 $\gamma=9.8\ \mathrm{kN/m^3}$를 대입하면 $\dfrac{101.3}{9.8}\approx10.34\ \mathrm{m}$이다.

총수두는 위치수두·압력수두·속도수두의 합이므로 $2 + 10.34 + \dfrac{5^2}{2\times9.8}$을 계산하면 $2+10.34+1.28\approx13.61\ \mathrm{m}$가 된다.

이 흐름의 프루드수는 약 2.259이며, 1보다 크므로 사류다.

유속은 $V=\dfrac{Q}{A}=\dfrac{10}{4\times0.5}=5\ \mathrm{m/s}$이다.

프루드수는 $Fr=\dfrac{V}{\sqrt{gh}}=\dfrac{5}{\sqrt{9.8\times0.5}}\approx\dfrac{5}{2.21}\approx2.26$으로, 1보다 크므로 흐름은 사류 상태다.

이 관로의 마찰손실계수는 약 0.118이다.

다르시-바이스바하식 $h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$을 마찰손실계수 f에 대해 정리하면 $f=\dfrac{h_f \cdot D \cdot 2g}{L V^2}$이다.

관경 200cm는 2m이므로 $f=\dfrac{6\times2\times2\times9.8}{500\times2^2}\approx0.118$이 된다.

실제유체 흐름에서 에너지보정계수는 항상 1을 넘는 값을 가지므로, 1 미만이라는 설명은 옳지 않다.

관 단면의 유속분포가 균일하지 않을수록 보정계수가 1에서 더 멀어지는데, 에너지보정계수는 운동량보정계수보다도 더 큰 값을 갖는 것이 일반적이다.

수면 위 공기압을 더한 유효수두 5.04m를 토리첼리 식에 넣으면 토출유속은 약 6.96m/s가 된다.

그림에서 h는 수면에서 오리피스 중심까지의 깊이 3m이고, 밀폐된 공기층을 누르는 계기압력 p가 압력수두만큼 유효수두를 키운다.
압력수두 = p ÷ (ρg) = 20,000 ÷ (1,000 × 9.8) = 2.04m
유효수두 H = 3 + 2.04 = 5.04m

여기에 유속계수를 곱한다.
V = C_v × √(2gH) = 0.7 × √(2 × 9.8 × 5.04)
= 0.7 × 9.94 = 약 6.96m/s

공기압을 빼고 수심 3m만 쓰면 5.37m/s, 유속계수를 빠뜨리면 9.94m/s가 되어 값이 크게 어긋난다. 압력수두와 유속계수를 모두 반영해야 맞는 값이 나온다.

무디 도표는 층류·천이·난류 영역 모두에 적용할 수 있으므로, 천이영역에서는 쓸 수 없다는 설명은 옳지 않다.

이 도표는 상대조도와 레이놀즈수에 따른 마찰손실계수를 나타낸 것으로, 층류영역에서는 마찰손실계수가 레이놀즈수에 반비례하고 천이·난류 영역에서도 상대조도가 일정할 때 레이놀즈수가 커질수록 마찰손실계수가 작아지는 경향을 함께 보여준다.

만관 기준으로 이 관로의 유량은 약 0.1㎥/s이다.

매닝공식 $V=\dfrac{1}{n}R^{2/3}I^{1/2}$에서 동수반경은 $R=\dfrac{D}{4}=0.075\ \mathrm{m}$이다.

값을 대입하면 $V=\dfrac{1}{0.013}\times0.075^{2/3}\times0.01^{1/2}\approx1.37\ \mathrm{m/s}$이고, 단면적 $A=\dfrac{\pi D^2}{4}\approx0.0707\ \mathrm{m^2}$을 곱하면 $Q=VA\approx0.097\approx0.1\ \mathrm{m^3/s}$가 된다.

관수로에서 마찰손실수두는 길이의 단위(m)를 갖는 값이지, 무차원이 아니다.

무차원인 것은 마찰손실계수 f이며, 손실수두는 $h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}$로 계산되어 미터 단위로 나타난다.

유속의 제곱에 비례하고, 관경이 커지면 줄어들며, 관 길이가 길어지면 늘어난다는 나머지 설명은 모두 맞다.

마찰손실수두는 다르시-바이스바하식으로 구하며 계산 결과는 약 6.1m이다.

먼저 관내 유속을 연속방정식으로 구한다.
$V = \dfrac{Q}{A} = \dfrac{0.2}{\dfrac{\pi}{4}\times 0.3^2} \approx 2.83\ \mathrm{m/s}$

이 유속을 마찰손실수두 공식에 대입한다.
$h_f = f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g} = 0.015\times\dfrac{300}{0.3}\times\dfrac{2.83^2}{2\times 9.8} \approx 6.1\ \mathrm{m}$

스토크스 법칙은 독립입자가 낮은 농도에서 층류로 침강하는 경우에 적용되는 식으로, 응결성이 있고 농도가 높은 입자의 침전에는 적용할 수 없다.

스토크스 법칙의 침강속도식은 다음과 같다.
$v_s = \dfrac{g(\rho_s-\rho_w)d^2}{18\mu}$

• 수온이 낮을수록 물의 점성계수가 커져 침강속도가 느려진다는 설명은 옳다.
• 침강속도가 입자와 액체의 비중차에 비례한다는 설명은 위 식과 일치해 옳다.
• 침강속도가 입자직경의 제곱에 비례한다는 설명도 위 식과 일치해 옳다.

침전지의 침강면적을 크게 하면 표면부하율이 낮아져 입자 제거율이 높아진다.

이상적 침전이론에서 제거율은 $V_0 = \dfrac{Q}{A}$로 정의되는 표면부하율과 플록의 침강속도의 상대적 크기로 결정되며, 침전지의 깊이나 체류시간과는 무관하다.

• 표면부하율을 높게 설계하면 그보다 침강속도가 느린 입자가 많아져 제거율이 낮아진다.
• 플록의 침강속도가 작으면 표면부하율을 넘어서지 못해 제거율이 낮아진다.
• 유량을 증가시키면 표면부하율이 커져 제거율은 오히려 낮아진다.

혼화지의 속도경사(G)는 물의 점성계수에 따라 달라지므로 수온에 따라 변동한다.

속도경사 공식은 다음과 같다.
$G = \sqrt{\dfrac{P}{\mu V}}$

• 교반 동력(P)은 식의 분자에 있어 증가하면 G도 함께 커진다.
• 혼화지의 부피(V)는 분모 항이므로 G에 직접 영향을 준다.
• 점성계수(μ)는 분모 항으로 식에 직접 포함되어 있어 무관하다는 설명은 틀리다.

여과사의 균등계수는 통과중량백분율 60%와 10%에 해당하는 입경의 비로 구하며 계산 결과는 3.5이다.

균등계수 공식과 주어진 값을 대입하면 다음과 같다.
$C_u = \dfrac{D_{60}}{D_{10}} = \dfrac{0.7\ \mathrm{mm}}{0.2\ \mathrm{mm}} = 3.5$

펌프의 흡입구경은 주어진 공식에 유량과 유속을 대입하여 구하며 계산 결과는 438mm이다.

주어진 공식에 토출량 18m³/min과 흡입구 유속 2m/s를 대입한다.
$D = 146\sqrt{\dfrac{Q}{V}} = 146\sqrt{\dfrac{18}{2}} = 146\times 3 = 438\ \mathrm{mm}$

펌프의 비교회전도(Ns)는 회전속도·양수량·전양정으로 구하며 계산 결과는 약 1,342이다.

비교회전도 공식은 다음과 같다.
$N_s = \dfrac{N\sqrt{Q}}{H^{3/4}}$

양수량을 분당 단위로 환산하면 $Q = 600\ \mathrm{m^3/h} = 10\ \mathrm{m^3/min}$이며, 이를 대입한다.
$N_s = \dfrac{1200\times\sqrt{10}}{4^{3/4}} \approx \dfrac{1200\times 3.16}{2.83} \approx 1342$

펌프의 병렬운전은 양정의 변화는 적고 양수량(토출량)의 변화가 큰 경우에 적용하는 방식이므로, 이를 반대로 설명한 내용은 옳지 않다.

병렬운전은 동일한 양정에서 유량을 합산해 소요유량 변동폭이 큰 계통에 사용되며, 직렬운전은 반대로 유량은 일정하게 유지한 채 양정을 합산해 소요양정이 큰 경우에 사용된다.

• 비속도(Ns)가 펌프 임펠러의 형상을 나타내는 값이라는 설명은 옳다.
• 축동력이 전양정에 비례한다는 설명은 축동력 공식과 일치해 옳다.
• 운전점이 양정곡선과 관로저항곡선의 교점으로 구해진다는 설명도 옳다.

압력수조(공기실) 설치는 관로 내 부압(압력강하)과 수주분리를 방지하기 위한 대책으로, 압력상승을 경감하는 방법으로 분류하기는 어렵다.

압력상승 경감대책은 펌프 정지 시 발생하는 역류를 밸브로 제어해 수격압을 완충하는 데 초점을 둔다.

• 완폐식 체크밸브는 밸브를 서서히 닫아 압력상승을 줄이는 대표적 방법이다.
• 콘밸브(니들밸브)는 유량을 서서히 차단해 압력상승을 억제하는 방법이다.
• 급폐식 체크밸브는 역류가 확대되기 전에 신속히 차단해 압력상승을 억제하는 방법으로 쓰인다.