26년 2회차

응집제는 원수 중의 콜로이드성ㆍ부유성 물질을 플록 형태로 뭉쳐 침전되기 쉽게 만드는 약품으로, 물에 완전히 녹아 있는 진짜 용존물질에는 직접 작용하지 않는다.

jar-test로 적정 주입률을 정하고, 원수 pH가 중성보다 높을 때 황산 같은 산을 보조로 사용하며, 응집보조제를 병용해 플록형성ㆍ침전ㆍ여과효율을 높이는 것은 모두 실제 응집 공정에서 쓰이는 방식이다.

기계식 교반장치의 소요동력은 평균속도경사(G) 공식 $G=\sqrt{\dfrac{P}{\mu V}}$ 을 동력 P에 대해 정리해 구한다.

공식을 정리하면 $P=G^2 \mu V$ 이며,
값을 대입하면 $P=300^2 \times 10^{-3} \times 20$ 이다.

계산 결과 1,800 kgㆍm²/s³이 소요동력이다.

용존공기부상법(DAF)은 조류나 유기화합물처럼 밀도가 낮아 가라앉기 어려운 저농도 부유고형물이 포함된 원수 처리에 적합하다.

높은 표면부하율로 운전할 수 있어 일반 침전지보다 훨씬 적은 바닥면적으로도 같은 처리량을 감당하며, 수심은 보통 1.0~3.2 m 범위를 유지한다.

수심이 지나치게 얕으면 미세기포가 유출수에 섞여 함께 빠져나가므로, 세 가지 설명이 모두 타당하다.

균등계수는 체통과율 60%에 해당하는 입경(D60)을 10%에 해당하는 입경(D10)으로 나눈 값이다.

표에서 D10은 0.28 mm, D60은 0.84 mm이므로,
$\text{균등계수}=\dfrac{D_{60}}{D_{10}}=\dfrac{0.84}{0.28}$ 로 계산한다.

계산하면 균등계수는 3.0이다.

여과모래는 석영질 함량이 높고 철분 함량은 적은 것이 바람직하며, 철분이 많으면 수질에 악영향을 줄 수 있어 오히려 피해야 할 조건이다.

자연모래를 여과재로 쓰는 것과, 역세척을 반복하면 표층에 작은 입자가 모이는 현상, 균등계수가 1에 가까울수록 모래층의 공극률과 탁질억류가능량이 커지는 것은 모두 맞는 설명이다.

여과층의 세척은 역세척을 기본으로 하고 여기에 표면세척 또는 공기세척을 조합한 방식을 표준으로 한다. 표면세척 방식 자체를 표준으로 삼는다는 설명은 옳지 않다.

세척효과는 배출수의 최종탁도로 판정하고, 세척이 불충분하면 다음 여과지속시간이 줄어들며, 탁도 억제와 재성층을 위해 슬로다운 세척방식을 쓰는 것은 모두 맞는 설명이다.

직접여과는 탁도ㆍ색도가 낮고 안정적인 원수에 적합한 방식이며, 휴민질처럼 색도 성분을 다량 포함한 원수 처리에는 적합하지 않다.

플록을 크게 키우지 않고 미세한 상태로 여과지에 바로 유입시키는 것이 직접여과의 특징이며, 원수 수질이 양호할 때는 응집ㆍ침전 설비를 줄일 수 있어 설치비와 운영비가 절감된다.

역세척탱크를 별도로 설치해 두면 세척에 필요한 유량을 탱크가 공급하므로, 양수펌프의 용량을 작게 설계할 수 있는 것이 이 설비를 두는 핵심 이점이다.

반대로 세척수압의 변화를 줄이려면 수심을 깊게 하기보다 얕게(수면적을 넓게) 잡는 편이 유리하고, 유출관에는 공기가 섞여 들어가지 않도록 하는 구조가 요구되며, 펌프의 충수 용량도 별도의 설계기준에 맞춰 정해진다.

불활성화비 요건을 만족하려면 소독능 계산값(CT계산값)이 CT요구값 이상이어야 하므로, 필요한 최소 잔류소독제 농도를 역산해 구한다.

$CT_{\text{계산값}} = C \times t \geq CT_{\text{요구값}}$ 이므로,
$C \geq \dfrac{50}{10} = 5$ 로 계산된다.

따라서 요구되는 잔류소독제의 최소 농도는 5.0 mg/L이다.

전염소처리와 중간염소처리는 암모니아성질소, 황화수소, 페놀류 등 유기ㆍ무기 오염물질을 산화시키고, 조류ㆍ소형동물ㆍ철박테리아를 사멸시켜 정수시설 내 번식을 막는 것이 목적이다.

또한 원수에 철과 망간이 녹아 있어 후염소처리 단계에서 탁도나 색도를 높일 우려가 있을 때, 미리 이들의 존재 형태를 바꿔 후속 공정에서 제거되도록 돕는다.

반면 완속여과공정의 부식질(humic substance) 제거는 생물막에 의한 자연정화 작용이지 전염소ㆍ중간염소처리의 목적으로 보기 어렵다.

정수지 고수위는 여과지 수위에 영향을 주지 않도록 여과지와의 사이에 오히려 적절한 낙차를 두어야 하며, 낙차가 없으면 여과지 수위 변동이 정수지에 그대로 전달될 수 있다.

수위변동을 줄이기 위해 유효수심을 지나치게 크게 하지 않는 것, 여유고를 고수위로부터 상부 슬래브까지 최소 30 cm로 두는 것, 유효수심을 3~6 m로 표준화하는 것은 모두 맞는 설명이다.

차아염소산 저장실 바닥은 누출액이 한 곳으로 모여 배수될 수 있도록 구배(경사)를 두어야 하며, 평평하게 시공하는 것은 적절하지 않다.

저장조나 용기에 직사일광이 닿지 않게 하고, 주위에 방액제나 피트를 설치하며, 바닥을 내식성 모르타르 등으로 시공하는 것은 모두 맞는 조치다.

정수장을 벗어난 구간에서도 소독 효과 유지를 위해 염소 추가 주입이 필요할 수 있다.

이 경우 배수지나 관로시설에 추가주입설비를 두는 것이 일반적인 방식이다.

• 염소가스는 공기보다 무거워 가라앉으므로, 누출가스를 중화하는 제해장치의 흡인구는 저장실 하부에 설치해야 한다.
• 차아염소산나트륨은 유효염소농도 5~12 %의 담황색 액체이지만 산성이 아니라 알칼리성을 띤다.
• 자가생성장치(전해법)로 만든 차아염소산나트륨은 유효염소농도가 2~3 %보다 낮은, 훨씬 묽은 용액이다.

염소 소독에 대한 저항성은 크립토스포리디움 난포낭이 가장 강해, 99% 불활성화에 필요한 CT값도 가장 높게 나타난다.

일반적으로 세균인 대장균이 가장 쉽게 불활성화되고, 바이러스인 폴리오바이러스와 원충인 지아디아 포낭이 그 뒤를 이으며, 두꺼운 세포벽을 가진 크립토스포리디움 난포낭이 염소 저항성이 가장 큰 병원체로 꼽힌다.

배출수처리시설의 계획탁도는 원수의 연간 탁도 분포에서 나타나는 최대치와 그 변동 폭을 기준으로 산정하며, 이미 정수처리를 거친 여과수의 SS를 기준으로 삼지는 않는다.

정수시설의 여유나 침전지ㆍ배출수처리시설의 슬러지 저류가능량, 여러 수원ㆍ정수장이 있을 때 연결관을 통한 상호 융통 가능성은 계획탁도 산정 시 함께 고려해야 할 실제 요소들이다.

역세척배출수를 침전 처리한 뒤 나오는 것이 상징수이다.

이 상징수는 정수공정에 재이용하거나 하천 등으로 방류하는 것이 일반적인 처리 방식이다.

• 이 공정의 플록형성ㆍ표면부하율ㆍ체류시간 기준은 제시된 수치와 다르게 정해져 있다.
• 세척배출수 저류조의 용량 기준도 제시된 회분수와는 다르다.
• 상향류식 응집침전지에서도 양이온폴리머는 적합하게 사용될 수 있는 약품이다.

폭기 처리는 물속에 녹아 있는 침식성 유리탄산을 공기와 접촉시켜 대기 중으로 날려 보내는 방식으로 제거하는 데 효과적이다.

반면 불소나 비소는 흡착ㆍ응집 등 별도의 화학적 처리가 필요하고, 색도 역시 폭기만으로는 제거되지 않아 각각 다른 공정을 조합해야 한다.

오존 기반 고도산화공정(AOP)의 조합 방식은 오존/높은 pH, 오존/과산화수소, 오존/자외선(UV) 등이며, 적외선을 이용하는 방식은 해당하지 않는다.

오존만으로는 반응이 느린 지오스민ㆍTHMs 같은 유기오염물질의 단점을 보완하고, OH라디칼 생성을 가속화해 분해력을 높이는 것이 AOP의 핵심 원리이며, 페놀은 오존과의 직접 반응성이 높아 오존 단독으로도 잘 분해된다.

분말활성탄(PAC)과 염소를 동시에 주입하면 염소가 활성탄 표면의 흡착 자리를 차지하거나 산화시켜 흡착능이 오히려 떨어지므로, 사용량이 줄어드는 것이 아니라 늘어날 수 있다.

주입지점을 혼화지나 착수정처럼 접촉이 충분한 곳으로 잡고, 슬러리 농도를 건조 환산 2.5~5 %로 맞추며, 건식보다 습식 설비가 주입량 제어에 더 유리하다는 점은 모두 맞는 설명이다.

구연산은 칼슘ㆍ철 등 무기 스케일(금속산화물)을 녹이는 산성 세척제로, 휴민질 같은 유기물 제거에는 적합하지 않다.

휴민질처럼 유기물성 오염은 보통 알칼리 약품으로 세척하며, 옥살산이 철ㆍ망간 산화물을, 계면활성제가 지방ㆍ광유를, 차아염소산나트륨이 미생물을 제거하는 것은 모두 맞는 짝이다.

먹는물수질공정시험기준에서 "정확히 단다"는 규정된 수치를 0.1 mg까지 다는 것을 뜻한다.

"항량이 될 때까지 건조ㆍ강열한다"는 것은 같은 조건에서 1시간 더 건조하거나 강열했을 때 전후 무게 차이가 g당 0.3 mg 이하인 상태를 말한다.

원자량은 국제원자량표에 따르며, 계산에 쓰인 수치는 규정된 맺음법에 따라 반올림하여 정리한다. 소수점을 모두 버리고 정리한다는 서술은 규정에 없다.

"약"이 기재된 양에서 ±10 % 이상 차이 나면 안 되고, "즉시"는 30초 이내에 조작하는 것을 뜻하며, 감압은 따로 규정이 없으면 15 mmHg 이하로 하는 것은 모두 맞는 총칙 내용이다.

먹는물수질공정시험기준상 불소 시료는 유리 용기에 흡착되거나 용기 성분이 녹아 나올 수 있어, 반드시 폴리에틸렌 재질 용기에 채취해야 한다.

맛ㆍ냄새, 페놀류, 포름알데히드는 유리 용기를 사용하는 항목으로, 폴리에틸렌만 써야 하는 항목과는 다르다.

용존산소-적정법(윙클러법)에서는 종말점을 확인하기 위한 전분용액을 사용한다.

염산용액, 황산하이드라진용액, 인산염용액은 각각 다른 시험 항목에서 쓰이는 시약으로, 용존산소 적정법의 지시약과는 다르다.

총대장균군-막여과법에서는 집락수가 20개~80개 범위인 평판을 선정해 계산하는 것이 기준이며, 10개~20개 범위로 좁혀 선정하는 것은 옳지 않다.

'총대장균군 수/100 mL'로 표기해 유효숫자 2자리로 반올림하고, 2자리가 안 되면 1자리로(소수점이 있으면 반올림해 정수로) 표기하며, 배양 후 금속성 광택을 띠는 적색 계통 집락을 계수하는 것은 모두 맞는 방법이다.

자-테스트에서 플록 형성 후 채취한 상징수는 주로 탁도와 함께 수소이온농도(pH)를 분석해 응집 효과와 최적 주입조건을 확인한다.

용존산소, 경도, 증발잔류물은 응집 효과를 직접 나타내는 지표가 아니어서 상징수 분석 항목으로 보기 어렵다.

정밀도(precision)는 시험분석을 반복했을 때 결과값들이 서로 얼마나 가깝게 나오는지를 나타내는 지표이며, 참값에 얼마나 근접하는가는 정밀도가 아니라 정확도(accuracy)가 뜻하는 개념이다.

표준물첨가법이 시료와 동일한 매질에 표준물질을 첨가해 검정곡선을 작성하는 방법이라는 것, 정량한계(LOQ)가 정량화 가능한 측정값이라는 것, 방법검출한계(MDL)가 검출 가능한 최소 농도라는 것은 모두 맞는 설명이다.

소독능 계산에 쓰는 잔류소독제 농도는 여러 측정값 중 최소값을 택하는 것이 규정이며, 최대값을 택하는 것은 옳지 않다.

불활성화비를 CT계산값을 CT요구값으로 나눈 값으로 구하는 것, CT계산값을 잔류소독제 농도와 접촉시간의 곱으로 산정하는 것, 접촉시간을 1일 사용유량이 최대인 시간에 소독제 주입지점부터 정수지 유출지점까지 재는 것은 모두 맞는 방법이다.

염소요구량은 주입한 염소의 농도에서 남아있는 잔류염소농도를 뺀 값으로 구한다.

주입농도는 $\dfrac{200\ \mathrm{kg/d}}{50{,}000\ \mathrm{m^3/d}} = 4\ \mathrm{mg/L}$ 이고,
염소요구량은 $4 - 1.5 = 2.5\ \mathrm{mg/L}$ 로 계산된다.

따라서 염소요구량은 2.5 mg/L이다.

활성탄층에 미소동물이 증식했을 때 원수로 세척하는 것은 대책이 되지 못한다. 원수에는 탁질과 미생물이 그대로 들어 있어 오히려 탄층을 다시 오염시키므로, 세척수는 정수(처리수)를 쓰는 것이 원칙이다.

역세척 직후 시동방수에 미세활성탄과 탁질이 다량 섞여 나오는 것, 물세척만으로 부족할 때 공기세척을 병행하는 것이 효과적인 것, 고정상식에서 탄층팽창률이 수온 영향을 받는 것은 모두 맞는 설명이다.

물환경보전법령에서 정하는 "수로"에는 지하수로와 농업용 수로, 「하수도법」상 하수관로, 운하가 모두 포함된다.

이들은 자연히 형성된 하천뿐 아니라 사람이 만들거나 이용하는 다양한 형태의 물길을 폭넓게 아우르기 위해, 네 가지 모두 법령상 수로의 범위에 들어간다.

"급속여과"는 응집제 등으로 원수를 혼화ㆍ응집ㆍ침전공정으로 전처리한 뒤, 모래 등의 여과지에서 1일 120미터 이상의 속도로 여과하는 공정을 뜻하며 규정과 일치한다.

"기타여과" 역시 모래 여과시설 없이 활성탄 등 다공성 여재만으로 여과하는 공정이라는 설명이 규정과 일치한다.

반면 "불활성화비"는 병원미생물을 불활성화시키는 처리공정 자체가 아니라, CT계산값을 CT요구값으로 나눈 비율(수치)을 가리키는 용어여서 이 설명은 규정과 다르다.

오존처리 후 잔류오존농도가 지나치게 높으면 오히려 후단 활성탄 표면이 산화되어 흡착능이 떨어질 수 있으므로, 잔류오존농도를 최대로 높이는 것이 흡착능을 최대로 늘리는 방법은 아니다.

오존주입지점을 처리대상물질과 목적에 따라 정하는 것, 오존주입량을 처리수량과 주입률의 곱으로 산정하는 것, 유효주입률을 직접 재기 어려워 주입오존농도와 배오존농도로부터 이용된 양을 계산하는 것은 모두 맞는 설명이다.

오존의 전달효율은 주입한 오존량 가운데 실제로 물에 전달되어 이용된 비율을 뜻하므로, 주입오존량에서 배출(배오존)량을 뺀 값을 주입오존량으로 나누어 구한다.

$\text{전달효율}(\%) = \dfrac{(\text{주입오존량}) - (\text{배출오존량})}{\text{주입오존량}} \times 100$ 의 식을 따른다.

잔류오존량은 이미 물속에 전달되어 남아 있는 오존이므로, 전달효율 산출식에서 따로 빼지 않는다.

먹는물수질공정시험기준상 표준온도는 0 ℃로 규정되어 있어, 25 ℃라는 설명은 옳지 않다.

상온은 15 ℃~25 ℃, 실온은 1 ℃~35 ℃, 찬 곳은 따로 규정이 없는 한 0 ℃~15 ℃인 장소로 정의하는 것은 모두 맞는 내용이다.

먹는물공동시설의 관리대상 기준 인구는 상시 이용인구 50명 이상인 시설이며, 500명 이상이라는 설명은 먹는물관리법령의 실제 기준과 다르다.

나머지 설명은 모두 법령 내용과 일치한다. 시장·군수·구청장은 정기적으로 수질검사를 실시하고 주변청소·시설보수 등으로 관리해야 하며, 검사 결과가 부적합하면 지체 없이 사용을 중단시켜야 한다.

또한 사용금지 조치를 한 시설에 대해서는 1년간 4회 이상 수질검사를 실시하도록 정하고 있다.

먹는물 수질기준상 염소이온의 기준치는 250 mg/L를 넘지 않아야 하므로, 150 mg/L을 기준으로 제시한 설명은 옳지 않다.

나머지 항목은 모두 실제 기준과 일치한다. 과망간산칼륨 소비량은 10 mg/L, 색도는 5도, 아연은 3 mg/L을 각각 넘지 않아야 하며 이는 심미적 영향물질 기준에 해당한다.

수도법상 일반수도는 광역상수도·지방상수도·마을상수도를 말하며, 소규모급수시설은 이에 포함되지 않는다.

지방상수도·광역상수도·마을상수도는 모두 공중이용에 제공되는 수도로서 일반수도의 범위에 속한다.

급속여과방식에 인정되는 바이러스 제거율은 99%(2 log) 수준이다.

정수처리기준은 여과방식별로 병원성 미생물 제거율을 다르게 인정하는데, 급속여과는 응집·침전 공정과 결합되어 탁질과 미생물을 함께 제거하면서 완속여과보다 훨씬 빠른 여과속도로 운전할 수 있다.

수도법령상 지표수를 사용하는 일반수도사업자는 취수지점부터 정수지 유출지점까지 구간에서 지아디아 포낭을 99.9% 이상 제거하거나 불활성화해야 한다.

이는 정수처리기준에서 정한 병원성 미생물 관리기준의 하나로, 제시된 다른 비율은 이 기준과 일치하지 않는다.

응집보조제는 응집제와 함께 사용해 플록형성과 침전·여과효율을 높이는 약품으로, 단독으로 사용한다는 설명은 옳지 않다.

나머지 설명은 응집용약품에 대한 올바른 내용이다. 응집제는 원수 중 현탁물질을 플록 형태로 만들어 침전·여과가 쉽게 되도록 하고, 가중응집제는 가중응집침전 공정에서 플록의 침강속도를 높이는 데 쓰인다.

또한 주입 후 수질은 외관·독성 면에서 위생적으로 문제가 없어야 한다.

플록형성지 내 교반강도는 하류로 갈수록 점차 감소시키는 것이 바람직하며, 하류에서도 증가시킨다는 설명은 옳지 않다.

플록이 형성지 초반에는 강한 교반으로 빠르게 성장하고, 후반부에는 약한 교반으로 플록이 파괴되지 않도록 관리해야 한다. 체류시간은 보통 20~40분이 적당하고, 너무 짧으면 교반에너지를 충분히 투입해도 형성효과가 저하되며, 가중응집침전지의 체류시간은 5~20분을 표준으로 한다.

고탁도(100 NTU 이상) 원수가 유입되는 용존공기부상지 앞에는 예비침전지를 전처리시설로 설치해야 한다.

예비침전지를 통해 고탁도 원수의 부유물질을 먼저 가라앉혀 부하를 줄인 뒤 용존공기부상 공정으로 보내는 것이 표준적인 처리 흐름이다.

액화염소 저장실은 외부로부터 밀폐시킬 수 있는 구조로 해야 한다.

다만 두 방향에 출입문을 두고 환기장치를 설치해야 한다는 점에서 이 설명이 옳다.

• 저장실 온도를 5℃ 이하로 유지해야 한다는 설명은 지나치게 낮은 기준으로, 실제로는 이보다 높은 실온 범위를 유지하도록 정하고 있다.
• 저장조가 설치된 저장실 출입구를 기밀구조의 단일출입문으로 한다는 설명은 두 방향 출입문 원칙과 맞지 않는다.
• 염소주입기실과 같은 장소에 설치한다는 설명은 누출 시 위험을 분리하기 위해 별도로 구획해야 한다는 원칙과 어긋난다.

차아염소산나트륨은 유효염소농도 5~12% 정도의 담황색 액체이다.

이 액체가 알칼리성이 강하다는 설명이 옳다.

• 염소가스가 공기보다 가볍다는 설명은 틀렸고, 실제로는 공기보다 무겁다.
• 액화염소 중 유효염소성분이 80% 이하라는 설명도 틀렸고, 액화염소의 유효염소는 거의 100%에 가깝다.
• 차아염소산나트륨이 농도가 높을수록 안정하다는 설명도 틀렸고, 오히려 농도가 높을수록 분해가 빨라져 불안정해진다.

입상활성탄(GAC)처리는 장기간 처리하는 경우 재생하여 반복 사용할 수 있다.

따라서 경제적이라는 것이 입상활성탄처리의 특징이다.

• 기존시설을 그대로 사용해 처리할 수 있다는 설명은 맞지 않으며, 입상활성탄은 별도의 접촉조나 여과지가 필요한 경우가 많다.
• 주입작업을 수반한다는 설명은 분말활성탄의 특징이며, 입상활성탄은 여재로 충전해 사용하므로 해당하지 않는다.
• 탄분을 포함한 흑색슬러지가 공해의 원인이 된다는 설명도 분말활성탄 사용 시의 특징에 가깝다.

완속여과지 유입수의 탁도는 연중 최고일 때도 10 NTU를 넘지 않는 것이 바람직하며, 20 NTU라는 수치는 실제 기준과 다르다.

나머지 설명은 완속여과에 대한 올바른 내용이다. 탁도와 플랑크톤 농도가 높아 여과지속일수가 2주 정도밖에 나오지 않는 경우에는 전처리로 농도를 낮추는 것이 바람직하며, 완속여과의 정화작용은 주로 생물작용에 의존하므로 정상적인 생물기능을 저해할 정도의 원수에는 적합하지 않다.

크립토스포리디움 등 병원성 미생물 오염 우려가 있는 경우 여과수 탁도는 0.1 NTU 이하로 유지해야 한다.

플로트밸브는 수위에 따라 자동으로 개폐되는 수위조절용 밸브로, 유량을 차단하는 용도의 밸브가 아니다.

제수밸브, 버터플라이밸브, 글로브밸브는 모두 관로를 막아 흐름을 차단하는 차단용 밸브에 해당한다.

이 RLC 직렬회로의 합성임피던스는 7 Ω이다.

유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스가 같은 값이므로 서로 상쇄되어 회로는 저항 성분만 남는 상태가 된다.

$Z=\sqrt{R^2+(\omega L-\dfrac{1}{\omega C})^2}$
$Z=\sqrt{7^2+(7-7)^2}=\sqrt{49}=7\,\Omega$

예비전원설비는 정전으로 인한 재해를 줄이기 위해 전력을 공급하는 설비이다.

정전 시에도 정수장 등 주요 설비의 운전이 중단되지 않도록 비상 전력을 확보하는 것이 설치 목적이며, 마을에 전력을 판매하거나 일반 조명·기저부하를 상시 공급하려는 목적이 아니다.

한국전기설비규정(KEC)에서 정하는 저압전로의 접지계통은 TN 계통, TT 계통, IT 계통 세 가지이며, IN 계통이라는 분류는 존재하지 않는다.

TN 계통은 전원측을 접지하고 노출도전부를 보호도체로 전원측 접지점에 연결하는 방식이고, TT 계통은 전원측과 설비측 접지를 각각 독립적으로 시설하는 방식이며, IT 계통은 전원측을 비접지 또는 고임피던스로 접지하는 방식이다.

수로 도중이나 끝을 위어판으로 막아 물을 월류시켜 유량을 측정하는 방식은 위어식유량계이다.

월류 수두와 위어의 형상에 따른 공식으로 유량을 산정하는 방식으로, 차압식·초음파식·전자식 유량계와는 측정 원리가 다르다.

복잡한 제어나 고도의 연산이 필요한 제어는 컴퓨터 없이 구현하기 어려운 방식이므로, 컴퓨터를 사용하지 않는 제어방식으로 보기 어렵다.

제어단위별로 독립된 단일루프를 구성하는 방식, 시퀀스제어를 주체로 하는 방식, 릴레이회로로 구성하는 방식은 모두 컴퓨터 없이 아날로그·기계적 방식으로 구현할 수 있는 제어방식이다.

오존 발생 시 공기를 원료로 사용할 때는 노점을 낮게 유지하는 것이 바람직하며, 노점을 -30℃ 이상으로 유지한다는 설명은 옳지 않다.

원료공기의 습분이 많으면 오존 발생 효율이 떨어지고 발생기 내 부식 등 문제가 생기므로 노점 관리가 중요하다. 나머지 설명은 옳다.

계측기기는 오존의 성질과 주변 환경에 적합해야 하고, 오존의 발생·주입은 안전하고 효율적이어야 하며 자동안전 기능을 갖춰야 한다. 또한 수질변화에 대응할 수 있는 제어범위를 계측할 수 있는 설비로 구성해야 한다.

서지탱크는 수격작용으로 인한 압력변동을 흡수하기 위한 시설이지, 펌프의 유량을 조절하는 제어방식이 아니다.

운전대수제어, 회전속도제어, 밸브개도제어는 모두 펌프 운전 조건을 조절해 송수 유량을 직접 변화시키는 방식에 해당한다.

설명된 수위계는 초음파식수위계이다.

음원에서 발사한 펄스음파가 액면에서 반사되어 돌아오는 시간을 측정해 수위를 산출하는 방식으로, 정밀도는 약 ±1%이고 측정범위는 넓은 편이다. 밀도나 온도 변화에 따라 음속이 달라지므로 이에 대한 보정이 필요하며, 반사파를 방해하는 장애물이 없는 장소에 설치해야 한다.

여과지 또는 정수지 전단에는 처리수의 청정도를 실시간으로 감시하기 위해 탁도계를 기본적으로 설치해야 한다.

탁도는 여과 성능과 소독 효율을 좌우하는 핵심 지표이므로, COD계·SS계·알칼리도계보다 우선적으로 관리되는 계측항목이다.

산업안전보건법령상 소음성난청을 유발할 수 있는 소음 기준은 85 데시벨(dB) 이상이다.

이는 유해인자의 유해성·위험성 분류기준에서 물리적 인자인 소음을 규정할 때 적용되는 기준값이다.

프레스, 롤러기, 압력용기, 곤돌라는 모두 산업안전보건법령상 안전인증대상 기계·설비에 해당한다.

안전인증대상 기계·기구는 구조적 위험성이 크거나 근로자 안전에 미치는 영향이 커서 제조·수입 단계부터 안전성을 검증받아야 하는 품목들로, 제시된 네 가지가 모두 이에 포함된다.

노란 바탕 삼각형 안에 검은 느낌표(!)만 들어 있는 표지가 위험장소 경고다.

경고표지는 위험원을 그림으로 지정하는 것이 보통인데, 느낌표는 특정 위험원을 가리키지 않고 그 장소 자체가 위험하다는 포괄적 경고를 뜻한다. 그래서 별도의 형상 없이 느낌표만 넣은 표지가 위험장소 경고로 쓰인다.

나머지 셋은 각각 위험원을 형상으로 특정한 다른 경고표지다.

• 경사진 판에서 물체가 떨어지고 그 아래 사람이 몸을 숙인 그림 — 낙하물 경고
• 훅에 짐이 매달려 있는 그림 — 매달린 물체 경고
• 한 점에서 수평으로 빛줄기가 뻗어 나가는 그림 — 레이저광선 경고

가속도의 차원은 $LT^{-2}$이고, 유량의 차원은 $L^3T^{-1}$이므로, 이 두 물리량의 차원표시가 옳지 않다.

• 가속도를 $LT^{-1}$로 표시한 것은 속도의 차원과 혼동한 것으로 틀렸다.
• 유량을 $MT^{-1}$로 표시한 것은 질량유량의 차원이며, 일반적인 체적유량의 차원과는 다르다.

표면장력의 차원 $MT^{-2}$과 밀도의 차원 $ML^{-3}$은 올바르게 표시되어 있다.

모세관현상에 의한 물의 상승높이는 $h=\dfrac{4T\cos\theta}{wD}$로 나타낸다.

표면장력 $T$가 관 벽면을 따라 원주 방향으로 작용해 물기둥을 끌어올리는 힘과, 상승한 물기둥의 무게가 평형을 이루는 조건에서 유도되는 식으로, 관의 직경 $D$가 클수록 상승높이는 작아진다.

단면2의 유속은 약 1.33 m/s, 유량은 약 0.38 m³/s다.

그림처럼 직경 D₁=40 cm 관이 D₂=60 cm로 넓어져도 물이 가득 찬 정상류이므로 유량은 두 단면에서 같다. 연속방정식 A₁V₁ = A₂V₂를 그대로 적용하면 된다.

Q = A₁V₁ = (π/4) × 0.4² × 3 = 0.1257 × 3 = 0.377 m³/s
V₂ = Q ÷ A₂ = 0.377 ÷ ((π/4) × 0.6²) = 0.377 ÷ 0.2827 = 1.33 m/s

직경비만으로 V₂ = V₁(D₁/D₂)² = 3 × (40/60)² = 1.33 m/s 로도 같은 값이 나온다. 관이 넓어지면 유속은 직경비의 제곱에 반비례해 작아진다.

베르누이 방정식은 정상흐름, 비압축성 유체, 비점성 유체, 동일한 유선상의 흐름이라는 네 조건을 모두 동시에 만족해야 적용할 수 있으며, 이 중 한 가지 이상만 만족하면 된다는 설명은 옳지 않다.

나머지 설명은 모두 옳다. 방정식을 적용하는 두 점은 항상 같은 유선상에 있어야 하고, 이 식은 오일러 운동방정식(에너지식)을 유선을 따라 적분해 얻어지며, $\dfrac{p}{\gamma}$는 압력수두, $\dfrac{V^2}{2g}$는 속도수두, $z$는 위치수두를 의미한다.

운동량보정계수(β)는 단면적, 국부유속, 단면평균유속의 관계로 산정되며, 압력은 이 계수의 산정에 포함되지 않는다.

운동량보정계수는 실제 유속분포에서의 운동량과 평균유속으로 계산한 운동량의 비로 정의되므로, 압력 항이 개입될 여지가 없다.

이 관로의 마찰손실계수는 0.001이다.

속도수두와 마찰손실수두가 같다는 조건을 달시-바이스바흐식에 넣으면 마찰손실계수에 관 길이와 관경의 비를 곱한 값이 1이 되어야 하므로, 마찰손실계수는 관경을 관 길이로 나눈 값과 같아진다.

$h_f=f\dfrac{L}{D}\dfrac{V^2}{2g}=\dfrac{V^2}{2g}$
$f=\dfrac{D}{L}=\dfrac{0.3\,\mathrm{m}}{300\,\mathrm{m}}=0.001$

개수로에서 흐름의 한계류를 유도해 유량을 측정하는 장치는 파샬플륨이다.

수로 폭을 좁힌 목부 구간에서 흐름이 한계수심을 지나도록 유도하고, 상류측 수위만 측정해도 유량을 산정할 수 있는 개수로 전용 계측장치이다.

오리피스의 토출유속은 약 6.93 m/s다.

그림에서 수면과 오리피스 중심의 높이차가 h = 5 m이고, 이 위치수두가 모두 속도수두로 바뀐다고 보면 이론유속은 토리첼리 식 V = √(2gh)로 구한다. 실제 유속은 여기에 유속계수를 곱한 값이다.

이론유속 = √(2 × 9.8 × 5) = √98 = 9.90 m/s
실제유속 = 0.7 × 9.90 = 6.93 m/s

유속계수를 빠뜨리면 9.90 m/s가 되어 답이 달라지므로 유속계수를 반드시 곱해야 한다. 또한 묻는 것이 유량이 아니라 유속이므로 오리피스 단면적이나 유량계수는 쓰지 않는다.

Manning 공식은 조도계수, 동수경사, 윤변(동수반경)을 이용해 유속을 산정하며, 유속계수는 이 공식에서 사용하는 인자가 아니다.

유속계수는 Chezy 공식 등 다른 유속공식에서 쓰이는 개념으로, Manning 공식의 형태에는 포함되지 않는다.

프루드수가 1보다 큰 흐름은 사류라고 하며, 이를 한계류라고 부른다는 설명은 옳지 않다.

한계류는 프루드수가 정확히 1인 흐름을 가리킨다.

프루드수는 개수로의 흐름상태를 나타내는 지표이며, 프루드수가 1보다 작은 상류는 관성력보다도 중력이 지배적인 흐름이다.

이 관로의 유속은 약 1.8 m/s이다.

만관 상태의 원형관에서 동수반경은 관경의 4분의 1이므로 $R=\dfrac{D}{4}=\dfrac{0.4}{4}=0.1\,\mathrm{m}$이다.

$V=\dfrac{1}{n}R^{2/3}S^{1/2}=\dfrac{1}{0.012}\times(0.1)^{2/3}\times(0.01)^{1/2}$
$V\approx 83.3\times0.215\times0.1\approx1.8\,\mathrm{m/s}$

관의 길이가 2배로 늘어나면 마찰손실수두도 2배로 증가한다.

또한 마찰손실수두는 길이의 차원을 갖는 물리량이다.

• 관경이 2배로 커지면 마찰손실수두가 4배로 증가한다는 설명은 옳지 않으며, 관경이 커질수록 마찰손실수두는 오히려 작아진다.
• 마찰손실수두가 유속에 반비례한다는 설명도 옳지 않으며, 마찰손실수두는 유속의 제곱에 비례한다.

스토크스의 법칙에 따르면 입자의 침전속도는 입자와 물의 밀도차에 비례한다.

침전속도는 입자 지름의 제곱과 중력가속도에도 비례하고, 물의 점성계수에는 반비례한다.

• 침전속도가 입자 지름의 제곱에 반비례한다는 설명은 옳지 않다.
• 침전속도가 중력가속도에 반비례한다는 설명도 옳지 않다.
• 침전속도가 물의 점성계수에 비례한다는 설명도 옳지 않다.

이상적 침전지에서 제거율은 표면부하율이 낮을수록 커지므로, 표면부하율을 높이는 조건이 정답이다.

침전지 면적이 그대로인 채 유입 유량을 늘리면 표면부하율(Q/A)이 커져 체류시간이 짧아지고 플록이 가라앉을 시간을 얻지 못해 제거율이 낮아진다.

• 플록의 침강속도를 크게 하면 같은 체류시간에도 더 많은 입자가 가라앉아 제거율이 높아진다.
• 표면부하율을 낮게 설계하면 체류시간이 늘어나 제거율이 높아진다.
• 다층침전지를 도입하면 유효 침전 면적이 늘어 표면부하율이 낮아지는 효과가 있다.

표면부하율 공식으로 필요한 침전지 수면적을 먼저 구한 뒤 길이로 나누면 폭이 나온다.

$A = \dfrac{Q}{v_0}$
$A = \dfrac{3{,}600}{60} = 60\ \mathrm{m^2}$
$B = \dfrac{A}{L} = \dfrac{60}{12} = 5\ \mathrm{m}$

표면부하율은 평면적(길이×폭)에 대해서만 정의되므로 유효수심 5m은 이 계산에 쓰이지 않는다.

축동력 공식에 주어진 값을 대입해 전양정을 역산하면 답이 나온다.

$P = \dfrac{\gamma Q H}{102\,\eta}$
$20 = \dfrac{1{,}000 \times 0.2 \times H}{102 \times 0.8}$
$H = \dfrac{20 \times 102 \times 0.8}{1{,}000 \times 0.2} \approx 8.2\ \mathrm{m}$

여기서 102는 kgf·m/s를 kW로 바꾸는 환산상수이며 중력가속도 9.8을 반영한 값이다.

정수장과 배수지의 수면표고 차에 손실수두를 더한 값이 전양정이 되며, 이를 동력 공식에 대입하면 필요한 펌프 동력이 나온다.

$H = 25 + 5 = 30\ \mathrm{m}$
$P = \dfrac{9.8\,Q H}{\eta}$
$P = \dfrac{9.8 \times 3 \times 30}{0.75} = 1{,}176\ \mathrm{kW}$

손실수두를 더하지 않고 표고차 25m만 대입하면 더 작은 값이 나와 오답으로 이어진다.

펌프 상사법칙에서 임펠러 직경이 같을 때 동력은 회전수의 세제곱에 비례한다는 관계가 근거다.

$Q_2 = Q_1\left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)^1$
$H_2 = H_1\left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)^2$
$P_2 = P_1\left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)^3$

• 지수를 2로 쓴 관계식들은 동력이 아니라 전양정과 회전수의 관계식이다.
• 회전수 비를 거꾸로 쓴 관계식들은 방향이 반대라 회전수가 커질수록 오히려 값이 줄어드는 것으로 잘못 나타난다.

펌프의 성능곡선은 가로축을 토출량(유량)으로 두고 전양정·축동력·효율을 각각의 곡선으로 나타낸 것이 정의다.

세 가지 성능지표는 모두 유량이 변할 때 어떻게 달라지는지를 보기 위한 것이므로 유량이 독립변수, 즉 가로축이 되어야 한다.

• 가로축을 전양정으로 두는 설명은 독립변수와 종속변수를 뒤바꾼 것이다.
• 가로축을 축동력으로 두는 설명도 마찬가지로 방향이 바뀌었다.
• 가로축을 효율로 두는 설명 역시 유량이 아닌 결과값을 기준축으로 삼은 오류다.

공동현상은 흡입측 압력이 포화증기압 아래로 떨어질 때 발생하므로, 흡입압력을 높게 유지하거나 펌프가 요구하는 흡입수두를 낮추는 조치가 방지 대책이 된다.

펌프의 회전속도를 낮추면 필요흡입수두(NPSHre)가 작아져 같은 흡입 조건에서도 공동현상에 대한 여유가 커진다.

• 흡입측 밸브를 잠그고 운전하면 흡입압력이 급격히 낮아져 오히려 공동현상을 유발한다.
• 펌프 설치위치를 높이면 흡입양정이 커져 흡입압력이 낮아지므로 공동현상 위험이 커진다.
• 흡입관의 손실을 크게 두면 흡입측 압력강하가 커져 공동현상 위험이 커진다.