19년 1회차

먼지 농도는 포집 먼지량 ÷ 흡인 공기량으로 구하며, 100 $\mu g/m^{3}$이 된다.

포집 먼지량: $1060-1000=60\ \mathrm{mg}=60000\ \mathrm{\mu g}$
흡인 공기량: $1.0\ \mathrm{m^3/min}\times 600\ \mathrm{min}=600\ \mathrm{m^3}$

농도: $\dfrac{60000\ \mathrm{\mu g}}{600\ \mathrm{m^3}}=100\ \mathrm{\mu g/m^3}$

• 25·50·75 $\mu g/m^{3}$이 나오려면 흡인 공기량이 각각 2,400·1,200·800 m³여야 하므로 10시간(600분) 운전량과 맞지 않는다.

부영양화가 진행되면 소수 조류가 우점하므로 생물종의 다양성은 오히려 감소한다.

영양염 과잉으로 특정 조류가 대량 번식하고, 사멸 후 분해 과정에서 용존산소가 고갈되어 다른 생물이 살기 어려워진다.

• 사멸한 조류는 분해되며 질소·인을 다시 내놓아 다른 조류 번식의 영양원이 된다.
• 조류가 생성한 용해성 유기물(지오스민 등)은 맛·냄새 문제를 일으킨다.
• 유기물이 분해되면서 산소를 소비하므로 수중 DO가 감소한다.

생분해성 유기물이 유입될 때 수중의 산소를 소모하는 것은 호기성 미생물이므로, 혐기성 미생물이라 한 설명이 틀렸다.

혐기성 미생물은 산소가 없는 조건에서 활동하므로 DO를 소모하는 주체가 아니다. DO 소모는 호기성 분해의 결과다.

• 염소이온 등 용존 염류 농도가 높을수록 산소 용해도는 감소한다(염분 효과).
• 수온이 높을수록 기체의 용해도가 낮아져 DO 포화농도가 감소한다.
• 헨리 법칙에 따라 용존산소량은 접촉하는 산소의 분압에 비례한다.

수심을 깊게 해 체류시간을 늘리면 정체 수역이 되어 조류가 증식하기 쉬워지므로 억제 방안이 아니다.

조류 억제의 핵심은 영양염(질소·인) 차단과 빛 차단, 그리고 체류시간 단축·순환 촉진이다.

• 차광막으로 빛을 차단하면 광합성이 제한되어 조류 증식이 억제된다.
• 질소와 인의 유입을 줄이는 것은 부영양화 방지의 근본 대책이다.
• 하수 고도처리는 질소·인을 제거해 호소로 들어가는 영양염 부하를 줄인다.

정상상태 완전혼합반응기의 반응속도는 (유입수 농도 − 유출수 농도)를 체류시간으로 나눈 식이다.

반응기 물질수지는 유입량 − 유출량 − 반응 소모량 = 0 이다.
$Q C_A - Q C_{A0} - r_A V = 0$
양변을 V로 나누고 $\theta = V/Q$ 를 쓰면 $r_A = \dfrac{C_A - C_{A0}}{\theta}$ 가 된다.

• 분자를 유출수 − 유입수 농도로 쓴 식은 부호가 반대여서 소모 속도가 음수로 나온다.
• 분모를 유입수 농도로 둔 식은 농도를 농도로 나눈 무차원 비가 되어 농도/시간 단위의 속도식이 아니다.
• 농도에서 체류시간을 빼는 식은 차원이 서로 다른 양을 뺀 것이라 성립하지 않는다.

식에서 P는 시료의 희석배율(희석시료 중 시료가 차지하는 비율)이므로 이 설명이 옳다.

식종 희석법에서 $\mathrm{DO_i}$ 는 희석시료의 초기 용존산소, $\mathrm{DO_f}$ 는 5일 배양 후 용존산소이다. $\mathrm{B_i}$·$\mathrm{B_f}$ 는 식종희석수(대조)의 배양 전·후 용존산소로, 식종에 의한 산소 소비를 보정한다.

• 초기 DO 항을 식종희석수의 5일 배양 후 농도로 본 설명은 틀리다. 그 값은 대조의 배양 후 DO 항에 해당한다.
• 최종 DO 항을 초기 용존산소로 본 설명은 초기·최종을 뒤바꾼 것이다.
• 초기 DO 항을 5일 배양 후 농도로 본 설명도 초기·최종을 뒤바꾼 것이다.

수분함량이 증가하면 입자의 전기 비저항이 낮아져 전기집진 효율은 오히려 증가하므로 감소한다는 설명이 틀렸다.

비저항이 지나치게 높은 먼지는 역전리를 일으키므로 수분(조습)이나 $\mathrm{SO_3}$ 주입으로 비저항을 낮춰 효율을 높인다.

• 비저항이 매우 높은 입자는 역전리 현상 때문에 제어가 어렵다.
• 전기집진장치는 입자상 물질 제거 장치로 가스상 오염물질은 제거하지 못한다.
• 미세입자까지 높은 효율로 포집할 수 있는 것이 전기집진장치의 장점이다.

증기의 응축이나 화학반응으로 생성된 액체 입자는 미스트(mist)다.

미스트는 액적 형태의 입자상 물질로 서브마이크로미터~수 μm 범위의 크기를 가진다.

• 먼지(dust)는 파쇄·연마 등 기계적 작용으로 생긴 고체 입자다.
• 스모그(smog)는 연기와 안개가 섞이거나 광화학 반응으로 생긴 복합 대기오염 현상이다.
• 박무(haze)는 미세한 입자가 대기 중에 퍼져 시정을 떨어뜨리는 현상으로, 액체 입자 자체를 가리키는 말이 아니다.

지하수는 지층을 통과하며 광물질을 용해하므로 지표수보다 경도가 높다. 경도가 낮다는 설명이 틀렸다.

지하수는 칼슘·마그네슘 등 무기 염류가 풍부하고 수온·수질 변화가 작은 것이 특징이다.

• 지하수에는 천층수, 심층수, 복류수, 용천수 등이 포함된다.
• 피압 지하수는 불투수층 사이에 갇혀 있어 자유면 지하수보다 수온과 수질이 안정하다.
• 저투수층(aquitard)은 물을 전달하는 능력은 낮지만 물을 저장할 수는 있다.

매립가스 발생은 호기성 단계 → 유기산 생성 단계(통성 혐기성) → 혐기성 단계 → 혐기성 안정화 단계 순으로 진행된다.

매립 초기에는 잔류 산소로 호기성 분해가 일어나고, 산소가 고갈되면 통성 혐기성균이 유기산을 만들며, 이후 메탄 생성이 시작되어 메탄·이산화탄소 조성이 일정해지는 안정화 단계에 이른다.

• 호기성 단계 직후에 혐기성(메탄 생성) 단계를 둔 순서는 유기산 생성 단계가 메탄 생성보다 앞선다는 점에 어긋난다.
• 혐기성 단계로 시작하는 순서들은 매립 직후 공극 내 산소에 의한 호기성 분해가 먼저 일어난다는 점에 어긋난다.

콜로이드는 입자가 매우 작아 모래여과만으로는 완전히 제거되지 않는다.

콜로이드는 표면전하에 의한 반발력으로 안정하게 분산되어 있으므로, 응집제로 전하를 중화해 플록을 만든 뒤 침전·여과해야 제거된다.

• 콜로이드 입자는 매우 작아 브라운 운동을 한다.
• 콜로이드는 표면전하를 띠며, 이것이 입자 간 반발로 안정성을 유지하게 한다.
• 콜로이드의 입자 크기는 대략 0.001~1 μm 범위다.

분산제로 기름을 미세 입자로 분산시키는 방법이 화학적 방법이다.

분산제는 계면활성 작용으로 유막을 작은 기름방울로 쪼개 수중으로 퍼뜨려 자연 분해를 촉진한다.

• 진공장치로 기름을 빨아들이는 것은 물리적(기계적) 회수 방법이다.
• 비중차를 이용한 원심분리는 물리적 분리 방법이다.
• 패드형·롤형 흡착제로 기름을 흡수하는 것은 물리적 흡착 회수 방법이다.

전구물질이 비산재·염소 공여체와 반응해 생성되는 다이옥신은 약 300℃ 전후의 저온 구간에서 최대로 생성되므로, 600℃ 이상에서 최대라는 설명이 틀렸다.

다이옥신은 고온 연소 영역에서는 분해되며, 배출가스가 냉각되는 과정에서 비산재 표면의 촉매 반응으로 재합성된다. 그래서 배출가스를 급랭해 이 온도 구간을 빠르게 지나게 한다.

• PVC·리그닌 같은 유기물과 NaCl·HCl·염소 같은 염소 공여체로부터 생성될 수 있다.
• 클로로페놀(CP)·PCB 같은 전구물질이 반응해 PCDD/PCDF로 전환된다.
• 쓰레기에 원래 들어 있던 PCDD/PCDF가 연소 중 파괴되지 않고 배출되는 경로도 있다.

건조 공기 중 부피 농도가 가장 낮은 것은 수소($\mathrm{H_2)}$다.

건조 공기 중 농도는 아르곤 > 이산화탄소 > 메탄 > 수소 순이다. 수소는 메탄보다도 낮은 sub-ppm 수준이다.

• 아르곤은 질소·산소 다음으로 많은 성분으로 퍼센트 단위로 존재한다.
• 이산화탄소는 수백 ppm 수준으로 아르곤보다는 적지만 메탄·수소보다 훨씬 많다.
• 메탄은 ppm 수준으로 이산화탄소보다 적지만 수소보다는 많다.

분배계수 Kow는 옥탄올-물 분배계수로, 유해물질의 전기전도도가 아니라 소수성(지용성)을 나타낸다.

Kow가 클수록 물질이 지방 조직에 잘 녹아 생물농축되기 쉽다.

• 96HLC50은 96시간 노출 시 시험생물의 50%가 죽는 농도(반치사 농도)다.
• BF는 생물체 내 농도와 환경 중 농도의 비인 생물농축계수다.
• LD50은 실험동물의 50%가 치사하는 투여 용량이다.

아산화질소($\mathrm{N_2O)}$의 지구온난화지수는 이산화탄소의 수백 배 수준이며, 15,100배는 육불화황($\mathrm{SF_6)}$ 같은 불소계 가스에 해당하는 크기라 틀렸다.

GWP는 이산화탄소를 1로 한 상대적 온난화 능력으로, 메탄 < 아산화질소 < 불소계 가스 순으로 커진다.

• 온실가스는 태양의 단파장 복사는 통과시키고 지표의 장파장(적외선) 복사는 흡수해 온실효과를 일으킨다.
• 20년 기준에서 메탄의 GWP는 이산화탄소의 수십 배(약 62배)로 제시된다.
• 수증기는 자연 온실효과에 가장 크게 기여하는 기체로 기여도가 약 60%로 알려져 있다.

용매는 추출 후 증류로 회수·재사용해야 하므로 끓는점이 낮을 것이 선택기준이다.

좋은 추출 용매는 분배계수가 높고, 물에 잘 녹지 않으며, 물과 밀도 차가 커서 상분리가 쉬워야 한다.

• 분배계수가 낮으면 제거 대상 성분이 용매 쪽으로 잘 옮겨가지 않으므로 높아야 한다.
• 물에 대한 용해도가 높으면 용매가 물과 섞여 분리·회수가 어려우므로 낮아야 한다.
• 밀도가 물과 같으면 두 상이 분리되지 않으므로 밀도 차가 커야 한다.

음의 크기가 2배(1 sone→2 sone)가 되면 크기레벨은 10 phon 증가하므로 50 phon이고, 1,000 Hz에서는 phon과 dB 값이 같아 50 dB이다.

관계식: $S=2^{(P-40)/10}$
대입: $2=2^{(P-40)/10}\ \Rightarrow\ \dfrac{P-40}{10}=1$
결과: $P=50\ \mathrm{phon}$

• 60·70·80 dB은 각각 4·8·16 sone에 해당하는 값이다.

토지경작(land farming)은 오염 토양을 굴착해 지표에 펴고 경작하는 방식이므로 원위치 처리기술이 아니다(ex-situ).

원위치(in-situ) 기술은 토양을 굴착하지 않고 그 자리에서 공기·물·미생물 등을 주입하거나 추출해 정화한다.

• 토양증기추출은 불포화대에 추출정을 설치해 휘발성 오염물질을 진공으로 뽑아내는 원위치 기술이다.
• 바이오벤팅은 불포화대에 공기를 공급해 토착 미생물의 분해를 촉진하는 원위치 기술이다.
• 토양세정은 오염 부지에 세정액을 주입해 오염물질을 씻어내 회수하는 원위치 기술이다.

소음저감 기술은 흡음·차음(반사·투과)·회절 등 음의 기본 전파 특성과 밀접하게 관련되므로 옳은 설명이다.

방음벽은 회절과 투과를, 흡음재는 흡수를 이용하는 등 저감 대책은 음파의 전파 원리에 기반한다.

• 소리는 비탄성 매질이 아니라 탄성 매질을 통해 전파되는 파동이다.
• 1초당 사이클 수는 주파수이고 한 사이클에 걸리는 시간이 주기이므로 정의가 서로 뒤바뀌었다.
• 감각소음레벨(PNL)은 주로 항공기 소음 평가에 쓰이며, 환경소음 평가지수는 소음원 종류에 따라 다르게 적용한다.