18년 1회차

엽록체가 광합성에 쓰는 주된 파장은 가시광선이다.

엽록소는 사람 눈에 보이는 파장 범위 중 청색과 적색 빛을 주로 흡수하고, 녹색 빛은 반사해 잎이 초록으로 보인다.

• 방사선은 에너지가 매우 커 생체 분자를 손상시키며 광합성 에너지원으로 쓰이지 않는다.
• 자외선은 가시광선보다 짧은 파장으로 세포·DNA 손상을 일으키는 쪽이다.
• 적외선은 가시광선보다 긴 파장으로 주로 열(온실효과)과 관련되며 광합성 흡수 대역이 아니다.

스토크스 법칙에서 침강 속도는 (입자 밀도 − 유체 밀도) × 지름의 제곱에 비례하므로, 입자 B의 침강 속도는 0.040 m/s이다.

공식: $v_s = \dfrac{(\rho_s - \rho)\, g\, d^2}{18\mu}$
비율: $\dfrac{v_B}{v_A} = \dfrac{(3000-1000)\times 0.20^2}{(2000-1000)\times 0.10^2} = \dfrac{2000 \times 0.04}{1000 \times 0.01} = 8$
결과: $v_B = 8 \times 0.0050 = 0.040\ \mathrm{m/s}$

• 0.015는 밀도차 대신 비중 자체의 비(1.5배)를 쓰고 지름도 제곱하지 않은(2배) 값이다.
• 0.020은 지름 제곱(4배)만 반영하고 밀도차 효과(2배)를 빠뜨린 값이다.
• 0.030은 밀도차 대신 비중 자체의 비(1.5배)에 지름 제곱(4배)을 곱한 값이다.

제3형 침전(지역 침전, 간섭 침전)에서는 입자들이 서로의 상대적 위치를 유지한 채 한 덩어리로 침전하므로, 위치를 크게 바꾼다는 설명이 옳지 않다.

고농도 입자들이 서로 간섭하여 층(blanket)을 이루며 내려가고, 위쪽에 맑은 물과 뚜렷한 경계면이 생긴다.

• 제1형(독립 침전): 입자가 다른 입자의 영향 없이 개별적으로 침전한다 — 옳은 설명.
• 제2형(응집 침전): 입자들이 응집하여 플록을 형성하며 침전 속도가 커진다 — 옳은 설명.
• 제4형(압밀 침전): 고농도 슬러지가 아래층에 쌓이며 자체 무게로 압밀된다 — 옳은 설명.

음의 세기 레벨은 $SIL = 10\log_{10}\left(\dfrac{I}{I_o}\right)\ \mathrm{dB}$로 정의한다.

벨(B) 단위의 상용로그 비에 10을 곱해 데시벨로 바꾸며, 대상 음의 세기를 기준 음의 세기로 나눈다.

• $\log_{10}(I_o/I)$는 10배 계수가 없고 분자·분모도 뒤바뀌어 있다.
• $\log_{10}(I/I_o)$는 비의 방향은 맞지만 10배 계수가 빠져 벨 단위 값이 된다.
• $10\log_{10}(I_o/I)$는 분자·분모가 뒤바뀌어 음이 셀수록 레벨이 작아지는 식이다.

총 대장균군은 그람 음성의 무포자 간균이므로, 그람 양성이라는 설명이 옳지 않다.

총 대장균군은 호기성 또는 통성 혐기성이며 락토스를 분해해 가스를 생성하는 세균군으로 정의된다.

• 락토스를 발효시켜 35°C에서 48시간 내 기체를 생성하는 세균을 포함한다는 것은 총 대장균군의 정의이다 — 옳은 설명.
• E. coli는 분변성 대장균군의 대표 종이며 총 대장균군에도 포함된다 — 옳은 설명.
• 분변성 대장균군은 온혈 동물의 장에서 유래하므로 분변 오염의 지표가 된다 — 옳은 설명.

고위발열량과 저위발열량의 차이는 생성 수분의 증발잠열이므로, 생성 수분량은 1.25 kg이다.

공식: $H_h - H_l = 600 \times W$
대입: $11000 - 10250 = 750 = 600 \times W$
결과: $W = \dfrac{750}{600} = 1.25\ \mathrm{kg}$

• 0.75는 발열량 차이 750을 1000으로 나눈 값으로, 증발열을 잘못 적용한 결과이다.
• 1.00·1.50은 발열량 차이와 증발열의 비에서 나오지 않는 값이다.

공기 중 음속은 온도가 상승하면 증가하므로, 감소한다는 설명이 옳지 않다.

공기 중 음속은 절대온도의 제곱근에 비례하며, 근사식은 $c \approx 331.5 + 0.6\,t\ \mathrm{m/s}$이다.

• 0℃, 1기압 공기에서 음속이 약 331 m/s라는 것은 옳다.
• 물속에서도 일반적인 수온 범위에서는 온도가 오르면 음속이 증가한다 — 옳은 설명.
• 마하 수는 물체의 이동 속도를 음속으로 나눈 비율이다 — 옳은 설명.

공동 현상은 흡입 측 압력이 낮아질 때 생기므로, 흡입손실수두가 클 때 발생하기 쉽다. 작을 때 발생하기 쉽다는 설명이 옳지 않다.

흡입 양정·손실이 커서 유효흡입수두(NPSH)가 부족해지면 물의 압력이 포화증기압 아래로 떨어져 기포가 생긴다.

• 유속 급변·와류 등으로 물속에 기포가 형성되는 현상이라는 정의는 옳다.
• 공동 현상이 생기면 소음·진동·침식과 함께 양수 기능이 저하된다 — 옳은 설명.
• 회전수를 낮추면 필요흡입수두가 줄어 공동 현상 방지에 도움이 된다 — 옳은 설명.

질소 산화물 제거에 가장 효과적인 장치는 선택적 촉매환원(SCR) 장치이다.

SCR은 암모니아 등 환원제를 주입해 촉매 위에서 $\mathrm{NO_x}$를 $\mathrm{N_2}$와 $\mathrm{H_2O}$로 환원시키는 배연 탈질 기술이다.

• 물 세정 흡수탑: 수용성 가스 제거에는 쓰이지만 NO는 물에 잘 녹지 않아 탈질 효율이 낮다.
• 전기집진기: 입자상 물질(먼지)을 정전기력으로 제거하는 장치이다.
• 여과집진기: 여과포로 입자상 물질을 걸러내는 장치이다.

단위 무게당 발열량은 플라스틱이 가장 높다.

플라스틱은 탄소·수소 함량이 높고 수분·회분이 적어 석유계 연료에 가까운 고발열량을 가진다.

• 종이: 셀룰로오스 성분으로 산소 함량이 높아 플라스틱보다 발열량이 낮다.
• 목재: 종이와 비슷한 셀룰로오스계로 발열량이 플라스틱보다 낮다.
• 음식물 쓰레기: 수분 함량이 매우 높아 발열량이 가장 낮은 축에 속한다.

pH가 높아지면 HOCl이 $OCl^{-}$로 해리되므로 $HOCl/OCl^{-}$ 비율은 작아진다는 점에서, 비율이 커진다는 설명이 옳지 않다.

차아염소산은 $\mathrm{HOCl \rightleftharpoons H^+ + OCl^-}$로 해리하며, 수소이온이 줄어드는 높은 pH에서는 평형이 오른쪽으로 이동한다.

• 염소가 유기물과 반응해 트리할로메탄 같은 발암성 소독부산물을 만든다는 설명은 옳다.
• 염소가 암모니아와 반응해 모노클로라민·다이클로라민 등 결합 잔류 염소를 만든다는 설명은 옳다.
• 암모니아가 있는 물에서 유리 잔류 염소를 유지하려면 불연속점 이상으로 염소를 주입해야 한다는 설명은 옳다.

정수장 응집 침전지 슬러지는 응집제(알루미늄·철염)와 점토·모래 등 무기물이 주성분이므로 유기성 슬러지에 해당하지 않는다.

유기성 슬러지는 생물학적 처리나 유기물 분해 과정에서 발생해 유기물 함량이 높은 슬러지를 말한다.

• 생물학적 처리공정의 잉여 슬러지: 미생물 덩어리로 대표적인 유기성 슬러지이다.
• 음식물 쓰레기 처리공정의 고형물: 유기물이 주성분이다.
• 정화조 찌꺼기: 분뇨 유래 유기물이 주성분이다.

광화학 스모그의 반응물·생성물에 해당하지 않는 것은 황 산화물이다.

광화학 스모그는 질소 산화물과 탄화수소가 햇빛(자외선)을 받아 반응하여 오존·PAN·알데하이드 등 광화학 산화제를 생성하는 현상이다. 황 산화물은 런던형(환원형) 스모그의 주원인 물질이다.

• 탄화수소: 광화학 반응의 반응물이다.
• 질소 산화물: 광화학 반응의 반응물이다.
• 오존: 광화학 반응의 대표적인 생성물(2차 오염물질)이다.

pH 7.6에서는 중탄산 이온이 주된 알칼리도 물질이고, 비탄산 경도는 60 mg $\mathrm{CaCO_3}$/L이다.

pH 8.3 미만에서는 탄산 이온이 거의 없고 알칼리도의 대부분이 $\mathrm{HCO_3^-}$이다.

총 경도가 알칼리도보다 크므로 탄산 경도 = 알칼리도 = 190이다.
비탄산 경도: $250 - 190 = 60\ \mathrm{mg\,CaCO_3/L}$

• 탄산 이온을 주된 물질로 보는 것은 pH가 8.3 이상일 때에 해당하므로 맞지 않다.
• 190은 탄산 경도(= 알칼리도)이며 비탄산 경도가 아니다.

크로뮴은 +6가가 +3가보다 독성이 훨씬 강하다. 따라서 +3가가 더 강하다는 설명이 옳지 않다.

6가 크로뮴은 산화력이 강하고 세포막 투과성이 높아 발암성을 띠며, 처리 시 3가로 환원시킨 뒤 침전시킨다.

• 황산 구리는 조류 제거제로 부영양화 호수에 살포되기도 한다 — 옳은 설명.
• 납은 과거 휘발유 노킹 방지제(사에틸납)로 쓰여 도로변 토양에서 검출된다 — 옳은 설명.
• 수은은 상온에서 액체인 유일한 금속이다 — 옳은 설명.

동점도계수는 점도를 밀도로 나눈 값이므로, 속도로 나눈다는 설명이 옳지 않다.

공식: $\nu = \dfrac{\mu}{\rho}$, 단위는 $\mathrm{m^2/s}$이다.

• 액체(물)는 온도가 오르면 분자 간 응집력이 약해져 점도가 감소한다 — 옳은 설명.
• 뉴턴 유체는 전단응력이 속도 경사에 비례한다($\tau = \mu \dfrac{du}{dy}$) — 옳은 설명.
• 기체(공기)는 온도가 오르면 분자 운동량 교환이 활발해져 점도가 증가한다 — 옳은 설명.

MBR은 막으로 미생물을 완전히 보유하므로 슬러지 체류 시간(SRT)을 길게 운전하여 잉여 슬러지를 줄인다. SRT를 짧게 한다는 설명이 옳지 않다.

막분리로 고액분리를 하므로 침전지가 필요 없고, 반응조 내 MLSS를 고농도로 유지할 수 있다.

• 2차 침전지가 생략되어 부지 공간을 절약할 수 있다 — 옳은 설명.
• 고농도 미생물 덕분에 수리학적 체류 시간을 짧게 유지할 수 있다 — 옳은 설명.
• 막 오염·노후로 주기적인 막 교체 비용이 발생한다 — 옳은 설명.

염소가 함유된 플라스틱(PVC 등)은 연소 시 다이옥신 생성을 오히려 늘리므로 RDF 원료에서 최대한 배제해야 한다. 이를 많이 사용하는 것이 바람직하다는 설명이 옳지 않다.

RDF는 가연성 폐기물을 선별·파쇄·건조·성형한 고형 연료로, 염소 함량을 낮게 관리하는 것이 품질의 핵심이다.

• 성분 조성이 균일해야 연소가 안정적이다 — 옳은 설명.
• 펠렛형·분말형 등 다양한 형태로 제조된다 — 옳은 설명.
• 함수량을 줄이면 발열량이 높아진다 — 옳은 설명.

1주 동안 배출된 $\mathrm{SO_2}$ 질량을 혼합 공간 부피로 나누면 최종 농도는 1,120 $\mu g/m^{3}$이다.

하루 S 배출: $200 \times 0.04 = 8\ \mathrm{t}$
하루 $\mathrm{SO_2}$ 배출: $8 \times \dfrac{64}{32} = 16\ \mathrm{t}$
1주 $\mathrm{SO_2}$: $16 \times 7 = 112\ \mathrm{t} = 1.12 \times 10^{14}\ \mu\mathrm{g}$

부피: $1000 \times 10^{6}\ \mathrm{m^2} \times 100\ \mathrm{m} = 10^{11}\ \mathrm{m^3}$
농도: $\dfrac{1.12 \times 10^{14}}{10^{11}} = 1120\ \mu\mathrm{g/m^3}$

• 560은 S를 $\mathrm{SO_2}$로 환산(×2)하지 않고 황 질량만으로 계산한 값이다.
• 112·56은 단위 환산 자릿수를 잘못 처리했을 때 나오는 값이다.

해수의 평균 염도는 약 35‰(3.5%)이므로, 3.5‰라는 설명이 옳지 않다.

‰는 천분율이므로 3.5%는 35‰에 해당하며, 3.5‰는 실제 값의 1/10이다.

• 해수의 pH는 탄산염 완충 작용으로 약 7.5~8.5의 약알칼리성이다 — 옳은 설명.
• 기체 용해도는 수온이 낮을수록 증가하므로 용존 산소도 증가한다 — 옳은 설명.
• 해수 밀도는 온도가 오르면 작아지고 염도가 높으면 커진다 — 옳은 설명.