17년 1회차

재포기는 대기의 산소가 수면을 통해 녹아드는 과정이므로 용존산소를 소모하지 않고 오히려 공급한다.

하천의 용존산소는 미생물·생물의 산소 이용으로 줄고, 재포기와 광합성으로 보충된다.

• 유기물 분해: 호기성 미생물이 유기물을 분해하며 산소를 소비한다.
• 조류의 호흡: 조류는 낮에 광합성을 하지만 호흡은 밤낮 계속되어 산소를 소모한다.
• 질산화: 암모니아성 질소가 아질산·질산으로 산화되는 과정에서 많은 산소가 쓰인다.

낮에 조류는 빛을 이용해 광합성을 하므로 $\mathrm{CO_2}$를 소비하고 산소를 생성한다. 용존산소가 소모되고 $\mathrm{CO_2}$가 생성된다는 설명이 옳지 않다.

부영양화로 조류가 번성하면 수질의 맛·냄새·탁도·pH가 함께 변한다.

• 이취미 물질 증가: 남조류 등이 Geosmin, 2-MIB 같은 흙냄새·곰팡이 냄새 물질을 낸다.
• pH 증가: 광합성으로 물속 $\mathrm{CO_2}$가 제거되어 pH가 올라간다.
• 투명도 저하: 조류 세포가 물을 탁하게 하여 투명도가 낮아진다.

비점 오염원은 초기 강우에 쌓인 오염물질이 한꺼번에 씻겨 나와 농도 변화가 크다. 초기 강우의 영향이 없고 농도 변화가 없다는 설명이 옳지 않다.

비점 오염원은 배출 지점이 특정되지 않고 강우 시 간헐적으로 유입되는 것이 특징이다.

• 간헐적 유입: 강우 유출에 따라 비정기적으로 들어온다는 점에서 점 오염원과 구별된다.
• 저감 시설: 인공 습지, 침투 시설, 식생형 시설 등으로 유출수를 저류·여과·침투시킨다.
• 광산·벌목장·임야: 넓은 면적에서 분산 배출되므로 오염물질을 차집하기 어렵다.

온실가스는 지표면이 방출하는 장파장(적외선) 복사를 흡수해 온실효과를 일으킨다. 단파장에서 더 크다는 설명이 옳지 않다.

태양의 단파장 복사는 대기를 비교적 잘 통과하지만, 지표에서 다시 나가는 장파장 복사는 온실가스에 흡수되어 열이 대기에 갇힌다.

• 대표 온실가스: 배출량과 기여도 면에서 $\mathrm{CO_2}$가 대표적이다.
• 복사열 차단: $\mathrm{CO_2}$는 지표의 복사열이 우주로 빠져나가는 것을 막는다.
• 배출원: 화석연료 사용, 산업 공정, 농업 등에서 배출된다.

F/M비는 0.10 kgBOD/kgMLVSS·d이다.

F/M비는 하루 유입 BOD 부하를 포기조 MLVSS 양으로 나눈 값이므로 BOD 농도를 체류시간과 MLVSS 농도의 곱으로 나눈다.

$F/M = \dfrac{S_0}{t \cdot X_v}$
$X_v = 2500 \times 0.8 = 2000\ \mathrm{mg/L}, \quad t = 24\ \mathrm{hr} = 1\ \mathrm{d}$
$F/M = \dfrac{200}{1 \times 2000} = 0.10\ \mathrm{d^{-1}}$

• 0.01은 계산값의 10분의 1로, 부하를 과소 산정한 값이다.
• 0.08은 MLVSS 대신 MLSS(2,500 mg/L)로 나눈 값이다.
• 1.00은 계산값의 10배로, 부하를 과대 산정한 값이다.

하천이 추가로 받아들일 수 있는 허용 BOD 부하량을 구해 돼지 1마리당 부하로 나누면 750마리이다.

허용 농도 증가분: $2 - 1 = 1\ \mathrm{mg/L} = 1\ \mathrm{g/m^3}$
허용 부하량: $1\ \mathrm{g/m^3} \times 1{,}500{,}000\ \mathrm{m^3/day} = 1{,}500\ \mathrm{kg/day}$

사육 가능 돼지 수: $\dfrac{1{,}500\ \mathrm{kg/day}}{2\ \mathrm{kg/day}} = 750$

취수 유량은 $Q_1 \approx 0.9$, $Q_2 \approx 7.1\ \mathrm{m^3/sec}$이다.

유량 수지와 염분 물질수지를 연립한다. 목표 농도 0.1 g/L는 100 ppm(mg/L)이다.

$Q_1 + Q_2 = 8$
$500 Q_1 + 50 Q_2 = 100 \times 8 = 800$
$450 Q_1 = 800 - 400 = 400 \Rightarrow Q_1 \approx 0.89,\ Q_2 \approx 7.11$

• 3.5, 4.5는 혼합 농도가 약 247 ppm이 되어 기준을 넘는다.
• 2.8, 5.2는 혼합 농도가 약 208 ppm이 되어 기준을 넘는다.
• 1.4, 6.6은 혼합 농도가 약 129 ppm이 되어 기준을 넘는다.

연소 과정에서 배출되는 질소 산화물은 대부분 NO(일산화질소) 형태이다. 무색 기체인 것은 NO이고, $\mathrm{NO_2}$는 적갈색 기체이므로 이 설명은 옳지 않다.

배출된 NO는 대기 중에서 산화되어 $\mathrm{NO_2}$가 되고, $\mathrm{NO_2}$가 광화학 반응·산성비·부식 등 2차 영향을 일으킨다.

• 오존 증가: $\mathrm{NO_2}$가 햇빛에 광분해되며 생긴 산소 원자가 산소와 결합해 오존을 만든다.
• 가시도 영향: $\mathrm{NO_2}$는 물·알칼리에 흡수되어 질산염 입자를 형성하고, 빛을 흡수해 시정을 떨어뜨린다.
• 금속 부식: 습도가 높으면 질산으로 변해 금속을 부식시킨다.

다이옥신을 파괴하려면 충분히 높은 온도에서 충분한 체류시간을 확보해야 한다. 550℃는 파괴에 부족한 낮은 온도이므로 이 대책은 옳지 않다.

다이옥신은 연소 후 배가스가 식는 구간에서 재합성되므로, 고온 완전연소와 배가스 급랭·흡착 제거를 함께 적용한다.

• 재형성: 배가스가 냉각되는 300℃ 부근에서 다이옥신이 다시 만들어진다.
• 배출 공정 개선: 연소 조건과 방지시설을 개선해 배출 기준 이하로 낮춘다.
• 활성탄 흡착: 분말 활성탄에 다이옥신을 흡착시킨 뒤 집진기로 함께 포집한다.

전과정평가는 ISO 14040 계열의 제품 환경성 평가 기법이다. 환경경영시스템(EMS) 규격은 ISO 14001로 별개의 것이므로 이 설명이 옳지 않다.

LCA는 제품 하나의 "요람에서 무덤까지" 환경부하를 정량화하는 도구이고, EMS는 조직의 환경경영 체계를 인증하는 규격이다.

• 전과정 분석: 원료 채취부터 폐기까지 환경부하를 정량적으로 분석·평가한다.
• 제품 비교: 여러 제품의 환경부하를 비교하는 데 활용할 수 있다.
• 4단계 구성: 목적 및 범위 설정, 목록 분석, 영향 평가, 결과 해석으로 이루어진다.

마스킹은 저음이 고음을 잘 가린다. 고음이 저음을 잘 마스킹한다는 설명이 옳지 않다.

마스킹 효과는 큰 소리 때문에 작은 소리가 들리지 않는 현상으로, 두 음의 주파수가 가까울수록 커진다.

• 발생 원리: 음파의 간섭에 의해 일어나는 현상으로 설명된다.
• 정의: 크고 작은 두 소리를 동시에 들을 때 큰 소리만 들리고 작은 소리는 들리지 않는 현상이다.
• 주파수 유사성: 두 음의 주파수가 비슷할수록 마스킹 효과가 커진다.

1차 생산력은 광합성으로 고정된 생물량·산소 발생·$\mathrm{CO_2}$ 흡수 등으로 측정하며, 일산화탄소는 광합성과 관계가 없으므로 측정 방법이 아니다.

광합성 반응에서 $\mathrm{CO_2}$가 흡수되고 산소가 발생하므로, 이 물질들의 변화나 생산된 유기물·엽록소 양을 지표로 삼는다.

• 수확 측정법: 일정 기간 생산된 생물량을 직접 거두어 무게를 잰다.
• 산소 측정법: 명병·암병의 용존산소 변화로 광합성량을 구한다.
• 엽록소 측정: 광합성 색소인 엽록소의 양으로 생산력을 추정한다.

쓰레기 소각장 등 연소 시설에서 생기는 대표적 환경호르몬은 다이옥신이다. DDT는 살충제(농약)로 연소 부산물이 아니므로 이 설명이 옳지 않다.

내분비계 장애물질은 체내 호르몬 작용을 교란하는 물질로, 농약·플라스틱 첨가제·연소 부산물 등 다양한 경로에서 나온다.

• 비스페놀A: 식품·음료 용기와 캔 내부 코팅에서 검출된다.
• 프탈레이트류: 플라스틱 가소제에서 검출된다.
• 기타 물질: 산업용 화학물질, 의약품, 일부 천연물질도 내분비계 장애물질로 거론된다.

퇴비화가 진행되면 미생물이 탄소를 이산화탄소로 방출하며 소비하므로 C/N비가 낮아진다.

퇴비화는 호기성 미생물에 의한 분해이므로 고온성 미생물이 활발한 온도, 중성 부근의 pH, 적절한 수분과 통기가 필요하다.

• 온도: 25~35℃는 너무 낮다. 병원균 사멸과 빠른 분해를 위해 이보다 높은 고온 단계가 필요하다.
• pH: 9 이상의 강알칼리는 암모니아 휘산을 늘리고 미생물 활동을 저해하므로 중성 부근이 적절하다.
• 수분: 40% 이하는 너무 건조해 미생물 활동이 떨어지므로 이보다 높게 유지한다.

전체 수분 함량은 28.0%이다.

성분별 수분 질량을 합한 뒤 전체 폐기물 질량으로 나누는 가중평균으로 구한다.

$W = 8(0.8) + 14(0.05) + 5(0.2) + 4(0.6) + 4(0.05) + 5(0.1)$
$W = 6.4 + 0.7 + 1.0 + 2.4 + 0.2 + 0.5 = 11.2\ \mathrm{kg}$
$\dfrac{11.2}{40} \times 100 = 28.0\%$

• 18.4%라면 수분이 약 7.4 kg이어야 하므로 성분별 합계 11.2 kg과 맞지 않는다.
• 25.2%라면 수분이 약 10.1 kg이어야 하므로 합계와 맞지 않는다.
• 32.5%라면 수분이 13.0 kg이어야 하므로 합계를 과대 산정한 값이다.

같은 크기의 소음원 n대를 합성하면 10 log n만큼 증가하므로 합성 소음 레벨은 80 dB이다.

공식: $L = L_1 + 10\log n$
대입: $L = 70 + 10\log 10 = 70 + 10$
결과: $L = 80\ \mathrm{dB}$

위해성 평가는 유해성 확인 → 용량/반응 평가 → 노출 평가 → 위해도 결정 순서로 진행된다.

먼저 물질이 어떤 유해성을 갖는지 확인하고, 노출량과 반응의 관계를 정량화한 뒤, 실제 노출 수준을 추정해 이를 종합하여 위해도를 결정한다.

• 용량/반응 평가로 시작하는 순서: 유해성이 확인되기 전에 용량-반응 관계를 따질 수 없다.
• 노출 평가로 시작하는 순서: 노출 평가는 유해성 확인과 용량/반응 평가 다음 단계이다.

바이오스파징은 포화대(지하수층)에 공기를 주입해 휘발성 유기물을 제거하는 공법이다. 불포화 토양층 처리에 효과적이라는 설명이 옳지 않다.

불포화층에 공기를 공급하는 것은 바이오벤팅·토양증기추출이고, 지하수면 아래에 공기를 불어넣는 것이 바이오스파징이다.

• 토양세척: 세척액으로 토양 입자에서 중금속을 분리하므로 중금속 오염 토양에 효과적이다.
• 바이오벤팅: 불포화층에 공기를 공급해 생분해를 촉진하며 토양증기추출법과 연계하기도 한다.
• 열탈착: 굴착한 오염 토양을 가열해 유해물질을 분리·분해한다.

환경영향평가에서 영향평가와 대안 비교에는 개발 행위와 환경 항목을 행과 열로 놓고 영향을 표시하는 매트릭스 분석이 일반적으로 쓰인다.

매트릭스는 여러 행위가 여러 환경 요소에 미치는 영향을 한눈에 정리하므로 대안 간 비교에 적합하다.

• 스코핑: 평가 대상 항목과 범위를 미리 정하는 단계로, 영향평가·대안 비교 방법이 아니다.
• 가치측정·감응도분석: 특정 요소의 가치나 변수 변화의 민감도를 보는 보조 기법으로, 일반적인 영향평가·대안비교 방법으로 보기 어렵다.

BOD 용적부하는 포기조 용적당, F/M비는 미생물(MLSS)량당 BOD 부하이므로 각각 0.20 $kg/m^{3}$·d, 0.10 kg-BOD/kg-SS·d이다.

BOD 부하: $10{,}000\ \mathrm{m^3/d} \times 0.2\ \mathrm{kg/m^3} = 2{,}000\ \mathrm{kg/d}$
용적부하: $\dfrac{2{,}000\ \mathrm{kg/d}}{10{,}000\ \mathrm{m^3}} = 0.20\ \mathrm{kg/m^3 \cdot d}$

MLSS 양: $2\ \mathrm{kg/m^3} \times 10{,}000\ \mathrm{m^3} = 20{,}000\ \mathrm{kg}$
F/M비: $\dfrac{2{,}000\ \mathrm{kg/d}}{20{,}000\ \mathrm{kg}} = 0.10\ \mathrm{d^{-1}}$

두 값의 단위가 서로 뒤바뀐 조합은 용적부하($kg/m^{3}$·d)와 F/M비(kg-BOD/kg-SS·d)의 정의에 맞지 않는다.