14년 1회차

염소 살균력은 차아염소산(HOCl)이 가장 강하고 결합잔류염소가 가장 약하다는 점에서, 결합잔류염소의 살균력이 가장 강하다는 설명이 옳지 않다.

살균력 순서는 $\mathrm{HOCl} > \mathrm{OCl^-} >$ 클로라민(결합잔류염소)이며, 클로라민은 지속성은 좋지만 살균력은 약하다.

• 염소는 독성 가스이므로 누출 사고에 대비한 안전·제해설비가 필요하다.
• 염소가 유기물(휴믹질 등)과 반응하면 발암성 소독부산물인 THM이 생성될 수 있다.
• 살균 효율은 잔류염소의 농도·형태, pH·온도, 불순물, 접촉시간에 따라 달라진다.

런던협약은 폐기물 해양투기로 인한 해양오염 방지 협약으로, 이 짝이 옳다.

나머지는 협약 내용이 서로 뒤바뀌어 있다.

• 람사르협약은 물새 서식지인 습지 보호 협약이며, 오존층 파괴물질 관리는 몬트리올의정서의 내용이다.
• 몬트리올의정서는 오존층 파괴물질 규제 협약이며, 유해폐기물 국가 간 이동 규제는 바젤협약의 내용이다.
• 바젤협약은 유해폐기물의 국가 간 이동·처리 규제 협약이며, 습지 보호는 람사르협약의 내용이다.

F/M비는 0.4 kg-BOD/kg-MLSS·day이다.

공식: $F/M = \dfrac{\mathrm{BOD} \times Q}{\mathrm{MLSS} \times V}$

대입: $F/M = \dfrac{200 \times 10000}{2000 \times 2500} = \dfrac{2000000}{5000000}$
결과: $F/M = 0.4$

농도 단위(mg/L)가 분자·분모에서 약분되므로 단위 환산 없이 바로 계산할 수 있다.

투수성 반응벽체(PRB)의 설계 고려 사항이 아닌 것은 오염대 주변의 식생 특성이다.

PRB는 지하수 흐름 경로에 반응물질 벽체를 설치해 통과하는 오염 지하수를 처리하는 지중 수동 처리 공법이므로, 지상 식생과는 관계가 적다.

• 제거 대상 오염물질의 특성은 반응물질(영가철 등) 선정과 체류시간 결정에 필요하다.
• 부지의 수리지질학적 특성은 지하수 흐름 방향·유속을 파악해 벽체 위치와 두께를 정하는 데 필요하다.
• 처리과정 중 미생물에 의한 영향은 생물막 형성·막힘 등 벽체 성능 변화에 관련되므로 고려 대상이다.

이 물의 나트륨흡착비는 2.5이다.

SAR 공식은 농도를 모두 meq/L로 바꿔 대입한다.
$\mathrm{SAR}=\dfrac{\mathrm{Na^+}}{\sqrt{(\mathrm{Ca^{2+}}+\mathrm{Mg^{2+}})/2}}$

당량 환산(mg/L ÷ 당량):
$\mathrm{Ca^{2+}}=\dfrac{80}{40/2}=4\ \mathrm{meq/L}$
$\mathrm{Mg^{2+}}=\dfrac{48}{24/2}=4\ \mathrm{meq/L}$
$\mathrm{Na^+}=\dfrac{115}{23}=5\ \mathrm{meq/L}$

대입하면 $\mathrm{SAR}=\dfrac{5}{\sqrt{(4+4)/2}}=\dfrac{5}{2}=2.5$이다. 음이온($\mathrm{SO_4}$²⁻·$Cl^{-}$·$\mathrm{NO_3}$⁻) 값은 SAR 계산에 쓰이지 않는 함정 자료이다.

• 1.8: 분모에서 2로 나누기를 빠뜨려 $5/\sqrt{8}$로 계산한 값이다.
• 2.9: $Mg^{2+}$를 당량이 아닌 몰 농도(48/24=2)로 환산해 $5/\sqrt{3}$로 계산한 값이다.
• 3.5: $Ca^{2+}$·$Mg^{2+}$를 모두 몰 농도(2, 2)로 넣어 $5/\sqrt{2}$로 계산한 값이다.

혼합물의 평균 수분함량은 50%이다.

공식: 평균 수분함량 = 각 성분의 (중량비 × 수분함량)의 합

대입: $0.6 \times 70 + 0.4 \times 20 = 42 + 8$
결과: $50\,\%$

중량비 6:4를 분율 0.6, 0.4로 바꿔 가중평균한 것이다.

$\mathrm{SO_2}$의 질량농도는 128 $\mu g/m^{3}$이다.

공식: $C\,(\mathrm{mg/m^3}) = C\,(\mathrm{ppm}) \times \dfrac{M}{24.5}$

대입: $\mathrm{SO_2}$ 분자량 $= 32 + 16 \times 2 = 64$
$0.049 \times \dfrac{64}{24.5} = 0.128\,\mathrm{mg/m^3}$

결과: $0.128\,\mathrm{mg/m^3} = 128\,\mathrm{\mu g/m^3}$로, mg을 μg으로 1000배 환산한다.

성층권은 고도에 따라 기온이 올라가 매우 안정한 층이므로, 상하층 공기의 혼합이 활발하다는 설명이 옳지 않다.

오존층이 자외선을 흡수해 상층이 더 따뜻해지므로, 아래에 찬 공기·위에 더운 공기가 놓여 연직 혼합이 억제된다.

• 대기권은 중력에 붙잡힌 기체층으로 대류권·성층권·중간권·열권으로 구분된다.
• 대류권에서는 기상현상(수증기·구름·강수)이 대부분 일어나고 고도가 높을수록 기온이 낮아진다.
• 중간권은 공기가 희박하지만 질소·산소의 구성비는 지표 부근과 비슷하다.

오염되지 않은 빗물은 대기 중 이산화탄소가 녹아 약산성(pH 약 5.6)을 띠므로, 약알칼리성이 된다는 설명이 옳지 않다.

$\mathrm{CO_2}$가 물에 녹으면 탄산이 생성되어 수소이온을 내놓기 때문이다.

• 지하수는 지층의 칼슘·마그네슘을 용해하므로 지표수보다 경도가 큰 편이다.
• 호소 부영양화의 주원인 물질은 영양염류인 질소와 인이다.
• 하천 자정작용의 주요 인자는 희석·확산과 미생물에 의한 유기물 분해이다.

굴뚝의 유효높이는 110 m이다.

공식: $\Delta H = 1.5 \times D \times \dfrac{v_s}{U}$, 유효높이 $H_e = H + \Delta H$

대입: $\Delta H = 1.5 \times 2 \times \dfrac{10}{3} = 10\,\mathrm{m}$
결과: $H_e = 100 + 10 = 110\,\mathrm{m}$

연기상승고는 배출속도가 클수록, 풍속이 작을수록 커지며, 유효높이는 실제 굴뚝높이에 연기상승고를 더한 값이다.

기온역전은 대기를 안정시켜 연직(수직) 확산을 막는 것이므로, 수평이동을 막는다는 설명이 옳지 않다.

역전층은 뚜껑처럼 작용해 오염물질이 위로 퍼지지 못하게 하여 지표 부근 농도를 높인다. 수평 방향 이동은 바람에 좌우된다.

• 침강역전은 고기압권에서 공기가 하강·단열압축되며 생기고, 오래 지속되어 대기오염 사건의 원인이 되기도 한다.
• 전선역전은 따뜻한 공기가 찬 공기 위로 올라가며 생기지만 이동성이어서 대기오염 영향이 상대적으로 작다.
• 복사역전은 지표 냉각으로 생기며, 초저녁 자동차 배기가스를 지표 부근에 정체시켜 고농도 오염을 유발할 수 있다.

음원이 멀어지면 파장은 길어진다. 따라서 음원이 멀어질 때 파장이 짧아진다는 설명이 옳지 않다.

음원이 멀어지면 파면 사이 간격이 늘어나 파장이 길어지고, 그만큼 청취자가 듣는 진동수는 작아져 소리가 낮게 들린다.

• 도플러 효과는 음원과 청취자의 상대운동에 따라 소리의 높낮이가 변하는 현상이다.
• 음원이 멀어지는 경우 진동수가 작아진다는 설명은 옳다.
• 기차가 지나간 뒤 기적 소리가 낮게 들리는 것은 음원이 멀어지는 경우의 대표적인 예이다.

SVI는 89.0이다.

공식: $\mathrm{SVI} = \dfrac{SV_{30}\,(\mathrm{mL/L}) \times 1000}{\mathrm{MLSS}\,(\mathrm{mg/L})}$

대입: $\mathrm{SVI} = \dfrac{178 \times 1000}{2000}$
결과: $\mathrm{SVI} = 89.0$

SVI는 30분 침강 후의 슬러지 부피로 계산하므로, 1시간 침강값은 쓰지 않는다.

성층현상은 수온차(밀도차)로 여름·겨울에 생기며 봄·가을에는 오히려 전도(순환)가 일어나므로, 영양염 농도차로 봄·가을에 성층이 심화된다는 설명이 옳지 않다.

봄·가을에는 표층수 온도가 변해 상하층 밀도가 비슷해지면서 전층 순환이 일어나 성층이 해소된다.

• 성층화되면 상하층 사이 물의 대류(혼합)가 억제된다.
• 성층화된 호소는 수온에 따라 수심별 밀도가 달라진다.
• 성층현상의 원인은 수심에 따른 물의 온도차이다.

원형 침전조의 직경은 20.0 m이다.

공식: 표면적 $A = Q / (Q/A)$, 원의 면적 $A = \dfrac{\pi D^2}{4}$

대입: $A = \dfrac{6280}{20} = 314\,\mathrm{m^2}$
$D = \sqrt{\dfrac{4 \times 314}{3.14}} = \sqrt{400}$
결과: $D = 20\,\mathrm{m}$

표면부하율은 유량을 수면적으로 나눈 값이므로, 유량을 표면부하율로 나누면 필요한 수면적이 나온다.

$\mathrm{COD_{Mn}}$는 400 mg/L이다.

원리: 산성에서 $\mathrm{MnO_4^-}$ 1 mol은 전자 5 mol을 받고, $\mathrm{O_2}$ 1 mol(32 g)은 전자 4 mol을 받으므로 당량 기준으로 산소량으로 환산한다.

대입: $0.01\,\mathrm{mol/L} \times 5 = 0.05\,\mathrm{eq/L}$
$0.05\,\mathrm{eq/L} \times 8\,\mathrm{g/eq} = 0.4\,\mathrm{g/L}$
결과: $400\,\mathrm{mg/L}$

트롬멜스크린의 설계·운전 인자가 아닌 것은 광투과도이다.

트롬멜은 기울어진 회전 원통형 체로 폐기물을 입자 크기에 따라 분리하므로, 빛의 투과 정도와는 관계가 없다.

• 경사도는 폐기물의 체류시간과 이송 속도를 좌우한다.
• 회전속도는 폐기물의 굴림·낙하 운동과 선별 효율을 좌우한다.
• 체 눈의 크기는 통과·잔류할 입자의 크기를 결정한다.

혐기성 소화에서 온도는 중요한 인자이며, 고온소화는 55~60℃ 범위를 사용한다는 설명이 옳다.

혐기성 소화는 중온(약 35℃ 부근)과 고온 범위로 운전되며, 메탄생성균이 온도 변화에 민감하므로 온도 관리가 중요하다.

• 정상 소화가스는 메탄이 절반을 넘는 주성분이므로, 메탄 함량이 30~45% 정도라는 설명은 지나치게 낮다.
• 고율소화조는 가온·교반으로 반응을 촉진해 표준율 소화보다 고형물체류시간이 짧으므로, 30~60일은 맞지 않다.
• 소화조는 유기산 축적에 따른 pH 저하를 막기 위해 제시된 범위보다 훨씬 높은 총알칼리도를 유지해야 한다.

지하수의 평균속도는 5 mm/day이다.

공식(Darcy 법칙): $v = K \times \dfrac{\Delta h}{L}$

대입: $v = 5 \times \dfrac{3.0 - 2.9}{100} = 5 \times 0.001 = 0.005\,\mathrm{m/day}$
결과: $0.005\,\mathrm{m/day} = 5\,\mathrm{mm/day}$

동수경사는 수위차를 수평거리로 나눈 값이며, 마지막에 m를 mm로 1000배 환산한다.

음원의 음향파워레벨은 143 dB이다.

공식: 반자유공간의 음원방사표면적은 반구면적 $2\pi r^2$이므로 $L_W = L_P + 10\log_{10}(2\pi r^2)$

대입: $10\log_{10}(2\pi \times 100^2) = 10 \times (0.8 + 4) = 48$
결과: $L_W = 95 + 48 = 143\,\mathrm{dB}$

자유공간이면 구면적 $4\pi r^2$을 쓰지만, 무대가 지면 위에 있는 반자유공간이므로 반구면적을 쓴다.