[정수시설운영관리사 2급 1차] 17년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

폴리염화알루미늄(PACl)은 황산알루미늄에 비해 알칼리도 감소가 적고 응집 가능한 pH 범위가 넓으며, 희석 용액은 시간이 지나면 가수분해가 촉진되는 특성이 있다.
다만 PACl은 저온에서도 응집효과가 비교적 안정적으로 유지되는 것이 장점으로 꼽히므로, 10℃ 이하에서 응집효과가 현저히 저하된다는 설명은 옳지 않다.

고속응집침전지를 효율적으로 운영하려면 원수의 탁도 변동에 대응할 수 있도록 약품주입량과 슬러지 배출을 탄력적으로 제어하는 것이 중요하다.
수온이 낮고 탁도가 5 NTU 이하로 낮으면 오히려 플록 형성이 어려워 양호한 플록을 얻기 힘들다.
퇴적 슬러지의 점착력이 강한 경우에는 슬러지가 굳지 않도록 배출을 자주 해주어야 한다.
1,000 NTU 이상의 고탁도는 고속응집침전지의 처리한계를 벗어나 적합하지 않다.

표면부하율 $V_0=1\ \mathrm{m/hr}$보다 침강속도가 빠른 입자는 전량 제거되고 느린 입자는 $v_s/V_0$ 비율만 제거되므로 전체 제거효율은 92 %다.
완전히 제거되는 몫은 침강속도 1.00 m/hr 이상 구간의 입자로 $15+30+18+10+5+4=82$개다.
부분적으로만 제거되는 몫은 $4\times\dfrac{0.25}{1}+6\times\dfrac{0.50}{1}+8\times\dfrac{0.75}{1}=1+3+6=10$개다.
전체 100개 중 $82+10=92$개가 제거되므로 제거효율은 $\dfrac{92}{100}\times100=92\ \%$가 된다.

급속여과지의 세척효과는 통상 세척배출수의 최종탁도로 판정하며, 세척이 불충분하면 머드볼이 발생할 수 있고, 물에 의한 역세척만으로 부족한 부분은 표면세척으로 보완한다.
세척방식은 물에 의한 역세척에 표면세척을 조합한 방식을 표준으로 하고 공기세척은 필요에 따라 병용하는 것이므로, 역세척과 공기세척의 조합을 표준 방식으로 규정한다는 설명은 옳지 않다.

탁질당 응집제의 양(Al/T비)이 낮은 조건에서 강한 교반으로 만들어진 플록은 작지만 치밀해 강도가 크고 잘 깨지지 않아 여과층을 통과하는 동안 쉽게 누출되지 않는다.
반면 급속여과지는 중력식을 표준으로 하고, 여과모래의 유효경이 0.45~0.7 mm인 경우 모래층 두께는 60~70 cm를 표준으로 하며, 단층 급속여과지는 탁질이 주로 표층에 억류되어 손실수두가 빠르게 증가하므로 나머지 설명들은 옳지 않다.

급속여과지의 하부집수장치는 여과지를 하부집수실과 상부여과실로 분리하고, 상부여과실의 여재를 지지·보호하며, 여과된 물을 균등하게 모으고 역세척 시에는 세척수와 공기를 여과층 전면에 균등하게 분출시키는 역할을 한다.
다만 하부집수실에서 상부여과실로 분출되는 것은 깨끗한 역세척수(및 공기)이며, 역세배출수는 탁질을 씻어낸 뒤 여과층 위의 트로프로 넘어가 배출되는 물이므로 하부집수실로부터 분출시킨다는 설명은 옳지 않다.

머드볼(mud ball)은 여재 표면에 탁질과 응집제 성분이 뭉쳐 굳은 덩어리로, 일단 형성되면 단순한 물 역세척만으로는 완전히 제거하기 어렵다.
특히 고분자 응집보조제를 사용하면 플록의 점착성이 커져 머드볼 형성 문제가 오히려 악화될 수 있다.
가벼운 머드볼은 여층 표층 부근에 머물고 비중이 커지면 여층 하부로 가라앉으므로 여층 전체에 걸쳐 존재한다고 보기 어려우며, 예방에는 산세척보다 적절한 역세척·표면세척 관리와 여재 정비가 중요하다.

급속여과지 역세척은 크게 여재 표면의 탁질을 분리시키는 단계와, 분리된 탁질을 신속히 트로프로 배출시키는 단계로 이루어진다.
따라서 제2단계는 분리된 탁질을 조속히 트로프로 배출시키는 과정이라는 설명이 옳다.
탁질 제거는 여과층을 약 50%까지 지나치게 팽창시킬 때가 아니라 적정 팽창률에서 효과적이며, 역세척은 여과층이 정지된 상태가 아니라 여재가 유동화(팽창)되는 유속에서 이루어져야 하고, 공기+물 병용 세척은 오히려 세척효율을 높인다.

정수공정에서 미생물이 최종적으로 제거·불활성화되는 단계는 소독공정이며, 그 제거효율은 소독제 종류·농도·접촉시간에 좌우되고, 크립토스포리디움은 염소내성이 강한 것으로 알려져 있다.
다만 입상활성탄·생물활성탄(BAC) 흡착공정은 여과 후 소독 전 단계에 배치되어 사용되는 것이 일반적이므로, 소독공정 뒤에 주로 사용한다는 설명은 옳지 않다.

클로로포름, 디브로모클로로메탄과 같은 트리할로메탄(THMs)류와 디클로로아세토니트릴과 같은 할로아세토니트릴류는 대표적인 소독부산물이다.
트리클로로에틸렌은 소독반응으로 생성되는 물질이 아니라 산업용 유기용제에서 유래하는 휘발성유기화합물(VOC) 오염물질이므로 소독부산물에 해당하지 않는다.

맛·냄새와 색도 제거에 뛰어나고 철·망간 산화능력이 크며 불소와 OH 라디칼 다음으로 높은 산화전위(2.07 V)를 갖는 처리제는 오존이다.
오존은 강한 산화력으로 지오스민·2-MIB 같은 냄새물질과 유기 색도물질의 이중결합을 끊어 분해하고, 용존 상태의 철·망간을 산화·불용화시켜 후속 여과에서 걸러지게 한다.
다른 소독·산화제와 비교하면 다음과 같다.
염소와 이산화염소는 산화전위가 각각 약 1.36 V, 1.50 V 수준으로 오존보다 낮고 맛·냄새 및 색도 제거력도 뚜렷이 떨어진다.
클로라민은 염소와 암모니아가 결합한 형태로 산화력이 가장 약해 지속성 잔류소독에는 쓰이지만 냄새·색도 제거용으로는 부적합하다.

유리잔류염소가 결합잔류염소보다 소독력이 크다는 설명과 차아염소산과 차아염소산이온의 존재비가 pH에 좌우된다는 설명이 옳다.
염소를 물에 주입하면 $\mathrm{HOCl \rightleftharpoons H^+ + OCl^-}$로 해리하며 이 평형은 pH에 지배된다. 전기적으로 중성인 HOCl은 세포막 투과가 쉬워 음전하를 띤 OCl-보다 살균력이 수십 배 강하다.
나머지 두 설명은 다음과 같이 잘못되었다.
pH가 높아질수록 살균력이 약한 OCl- 비율이 커지므로 소독 효과는 pH가 높을수록 오히려 떨어진다.
살균력 순서는 차아염소산 > 차아염소산이온 > 클로라민이며, 차아염소산이온을 맨 앞에 둔 서술은 앞의 두 항이 뒤바뀐 것이다.

중간염소처리는 염소주입점을 착수정 등 전염소 위치가 아니라 침전지와 여과지 사이로 옮겨 주입하는 방식으로, 마이크로시스티스 등 조류와 탁질이 상당 부분 제거된 뒤 염소를 넣어 트리할로메탄과 곰팡이 냄새의 생성을 최소화하는 데 목적이 있다. 주입지점에는 염소혼화지를 설치하는 것이 바람직하다.
반면 멜로시라·시네드라와 같은 규조류는 여과지 폐색 등을 일으켜 전염소처리나 여과 전 단계에서 대응하는 대상이므로, 이들 처리를 위해 중간염소처리가 강화되고 있다는 설명은 중간염소처리의 취지와 맞지 않는다.

액화염소는 염소 유효성분이 거의 100%에 달해 같은 소독효과를 내는 데 필요한 저장용량이 작고, 시간이 지나도 품질이 잘 변하지 않는 안정적인 소독제이다.
반면 차아염소산나트륨·차아염소산칼슘은 유효염소 농도가 낮고 저장 중 분해되어 농도가 점차 낮아지는 특성이 있다.

역삼투(RO) 해수담수화설비의 배출수(농축수 등)는 pH 조정, 폭기처리, 중화제 투입 등의 처리를 거친 뒤 농축해수와 혼합하여 방류하는 것이 일반적인 처리방식이다.
전처리설비의 여과기 세척배출수가 전체 배출수의 90%를 차지한다거나, 막모듈 산세척배출수를 pH 조정만으로 방류할 수 있다거나, 역세배출수를 반드시 폐액처리업자에게 위탁해야 한다는 설명은 실제 처리방식과 맞지 않는다.

청징조건을 만족하는 농축조 면적은 상등수(맑은 물)의 유출유량을 계면침강속도로 나누어 구한다.
상등수 유량은 유입슬러지량에서 농축슬러지량을 뺀 $25 - 1 = 24\ \mathrm{m^3/day}$이고, 계면침강속도는 $2\ \mathrm{cm/hr} = 0.02\ \mathrm{m/hr} \times 24 = 0.48\ \mathrm{m/day}$이다.
따라서 면적은 $A = \dfrac{24}{0.48} = 50\ \mathrm{m^2}$이다.

혐기성 상태나 관 부식에서 비롯되는 냄새의 원인 물질은 황화물과 철이다.
저수지 심층이나 정체된 관 내부가 무산소로 되면 황산염환원세균이 황산염을 환원해 황화수소를 만들어 계란 썩는 냄새를 낸다. 철은 부식된 주철관에서 용출되어 비린내·쇠 맛과 적수를 일으킨다.
나머지 두 항목은 발생 원인이 다르다.
지오스민은 남조류와 방선균이 만드는 흙·곰팡이 냄새 물질로, 조류가 번성하는 표층에서 생기는 문제다.
잔류염소는 소독을 위해 주입한 염소가 남은 것이어서 혐기화나 부식과는 무관한 약품 냄새다.

분말활성탄(PAC) 처리는 장기간 사용 시 비경제적이고, 탄분을 포함한 흑색 슬러지가 공해 원인이 될 수 있으며, 동절기 등에 미분탄이 누출되어 흑수현상을 일으킬 우려가 있다는 것이 알려진 단점이다.
반면 원생동물의 번식 문제는 여재층에 활성탄을 고정하여 장기간 사용하는 입상활성탄(GAC)에서 더 부각되는 문제로, 투입 후 슬러지와 함께 제거되는 분말활성탄의 단점으로는 보기 어렵다.

오존처리 설계 시 접촉시간은 10~20분 정도로 하고, 원료가스는 공기 또는 순산소를 사용하며, 주입방식은 디퓨저식·인젝터식 등이 쓰인다.
다만 오존은 독성이 있어 배오존(off-gas)은 단순히 공기 중으로 희석 배출하는 것이 아니라 촉매분해·가열분해 등으로 분해처리한 뒤 배출해야 하므로, 빠르게 희석하여 배출한다는 설명은 옳지 않다.

막여과지는 20분 여과 후 2분간 역세척을 반복하므로, 하루 중 실제 여과에 쓰이는 시간 비율은 $\dfrac{20}{20+2} = \dfrac{20}{22}$이다.
막을 통과시켜야 하는 처리수량 40,000 m³을 여과속도(플럭스) 1.0 m/day로 나누면 연속운전 시 면적은 40,000 m²이지만, 실제로는 하루 중 일부 시간만 여과가 이루어지므로 필요 막면적은 이를 여과시간 비율로 나누어 구한다.
$A = \dfrac{40{,}000}{1.0 \times \frac{20}{22}} = 40{,}000 \times \dfrac{22}{20} = 44{,}000\ \mathrm{m^2}$

고체 1 g 또는 액체 1 mL를 용제에 녹여 전량을 10 mL로 맞춘 용액은 (1 → 10)으로 표기한다.
공정시험기준의 화살표 표기는 용질의 양 → 녹인 뒤의 최종 전량을 뜻한다. 앞 숫자는 고체의 g 수 또는 액체의 mL 수이고, 뒤 숫자는 용제를 더해 최종적으로 맞춘 전체 부피(mL)다.
다른 기호는 의미가 전혀 다르다.
(1 + 10)은 액체시약 1 용량에 용제 10 용량을 더해 섞는 혼합 표기여서 전량이 11이 되므로 조건과 맞지 않는다.
(1 : 10)은 성분 사이의 비를, (1 ∼ 10)은 값의 범위를 나타내는 기호로 용액 조제 표기에는 쓰지 않는다.

세 설명 모두 먹는물수질공정시험기준의 수치 맺음 규칙에 부합한다.
소수점 이하 n자리까지 정리할 때 판단 기준은 바로 아래 자리인 (n+1)째 자리 숫자이며, 그 값이 4 이하이면 버리고 6 이상이면 끊어 올린다는 것이 기본이다.
(n+1)째 자리가 정확히 5일 때는 어느 한쪽으로 치우치지 않도록 n째 자리가 홀수(1·3·5·7·9)면 올리고 짝수(0·2·4·6·8)면 버리는 짝수 맺음을 적용한다. 이렇게 해야 반올림 오차가 한 방향으로 누적되지 않는다.

질산은 적정법(Liebig법)에서 은이온은 시안이온과 $\mathrm{Ag^+ + 2CN^- \rightarrow [Ag(CN)_2]^-}$ 반응으로 결합하므로, 종말점까지 소비된 은이온 몰수의 2배가 시료 중 시안의 몰수가 된다.
소비된 질산은용액 몰수는 $0.1\ \mathrm{M} \times 20\ \mathrm{mL} = 2\ \mathrm{mmol}$이므로 시안 몰수는 $2 \times 2 = 4\ \mathrm{mmol}$이고, 시안(CN)의 화학식량 26을 곱하면 $4 \times 26 = 104\ \mathrm{mg}$이다.
시료 100 mL 기준이므로 시안 농도는 $\dfrac{104}{100} = 1.04\ \mathrm{mg/mL}$이다.

현장 측정이 곤란할 때는 300 mL BOD병에 황산망간 용액 1 mL와 알칼리성 요오드화칼륨-아자이드화나트륨 용액 1 mL를 넣어 고정한 뒤 8시간 이내에 측정한다.
주입한 두 시약은 물속 용존산소를 망간의 갈색 산화 침전으로 붙잡아 두는 고정 조작을 한다. 시료를 병에 가득 채우고 기포가 남지 않게 마개를 닫으라는 단서도 공기 중 산소가 섞여 값이 부풀려지는 것을 막기 위한 것이다.
고정한 시료라도 시간이 지나면 침전이 변질되므로 암소 보관 상태로 8시간을 넘기지 말아야 하며, 두 시약을 각각 같은 1 mL씩 넣는다는 점이 함께 묻는 포인트다.

수질오염공정시험기준상 6가크롬 분석법에는 자외선/가시선 분광법(디페닐카바자이드법), 원자흡수분광광도법, 유도결합플라즈마-원자발광분광법이 포함된다.
반면 유도결합플라즈마-질량분석법(ICP-MS)은 원소의 총 크롬 농도를 측정하는 방법으로, 6가크롬만을 선택적으로 정량하는 공정시험기준상의 방법으로 규정되어 있지 않다.

퍼지·트랩-기체크로마토그래피는 휘발성이 큰 휘발성유기화합물(VOC)을 분석하는 방법으로, 염화비닐·스티렌·클로로에탄과 같은 휘발성 유기물질에 적용된다.
퍼클로레이트는 휘발성이 없는 무기 이온성 물질이므로 퍼지·트랩 방식으로는 시료에서 기상으로 추출되지 않아 이 방법으로 분석할 수 없다.

불활성화비 검사는 잔류소독제농도, 수소이온농도(pH), 수온을 항목으로 하며, 잔류소독제농도는 연속측정장치로, pH·수온은 1일 1회 이상 측정하는 것이 원칙이다.
다만 시료는 여과지나 수도꼭지가 아니라 소독공정의 접촉조(정수지) 유입·유출 지점 등 소독능(CT) 산정에 필요한 지점에서 채취해야 하므로, 여과지·수도꼭지에서 채취한다는 설명은 옳지 않다.

하천수의 유기물 오염 지표로는 BOD를 검사하고, COD는 주로 호소수에 적용하는 지표이다. 따라서 하천수 대상 고도정수처리 수질검사 항목으로는 BOD·UV254·색도 등이 해당하고, COD는 해당하지 않는다.

잔류염소 비색법에서는 매번 신선한 염소 표준액을 만드는 대신, 색이 안정적인 에시드레드 265(N-토루일설포닐H산) 용액을 표준비색원액으로 사용해 발색과 비교한다.
N,N-다이에틸-p-페닐렌다이아민황산염(DPD)은 잔류염소와 반응해 색을 내는 발색시약이고, 무수황산나트륨과 1,2-사이클로헥산다이아민4아세트산은 시약 조제와 방해물질 억제(마스킹) 등에 쓰이는 것으로 표준비색원액과는 역할이 다르다.

소독제별 CT값(소독능)은 소독력이 강할수록 작아지는데, 오존이 가장 작고(약 0.02), 유리염소(0.034~0.05), 이산화염소(0.4~0.75) 순으로 커지는 경향을 보인다.
클로라민은 유리염소보다 소독력이 훨씬 약한 소독제로, 동일한 불활성화 효과를 얻기 위한 CT값이 다른 소독제들보다 훨씬 큰 값을 가진다.
제시된 0.7~0.99 수준은 클로라민의 실제 CT값에 비해 지나치게 작으므로 이 설명은 옳지 않다.

수질시험 항목별 시료 보존 시, 시안은 폴리에틸렌병에 pH 13 이상으로, 유기인은 유리병에 중성(pH 7 부근)으로, 트리할로메탄은 유리병에 pH 2 정도의 산성으로 보존하는 것이 일반적이다.
반면 페놀류는 폴리에틸렌병이 아니라 유리병에 담아 pH를 4 이하의 산성으로 낮추어 보존해야 하므로, 이 설명은 옳지 않다.

6가 크롬–다이페닐카바자이드법 540 nm, 아연–진콘법 620 nm, 망간–과요오드산칼륨법 525 nm 세 연결이 옳고, 카드뮴–디티존법의 측정 파장은 440 nm가 아니라 530 nm다.
6가 크롬은 산성 조건에서 다이페닐카바자이드와 반응해 적자색 착물을 만들어 540 nm에서 흡광도를 재고, 아연은 pH 약 9에서 진콘과 청색 착물을 이루어 620 nm에서 측정한다.
망간은 과요오드산칼륨으로 산화시켜 생성된 $\mathrm{MnO_4^-}$의 적자색을 525 nm에서 재는 방법으로, 발색이 안정해 별도 추출 과정이 필요 없다.
카드뮴은 알칼리성에서 디티존과 반응시켜 사염화탄소로 추출한 적색 착물을 530 nm에서 측정하므로, 파장을 440 nm로 적은 연결이 틀린 항목이다.

총트리할로메탄(THM)은 원수 중 유기물(전구물질)이 염소와 반응해 생성되므로, 전염소 처리 시 염소 주입농도를 늘리면 오히려 THM 생성량이 증가한다.
따라서 전염소 투입농도를 증가시키는 조치는 THM 관리방안으로 옳지 않다.
유기물이 적은 원수를 선택 취수하면 전구물질 자체가 줄어 THM 생성이 억제된다.
입상활성탄의 공상체류시간을 늘리면 흡착에 의해 유기물과 THM이 더 많이 제거된다.
분말활성탄 투입농도를 높이면 흡착 제거 효과가 커져 THM 저감에 도움이 된다.

표준물첨가법(standard addition method)은 시료와 동일한 매질에 농도를 알고 있는 표준물질을 단계적으로 첨가하여 검정곡선을 작성하는 방법이다.
매질효과(matrix effect)가 큰 시료를 분석할 때 시료 자체를 바탕으로 곡선을 그리므로 매질에 의한 오차를 줄일 수 있다.
동위원소로 치환된 물질을 사용하는 것은 내부표준법에서 내부표준물질을 선택하는 방식이다.
표준용액과 시료에 동일한 양의 내부표준물질을 첨가하는 절차 역시 내부표준법에 해당한다.
분석성분과 성질은 유사하나 시료에는 없는 순수물질을 고르는 것도 내부표준물질 선정 기준이지 표준물첨가법의 정의는 아니다.

남조류가 대발생하면 정수장 유입수에서 마이크로시스틴-LR과 지오스민의 농도가 함께 높아진다.
마이크로시스틴-LR은 Microcystis 등 남조류가 세포 안에 만드는 간독소이고, 지오스민은 Anabaena·Oscillatoria 등이 생성하는 흙·곰팡이 냄새 물질이다. 둘 다 조류 세포수가 늘어난 만큼 원수 농도가 직접 상승한다.
나머지 두 항목은 조류 증식과 직접 연결되지 않는다.
브롬산이온은 브롬이 든 원수를 오존 처리할 때 생기는 소독부산물로, 원수가 아니라 정수 공정에서 만들어진다.
망간은 저수지가 성층·무산소화될 때 저질에서 용출되는 금속이어서 남조류 발생 자체가 원인이 아니다.

수도법령상 수도용 자재·제품의 위생안전기준은 용출시험을 통해 측정되는 화학물질 항목을 중심으로 구성된다. 망간, 색도, 과망간산칼륨소비량(유기물 지표)은 모두 수도용 자재에서 용출될 수 있는 불순물로서 위생안전기준에 포함되는 항목이다. 반면 알루미늄은 자재의 구성 성분이지 용출되는 오염물질이 아니며, 수도용 자재·제품 위생안전기준 항목으로 규정되지 않는다.

냄새가 감지된 가장 묽은 조건이 시료 100 mL를 전량 200 mL로 맞춘 경우이므로 TON은 2다.
냄새역치값은 $\mathrm{TON}=\dfrac{A+B}{A}$로 구하며 A는 시료 부피(mL), B는 냄새 없는 희석수 부피(mL)다. 표의 네 조건 모두 A+B가 200 mL로 같다.
조건별 값은 시료 200 mL일 때 $\dfrac{200}{200}=1$, 100 mL일 때 $\dfrac{200}{100}=2$, 67 mL일 때 $\dfrac{200}{67}\approx3$, 50 mL일 때 $\dfrac{200}{50}=4$이다.
이 가운데 냄새 판정이 '있음'인 가장 큰 희석배수가 2이고 3배 이상 희석하면 냄새가 사라지므로 TON은 2로 확정된다.

수도법령상 정수장 기술진단에 필요한 장비 규격은 관련 고시에서 구체적으로 정해져 있다. 정답 4번이 옳지 않은 이유는 잔류염소계(연속식)의 범위가 0~2 mg/L이 아니라 0~5 mg/L이어야 하기 때문이다. 1번 탁도계는 0~10 NTU, 2번 DO meter는 멤브레인 방식, 3번 전력품질측정기는 디지털식이 모두 규정에 맞는 반면, 4번의 측정 범위 규격이 과도하게 제한되어 있어서 실제 수도수질 기준을 고려한 적절한 모니터링이 불가능하다.

주민공지는 정수처리나 급수 관련 사항을 지역 주민에게 신속하고 폭넓게 알리기 위한 절차로, 해당 지역 방송·마을게시판 게시·행정관서를 통한 안내 전화·가정방문 등 실질적으로 주민에게 정보가 도달하는 방법을 사용한다.
반면 관보 게재는 국가·행정기관의 공식 공고 수단일 뿐 개별 주민에게 직접 정보를 전달하는 통상적 공지 방법으로 보기 어렵다.
따라서 가정방문과 함께 관보가 묶여 제시된 항목이 주민공지 방법에 해당하지 않는 것이다.

먹는물 등의 수질관리는 환경부장관이 수질 기준을 정하여 보급하는 등 필요한 시책을 마련하고, 환경부장관 또는 시·도지사가 수질검사를 실시하는 체계로 운영된다.
다만 시·도지사는 관할 지역의 수질 개선을 위하여 필요하다고 인정하는 경우 조례로 환경부령의 기준보다 강화된 기준을 정할 수 있다.
따라서 조례로 정하지 못하고 환경부에 요청해야 한다는 서술은 지방자치단체의 권한을 잘못 설명한 것으로 옳지 않다.
환경부장관이 수질기준을 마련하고 필요한 시책을 세우는 것은 법령상 기본 책무이다.
환경부장관 또는 시·도지사가 수질검사를 실시하는 것도 정상적인 관리 절차이다.
수질 기준 및 검사 횟수를 환경부령으로 정하는 것 역시 위임 체계에 맞는 서술이다.

상향류식 경사판을 설치하는 침전지에서는 침전지 내의 평균상승유속을 250 mm/min 이하로 유지하도록 설계한다. 상승유속이 이보다 커지면 플록이 경사판 사이에서 침강하지 못하고 함께 떠올라 처리효율이 떨어지기 때문이다.
표면부하율 4~9 mm/min은 횡류식 경사판 침전지에 적용되는 값으로, 상향류식에는 이보다 큰 값을 적용한다.
침강장치(경사판)는 1단으로 설치하는 것이 기준이다.
경사판의 경사각은 60° 정도로 하며, 80° 이상은 기준과 맞지 않는다.

정속여과(constant rate filtration)는 여과지속시간 동안 유출유량을 일정하게 유지하는 방식으로, 그 제어방식에는 수위제어형·유량제어형·자연평형형 등이 있다.
반면 감쇠여과(declining rate filtration)는 여과가 진행됨에 따라 유량이 자연스럽게 감소하도록 두는 방식으로, 애초에 유량을 일정하게 유지하는 정속여과와는 다른 범주에 속한다.
따라서 감쇠제어형은 정속여과의 제어방식으로 볼 수 없다.

공상접촉시간(EBCT)이 늘어나려면 활성탄 여재의 부피가 늘어나야 하며, 여재부피 = EBCT × 유입유량의 관계가 성립한다.
지당 유입유량은 $36{,}000\ \mathrm{m^3/day} = 25\ \mathrm{m^3/min}$이다.
EBCT 10분일 때 여재부피는 $25 \times 10 = 250\ \mathrm{m^3}$, EBCT 15분일 때 여재부피는 $25 \times 15 = 375\ \mathrm{m^3}$이다.
따라서 추가로 필요한 활성탄량은 $375-250 = 125\ \mathrm{m^3}$이다.

가열분해법(열분해법)은 배오존을 300℃ 이상의 고온에서 짧은 시간 반응시켜 산소로 분해하는 방식이다.
50℃ 정도의 낮은 온도에서는 오존이 충분히 열분해되지 않으므로, 50℃에서 5~10초 반응시킨다는 서술은 옳지 않다.
배오존은 오존이 접촉하는 오존접촉지·모래여과지·활성탄흡착지 등에서 함께 발생할 수 있다.
활성탄흡착분해법은 배오존 농도가 낮은 경우에 적합한 처리 방식이다.
촉매분해법은 MnO₂, Fe₂O₃ 등의 촉매를 이용해 비교적 낮은 온도에서도 오존을 분해시킬 수 있다.

폴리염화알루미늄(PAC)은 산성을 띠는 부식성 액체 약품이므로, 저장설비는 스테인리스강이 아니라 FRP나 고무라이닝 강판 등 내식성 재질을 사용하는 것이 일반적이다.
따라서 부식성이 작아 스테인리스강으로 제작한다는 서술은 옳지 않다.
진한황산은 공기 중 수분을 흡수하면 부식이 진행되므로 저장탱크를 밀폐형으로 하는 것은 타당하다.
수산화나트륨과 같은 알칼리제는 pH가 높아 유기물을 용해시키므로 내알칼리성 재료가 필요하다.
응집제는 30일분 이상, 응집보조제는 10일분 이상 저장한다는 것도 일반적인 저장용량 설계 기준이다.

펌프가압방식의 막여과 유속은 단위막차압 100kPa(약 1kgf/㎠)당 약 0.5 ~ 1 ㎥/㎡·day를 목표로 한다.
막여과 유속(flux)은 단위시간에 단위막면적을 통과하는 수량으로 ㎥/㎡·day 또는 m/h로 표시하며, 제시된 값은 순간 최대치가 아니라 장기간 운전에 대한 평균치 기준이다. 막차압이 커지면 유속도 함께 커지므로 반드시 단위막차압당 값으로 규정한다.
0.1~0.3처럼 지나치게 낮은 값을 잡으면 같은 처리수량에 필요한 막면적이 과대해져 비경제적이고, 5~10이나 10~15는 정수처리용 정밀여과·한외여과막의 실제 운전범위를 크게 벗어나 급속한 막힘(fouling)을 부른다.

3상 차단기의 정격차단용량은 $P_s = \sqrt{3} \times V_n \times I_s$ 로 구한다.
정격전압 $7.2\ \mathrm{kV}$, 정격차단전류 $40\ \mathrm{kA}$를 대입하면 $P_s = \sqrt{3} \times 7.2 \times 40 \approx 498.8\ \mathrm{MVA}$이다.
따라서 정격차단용량은 약 500 MVA이다.

변압기의 Δ-Y 결선에서는 1차측과 2차측 사이에 30°의 위상차가 발생한다.
Y결선에서는 선간전압이 상전압보다 30° 앞서는 반면 Δ결선에서는 선간전압과 상전압이 일치하므로, 1차와 2차의 선간전압을 비교하면 30°의 위상차가 나타난다.
이 때문에 Δ-Y(또는 Y-Δ) 변압기는 Δ-Δ, Y-Y 결선 변압기와 병렬운전할 수 없다.

고압·특별고압 수변전설비의 제어용 전원과 비상용 조명 전원을 공급하고 부하전압보상장치·과방전 방지보호장치를 갖추는 설비는 직류전원장치이다.
축전지와 충전기로 구성되어 정전 중에도 차단기 조작, 보호계전기 동작, 비상조명에 필요한 직류전원을 끊김 없이 공급한다. 축전지는 과방전되면 수명이 급격히 줄어 과방전 방지보호장치가 필요하고, 방전이 진행되면 단자전압이 낮아지므로 부하전압보상장치로 전압을 보정한다.
고압용 부하개폐장치는 부하전류를 개폐·구분하는 기기로 전원을 공급하는 설비가 아니다.
피뢰기는 뇌서지·개폐서지를 대지로 방전시켜 기기 절연을 보호하는 장치이다.
고압진상콘덴서는 무효전력을 보상해 역률을 개선하는 설비이다.

정수장 수·변전설비에서 역률을 개선하는 장치는 전력용 콘덴서(SC, Static Condenser)이다.
SC는 진상 무효전력을 공급하여 부하의 지상 역률을 개선함으로써 설비 효율을 높이고 전력손실을 줄인다.
CB(차단기)는 사고 시 회로를 차단하는 보호기기이다.
PF(전력퓨즈)는 단락사고 시 회로를 보호하는 기기이다.
LA(피뢰기)는 뇌서지 등 이상전압으로부터 설비를 보호하는 장치이다.

목표값을 한 번 넘어선 뒤 진동이 빠르게 잦아들어 짧은 시간에 목표선에 정착하는 감쇠진동 응답이 제어성이 가장 좋다.
제어성은 목표값에 빨리 도달하는 속응성과 편차 없이 안정되게 머무는 안정성을 함께 만족해야 한다. 첫 오버슈트 이후 진폭이 급격히 줄며 목표선과 겹쳐지는 곡선이 정정시간이 가장 짧아 두 조건을 동시에 만족한다.
진동 없이 완만히 상승하지만 끝까지 목표선 아래에 머무는 곡선은 응답이 느리고 잔류편차(오프셋)가 남는다.
시간이 갈수록 진폭이 오히려 커지는 곡선은 발산 진동으로 제어계가 불안정하다.
진폭이 크고 주기가 긴 진동이 아주 천천히 줄어드는 곡선은 정정시간이 길어 제어성이 떨어진다.

취수장 단계에서는 통상 탁도, pH, 수위 등 원수 상태를 파악하는 기본 항목을 연속 계측하며, COD는 별도 분석이 필요한 항목으로 취수장의 기본 연속계측 항목에는 포함되지 않는다.
따라서 취수장의 계측항목에 COD를 포함시킨 연결은 옳지 않다.
착수정은 수온·pH·탁도·전기전도도·알칼리도를 계측해 원수 성상 변화를 파악한다.
침전지는 처리 효율 확인을 위해 탁도를 계측한다.
정수지는 최종 수질 확인을 위해 수온·pH·탁도·잔류염소를 계측한다.

중앙감시방식은 정수장 등의 설비·기기를 중앙운영실의 감시반·모니터 등으로 종합적으로 감시하는 방식을 말하며, 집중감시방식과 같은 개념으로 사용된다.
반대로 한정된 범위의 설비나 기기만을 제한적으로 감시하는 것은 국부감시방식에 해당하므로, 중앙감시방식을 제한적 감시로 설명한 서술은 옳지 않다.
감시방식 선정 시 시설 규모, 경보 표시·통지방법, 운전원 수 등을 고려하는 것은 타당하다.
감시조작설비가 감시반·조작반·계측제어반·대형 디스플레이·CCTV·프린터 등으로 구성된다는 서술도 타당하다.

솔레노이드는 전자석의 힘으로 작동하는 전기식(전자식) 구동장치이며, 공기압을 이용하는 방식이 아니다.
다이어프램·에어모터·실린더는 모두 압축공기의 압력으로 밸브를 개폐하는 공기압식 구동장치에 해당한다.

계측제어용 기기의 기종과 신호는 계획·보수의 용이성, 기기 호환성 및 예비품 공통성을 위해 가능한 한 통일(표준화)시켜야 하며, 이를 별도로 분리해야 한다는 서술은 원칙에 반한다.
기종·신호를 통일하면 유지관리와 부품 조달이 단순해지고 운전원의 운용 부담도 줄어든다.
전송로에 유도장애·뇌해 대책을 강구해야 한다는 것은 타당한 유의사항이다.
신뢰성과 생애주기비용을 고려해 보수·교정이 쉬운 기기를 선정해야 한다는 것도 타당하다.
사용조건·측정범위·설치환경 등에 적합한 기기를 선정해야 한다는 것도 일반 원칙이다.

산업안전보건법령상 안전·보건표지의 색채와 용도는 노란색 = 경고(위험경고 및 주의표지), 빨간색 = 금지 및 경고(정지신호, 유해행위 금지, 화학물질 취급장소에서의 유해·위험 경고), 파란색 = 지시, 녹색 = 안내(비상구·피난소, 위생표지)로 정해져 있다.
따라서 노란색과 경고를 연결한 서술이 올바른 조합이다.

펌프의 베어링 온도 경보는 통상 정상 운전온도를 초과하는 고온 상태에서 발생하도록 설정한다.
따라서 베어링 온도가 40℃ 이하일 때 경보가 발생한다는 서술은 정상 범위를 경보 조건으로 잘못 설명한 것으로 옳지 않다.
정격전류를 초과하는 과부하 상태는 실제 이상상태로 경보 대상이다.
기동정체(기동 지연)도 이상 운전 상태로 경보 대상이다.
흡입수위가 비정상적으로 낮아지는 것도 공동현상 등을 유발할 수 있어 경보 대상이다.

비접촉 측정이 가능하지만 장애물이 있으면 측정할 수 없고 최소측정범위·반사조건·불감거리의 한계를 갖는 것은 초음파식 수위계이다.
발신부에서 초음파를 발사해 수면에서 반사되어 되돌아오는 시간으로 수위를 환산하므로 수면의 반사조건이 측정 성패를 좌우한다. 발신부 바로 아래에는 송신 잔향 탓에 측정이 되지 않는 불감거리가 생기고, 사다리나 배관 같은 구조물이 있으면 그 반사파가 노이즈가 되어 오측정을 일으킨다. 결로 방지를 위해 발신부에 고분자압전막·고분자필름 처리를 고려하는 것도 이 방식의 특징이다.
차압식은 수주가 만드는 압력차를 검출하므로 도압관을 물에 담그는 접촉식이다.
정전식은 전극과 수면 사이 정전용량 변화를 읽는 접촉식이다.
플로트식은 부표가 수면을 따라 오르내리는 기계적 접촉식으로 비접촉이 아니다.

오존 누출을 검지할 때는 통상 요오드화칼륨(KI) 검지관이나 오존 전용 가스검지기를 사용하며, 암모니아수는 염소 누출 확인에 흔히 쓰이는 시약으로 오존 검지와는 관련이 없다.
따라서 오존 누출 검지를 위해 암모니아수를 비치해야 한다는 서술은 옳지 않다.
오존설비 설치장소를 내화성으로 설계하고 안전·위생 설비를 갖추는 것은 타당한 안전조치이다.
점검·보수 시 충분히 환기할 수 있는 배풍설비를 갖추는 것도 필요한 조치이다.
오존농도계로 자동 제어하고 긴급정지가 가능하도록 하는 것도 타당한 안전설계이다.

지락사고 시 발생하는 영상전류를 검출하는 장치는 ZCT(영상변류기)이다.
ZCT는 3상 전류의 벡터합이 0이 아닌 지락 상태를 검출해 지락계전기(GR) 등에 신호를 전달하는 역할을 한다.
CT(계기용변류기)는 부하전류 크기를 검출하는 데 사용된다.
PT(계기용변압기)는 전압을 검출하는 데 사용된다.
GPT(접지형계기용변압기)는 영상전압을 검출하는 데 사용된다.

모세관 상승고는 $h = \dfrac{4\sigma\cos\theta}{\gamma d}$ 로 나타내며, 유체의 표면장력에 비례하고 관의 직경과 유체의 단위중량에는 반비례한다.
공액수심은 개수로에서 도수(hydraulic jump) 전후의 수심 관계를 나타내는 개념으로, 모세관 상승고와는 관련이 없다.
따라서 상승고가 공액수심에 비례한다는 서술은 옳지 않다.

프루드 수, 레이놀즈 수, 에너지 보정계수, 운동량 보정계수는 모두 무차원수이다.
프루드 수 $Fr=\dfrac{V}{\sqrt{gL}}$는 관성력과 중력의 비, 레이놀즈 수 $Re=\dfrac{VD}{\nu}$는 관성력과 점성력의 비로, 분자와 분모의 차원이 같아 단위가 남지 않는다.
에너지 보정계수 $\alpha$와 운동량 보정계수 $\beta$는 실제 유속분포로 계산한 에너지·운동량을 평균유속 기준값으로 나눈 비(比)이므로 역시 무차원이며, 원관 층류에서 각각 2.0과 1.33, 난류에서는 1에 가까운 값을 갖는다.

내압을 받는 원형관의 원주방향 응력식 $\sigma = \dfrac{P D}{2t}$ 를 두께에 대해 정리하면 $t = \dfrac{P D}{2\sigma}$ 이다.
수압 $P = 500\ \mathrm{kPa} = 0.5\ \mathrm{MPa}$, 내경 $D = 400\ \mathrm{mm}$, 허용인장응력 $\sigma = 50\ \mathrm{MPa}$를 대입하면 $t = \dfrac{0.5 \times 400}{2 \times 50} = 2\ \mathrm{mm}$ 이다.
따라서 관의 최소두께는 2 mm이다.

수면부터 시작하는 연직 평판이 받는 정수압의 압력중심은 수면에서 $\dfrac{2}{3}H$ 깊이에 위치한다.
차수벽의 전체 깊이가 수심과 같은 $H = 2\ \mathrm{m}$이므로, 지지대를 설치할 깊이는 $\dfrac{2}{3}\times 2 \approx 1.33\ \mathrm{m}$이다.

분출수가 벽에 수직으로 부딪혀 정지한다고 보면, 벽이 받는 힘은 운동량 변화에 의해 $F = \rho Q V$ 로 구한다.
노즐 단면적은 $A = \dfrac{\pi}{4}(0.04)^2 \approx 1.257\times10^{-3}\ \mathrm{m^2}$이므로 유량은 $Q = AV = 1.257\times10^{-3}\times 5 \approx 6.28\times10^{-3}\ \mathrm{m^3/s}$이다.
따라서 $F = 1000 \times 6.28\times10^{-3}\times 5 \approx 31.4\ \mathrm{N}$이다.

토리첼리(Torricelli) 정리는 오리피스에서 유출되는 유체의 속도를 수두로부터 구하는 식으로, 베르누이 정리에서 대기압이 작용하는 자유표면과 오리피스 사이에 에너지보존을 적용해 유도된다.
주장력 공식, 위어 공식, 공극률은 각각 관재료의 응력 설계, 개수로 유량측정, 다공성 매질의 특성과 관련된 개념으로 베르누이 정리의 직접적 응용 사례로 보기 어렵다.

원관 층류에서 평균유속은 최대유속의 절반이므로 $v_{max}=2v_{m}$이다.
주어진 유속분포 $v=v_{max}\left(1-\dfrac{r^{2}}{r_{0}^{2}}\right)$를 단면 전체에 대해 적분해 유량을 구한다.
$Q=\int_{0}^{r_{0}}v\,(2\pi r\,dr)=2\pi v_{max}\int_{0}^{r_{0}}\left(r-\dfrac{r^{3}}{r_{0}^{2}}\right)dr=2\pi v_{max}\left(\dfrac{r_{0}^{2}}{2}-\dfrac{r_{0}^{2}}{4}\right)=\dfrac{\pi r_{0}^{2}v_{max}}{2}$
평균유속은 유량을 단면적으로 나눈 값이므로
$v_{m}=\dfrac{Q}{\pi r_{0}^{2}}=\dfrac{v_{max}}{2}$
즉 관 중심에서 최대이고 관벽에서 0이 되는 포물선형 유속분포의 평균값은 꼭짓점 값의 1/2이 되며, 따라서 최대유속은 평균유속의 2배이다.

두 유속공식을 견주면 $C=\dfrac{1}{n}R^{1/6}$의 관계가 성립한다.
Manning 공식은 $V=\dfrac{1}{n}R^{2/3}I^{1/2}$이고 Chezy 공식은 $V=C\sqrt{RI}=CR^{1/2}I^{1/2}$로, 같은 평균유속을 서로 다른 계수로 표현한 것이다.
양변을 $I^{1/2}$로 나누면 $CR^{1/2}=\dfrac{1}{n}R^{2/3}$이 되고, $R$의 지수를 정리하면 $\dfrac{2}{3}-\dfrac{1}{2}=\dfrac{1}{6}$이므로 동수반경의 1/6제곱에 조도계수의 역수를 곱한 형태가 된다. 지수를 1/5·1/4·1/3로 둔 식은 이 유도와 맞지 않는다.

에너지선(EL)은 위치수두 + 압력수두 + 속도수두의 합이고, 동수경사선(HGL)은 위치수두 + 압력수두의 합이다.
따라서 동수경사선은 에너지선보다 속도수두만큼 아래에 위치한다.

Manning 공식은 $V = \dfrac{1}{n}R^{2/3}S^{1/2}$ 이며, 원형관이 만관 상태로 흐를 때 경심은 $R=\dfrac{D}{4}$이다.
내경 $D=0.2\ \mathrm{m}$이므로 $R=0.05\ \mathrm{m}$, 동수경사는 $S=\dfrac{h_L}{L}=\dfrac{10}{100}=0.1$이다.
$V=\dfrac{1}{0.012}\times(0.05)^{2/3}\times(0.1)^{1/2}\approx 3.57\ \mathrm{m/s}$
단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}(0.2)^2\approx0.0314\ \mathrm{m^2}$이므로 유량은 $Q=VA\approx 0.11\ \mathrm{m^3/sec}$이다.

병렬관수로에서 두 관은 같은 분기점과 합류점을 연결하므로 손실수두가 서로 같다.
길이와 마찰계수가 동일하면 손실수두식 $h_L \propto \dfrac{V^2}{D}$ 에서 $\dfrac{V_1^2}{D_1}=\dfrac{V_2^2}{D_2}$가 성립한다.
관로 2의 관경이 관로 1의 2배이므로 $\dfrac{V_2}{V_1}=\sqrt{\dfrac{D_2}{D_1}}=\sqrt{2}$이다.

Stokes의 법칙은 유체 속에서 침강하는 입자의 침강속도를 구하는 식으로, 정수처리 공정 중 입자의 중력침강을 이용하는 침전지 설계에 직접 적용된다.
혼화지·응집지는 입자를 뭉치는 단계이고, 여과지는 여재를 통한 걸러냄이 원리이므로 Stokes 법칙이 직접 적용되는 공정은 침전지이다.

표면부하율은 $\text{표면부하율} = \dfrac{Q}{A}$로 구하며, 여기서 $A$는 침전지의 수면적이다(유효깊이는 관계없다).
수면적은 $A = 10 \times 40 = 400\ \mathrm{m^2}$이고, 유입유량은 $Q = 4{,}000\ \mathrm{m^3/day}$이다.
$\dfrac{Q}{A} = \dfrac{4000}{400} = 10\ \mathrm{m/day} = \dfrac{10000\ \mathrm{mm}}{1440\ \mathrm{min}} \approx 6.9\ \mathrm{mm/min}$

교반동력은 $P = \mu G^2 V$ (μ: 점성계수, G: 속도경사, V: 혼화조 부피)로 나타낼 수 있어, 속도경사의 제곱과 혼화조 부피에 비례하고 교반기 날개 형상에도 영향을 받는다.
다만 수온이 높아지면 물의 점성계수가 오히려 감소하므로, 동일한 속도경사를 얻는 데 필요한 동력은 수온이 높을수록 줄어든다.
따라서 수온이 높을수록 증가한다는 서술은 옳지 않다.

회전력(토크)은 $T = 9.55\times\dfrac{P}{N}$ (P: 전달동력(kW), N: 회전수(rpm), T: kN·m)로 구할 수 있다.
$T = 9.55\times\dfrac{157}{600} \approx 2.5$
따라서 이 펌프의 회전력은 약 2.5(kN·m)이다.

비속도 공식은 $N_s = \dfrac{N\sqrt{Q}}{H^{3/4}}$ 이며, 이를 회전수 N에 대해 정리하면 $N = \dfrac{N_s H^{3/4}}{\sqrt{Q}}$이다.
$H^{3/4}=16^{3/4}=8$, $\sqrt{Q}=\sqrt{2.56}=1.6$이므로,
$N = \dfrac{200\times 8}{1.6} = 1{,}000\ \mathrm{rpm}$

수차 출력은 $P = 9.8 \times Q \times H \times \eta$ (kW)로 구하며, 여기서 $Q$는 유량(m³/s), $H$는 유효낙차(m), $\eta$는 효율이다.
주어진 값을 대입하면 $30{,}000 = 9.8 \times 100 \times 51 \times \eta$이므로 $\eta = \dfrac{30{,}000}{49{,}980} \approx 0.60$이다.
따라서 요구되는 수차의 효율은 약 60%이다.

공동현상(cavitation)을 방지하려면 흡입측 압력손실을 최소화해야 하므로 흡입관은 짧고 굵게 설치하는 것이 원칙이다.
흡입관의 길이를 길게 하면 마찰손실이 커져 흡입측 압력이 더 낮아지고 공동현상 발생 위험이 커지므로, 이는 방지 대책이 아니라 오히려 유발 요인이 된다.
펌프 설치위치를 낮추는 것, 흡입양정을 가능한 작게 하는 것, 흡입관경을 가능한 크게 하는 것은 모두 타당한 방지책이다.

피토관은 유속수두를 측정하는 기구로, 관 내 수위 상승분 $h$를 이용해 $v = \sqrt{2gh}$로 유속을 구한다.
피토관 내 수위가 수로 수면보다 10cm(=0.1m) 높으므로 이 값이 유속수두 $h$가 된다.
$v = \sqrt{2 \times 9.8 \times 0.1} = \sqrt{1.96} = 1.4\ \mathrm{m/s}$
따라서 수로의 유속은 약 1.40 m/s이다.

달시-바이스바흐 공식 $h_f = f \dfrac{L}{D}\dfrac{v^2}{2g}$과 연속방정식 $v = \dfrac{4Q}{\pi D^2}$를 이용해 손실수두 5m를 만족하는 관경을 구한다.
속도항을 대입하면 $h_f = \dfrac{8fLQ^2}{\pi^2 g D^5}$ 형태가 되어 손실수두는 $D^5$에 반비례한다.
여기에 $f=0.026$, $L=2{,}500\ \mathrm{m}$, $Q=1.5\ \mathrm{m^3/s}$, $h_f=5\ \mathrm{m}$를 대입하면 $D^5 = \dfrac{8 \times 0.026 \times 2{,}500 \times 1.5^2}{\pi^2 \times 9.8 \times 5} \approx 2.42$이므로 $D \approx 1.2\ \mathrm{m}$가 된다.
따라서 관의 내경은 약 1.2 m이다.