[환경기능사 필기] 04년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

pH는 $pH = -\log[\mathrm{H^+}]$로 정의된다.
$[\mathrm{H^+}] = 4.2\times10^{-3}\,\mathrm{mol/L}$를 대입하면 $pH = -\log(4.2\times10^{-3}) \approx 2.4$가 된다.

BOD 용적부하는 단위 시간당 유입 BOD량을 폭기조 부피로 나눈 값이다.
BOD 200mg/L(=200g/m³)와 유량 400m³/d를 곱하면 하루 유입 BOD량은 $200 \times 400 = 80{,}000\,\mathrm{g/day} = 80\,\mathrm{kg/day}$이고, 이를 폭기조 부피 80m³로 나누면 $\dfrac{80}{80} = 1\,\mathrm{kg/m^3{\cdot}day}$가 된다.

지정폐기물은 폐산(pH 2.0 이하), 폐유(기름성분 5% 이상), 폐석면처럼 주변 환경이나 인체에 유해한 성분을 함유한 폐기물을 말한다.
폐벽돌은 건설폐기물로 분류되며 유해 특성이 지정된 항목에 해당하지 않으므로 지정폐기물과 가장 거리가 멀다.

소음 방지 대책 중 가장 효과적인 방법은 소음원 자체를 제거하거나 발생을 억제하는 것으로, 문제의 근본 원인을 차단하는 방식이다.
소음기, 장해물에 의한 차음, 실내 흡음재료는 이미 발생한 소음을 줄이거나 차단하는 보조적 대책으로, 근본 대책인 발생원 제거·억제보다 효과가 제한적이다.

차량 등에 광범위한 부하능력을 갖고 복잡한 구조에서도 우수한 성능을 발휘하는 방진재료는 공기용수철이다.
공기용수철은 압축공기의 탄성을 이용하여 넓은 범위의 부하에 적응할 수 있고, 복잡한 구조의 차량 현가장치에서도 일정한 높이 유지와 진동 흡수 성능을 동시에 제공한다.
휄트(felt): 충격음 감소용으로 제한적이다.
코르크: 부하능력이 낮다.
방진고무: 온도 변화에 따른 탄성 변화가 크고 부하범위가 상대적으로 좁아 차량 현가장치의 요구 조건을 충족하지 못한다.

지하수는 지층을 통과하면서 여과되어 부유물질은 지표수보다 적지만, 토양·암반을 거치며 무기질(용존 미네랄) 농도는 오히려 지표수보다 높은 경우가 많다.
따라서 부유물질·유기물·무기질 농도가 모두 지표수보다 낮다는 설명은 무기질 특성과 맞지 않아 틀린 내용이다.
취수시설로 우물, 집수매거 등을 사용한다는 설명은 맞는 내용이다.
빗물이나 지표수가 침투해 형성된다는 설명도 맞는 내용이다.
지하수 수온이 연중 거의 일정하고 겨울에 지표수보다 높다는 설명도 맞는 내용이다.

도금공장 폐수는 중금속 등 독성·난분해성 물질을 포함하는 경우가 많아 미생물을 이용하는 생물학적 처리로는 처리가 곤란하다.
가정하수, 축산폐수, 맥주제조공장 폐수는 모두 유기물 위주의 폐수로 생물학적 처리에 적합한 대상이다.

시약 농도를 (a+b)로 표기하는 방식은 시약 a mL에 물 b mL를 혼합하여 제조한다는 의미이다.
따라서 황산(1+9)은 황산 1mL에 물 9mL를 혼합하여 만든 희석 용액을 뜻한다.

해양오염이나 공장폐수는 유기물 분해 속도가 느리거나 미생물 분해가 어려운 성분을 포함하는 경우가 많아, 화학적으로 산화시켜 측정하는 COD를 오염지표로 주로 사용한다.
BOD는 생분해성 유기물 측정에 적합해 주로 하천·하수 등 담수 오염 평가에 쓰이며, 해양·공장폐수 지표로는 COD가 더 대표적이다.

공기역학적 직경이 10㎛ 미만이며 호흡기를 통해 체내로 흡입되어 건강에 영향을 줄 수 있는 입자를 PM10이라 한다.
TSP는 입경 제한 없이 대기 중 모든 부유먼지를 말하고, TS·SS는 수질 항목이어서 이 정의와는 관계가 없다.

측정된 진동레벨에서 암진동(배경진동)의 영향을 보정하여 순수하게 대상 발생원에 의한 진동만 산출한 값을 대상진동레벨이라 한다.
평가진동레벨은 대상진동레벨에 시간대별 보정 등을 더해 평가한 값이고, 암진동레벨은 대상 발생원이 없을 때의 배경 진동레벨을 가리켜 서로 다른 개념이다.

전기집진기는 입자(먼지)를 대전시켜 포집하는 입자상 물질 제거 장치로, 가스상 물질인 질소산화물 제거에는 적합하지 않다.
염화수소는 수세법(세정법), 부유먼지는 사이클론, 황산화물은 흡수법으로 제거하는 짝짓기가 맞으며, 질소산화물은 선택적 촉매환원(SCR) 등 별도의 방법이 필요하다.

기체흡수는 가스 성분이 액상으로 이동하는 물질전달 현상으로, 헨리의 법칙과 총괄이동계수(총괄계수)를 이용해 흡수 성능을 해석한다.
원심력은 원심력집진기처럼 입자상 물질을 분리할 때 작용하는 힘으로, 기체흡수 이론과는 직접적인 관련이 없다.

폐기물 압축처리는 부피를 줄여 운반비를 절감하고 매립지 수명을 연장하기 위한 전처리 방법이다.
반면 압축은 폐기물 내부의 공기 유통을 줄여 오히려 소각 시 연소 효율을 떨어뜨릴 수 있으므로, 소각효율 증가는 압축처리의 목적과 거리가 멀다.

손이나 팔에 국소적으로 전달되는 진동이 손가락 말초 혈관의 순환 장애를 일으켜 손가락이 창백해지고 저림 증상이 나타나는 질환을 레이노드씨병이라 한다.
이타이이타이병은 카드뮴 중독, 미나마타병은 수은 중독에 의한 질환이고, 청색증은 헤모글로빈의 산소 운반 장애로 피부가 푸르게 변하는 증상이어서 진동 장해와는 원인이 다르다.

흡음닥트, 밀폐상자, 소음기는 모두 소음을 흡수하거나 차단해 소음을 저감시키는 장치이다.
반면 방진구는 진동의 전달을 차단·절연하기 위한 것(방진 도랑, 방진 지지구 등)으로, 소음을 줄이는 장치로 분류되지 않는다.

전기집진장치의 방전극은 부식에 강하고 기계적 강도가 크며, 방전이 잘 일어나도록 가늘고 날카로운 형상을 가져야 하고, 진동이나 요동에 영향을 받지 않아야 한다.
액가스비는 세정(스크러버)식 집진장치에서 액체와 가스의 유량 비율을 나타내는 지표로, 방전극이 갖추어야 할 조건과는 관계가 없다.

물속 유기물을 화학적 산화제로 산화시킬 때 소비되는 산화제 양을 산소량으로 환산해 mg/L로 나타낸 값을 COD(화학적 산소요구량)라 한다.
DO는 용존산소량, SS는 부유물질량, BOD는 미생물에 의한 생물화학적 산소요구량을 나타내는 지표로 서로 다른 개념이다.

1인 1일 쓰레기발생량은 전체 발생량을 인구와 기간으로 나누어 구한다.
1주일간 총 수거량은 $9000\,\mathrm{m^3} \times 0.6\,\mathrm{ton/m^3} = 5400\,\mathrm{ton} = 5{,}400{,}000\,\mathrm{kg}$이다.
1일 평균 발생량은 $\dfrac{5{,}400{,}000}{7} = 771{,}428.6\,\mathrm{kg/day}$이고, 수거대상인구 400,000명으로 나누면 $\dfrac{771{,}428.6}{400{,}000} \approx 1.93$, 즉 1인 1일 발생량은 약 1.93kg/인·일이다.

매립지 선정에서는 침출수로 인한 지하수 오염을 막는 것이 중요하므로 지하수위가 낮고 지표면과 거리가 있는 지역이 유리하다.
지하수가 지표면에 인접한 지역은 침출수가 지하수를 쉽게 오염시키므로 오히려 매립지로 부적절한 요건이다.
주변 토양을 복토재로 활용할 수 있는 지역은 매립 운영비를 줄여준다.
매립 용지를 경제적으로 확보할 수 있는지, 수거·진입도로 여건이 좋은지도 선정 시 고려하는 요건이다.

파장은 $\lambda = \dfrac{v}{f}$로 구한다.
속도 100m/sec, 진동수 100Hz를 대입하면 $\lambda = \dfrac{100}{100} = 1\,\mathrm{m}$가 된다.

염소 소독은 주로 병원균 살균과 냄새 제거, 그리고 일부 BOD 저감 효과를 목적으로 실시한다.
중금속은 염소의 산화·소독 작용으로 제거되는 물질이 아니므로, 중금속 제거는 염소 소독의 목적과 거리가 멀다.

부영양화는 수중에 질소(N)와 인(P) 같은 영양염류가 과다 유입되어 조류가 과잉 증식하는 현상이다.
Na, Ca, Mg 등은 조류 증식을 직접적으로 촉진하는 제한영양소가 아니므로 부영양화의 주된 원인 물질로 보지 않는다.

오존층의 두께는 돕슨(Dobson) 단위로 표시한다.
ppm은 농도 단위, freon(프레온)은 오존층 파괴물질, 링겔만 차트는 매연 농도 측정 도구로 오존층 두께 표시와는 관련이 없다.

황(S)과 SO₂는 1:1 몰비로 반응하므로, 황의 질량을 몰수로 환산한 뒤 표준상태 부피(22.4Sm³/kmol)를 곱하면 생성되는 SO₂ 부피를 구할 수 있다.
중유 10ton 중 황 함유량은 $10\,\mathrm{ton} \times 0.03 = 0.3\,\mathrm{ton} = 300\,\mathrm{kg}$이다.
황의 몰수는 $\dfrac{300}{32} = 9.375\,\mathrm{kmol}$이고, 생성되는 SO₂ 부피는 $9.375 \times 22.4 = 210\,\mathrm{Sm^3}$이다.

직렬로 연결된 집진장치의 총괄효율은 각 단계를 통과하며 남는 미집진율을 곱해 구한다.
$\eta_{total} = 1-(1-0.5)(1-0.95) = 1-(0.5 \times 0.05) = 0.975$
따라서 총괄집진효율은 97.5%이다.

유동상 소각로는 가동부(기계적 구동부)가 적어 고장률이 낮은 것이 특징이다.
'기계적 구동 부분이 많아 고장율이 높다'는 유동상 소각로의 실제 특징과 반대되는 설명이다.
유동매체(모래 등)가 운전 중 계속 손실되므로 주기적인 보충이 필요하다.
노 내부 온도를 균일하게 자동제어할 수 있어 열회수에 유리하다.
유동화를 방해하지 않도록 폐기물을 일정 크기로 파쇄해 투입해야 한다.

단백질이 호기성 조건에서 분해되면 암모니아성 질소 → 아질산성 질소 → 질산성 질소 순으로 산화되며, 이 중 질산성 질소가 가장 안정된 최종 생성물이다.
알부미노이드성 질소는 분해가 덜 진행된 유기성 질소 형태로, 최종 산물이 아니다.

이론공기량은 연소반응식의 산소 몰수를 산소 부피백분율(21%)로 나누어 구한다.
반응식 $C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$에서 연료 1Sm³당 필요한 이론산소량은 $5\,\mathrm{Sm^3}$이다.
이론공기량은 $\dfrac{5}{0.21} = 23.81\,\mathrm{Sm^3/Sm^3}$이다.

원심력 집진장치의 집진효율은 유입가스속도가 클수록 원심력이 커져 향상된다.
유입가스속도를 감소시키면 오히려 원심력이 줄어 집진효율이 낮아지므로, 이는 효율 증대 방법이 아니다.
블로우 다운 효과는 벽면 부근의 편류를 줄여 입자 재비산을 억제한다.
고효율(고율) 싸이클론을 설치하면 입경이 작은 입자까지 포집할 수 있다.
멀티 싸이클론은 여러 개를 병렬 연결해 처리유량당 집진효율을 높인다.

폐기물은 고형물 함량에 따라 액상(5% 미만), 반고상(5% 이상 15% 미만), 고상(15% 이상)으로 구분한다.
따라서 고상폐기물은 고형물 함량이 15% 이상인 경우를 말한다.

압축비는 $CR = \dfrac{1}{1-VR}$로 구하며, 여기서 VR은 용적감소율이다.
용적감소율 35%를 대입하면 $CR = \dfrac{1}{1-0.35} = \dfrac{1}{0.65} \approx 1.54$가 된다.

난청의 진단 기준은 순음청력검사에서 500∼2,000 Hz 옥타브 밴드 중심주파수에서의 청력손실이 25 dB 이상일 때를 말한다. 이는 산업안전보건기준에 관한 규칙에서 정한 직업성 난청의 진단 기준으로, 일반적인 청각장애 판정과 산업재해 인정의 기준이 된다. 500 Hz는 저주파, 2,000 Hz는 음성대역의 상한으로, 이 범위에서의 청력손실은 일상적 의사소통 능력에 직접적 영향을 미치기 때문에 임상적 의미가 크다.

회분(재)은 연소에 기여하지 않는 불연성 성분이므로, 회분이 많을수록 발열량은 낮아진다.
'회분이 많은 연료는 발열량이 높다'는 설명은 이와 반대이므로 옳지 않다.
연소는 연료가 산소와 결합해 열을 내는 산화반응이다.
연료 중 수분이 많으면 기화열로 열을 빼앗겨 점화가 어려워진다.
연료에 포함된 불연성 물질이나 황 성분은 연소 시 분진, SOx 등 대기오염물질을 발생시킨다.

대기오염이 심해지려면 오염물질이 대기 중에 축적되고 확산되지 않아야 하는데, 기온 역전은 찬 공기가 아래, 따뜻한 공기가 위에 있어 대기가 안정화되어 수직 혼합이 일어나지 않으므로 오염물질이 지표면에 갇혀 농도가 높아진다. 반면 우천은 빗물이 오염물질을 제거하고, 바람은 오염물질을 확산시키며, 기온 상승은 대기 혼합을 촉진해 오염물질 농도를 낮춘다.

소음공해는 축적성이 없고 즉시 감지되는 감각공해이며, 발생원 주변의 민원(진정)이 많다는 특징을 가진다.
수질·대기오염과 달리 소음은 처리 후 별도의 처리 대상 물질을 남기지 않으므로, '대책 후에 처리할 물질이 발생한다'는 설명은 옳지 않다.

사람이 들을 수 있는 음의 주파수 범위는 일반적으로 20~20,000Hz(가청주파수)로 본다.
이보다 낮은 영역은 초저주파음, 20,000Hz를 넘는 영역은 초음파로 분류되어 일반적으로 들을 수 없다.

여과, 침전, 스크리닝은 입자의 크기나 비중 차이를 이용해 고형물을 분리하는 물리적 처리 공법이다.
반면 중화는 산과 염기를 반응시켜 pH를 조정하는 화학적 처리 공법으로 기본 원리가 다르다.

pH 3인 폐수는 산성이므로 중화를 위해서는 염기(알칼리)성 약품을 사용해야 한다.
NaOH, Ca(OH)₂, Na₂CO₃는 모두 알칼리성 약품이지만, H₂SO₄는 강산이므로 산성 폐수의 중화에는 적절하지 않다.

유기물이 호기성 조건에서 완전 분해되면 탄소는 CO₂, 수소는 H₂O, 질소는 최종적으로 NO₃⁻-N(질산성 질소)로 산화되어 안정화된다.
CH₄, NH₃, H₂S는 산소가 부족한 혐기성 조건에서 나타나는 생성물이므로 호기성 처리의 결과로 볼 수 없다.

공기비(m)는 실제공기량을 이론공기량으로 나눈 값이다.
메탄 연소반응 $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$에서 이론산소량은 2m³이므로, 이론공기량은 $\dfrac{2}{0.21} = 9.52\,\mathrm{m^3}$이다.
공기비는 $m = \dfrac{10.76}{9.52} \approx 1.13$이다.

연료가 완전히 연소하려면 충분한 공기 공급, 원활한 공기-연료 혼합, 높은 연소온도와 함께 충분한 체류시간이 필요하다.
연소실에서 체류시간이 짧으면 미연소분이 남게 되므로, '체류시간이 짧아야 한다'는 완전연소 조건과 반대되는 설명이다.

용존산소(DO) 측정의 윙클러법(적정법)에서는 유리된 요오드를 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃) 용액으로 적정하여 DO 농도를 구한다.
NaOH·H₂SO₄는 시료 전처리용 시약이고, K₂Cr₂O₇는 COD 측정에 사용되는 산화제이므로 DO 적정용액과는 다르다.

미생물 반응속도에 대한 온도의 영향은 일반적으로 아레니우스(Arrhenius)식으로 표현한다.
이상기체식·스토크스식·헤스식은 각각 기체 상태, 입자 침강속도, 반응열 계산에 쓰이는 식으로 온도-반응속도 관계식과는 다르다.

대장균군이 수질오염 지표로 쓰이는 이유는 분뇨·하수 유입 가능성을 나타내고, 다른 세균에 비해 검출·검사가 쉬우며 생존력이 강하기 때문이다.
대장균군 자체는 병원성이나 독성이 특별히 강한 균이 아니므로, '다른 세균들보다 독성이 강하다'는 설명은 타당하지 않다.

전기 절연성·난연성·열안정성이 뛰어나 변압기·콘덴서의 절연유 및 열매체로 널리 쓰였으나, 발암성 등 유해성이 밝혀져 현재 제조가 금지된 물질은 PCB(폴리염화비페닐)이다.
CFC는 냉매·오존층파괴물질, BHC는 농약, BTX는 벤젠·톨루엔·자일렌 계열 유기용제로 절연유 용도와는 관련이 없다.

부상법에는 미세기포를 이용하는 공기부상법·가압부상법·진공부상법 등이 있으며, 모두 기포를 발생시켜 비중이 작은 입자를 물 위로 띄워 분리한다.
'산화 부상법'은 표준적으로 분류되는 부상법의 종류가 아니다.

급속여과의 손실수두는 여과속도, 모래층(여재층)의 두께, 물의 점도 등에 비례하여 커진다.
반면 여과 면적은 단위면적당 여과속도가 동일하다면 손실수두 산정식에 직접적인 영향을 주지 않는 인자이다.

폐기물 관리 과정 중 수거(collection) 단계가 인건비·차량비 등으로 인해 전체 관리 비용에서 가장 큰 비중을 차지한다.
파쇄, 적환, 압축은 수거에 비해 상대적으로 비용 비중이 작은 처리 단계이다.

증발농축 과정에서 고형물의 양은 변하지 않으므로, 농축 전후의 고형물 질량이 같다는 조건으로 최종 슬러지량을 구할 수 있다.
고형분 질량은 $1000\,\mathrm{kg} \times 0.05 = 50\,\mathrm{kg}$이고, 농축 후 고형분함유량이 20%이므로 농축 후 총량은 $\dfrac{50}{0.2} = 250\,\mathrm{kg}$이다.
따라서 제거해야 할 수분량은 $1000-250=750\,\mathrm{kg}$이다.

분뇨처리장에서 발생한 슬러지는 일반적으로 농축 → 소화 → 탈수 → 매립 순으로 처리한다.
먼저 슬러지 부피를 줄이는 농축을 거친 뒤 유기물을 안정화하는 소화를 진행하고, 함수율을 낮추는 탈수를 거쳐 최종적으로 매립하는 것이 일반적인 처리 흐름이다.

소각효율은 공기와 폐기물이 고르게 섞이는 난류(turbulent) 흐름일 때 높아진다.
공기가 층류(laminar) 흐름으로 유입되면 연료와의 혼합이 불충분해져 소각효율이 낮아지는 원인이 된다.
주입공기를 예열하면 연소온도가 올라가 소각효율이 높아진다.
적절한 공기비를 유지하면 완전연소에 유리해 효율이 높아진다.
쓰레기를 고르게 파쇄하면 연소가 균일해져 효율이 높아진다.

대기오염물질 중 입자상 물질(먼지 등)의 농도는 일반적으로 mg/m³ 단위로 표시한다.
mL/m³, μL/m³, mL/L 등은 부피 대 부피 비율로, 가스상 물질의 농도(ppm 등) 표시에 쓰이는 단위 체계이다.

활성슬러지란 포기조에서 폐수 중 유기물을 먹이로 삼아 증식한 갈색의 미생물 덩어리(플록)를 말한다.
침사지에서 제거되거나 침전된 물질, 소화조 내 슬러지는 활성슬러지와는 발생 위치와 성상이 다른 별개의 물질이다.

SS 제거율은 유입 SS농도와 유출 SS농도의 차이를 유입 SS농도로 나누어 구한다.
$\eta = \dfrac{300-200}{300}\times 100 = 33.3\%$
따라서 이 침전지의 SS 제거율은 약 33%이다.

기체의 용해도는 온도가 낮을수록 커지므로 수온이 내려가면 DO의 포화농도는 증가한다.
이는 온도가 오르면 분자운동이 활발해져 용존 기체가 물 밖으로 빠져나가기 쉬워지는 현상과 반대되는 것으로, 산소를 포함한 대부분의 기체에 공통적으로 나타나는 용해도 특성이다.

귀에서 평형(균형) 감각을 담당하는 기관은 내이의 세반고리관이다.
고막은 소리를 진동으로 바꾸는 역할, 유스타키오관은 중이와 인두를 연결해 기압을 조절하는 역할, 외이는 소리를 모아 고막으로 전달하는 역할을 하며 균형작용과는 관련이 없다.

세 음원의 합성음압레벨은 각 음압레벨을 에너지량으로 환산해 더한 뒤 다시 로그로 변환하여 구하며, 계산하면 약 63dB이 된다.
$L = 10\log_{10}\left(10^{5.6}+10^{5.2}+10^{6.1}\right)$에서 각 항은 $10^{5.6}\approx3.98\times10^{5},\ 10^{5.2}\approx1.58\times10^{5},\ 10^{6.1}\approx1.26\times10^{6}$이다.
이들을 합하면 약 $1.82\times10^{6}$이 되고, $L=10\log_{10}(1.82\times10^{6})\approx62.6\,\mathrm{dB}$로 63dB에 가장 가깝다.