[수질환경기사 필기] 25년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

DO 포화도는 69.3%이다. 0℃ 공기의 물 용해도 중 산소가 차지하는 부피비로 포화 용존산소농도(Cs)를 구한 뒤 실측 DO와 비교하면 구해진다.
산소용해도는 $38.46 \times 0.21 = 8.08\,\mathrm{mL/L}$이며, 이를 표준상태(22.4L/mol, 32g/mol)로 질량 환산하면
$C_s = 8.08 \times \dfrac{32}{22.4} = 11.54\,\mathrm{mg/L}$이다.
따라서 포화도는
$\dfrac{8.0}{11.54}\times100 = 69.3\%$로 계산되어 69.3%가 정답이다.

이론적 인(P) 필요량은 약 14.5mg/L이다. 글루코스가 완전 산화될 때의 이론적 산소요구량(ThOD=BODu)을 구하고 BOD5:N:P=100:5:1 비로 P량을 환산한다.
글루코스 완전산화 반응(C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O)에서 $BOD_u = 2000 \times \dfrac{192}{180} = 2133\,\mathrm{mg/L}$이며, K1=0.1/day(상용대수)를 적용하면
$BOD_5 = BOD_u(1-10^{-0.1\times5}) = 2133\times0.684 = 1459\,\mathrm{mg/L}$이다.
BOD5:P=100:1이므로
$P = 1459\times\dfrac{1}{100} = 14.6\,\mathrm{mg/L}$로 약 14.5mg/L에 해당한다.

이온강도는 0.10이다. 이온강도는 $I=\dfrac{1}{2}\sum C_iZ_i^2$로 정의되며 두 염이 완전 해리한다고 가정해 각 이온의 몰농도와 전하수를 대입하면 구해진다.
KBr은 K+, Br-(각 z=1)이 0.02M씩 존재하므로 $0.02\times1^2+0.02\times1^2=0.04$이고, ZnSO4는 Zn2+, SO4^2-(각 z=2)가 0.02M씩이므로
$0.02\times2^2+0.02\times2^2=0.16$이다.
따라서 $I=\dfrac{1}{2}(0.04+0.16)=0.10$으로 계산되어 0.10이 정답이다.

[HOCl]/[Cl₂] 비는 약 2.25×10⁶이다. 염소의 가수분해 평형 $Cl_2+H_2O \leftrightarrow HOCl+H^++Cl^-$에서 전리상수 $K=\dfrac{[HOCl][H^+][Cl^-]}{[Cl_2]}$를 이용해 비를 구한다.
염소이온 농도는 $71\,\mathrm{mg/L}\div35.45 = 2.00\times10^{-3}\,\mathrm{mol/L}$이며, pH 7이므로 [H+]=1.0×10⁻⁷mol/L이다. 이를 대입하면
$\dfrac{[HOCl]}{[Cl_2]}=\dfrac{K}{[H^+][Cl^-]}=\dfrac{4.5\times10^{-4}}{1.0\times10^{-7}\times2.00\times10^{-3}}$
계산하면 $\approx 2.25\times10^{6}$이 되어 2.25×10⁶이 정답이다.

생분해 불가능한 COD(NBDCOD)는 50mg/L이다. 탈산소계수 K1=0.2/day(상용대수)로 BOD5를 최종BOD(BODu)로 환산한 뒤 COD에서 빼면 구해진다.
$BOD_u=\dfrac{BOD_5}{1-10^{-K_1t}}=\dfrac{270}{1-10^{-0.2\times5}}=300\,\mathrm{mg/L}$이며, 이 값이 곧 생분해가능 COD(BDCOD)이다.
따라서 $NBDCOD=COD-BOD_u=350-300=50\,\mathrm{mg/L}$로 계산되어 50mg/L이 정답이다.

틀린 설명은 "SAR값이 20정도이면 Na+가 토양에 미치는 영향이 적다"이다. SAR(나트륨흡착비)은 관개용수가 토양의 나트륨화에 미치는 영향을 평가하는 지표로, 값이 클수록 Na+의 악영향이 커진다.
일반적으로 SAR 18~26 범위는 이미 높은 나트륨 위해도로 분류되므로 SAR≈20에서 영향이 적다는 서술은 옳지 않다.
SAR은 Na+, Ca2+, Mg2+ 농도로 계산되므로 세 이온과 관계있다는 설명은 옳다.
경수는 Ca2+·Mg2+가 많아 SAR을 낮추므로 연수보다 토양에 유리하다는 설명도 옳다.
SAR 계산식에는 이온의 당량농도(meq/L)를 사용한다는 설명도 옳다.

COD 환산량은 14.2g/L이다. 박테리아 C5H7O2N이 산화될 때 질소는 암모니아로 남고 탄소와 수소만 산화되므로, 반응식 $C_5H_7O_2N+5O_2 \rightarrow 5CO_2+2H_2O+NH_3$을 이용해 산소요구량을 구한다.
C5H7O2N의 분자량은 113, 필요 산소량은 $5\times32=160$이므로
$COD=10\,\mathrm{g/L}\times\dfrac{160}{113}=14.2\,\mathrm{g/L}$로 계산되어 14.2g/L이 정답이다.

수은 중독과 관련이 없는 것은 "이따이이따이병"이다. 이따이이따이병은 카드뮴(Cd) 만성중독으로 인한 골연화증이며, 수은 중독과는 관련이 없다.
수은 중독의 대표 질환은 미나마타병으로, 난청·언어장애·구심성 시야협착·정신장애가 나타나며 유기수은은 무기수은보다 독성이 강해 신경계에 심각한 장해를 준다.
무기수은은 황화물 침전법, 활성탄 흡착법, 이온교환법 등으로 처리할 수 있다는 설명은 옳다.

남조류는 고수온·정체 수역에서 경쟁 우위를 가져 주로 여름철에 대증식(수화, water bloom)을 일으킨다. 이른 봄 저수온기에 우점하는 대표 분류군은 규조류다.
나머지는 모두 남조류의 실제 특성이다. 남조류는 원핵생물로 광합성 색소가 세포 전체에 분포하고, 이형세포에 의한 질소고정과 마이크로시스틴·지오스민 생성이 알려져 있다.

최종 BOD(BODu)는 약 243mg/L이다. 탈산소계수 K1=0.15/day(상용대수)와 5일 BOD를 이용해 1차반응식으로 환산한다.
$BOD_5=BOD_u(1-10^{-K_1t})$이므로
$BOD_u=\dfrac{200}{1-10^{-0.15\times5}}=\dfrac{200}{0.822}=243\,\mathrm{mg/L}$로 계산되어 243mg/L이 정답이다.

2000mL에 녹아있는 CaF₂의 양은 약 0.033g이다. 용해도적 $K_{sp}=[Ca^{2+}][F^-]^2$에서 CaF2가 $Ca^{2+}+2F^-$로 해리하므로 용해도(S)를 구한 뒤 질량으로 환산한다.
$K_{sp}=S\times(2S)^2=4S^3=3.9\times10^{-11}$이므로
$S=\left(\dfrac{3.9\times10^{-11}}{4}\right)^{1/3}=2.14\times10^{-4}\,\mathrm{mol/L}$이다.
분자량 78을 곱해 2L 기준으로 환산하면
$2.14\times10^{-4}\times78\times2=0.033\,\mathrm{g}$으로 약 0.033g이 정답이다.

90% 소모에 소요되는 시간은 약 17일이다. 1차반응에서 반감기 5일로부터 속도상수를 구한 뒤, 90% 소모(잔존 10%) 조건을 대입해 시간을 계산한다.
속도상수는 $k=\dfrac{\ln2}{t_{1/2}}=\dfrac{0.693}{5}=0.1386\,\mathrm{day^{-1}}$이며, $\ln\dfrac{C_0}{C}=kt$에서 $C/C_0=0.1$이므로
$t=\dfrac{\ln10}{0.1386}=16.6\,\mathrm{day}$로 계산되어 약 17일이 정답이다.

ThOD/TOC 비는 1.33이다. 개미산(HCOOH)이 완전산화될 때 필요한 이론적 산소요구량과 총유기탄소량의 비를 화학양론으로 구한다.
반응식은 $HCOOH+\dfrac{1}{2}O_2 \rightarrow CO_2+H_2O$이므로 1mol당 ThOD는 $0.5\times32=16\,\mathrm{g}$이고 TOC는 탄소 1개이므로 $12\,\mathrm{g}$이다.
따라서 $\dfrac{ThOD}{TOC}=\dfrac{16}{12}=1.33$으로 계산되어 1.33이 정답이다.

모델 보정(calibration)은 예측값과 실측값의 차이가 최소가 되도록 매개변수를 조정하는 단계로, 하천 수질모델에서는 탈산소계수·재폭기계수 등이 조정 대상이 된다.
보정에 쓴 자료를 그대로 재입력하는 것은 검증이 아니다 — 검증(verification)은 보정과 독립된 별도의 실측자료로 모델의 예측능력을 확인하는 절차다.
감응도 분석은 입력자료를 평활화하는 것이 아니라, 매개변수의 변화가 모델 출력에 미치는 영향의 크기를 평가하는 절차다.
보정 시 정밀하게 추정해야 하는 것은 감응도가 낮은 것이 아니라 감응도가 큰 매개변수다.

오수의 BOD 부하량은 3.04ton/day이다. 오수 유입 전후 하천의 BOD 질량수지를 세워 오수가 실은 BOD 부하량을 구한다.
혼합 후 하천유량은 $3,000,000+10,000=3,010,000\,\mathrm{m^3/day}$이고 혼합 후 BOD 농도는 $3+1=4\,\mathrm{mg/L}$이므로, 전체 BOD 질량에서 원래 하천 BOD 질량을 빼면 오수가 유입한 BOD량이 된다.
$W=3,010,000\times4-3,000,000\times3=3.04\times10^{6}\,\mathrm{g/day}=3.04\,\mathrm{ton/day}$로 계산되어 3.04ton/day가 정답이다.

옳지 않은 설명은 "염에 대하여 큰 영향을 받지 않는다"이다. 소수성 콜로이드는 표면전하에 의해 안정화되므로 전해질(염)을 첨가하면 전기이중층이 압축되어 쉽게 응집·침전되는, 즉 염의 영향을 크게 받는 성질을 가진다.
물과 반발하는 소수성을 가진다는 설명은 옳다.
물 속에 현탁상태로 존재한다는 설명도 옳다.
매우 작은 입자로 존재한다는 설명도 옳다.

틀린 설명은 "Morrill 지수가 1에 가까울수록"이다. Morrill지수는 유출곡선의 90%/10% 통과시간 비로, 값이 1에 가까울수록 이상적 압출류(plug flow)에 가까움을 나타내는 지표이지 완전혼합을 나타내는 지표가 아니다.
분산(σθ²)이 1일 때는 완전혼합 상태를 나타내므로 옳다.
지체시간이 0일 때도 완전혼합 흐름의 특징이므로 옳다.
분산수(d)가 무한대일 때 완전혼합에 해당하므로 옳다.

NBDCOD는 1450mg/L이다. K=BODu/BOD5=1.5를 이용해 BOD5를 최종BOD(=BDCOD)로 환산한 뒤 COD에서 빼면 구해진다.
$BOD_u=BOD_5\times K=2100\times1.5=3150\,\mathrm{mg/L}$이며 이 값이 곧 생분해가능 COD(BDCOD)이다.
따라서 $NBDCOD=COD-BOD_u=4600-3150=1450\,\mathrm{mg/L}$로 계산되어 1450mg/L이 정답이다.

내진설계법과 거리가 먼 것은 "다중회귀법"이다. 다중회귀법은 통계적 예측기법으로 수도시설의 내진설계 방법이 아니다.
수도시설 내진설계에는 진도법(수정진도법 포함), 응답변위법, 동적해석법이 표준적으로 사용되며, 구조물의 특성과 규모에 따라 이들 방법이 선택 적용된다.

합류식 우천시 계획오수량은 계획시간최대오수량의 3.0배 이상으로 고려한다. 이는 하수도시설기준에서 정한 원칙으로, 강우 시 관로 내 처리용량 부족과 월류 위험을 줄이기 위한 최소 기준이다.
1.5배·2.0배·2.5배는 이 기준에 미달하는 값이므로 옳지 않다.

트리할로메탄(THM) 처리방법과 거리가 먼 것은 "포기"이다. THM은 휘발성이 있다 해도 일반 정수공정의 포기만으로는 효율적으로 제거하기 어려워 실제 대책으로 잘 채택되지 않는다.
실무에서는 중간염소처리, 활성탄처리, 결합염소처리로 전염소처리를 대체하거나 소독부산물 생성을 억제하는 방식이 주로 쓰인다.

계획유입수질은 계획오염부하량을 계획1일평균오수량으로 나누어 산정한다. 하수처리시설의 계획유입수질은 처리해야 할 오염물질의 총량(부하량)을 처리해야 할 물량(유량) 기준으로 나누는 것이 원칙이며, 이때 유량 기준은 계획1일평균오수량을 사용한다.
계획시간평균, 계획1일최대, 계획시간최대오수량을 나누는 것은 이 원칙과 다르므로 옳지 않다.

관에 가해지는 하중은 약 38.5kN/m이다. Marston 공식은 성토하중을 $W=C_1\gamma B^2$(C1: 하중계수, γ: 흙의 단위중량, B: 굴착폭)로 계산한다.
주어진 값을 대입하면
$W=1.86\times1.9\times3.3^2=38.5\,\mathrm{kN/m}$로 계산되어 약 38.5kN/m가 정답이다.

MBR법의 특징으로 옳지 않은 것은 "분리막 파울링에 대한 대처가 용이하다"이다. 분리막 파울링(막힘) 관리는 오히려 MBR 운영에서 가장 까다로운 부분으로, 정기적인 약품세정·역세척 등 지속적인 대처가 필요하다.
2차침전지의 침강성 문제가 없다는 설명은 분리막이 고액분리를 대신하므로 옳다.
완벽한 고액분리와 높은 MLSS 유지가 가능하다는 설명도 MBR의 대표적 장점이므로 옳다.
적은 부지로 부지이용성이 탁월하다는 설명도 옳다.

원형 단면 관로의 장점이라 할 수 없는 것은 "공장제품 사용으로 접합부가 적어 지하수 침투 가능성이 적다"이다. 원형관은 표준화된 규격의 공장제품을 이어붙여 시공하므로 오히려 접합부 수가 많아질 수 있어 지하수 침투 가능성이 낮다고 단정할 수 없다.
수리학적으로 유리하다는 설명은 원형 단면의 특성상 옳다.
내경 3000mm 정도까지 공장제품 사용이 가능해 공사기간이 단축된다는 설명도 옳다.
역학 계산이 간단하다는 설명도 원형관의 일반적 장점이므로 옳다.

적절하지 않은 설명은 "오수받이의 상부에 인버트를 설치하며 저부에는 설치하지 않는다"이다. 인버트(invert, 유수 흐름 유도수로)는 오수받이 저부에 설치하는 것이 원칙이며, 이 설명은 상부·저부가 뒤바뀌어 있어 옳지 않다.
공공도로와 사유지 경계부근 유지관리에 지장 없는 곳에 설치한다는 설명은 옳다.
뚜껑을 견고하고 내구성 있는 밀폐형 재료로 한다는 설명도 옳다.
내경 200~700mm, 깊이 700~1,000mm 규격 설명도 표준기준에 부합한다.

틀린 설명은 "호소의 표면수를 안정적으로 취수할 수 있다"이다. 취수틀은 수심별로 여러 개의 취수구를 두어 수질이 양호한 층을 선택적으로 취수하는 것이 핵심 특징이며, 표층수만을 안정적으로 취수하는 시설이 아니다.
수위변화 영향이 비교적 작다는 설명은 취수틀의 일반적 특징이므로 옳다.
호소의 규모에 크게 좌우되지 않는다는 설명도 옳다.
구조가 간단하고 시공이 비교적 용이하다는 설명도 옳다.

상수도 계획(목표)년도는 계획수립시부터 15~20년간을 표준으로 한다. 이는 상수도시설기준에서 정한 기본계획 수립 원칙으로, 장래 급수인구·수요 변화를 예측해 시설 규모를 정하기 위한 기간이다.
10~15년, 20~25년, 25~30년은 이 표준 범위와 다르므로 옳지 않다.

틀린 설명은 "파랑, 결빙 등의 기상조건에 영향이 거의 없다"이다. 취수문은 물가에 노출된 구조로 파랑·결빙 등 기상조건의 영향을 받기 쉬운 것이 단점으로 알려져 있다.
중, 소량 취수에 주로 쓰인다는 설명은 옳다.
수문 또는 수위조절판(stop log)으로 취수량을 조정한다는 설명도 옳다.
하천 표류수나 호소 표층수를 취수하기 위해 물가에 설치한다는 설명도 옳다.

틀린 설명은 "송수시설의 계획송수량은 계획시간최대급수량을 기준으로 한다"이다. 송수시설의 계획송수량은 계획1일최대급수량을 기준으로 하며, 계획시간최대급수량은 배수시설의 계획배수량 산정에 사용되는 기준이다.
송수는 관수로가 원칙이며 개수로일 경우 터널 또는 수밀성 암거로 한다는 설명은 옳다.
송수시설이 정수장에서 배수지까지 물을 보내는 시설이라는 설명도 옳다.
자연유하식, 펌프가압식, 병용식이 있다는 설명도 옳다.

완속여과지의 여과속도 표준 범위는 4~5m/day이다. 완속여과는 모래층의 생물막을 통한 자연정화 방식으로, 급속여과(120~150m/day 수준)보다 훨씬 낮은 유속으로 운전하는 것이 표준이다.
5~15, 15~25, 25~50m/day는 완속여과의 표준 범위를 벗어나므로 옳지 않다.

배수관의 최대동수압은 가능한 한 4kg/cm² 이내로 하는 것이 타당하다. 배수관의 압력이 지나치게 높으면 누수·관 파손 위험이 커지므로 상수도시설기준에서는 이 값을 기준 상한으로 제시한다.
5, 6, 8kg/cm²는 표준 기준값보다 높게 제시된 값이므로 옳지 않다.

틀린 설명은 "중량이 비교적 무겁고 충격에 약하다"이다. 덕타일(ductile, 연성) 주철관은 이름 그대로 연성이 커서 충격에 강하고 휨성이 좋은 것이 특징이며, 충격에 약하다는 서술은 옳지 않다.
방식면이 손상되면 부식되기 쉽다는 설명은 옳다.
이음에 신축 휨성이 있어 지반변동에 유연하다는 설명도 덕타일 주철관의 대표적 장점이므로 옳다.
이음 종류에 따라 이형관 보호공이 필요하다는 설명도 옳다.

틀린 기준은 "균등계수는 2.7 이하일 것"이다. 급속여과지 여과모래의 균등계수 표준기준은 1.7 이하이며, 2.7은 이 기준값을 벗어난다.
강열감량 0.75% 이하 기준은 옳다.
비중 2.55~2.65 범위 기준도 옳다.
마모율 3% 이하 기준도 옳다.

옳지 않은 설명은 "지의 유효수심은 5~7m를 표준으로 한다"이다. 침사지의 유효수심은 일반적으로 비교적 얕은 수준(약 0.3~1m 내외)으로 표준화되어 있으며, 5~7m는 침전지 수준의 깊은 값이라 침사지 기준으로는 옳지 않다.
지의 길이가 폭의 3~8배라는 기준은 옳다.
고수위보다 0.6~1m 여유고를 둔다는 기준도 옳다.
표면부하율 200~500mm/min 기준도 옳다.

역사이펀관의 손실수두는 약 0.58m이다. 역사이펀의 손실수두는 형상손실계수(β)를 반영한 속도수두 형태로 $h=(1+\beta)\dfrac{v^2}{2g}$로 계산한다.
유속 v=2.15m/s, β=1.5를 대입하면
$h=(1+1.5)\times\dfrac{2.15^2}{2\times9.8}\approx0.58\,\mathrm{m}$로 계산되어 약 0.58m가 정답이다.

자외선 소독의 장단점과 거리가 먼 것은 "물의 혼탁이나 탁도는 소독 능력에 영향을 미치지 않는다"이다. 자외선은 탁도가 높으면 빛이 산란·흡수되어 투과율이 떨어지고 소독효과가 저하되므로, 탁도가 영향을 미치지 않는다는 설명은 옳지 않다.
화학적 부작용이 적고 전원 제어가 용이하다는 설명은 자외선 소독의 장점이므로 옳다.
pH 변화에 관계없이 지속적 제어가 가능하다는 설명도 옳다.
유량·수질 변동에 대한 적응력이 강하다는 설명도 옳다.

이론적 카드뮴이온 농도는 약 4.5×10⁻³mg/L이다. 수산화카드뮴의 용해도적 $K_{sp}=[Cd^{2+}][OH^-]^2$과 pH 11에서의 [OH⁻] 농도로부터 [Cd2+]를 구한다.
pH 11에서 $[OH^-]=10^{-3}\,\mathrm{mol/L}$이므로
$[Cd^{2+}]=\dfrac{K_{sp}}{[OH^-]^2}=\dfrac{4.0\times10^{-14}}{(10^{-3})^2}=4.0\times10^{-8}\,\mathrm{mol/L}$이다.
원자량 112.4를 곱해 mg/L로 환산하면
$4.0\times10^{-8}\times112.4\times1000=4.5\times10^{-3}\,\mathrm{mg/L}$로 계산되어 4.5×10⁻³mg/L가 정답이다.

가장 적절한 설명은 "혐기조에서는 유기물 제거와 인의 방출이 일어나고, 폭기조에서는 인의 과잉섭취가 일어난다"이다. A/O 공정은 인 제거를 목적으로 혐기조-호기조(폭기조)를 직렬 배치하는 생물학적 처리방식이다.
혐기조에서 인방출균이 유기물을 흡수하며 세포 내 인을 방출하고, 이어지는 호기(폭기)조에서는 방출했던 것보다 많은 인을 세포 내로 과잉섭취(luxury uptake)하여 잉여슬러지로 배출시켜 인을 제거한다.
폭기조에서 질산화·탈질이 동시 일어난다는 설명은 A/O가 아닌 질소제거 공정의 특징이므로 옳지 않다.
외부탄소원(메탄올)을 폭기조에 주입한다는 설명은 탈질 공정에 해당하는 내용으로 A/O 공정 설명과 맞지 않는다.
혐기조에서 인의 과잉섭취가 일어난다는 설명은 방출과 섭취 단계가 뒤바뀌어 옳지 않다.

매일 첨가해야 하는 석회의 양은 375kg/d이다. 황산제이철(Fe2(SO4)3)이 알칼리도 없는 물에서 응집반응을 일으킬 때 필요한 알칼리를 소석회(Ca(OH)2)로 공급한다고 보고, 반응식 $Fe_2(SO_4)_3+3Ca(OH)_2 \rightarrow 2Fe(OH)_3+3CaSO_4$의 화학양론비로 계산한다.
Fe2(SO4)3 분자량 399.6, Ca(OH)2 분자량 74를 이용하면 소요 석회농도는
$100\times\dfrac{3\times74}{399.6}=55.6\,\mathrm{mg/L}$이다.
유량 6750m³/d를 곱하면
$55.6\times6750\div1000=375\,\mathrm{kg/d}$로 계산되어 375kg/d가 정답이다.

필요한 라군 총 부피는 약 5360m³이다. 1차침전에서 33% 제거된 후 유입되는 BOD5를 기준으로 1차반응 완전혼합조 설계식을 적용한다.
처리유량은 $Q=5200\times0.38=1976\,\mathrm{m^3/day}$이고, 1차 침전 후 유입 BOD5는 $200\times(1-0.33)=134\,\mathrm{mg/L}$이다.
1차반응 완전혼합조에서 $t=\dfrac{S_0-S}{K\times S}=\dfrac{134-20}{2.1\times20}=2.71\,\mathrm{day}$이므로
$V=Q\times t=1976\times2.71=5360\,\mathrm{m^3}$로 계산되어 5360m³가 정답이다.

건조전 슬러지 전체의 비중은 약 1.09이다. 고형물의 유기·무기물 비율로 건조고형물의 평균비중을 먼저 구하고, 함수율 80%를 반영해 전체 슬러지 비중을 계산한다.
건조고형물 비중은
$\dfrac{1}{SG_{dry}}=\dfrac{1/3}{1.0}+\dfrac{2/3}{2.5}$에서 $SG_{dry}=1.67$이며, 함수율 80%(고형분 20%)를 반영하면
$\dfrac{1}{SG}=\dfrac{0.2}{1.67}+\dfrac{0.8}{1.0}$
계산하면 $SG=1.09$로 약 1.09가 정답이다.

BOD 용적부하는 0.9kg/m³·day이다. BOD 용적부하는 단위 시간당 포기조 단위 부피에 가해지는 BOD량으로, $BOD_{load}=\dfrac{Q\times BOD}{V}$로 계산한다.
유량 1800m³/일, BOD 250mg/L, 포기조 용적 500m³를 대입하면
$\dfrac{1800\times250}{1000\times500}=0.9\,\mathrm{kg/m^3\cdot day}$로 계산되어 0.9가 정답이다.

포기조의 MLSS 농도는 4,000mg/L이다. F/M비는 BOD 용적부하를 MLSS로 나눈 값이므로, 체류시간과 BOD로 얻은 부하를 F/M비로 나누면 MLSS를 구할 수 있다.
체류시간 4시간(1/6일)이므로
$F/M=\dfrac{BOD}{MLSS\times t}$에서 $MLSS=\dfrac{200}{0.3\times(4/24)}=4000\,\mathrm{mg/L}$로 계산되어 4,000mg/L가 정답이다.

반송율은 26.8%이다. 가압부상의 A/S비는 $A/S=\dfrac{1.3\,S_a(f\cdot P-1)\times R}{SS}$로 계산하며, 여기서 P는 절대압력(atm)으로 환산해 대입한다.
운전압력 414kPa를 대기압(101.35kPa) 기준 절대압력(atm)으로 환산하면 $P=\dfrac{414}{101.35}+1=5.09\,\mathrm{atm}$이므로
$0.08=\dfrac{1.3\times18.7\times(0.8\times5.09-1)\times R}{250}$
이를 R에 대해 풀면 $R=0.268$로 계산되어 26.8%가 정답이다.

일일 가스발생량은 1411.4m³/day이다. 인구·생슬러지 발생원단위로 건조고형물량을 구한 뒤, 휘발성고형물 비율과 소화율, 가스생산율을 순차적으로 곱해 계산한다.
건조고형물량은 $30000\times0.11=3300\,\mathrm{kg/day}$, 휘발성고형물량은 $3300\times0.7=2310\,\mathrm{kg/day}$이며, 이 중 65%가 소화되므로 소화된 고형물량은
$2310\times0.65=1501.5\,\mathrm{kg/day}$이다.
가스생산율 0.94m³/kg을 곱하면
$1501.5\times0.94=1411.4\,\mathrm{m^3/day}$로 계산되어 1411.4m³/day가 정답이다.

필요한 공기량은 약 0.40m³/s이다. G값 정의식 $G=\sqrt{\dfrac{P}{\mu V}}$로 소요동력을 구한 뒤, 산기식 동력식 $P=P_a Q_a \ln\!\left(\dfrac{10.3+h}{10.3}\right)$에 대입해 공기량을 역산한다.
조의 부피는 $V=Q\times t=0.21\times120=25.2\,\mathrm{m^3}$이며, 필요 동력은
$P=G^2\mu V=500^2\times1.518\times10^{-3}\times25.2=9563\,\mathrm{W}$이다.
이를 $P=P_a Q_a\ln\!\left(\dfrac{10.3+2.75}{10.3}\right)$에 대입해 풀면
$Q_a=\dfrac{9563}{101.3\times10^{3}\times\ln(1.267)}=0.40\,\mathrm{m^3/s}$로 계산되어 약 0.40m³/s가 정답이다.

펜톤처리 설명 중 거리가 먼 것은 "펜톤시약의 효과는 pH 8.3~10 범위에서 가장 강력하다"이다. 펜톤반응은 철염(Fe2+)이 촉매로 작용해 과산화수소를 분해하며 라디칼을 생성하는 반응으로, 산성 조건(대략 pH 3~5)에서 가장 효과적이며 pH가 높아지면 철이 수산화물로 침전해 반응성이 떨어진다.
철염과 과산화수소 주입농도에 따라 반응시간이 달라진다는 설명은 옳다.
pH조절-펜톤산화-중화 및 응집-침전의 4단계로 나눌 수 있다는 설명도 옳다.
COD는 감소하지만 난분해성 물질이 분해되며 BOD가 오히려 증가할 수 있다는 설명도 옳다.

완전 질산화에 필요한 이론적 산소요구량은 약 1371mg/L이다. 암모니아성 질소가 질산성 질소로 산화되는 반응 $NH_4^++2O_2 \rightarrow NO_3^-+H_2O+2H^+$에서 질소 1당량당 필요한 산소량의 화학양론비를 이용한다.
질소 14g당 산소 $2\times32=64\,\mathrm{g}$이 필요하므로
$300\times\dfrac{64}{14}=1371\,\mathrm{mg/L}$로 계산되어 약 1371mg/L가 정답이다.

MLE 공정은 전탈질 공정으로, 앞단 무산소조가 유입수의 유기물(BOD)을 탄소원(전자공여체) 삼아 내부반송된 질산성질소를 탈질하고, 뒷단 호기조에서 질산화가 일어난다.
질산화는 호기조, 탈질은 무산소조의 역할이며, 질산성질소를 무산소조로 되돌리는 내부반송이 없으면 질소제거가 성립하지 않는다.
호기조에서 유출되는 질산성질소의 일부는 반송되지 못하고 그대로 유출되므로, 내부반송만으로는 질소를 완전히 제거할 수 없다.
질산화 미생물은 증식속도가 느려 SRT를 길게 유지해야 유실되지 않는다.

가압탈수기(필터프레스)는 여실에 슬러지를 압입한 뒤 압착·탈수·케이크 박리를 반복하는 회분식 설비로, 기계식 탈수기 중 케이크 함수율이 낮은 편에 속한다.
벨트프레스 탈수기는 개방형 구조여서 악취가 발산되기 쉽고, 여포 세정에 다량의 세정수가 필요하다.
원심탈수기는 연속식으로 운전되며, 밀폐 구조로 악취가 적은 대신 동력과 소음이 큰 편이다.
고분자응집제 주입 등 슬러지 개량은 탈수성 개선의 핵심 전처리로 생략할 수 없다.

미생물체류시간(SRT)은 약 10일이다. Monod 기반 SRT식 $\dfrac{1}{\theta_c}=\dfrac{Y(S_0-S)}{X\cdot t}-k_d$에 유입·유출 BOD, MLSS, 포기시간을 대입해 구한다.
포기시간 6시간(0.25일)을 반영하면
$\dfrac{1}{\theta_c}=\dfrac{0.7\times(150-10)}{3000\times0.25}-0.03=0.1007\,\mathrm{day^{-1}}$
따라서 $\theta_c=\dfrac{1}{0.1007}=9.9\,\mathrm{day}$로 계산되어 약 10일이 정답이다.

슬러지 소화율은 약 51%이다. 소화율은 생슬러지와 소화슬러지의 VSS/SS 비율 차이를 이용한 Van Kleeck 식 $\eta=\dfrac{VS_1-VS_2}{VS_1(1-VS_2)}\times100$으로 계산한다.
생슬러지 VS1=0.67, 소화슬러지 VS2=0.50을 대입하면
$\eta=\dfrac{0.67-0.50}{0.67\times(1-0.50)}\times100=50.7\%$로 계산되어 약 51%가 정답이다.

고정층 흡착탑에서는 흡착대(물질전달영역)가 유입단에서 유출단 쪽으로 서서히 이동하고, 흡착대가 유출단에 도달하여 유출수 농도가 급증하기 시작하는 시점이 파과점이다. 파과 이후에는 처리수질을 만족할 수 없어 활성탄 교체·재생 시기가 된다.
파과점 이후 유출수 농도는 낮아지는 것이 아니라 급격히 높아지므로 운전을 계속할 수 없다.
입상활성탄은 가열재생 등으로 재생·반복 사용이 가능한 것이 분말활성탄 대비 장점이다.
접촉시간을 짧게 하면 흡착대가 빨리 유출단에 도달하여 파과까지의 처리수량이 오히려 감소한다.

반송비는 약 0.82, 부상조 면적은 약 30m²이다. 반송이 있는 가압부상 A/S비 식 $A/S=\dfrac{1.3S_a(fP-1)R}{SS}$에서 반송비 R을 구한 뒤, 반송을 포함한 전체 유량을 표면부하율로 나눠 면적을 구한다.
P=3atm(절대압력)이므로
$0.05=\dfrac{1.3\times18.7\times(0.5\times3-1)\times R}{200}$에서 $R=0.82$로 계산된다.
부상조 면적은 반송을 포함한 유량 기준으로
$A=\dfrac{Q(1+R)}{SLR}=\dfrac{2000\times1.82}{120}=30.4\,\mathrm{m^2}$로 계산되어 0.82, 약 30m²가 정답이다.

여과지 하나의 면적은 약 73m²이다. 전체 유량을 분당 단위로 환산해 여과속도로 나누면 총 여과면적이 나오고, 이를 병렬 여과지 수로 나누어 개별 면적을 구한다.
총 유량은 $50000\,\mathrm{m^3/day}=34722\,\mathrm{L/min}$이며, 여과속도 120L/m²·min으로 나누면
$\dfrac{34722}{120}=289.4\,\mathrm{m^2}$가 총 여과면적이다.
4개 여과지(병렬)로 나누면
$\dfrac{289.4}{4}=72.3\,\mathrm{m^2}$로 계산되어 약 73m²가 정답이다.

질산-황산법은 유기물 등을 많이 함유하고 있는 대부분의 시료에 적용된다. 다만 칼슘·바륨·납 등을 다량 함유한 시료는 난용성 황산염을 생성하여 다른 금속성분을 흡착하므로 주의한다.
유기물을 다량 함유하면서 산분해가 어려운 시료에 적용되는 것은 질산-과염소산법이며, 질산-염산법은 유기물 함량이 비교적 높지 않고 수산화물·산화물·인산염·황화물을 함유한 시료에 적용된다.
다량의 점토질 또는 규산염을 함유한 시료에는 질산-과염소산-불화수소산을 적용한다.
회화에 의한 분해에서 염화암모늄·염화마그네슘이 다량이면 납·철·주석·아연·안티몬 등이 휘산 손실되므로 오히려 적용에 주의해야 하는 경우다.

반드시 유리시료용기를 사용해야 하는 항목은 "유기인"이다. 유기인 화합물은 플라스틱(폴리에틸렌 등) 용기 벽면에 흡착·흡수될 수 있어 수질오염공정시험기준에서 유리용기 사용을 규정하고 있다.
염소이온, 총인, 시안은 플라스틱(폴리에틸렌)용기로도 보관이 가능한 항목이므로 반드시 유리용기를 써야 하는 항목에 해당하지 않는다.

연속흐름법의 분석기기는 분할흐름분석기(SFA)와 흐름주입분석기(FIA)로 나뉘며, 둘 다 다수의 시료를 연속적으로 자동분석하는 연속흐름분석기의 일종이다.
용액의 흐름 사이에 공기방울을 주입하는 것은 SFA이고, FIA는 공기방울을 주입하지 않는 것이 SFA와의 차이점이다.
총질소-연속흐름법의 정량한계는 0.6 mg/L가 아니라 0.06 mg/L다.
바탕선 들뜸 보정시료는 인증표준물질이 아닌 정제수를 사용하며, 시료 7~10개당 한 번씩 분석하여 보정한다.

LC-MS의 대표적 이온화법인 전기분무이온화(ESI)는 대기압 이온화 방식으로, GC-MS로 다루기 어려운 비휘발성·열불안정성·고극성 화합물의 분석에 적합하다.
휘발성이 크고 열에 안정한 화합물은 LC-MS가 아니라 GC-MS의 우선 적용 대상이다.
운반기체를 사용하는 것은 기체크로마토그래피이며, LC의 이동상은 물·메탄올·아세토니트릴 등 액체 용매다.
매질에 의한 이온화 억제는 감도와 정량값을 왜곡하므로 내부표준물질 사용 등으로 보정하여야 한다.

유도코일 상단으로부터 플라스마 발광부 관측높이는 15~18mm가 표준이다. 이는 알칼리 원소를 제외한 일반 원소를 유도결합플라스마-원자발광광도법으로 측정할 때 수질오염공정시험기준에서 정한 표준 관측 위치이다.
20~25, 30~34, 40~43mm는 이 표준 범위를 벗어나므로 옳지 않다.

ICP 원자발광분광법의 정량방법과 거리가 먼 것은 "넓이백분율법"이다. 넓이백분율법은 크로마토그래피 등에서 피크 면적비로 성분비를 구하는 방법으로, 농도 정량을 목적으로 하는 ICP 분석법과는 성격이 다르다.
ICP 원자발광분광법의 표준 정량법으로는 검량선법, 표준첨가법, 내표준법이 사용된다.

배출허용기준 적합여부 판정을 위한 자동시료채취 기준은 "6시간 이내에 30분 이상 간격으로 2회 이상 채취하여 일정량의 단일 시료로 한다"이다. 이는 수질오염공정시험기준에서 정한 복합시료 채취의 표준 방법이다.
1시간 이상 간격, 8시간 이내, 2시간 이상 간격 등 다른 조합은 이 표준 기준과 다르므로 옳지 않다.

이 용액의 pH는 12.8이다. 수산화나트륨(NaOH, 분자량 40) 1g을 400mL에 녹인 몰농도로부터 [OH⁻]를 구하고 pOH를 거쳐 pH를 계산한다.
몰농도는 $\dfrac{1/40}{0.4}=0.0625\,\mathrm{mol/L}$이며, NaOH는 강염기로 완전해리하므로 $[OH^-]=0.0625\,\mathrm{mol/L}$이다.
$pOH=-\log(0.0625)=1.20$이므로 $pH=14-1.20=12.8$로 계산되어 12.8이 정답이다.

거리가 먼 설명은 "'정밀히 단다'라 함은 규정된 수치의 무게를 0.1mg까지 다는 것을 말한다"이다. 수질오염공정시험기준 총칙에서 '정밀히 단다'는 화학저울 또는 미량저울로 규정된 양의 시료를 정확하게 칭량함을 의미하는 정의이며, 0.1mg이라는 구체적 수치를 규정한 것은 아니다.
온수 60~70℃, 냉수 15℃ 이하라는 정의는 총칙 규정과 일치한다.
방울수는 20℃에서 정제수 20방울이 약 1mL가 되는 것이라는 정의도 옳다.
시험에 쓰는 물은 규정이 없는 한 증류수 또는 정제수로 한다는 정의도 옳다.

냄새역치(TON) 계산식은 (A+B)/A이다. 시료부피(A)와 무취 정제수 부피(B)를 혼합해 냄새를 겨우 느낄 수 있는 최대 희석배수를 구하는 식으로, 시료가 희석된 정도의 역수를 의미한다.
따라서 시료부피 A에 대한 전체 부피(A+B)의 비인 (A+B)/A가 정답이며, (A+B)/B, A/(A+B), B/(A+B)는 정의와 맞지 않는다.

정량한계(LOQ)는 표준편차의 10배로 표시한다. LOQ는 시험분석 결과가 정량이 가능한 최소 수준을 나타내는 지표로, 수질오염공정시험기준에서는 표준편차×10으로 정의한다.
참고로 검출한계(LOD)는 표준편차×3.3 수준으로 정의되어 LOQ보다 작은 값을 갖는다.

시료가 산성인 경우 사용하는 지시약은 P-니트로페놀용액이다. 염화제일주석 환원법으로 인산염인을 측정할 때는 반응 전 시료의 pH를 적정 범위로 맞춰야 하며, 산성 시료는 P-니트로페놀용액을 지시약으로 사용해 중화 정도를 확인한다.
페놀프탈레인, 메틸오렌지, 메틸레드는 이 방법의 표준 지시약으로 규정되어 있지 않다.

역상 크로마토그래피는 비극성 고정상(C18 등)과 극성 이동상의 조합으로, 고정상과의 상호작용이 약한 극성이 큰 성분이 먼저 용출되고 비극성 성분일수록 늦게 용출된다.
이동상 조성을 일정하게 유지하는 것은 등용매(isocratic) 용리이며, 기울기 용리는 조성을 연속적으로 변화시켜 분리를 개선하는 방식이다.
가드칼럼은 분석칼럼 앞에 설치하여 이물질·강흡착 성분으로부터 분석칼럼을 보호하는 것이 목적이다.
형광검출기는 적용 범위는 좁지만 자외선 검출기보다 선택성과 감도가 높다.

적당하지 않은 기준은 "미처리된 공장폐수와 침전된 하수 : 5~10%"이다. 수질오염공정시험기준상 미처리 공장폐수·침전된 하수의 표준 희석비율은 1~5%이며, 제시된 5~10%는 이 표준 범위와 다르다.
오염된 하천수 25~100% 기준은 옳다.
처리후 방류된 공장폐수 5~25% 기준도 옳다.
강한 공장폐수 0.1~1.0% 기준도 옳다.

세즈윅-라프터 챔버는 조작이 편리하고 재현성이 높은 반면 중배율 이상에서는 관찰하기 어렵기 때문에 미소플랑크톤의 검경에는 적절하지 않다. 미소플랑크톤 계수에는 팔머-말로니 챔버 등 중배율 방법이 적합하다.
시료 채움 후 15분 정도 방치, 계수면적당 개체수 10~40, 격자 경계면 2면 계수·2면 제외 규정은 모두 시험기준 원문 그대로다.

실험 폐액은 성상별로 분리 수집하는 것이 원칙이다. 산·알칼리, 할로겐/비할로겐 유기용매, 중금속 폐액을 한 용기에 혼합하면 발열·유독가스 발생 등 반응 위험이 있고 적정 위탁처리도 곤란해진다.
MSDS의 비치, 휘발성·산 증기 발생 조작의 흄후드 내 수행, 산화성 물질과 가연성 물질의 격리 보관은 모두 실험실 안전관리의 기본 수칙이다.

옳지 않은 설명은 "화학적 간섭: 플라스마의 높은 온도로 화학적 간섭이 발생하며 출력이 높은 경우에 현저하다"이다. ICP는 오히려 높은 온도 덕분에 화학적 간섭이 적은 것이 원자흡광법 대비 큰 장점이며, 출력이 낮을 때 화학적 간섭이 더 커지는 경향이 있어 설명이 반대로 되어 있다.
물리적 간섭이 시료 도입부의 비중·점성도·표면장력 차이로 발생한다는 설명은 옳다.
분광간섭이 방출선의 겹침·세기변동으로 발생한다는 설명도 옳다.
분무기 교체, 희석, 매질일치법, 내부표준법 등으로 물리적 간섭을 줄인다는 설명도 옳다.

지아디아 포낭·크립토스포리디움 난포낭은 물속에 극미량으로 존재하고 인공배지에서 증식시킬 수 없으므로, 검사는 대용량 시료의 여과 농축 → 면역자성분리(IMS)에 의한 선택적 정제 → 형광표지 단클론항체 염색 후 형광현미경 관찰·계수의 순서로 진행한다. 배양 단계 없이 현미경으로 직접 확인·정량하는 것이 이 검사의 핵심 원리이다.
영양배지에 증균배양하여 집락수를 계수한다는 설명은 옳지 않다 — 원생동물의 포낭·난포낭은 인공배지에서 배양되지 않는다.
크립토스포리디움 난포낭은 두꺼운 벽 구조 때문에 오히려 염소 소독에 대한 저항성이 매우 강하여, 잔류염소가 있어도 생존할 수 있으므로 검사를 생략할 근거가 되지 못한다.
총대장균군 등 지표세균은 소독 내성이 원생동물보다 약해 지표세균 불검출이 원생동물의 부재를 보증하지 못하므로, 총대장균군 시험으로 원생동물 검사를 갈음할 수 없다.

총 대장균군수는 100/100mL이다. 막여과법은 여과한 시료량 기준 집락수를 100mL 기준으로 환산해 표시한다.
$\dfrac{50\,\text{개}}{50\,\mathrm{mL}}\times100\,\mathrm{mL}=100$으로 계산되어 100/100mL이 정답이다.

틀린 설명은 "표준편차율이라 함은 평균값을 표준편차로 나눈 값의 백분율"이다. 표준편차율(상대표준편차)은 표준편차를 평균값으로 나눈 값의 백분율로 정의되며, 이 설명은 분자와 분모가 뒤바뀌어 있어 옳지 않다.
연속·현장측정기기는 공정시험방법과의 정확한 보정 후 사용 가능하다는 설명은 옳다.
검정곡선이 농도변화에 따른 지시값을 나타낸다는 정의도 옳다.
기기검출한계(IDL)가 기기가 검출 가능한 최소 농도라는 정의도 옳다.