[수질환경기사 필기] 23년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

CO2 농도는 약 88mg/L이다.
탄산의 1차 해리평형에서 $K_a = \dfrac{[H^+][HCO_3^-]}{[CO_2]}$이므로 $[CO_2] = \dfrac{[H^+][HCO_3^-]}{K_a}$로 구한다.
pH 7이므로 $[H^+]=1.0\times10^{-7}$몰/L이고, 주어진 값을 대입하면
$[CO_2] = \dfrac{(1.0\times10^{-7})(8.6\times10^{-3})}{4.3\times10^{-7}} = 2.0\times10^{-3}\ \mathrm{mol/L}$
이며, CO2 분자량 44를 곱하면 88mg/L이 된다.

요소(urea)의 분해 설명이 틀렸다.
소변 속 질소는 대부분 요소 형태로 존재하며, 효소 urease에 의해 가수분해되면 암모니아(NH3)와 이산화탄소로 전환될 뿐, 곧바로 질산성 질소로 전환되지는 않는다.
질산성 질소가 되려면 별도의 질산화(nitrification) 과정을 거쳐 암모니아가 아질산염, 질산염으로 순차 산화되어야 한다.
대기질소는 질소고정균과 일부 조류에 의해 단백질로 전환된다는 설명은 옳다.
질산화 미생물이 호기성·독립영양성이라는 설명은 옳다.
Nitrosomonas가 호기성에서 암모니아를 아질산염으로 산화한다는 설명은 옳다.

혐기성 상태에서 황산염이 환원되어 황화수소가 발생한다.
하수관거 내 유속이 느리거나 체류시간이 길어지면 관 저부의 퇴적물 주변이 용존산소가 고갈된 혐기성 환경이 되고, 이때 황산염 환원균이 하수 중의 황산염(SO42-)을 전자수용체로 이용해 환원시키면서 황화수소(H2S)가 생성된다.
미생물이 용존산소로 황산염을 산화시킨다는 설명은 반응 방향이 반대이므로 옳지 않다.
단백질이 산화되어 황화수소가 생긴다는 설명은 황산염 환원 기작을 설명하지 못한다.
침전 유기물이 호기성 상태에서 황산염으로 환원된다는 설명은 호기성·환원이라는 서로 모순된 조건을 포함해 옳지 않다.

Al3+ > Ca2+ > K+ 순으로 응집효과가 크다.
Schulze-Hardy 법칙에 따르면 음전하 콜로이드를 응집시키는 반대이온의 원자가(전하수)가 클수록 적은 주입량으로도 큰 응집효과를 낸다.
따라서 3가 이온인 Al3+이 2가인 Ca2+, 1가인 K+보다 훨씬 강한 응집력을 가진다.

유사분열(mitosis)이 아닌 "분리분열"이라는 표현이 틀렸다.
진핵세포는 핵막 소실과 방추사 형성을 동반하는 유사분열 과정으로 증식하며, 단순한 분리(이분법)로 증식하는 것은 오히려 원핵세포의 특징이다.
핵막이 존재한다는 설명은 진핵세포의 정의적 특징으로 옳다.
미토콘드리아·엽록체·액포 등 막성 세포소기관을 가진다는 설명은 옳다.
세포질 리보솜이 80S이고 미토콘드리아·엽록체 리보솜은 70S라는 설명은 옳다.

WQRRS 모델이 하천·호소를 모두 고려한 부영양화 생태계 모델이다.
WQRRS(Water Quality for River-Reservoir System)는 하천과 저수지의 정적·동적 수리·수문 특성 및 부영양화 과정을 광범위하게 결합해 모의하도록 개발된 종합 수질관리모델이다.
Vollenwider 모델은 호수의 인부하-부영양화 관계를 경험적으로 나타낸 단순 모델이다.
QUAL 계열 모델은 하천 수질을 중심으로 한 정상상태 모델로 저수지의 성층 등은 다루지 않는다.
WASP 모델은 하천·호소·estuary를 포괄하지만 문제에서 설명하는 만큼 광범위한 수문학적 특성 결합은 WQRRS의 특징이다.

자정계수는 소규모 저수지보다 대형·급류 하천에서 크다는 점이 반대로 서술되어 틀렸다.
자정계수 f는 $f=\dfrac{k_2}{k_1}$(재폭기계수/탈산소계수)로, 유속이 빠르고 난류가 심한 하천일수록 재폭기계수 k2가 커져 자정계수도 커진다.
반면 유속이 거의 없는 소규모 저수지는 재폭기가 느려 자정계수가 오히려 작다.
자정계수가 재폭기계수/탈산소계수 비율이라는 정의는 옳다.
수온이 높아지면 k1이 k2보다 상대적으로 더 커져 자정계수가 낮아진다는 설명은 옳다.

수온약층(thermocline)은 오히려 수심에 따른 온도 변화(구배)가 가장 큰 층이므로 "온도차이가 매우 적다"는 설명이 틀렸다.
여름철 호소는 표수층-수온약층-심수층으로 성층이 형성되는데, 중간의 수온약층은 짧은 수심 구간에서 급격한 온도 구배를 보이며 상하층의 밀도차를 만들어 물질·에너지 이동을 차단하는 완충 역할을 한다.
표수층·수온약층·심수층 3층 구조로 성층이 형성된다는 설명은 옳다.
심수층의 물이 표층으로 잘 순환되지 않는다는 설명은 옳다.
밀도차에 의해 성층이 발생한다는 설명은 옳다.

편모충류(Flagellates)는 질소를 고정하지 못한다.
남조류(Blue green algae), Rhizobium, Azotobacter는 모두 대기 중 질소(N2)를 암모니아 형태로 고정하는 대표적인 질소고정 생물이다.
반면 편모충류는 원생동물의 한 분류군으로 질소고정 능력이 없다.

글리신 7몰 분해에 필요한 이론적 산소요구량은 784g O2이다.
최종산물이 HNO3, CO2, H2O이 되도록 원소를 맞추면 반응식은
$C_2H_5NO_2 + 3.5O_2 \rightarrow 2CO_2 + HNO_3 + 2H_2O$
이 되어 글리신 1몰당 O2 3.5몰이 필요하다.
따라서 7몰에 필요한 산소량은 $7 \times 3.5 = 24.5\ \mathrm{mol}$이고, O2 분자량 32를 곱하면
$24.5 \times 32 = 784\ \mathrm{g\ O_2}$
가 된다.

틴들효과(Tyndall effect) 설명이 반대로 되어 틀렸다.
콜로이드 용액에 강한 빛을 통과시키면 입자가 빛을 산란시켜 오히려 빛의 진로가 뚜렷하게 보이는 틴들현상이 나타나며, "진로를 볼 수 없게 된다"는 서술은 이와 반대이다.
입자가 분산매와 충돌해 브라운운동을 한다는 설명은 옳다.
질량 대비 표면적이 커서 흡착력이 크다는 설명은 옳다.
입자가 전하를 띠어 전기영동이 일어난다는 설명은 옳다.

지하수는 자정속도가 느리다는 점이 반대로 서술되어 틀렸다.
지하수는 토양층을 통한 여과로 수온변동이 적고 탁도가 낮으며, 미생물과 오염물질이 적고 무기염류·경도가 높은 것이 일반적 특징이다.
다만 유동속도가 매우 느리고 용존산소가 적어 한번 오염되면 회복(자정)에 오랜 시간이 걸리는, 즉 자정속도가 느린 계이다.

DO가 가장 낮아지는 지점은 방류지점에서 약 243km 하류이다.
혼합 후 BODu와 초기 산소부족량을 먼저 구하면
$L_a = \dfrac{1.0\times200+6\times1}{1.0+6} = 29.4\ \mathrm{mg/L}$, $DO_{mix} = \dfrac{1.0\times0+6\times9.2}{1.0+6} = 7.89\ \mathrm{mg/L}$
이므로 초기 부족량은 $D_0 = 9.2-7.89 = 1.31\ \mathrm{mg/L}$이다.
임계시간 공식(상용대수)에 대입하면
$t_c=\dfrac{1}{k_2-k_1}\log\left[\dfrac{k_2}{k_1}\left(1-\dfrac{D_0(k_2-k_1)}{k_1L_a}\right)\right]$
$t_c=\dfrac{1}{0.1}\log\left[2\left(1-\dfrac{1.31\times0.1}{0.1\times29.4}\right)\right]=2.81\ \mathrm{day}$이다.
유속 3.6km/hr을 곱하면 $2.81\times24\times3.6 \approx 243\ \mathrm{km}$가 되어 답과 일치한다.

우리나라 수자원 이용량 중 가장 큰 비중을 차지하는 용도는 농업용수이다.
전국 물 이용 통계에서 농업용수는 논·밭 관개에 대량으로 사용되어 생활용수, 공업용수, 유지용수보다 이용량이 훨씬 많다.

식초산 용액의 전리상수는 약 6.34×10-6이다.
몰농도로 환산하면 $C=\dfrac{1500}{60\times1000}=0.025\ \mathrm{mol/L}$이고, pH 3.4에서 $[H^+]=10^{-3.4}=3.98\times10^{-4}\ \mathrm{mol/L}$이다.
약산의 전리평형 $K_a=\dfrac{[H^+]^2}{C-[H^+]}$에 대입하면
$K_a=\dfrac{(3.98\times10^{-4})^2}{0.025-3.98\times10^{-4}} \approx 6.3\times10^{-6}$
으로 근사값이 구해진다.

봄·가을 급성장을 보이며 규조토를 형성하는 조류는 규조류이다.
규조류는 대부분 단세포이며 SiO2 성분의 규질 세포벽(각피)을 가져, 지질시대에 대량 번성한 유해가 퇴적되어 규조토(diatomaceous earth)라는 두꺼운 퇴적층을 형성한 것으로 알려져 있다.
또한 수온이 낮은 봄·가을철 성층 붕괴·순환기에 영양염이 풍부해지면서 순간적으로 급격히 증식하는 특성을 보인다.

수은 중독은 중추신경계 마비와 신장(콩팥) 기능 장해를 일으킨다.
미나마타병으로 잘 알려진 수은 중독은 유기수은이 중추신경계를 손상시켜 마비·경련을 유발하고 신장 기능 장해를 동반한다.
PCB 중독은 파킨슨씨병이 아닌 카네미유증(색소침착, 여드름양 발진 등)을 일으킨다.
아연은 월슨씨병이 아니라 급성 위장장해 등을 유발하며, 월슨씨병은 구리 대사이상 질환이다.
구리는 카네미유증이 아니라 간 손상 등을 일으키며, 카네미유증의 원인물질은 PCB이다.

뇨(尿)의 질소화합물 함량이 실제보다 낮게 서술되어 틀렸다.
분(糞)은 VS 중 질소화합물이 약 12~20% 정도인 반면, 뇨는 대부분 요소(尿素) 형태의 질소화합물로 구성되어 VS 대비 훨씬 높은 비율(약 80~90%)을 차지한다.
질소화합물이 주로 (NH4)2CO3, NH4HCO3 형태로 존재한다는 설명은 옳다.
질소화합물이 알칼리도를 높여 pH 강하를 막는 완충작용을 한다는 설명도 옳다.

3시간 후 농도는 약 17.8mg/L이다.
1차 반응식 $C=C_0e^{-kt}$에서 반응속도상수를 먼저 구하면
$k=\dfrac{\ln(100/10)}{4}=\dfrac{\ln10}{4} \approx 0.576\ \mathrm{hr^{-1}}$이다.
이를 3시간에 대입하면
$C=100\times e^{-0.576\times3} \approx 17.8\ \mathrm{mg/L}$
이 되어 답과 일치한다.

기체 확산속도는 분자량의 제곱근에 반비례한다는 것이 Graham의 법칙이다.
Graham의 법칙은 작은 구멍을 통해 기체가 빠져나가는 확산(유출)속도가 그 기체의 분자량 제곱근에 반비례함을 나타내며, 이는 분자량이 작을수록 분자 운동속도가 빨라 확산이 빠르다는 원리에 근거한다.
기체 반응 부피비가 정수관계라는 설명은 Gay-Lussac의 기체반응법칙이다.
액체에 용해되는 기체량이 압력에 비례한다는 설명은 Henry의 법칙이다.
혼합기체에서 각 성분이 독립적으로 압력을 나타낸다는 설명은 Dalton의 분압법칙이다.

수로의 평균유속은 약 1.00m/sec이다.
Manning 공식은 $V=\dfrac{1}{n}R^{2/3}S^{1/2}$이며, 경심 R은 $R=\dfrac{A}{P}=\dfrac{2\times2}{2+2\times2}=\dfrac{4}{6}=0.667\ \mathrm{m}$이다.
값을 대입하면
$V=\dfrac{1}{0.017}\times(0.667)^{2/3}\times\left(\dfrac{1}{2000}\right)^{1/2} \approx 1.00\ \mathrm{m/sec}$
가 되어 답과 일치한다.

계획시간최대오수량 기준 오수관로의 유속범위는 최소 0.6m/sec, 최대 3.0m/sec이다.
오수관거는 오염물 침전을 막기 위한 최소유속과 관 마모·손상을 막기 위한 최대유속 기준을 두는데, 하수도시설기준상 오수관거는 0.6~3.0m/sec 범위로 설계하는 것이 표준이다.
참고로 우수관거·합류관거는 이보다 다소 높은 0.8~3.0m/sec를 표준으로 한다.

같은 주입량 기준으로 알칼리도를 가장 크게 감소시키는 것은 황산알루미늄(고형, Al2O3 15%)이다.
황산알루미늄(백반)은 가수분해 과정에서 수산화알루미늄을 생성하며 물속 중탄산 알칼리도를 소모하는데, 유효 Al2O3 함량이 높을수록 같은 1mg/L 주입량에서 소모되는 알칼리도도 커진다.
따라서 액체(8%)보다 고형(15%) 황산알루미늄이 알칼리도를 더 많이 소모하며, 폴리염화알루미늄(PAC)은 이미 부분적으로 중화된(염기도가 높은) 상태로 공급되므로 같은 주입량 대비 알칼리도 소모가 훨씬 적다.

"펌프는 저용량일수록 효율이 높다"는 설명이 틀렸다.
일반적으로 펌프는 용량이 클수록 효율이 높아지는 경향이 있으며, 소용량 펌프를 다수 설치하는 것은 오히려 설비비·유지관리 부담을 늘리고 효율도 낮다.
최대효율점 부근에서 운전되도록 용량·대수를 정한다는 설명은 옳다.
설치대수를 가능한 적게 하고 동일용량으로 한다는 설명은 옳다.
막힘이 없고 부식·마모가 적어야 한다는 설명도 옳다.

집수매거의 매설깊이가 실제 기준보다 얕게 서술되어 틀렸다.
집수매거는 지표 오염 및 동결의 영향을 피하기 위해 통상 매설깊이를 5m 이상으로 하는 것을 표준으로 하며, "1.0m 이하"는 이 기준에 크게 미달한다.
집수매거 길이를 양수시험 결과로 정한다는 설명은 옳다.
매거를 완경사로 하고 유출단 평균유속을 1.0m/sec 이하로 한다는 설명은 옳다.
세굴 우려가 있는 제외지에는 철근콘크리트틀 등으로 방호한다는 설명도 옳다.

완속여과지 모래면 위 수심표준은 90~120cm이다.
완속여과는 모래층 상부에 적정 수심을 유지해 여과에 필요한 정수두를 확보해야 하며, 정수시설기준상 모래면 위 수심 90~120cm를 표준으로 한다.

도수관 평균유속은 최대 3.0m/s, 최소 0.3m/s를 표준으로 한다.
상수도시설기준상 도수관은 관 내 침전물이 쌓이지 않도록 최소유속 0.3m/s 이상을 확보하고, 관의 마모·손상을 막기 위해 최대유속 3.0m/s를 넘지 않도록 설계하는 것을 표준으로 한다.

매설관이 받는 하중은 약 9.7t/m이다.
Marston 공식은 $W=C_1\gamma B^2$(W: 관에 작용하는 하중, C1: 흙의 종류·매설깊이에 따른 계수, γ: 흙의 단위중량, B: 도랑폭)로 나타낸다.
값을 대입하면
$W=1.5\times2.0\times1.8^2=1.5\times2.0\times3.24 \approx 9.7\ \mathrm{t/m}$
이 되어 답과 일치한다.

지내 평균 상승유속이 실제 표준보다 낮게 서술되어 틀렸다.
고속응집침전지는 슬러지 접촉·순환을 통해 응집효율을 높인 침전지로, 표준 상승(월류)유속은 40~60mm/분 정도이며 "10~20mm/분"은 일반 침전지 수준으로 지나치게 낮다.
원수 탁도 10도 정도가 바람직하다는 조건은 옳다.
최고 탁도 1000도 이하가 바람직하다는 조건도 옳다.
용량을 계획정수량의 1.5~2.0시간분으로 한다는 조건도 옳다.

재이용 처리시설에서 발생하는 농축수(농축폐액)는 공공하수처리시설로 반류하는 것이 원칙이므로 이 설명이 틀렸다.
재이용수 처리 과정에서 발생하는 농축수·역세척수 등은 오염물질이 농축되어 있어 공공하수처리시설로 반류·재처리하는 것을 계획에 반영해야 하며, 반류하지 않도록 계획하는 것은 부적합하다.
처리시설을 공공하수처리시설 부지 내에 설치하는 것을 원칙으로 한다는 설명은 옳다.
공급관로를 계획시간최대유량 기준으로 계획한다는 설명도 옳다.
저장시설·펌프장을 일최대공급유량 기준으로 한다는 설명도 옳다.

말굽형 관거는 단면형상이 복잡해 시공성이 오히려 불리하므로 "시공성이 우수하다"는 설명이 틀렸다.
말굽형은 원형에 비해 단면 형상이 복잡하여 거푸집 제작·시공 난이도가 높아지는 단점이 있으며, 이는 장점이 아니라 단점에 해당한다.
대구경 관거에 유리하고 경제적이라는 설명은 옳다.
수리학적으로 유리하다는 설명도 옳다.
상반부 아치작용으로 역학적으로 유리하다는 설명도 옳다.

"막공급의 수질과 최고 수온"이라는 표현이 틀렸다.
막여과 유속(막투과플럭스)은 수온이 낮을수록 점성이 커져 투과성능이 떨어지므로, 설계 시에는 최고 수온이 아니라 최저 수온을 기준으로 고려해야 한다.
막의 종류를 고려한다는 설명은 옳다.
전처리설비 유무와 방법을 고려한다는 설명도 옳다.
입지조건과 설치공간을 고려한다는 설명도 옳다.

우수조정지·우수체수지는 On-site가 아닌 Off-site 시설이므로 이 설명이 틀렸다.
On-site 저류시설은 단지 내 저류지, 옥상저류, 주차장저류 등 발생원 인근의 소규모 시설을 말하며, 우수조정지·우수체수지는 유역 단위로 운용되는 Off-site(광역) 시설에 해당한다.
우수유출 억제방법을 저류형·침투형·토지이용관리로 구분한다는 설명은 옳다.
우수침투형이 우수유출총량을 감소시킨다는 설명도 옳다.
우수저류형이 첨두유출량을 감소시킨다는 설명도 옳다.

"노크현상"은 펌프 운전과 관련된 현상이 아니다.
펌프 운전 중 발생하는 대표적 이상현상은 공동현상(캐비테이션), 수격작용, 맥동현상 등이며, 노크현상은 내연기관에서 쓰이는 용어로 펌프 분야의 표준 용어가 아니다.

분류식에서는 우천시 오수가 월류하지 않는다.
분류식은 오수관과 우수관을 완전히 분리하여 배제하므로, 강우량이 많아져도 우수관으로 빗물만 흐를 뿐 오수관에서 오수가 월류하는 현상은 원칙적으로 발생하지 않는다. 이러한 월류 문제는 오수·우수를 함께 처리하는 합류식의 특징이다.
토사유입이 합류식만큼은 아니지만 존재한다는 설명은 옳다.
오접(誤接)에 대한 철저한 감시가 필요하다는 설명도 옳다.
관거 내 퇴적이 적고 수세효과를 기대하기 어렵다는 설명도 옳다.

취수틀은 대형취수보다 중소규모 취수에 적합하며 수위변화의 영향을 받으므로 이 설명이 틀렸다.
취수틀은 하천·호소 바닥 부근에 설치하는 구조가 간단한 취수시설로 중소규모 취수에 널리 쓰이며, 수위가 크게 변동하면 취수량 확보에 영향을 받을 수 있다.
구조가 간단하고 시공이 비교적 용이하다는 설명은 옳다.
단기간에 완성되고 안정된 취수가 가능하다는 설명도 옳다.

전염소처리는 오히려 THM 생성을 촉진하므로 감소·제거 방법과 거리가 멀다.
정수 처리 초기에 염소를 주입하는 전염소처리는 원수 중 유기물(THM 전구물질)과 염소의 접촉시간을 길게 만들어 트리할로메탄 생성을 오히려 증가시키는 경향이 있다.
중간염소처리는 전염소처리보다 접촉시간이 짧아 THM 생성을 줄이는 방법으로 쓰인다.
활성탄처리는 THM 및 그 전구물질을 흡착 제거하는 대표적 방법이다.
결합염소(클로라민)처리는 유리염소보다 THM 생성이 적어 대체 소독법으로 쓰인다.

"수면적 부하율의 증가효과"는 경사판 침전지의 효과로 보기 어렵다.
경사판은 침강 유효면적을 늘려 같은 부지에서 더 낮은 표면부하(월류율)로 운전한 것과 같은 효과를 내는 것이지, 부하율 자체를 증가시키는 것이 목적이 아니다.
침전지 소요면적의 저감효과는 경사판의 대표적 효과이다.
고형물 침전효율 증대효과도 경사판 설치의 목적이다.
처리효율 증대효과 역시 경사판의 결과로 나타난다.

인산이온은 중화가 아니라 응집(화학적 침전)으로 제거하므로 이 설명이 틀렸다.
인 제거는 알루미늄염·철염이나 소석회 등 응집제를 이용해 불용성 인산화합물로 침전시키는 방식이 일반적이며, 수산화나트륨과 같은 알칼리로 단순 중화하여 제거하는 방법이 아니다.
무기염류 제거에 전기투석·역삼투를 사용한다는 설명은 옳다.
암모니아 스트리핑을 위해 소석회로 pH 10.8~11.5까지 높인다는 설명도 옳다.
잔류 COD를 급속여과 후 활성탄으로 흡착 처리한다는 설명도 옳다.

깊은 2차 침전지·농축조 바닥에서 발생한다는 설명은 압밀침전에 해당하므로 간섭침전 설명과 거리가 멀다.
간섭침전(Type III, 지역침전)은 입자 농도가 중간 정도일 때 입자간 힘으로 서로의 침강을 방해하며 하나의 경계면을 이루어 함께 가라앉는 침전 형태를 말한다.
반면 바닥에 쌓인 고농도 슬러지가 스스로의 무게로 눌려 농축되는 압밀침전(Type IV)은 깊은 2차 침전지나 농축조 하부에서 나타나는 별개의 현상이다.

중력흐름의 준임계·초임계 여부를 규정하는 수리학적 안정성 지표는 Froude 수이다.
Froude 수는 관성력과 중력의 비로 정의되며, $Fr<1$이면 상류(아임계), $Fr>1$이면 사류(초임계) 흐름으로 개수로 흐름의 안정성을 판단하는 대표 지표로 쓰인다.
Schmidt 수는 물질확산과 운동량확산의 비를 나타내는 물질전달 지표이다.
Prandtl 수는 운동량확산과 열확산의 비를 나타내는 열전달 지표이다.
Rossby 수는 대규모 유체(대기·해류)의 회전(코리올리력) 영향을 판단하는 지표이다.

구동력이 농도차(확산)인 분리막 공정은 투석(Dialysis)이다.
투석은 반투막을 사이에 두고 용질의 농도구배에 의한 확산으로 물질이 이동하는 원리를 이용하며, 별도의 압력을 구동력으로 쓰지 않는다.
역삼투는 삼투압보다 큰 압력차를 구동력으로 사용한다.
한외여과는 분자량 차이에 따른 압력 구동 여과 방식이다.
정밀여과도 압력차를 구동력으로 하는 여과 방식이다.

입자의 침강속도는 약 22.4m/hr이다.
Stokes 식은 $V_s=\dfrac{g(\rho_p-\rho_w)d^2}{18\mu}$이며, cgs 단위로 $g=980\ \mathrm{cm/sec^2}$, $d=0.01\ \mathrm{cm}$를 사용한다.
값을 대입하면
$V_s=\dfrac{980\times(2.5-1.0)\times(0.01)^2}{18\times1.31\times10^{-2}} \approx 0.623\ \mathrm{cm/sec}$
이고, 이를 m/hr로 환산(×3600÷100)하면 약 22.4m/hr가 되어 답과 일치한다.

CFSTR : PFR = 5 : 1이다.
CFSTR 물질수지식 $0=QC_0-QC_e-VKC_e^2$에서 체류시간은 $\tau_{CFSTR}=\dfrac{V}{Q}=\dfrac{C_0-C_e}{KC_e^2}=\dfrac{1-0.2}{K(0.2)^2}=\dfrac{20}{K}$로 구해진다.
PFR은 2차반응 설계식 $\tau_{PFR}=\dfrac{1}{K}\left(\dfrac{1}{C_e}-\dfrac{1}{C_0}\right)$에서 $\tau_{PFR}=\dfrac{1}{K}\left(\dfrac{1}{0.2}-1\right)=\dfrac{4}{K}$이다.
유량이 같으므로 부피비는 체류시간비와 같아 $\dfrac{V_{CFSTR}}{V_{PFR}}=\dfrac{20/K}{4/K}=5$, 즉 5:1이 된다.

조를 거치며 용존산소 농도는 오히려 증가하는 경향을 보이므로 이 설명이 틀렸다.
1단(첫째 조)에서는 유입 유기물 부하가 높아 산소소비가 커 DO가 낮지만, 후단으로 갈수록 유기물이 제거되어 산소 요구량이 줄어들므로 DO는 점차 증가한다.
후단으로 갈수록 난분해성 기질이 상대적으로 잔류하게 된다는 설명은 옳다.
유기물 부하가 줄면서 생물막 두께도 점차 얇아진다는 설명도 옳다.
첫째 조는 부하가 커 원판 간격을 상대적으로 넓게 두어야 한다는 설명도 옳다.

인산염에 의한 산화는 철·망간 제거 공정이 아니다.
철·망간은 포기에 의한 산화·침전, 생물학적 여과, 제올라이트 등에 의한 이온교환(수착) 등으로 제거하는 것이 일반적이며, 인산염은 오히려 철·망간을 봉쇄(sequester)해 침전을 막는 데 쓰이는 물질로 산화제 역할을 하지 않는다.

펜톤처리는 단순히 "최적 pH로 한 번 조절 후 첨가"하는 것으로 끝나지 않는다.
펜톤공정은 산화반응을 위해 먼저 pH 3~3.5 부근의 산성으로 조절한 뒤 철염(Fe2+)과 과산화수소를 서서히 주입해 반응시키고, 반응 후 다시 중화·응집침전을 위한 pH 재조정이 필요한 다단계 공정이다.
반응시간이 철염·과산화수소 주입농도에 따라 달라진다는 설명은 옳다.
산화-중화·응집-침전의 3단계로 구성된다는 설명도 옳다.
pH 3.5 부근에서 반응효과가 가장 크다는 설명도 옳다.

원형 침전조의 직경은 18m이다.
표면적은 $A=\dfrac{Q}{V_0}=\dfrac{9568}{37.6} \approx 254.5\ \mathrm{m^2}$이며, 원형 침전조 직경은 $D=\sqrt{\dfrac{4A}{\pi}}$로 구한다.
대입하면
$D=\sqrt{\dfrac{4\times254.5}{3.14}} \approx 18\ \mathrm{m}$
가 되어 답과 일치한다.

필요한 재순환율은 약 56.3%이다.
반송슬러지 농도는 SVI로부터 $X_r=\dfrac{10^6}{SVI}=\dfrac{10^6}{120} \approx 8333\ \mathrm{mg/L}$로 구하고, 재순환율은 물질수지식 $R=\dfrac{X}{X_r-X}$로 계산한다.
대입하면
$R=\dfrac{3000}{8333-3000} \approx 0.563 = 56.3\%$
가 되어 답과 일치한다.

99.9%를 사멸시키는 데 필요한 접촉시간은 약 8.6분이다.
1차 반응식 $\ln\dfrac{N}{N_0}=-kt$에서 2분 만에 80%가 사멸(잔존율 0.2)했으므로
$k=\dfrac{-\ln0.2}{2} \approx 0.805\ \mathrm{min^{-1}}$이다.
99.9% 사멸(잔존율 0.001)에 필요한 시간은
$t=\dfrac{-\ln0.001}{0.805} \approx 8.6\ \mathrm{min}$
이 되어 답과 일치한다.

인 용출은 최종침전지가 아니라 별도의 스트리퍼(stripper) 탱크에서 이루어지므로 이 설명이 틀렸다.
Phostrip 공정은 반송슬러지 일부를 혐기성 스트리퍼 탱크로 보내 인을 용출시킨 뒤 별도로 화학침전 처리하는 side-stream 방식으로, 최종침전지는 계속 호기성 상태로 유지된다.
기존 활성슬러지 처리장에 쉽게 적용 가능하다는 설명은 옳다.
인 제거가 BOD/P비에 크게 좌우되지 않는다는 설명도 옳다.
Mainstream 화학침전에 비해 약품 사용량이 적다는 설명도 옳다.

탁도·혼탁은 UV 소독효과에 큰 영향을 미친다.
부유물질이나 탁도가 높으면 자외선이 산란·흡수되어 미생물에 도달하는 자외선량이 줄어들므로, "탁도가 소독효과에 영향을 미치지 않는다"는 설명은 UV살균의 실제 한계와 반대되어 장점으로 볼 수 없다.
유량·수질 변동에 대한 적응력이 강하다는 설명은 UV살균의 장점이다.
접촉시간이 짧다는 설명도 UV살균의 장점이다.
바이러스에도 강한 살균력을 보인다는 설명도 UV살균의 장점이다.

ABS와 LAS의 생분해성 설명이 서로 뒤바뀌어 틀렸다.
가지사슬 구조의 ABS(경성)는 생물학적으로 분해가 어려운 난분해성 물질이고, 직쇄 구조의 LAS(연성)는 미생물 분해가 쉬워 ABS를 대체해 사용되고 있다.
계면활성제가 메틸렌블루 활성물질(MBAS)로도 불린다는 설명은 옳다.
주로 합성세제에서 배출된다는 설명도 옳다.
물에 약간 녹으며 폐수처리장에서 거품을 만든다는 설명도 옳다.

폐수의 체류시간은 2시간이다.
침전지 부피는 $V=A\times h=2\times2=4\ \mathrm{m^3}$이고, 체류시간은 $t=\dfrac{V}{Q}$로 구한다.
대입하면
$t=\dfrac{4}{48}\ \mathrm{day}=\dfrac{4}{48}\times24 \approx 2\ \mathrm{hr}$
가 되어 답과 일치한다.

탈수 케이크의 용적은 9.0m3이다.
고형물의 부피(질량)는 농축 전후로 보존되므로 $C_1V_1=C_2V_2$가 성립한다.
대입하면
$0.03\times30=0.10\times V_2$
에서 $V_2=\dfrac{0.9}{0.10}=9.0\ \mathrm{m^3}$가 되어 답과 일치한다.

SBR은 침전·배출 시 흐름이 정지되어 스컴이 오히려 표면에 잔류하기 쉽다.
SBR은 한 조에서 유입-포기-침전-배출을 순차적으로 진행하므로 침전·배출 단계에서는 연속식과 달리 스컴을 지속적으로 제거하는 흐름이 없어 별도의 스컴 제거 장치가 필요하며, "잔류 가능성이 낮다"는 설명은 옳지 않다.
운전방식 조절로 사상균 벌킹을 방지할 수 있다는 설명은 옳다.
포기·침전시간을 오수의 양과 질에 따라 비교적 자유롭게 설정할 수 있다는 설명도 옳다.
부하변동이 규칙적이면 안정된 처리가 가능하다는 설명도 옳다.

"균군계수 시험방법"은 수질오염공정시험기준상 총대장균군 시험법에 해당하지 않는다.
수질오염공정시험기준이 정한 총대장균군 시험법은 막여과법, 시험관법(다중발효관법), 평판집락법(효소기질이용법)의 세 가지이며, "균군계수 시험방법"이라는 명칭의 표준 시험법은 존재하지 않는다.

아질산성 질소는 산을 첨가하지 않고 냉장 보관해야 하므로 이 설명이 틀렸다.
아질산성 질소는 산성 조건에서 불안정하게 산화·분해될 수 있어 4℃ 냉장 보관만 하고 가능한 빨리 분석하는 것이 원칙이며, 황산으로 pH 2 이하로 산성화하지 않는다.
총질소(용존 총질소)는 4℃ 보관, H2SO4로 pH 2 이하 보존이 옳다.
화학적 산소요구량도 4℃ 보관, H2SO4로 pH 2 이하 보존이 옳다.
암모니아성 질소도 4℃ 보관, H2SO4로 pH 2 이하 보존이 옳다.

괄호 안에는 순서대로 10, 헥사사이아노철(Ⅲ)산칼륨, 적색이 들어간다.
흡광광도법(4-아미노안티피린법)에서는 증류한 시료에 염화암모늄-암모니아 완충액을 넣어 pH 10으로 조절한 뒤, 4-아미노안티피린과 헥사사이아노철(Ⅲ)산칼륨(적혈염)을 넣어 산화 커플링 반응을 일으킨다.
이때 생성되는 적색 안티피린계 색소의 흡광도(510nm 부근)를 측정하여 페놀류 농도를 정량한다.

수질오염공정시험기준상 원자형광법으로 측정하는 금속은 수은이다.
수은은 상온에서도 증기압이 높아 냉증기(cold vapor) 상태로 발생시킨 뒤 원자형광광도법(CVAFS)으로 고감도 측정이 가능하며, 이는 수은 분석에 특화된 표준 방법이다.
납은 원자흡광광도법, 유도결합플라스마법 등으로 측정한다.
6가크롬은 자외선/가시선 분광법(디페닐카바자이드법) 등으로 측정한다.
비소는 수소화물생성-원자흡광광도법 등으로 측정한다.

철(Fe2+)이 함유된 시료는 수증기 증류법으로 전처리하지 않아도 된다.
불소 이온전극법·비색법에서 증류 전처리는 주로 인산염, 알루미늄, 색도(유기물) 등 방해물질을 제거하기 위한 것으로, 이들 물질이 낮은 농도라도 존재하면 증류가 필요하다.
반면 철(Fe2+)은 불소 측정에서 상대적으로 방해 영향이 크지 않아, 제시된 농도 수준에서는 증류 없이 직접 정량이 가능하다.

유기물질이 많은 가정하수는 자체에 충분한 미생물을 함유하고 있어 식종 희석수가 필요 없다.
가정하수는 그 자체로 BOD 측정에 필요한 미생물(종균)을 충분히 포함하고 있으므로 별도의 식종을 하지 않아도 정상적인 생물분해가 일어난다.
잔류염소를 함유한 폐수는 미생물이 저해되어 있어 식종 희석수가 필요하다.
강산성 폐수(pH 4 이하)는 미생물이 살아있기 어려워 식종이 필요하다.
화학공장 폐수는 자체 미생물이 부족한 경우가 많아 식종이 필요하다.

산성에서는 CN-이 유독한 HCN 가스로 휘산되기 때문에 알칼리성(pH 12)으로 보존한다.
시안화합물은 산성 조건에서 시안화수소(HCN)로 변해 대기 중으로 쉽게 날아가 손실되므로, 20% NaOH를 넣어 pH 12 이상의 알칼리성을 유지시켜 시안이온 형태로 안정하게 보존한다.

이 폐수의 COD는 약 13.3mg/L이다.
KMnO4법 COD 계산식은 $COD=(a-b)\times f\times\dfrac{1000}{V}\times0.2$(a: 적정 소비량, b: 바탕시험 소비량, f: 역가, V: 시료량)이다.
값을 대입하면
$COD=(7.5-1.00)\times1.02\times\dfrac{1000}{100}\times0.2 \approx 13.3\ \mathrm{mg/L}$
가 되어 답과 일치한다.

여과 후 건조한 여과지 무게는 1.3425g이다.
SS 농도식 $SS(\mathrm{mg/L})=\dfrac{(b-a)\times1000}{V}$에서 증가한 무게를 역산한다.
대입하면
$1312=\dfrac{(b-1.2113)\times1000}{100}$
에서 $b-1.2113=0.1312\ \mathrm{g}$이므로 $b=1.3425\ \mathrm{g}$이 되어 답과 일치한다.

유기물을 다량 함유하고 산분해가 어려운 시료에는 질산-과염소산법을 적용한다.
질산 단독으로는 분해되지 않는 다량의 유기물이 있는 시료는 강력한 산화력을 가진 과염소산을 질산과 함께 사용해 유기물을 완전히 산화분해시킨 뒤 금속을 정량한다.
질산-염산법은 유기물 함량이 비교적 적은 시료에 적용한다.
질산-불화수소산법은 다량의 점토질 또는 규산염을 함유한 시료에 적용한다.
질산-과염소산-불화수소산법은 다량의 점토, 규산염과 함께 유기물을 다량 함유한 시료에 적용한다.

분원성 대장균군 시험은 추정시험과 확정시험 2단계로 이루어지며 "완전시험"은 포함되지 않으므로 이 설명이 틀렸다.
분원성 대장균군(다중발효관법)은 유당배지에서 가스 발생을 보는 추정시험과, 44.5℃ EC 배지에서 재확인하는 확정시험만으로 최적확수(MPN)를 구하며, 총대장균군 검사에 쓰이는 완결시험 단계는 포함하지 않는다.
단위를 분원성대장균군수/100mL로 표시한다는 설명은 옳다.
MPN(최적확수)으로 표시한다는 설명도 옳다.
44.5℃에서 유당을 분해해 가스·산을 내는 균이라는 정의도 옳다.

시료가 산성일 때 사용하는 지시약은 p-나이트로페놀용액이다.
이염화주석환원법으로 인산염인을 정량할 때, 산성 시료는 p-나이트로페놀 지시약을 넣어 황색이 나타날 때까지 수산화나트륨으로 중화한 후 시험을 진행한다.

시료용액의 교반은 이온전극의 응답속도뿐 아니라 정량한계·재현성에도 영향을 준다.
이온전극법은 전극 표면의 확산층 두께가 측정값에 영향을 주므로, 일정하고 충분한 교반은 응답속도를 빠르게 할 뿐 아니라 측정의 재현성과 정량한계 확보에도 중요하다. "영향을 미치지 않는다"는 설명은 이와 배치된다.
전극과 비교전극의 전위차로 정량한다는 설명은 옳다.
비교전극·이온전극·자석교반기·전위계 등으로 장치가 구성된다는 설명도 옳다.
유리막·고체막·격막형 전극이 있다는 설명도 옳다.

투명도판(세키판)에 뚫린 구멍의 지름은 5cm이므로 "2cm"라는 설명이 틀렸다.
투명도 측정에 쓰는 원판은 지름 30cm에 지름 5cm의 구멍 8개가 뚫려 있으며, 무게는 약 3kg인 표준 규격을 사용한다.

오리피스는 관(pipe) 내 유량측정에 사용하는 기구로, 개수로(수로)에 설치되는 방식이 아니므로 "수로 내외에 설치 가능"하다는 설명이 틀렸다.
오리피스는 관내에 설치한 판의 축소된 단면(목부분)을 물이 통과할 때 발생하는 수두차를 이용해 유량을 구하는 방식으로, 설치비용이 적고 비교적 정확하지만 손실수두가 크다는 단점이 있다.
설치비용이 적고 유량측정이 비교적 정확하다는 설명은 옳다.
오리피스 단면에서 큰 수두손실이 발생한다는 설명도 옳다.
목부분(단면 축소부)으로 유량을 조절한다는 설명도 옳다.

배양 후 대장균 발색(형광)을 확인하는 데는 자외선 검출기를 사용한다.
효소기질이용법은 대장균이 가진 특이효소가 기질을 분해하며 형광물질을 생성하도록 한 뒤, 배양이 끝나면 자외선(UV)을 조사해 형광 발생 여부로 대장균의 존재·수를 판정한다.

크롬산 간섭을 방지하기 위해 첨가하는 시약은 염화바륨이다.
잔류염소 비색법(DPD법)에서 크롬산이 2mg/L 이상 존재하면 종말점 판별을 방해하는데, 염화바륨(BaCl2)을 가하면 크롬산이온이 크롬산바륨(BaCrO4)으로 침전되어 간섭이 제거된다.

분해되기 쉬운 유기물을 함유한 시료는 질산-과염소산이 아니라 과황산칼륨(페르옥소이황산칼륨)분해법을 사용해야 하므로 이 설명이 틀렸다.
총인 자외선/가시선 분광법의 전처리는 유기물 난이도에 따라 구분되어, 분해되기 쉬운 유기물은 과황산칼륨분해법을, 다량의(분해되기 어려운) 유기물은 질산-과염소산법 또는 질산-황산법을 적용한다.
다량의 유기물 함유 시료에 질산-황산법을 쓴다는 설명은 옳다.
전처리 후 몰리브덴산암모늄·아스코르빈산 혼액을 넣는다는 설명도 옳다.
정량한계 0.005mg/L, 상대표준편차 ±25% 이내라는 설명도 옳다.

색깔이 있는 시료는 빛을 흡수해 탁도 측정값이 오히려 낮게 나온다.
탁도계는 시료를 통과·산란하는 빛의 세기를 측정하는데, 시료에 색이 있으면 입사광과 산란광이 함께 흡수되어 실제보다 탁도값이 낮게(과소) 측정되는 경향이 있어 "높게 분석된다"는 설명은 옳지 않다.
큰 입자가 빠르게 침전하면 측정 중 탁도값이 낮게 나온다는 설명은 옳다.
거품이 빛을 산란시켜 측정값을 높인다는 설명도 옳다.
탁도계로 흐림 정도를 측정한다는 설명도 옳다.

낚시금지구역·제한구역을 지정할 때는 수면관리자와 협의하여야 한다.
물환경보전법령상 특별자치시장·특별자치도지사·시장·군수·구청장은 하천·호소의 이용목적과 수질상황 등을 고려해 낚시금지·제한구역을 지정하되, 그 수면을 관리하는 수면관리자와 사전 협의 절차를 거치도록 정하고 있다.

플루오르(불소)화합물은 초과배출부과금 부과 대상 오염물질 목록에 포함되지 않는다.
초과배출부과금 대상물질은 BOD, COD, SS, 페놀류, 시안, 카드뮴, 유기인, 납, 비소, 수은, 6가크롬, 구리, 아연, 망간, 테트라클로로에틸렌 등 물환경보전법령이 정한 항목으로 한정되며, 불소화합물은 이 목록에 들어있지 않다.

가동개시 신고를 하지 않고 조업한 자는 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금에 처한다.
배출시설·방지시설을 완공해 가동하려는 사업자는 미리 가동개시 신고를 해야 하며, 이를 위반해 무신고로 조업한 경우 물환경보전법상 1년 이하 징역 또는 1천만원 이하 벌금의 벌칙이 적용된다.

오염총량초과과징금의 납부통지는 부과 사유가 발생한 날부터 60일 이내에 하여야 한다.
총량관리 대상 지역에서 할당량을 초과 배출하여 과징금을 부과하는 경우, 관할 행정청은 부과 사유 발생일부터 60일 이내에 납부통지를 하도록 물환경보전법령에 정해져 있다.

화학적 처리방법의 시운전 기간은 가동시작일부터 30일이다.
물환경보전법 시행규칙상 폐수처리방법에 따른 시운전 기간은 생물화학적 처리방법은 50일, 물리적·화학적 처리방법은 30일로 구분되어 있으며, 이 문제는 화학적 처리방법이므로 30일이 적용된다.

제시된 항목 중 오염물질 1킬로그램당 부과액이 가장 큰 것은 크롬 및 그 화합물이다.
초과부과금 산정기준표는 오염물질의 유해성·독성에 따라 단가를 차등화하고 있는데, 망간·아연·구리에 비해 크롬(6가크롬 등)은 인체·생태 독성이 커 단위중량당 부과단가가 더 높게 책정되어 있다.

수질원격감시체계 관제센터는 한국환경공단이 설치·운영한다.
기후에너지환경부장관은 측정기기 부착사업장의 측정자료를 실시간으로 관리·분석하기 위해 전산망을 운영하는 관제센터를 한국환경공단에 설치·운영하도록 하고 있다.

"점오염원의 확대계획 및 저감시설 현황"은 대권역 물환경관리계획에 포함되는 사항이 아니다.
대권역 물환경관리계획에는 오염원별 배출 오염물질량, 상수원 및 물 이용현황, 오염원 분포현황 등 현황 파악과 관리대책에 관한 사항이 포함되며, 점오염원을 확대하는 계획은 수질관리 목적과 맞지 않아 포함 대상이 아니다.
점·비점오염원의 오염물질 배출량은 계획에 포함되는 사항이다.
상수원 및 물 이용현황도 포함되는 사항이다.
오염원 분포현황도 포함되는 사항이다.

조류대발생 경보 시에는 주 2회 이상 시료를 채취·분석하여야 한다.
조류경보제는 단계별로 모니터링 주기를 강화하는데, 관심단계는 주 1회, 경계단계는 주 2회, 조류대발생 단계에서는 주 2회 이상 클로로필-a, 남조류세포수, 취기, 독소 등을 채취·분석하도록 정하고 있다.

정보통신매체를 이용한 원격교육은 일수(5일) 기준이 아니라 별도의 시간 기준으로 정해지므로 이 설명이 틀렸다.
환경기술인 교육의 교육기간은 통상 5일 이내가 원칙이지만, 원격교육의 경우 이와 동일하게 "5일 이내"로 규정되는 것이 아니라 별도의 이수시간 기준이 적용되므로 두 기준을 동일시한 설명은 옳지 않다.
환경기술인 교육과정을 환경기술인과정·폐수처리기술요원과정으로 구분한다는 설명은 옳다.
최초교육을 1년 이내에, 이후 3년마다 보수교육을 이수한다는 설명도 옳다.
교육계획에 교재편찬계획·평가방법이 포함된다는 설명도 옳다.

사업면적 증가 신고 기준은 100분의 30이 아니라 100분의 15 이상이므로 이 설명이 틀렸다.
비점오염원 설치신고 후 총 사업면적·개발면적·부지면적이 처음 신고면적보다 100분의 15 이상 증가하는 경우 변경신고 대상이 되며, "100분의 30 이상"은 실제 기준보다 완화되어 있어 옳지 않다.
상호·대표자·사업명·업종 변경은 변경신고 대상이다.
저감시설의 종류·위치·용량 변경도 변경신고 대상이다.
비점오염원·저감시설의 전부 또는 일부 폐쇄도 변경신고 대상이다.

사방시설을 포함한 제방으로 물이 가두어진 곳은 물환경보전법상 "호소"의 정의에 포함되지 않는다.
물환경보전법이 정한 호소는 댐·보 등으로 하천·계곡의 물을 가둔 곳, 하천에 흐르는 물이 자연적으로 가두어진 곳, 화산활동 등으로 함몰되어 물이 고인 곳의 세 가지 유형으로 한정된다.
사방사업법에 따른 사방시설로 물이 가두어진 지역은 이 정의에 포함되지 않아 호소에 해당하지 않는다.

1개의 낚시대에 낚시바늘 3개를 미끼로 사용하는 행위는 낚시방법 제한 대상이 아니다.
낚시제한구역에서는 1명당 4대 이상의 낚시대 사용, 낚시바늘에 걸지 않고 떡밥 등을 던지는 행위, 낚시어선업을 이용한 낚시 등이 제한되지만, 통상적인 개수의 낚시바늘(3개)을 사용하는 행위는 별도의 제한 규정에 해당하지 않는다.

하천의 사람 건강보호 기준 중 6가크롬 기준은 0.05mg/L 이하이다.
수질 및 수생태계 환경기준(하천, 사람의 건강보호 항목)에서 6가크롬은 0.05mg/L 이하로 설정되어 있으며, 이는 카드뮴(0.005), 비소(0.05), 수은(검출되지 않을 것) 등과 함께 유해물질 기준표에 명시된 값이다.