[9급 지방직 환경공학개론] 19년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

먼지 농도는 포집 먼지량 ÷ 흡인 공기량으로 구하며, 100 $\mu g/m^{3}$이 된다.
포집 먼지량: $1060-1000=60\ \mathrm{mg}=60000\ \mathrm{\mu g}$
흡인 공기량: $1.0\ \mathrm{m^3/min}\times 600\ \mathrm{min}=600\ \mathrm{m^3}$
농도: $\dfrac{60000\ \mathrm{\mu g}}{600\ \mathrm{m^3}}=100\ \mathrm{\mu g/m^3}$
25·50·75 $\mu g/m^{3}$이 나오려면 흡인 공기량이 각각 2,400·1,200·800 m³여야 하므로 10시간(600분) 운전량과 맞지 않는다.

부영양화가 진행되면 소수 조류가 우점하므로 생물종의 다양성은 오히려 감소한다.
영양염 과잉으로 특정 조류가 대량 번식하고, 사멸 후 분해 과정에서 용존산소가 고갈되어 다른 생물이 살기 어려워진다.
사멸한 조류는 분해되며 질소·인을 다시 내놓아 다른 조류 번식의 영양원이 된다.
조류가 생성한 용해성 유기물(지오스민 등)은 맛·냄새 문제를 일으킨다.
유기물이 분해되면서 산소를 소비하므로 수중 DO가 감소한다.

생분해성 유기물이 유입될 때 수중의 산소를 소모하는 것은 호기성 미생물이므로, 혐기성 미생물이라 한 설명이 틀렸다.
혐기성 미생물은 산소가 없는 조건에서 활동하므로 DO를 소모하는 주체가 아니다. DO 소모는 호기성 분해의 결과다.
염소이온 등 용존 염류 농도가 높을수록 산소 용해도는 감소한다(염분 효과).
수온이 높을수록 기체의 용해도가 낮아져 DO 포화농도가 감소한다.
헨리 법칙에 따라 용존산소량은 접촉하는 산소의 분압에 비례한다.

수심을 깊게 해 체류시간을 늘리면 정체 수역이 되어 조류가 증식하기 쉬워지므로 억제 방안이 아니다.
조류 억제의 핵심은 영양염(질소·인) 차단과 빛 차단, 그리고 체류시간 단축·순환 촉진이다.
차광막으로 빛을 차단하면 광합성이 제한되어 조류 증식이 억제된다.
질소와 인의 유입을 줄이는 것은 부영양화 방지의 근본 대책이다.
하수 고도처리는 질소·인을 제거해 호소로 들어가는 영양염 부하를 줄인다.

정상상태 완전혼합반응기의 반응속도는 (유입수 농도 − 유출수 농도)를 체류시간으로 나눈 식이다.
반응기 물질수지는 유입량 − 유출량 − 반응 소모량 = 0 이다.
$Q C_A - Q C_{A0} - r_A V = 0$
양변을 V로 나누고 $\theta = V/Q$ 를 쓰면 $r_A = \dfrac{C_A - C_{A0}}{\theta}$ 가 된다.
분자를 유출수 − 유입수 농도로 쓴 식은 부호가 반대여서 소모 속도가 음수로 나온다.
분모를 유입수 농도로 둔 식은 농도를 농도로 나눈 무차원 비가 되어 농도/시간 단위의 속도식이 아니다.
농도에서 체류시간을 빼는 식은 차원이 서로 다른 양을 뺀 것이라 성립하지 않는다.

식에서 P는 시료의 희석배율(희석시료 중 시료가 차지하는 비율)이므로 이 설명이 옳다.
식종 희석법에서 $\mathrm{DO_i}$ 는 희석시료의 초기 용존산소, $\mathrm{DO_f}$ 는 5일 배양 후 용존산소이다. $\mathrm{B_i}$·$\mathrm{B_f}$ 는 식종희석수(대조)의 배양 전·후 용존산소로, 식종에 의한 산소 소비를 보정한다.
초기 DO 항을 식종희석수의 5일 배양 후 농도로 본 설명은 틀리다. 그 값은 대조의 배양 후 DO 항에 해당한다.
최종 DO 항을 초기 용존산소로 본 설명은 초기·최종을 뒤바꾼 것이다.
초기 DO 항을 5일 배양 후 농도로 본 설명도 초기·최종을 뒤바꾼 것이다.

수분함량이 증가하면 입자의 전기 비저항이 낮아져 전기집진 효율은 오히려 증가하므로 감소한다는 설명이 틀렸다.
비저항이 지나치게 높은 먼지는 역전리를 일으키므로 수분(조습)이나 $\mathrm{SO_3}$ 주입으로 비저항을 낮춰 효율을 높인다.
비저항이 매우 높은 입자는 역전리 현상 때문에 제어가 어렵다.
전기집진장치는 입자상 물질 제거 장치로 가스상 오염물질은 제거하지 못한다.
미세입자까지 높은 효율로 포집할 수 있는 것이 전기집진장치의 장점이다.

증기의 응축이나 화학반응으로 생성된 액체 입자는 미스트(mist)다.
미스트는 액적 형태의 입자상 물질로 서브마이크로미터~수 μm 범위의 크기를 가진다.
먼지(dust)는 파쇄·연마 등 기계적 작용으로 생긴 고체 입자다.
스모그(smog)는 연기와 안개가 섞이거나 광화학 반응으로 생긴 복합 대기오염 현상이다.
박무(haze)는 미세한 입자가 대기 중에 퍼져 시정을 떨어뜨리는 현상으로, 액체 입자 자체를 가리키는 말이 아니다.

지하수는 지층을 통과하며 광물질을 용해하므로 지표수보다 경도가 높다. 경도가 낮다는 설명이 틀렸다.
지하수는 칼슘·마그네슘 등 무기 염류가 풍부하고 수온·수질 변화가 작은 것이 특징이다.
지하수에는 천층수, 심층수, 복류수, 용천수 등이 포함된다.
피압 지하수는 불투수층 사이에 갇혀 있어 자유면 지하수보다 수온과 수질이 안정하다.
저투수층(aquitard)은 물을 전달하는 능력은 낮지만 물을 저장할 수는 있다.

매립가스 발생은 호기성 단계 → 유기산 생성 단계(통성 혐기성) → 혐기성 단계 → 혐기성 안정화 단계 순으로 진행된다.
매립 초기에는 잔류 산소로 호기성 분해가 일어나고, 산소가 고갈되면 통성 혐기성균이 유기산을 만들며, 이후 메탄 생성이 시작되어 메탄·이산화탄소 조성이 일정해지는 안정화 단계에 이른다.
호기성 단계 직후에 혐기성(메탄 생성) 단계를 둔 순서는 유기산 생성 단계가 메탄 생성보다 앞선다는 점에 어긋난다.
혐기성 단계로 시작하는 순서들은 매립 직후 공극 내 산소에 의한 호기성 분해가 먼저 일어난다는 점에 어긋난다.

콜로이드는 입자가 매우 작아 모래여과만으로는 완전히 제거되지 않는다.
콜로이드는 표면전하에 의한 반발력으로 안정하게 분산되어 있으므로, 응집제로 전하를 중화해 플록을 만든 뒤 침전·여과해야 제거된다.
콜로이드 입자는 매우 작아 브라운 운동을 한다.
콜로이드는 표면전하를 띠며, 이것이 입자 간 반발로 안정성을 유지하게 한다.
콜로이드의 입자 크기는 대략 0.001~1 μm 범위다.

분산제로 기름을 미세 입자로 분산시키는 방법이 화학적 방법이다.
분산제는 계면활성 작용으로 유막을 작은 기름방울로 쪼개 수중으로 퍼뜨려 자연 분해를 촉진한다.
진공장치로 기름을 빨아들이는 것은 물리적(기계적) 회수 방법이다.
비중차를 이용한 원심분리는 물리적 분리 방법이다.
패드형·롤형 흡착제로 기름을 흡수하는 것은 물리적 흡착 회수 방법이다.

전구물질이 비산재·염소 공여체와 반응해 생성되는 다이옥신은 약 300℃ 전후의 저온 구간에서 최대로 생성되므로, 600℃ 이상에서 최대라는 설명이 틀렸다.
다이옥신은 고온 연소 영역에서는 분해되며, 배출가스가 냉각되는 과정에서 비산재 표면의 촉매 반응으로 재합성된다. 그래서 배출가스를 급랭해 이 온도 구간을 빠르게 지나게 한다.
PVC·리그닌 같은 유기물과 NaCl·HCl·염소 같은 염소 공여체로부터 생성될 수 있다.
클로로페놀(CP)·PCB 같은 전구물질이 반응해 PCDD/PCDF로 전환된다.
쓰레기에 원래 들어 있던 PCDD/PCDF가 연소 중 파괴되지 않고 배출되는 경로도 있다.

건조 공기 중 부피 농도가 가장 낮은 것은 수소($\mathrm{H_2)}$다.
건조 공기 중 농도는 아르곤 > 이산화탄소 > 메탄 > 수소 순이다. 수소는 메탄보다도 낮은 sub-ppm 수준이다.
아르곤은 질소·산소 다음으로 많은 성분으로 퍼센트 단위로 존재한다.
이산화탄소는 수백 ppm 수준으로 아르곤보다는 적지만 메탄·수소보다 훨씬 많다.
메탄은 ppm 수준으로 이산화탄소보다 적지만 수소보다는 많다.

분배계수 Kow는 옥탄올-물 분배계수로, 유해물질의 전기전도도가 아니라 소수성(지용성)을 나타낸다.
Kow가 클수록 물질이 지방 조직에 잘 녹아 생물농축되기 쉽다.
96HLC50은 96시간 노출 시 시험생물의 50%가 죽는 농도(반치사 농도)다.
BF는 생물체 내 농도와 환경 중 농도의 비인 생물농축계수다.
LD50은 실험동물의 50%가 치사하는 투여 용량이다.

아산화질소($\mathrm{N_2O)}$의 지구온난화지수는 이산화탄소의 수백 배 수준이며, 15,100배는 육불화황($\mathrm{SF_6)}$ 같은 불소계 가스에 해당하는 크기라 틀렸다.
GWP는 이산화탄소를 1로 한 상대적 온난화 능력으로, 메탄 < 아산화질소 < 불소계 가스 순으로 커진다.
온실가스는 태양의 단파장 복사는 통과시키고 지표의 장파장(적외선) 복사는 흡수해 온실효과를 일으킨다.
20년 기준에서 메탄의 GWP는 이산화탄소의 수십 배(약 62배)로 제시된다.
수증기는 자연 온실효과에 가장 크게 기여하는 기체로 기여도가 약 60%로 알려져 있다.

용매는 추출 후 증류로 회수·재사용해야 하므로 끓는점이 낮을 것이 선택기준이다.
좋은 추출 용매는 분배계수가 높고, 물에 잘 녹지 않으며, 물과 밀도 차가 커서 상분리가 쉬워야 한다.
분배계수가 낮으면 제거 대상 성분이 용매 쪽으로 잘 옮겨가지 않으므로 높아야 한다.
물에 대한 용해도가 높으면 용매가 물과 섞여 분리·회수가 어려우므로 낮아야 한다.
밀도가 물과 같으면 두 상이 분리되지 않으므로 밀도 차가 커야 한다.

음의 크기가 2배(1 sone→2 sone)가 되면 크기레벨은 10 phon 증가하므로 50 phon이고, 1,000 Hz에서는 phon과 dB 값이 같아 50 dB이다.
관계식: $S=2^{(P-40)/10}$
대입: $2=2^{(P-40)/10}\ \Rightarrow\ \dfrac{P-40}{10}=1$
결과: $P=50\ \mathrm{phon}$
60·70·80 dB은 각각 4·8·16 sone에 해당하는 값이다.

토지경작(land farming)은 오염 토양을 굴착해 지표에 펴고 경작하는 방식이므로 원위치 처리기술이 아니다(ex-situ).
원위치(in-situ) 기술은 토양을 굴착하지 않고 그 자리에서 공기·물·미생물 등을 주입하거나 추출해 정화한다.
토양증기추출은 불포화대에 추출정을 설치해 휘발성 오염물질을 진공으로 뽑아내는 원위치 기술이다.
바이오벤팅은 불포화대에 공기를 공급해 토착 미생물의 분해를 촉진하는 원위치 기술이다.
토양세정은 오염 부지에 세정액을 주입해 오염물질을 씻어내 회수하는 원위치 기술이다.

소음저감 기술은 흡음·차음(반사·투과)·회절 등 음의 기본 전파 특성과 밀접하게 관련되므로 옳은 설명이다.
방음벽은 회절과 투과를, 흡음재는 흡수를 이용하는 등 저감 대책은 음파의 전파 원리에 기반한다.
소리는 비탄성 매질이 아니라 탄성 매질을 통해 전파되는 파동이다.
1초당 사이클 수는 주파수이고 한 사이클에 걸리는 시간이 주기이므로 정의가 서로 뒤바뀌었다.
감각소음레벨(PNL)은 주로 항공기 소음 평가에 쓰이며, 환경소음 평가지수는 소음원 종류에 따라 다르게 적용한다.