[9급 지방직 환경공학개론] 10년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

중크롬산칼륨은 환원제가 아니라 강한 산화제이므로 과망간산 이온을 환원시키는 데 쓸 수 없다.
과망간산칼륨 폐수의 망간은 높은 산화수 상태이므로, 전자를 내줄 수 있는 환원제를 넣어 낮은 산화수로 바꾼 뒤 침전·제거한다.
구리: 금속 상태에서 전자를 내주며 산화되므로 환원제로 작용한다.
아황산가스: 황산 이온으로 산화되면서 상대 물질을 환원시키는 대표적 환원제이다.
티오황산나트륨: 산화되며 전자를 내주는 환원제로 널리 쓰인다.

제시된 물질 중 지구온난화지수가 가장 낮은 것은 이산화탄소이다.
지구온난화지수는 이산화탄소를 기준값 1로 놓고 다른 온실가스의 온난화 기여도를 상대적으로 나타낸 값이므로, 기준 물질인 이산화탄소가 가장 낮다. 상대 크기는 $\mathrm{SF_6}$ ≫ 아산화질소 ＞ 메탄 ＞ 이산화탄소 순이다.
육불화황: 대기 수명이 매우 길어 지구온난화지수가 온실가스 중 가장 크다.
메탄: 이산화탄소보다 수십 배 큰 지구온난화지수를 가진다.
아산화질소: 메탄보다도 큰 수백 배 수준의 지구온난화지수를 가진다.

농축 전후 고형물량이 같다는 조건으로 계산하면 슬러지 부피감량률은 50%이다.
고형물 보존: $V_1(100-W_1)=V_2(100-W_2)$
값 대입: $V_1(100-90)=V_2(100-80)$
결과: $V_2=\dfrac{10}{20}V_1=0.5V_1$
따라서 부피가 절반으로 줄어 감량률은 $\left(1-0.5\right)\times100=50\,\%$이다. 함수율이 높은 슬러지는 고형물 농도가 2배가 되면 부피가 1/2로 줄어든다는 점을 기억하면 빠르다.

옳지 않은 것은 질산염이 인 방출을 촉진한다는 설명이다. 혐기조에 질산염이 유입되면 인 방출이 억제된다.
인 축적 미생물은 혐기 조건에서 인을 방출하며 유기물을 섭취하고, 호기 조건에서 방출량보다 많은 인을 과잉섭취한다. 질산염이 있으면 탈질균이 유기물을 먼저 소모하고 혐기 상태가 깨져 인 방출이 저해되므로 처리 효율이 떨어진다.
혐기·호기 반복: 인의 과잉섭취를 유도하려면 혐기 조건과 호기 조건이 교대로 반복되어야 한다.
반송 슬러지 투입 위치: 인 축적 미생물을 포함한 반송 슬러지는 혐기조 유입부로 보내 인 방출 단계를 거치게 한다.
금속염 주입: 유출수 인 농도를 더 낮추기 위해 알루미늄염·철염 등을 넣어 화학적 인 제거를 병행할 수 있다.

옳지 않은 것은 윤변이 커지면 유속이 빨라진다는 설명이다. 윤변이 커지면 동수반경이 작아져 유속은 느려진다.
Manning 공식: $V=\dfrac{1}{n}R^{2/3}I^{1/2}$, 동수반경 $R=\dfrac{A}{P}$
여기서 $n$은 조도계수, $I$는 동수구배, $A$는 유수 단면적, $P$는 윤변이다.
조도계수: 분모에 있으므로 커지면 유속이 느려진다.
동수반경: $R^{2/3}$에 비례하므로 커지면 유속이 빨라진다.
동수구배: $I^{1/2}$에 비례하므로 커지면 유속이 빨라진다.

옳지 않은 것은 태양상수를 에너지 최대 파장으로 정의한 설명이다. 태양상수는 대기권 밖에서 태양광선에 수직인 단위 면적이 단위 시간에 받는 태양복사에너지이다.
에너지 강도가 최대가 되는 파장은 빈의 변위법칙으로 다루는 별개의 개념이며, 태양상수는 파장이 아니라 에너지 플럭스이다.
태양복사 최대 파장: 태양 표면 온도가 높아 에너지 최대 파장이 가시광선 영역인 약 0.4~0.5 μm 부근에 있다.
슈테판-볼츠만 법칙: 흑체가 방출하는 복사에너지는 절대온도의 4제곱에 비례한다.
단파·장파복사: 고온인 태양은 짧은 파장, 저온인 지구는 긴 파장(적외선) 위주로 복사한다.

응집 기작에 해당하지 않는 것은 이온 결합이다.
콜로이드는 같은 부호의 표면전하로 서로 반발해 안정하게 분산되어 있으므로, 응집제는 전하를 약화·중화하거나 입자를 연결하는 방식으로 불안정화시킨다.
표면전하 감소: 반대 이온이 전기 이중층을 압축해 입자 간 반발력을 줄인다.
입자간 가교 결합: 고분자 응집제가 여러 입자에 동시에 흡착해 다리처럼 연결한다.
흡착과 전기적 중화: 반대 전하를 띤 가수분해 생성물이 입자 표면에 흡착해 전하를 중화한다.

옳지 않은 것은 표면파의 입자 진동방향이 전파 방향과 수직이라는 설명이다. 전파 방향과 진동방향이 수직인 것은 횡파이며, 대표적 표면파인 레일리파는 입자가 타원 궤도로 운동한다.
지반진동은 실체파(종파·횡파)와 표면파로 나뉘며, 표면파는 지표면을 따라 전파되고 거리 감쇠가 작아 진동 공해에서 주로 문제가 된다.
진동변위: 진동량 표기에서 변위는 실제 변위의 진폭으로 나타낸다.
진동가속도: 진동속도를 시간으로 미분한 값, 즉 속도의 시간 변화율이다.
종파: 입자가 전파 방향과 같은 방향으로 진동하는 소밀파이다.

화학유기영양계는 탄소원과 에너지원 모두 유기물을 이용한다.
이름의 "화학"은 화학반응(산화)에서 에너지를 얻는다는 뜻이고, "유기영양"은 유기물을 전자공여체·탄소원으로 쓴다는 뜻이다. 활성슬러지의 종속영양 세균이 여기에 속한다.
탄소원 이산화탄소·에너지원 유기물: 이산화탄소를 탄소원으로 쓰는 것은 독립영양계의 특징이다.
탄소원 이산화탄소·에너지원 무기물: 질산화균 같은 화학무기독립영양계에 해당한다.
탄소원 유기물·에너지원 무기물: 무기물을 에너지원으로 쓰는 경우는 화학무기영양계로 분류된다.

일정 시간 노출 시 시험 생물의 50%가 생존하는 농도는 TLm(median tolerance limit, 반수생존한계농도)이다.
TLm은 주로 어류 등 수생생물을 대상으로 한 급성 독성 평가 지표로, 값이 작을수록 독성이 강하다.
MOS: 안전역(margin of safety)으로, 무영향 수준과 실제 노출량의 비를 뜻한다.
$\mathrm{ED_{50}}$: 시험 대상의 50%에서 특정 효과가 나타나는 투여량(반수유효량)이다.
NOEL: 아무런 영향도 관찰되지 않는 최대 노출 수준(무영향관찰수준)이다.

옳지 않은 것은 용존성 유기물이 제거되지 않는다는 설명이다. 완속여과는 여과막의 미생물 분해 작용으로 용존성 유기물도 일부 제거한다.
완속여과는 모래층 표면에 형성된 생물막(여과막)에서 체거름·흡착과 함께 생물학적 산화가 일어나 세균, 암모니아성 질소, 냄새 물질 등을 제거한다.
천연 색도: 휴믹산 등에 의한 색도는 완속여과만으로는 거의 제거되지 않는다.
세척 방식: 역세척을 하지 않고 표면의 모래층을 긁어내는 방식으로 관리한다.
조류: 표면에 적정량 번식한 조류는 생물막 형성과 산소 공급에 기여해 여과에 도움이 된다.

광화학스모그는 자동차가 많은 대도시에서 주로 여름철에 관측되는 대기오염현상이다.
자동차 배출 질소산화물과 탄화수소가 강한 햇빛 아래 광화학 반응을 일으켜 오존·PAN 등 광화학산화물을 만든다(LA형 스모그).
역전층 유형: 광화학스모그는 침강역전과 관련이 깊고, 복사역전은 런던형 스모그와 관련된다.
석탄연료 공업지역: 석탄 연소로 인한 황산화물·매연 오염은 런던형 스모그의 특징이다.
오존 농도 변화: 일사량이 강한 낮 시간대(정오~오후)에 최대가 되고 밤에는 낮아진다.

옳지 않은 것은 점토광물 함량이 높아지면 CEC가 낮아진다는 설명이다. 점토는 음전하를 띤 표면적이 넓어 함량이 높을수록 CEC가 커진다.
CEC는 토양 콜로이드(점토·부식)가 음전하로 보유할 수 있는 교환성 양이온의 총량으로, 토양의 양분 보유력과 완충능을 나타낸다.
표기단위: 건조 토양 100 g당 밀리당량, 즉 meq/100 g soil로 나타낸다.
교환 순서: 전하가 크고 수화반경이 작을수록 강하게 흡착되므로 칼슘이온 ＞ 칼륨이온 ＞ 나트륨이온 순으로 교환된다.
산성비: 수소이온이 교환 자리를 차지하면서 칼슘이온 등 염기성 양이온이 용탈된다.

겉보기 이동속도가 2배가 되면 집진극 면적/유량의 비를 1/2로 해야 같은 효율이 되므로, 면적을 1/4로 줄이고 유량을 1/2로 줄이는 방법이 옳다.
Deutsch 식: $\eta=1-\exp\left(-\dfrac{wA}{Q}\right)$
효율이 같으려면 $\dfrac{wA}{Q}$가 일정해야 한다.
$w\rightarrow2w$이면 비율을 절반으로 줄여야 한다: $\dfrac{A}{Q}\rightarrow\dfrac{1}{2}\dfrac{A}{Q}$
면적 4배·유량 1/2: $\dfrac{A}{Q}$가 8배가 되어 효율이 오히려 높아진다.
면적 2배·유량 1/4: $\dfrac{A}{Q}$가 8배가 되어 조건과 맞지 않는다.
면적 1/2·유량 4배: $\dfrac{A}{Q}$가 1/8이 되어 효율이 떨어진다.

옳지 않은 것은 SIL을 주거지역 환경소음 영향 평가 척도로 본 설명이다. SIL은 회화방해레벨(speech interference level)로, 소음이 대화를 얼마나 방해하는지 평가한다.
SIL은 회화 주파수 대역의 옥타브밴드 음압레벨을 산술평균해 구하며, 사무실 등에서 대화 가능 거리를 판단하는 데 쓰인다.
$L_{A}$: A특성 보정 소음레벨로, 변동하는 소음을 평가하는 기본 척도이다.
NC: 공조기 소음처럼 광대역의 정상적인 실내소음을 평가하는 곡선이다.
PNC: NC를 보완한 곡선으로, 저음역과 고음역을 NC보다 엄격하게 평가한다.

탈황 슬러지(FGD 슬러지) 처리에 많이 쓰이는 고형화 방법은 자가시멘트법이다.
FGD 슬러지에는 황산칼슘·아황산칼슘이 다량 들어 있어, 일부를 소성해 첨가하면 슬러지 자체 성분이 시멘트처럼 굳는 성질을 이용할 수 있다.
석회기초법: 석회와 포졸란 물질(비산재 등)의 반응을 이용하는 일반적 고형화 방법이다.
피막형성법: 폐기물을 고분자 물질 등으로 감싸 피막을 형성해 격리하는 방법이다.
유리화법: 고온에서 폐기물을 유리질로 용융시키는 방법으로, 주로 방사성·고위험 폐기물에 적용한다.

옳지 않은 것은 용존산소 포화농도가 TDS 농도에 비례한다는 설명이다. 용존물질(염분)이 많을수록 포화 용존산소 농도는 감소한다.
포화 용존산소 농도는 수온과 염분이 높을수록 낮아지고, 기압(산소 분압)이 높을수록 커진다.
호기성 분해: 미생물이 유기물을 분해하면서 산소를 소비해 용존산소가 감소한다.
재포기: 수면을 통해 대기 중 산소가 녹아들어 용존산소가 증가한다.
Streeter-Phelps 식: 탈산소와 재포기를 함께 고려한 하천 용존산소 부족량 모형이다.

옳지 않은 것은 공기주입법을 불포화층에 공기를 공급하는 기술로 설명한 부분이다. 공기주입법은 지하수면 아래 포화층에 공기를 주입한다.
포화층에 주입된 공기가 상승하며 휘발성 오염물질을 탈기시키고 산소를 공급해 생분해를 촉진하며, 불포화층에 공기를 순환시키는 것은 토양증기추출법이나 생물학적 통풍법이다.
토양세척법(soil flushing): 세척제를 토양에 주입·회수해 중금속 등 오염물질을 씻어내는 방법이다.
원위치 생물학적 공법: 영양염·산소를 공급해 토착 미생물의 분해능을 높여 현장에서 처리한다.
토양경작법: 오염 토양을 펼쳐 갈아엎으며 미생물 분해를 촉진하는 방법으로 유류 오염에 효과적이다.

침전속도 증가 요인이 아닌 것은 수온 감소이다. 수온이 낮아지면 물의 점성계수가 커져 침전속도가 느려진다.
Stokes 식: $V_s=\dfrac{g\left(\rho_s-\rho_w\right)d^2}{18\mu}$
침전속도는 입경의 제곱과 밀도차에 비례하고 점성계수에 반비례한다.
입자 크기 증가: 입경의 제곱에 비례하므로 침전속도가 크게 증가한다.
입자 밀도 증가: 물과의 밀도차가 커져 침전속도가 증가한다.
점성계수 감소: 분모가 작아지므로 침전속도가 증가한다.

옳지 않은 것은 유해물질이 없으면 황사가 호흡기 질환을 거의 일으키지 않는다는 설명이다. 황사 입자 자체가 미세먼지이므로 유해물질 함유 여부와 관계없이 호흡기 질환을 유발할 수 있다.
황사로 미세먼지 농도가 급증하면 입자가 기관지·폐에 침착해 천식·기관지염 등을 악화시키므로, 노출 자체를 줄이는 대응이 필요하다.
황사의 정의: 강풍과 난류로 상승한 모래·먼지가 바람을 타고 이동해 부유하거나 낙하하는 현상이다.
발원지: 우리나라에 영향을 주는 황사는 중국 내몽골 고원, 고비사막 등에서 발생한다.
대책: 발원지 사막화 방지·조림 같은 국제협력과 농도·성분 분석, 정확한 예보가 주된 대책이다.