[7급 국가직 환경공학] 26년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

오존처리는 염소 소독보다 트리할로메탄(THM) 생성량이 적은 것이 장점이므로, THM 생성량이 많다는 설명이 옳지 않다.
THM은 염소가 휴믹질 같은 유기물과 반응해 생기는 소독부산물이며, 오존은 염소를 쓰지 않으므로 THM을 거의 만들지 않고 오히려 전구물질을 산화해 줄인다.
오존은 불안정해 수중에서 빠르게 산소로 분해된다 — 옳다.
강한 산화력으로 맛·냄새 유발물질을 분해하는 데 효과적이다 — 옳다.
분해가 빨라 잔류 소독효과가 없으므로 관망 유지를 위해 후염소처리가 필요하다 — 옳다.

Hazen-Williams식은 관로의 유속·유량(마찰손실)을 계산하는 수리 공식으로 등온 흡착식이 아니다.
등온 흡착식은 일정 온도에서 흡착제 단위질량당 흡착량과 평형농도의 관계를 나타내는 식이다.
BET식 — 다분자층 흡착을 가정한 등온 흡착식이다.
Langmuir식 — 균일한 표면의 단분자층 흡착을 가정한 등온 흡착식이다.
Freundlich식 — 불균일 표면에 대한 경험적 등온 흡착식이다.

드라이아이스 승화는 인위적으로 만든 고체 이산화탄소가 기화하는 것이므로 자연적 발생원이 아니다.
자연적 발생원은 사람의 활동과 무관하게 자연 현상으로 이산화탄소가 방출되는 경우를 말한다.
화산 분출 — 지각 내부의 가스가 방출되는 자연적 발생원이다.
생물 호흡 작용 — 유기물 산화로 이산화탄소를 내는 자연적 발생원이다.
자연발화 산불 — 바이오매스 연소로 이산화탄소를 내는 자연적 발생원이다.

바이오가스법상 유기성 폐자원에 「물환경보전법」에 따른 산업폐수는 포함되지 않는다.
이 법의 유기성 폐자원은 바이오가스 원료가 되는 하수찌꺼기·분뇨·가축분뇨·음식물류 폐기물 등으로 열거되어 있다.
「하수도법」에 따른 분뇨 — 유기성 폐자원에 해당한다.
「폐기물관리법」에 따른 음식물류 폐기물 — 유기성 폐자원에 해당한다.
공공하수처리시설에서 발생하는 하수찌꺼기 — 유기성 폐자원에 해당한다.

비산재 배출농도는 15.0 $g/m^{3}$이다.
농도 = 단위시간당 배출량 ÷ 가스 유량이므로 먼저 배출량을 g/sec로 환산한다.
$108\ \mathrm{kg/hr} = \dfrac{108\times 1000\ \mathrm{g}}{3600\ \mathrm{sec}} = 30\ \mathrm{g/sec}$
$C = \dfrac{30\ \mathrm{g/sec}}{2\ \mathrm{m^3/sec}} = 15\ \mathrm{g/m^3}$

에틸렌은 BTEX에 속하지 않는다. BTEX의 E는 에틸렌이 아니라 에틸벤젠이다.
BTEX는 휘발성 단일고리 방향족 탄화수소인 벤젠·톨루엔·에틸벤젠·자일렌의 머리글자로, 유류 오염의 대표 지표물질이다.
벤젠 — BTEX의 B에 해당한다.
톨루엔 — BTEX의 T에 해당한다.
자일렌 — BTEX의 X에 해당한다.

가스의 색도는 입자 제거 성능이나 장치 선정과 무관하므로 집진장치 설계 인자가 아니다.
집진장치는 입자의 물리적 성질(입경·밀도)과 가스의 안전·운전 특성을 고려해 형식과 규모를 정한다.
입경분포 — 장치별 집진 가능 입경이 달라 형식 선정의 핵심 인자다.
폭발성 — 전기집진기 불꽃 등 점화원 문제로 안전 설계에 반영해야 한다.
입자 밀도 — 침강·관성·원심력에 의한 분리 효율을 좌우한다.

아이오딘은 해수에 미량으로만 존재하는 원소이므로 주요 성분이 아니다.
해수의 주요 용존 이온은 염소 이온·나트륨 이온·황산 이온·마그네슘 이온·칼슘 이온·칼륨 이온 순으로 많다.
염소 이온 — 해수 용존 성분 중 가장 많다.
황산 이온 — 음이온 중 염소 이온 다음으로 많은 주요 성분이다.
마그네슘 이온 — 양이온 중 나트륨 다음으로 많은 주요 성분이다.

선별을 이용한 원료 회수는 물질 자체를 다시 쓰는 물질 회수(재료 재활용)이므로 에너지 회수 기술이 아니다.
에너지 회수는 폐기물을 태우거나 분해해 열·연료·가스 형태의 에너지를 얻는 방식이다.
소각 폐열 회수 — 연소열을 증기·온수로 회수하는 에너지 회수다.
열분해 기름 생산 — 무산소 가열로 연료유를 얻는 에너지 회수다.
메탄 발효 가스 생산 — 혐기성 분해로 바이오가스를 얻는 에너지 회수다.

스크린은 협잡물을 걸러내는 예비처리 시설일 뿐 인 제거 공정을 포함한 처리공법이 아니다.
생물학적 인 제거는 혐기-호기 조건 반복으로 인축적미생물이 인을 과잉 섭취하게 해 슬러지로 제거하는 원리다.
Phostrip — 반송슬러지 일부에서 인을 방출시켜 화학적으로 침전 제거하는 인 제거 공법이다.
VIP — 혐기·무산소·호기조를 갖춘 질소·인 동시 제거 공법이다.
UCT — 무산소조 반송으로 혐기조 질산성질소 유입을 줄인 질소·인 동시 제거 공법이다.

Vollenweider 모델은 인(P)을 제한 영양인자로 가정하므로, 질소를 제한인자로 가정한다는 설명이 옳지 않다.
Vollenweider 모델은 호수의 인 부하량과 수심·체류시간으로 영양 상태를 판정하는 모델이다.
질소와 인의 과다 유입 — 부영양화의 주요 원인이다.
황산구리 살포 — 조류 번식을 억제하는 대책으로 쓰인다.
Dillon-Rigler 모델 — 인 농도와 엽록소-a의 관계를 나타낸다.

조도계수가 커지면 같은 구배에서 유속이 느려지므로 재포기계수가 증가한다는 설명은 옳지 않다.
재포기계수는 대체로 유속에 비례하고 수심에 반비례한다(O'Connor-Dobbins 식 $K_2 \propto U^{0.5}/H^{1.5}$).
구배가 클수록 — 유속이 빨라지고 난류가 커져 증가한다.
수심이 얕을수록 — 단위부피당 수면 접촉이 커져 증가한다.
유속이 클수록 — 수면 갱신이 빨라져 증가한다.

아크릴은 단단한 플라스틱으로 탄성·감쇠 성능이 작아 방진재로 쓰지 않는다.
방진재는 진동 전달을 줄이기 위해 탄성과 감쇠성을 가진 재료를 쓴다.
코르크 — 압축 탄성을 이용한 방진재로 쓰인다.
고무패드 — 탄성과 내부 감쇠가 커 대표적 방진재로 쓰인다.
금속 스프링 — 저주파 진동 차단에 유리한 방진재로 쓰인다.

필요한 시간은 82.5년이다.
12.5 %는 초기 농도의 1/8이므로 반감기 3회가 지나야 한다.
$\dfrac{C}{C_0} = \left(\dfrac{1}{2}\right)^n = \dfrac{1}{8} \Rightarrow n = 3$
$t = 3 \times 27.5 = 82.5\ \mathrm{yr}$

「폐기물관리법」상 재활용에는 폐기물로부터 에너지를 회수하는 활동도 포함되므로, 열적 재활용이 재활용 범주에 들지 않는다는 설명이 옳지 않다.
이 법은 재활용을 재사용·재생이용뿐 아니라 에너지 회수 또는 회수할 수 있는 상태로 만드는 활동까지 포함해 정의한다.
소각·매립 처리 — 폐플라스틱의 일반적인 처리 방법이다.
물리적·화학적 재활용 — 분쇄·재성형, 해중합·유화 등으로 재활용된다.
바젤협약 — 일부 폐플라스틱을 규제 대상에 포함해 국가 간 이동을 통제한다.

슬러지 폐기량은 200 $m^{3}/day$이다.
유출수 TSS가 0이므로 고형물은 반송슬러지 농도로 폐기되는 슬러지로만 빠져나간다.
$\mathrm{SRT} = \dfrac{V X}{Q_w X_r}$
값 대입: $Q_w = \dfrac{V X}{\mathrm{SRT}\cdot X_r} = \dfrac{5000 \times 2000}{5 \times 10000} = 200\ \mathrm{m^3/day}$

Darcy 법칙에서 Darcy 유속은 투수계수와 동수경사의 곱이므로 투수계수에 비례한다.
$v = K i$, 실제 유속(공극 내 유속)은 $v_s = v / n$로 Darcy 유속보다 빠르다.
난류 조건에서 유효하다 — 틀림. Darcy 법칙은 레이놀즈 수가 작은 층류 조건에서 성립한다.
Darcy 유속이 실제 유속보다 빠르다 — 틀림. 공극률이 1보다 작으므로 Darcy 유속이 더 느리다.
Darcy 유속은 실제 유속을 공극률로 나눈 값이다 — 틀림. 실제 유속에 공극률을 곱한 값이다.

PRB는 지하수 흐름을 차단하지 않고 오염 지하수를 벽체에 통과시키며 오염물질을 제거하므로, 흐름을 차단한다는 설명이 옳지 않다.
흐름 자체를 막는 것은 차수벽(slurry wall 등)이며, PRB는 투수성 반응매질로 흐름을 유지한다.
영가철 — 염소계 유기물 환원 등에 쓰이는 대표 반응매질이다.
제거 기작 — 침전·휘발·생분해·흡착·산화-환원 반응 등이 작용한다.
부산물 생성 — 불완전 분해로 독성 중간생성물이 생길 수 있다.

폐수의 $\mathrm{BOD_5}$는 58.1 mg/L이다.
식종 희석수를 쓴 경우 바탕시험 소모량을 보정한다.
$\mathrm{BOD} = \dfrac{(D_1 - D_2) - (B_1 - B_2) f}{P}$
$P = \dfrac{15}{300} = 0.05,\quad f = \dfrac{300 - 15}{300} = 0.95$
$\mathrm{BOD} = \dfrac{(8.0 - 5.0) - (8.0 - 7.9)\times 0.95}{0.05} = \dfrac{2.905}{0.05} = 58.1\ \mathrm{mg/L}$

강우 유출량은 25 $m^{3}/sec$이다.
합리식 $Q = \dfrac{1}{3.6} C I A$ ($I$: mm/hr, $A$: km², $Q$: $m^{3}/sec)$를 쓴다.
값 대입: $Q = \dfrac{1}{3.6} \times 0.3 \times 100 \times 3 = 25\ \mathrm{m^3/sec}$

수온이 오르면 점성계수가 감소하므로 점성계수에 반비례하는 레이놀즈 수가 증가한다.
$Re = \dfrac{\rho v D}{\mu}$에서 $\mu$가 작아지면 $Re$가 커진다.
지하수 투수계수 — 점성계수에 반비례하므로 증가한다.
독립침전입자 침강속도 — Stokes 식에서 점성계수에 반비례하므로 증가한다.
속도경사 — $G = \sqrt{P/(\mu V)}$로 점성계수에 반비례하므로 증가한다.

과잉공기량은 0.75 $m^{3}/kg$이다.
배기가스에 CO가 있으므로 불완전연소 보정을 한 공기비 식을 쓴다.
$m = \dfrac{N_2}{N_2 - 3.76\,(O_2 - 0.5\,CO)}$
$m = \dfrac{79}{79 - 3.76\times(3 - 0.5\times 4)} = \dfrac{79}{75.24} \approx 1.05$
과잉공기량: $(m-1)A_0 = 0.05 \times 15 = 0.75\ \mathrm{m^3/kg}$

집진극 면적은 기존의 3.0배가 필요하다.
Deutsch-Anderson 식 $\eta = 1 - e^{-wA/Q}$에서 면적은 $-\ln(1-\eta)$에 비례한다.
$\dfrac{A_2}{A_1} = \dfrac{\ln(1/0.001)}{\ln(1/0.1)} = \dfrac{3\ln 10}{\ln 10} = 3.0$

슬러지의 비중은 1.25이다.
슬러지 부피는 각 성분 부피의 합이므로 중량비/비중의 합으로 계산한다.
$\dfrac{1}{S} = \dfrac{0.7}{1.0} + \dfrac{0.3}{3.0} = 0.8$
$S = \dfrac{1}{0.8} = 1.25$

환경기준 소음측정에서 풍속이 2 m/sec 이상이면 방풍망을 부착하고 측정하며, 측정을 금지하는 것은 풍속이 5 m/sec를 초과할 때이므로 옳지 않다.
나머지는 공정시험기준의 측정 조건과 측정점 선정 기준에 맞는 설명이다.
진동이 많은 장소 — 방진·차폐 등 적절한 방지책을 강구한다.
손으로 소음계를 잡는 경우 — 측정자의 몸으로부터 0.5 m 이상 떨어져야 한다.
일반지역 측정점 — 반경 3.5 m 이내 장애물이 없는 지점의 지면 위 1.2~1.5 m로 한다.