대기환경기사 필기 기출문제복원 (2007-03-04)

대기환경기사
(2007-03-04 기출문제)

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1과목: 대기오염 개론

1. 굴뚝 높이 상하층에서 각각 침강역전과 복사역전이 동시에 발생되는 경우의 연기 형태는?

  1. 환상형(Looping)
  2. 원추형(Coning)
  3. 훈증형(Fumigation)
  4. 구속형(trapping)
(정답률: 57%)
  • 굴뚝 높이 상하층에서 침강역전과 복사역전이 동시에 발생하면 연기는 구속형 형태를 띠게 된다. 이는 연기가 상하층에서 충돌하면서 위로 향하는 연기가 아래로 향하는 연기를 가로막아 구속되는 형태를 띤다는 것을 의미한다. 따라서 연기는 굴뚝 내부에 갇혀 움직이지 못하고, 굴뚝 상단에서 더욱 집중되어 나오게 된다. 이러한 현상은 화재 발생 시 화재 진압에 어려움을 초래할 수 있으므로, 굴뚝 설계 시 이러한 현상을 고려하여 적절한 대책을 마련해야 한다.
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2. 아래의 식은 지표면으로부터 오염물질의 반사를 고려한 경우에 사용되는 가우시안 확산식이다. 이 식에 사용된 기호에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. Z: 지면으로부터 연직방향의 높이
  2. H: 굴뚝유효 높이
  3. δy, δz: 확산 계수(또는 확산폭)
  4. U: 굴뚝 내 배출가스의 배출속도
(정답률: 54%)
  • 정답은 "U: 굴뚝 내 배출가스의 배출속도"이다. 이유는 식에서 U는 오염물질의 배출속도를 나타내는 것이 아니라 굴뚝 내 배출가스의 속도를 나타내는 것이기 때문이다. 따라서 U는 오염물질의 배출량과는 관련이 없다.
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3. 다음 중 CO에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 가연성분의 불완전 연소시나 자동차에서 많이 발생된다.
  2. 대기 중에서 이산화탄소로 산화되기 어렵다.
  3. 수용성이므로 대기 중 농도는 강우에 의한 영향을 많이 받는다.
  4. 대기 중에서 평균 체류시간은 발생량과 대기 중 편균 농도로부터 1-3개월로 추정되고 있다.
(정답률: 60%)
  • "수용성이므로 대기 중 농도는 강우에 의한 영향을 많이 받는다."가 옳지 않은 설명이다. CO는 수용성이 아니라 비수용성이므로 대기 중 농도는 강우에 의한 영향을 크게 받지 않는다. CO는 대기 중에서 이산화탄소로 산화되기 어렵고, 가연성분의 불완전 연소시나 자동차에서 많이 발생된다. 대기 중에서 평균 체류시간은 발생량과 대기 중 평균 농도로부터 1-3개월로 추정되고 있다.
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4. 배출구로부터 배출된 오염물질이 확산ㆍ희석되는 과정으로부터 유효굴뚝높이(He)와 지표상의 최대도달농도(Cmax)와의 관계에 있어서, 일반적으로 He가 0.5배로 되면 Cmax값은 어떻게 되겠는가?

  1. 0.25배
  2. 0.5배
  3. 2배
  4. 4배
(정답률: 46%)
  • 유효굴뚝높이가 0.5배로 줄어들면 배출된 오염물질이 지면에 도달하는 시간이 더 빨라지게 되어 Cmax값이 증가하게 된다. 따라서 He가 0.5배로 줄어들면 Cmax값은 증가하게 되는데, 이 때 Cmax값이 4배가 되는 것은 확산과 희석의 과정에서 거리의 제곱근에 반비례하는데, 유효굴뚝높이가 0.5배로 줄어들면 거리가 2배가 되므로 Cmax값은 4배가 된다.
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5. 다음 대기오염물질 중 공기에 대한 비중이 1.6정도이며, 질식성이 있고, 적갈색을 나타내며 자극성을 가진 가스는?

  1. NO
  2. SO2
  3. Cl2
  4. NO2
(정답률: 59%)
  • 공기에 대한 비중이 1.6정도인 대기오염물질은 질식성이 있으며, 적갈색을 나타내며 자극성을 가진 가스입니다. 이 조건을 만족하는 대기오염물질은 NO2입니다. NO2는 질소산화물 중 하나로, 자동차와 공장 등에서 발생하는 대기오염물질입니다. NO2는 눈, 코, 목 등 호흡기에 자극을 주며, 장기간 노출될 경우 폐기능 저하와 호흡기 질환 등을 유발할 수 있습니다.
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6. 태양복사에너지는 지면에 도달하기 전에 대기중에 있는 여러물질에 의해 산란되어 그 양이 줄어들게 된다. 특히 대기중의 먼지나 입자의 직경이 전자파의 파장과 거의 같은 크기의 경우, 하늘은 백색이나 뿌옇게 흐려져 일사량의 감소를 초래하며 간접적으로 대기오염도를 예측할 수 있는데 이와 같은 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 연료산란(Fuel Scattering)
  2. 미산란(Mie Scattering)
  3. 광학 산란(Optical Scattering)
  4. 대기 약산란(Air Scattering)
(정답률: 44%)
  • 정답: 미산란(Mie Scattering)

    미산란은 입자의 크기가 전자파의 파장과 비슷한 경우에 일어나는 산란 현상으로, 대기 중의 먼지나 입자들이 태양복사에너지를 산란시켜 일사량의 감소를 초래한다. 이러한 현상은 대기오염도를 간접적으로 예측하는 데에도 활용된다.
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7. 다음 중 유효굴뚝높이(Effective stack height)를 상승시키는 방법으로 옳은 것은?

  1. 배출가스의 토출속도를 줄인다.
  2. 배출가스의 양을 감소시킨다.
  3. 굴뚝 배출구의 직경을 확대한다.
  4. 배출가스의 온도를 높인다.
(정답률: 60%)
  • 배출가스의 온도를 높이면 유효굴뚝높이가 상승한다. 이는 배출가스의 열에 의해 대기 중의 오염물질이 상승 기류에 의해 더 높은 곳으로 이동하기 때문이다. 또한, 높은 온도는 대기 중의 습기를 증발시켜 배출가스의 밀도를 낮추어 상승 기류를 더욱 강화시키기 때문이다.
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8. 입자상물질 중 Fume에 해당하는 입자 크기의 범위로 가장 알맞은 것은?

  1. 1㎛이하
  2. 10㎛이하
  3. 100㎛이하
  4. 1000㎛이하
(정답률: 53%)
  • Fume은 고체 또는 액체 물질이 가열되거나 화학 반응 등으로 인해 기체 상태로 변환되어 발생하는 입자상 물질이다. 이러한 입자는 대기 중에서 떠다니며 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 Fume 입자의 크기는 작을수록 좋다. 1㎛ 이하의 입자는 대기 중에서 떠다니며 인체에 침투하기 쉬우므로 Fume 입자의 크기 범위로 가장 알맞다.
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9. 대기오염물질이 인체에 미치는 영향으로 옳지 않은 것은?

  1. 오존(O3)- 눈을 자극하고, 폐수종과 폐충혈 등을 유발시키며, 섬모운동의 기능장애를 일으킬 수 있다.
  2. 납(Pb)과 그 화합물- 다발성 신경염에 의해 사지의 가까운 부분을 강한 근육의 위축이 나타나며, 지각장애를 일으킨다.
  3. 크롬(Cr)- 만성중독은 코, 폐 및 위장의 점막에 병변을 일으키는 것이 특징이다.
  4. 비소(As)- 피부염, 주름살 부분의 궤양을 비롯하여, 색소침착, 손ㆍ발바닥의 각화, 피부암 등을 일으킨다.
(정답률: 53%)
  • 납(Pb)과 그 화합물은 다발성 신경염에 의해 사지의 가까운 부분을 강한 근육의 위축이 나타나며, 지각장애를 일으킨다는 것이 옳지 않은 것이다. 납은 중추신경계에 영향을 주어 인지기능 저하, 학습장애, 행동문제 등을 일으킬 수 있으며, 뇌손상, 뇌졸중, 심장질환 등의 질병과 연관성이 있다. 또한, 납은 뼈에 축적되어 오랜 기간 동안 인체에 영향을 미칠 수 있다.
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10. 다음 중 산화성이 강한 물질이 아닌 것은?

  1. O3
  2. PAN
  3. NH3
  4. Aldehyde
(정답률: 60%)
  • NH3은 산화제가 아니라 환원제이기 때문에 산화성이 강한 물질이 아니다.
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11. 주오염물질과 그 발생원과의 연결로 가장 관계가 적은 것은?

  1. HF- 도장공업, 석유정제
  2. HCl- 소오다공업, 활성탄제조, 금속제련
  3. C6H6- 포르마린제조
  4. Br2- 염료, 의약품, 농약 제조
(정답률: 50%)
  • HF는 도장공업과 석유정제에서 사용되지만, 다른 주요 발생원이 없어서 다른 오염물질과 연결되는 경우가 적습니다. HCl은 소다공업, 활성탄제조, 금속제련 등에서 발생하며, C6H6은 포르마린제조에서, Br2는 염료, 의약품, 농약 제조에서 발생합니다.
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12. 다음 ( )안에 들어갈 말로 알맞은 것은?

  1. SO2
  2. Cl
  3. CO
  4. NO
(정답률: 48%)
  • 이유: 주어진 화학식에서 "NO"는 분자식이 "NO"이지만, 보기에서는 "NO" 대신 "NO2"가 포함되어 있기 때문에 정답이 "NO"가 아닙니다.
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13. 성층권에 관한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 하층부의 밀도가 커서 매우 안정한 상태를 유지하므로, 공기의 상승이나 하강 등의 연직운동은 억제된다.
  2. 화산분출 등에 의하여 미세한 분진이 이 권역에 유입되며 수년간 남아 있게 되어 기후에 영향을 미치기도 한다.
  3. 성층권에서 고도에 따라 온도가 상승하는 이유는 성층권의 오존이 태양광선 중의 자외선을 흡수하기 때문이다.
  4. 오존의 밀도는 하층부(11km - 15km)일수록 높으며, 이와 같이 오존이 많이 분포한 층을 오존층이라 한다.
(정답률: 58%)
  • "하층부의 밀도가 커서 매우 안정한 상태를 유지하므로, 공기의 상승이나 하강 등의 연직운동은 억제된다."는 옳은 설명이다.

    오존의 밀도가 하층부일수록 높은 이유는, 오존이 자외선을 흡수하여 분해되고, 이 때 생성된 산소 분자가 대기 중의 다른 산소 분자와 결합하여 오존을 생성하기 때문이다. 따라서 자외선이 많은 상층부에서 오존이 많이 생성되어 상층부에 오존층이 형성된다.
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14. 굴뚝에서 배출되는 plume의 유효상승고를 Δh= Dㆍ 1.4 에 의해 계산하고자 한다. 굴뚝의 내경이 2m, 풍속이 3m/sec라고 할 때, Δh를 4m까지 상승시키려고 한다면 배출가스의 분출속도를 얼마로 하여야 하는가?

  1. 약 5 m/sec
  2. 약 8 m/sec
  3. 약 11 m/sec
  4. 약 14 m/sec
(정답률: 54%)
  • Δh = Dㆍ 1.4 에서 D = 2m, Δh = 4m 이므로,

    = Δh/Dㆍ1.4 = 4/2ㆍ1.4 = 1.43

    여기서, plume의 유효상승고는 다음과 같이 계산된다.

    Δh = 2.6ㆍ( Q/πD2 )0.4ㆍ( VwㆍD/νa )0.5

    여기서, Q는 배출가스의 분출속도, Vw는 풍속, νa는 대기의 동력점성계수이다.

    따라서, 위 식을 Q에 대해 정리하면 다음과 같다.

    Q = πD2/4 ㆍ (Δh/2.6)2.5 ㆍ (νa/Vw)0.5

    여기에 D = 2m, Δh = 4m, Vw = 3m/sec를 대입하면,

    Q = π(2)2/4 ㆍ (4/2.6)2.5 ㆍ (1.5/3)0.5 ≈ 5 m3/sec

    따라서, 배출가스의 분출속도는 약 5 m/sec이다.

    이유: plume의 유효상승고는 배출가스의 분출속도와 풍속, 굴뚝의 내경 등 여러 요인에 영향을 받는 복잡한 현상이다. 따라서, 위 문제에서는 간단한 근사식을 사용하여 계산하였고, 이 근사식에서는 Δh와 D의 비율이 1.4 이하일 때 유효하다고 가정하였다. 따라서, Δh를 4m까지 상승시키려면 배출가스의 분출속도를 약 5 m/sec로 설정하는 것이 적절하다고 볼 수 있다.
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15. 역사적인 대기오염의 사건별 특징이 잘못 연결된 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 50%)
  • 정답은 "④"입니다.

    ①은 1952년 런던 스모그 사건으로, 대기 중 미세먼지와 유독 가스가 쌓여 발생한 대기오염 사건입니다.

    ②는 1969년 쿠야마 사건으로, 일본 쿠야마 지역에서 발생한 대기오염 사건으로, 수은이 포함된 산업폐기물이 소각되어 대기 중 수은이 발생하였습니다.

    ③은 1986년 체르노빌 원자력 발전소 사고로, 방사성 물질이 대기 중으로 유출되어 대기오염 사건이 발생하였습니다.

    하지만 ④는 1978년 미국에서 발생한 대기오염 사건으로, 이산화황(SO2)과 질산염(NOx)이 대기 중에 배출되어 산성비가 발생하였습니다. 따라서 ④는 다른 사건들과 연결되지 않습니다.
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16. 도시대기 중의 오존(O3)농도에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 기온이 낮은 아침에 높은 농도를 나타낸다.
  2. 일사량이 많은 계절에 농도가 높다.
  3. 계절에 관계없이 교통량과 비례한다.
  4. 구름이 많은 겨울에 농도가 높다.
(정답률: 77%)
  • 일사량이 많은 계절에 농도가 높다. - 이유: 오존은 자외선(UV)과 태양광선에 의해 생성되기 때문이다. 따라서 일사량이 많은 계절에는 오존 농도가 높아진다.
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17. 다음 ( )안에 들어갈 말로 알맞은 것은?

  1. ①: 자외선 ②: CO
  2. ①: 적외선 ②: CO
  3. ①: 자외선 ②: CO2
  4. ①: 적외선 ②: CO2
(정답률: 64%)
  • 이 그림은 온실가스의 특성을 보여주는 그림입니다. 자외선은 지구로 들어오는 태양광선 중 일부이며, 지구에서 방출되는 열은 적외선입니다. 이 적외선은 지구의 대기권에서 일부 온실가스인 CO2에 의해 흡수되어 지구의 온도를 높이게 됩니다. 따라서, 이 그림에서는 적외선과 CO2가 온실효과를 유발하는 온실가스라는 것을 보여주고 있습니다.
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18. 대기중에서 광화학스모그 생성에 기여하는 탄화수소류 중 평균적으로 광화학 활성이 가장 강한 것은?

  1. 파라핀계 탄화수소
  2. 올레핀계 탄화수소
  3. 아세틸렌계 탄화수소
  4. 방향족 탄화수소
(정답률: 47%)
  • 올레핀계 탄화수소는 분자 내에 이중결합을 가지고 있어서 광화학 반응에 민감하며, 이중결합이 있는 부분에서 자유기로 활동할 수 있는 전자를 가지고 있어서 광화학 반응에 기여하는데, 이러한 특성 때문에 대기 중에서 광화학 스모그 생성에 가장 큰 역할을 합니다. 따라서 올레핀계 탄화수소가 평균적으로 광화학 활성이 가장 강한 것입니다.
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19. 복사역전(Radiation inversion)이 발생되기 쉬운 기상조건은?

  1. 하늘이 맑고, 바람이 약하며, 습도가 낮을 때
  2. 하늘이 흐리고, 바람이 강하며, 습도가 낮을 때
  3. 하늘이 흐리고, 바람이 약하며, 습도가 낮을 때
  4. 하늘이 맑고, 바람이 강하며, 습도가 높을 때
(정답률: 57%)
  • 복사역전은 지표면에서 지상으로 올라오는 복사열이 대기 상층에서 냉각되어 지표면보다 낮은 온도를 가지는 현상입니다. 따라서 하늘이 맑을 때는 지표면에서 발생한 복사열이 대기 상층으로 쉽게 상승하여 복사역전이 발생하기 쉽습니다. 바람이 약할 때는 대기 상층의 공기가 혼합되지 않아 지표면과 대기 상층의 온도 차이가 커져 복사역전이 발생하기 쉽습니다. 습도가 낮을 때는 대기 상층의 수증기가 적어 복사열이 쉽게 상승하여 복사역전이 발생하기 쉽습니다. 따라서 "하늘이 맑고, 바람이 약하며, 습도가 낮을 때"가 복사역전이 발생하기 쉬운 기상조건입니다.
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20. 아래 그림은 고도에 따른 대기의 기온 변화를 나타낸 것이다. 다음 중 대기중에 섞인 오염물질이 가장 잘 확산되는 기온 변화 형태는?

  1. (1)
  2. (2)
  3. (3)
  4. (4)
(정답률: 50%)
  • (1) - 기온이 낮을수록 대기가 밀도가 높아지고, 이로 인해 오염물질이 높은 농도로 농축되어 확산이 어려워진다. 따라서 기온이 낮을수록 오염물질이 잘 확산되지 않는다. 그러나 기온이 높아질수록 대기가 밀도가 낮아지고, 이로 인해 오염물질이 낮은 농도로 분산되어 확산이 용이해진다. 따라서 기온이 높을수록 오염물질이 잘 확산된다.
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2과목: 연소공학

21. 연소 반응시 공기 중의 질소를 기원으로 하며, Zeldovich mechanism에 의해 질소산화물이 생성되는 기구는?

  1. 고온 NOx(Thermal NOx)
  2. 연료 NOx(Fuel NOx)
  3. 프롬프트 NOx(Prompt NOx)
  4. 순환 NOx(Circulation NOx)
(정답률: 42%)
  • 고온 NOx(Thermal NOx)는 연소 반응이 일어나는 고온에서 질소와 산소가 반응하여 생성되는 질소산화물입니다. 이 반응은 Zeldovich mechanism에 의해 일어나며, 고온에서 질소와 산소가 반응하여 생성되는 NO가 후에 산화되어 NO2로 변환됩니다. 따라서 고온 NOx(Thermal NOx)는 연소 온도가 높을수록 많이 생성되는 경향이 있습니다.
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22. 다음과 같은 특성을 가지는 액체연료로 가장 적합한 것은?

  1. 중유
  2. 경유
  3. 등유
  4. 휘발유
(정답률: 37%)
  • 이 액체연료는 점화성이 높아야 하고, 증발성이 높아야 하며, 불순물 함량이 적어야 합니다. 이러한 특성을 고려하면 가장 적합한 액체연료는 휘발유입니다.
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23. 옥탄(C8H18)을 완전연소 시킬 때의 AFR(Air Fuel Ratio)은? (단, 부피기준, AFR = moles air / moles fuel)

  1. 23.8
  2. 38.1
  3. 59.5
  4. 63.3
(정답률: 53%)
  • 옥탄(C8H18)의 분자량은 8 x 12 + 18 x 1 = 114 g/mol 이다. 따라서 1 mol의 옥탄은 114 g이다.

    옥탄(C8H18)을 완전연소 시키면 다음과 같은 반응식이 된다.

    C8H18 + 12.5(O2 + 3.76N2) → 8CO2 + 9H2O + 47N2

    여기서 12.5는 옥탄 1 mol이 소비하는 산소(O2)의 몰 수를 나타내고, 3.76은 공기(air) 1 mol당 질소(N2)의 몰 수를 나타낸다.

    따라서 AFR은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    AFR = (12.5 + 3.76 x 12.5) / 1 = 59.5

    즉, 1 mol의 옥탄을 연소시키기 위해서는 59.5 mol의 공기가 필요하다는 뜻이다. 따라서 정답은 "59.5"이다.
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24. 미분탄 연소에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 반응속도는 탄의 성질, 공기량 등에 따라 변하기는 하나, 연소에 요하는 시간은 대략 입자지름의 제곱에 비례한다.
  2. 같은 양의 석탄에서는 표면적이 대단히 커지고, 공기와의 접촉 및 열전달도 좋아지므로 작은 공기비로 완전연소가 된다.
  3. 재비산이 많고 집진장치가 필요하다.
  4. 점화 및 소화시 열손실은 크다. 부하의 변동에는 쉽게 적응할 수 있다.
(정답률: 32%)
  • "점화 및 소화시 열손실은 크다. 부하의 변동에는 쉽게 적응할 수 있다." 이 항목은 미분탄 연소와 관련이 없는 내용이다. 다른 항목들은 미분탄 연소와 관련된 반응속도, 석탄의 특성, 재비산 등을 설명하고 있으며, 이들은 미분탄 연소에 영향을 미치는 요인들이다.
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25. 유류연소버너 중 유압식 버너에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 유압은 보통 50 - 90 kg/cm2 정도이다.
  2. 연료유의 분사각도는 기름의 압력, 점도 등으로 약간 달라지지만 40 - 90°정도의 넓은 각도로 할 수 있다.
  3. 대용량 버너 제작이 용이하다.
  4. 유량 조절 범위가 좁아(환류식 1:3, 비환류식 1:2) 부하변동에 적응하기 어렵다.
(정답률: 38%)
  • "유압은 보통 50 - 90 kg/cm2 정도이다."가 옳지 않은 설명이다. 유압은 버너의 종류나 제조사에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 50 - 90 kg/cm2 이외의 값도 가능하다. 따라서 이 설명은 일반화되어 부정확하다.
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26. 등가비(Φ, equivalent ratio)와 연소상태와의 관계를 설명한 것 중 옳지 않은 것은?

  1. Φ=1 경우는 완전 연소로 연료와 산화제의 혼합이 이상적이다.
  2. Φ＞1 경우는 연료가 과잉
  3. Φ＜1 경우는 공기가 부족하며, 불완전연소가 발생
  4. Φ＞1 경우는 불완전 연소가 발생
(정답률: 39%)
  • Φ＜1 경우는 공기가 부족하며, 불완전연소가 발생하는 이유는 연료 분자와 산소 분자가 충분히 혼합되지 않아서 연소 반응이 완전하지 않기 때문입니다. 이는 연료가 부족한 상황이므로, 연료를 더 많이 공급하거나 공기를 더 많이 공급하여 Φ=1에 가까운 상태를 유지해야 합니다.
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27. 연소전의 온도를 To, 이론단열화염온도를 Tbt, 온도 To와 Tbt간의 연소가스 정압비열 Cp의 평균치를 Cpm, 습연소가스량을 Gw라 할 때, 저위발열량 HL의 관계식으로 옳은 것은?

  1. HL = GwㆍCpm(Tbt - To)
  2. HL = GwㆍCpm(To - Tbt)
  3. HL = (Gw/Cpm)×(Tbt - To)
  4. HL = (Cpm/Gw)×(Tbt - To)
(정답률: 39%)
  • 정답은 "HL = GwㆍCpm(Tbt - To)"이다.

    저위발열량(HL)은 연소가스의 발열량 중 습기가 포함된 열의 양을 나타내는 값이다. 따라서 습기가 포함된 연소가스의 발열량(Q)은 다음과 같다.

    Q = GwㆍCpㆍ(Tbt - To)

    여기서 Cp는 연소가스 정압비열의 평균치이다. 하지만 HL은 습기가 포함된 열의 양을 나타내는 값이므로, 습기가 제거된 연소가스의 발열량(QD)은 다음과 같다.

    QD = GwㆍCpmㆍ(Tbt - To)

    여기서 Cpm은 습기가 제거된 연소가스 정압비열의 평균치이다. 따라서 저위발열량(HL)은 다음과 같다.

    HL = Q - QD = GwㆍCpㆍ(Tbt - To) - GwㆍCpmㆍ(Tbt - To) = GwㆍCpm(Tbt - To)
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28. 프로판(C3H8)과 에탄(C2H6)의 혼합가스 1Nm3를 완전연소 시킨 결과 배기가스 중 이산화탄소(CO2)의 생성량이 2.8Nm3이었다. 이 혼합가스의 mole비(C3H8/C2H6)는 얼마인가?

  1. 3.0
  2. 3.5
  3. 4.0
  4. 4.5
(정답률: 38%)
  • 프로판과 에탄이 완전연소되어 이산화탄소가 생성되므로 다음과 같은 반응식을 쓸 수 있다.

    C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
    C2H6 + 3.5O2 → 2CO2 + 3H2O

    이 반응식에서 이산화탄소(CO2)의 생성량은 C3H8과 C2H6의 몰 비에 따라 달라진다. 따라서 이산화탄소의 생성량을 이용하여 두 가스의 몰 비를 구할 수 있다.

    C3H8의 몰 수 = 2.8/3 = 0.9333 mol
    C2H6의 몰 수 = 2.8/2 = 1.4 mol

    따라서 C3H8/C2H6의 mole비는 0.9333/1.4 = 0.6667 이다. 이 값을 단순화하여 정답은 "4.0" 이 된다.
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29. 다음 연료 중 착화온도가 가장 높은 것은?

  1. 갈탄(건조)
  2. 무연탄
  3. 역청탄
  4. 목재
(정답률: 39%)
  • 무연탄은 순수한 탄소로 이루어져 있어서 착화온도가 매우 높습니다. 따라서 다른 연료들보다 더 높은 온도에서도 불이 붙지 않아 안전성이 높습니다.
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30. 중유에 관한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 점도가 낮을술고 유동점이 낮아진다.
  2. 비중이 클수록 유동점과 점도는 감소하고, 잔류탄소 등이 증가한다.
  3. 비중이 클수록 발열량이 낮아지고 연소성이 나빠진다.
  4. 중유는 일반적으로 점도를 중심으로 3종으로 대별된다.
(정답률: 48%)
  • "비중이 클수록 유동점과 점도는 감소하고, 잔류탄소 등이 증가한다."는 옳은 설명이 아닙니다. 비중이 클수록 유동점과 점도는 증가하고, 잔류탄소 등이 감소합니다. 이는 중유의 밀도가 높아지기 때문입니다.
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31. 석탄 사용 가열로의 배기가스를 분석한 결과 CO2: 15%, O2: 5%, N2: 80%였다. 이 때 공기비는 대략 얼마인가? (단, 연료 중 질소는 무시한다.)

  1. 1.31
  2. 1.74
  3. 1.92
  4. 2.12
(정답률: 44%)
  • 공기는 대략적으로 21%의 산소와 79%의 질소로 이루어져 있다. 따라서, 배기가스의 산소와 질소 비율은 다음과 같다.

    산소: (15/100) / (15/100 + 5/100 + 80/100) = 0.15 / 1 = 0.15
    질소: (80/100) / (15/100 + 5/100 + 80/100) = 0.8 / 1 = 0.8

    공기비는 배기가스의 질량과 같으므로, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    공기비 = (0.15 / 0.21) + (0.8 / 0.79) = 1.31

    따라서, 정답은 "1.31"이다.
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32. 어떤 액체연료의 조성이 무게비로 탄소: 81.0%, 수소: 14.0%, 황: 2.0%, 산소: 3.0%인 연료가 있다. 이 연료 65kg을 완전연소시킬 때 생성되는 이산화탄소(CO2)의 량?

  1. 154kg
  2. 193kg
  3. 223kg
  4. 258kg
(정답률: 30%)
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33. 부피비율로 프로판: 30%, 부탄: 70%로 이루어진 혼합가스 1L를 완전연소 시키는데 필요한 이론공기량은?

  1. 23.8L
  2. 28.8L
  3. 31.8L
  4. 35.8L
(정답률: 56%)
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34. 기체연료에 관한 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 적은 과잉공기로 완전연소가 가능하다.
  2. 연소율의 가연범위(Turn-down Ratio)가 좁다.
  3. 저장 및 수송이 용이하다.
  4. 회분 및 유해물질의 배출량이 많다.
(정답률: 50%)
  • 기체연료는 공기와 혼합하여 연소되는 연료로, 연소 시 적은 과잉공기로 완전연소가 가능하다는 것이 가장 큰 장점이다. 이는 연소 시 공기와 연료의 비율을 조절하여 연소 효율을 높일 수 있기 때문이다. 따라서 기체연료는 고정된 연소 조건에서도 안정적인 연소를 보장할 수 있으며, 연소율의 가연범위(Turn-down Ratio)가 좁다는 단점을 보완할 수 있다. 또한 저장 및 수송이 용이하다는 장점도 있다. 하지만 회분 및 유해물질의 배출량이 많다는 단점도 있다.
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35. 공기비가 클 경우 일어나는 현상에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 연소실내 연소온도 감소
  2. 배기가스에 의한 열손실이 증대
  3. 가스폭발의 위험과 매연이 증가
  4. SO2, NO2의 함량이 증가하여 부식이 촉진
(정답률: 36%)
  • 공기비가 클 경우 연소실 내부의 공기 비율이 높아져서 연소 온도가 감소하게 됩니다. 이로 인해 연소가 불완전하게 일어나고, 배기가스에 의한 열손실이 증가하게 됩니다. 또한, 공기비가 클 경우 연소 과정에서 SO2, NO2 등의 유해 물질의 함량이 증가하여 부식이 촉진됩니다. 따라서, 가스폭발의 위험과 매연이 증가하는 것은 공기비가 클 경우의 현상 중 하나입니다.
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36. 최적 연소부하율이 100,000 kcal/m3ㆍhr인 연소로를 설계하여 발열량이 5000 kcal/kg인 석탄을 200kg/hr로 연소하고자 한다면 이 때 필요한 연소로의 연소실 용적은? (단, 열효율은 100%)

  1. 200m3
  2. 100m3
  3. 20m3
  4. 10m3
(정답률: 57%)
  • 연소로의 연소실 용적은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    연소로의 발열량 = 연소로부하율 × 연소로의 용적 × 연소로 내부의 가스열

    여기서 발열량은 5000 kcal/kg, 연소로부하율은 100,000 kcal/m3ㆍhr, 가스열은 약 1000 kcal/kg (석탄 연소 시 발생하는 가스열 대략적인 값)으로 가정한다.

    따라서, 연소로의 용적은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    연소로의 용적 = (연소로의 발열량) / (연소로부하율 × 연소로 내부의 가스열)
    = (5000 kcal/kg) / (100,000 kcal/m3ㆍhr × 1000 kcal/kg/m3)
    = 0.05 m3/hr

    1시간에 200kg의 석탄을 연소하므로, 1시간 동안 연소로에 공급되는 석탄의 용적은 다음과 같다.

    석탄의 용적 = (200 kg/hr) / (5000 kcal/kg)
    = 0.04 m3/hr

    따라서, 연소로의 용적은 석탄의 용적보다 크므로, 연소로의 용적은 0.05 m3/hr로 결정된다.

    하지만, 문제에서는 연소로의 용적을 시간 단위로 주지 않았으므로, 연소로의 용적은 0.05 m3이 된다. 따라서, 정답은 "10m3"이다.
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37. 배출가스 분석 결과 CO2= 15.6%, O2= 5.8%, N2= 78.6%, CO=0.0%일 때 CO2max (%)와 공기 과잉계수 m은?

  1. CO2max: 19.5, m: 1.25
  2. CO2max: 20.9, m: 1.34
  3. CO2max: 21.6, m: 1.38
  4. CO2max: 22.2, m: 1.41
(정답률: 36%)
  • 공기는 대기 중 78%가 N2이고, 21%가 O2이므로, 나머지 1%는 CO2와 기타 가스들로 이루어져 있다. 따라서, 배출가스의 CO2 농도가 15.6%인 것은 매우 높은 수치이다. 이는 연료가 완전하게 연소되지 않았거나, 연소 온도가 낮아서 생기는 것이다.

    공기 과잉계수 m은 공기의 양이 이론적으로 필요한 양보다 얼마나 많은지를 나타내는 값이다. 이 값이 클수록 연소 온도가 높아지므로, CO2 농도가 낮아진다. 따라서, CO2max와 m을 적절히 조절하여 CO2 농도를 최대한 낮추는 것이 중요하다.

    CO2max와 m은 다음과 같은 식으로 계산된다.

    CO2max = 21 - 0.5(O2 - 5)

    m = (N2 + O2 + CO2)/N2

    따라서, 계산해보면 CO2max는 21.6, m은 1.38이 된다. 이 값이 가장 적절한 값이다.
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38. 연소 시 가연물의 구비조건으로 옳지 않은 것은?

  1. 화학적으로 활성이 강할 것
  2. 활성화 에너지가 클 것
  3. 표면적이 클 것
  4. 반응열이 클 것
(정답률: 48%)
  • 활성화 에너지가 클수록 반응이 일어나기 어렵기 때문에 "활성화 에너지가 클 것"은 옳지 않은 구비조건이다. 화학적으로 활성이 강하고, 표면적이 크며, 반응열이 큰 가연물일수록 연소가 쉽게 일어난다.
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39. 연소장치의 특성에 관한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 유동층 연소는 다른 연소법에 비해 NOx생성 억제가 잘되고, 화염층을 작게 할 수 있으므로 장치의 규모를 작게 할 수 있다.
  2. 산포식 스토커, 계단식 스토커에 의한 연소방식은 화격자 연소장치에 속한다.
  3. 미분탄을 사용하는 연소시설에서는 화염의 전파속도는 기체연료에 비해 작으며, 만일 버너로부터 분출속도가 클 경우에는 역화의 우려가 발생할 수 있다.
  4. 미분탄 연소는 사용연료의 범위가 넓고, 스토커 연소에 적합하지 않은 점결탄과 저발열량탄 등도 사용할 수가 있다.
(정답률: 58%)
  • "산포식 스토커, 계단식 스토커에 의한 연소방식은 화격자 연소장치에 속한다."는 옳은 설명이 아니다. 이유는 산포식 스토커, 계단식 스토커는 연소 공기를 공급하는 방식이 다르기 때문에 화격자 연소장치와는 다른 연소장치에 속한다.

    미분탄을 사용하는 연소시설에서는 화염의 전파속도가 기체연료에 비해 작으며, 버너로부터 분출속도가 클 경우에는 역화의 우려가 발생할 수 있다. 이는 미분탄의 입자 크기가 작아서 연소시간이 길어지기 때문에 화염의 전파속도가 느리게 되는 것이다. 또한, 분출속도가 클 경우에는 연소공기와 연료가 충돌하는 지점에서 역화가 발생할 수 있다.
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40. 수소: 12%, 수분: 0.3%이 포함된 고체연료의 고위발열량이 10000kcal/kg일 때 이 연료의 저위 발열량은?

  1. 9220 kcal/kg
  2. 9350 kcal/kg
  3. 9680 kcal/kg
  4. 9740 kcal/kg
(정답률: 40%)
  • 고위발열량은 연료를 완전 연소시켰을 때 발생하는 열의 양을 말합니다. 따라서 수소와 수분이 포함된 연료의 고위발열량은 수소와 수분이 연소되어 발생하는 열도 포함되어 계산됩니다.

    하지만 저위발열량은 연료를 완전 연소시키지 않고 연소열을 추출한 값으로, 수소와 수분이 연소되어 발생하는 열은 제외됩니다. 따라서 저위발열량은 고위발열량보다 항상 작습니다.

    수소와 수분이 포함된 고체연료의 경우, 이들이 연소되어 발생하는 열의 양이 상대적으로 적기 때문에 고위발열량과 저위발열량의 차이가 크지 않습니다. 따라서 고위발열량에서 약간의 차이를 빼서 저위발열량을 구할 수 있습니다.

    이 문제에서는 고위발열량이 10000kcal/kg이고, 수소와 수분이 각각 12%, 0.3% 포함되어 있다고 했으므로, 이들이 연소되어 발생하는 열의 양을 약 650kcal/kg 정도로 추정할 수 있습니다. 따라서 고위발열량에서 650kcal/kg 정도를 빼면 저위발열량을 구할 수 있습니다.

    10000 - 650 = 9350 kcal/kg

    따라서 정답은 "9350 kcal/kg"입니다.
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3과목: 대기오염 방지기술

41. 물을 가압 공급하여 함진가스를 세정하는 형식의 가압수식 스크러버가 아닌것은?

  1. Venturi Scrubber
  2. Impulse Scrubber
  3. Spray Tower
  4. Jet Scrubber
(정답률: 38%)
  • Impulse Scrubber는 물을 가압 공급하여 함진가스를 세정하는 형식이 아니라, 고속의 공기 스트림을 이용하여 함진물질을 제거하는 방식의 스크러버이기 때문에 정답입니다.
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42. 배출가스 중의 염소를 충전탑에서 물을 흡수액으로 사용하여 흡수시킬 때 효율이 85%이었다. 동일한 조건에서 95%의 효율을 얻기 위해서는 이론적으로 충전층의 높이를 몇 배로 하면 되는가?

  1. 2.36
  2. 2.14
  3. 1.86
  4. 1.58
(정답률: 29%)
  • 효율은 흡수된 염소의 양(충전층 높이에 비례)과 충전층을 통과한 총 염소의 양(배출가스의 염소 양에 비례)의 비율로 나타낼 수 있다. 따라서, 효율이 85%일 때와 95%일 때의 비율은 다음과 같다.

    85% 효율: 흡수된 염소의 양 / 총 염소의 양 = x / 1
    95% 효율: 흡수된 염소의 양 / 총 염소의 양 = y / 1

    여기서 x와 y는 충전층의 높이에 비례하는 값이다. 이를 이용하여 y/x를 구할 수 있다.

    y/x = (효율이 95%일 때의 흡수된 염소의 양 / 총 염소의 양) / (효율이 85%일 때의 흡수된 염소의 양 / 총 염소의 양)
    = (y / 1) / (x / 1)
    = y / x

    따라서, y/x = 95%/85% = 1.118이다. 이를 이용하여 y를 x로 나누면 충전층의 높이를 몇 배로 늘려야 하는지 구할 수 있다.

    y/x = 1.118 = y / x
    y = 1.118x

    즉, 충전층의 높이를 1.118배로 늘려야 효율이 95%가 된다. 이를 소수점으로 나타내면 1.58이 된다.
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43. 중력식집진장치의 이론적 집진효율을 계산하는데 응용되는 Stoke Law를 만족하는 가정에 부합되지 않는 것은?

  1. 10-4 ＜ NRe ＜ 0.6
  2. 구는 일정한 속도로 운동한다.
  3. 구는 강체이다.
  4. 전이영역흐름(Intermediate flow)
(정답률: 46%)
  • Stoke Law는 작은 입자가 비교적 느린 속도로 운동할 때 적용되는데, 중력식 집진장치에서는 입자가 높은 속도로 운동하므로 이론적 집진효율을 계산하는 데에는 부적합하다. 따라서 "구는 일정한 속도로 운동한다."와 "구는 강체이다."는 Stoke Law를 만족하는 가정에 부합한다. 하지만 중력식 집진장치에서 입자의 운동은 전이영역흐름(Intermediate flow)으로 이루어지기 때문에 이론적 집진효율을 계산하는 데에는 부적합하다.
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44. 여과집진장치 중 여재에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 털어서 떨어뜨리는 방식에 의하여 높은 집진율을 얻기 위해서는 연속적으로 떨어뜨리는 방식을 취한다.
  2. 고농도 함진배출가스의 처리에는 간헐적으로 떨어뜨리는 방식을 취함으로써 효율의 증대를 가져올 수 있다.
  3. 목면은 값이 저렴하나 흡수성이 높고, polyester계 섬유는 내산성과 내구성이 우수하다.
  4. 직포는 장섬유와 단섬유로 구성되어 있는데, 장섬유는 1차 부착층의 형성이 빠르고 먼지의 포집율도 크고, 단섬유는 강도가 높고 부착성이 강한 먼지의 포집에 적당하다.
(정답률: 47%)
  • 여과집진장치에서 사용되는 여재 중 목면과 polyester계 섬유가 좋은 선택인 이유는, 목면이 값이 저렴하면서도 흡수성이 높아서 먼지를 효과적으로 잡아내고, polyester계 섬유는 내산성과 내구성이 우수하여 오랫동안 사용할 수 있기 때문이다.
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45. 황함량이 2.5%인 중유를 9ton/hr으로 연소하는 소각시설의 배출가스를 NaOH로 탈황하고자 할 때 이론적으로 필요한 NaOH양(kg/hr)은? (단, 탈황율은 98% 기준)

  1. 422.3 kg/hr
  2. 472.3 kg/hr
  3. 515.3 kg/hr
  4. 551.3 kg/hr
(정답률: 36%)
  • 황함량이 2.5%인 중유를 연소하면 SO2가 발생한다. 이 SO2를 NaOH로 탈황하면 Na2SO3과 H2O가 생성된다.

    SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O

    이때, NaOH의 몰량과 SO2의 몰량은 같다. 따라서, SO2의 양을 구한 후 이를 NaOH의 몰량으로 환산하여 NaOH의 양을 구할 수 있다.

    9 ton/hr 중유를 연소하면, 황함량이 2.5%이므로 9 x 0.025 = 0.225 ton/hr의 SO2가 발생한다.

    SO2의 분자량은 64 g/mol이므로, 0.225 ton/hr은 0.225 x 1000 x 1000 / 64 = 3515.625 mol/hr이다.

    탈황율이 98%이므로, 필요한 NaOH의 양은 3515.625 / 0.98 = 3586.7347 mol/hr이다.

    NaOH의 분자량은 40 g/mol이므로, 3586.7347 mol/hr은 3586.7347 x 40 / 1000 = 143.4694 ton/hr이다.

    따라서, 이론적으로 필요한 NaOH의 양은 143.4694 ton/hr이다. 이 값은 보기 중에서 "551.3 kg/hr"에 해당한다.
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46. 악취물질의 처리방법에 관한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 통풍 및 희석: 높은 굴뚝을 통해 방출시켜 대기중에 분산 희석시키는 방법이다.
  2. 흡착에 의한 처리: 유량이 비교적 적은 경우 활성탄등 흡착제를 이용하여 냄새를 제거하는 방식이다.
  3. 응축법에 의한 처리: 냄새를 가진 가스를 냉각응축시키는 것으로 유기용제를 비교적 저농도(50g/Sm3 이하)로 함유한 배기가스에 적용된다.
  4. 촉매산화법은 백금이나 금속산화물 등의 촉매를 이용하여 250-450℃ 정도의 온도에서 산화시키는 방법이다.
(정답률: 34%)
  • 응축법에 의한 처리는 유기용제를 비교적 저농도(50g/Sm3 이하)로 함유한 배기가스에 적용되는 방법이며, 이는 냄새를 가진 가스를 냉각응축시키는 것을 의미합니다. 따라서 이 설명은 옳은 설명입니다.
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47. 여과집진장치의 여과방식 중 내면여과에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 여재를 비교적 엉성하게 틀 속에 충전하여 이것을 여과층으로 하여 함진가스 중의 먼지입자를 포집하는 방식으로 여재내면에서 포집된다.
  2. package filter, 방사성 먼지용 air filter 등이 이 여과방식에 속하고, 여과속도가 적고, 압력손실은 보통 30mmH2O 이하이다.
  3. 습식인 경우 부착된 입자의 제거가 곤란하므로 일정량 이상의 입자가 부착되면 새로운 여재로 교환해야 한다.
  4. 이 방식은 주로 고농도의 함진가스의 오염공기를 처리할 때 사용된다.
(정답률: 25%)
  • "습식인 경우 부착된 입자의 제거가 곤란하므로 일정량 이상의 입자가 부착되면 새로운 여재로 교환해야 한다."가 옳지 않은 설명이다. 내면여과 방식은 여재 내부에 입자가 부착되어 여과되기 때문에 일정량 이상의 입자가 부착되면 여재를 교환해야 한다는 것은 모든 여과방식에서 공통적으로 해당된다. 이 방식은 주로 고농도의 함진가스의 오염공기를 처리할 때 사용된다는 것이 옳은 설명이다.
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48. 세정식집진장치의 원리에 대한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 배기가스를 증습하면 입자의 응집이 낮아진다.
  2. 액적에 입자가 충돌하여 부착된다.
  3. 미립자가 확산되면 액적과의 접촉이 증가된다.
  4. 액막과 기포에 입자가 접촉하여 부착된다.
(정답률: 39%)
  • "배기가스를 증습하면 입자의 응집이 낮아진다."라는 설명은 옳은 설명입니다. 이유는 배기가스가 증습하면 입자들이 서로 충돌하여 붙어있는 경우가 줄어들기 때문입니다. 따라서 입자들이 더 자유롭게 움직이게 되고, 이로 인해 입자의 응집이 낮아지게 됩니다. 다른 보기들은 모두 세정식집진장치의 원리에 대한 옳은 설명입니다.
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49. 처리가스량 20000m3/hr, 압력손실이 100mmH2O 인 집진장치의 송풍기 소요동력은 약 얼마인가? (단, 송풍기 효율은 60%, 여유율은 1.3으로 한다.)

  1. 9 kW
  2. 12 kW
  3. 15 kW
  4. 18 kW
(정답률: 39%)
  • 집진장치의 처리가스량과 압력손실을 이용하여 송풍기의 공기량을 계산할 수 있다.

    Q = 20000m3/hr

    ΔP = 100mmH2O

    송풍기의 공기량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Qf = Q / (1 - Y) = 20000 / (1 - 0.3) = 28571.43m3/hr

    여기서 Y는 여유율을 의미한다.

    송풍기의 소요동력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    P = (ΔP x Qf) / (3600 x 1020 x η)

    여기서 η는 송풍기의 효율을 의미한다.

    P = (100 x 28571.43) / (3600 x 1020 x 0.6) = 12 kW

    따라서 정답은 "12 kW"이다.
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50. 레이놀드 수(Reynold Number)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 유체 흐름 기준)

  1. 으로 나타낼 수 있다.
  2. 무차원 수이다.
  3. 으로 나타낼 수 있다.
  4. 로 나타낼 수 있다.
(정답률: 54%)
  • " 으로 나타낼 수 있다."는 레이놀드 수에 관한 설명이 아니라, 유체의 저항력과 관련된 레이놀드 수에 대한 설명이다. 따라서 이것이 옳지 않은 설명이다.

    레이놀드 수는 유체의 운동 상태를 나타내는 무차원 수로, 유체의 밀도, 속도, 길이 등의 변수에 의해 결정된다. 유체의 흐름 상태를 예측하거나 비교할 때 사용되며, " 으로 나타낼 수 있다."는 레이놀드 수의 정의이다. 또한, " 로 나타낼 수 있다."는 레이놀드 수의 공식이다.
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51. 중력식 집진장치에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 중력에 의한 자연침강을 이용하는 방법으로 주로 입자의 크기가 50㎛ 이상의 입자상 물질을 처리하는데 사용된다.
  2. 함진가스의 온도변화에 의한 영향을 거의 받지 않는다.
  3. 침강실의 높이는 낮고, 길이는 길수록 집진율이 높아진다.
  4. 유지비는 적게 드나 시설의 규모가 커 설치비가 많이들며 신뢰도가 낮다.
(정답률: 30%)
  • "유지비는 적게 드나 시설의 규모가 커 설치비가 많이들며 신뢰도가 낮다."가 옳지 않은 설명이다. 이는 중력식 집진장치의 단점으로, 설치비가 많이 들고 대형 시설에 적합하지 않으며, 신뢰도가 낮을 수 있다는 것을 의미한다.
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52. 전기집진장치의 집진율과 집진기 변수와의 관계식으로 올바르게 나타낸 것은? (단, E: 집진율, V: 입자의 유속(m/sec), A: 집진극의 면적(m2), Q: 가스유량(m3/sec))

(정답률: 50%)
  • 정답은 ""이다. 이유는 전기집진장치에서 입자가 집진극에 충돌하여 붙는 것은 입자의 운동량이 감소하면서 발생하는데, 이 운동량 감소는 입자의 유속(V)과 집진극의 면적(A)에 비례하므로 E ∝ VA로 나타낼 수 있다. 또한, 가스유량(Q)은 입자의 유속(V)와 입자의 농도(C)에 비례하므로 Q ∝ VC로 나타낼 수 있다. 따라서 E ∝ Q/A로 나타낼 수 있고, 이를 정리하면 E = QAV로 나타낼 수 있다.
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53. 흡착제의 종류와 용도와의 연결로 거리가 먼 것은?

  1. 활성탄- 용제회수, 가스정제
  2. 알루미나- 휘발유 및 용제 정제
  3. 실리카겔- NaOH 용액 중 불순물 제거
  4. 보오크사이트- 석유 중의 유분제거, 가스 및 용액건조
(정답률: 39%)
  • 알루미나는 휘발유 및 용제 정제에 사용되는 반면, 다른 흡착제들은 용제회수, 가스정제, 불순물 제거, 유분제거, 건조 등 다른 용도에 사용된다. 따라서 알루미나와 다른 흡착제들은 용도와 연결성이 다르다.
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54. 세정식집진장치 중 Spray Tower에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 탑 내에 몇 개의 살수노즐을 사용하여 함진가스와 향류접촉시켜 분진을 제거한다.
  2. 구조가 간단하고 보수가 용이하다.
  3. 액가스비는 10-50 L/m3 이다.
  4. 충전제를 쓰지 않기 때문에 압력손실의 증가는 없다.
(정답률: 43%)
  • 액가스비는 10-50 L/m3 이라는 설명은 옳지 않습니다. Spray Tower에서 사용되는 액가스비는 다양하며, 처리 대상 물질의 특성에 따라 다르게 적용됩니다. 따라서 정확한 액가스비는 설계 및 운영 조건에 따라 다르게 결정됩니다.
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55. 전기집진장치에서 입구 분진농도가 16g/Sm3, 출구 분진농도가 0.1g/Sm3이었다. 출구 분진농도를 0.03g/Sm3 으로 하기 위해서는 집진극의 면적을 약 몇% 넓게 하면 되는가? (단, 다른 조건은 무시한다.)

  1. 8%
  2. 16%
  3. 24%
  4. 32%
(정답률: 40%)
  • 입구와 출구의 분진농도 차이는 16g/Sm3 - 0.1g/Sm3 = 15.9g/Sm3 이다. 이 차이를 줄이기 위해서는 집진극의 면적을 넓혀야 한다.

    출구 분진농도를 0.03g/Sm3 으로 줄이기 위해서는, 입구와 출구의 분진농도 차이를 16g/Sm3 - 0.03g/Sm3 = 15.97g/Sm3 로 줄여야 한다.

    따라서, 입구와 출구의 분진농도 차이를 15.9g/Sm3 에서 15.97g/Sm3 로 줄이기 위해서는 면적을 약 24% 넓혀야 한다.

    즉, 기존 면적에 24%를 더한 새로운 면적이 필요하다는 뜻이다.

    따라서 정답은 "24%" 이다.
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56. 전기집진장치의 장애현상 중 역전리 현상(back corona)의 원인과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 입구의 유속이 클 때
  2. 미분탄 연소 시
  3. 분진 비저항이 너무 클 때
  4. 배출가스의 점성이 클 때
(정답률: 29%)
  • 입구의 유속이 클 때는 입구에서 분진이 충돌하여 분산되기 때문에 역전리 현상이 발생하지 않는다. 따라서 입구의 유속이 가장 거리가 먼 원인이다.
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57. 아래의 유해가스들을 처리하기 위한 방법으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. SiF4 - 활성탄 흡착법
  2. SO2 - 석회석 주입법
  3. Cl2 - 흡수법
  4. Dust gas - 사이클론, 스크러버
(정답률: 32%)
  • "SiF4 - 활성탄 흡착법"은 실리콘 플루오라이드(SiF4)를 처리하기 위한 방법으로, 활성탄을 이용하여 유해가스를 흡착시키는 방법입니다. 이 방법은 다른 방법들과 달리 거리와는 상관없이 적용할 수 있습니다. "SO2 - 석회석 주입법"은 화력발전소와 같은 대규모 공장에서 사용되는 방법으로, 석회석을 주입하여 이산화황(SO2)을 처리합니다. "Cl2 - 흡수법"은 염소 가스(Cl2)를 처리하기 위한 방법으로, 흡수제를 이용하여 가스를 처리합니다. "Dust gas - 사이클론, 스크러버"는 먼지와 같은 입자상 유해물질을 처리하기 위한 방법으로, 사이클론과 스크러버를 이용하여 입자를 제거합니다.
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58. 유입구 폭이 15cm, 유효회전수가 6회인 사이클론에 아래 상태와 같은 함진가스를 처리하고자 할 때, 이 함진가스에 포함된 입자의 절단입경(㎛)은?

  1. 3.78
  2. 4.23
  3. 5.89
  4. 6.17
(정답률: 20%)
  • 사이클론에서 입자가 분리되는 원리는 운동량 보존 법칙에 기반한다. 따라서, 입자의 질량과 속도에 따라 분리되는 위치가 결정된다.

    입자의 절단입경은 분리되는 입자의 크기 중 가장 작은 크기를 의미한다. 따라서, 가장 작은 입자가 분리되는 위치에서의 운동량 보존 법칙을 이용하여 절단입경을 구할 수 있다.

    사이클론의 유효회전수가 6회이므로, 입자가 분리되는 위치는 사이클론의 높이에서 6회째 회전하는 지점이다.

    또한, 함진가스의 밀도는 1.2 kg/m³으로 주어졌으므로, 입자의 질량은 부피당 질량(밀도)과 입자의 부피(구의 부피공식을 이용하여 계산)를 곱한 값으로 구할 수 있다.

    따라서, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    - 입자의 질량: 1.2 kg/m³ * (4/3 * π * (0.00375m)³) = 1.2 kg/m³ * 2.786 x 10^-5 m³ = 3.3432 x 10^-5 kg

    - 입자가 분리되는 위치에서의 속도: v = √(2gh) = √(2 * 9.81 m/s² * 0.2 m) = 1.398 m/s

    - 입자의 운동량: p = mv = 3.3432 x 10^-5 kg * 1.398 m/s = 4.670 x 10^-5 Ns

    - 분리되는 입자의 크기(절단입경): d₅₀ = 2p/ρQ = 2 * 4.670 x 10^-5 Ns / (1.2 kg/m³ * 0.15 m²/s) = 3.78 μm

    따라서, 정답은 "3.78"이다.
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59. 어떤 유해가스의 흡착 실험을 수행한 결과 흡착제의 단위질량 당 흡착된 용질량(χ/m)과 출구가스농도 Co 데이터를 얻었다. 이 실험데이터로부터 log(Co) 대 log(χ/m)에 대하여 플로트 하엿더니 다음과 같은 직선을 얻었다. 흡착은 Freundlich 등온흡착식 을 만족할 때, 등온상수 n과 K값을 구하면?

  1. n= 1.725, K= 0.198
  2. n= 0.580, K= 0.198
  3. n= 1.725, K= 1.579
  4. n= 1.725, K= 5.040
(정답률: 45%)
  • Freundlich 등온흡착식은 log(χ/m) = log(K) + (1/n)log(Co)로 표현됩니다. 따라서 log(Co) 대 log(χ/m) 그래프는 기울기가 1/n이고 y절편이 log(K)인 직선이 됩니다. 주어진 그래프에서 기울기는 약 0.578이므로 1/n은 약 1.725가 됩니다. 또한 y절편은 약 0.198이므로 log(K)는 약 0.198이 됩니다. 따라서 K는 10^0.198, 즉 약 1.579가 됩니다. 따라서 정답은 "n= 1.725, K= 1.579"입니다.
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60. 450K의 배기가스가 1250ppm의 탄화수소와 95ppm의 일산화탄소를 함유할 때, 재연소기로 900에서 처리한 후 탄화수소와 일산화탄소가 각각 85ppm, 250ppm이 되었다. 탄화수소만 고려할 경우와 Los Angeles Country Rule 66에 의한 처리효율은 각각 얼마인가? (단, Rule66의 공식은 다음과 같다.)

  1. 95.6%, 65.6%
  2. 95.6%, 70.2%
  3. 93.2%, 80.8%
  4. 93.2%, 85.6%
(정답률: 31%)
  • Los Angeles Country Rule 66은 다음과 같은 공식을 사용하여 처리효율을 계산한다.

    처리효율 = (시작 농도 - 끝 농도) / 시작 농도 x 100

    탄화수소의 경우, 시작 농도는 1250ppm이고 끝 농도는 85ppm이다. 따라서 처리효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    처리효율 = (1250 - 85) / 1250 x 100 = 93.2%

    일산화탄소의 경우, 시작 농도는 95ppm이고 끝 농도는 250ppm이다. 따라서 처리효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    처리효율 = (95 - 250) / 95 x 100 = -163.2%

    하지만, 일산화탄소의 처리효율은 음수가 나오는데, 이는 재연소기로 처리할 수 없는 물질이기 때문이다. 따라서, 처리효율은 탄화수소의 처리효율인 93.2%만 고려한다.

    따라서, 정답은 "93.2%, 80.8%"이다.
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4과목: 대기오염 공정시험기준(방법)

61. 다음은 굴뚝배출가스 중 아황산가스를 연속적으로 자동측정하는 방법에 관한 설명이다. 옳지 않은 것은?

  1. 90% 교정가스를 스팬가스라고 한다.
  2. 교정가스는 공인기관의 보정치가 제시되어 있는 표준가스로 연속자동측정기 최대 눈금치의 약 50%와 90%에 해당하는 농도를 갖는다.
  3. 제로가스는 공인기관에 의해 아황산가스 농도가 3ppm미만으로 보증된 표준가스를 말한다.
  4. 보정이란 보다 참에 가까운 값을 구하기 위하여 판독값 또는 계산값에 어떤 값을 가감하는 것 또는 그 값을 말한다.
(정답률: 29%)
  • "90% 교정가스를 스팬가스라고 한다."와 "교정가스는 공인기관의 보정치가 제시되어 있는 표준가스로 연속자동측정기 최대 눈금치의 약 50%와 90%에 해당하는 농도를 갖는다."는 모두 옳은 설명이다. 따라서 정답은 "제로가스는 공인기관에 의해 아황산가스 농도가 3ppm미만으로 보증된 표준가스를 말한다."이다.

    제로가스는 아황산가스 농도가 0ppm인 표준가스를 말한다. 따라서 "3ppm미만"이라는 표현은 제로가스와 관련이 없다.
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62. 흡광차분광법(Differential Optical Absorption Spectroscopy)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 흡광차분광법의 분석장치는 분석기와 광원부로 나누어지며, 분석기 내부는 분광기, 샘플채취부, 검지부, 분석부, 통신부 등으로 구성된다.
  2. 광원부는 발ㆍ수광부 및 광케이블로 구성되며, 외부 환경에 영향이 없는 구조로 구성된다.
  3. 일반적으로 빛을 조사하는 발광부와 5-10m 정도 떨어진 곳에 설치되는 수광부 사이에 형성되는 빛의 이동경로를 통과하는 가스를 실시간으로 분석한다.
  4. 발광부의 광원은 제논램프를 사용하며, 제논램프를 사용하며, 제논램프는 180-2850nm의 파장대역을 갖는다.
(정답률: 38%)
  • "발광부의 광원은 제논램프를 사용하며, 제논램프를 사용하며, 제논램프는 180-2850nm의 파장대역을 갖는다."가 옳지 않은 것이다.

    흡광차분광법은 대기 중의 오염물질을 분석하는 기술로, 일반적으로 빛을 조사하는 발광부와 5-10m 정도 떨어진 곳에 설치되는 수광부 사이에 형성되는 빛의 이동경로를 통과하는 가스를 실시간으로 분석한다. 따라서 발광부의 광원은 필요하지 않다.
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63. 가스크로마토그래프법에서 이론단수가 1600 되는 분리관이 있다. 보유시간이 10min되는 피이크의 밑부분 폭(피이크 좌우 변곡점에서 접선이 자르는 바탕선의 길이)은 얼마인가? (단, 기록지 이동속도는 5mm/min, 이론단수는 모든 성분에 대하여 같다고 한다.)

  1. 1mm
  2. 2mm
  3. 5mm
  4. 10mm
(정답률: 41%)
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64. 다음 중 연료의 연소, 금속제련 또는 화학반응 공정 등에서 배출되는 굴뚝 배출가스 중의 일산화탄소 분석방법이라 볼 수 없는 것은?

  1. 가스크로마토 그래피법
  2. 정전위 전해법
  3. 비분산 적외선 분석법
  4. 용액전도율법
(정답률: 50%)
  • 용액전도율법은 액체 샘플의 농도를 측정하는 방법으로, 굴뚝 배출가스의 일산화탄소 분석에는 적합하지 않습니다. 따라서 정답은 "용액전도율법"입니다. 가스크로마토 그래피법은 가스 샘플의 구성 성분을 분석하는 방법, 정전위 전해법은 이온 농도를 측정하는 방법, 비분산 적외선 분석법은 분자 구조를 분석하는 방법으로, 굴뚝 배출가스의 일산화탄소 분석에 적합한 방법입니다.
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65. 다음 분석대상 가스 중 여과재로 “카아보란덤”을 사용하는 것은?

  1. 포름알데히드
  2. 브롬
  3. 이황화탄소
  4. 불소화합물
(정답률: 27%)
  • 카아보란덤은 불소화합물로 구성되어 있어서, 다른 보기인 포름알데히드, 브롬, 이황화탄소와는 달리 가스 중에서 불소화합물을 제거하기에 적합합니다.
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66. 분석대상가스의 종류별, 채취관 및 도관 재질의 연결로 옳지 않은 것은?

  1. 암모니아- 스테인레스강
  2. 일산화탄소- 석영
  3. 질소산화물- 스테인레스강
  4. 이황화탄소- 보통강철
(정답률: 40%)
  • 이황화탄소는 부식성이 강한 가스이기 때문에 보통강철과 연결하면 부식이 발생할 수 있습니다. 따라서 이황화탄소는 스테인레스강과 연결하는 것이 적합합니다.
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67. 티오시안산제이수은법으로 염화수소를 분석할 때 필요한 시약과 관계가 없는 것은?

  1. 질산은 용액
  2. 티오시안산제이수은용액
  3. 황산제이철암모늄용액
  4. 메틸알코올
(정답률: 53%)
  • 정답은 "질산은 용액"입니다. 이유는 티오시안산제이수은용액, 황산제이철암모늄용액, 메틸알코올은 모두 염화수소를 분석할 때 사용되는 시약이지만, 질산은 염화수소와 관련이 없는 시약이기 때문입니다.
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68. 다음 중 굴뚝단면이 서서히 변하는 경우의 원형굴뚝의 환산 하부직경 계산식으로 옳은 것은?

  1. (하부직경 + 선정된 측정공 위치의 직경)/ 2
  2. (하부직경 + 선정된 측정공 위치의 직경)/ 4
  3. (하부직경 + 선정된 측정공 위치의 직경)/ 6
  4. (하부직경 + 선정된 측정공 위치의 직경)/ 8
(정답률: 32%)
  • 정답은 "(하부직경 + 선정된 측정공 위치의 직경)/ 2"이다.

    원형굴뚝의 단면이 서서히 변하는 경우, 굴뚝의 하부직경과 측정공 위치의 직경을 이용하여 평균 직경을 구해야 한다. 이때, 원형의 경우 지름과 반지름이 같으므로 평균 직경은 지름의 합을 2로 나눈 값이 된다. 따라서 "(하부직경 + 선정된 측정공 위치의 직경)/ 2"가 옳은 계산식이다.
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69. 비분산 적외선 분석법(Nondispersive Infrared Analysis)에서 사용되는 용어에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 비교가스는 시료셀에서 적외선 흡수를 측정하는 경우 대조가스로 사용하는 것으로 적외선을 흡수하지 않는 가스를 말한다.
  2. 비교셀은 시료셀과 동일한 모양을 가지며 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체를 봉입하여 사용한다.
  3. 광학필터는 시료광속과 비교광속을 일정주기로 단속시켜, 광학적으로 변조시키는 것으로 단속방식에는 1-20Hz의 교호단속 방식과 동시단속 방식이 있다.
  4. 시료셀은 시료가스가 흐르는 상태에서 양단의 창을 통해 시료광속이 통과하는 구조를 갖는다.
(정답률: 34%)
  • 정답: "비교가스는 시료셀에서 적외선 흡수를 측정하는 경우 대조가스로 사용하는 것으로 적외선을 흡수하지 않는 가스를 말한다."

    해설: 비교가스는 적외선을 흡수하지 않는 가스가 아니라, 시료와 대조하기 위해 사용되는 가스를 말한다. 적외선을 흡수하지 않는 가스는 참조가스라고 부른다.

    추가 설명: 광학필터는 시료광속과 비교광속을 일정 주기로 교대로 단속시켜, 광학적으로 변조시키는 것으로, 이를 통해 시료와 비교가스의 차이를 측정한다. 교호단속 방식은 시료와 비교가스의 광학적 신호를 교대로 측정하는 방식이고, 동시단속 방식은 시료와 비교가스의 광학적 신호를 동시에 측정하는 방식이다.
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70. 가스크로마토그래프의 설치조건(장소, 전기관계)으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 분석에 사용하는 유해물질을 안전하게 처리할 수 있는 곳이어야 한다.
  2. 접지점의 접지저항은 15-20Ω 범위이내여야 한다.
  3. 전원변동은 지정전압의 10% 이내로서 주파수 변동이 없는 것이어야 한다.
  4. 실온 5-35℃, 상대습도 85% 이하로 직사광선이 쪼이지 않는 곳이어야 한다.
(정답률: 38%)
  • "접지점의 접지저항은 15-20Ω 범위이내여야 한다."는 가스크로마토그래프의 전기적 안전성을 보장하기 위한 조건이다. 이는 전기적으로 안전한 작동을 위해 필요한 것으로, 접지점의 접지저항이 너무 높으면 전기적인 안정성이 떨어지고, 너무 낮으면 전기적인 노이즈가 발생하여 분석 결과에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 접지점의 접지저항이 15-20Ω 범위 이내여야 안전하고 정확한 분석이 가능하다.
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71. 시험분석에 사용하는 용어 및 기재사항에 관한 설명으로 옳지 않는 것은?

  1. '약'이란 그 무게 또는 부피에 대하여 ±10% 이상의 차가 있어서는 안된다.
  2. '정확히 단다'라 함은 규정한 량의 검체를 취하여 분석용 저울로 0.1mg까지 다는 것을 뜻한다.
  3. '항량이 될 때까지 건조한다 또는 강열한다.'라 함은 따로 규정이 없는 한 보통의 건조방법으로 1시간 더 건조 또는 강열할 때 전후무게의 차가 0.3mg이하일 때를 뜻한다.
  4. 액체성분의 양을 '정확히 취한다.'라 함은 홀피펫 메스플라스크 또는 이와 동등 이상의 정도를 갖는 용량계를 사용하여 조작하는 것을 뜻한다.
(정답률: 17%)
  • "'약'이란 그 무게 또는 부피에 대하여 ±10% 이상의 차가 있어서는 안된다." 인 이유는 분석 결과의 정확성과 신뢰성을 보장하기 위해서이다. 이를 준수하지 않으면 분석 결과가 왜곡될 수 있기 때문이다. 따라서 이 문장은 옳다.

    "'정확히 단다'라 함은 규정한 량의 검체를 취하여 분석용 저울로 0.1mg까지 다는 것을 뜻한다." 이 문장도 옳다.

    "'항량이 될 때까지 건조한다 또는 강열한다.'라 함은 따로 규정이 없는 한 보통의 건조방법으로 1시간 더 건조 또는 강열할 때 전후무게의 차가 0.3mg이하일 때를 뜻한다." 이 문장도 옳다.

    "액체성분의 양을 '정확히 취한다.'라 함은 홀피펫 메스플라스크 또는 이와 동등 이상의 정도를 갖는 용량계를 사용하여 조작하는 것을 뜻한다." 이 문장은 옳지 않다. '정확히 취한다'는 양을 정확하게 측정하여 취하는 것을 뜻하는데, 이 문장에서는 사용하는 용량계의 정도만을 언급하고 있기 때문이다.
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72. 환경대기중 휘발성유기화합물(VOCs)의 시험방법에 사용되는 용어에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 머무름부피(Retention volume): 흡착관으로부터 분석물질을 탈착하기 위하여 필요한 운반가스의 부피를 측정함으로써 결정된다.
  2. 흡착관의 안정화(Conditioning): 흡착관을 사용하기 전에 열탈착기에 의해서 보통 350℃(흡착제별로 사용최고온도를 고려하여 조정)에서 헬륨가스 25mL/min으로 적어도 1시간 동안 안정화시킨 후 사용한다.
  3. 열탈착: 열과 불활성가스를 이용하여 흡착제로부터 휘발성유기화합물을 탈착시켜 기체크로마토그래피로 전달하는 과정이다.
  4. 2단 열탈착: 흡착제로부터 분석물질을 열탈착하여 저온 농축관에 농축한 다음 저온농축관을 가열하여 농축된 화합물을 기체크로마토그래피로 전달하는 과정이다.
(정답률: 34%)
  • 정답은 없습니다. 모든 용어 설명이 옳습니다.
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73. 다음 중 질소산화물 측정방법으로 옳지 않은 것은? (단, 굴뚝배출가스 중 질소화합물을 연속적으로 자동측정하는 방법)

  1. 용액전도율법
  2. 자외선흡수법
  3. 적외선흡수법
  4. 화학발광법
(정답률: 39%)
  • 용액전도율법은 물질이 용액에 녹아있을 때 전도도가 변화하는 원리를 이용하여 질소산화물을 측정하는 방법이다. 따라서 굴뚝배출가스 중 질소화합물을 연속적으로 자동측정하는 방법으로는 적합하지 않다. 정답은 "용액전도율법"이다.

    자외선흡수법은 물질이 자외선을 흡수하는 원리를 이용하여 측정하는 방법이고, 적외선흡수법은 물질이 적외선을 흡수하는 원리를 이용하여 측정하는 방법이다. 화학발광법은 화학반응을 이용하여 물질을 측정하는 방법이다.
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74. 크로모트로핀산법으로 포름알데히드를 정량할 때 흡수 발색액 제조에 필요한 시약은?

  1. CH3COOH
  2. H2SO4
  3. NaOH
  4. NH4OH
(정답률: 32%)
  • 크로모트로핀산법은 포름알데히드를 산화시켜서 크로모트로핀산을 생성하고, 이를 다시 환원시켜서 산화된 크로모트로핀산의 양을 측정하는 방법입니다. 이 과정에서 크로모트로핀산을 생성하기 위해서는 강산성 환경이 필요합니다. 따라서 H2SO4이 선택되었습니다. CH3COOH, NaOH, NH4OH는 강산성 환경을 만들기에는 적합하지 않습니다.
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75. 배출가스 중 카드뮴 화합물의 농도를 측정하기 위하여 채취한 시료가 다량의 유기물 유리탄소를 함유하고 있었다. 이 시료의 처리방법으로 가장 적합한 것은?

  1. 염산법
  2. 질산-염산법
  3. 저온회화법
  4. 질산-과산화수소수법
(정답률: 25%)
  • 유기물 유리탄소가 다량 포함된 시료에서는 염산법이나 질산-염산법 등의 산화분해법을 사용하면 정확한 측정이 어렵습니다. 따라서 저온회화법을 사용하여 유기물을 제거하고 카드뮴 화합물의 농도를 정확하게 측정할 수 있습니다. 저온회화법은 시료를 고온에서 산화분해하는 것이 아니라, 저온에서 산화분해하여 유기물을 제거하고 카드뮴 화합물을 안정적으로 측정할 수 있도록 하는 방법입니다. 따라서 이 경우에는 저온회화법이 가장 적합한 처리방법입니다.
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76. 굴뚝 내의 온도(θs)는 133℃이고, 정압(Ps)은 15mmHg이며 대기압(Pa)은 745mmHg이다. 이 때 굴뚝내의 배출가스 밀도를 구하면? (단, 표준상태의 공기의 밀도(γo)는 1.3kg/Sm3이고, 굴뚝내 기체 성분은 대기와 같다.)

  1. 0.744 kg/m3
  2. 0.874 kg/m3
  3. 0.934 kg/m3
  4. 0.984 kg/m3
(정답률: 38%)
  • 이 문제는 이상기체법칙을 이용하여 풀 수 있다.

    먼저, 이상기체법칙은 다음과 같다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    이 문제에서는 대기와 굴뚝내 기체 성분이 같다고 했으므로, 대기의 밀도를 이용하여 굴뚝내 기체의 밀도를 구할 수 있다.

    먼저, 대기의 밀도를 구해보자.

    대기의 밀도(γa) = (대기의 질량) / (대기의 부피)

    대기의 질량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    대기의 질량 = (대기의 부피) x (대기의 밀도)

    대기의 부피는 1m3이므로, 대기의 질량은 다음과 같다.

    대기의 질량 = 1m3 x 1.3kg/Sm3 = 1.3kg

    따라서, 대기의 밀도는 다음과 같다.

    대기의 밀도(γa) = 1.3kg/m3

    이제, 이상기체법칙을 이용하여 굴뚝내 기체의 밀도를 구해보자.

    먼저, 굴뚝내 기체의 온도(θs)를 절대온도로 변환해야 한다.

    절대온도(T) = 온도(θ) + 273.15

    따라서, 굴뚝내 기체의 절대온도(Ts)는 다음과 같다.

    Ts = 133℃ + 273.15 = 406.15K

    이제, 이상기체법칙을 이용하여 굴뚝내 기체의 밀도(γs)를 구할 수 있다.

    PV = nRT

    여기서, n/V는 기체의 밀도(γ)와 같다.

    따라서, 다음과 같이 변형할 수 있다.

    γ = (n/V) = (P/RT)

    여기서, P는 굴뚝내 기체의 정압(Ps)이고, R은 기체상수이다.

    R = 8.314 J/(mol·K)

    따라서, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    γs = (Ps / RTs) = (15mmHg / 8.314 J/(mol·K) / 406.15K) = 0.874 kg/m3

    따라서, 정답은 "0.874 kg/m3"이다.
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77. 대기오염공정시험방법 중 환경대기중의 아황산가스 측정방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 산정량 수동법
  2. 용액 전도율법
  3. 적외선 분석법
  4. 자외선 형광법
(정답률: 32%)
  • 적외선 분석법은 아황산가스 측정에 적합하지 않습니다. 이는 적외선 분석법이 아황산가스의 측정에는 적합하지 않기 때문입니다. 적외선 분석법은 대기 중 다른 화학물질의 측정에 사용될 수 있지만, 아황산가스의 측정에는 적합하지 않습니다. 따라서, 옳지 않은 것은 "적외선 분석법"입니다.
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78. 굴뚝에서 배출되는 염소가스 분석방법 중 오르토톨리딘법에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 염소표준 착색액으로 요오드산 칼륨용액을 사용한다.
  2. 염소표준용액은 N/100 KMnO4 용액으로 표정한다.
  3. 시료는 1L/min의 흡인속도로 채취한다.
  4. 시료가스 흡인후 약 20℃에서 5-20분 사이에 분석용시료 착색액의 흡광도를 측정한다.
(정답률: 39%)
  • 오르토톨리딘법은 염소가스를 채취한 후 시료에 오르토톨리딘 용액을 첨가하여 염소와 반응시키고, 이후 염소와 오르토톨리딘의 반응으로 생성된 색소의 흡광도를 측정하여 염소의 농도를 분석하는 방법이다. 따라서 시료가스를 흡인한 후 약 20℃에서 5-20분 사이에 분석용시료 착색액의 흡광도를 측정하는 것이다.
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79. 배기가스 중 황산화물을 분석하기 위하여 중화적정법에 의해 술파민산 표준시약 2.0g을 물에 녹여 250mL로 하고, 이 용액 25mL를 분취하여 N/10-NaOH 용액으로 중화적정한 결과 21.6mL가 소요되었다. 이 때 N/10-NaOH용액의 factor값은? (단, 술파민산의 분자량은 97.1이다.)

  1. 0.90
  2. 0.95
  3. 1.00
  4. 1.05
(정답률: 38%)
  • 술파민산의 몰질량은 202.2g/mol이다. 따라서 2.0g의 술파민산은 몰수로 환산하면 0.00988mol이다.

    중화적정에서는 산과 염기의 몰수가 같아지는 지점에서 중화가 이루어진다. 따라서 25mL의 술파민산 용액이 21.6mL의 N/10-NaOH 용액으로 중화되었다는 것은 N/10-NaOH 용액의 몰수가 0.00988mol/L이라는 것을 의미한다.

    따라서 N/10-NaOH 용액의 factor값은 0.00988mol/L을 21.6mL에서 0.0216L로 환산한 후에 계산하면 된다.

    factor = (0.00988mol/L) x (0.0216L) / 0.025L = 0.00847

    하지만 이 문제에서는 factor값을 N/10-NaOH 용액의 몰수로 계산하도록 요구하고 있다. 따라서 위에서 구한 factor값에 N/10-NaOH 용액의 몰수인 0.01mol/L을 나누어주면 된다.

    factor = 0.00847 / 0.01mol/L = 0.847

    하지만 이 문제에서는 factor값을 소수점 둘째자리까지 구하도록 요구하고 있다. 따라서 factor값을 0.01로 나누어주면 된다.

    factor = 0.847 / 0.01 = 0.847

    따라서 factor값은 0.85가 아니라 0.85에 가까운 0.95이다.
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80. 다음은 굴뚝 등에서 배출되는 배출가스 중의 질소화합물을 아연 환원 나프틸에틸렌디아민법에 의해 분석하는 방법에 관한 설명이다. ( )안에 들어갈 말로 올바르게 연결된 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉢
  4. ㉣
(정답률: 50%)
  • 아연 환원 나프틸에틸렌디아민법은 질소화합물을 아연으로 환원시키는 방법으로, 이때 환원된 아연은 녹색의 아연화합물로 생성된다. 따라서, 이 방법으로 분석한 배출가스 중 질소화합물이 존재한다면, 아연화합물이 생성되어 녹색으로 변할 것이다. 따라서, "㉠"는 녹색으로 변하는 것을 확인하기 위한 것이다. "㉡"는 아연 환원제로 사용되는 나프틸에틸렌디아민을 의미하며, "㉢"는 측정된 배출가스의 부피를 나타낸다. "㉣"은 아연 환원 반응이 일어나는 온도를 나타낸다.
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5과목: 대기환경관계법규

81. 사업자는 대기환경보전법령에 의거 자가측정에 관한 기록과 측정시 사용한 여과지 및 시료채취기록지는 대기오염공정시험방법에 따라 최종기재 및 측정한 날부터 얼마동안 보존하여야 하는가?

  1. 2년
  2. 1년
  3. 6월
  4. 3월
(정답률: 43%)
  • 대기환경보전법령에 따르면 자가측정에 관한 기록과 측정시 사용한 여과지 및 시료채취기록지는 대기오염공정시험방법에 따라 최종기재 및 측정한 날부터 6개월간 보존하여야 합니다. 따라서 정답은 "6월"입니다.
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82. 대기환경보전법규정에 의한 비산먼지발생사업(건설업)중 시ㆍ도지사에게 신고해야 할 대상사업이 아닌 것은?

  1. 연면적 3000m2인 건축물 축조공사(건축물 증ㆍ개축 및 재축을 포함)
  2. 공사면적 3000m2인 토목공사
  3. 면적합계 3000m2인 조경공사
  4. 연면적 5000m2인 지반조성공사 중 건축물해체공사
(정답률: 56%)
  • 면적합계 3000m2인 조경공사는 건축물을 직접적으로 건설하는 사업이 아니기 때문에 대기환경보전법규정에 의한 비산먼지발생사업으로 분류되지 않습니다.
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83. 대기환경보전법령에 의한 초과부과금 부과대상 오염물질이 아닌 것은?

  1. 이황화탄소
  2. 먼지
  3. 염소
  4. 석면
(정답률: 38%)
  • 석면은 대기환경보전법령에서 정한 오염물질 목록에 포함되어 있지 않기 때문에 초과부과금 부과대상이 아니다. 이황화탄소, 먼지, 염소는 대기환경보전법령에서 정한 오염물질 목록에 포함되어 있으며, 초과부과금 부과대상이다.
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84. 다음 중 오존(O3)의 환경기준으로 옳게 연결된 것은?

  1. ① 0.03 ② 0.06
  2. ① 0.05 ② 0.10
  3. ① 0.06 ② 0.10
  4. ① 0.08 ② 0.12
(정답률: 36%)
  • 오존의 환경기준은 일반인이 일시적으로 노출될 경우에 대한 기준과 장기적으로 노출될 경우에 대한 기준으로 구분됩니다. 일시적 노출 기준은 0.06ppm이고, 장기적 노출 기준은 0.10ppm입니다. 따라서 정답은 "① 0.06 ② 0.10"입니다.
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85. 대기오염경보단계별 오염물질의 농도기준에 관한 설명으로 알맞지 않은 것은?

  1. 기상조건 등을 검토하여 해당지역내 대기자동측정소의 오존농도가 0.12ppm 이상일 때 주의보를 발령한다.
  2. 기상조건 등을 검토하여 해당지역내 대기자동측정소의 오존농도가 0.3ppm 이상일 때 중대경보를 발령한다.
  3. 오존농도는 1시간 평균농도를 기준으로 한다.
  4. 해당지역내 1개 측정소라도 경보단계별 발령기준을 초과하면 경보를 발령한다.
(정답률: 50%)
  • "기상조건 등을 검토하여 해당지역내 대기자동측정소의 오존농도가 0.12ppm 이상일 때 주의보를 발령한다."가 알맞지 않은 설명입니다. 이유는 대기오염경보단계별 오염물질의 농도기준 중 오존농도 기준은 0.15ppm 이상일 때 주의보를 발령하고, 0.3ppm 이상일 때 중대경보를 발령합니다. 따라서 0.12ppm 이상일 때 주의보를 발령하는 것은 오류입니다.

    해당지역내 대기자동측정소의 오존농도가 0.3ppm 이상일 때 중대경보를 발령하는 이유는 오존이 인체에 유해한 영향을 미치기 때문입니다. 오존은 눈, 코, 목 등의 점막을 자극하여 눈물, 코막힘, 기침 등의 증상을 유발할 수 있으며, 심한 경우 호흡곤란, 폐렴, 천식 등의 질환을 유발할 수 있습니다. 따라서 오존농도가 높아지면 대기오염 경보를 발령하여 국민의 건강을 보호하기 위한 것입니다.

    오존농도는 1시간 평균농도를 기준으로 하며, 해당지역내 1개 측정소라도 경보단계별 발령기준을 초과하면 경보를 발령합니다. 이는 대기오염이 지역적으로 차이가 있을 수 있기 때문에, 해당 지역의 대기자동측정소에서 측정된 농도를 기준으로 대기오염 경보를 발령하는 것입니다.
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86. 부과금 징수유예 사유로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 천재지변 기타 재해를 입어 사업자의 재산에 심한 손실이 있는 경우
  2. 사업에 현저한 손실을 입어 중대한 위기에 처한 경우
  3. 초과부과금이 1천만원을 초과하는 경우
  4. 기본부과금이 1천만원을 초과하는 경우
(정답률: 36%)
  • 부과금 징수유예는 일정한 사유가 있을 때에만 가능하며, 그 중에서도 가장 거리가 먼 것은 "초과부과금이 1천만원을 초과하는 경우"입니다. 이는 부과된 금액이 매우 크기 때문에 사업자의 경제적인 부담이 매우 커지기 때문입니다. 따라서 이 경우에는 부과금 징수유예가 가능하며, 그 외의 경우에도 일정한 조건을 충족하면 부과금 징수유예가 가능합니다.
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87. 환경정책기본법령상 대기환경기준이 설정되어 있지 않은 항목은?

  1. 탄화수소(HC)
  2. 아황산가스(SO2)
  3. 일산화탄소(CO)
  4. 이산화질소(NO2)
(정답률: 39%)
  • 환경정책기본법령상 대기환경기준이 설정되어 있지 않은 항목은 "탄화수소(HC)"입니다. 이는 대기 중 탄화수소의 농도가 공기질에 미치는 영향이 아직 충분히 연구되지 않았기 때문입니다. 다른 세 가지 대기오염물질인 아황산가스, 일산화탄소, 이산화질소는 대기환경기준이 설정되어 있으며, 이에 따라 대기오염물질 배출량 등이 제한되고 있습니다.
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88. 대기환경보전법규상 기후ㆍ생태계변화 유발물질이 아닌 것은?

  1. 일산화탄소
  2. 과불화탄소
  3. 수소불화탄소
  4. 아산화질소
(정답률: 58%)
  • 일산화탄소는 기후 및 생태계 변화를 유발하는 물질이 아니기 때문에 대기환경보전법규상 기후ㆍ생태계변화 유발물질이 아닙니다. 일산화탄소는 인체에 유해한 가스로서, 대기 중 농도가 높아지면 심각한 건강 문제를 일으킬 수 있습니다.
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89. 대기환경보전법규정에 의한 대기오염방지시설과 가장 거리가 먼 것은? (단, 방지시설에는 방지시설에 부대되는 기계ㆍ기구류(예비용을 포함한다.)등을 포함한다.)

  1. 흡착에 의한 시설
  2. 산화ㆍ환원에 의한 시설
  3. 흡수에 의한 시설
  4. 간접연소에 의한 시설
(정답률: 48%)
  • 간접연소에 의한 시설은 대기오염물질을 연소시키지 않고, 열을 이용하여 대기오염물질을 분해하는 시설이다. 따라서 대기오염물질을 발생시키지 않으므로 대기환경보전법규정에 따라 대기오염방지시설과 가장 거리가 먼 것이다.
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90. 조업정지가 주민의 생활, 국민경제 기타 공익에 현저한 지장을 초래할 우려가 있다고 인정되는 경우에 조업정지 처분에 갈음하여 부과할 수 있는 과징금의 최대 기준은?

  1. 1억원
  2. 2억원
  3. 3억원
  4. 5억원
(정답률: 25%)
  • 조업정지 처분이 주민의 생활, 국민경제 기타 공익에 현저한 지장을 초래할 우려가 있다고 인정되는 경우, 부과할 수 있는 과징금의 최대 기준은 「조업정지 처분을 받은 사업자의 연간 매출액의 1%」입니다. 따라서, 보기에서 정답인 "2억원"은 조업정지 처분을 받은 사업자의 연간 매출액이 200억원 이하인 경우에 해당하는 과징금의 최대 기준입니다.
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91. 대기환경보전법규상 배출시설인 폐가스 소각시설은 소각능력이 시간당 얼마 이상이어야 하는가? (단, 소각보일러를 포함하되, 규정에 적합한 휘발성유기화합물 배출억제ㆍ방지시설과 폐기물매립시설에서 발생되는 가스를 소각하는 시설은 제외한다.)

  1. 25kg
  2. 50kg
  3. 100kg
  4. 200kg
(정답률: 42%)
  • 대기환경보전법규에서는 폐가스 소각시설의 소각능력을 시간당 100kg 이상으로 규정하고 있습니다. 이는 대기오염물질 배출을 최소화하고 대기환경을 보전하기 위한 것입니다. 따라서, 폐가스 소각시설은 이 규정을 준수하여 운영되어야 합니다.
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92. 대기환경보전법상 규정된 “가스”의 정의는?

  1. 물질의 연소ㆍ합성ㆍ분해시에 발생하거나 물리적 성질에 의하여 발생하는 기체상 물질
  2. 연료의 연소ㆍ합성ㆍ증발시에 발생하거나 화학적 성질에 의하여 발생하는 기체상 물질
  3. 물질의 연소ㆍ합성ㆍ분해시에 발생하거나 화학적 성질에 의하여 발생하는 기체상 물질
  4. 연료의 연소ㆍ합성ㆍ증발시에 발생하거나 물리적 성질에 의하여 발생하는 기체상 물질
(정답률: 31%)
  • "가스"는 물질의 연소, 합성, 분해 등의 화학적 반응이나 물리적 성질에 의해 발생하는 기체상 물질을 의미합니다. 따라서 "물질의 연소ㆍ합성ㆍ분해시에 발생하거나 물리적 성질에 의하여 발생하는 기체상 물질"이 정답입니다.
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93. 배출허용기준 300(12)ppm에서 (12)의 의미는?

  1. 해당배출허용농도(백분율)
  2. 해당배출허용농도(ppm)
  3. 표준산소농도(O2의 백분율)
  4. 표준산소농도(O2의 ppm)
(정답률: 39%)
  • (12)는 표준산소농도(O2의 백분율)을 의미합니다. 이는 해당 배출허용기준에서 측정되는 산소의 농도가 전체 공기 중 표준산소농도(O2의 백분율)의 몇 %인지를 나타내는 값입니다. 따라서, 이 기준에서는 산소농도가 300ppm 이하여야 하며, 이는 전체 공기 중 표준산소농도의 12% 이하인 것을 의미합니다.
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94. 다음은 고체연료 사용시설 설치기준(석탄사용시설)에 관한 내용이다. ( )안에 들어갈 말로 알맞은 것은?

  1. 150m
  2. 250m
  3. 320m
  4. 440m
(정답률: 39%)
  • 석탄 연소로 인한 대기오염물질 배출량이 크기 때문에, 주거지역으로부터 일정 거리 이상 떨어진 곳에 설치해야 한다. 이 거리는 대기오염물질 배출량, 연소로 인한 소음 등을 고려하여 결정된다. 따라서, 고체연료 사용시설 설치기준(석탄사용시설)에서는 주거지역으로부터 최소 ( ) 이상 떨어져야 한다고 규정하고 있다. 이에 따라, 정답은 "440m"이다.
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95. 경유를 사용연료로 하는 경자동차의 배출가스 보증기간으로 알맞은 것은? (단, 2006년 1월 1일 이후 제작 자동차 기준)

  1. 1년 또는 20000km
  2. 2년 또는 40000km
  3. 3년 또는 60000km
  4. 5년 또는 80000km
(정답률: 29%)
  • 경유를 사용하는 경자동차의 배출가스 보증기간은 5년 또는 80000km이다. 이는 경유를 사용하는 자동차의 배출가스 시스템이 더 복잡하고 오염물질 제거 기능이 더 많기 때문에 더 긴 보증기간이 필요하기 때문이다. 또한, 경유를 사용하는 자동차는 디젤 엔진을 사용하기 때문에 디젤 엔진의 특성상 오염물질 배출이 더 많아 보증기간이 더 길어지는 것이다.
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96. 대기환경보전법규상 배출시설 및 방지시설 운영일지의 운영기록 보존기간의 기준은?

  1. 최종기재를 한 날부터 3개월간 보존하여야 한다.
  2. 최종기재를 한 날부터 6개월간 보존하여야 한다.
  3. 최종기재를 한 날부터 1년간 보존하여야 한다.
  4. 최종기재를 한 날부터 2년간 보존하여야 한다.
(정답률: 30%)
  • 대기환경보전법규에서는 배출시설 및 방지시설 운영일지의 운영기록 보존기간을 "최종기재를 한 날부터 1년간 보존하여야 한다."고 규정하고 있습니다. 이는 대기오염물질 배출시설의 운영상황을 적극적으로 파악하고, 문제가 발생했을 때 신속하게 대처하기 위함입니다. 또한, 보존기간을 1년으로 한 이유는 대기오염물질 배출시설의 운영상황이 급격하게 변화할 가능성이 있기 때문입니다. 따라서, 보존기간을 충분히 확보하여 대기환경보전에 적극적으로 기여할 수 있도록 합니다.
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97. 대기환경보전법규상 모든 대기배출시설에서 배출되는 시안화수소의 배출허용기준은?

  1. 10ppm 이하
  2. 5ppm 이하
  3. 3ppm 이하
  4. 1ppm 이하
(정답률: 22%)
  • 시안화수소는 인체에 매우 위험한 독성물질로 분류되어 있습니다. 따라서 대기환경보전법규상 모든 대기배출시설에서 배출되는 시안화수소의 배출허용기준은 매우 엄격하게 관리되고 있습니다. 이 중에서도 10ppm 이하로 설정된 이유는, 이 수치 이하에서는 인체에 미치는 영향이 거의 없다고 판단되기 때문입니다. 즉, 10ppm 이하로 배출하면 인체에 해로운 영향을 미치지 않을 것으로 예상되기 때문입니다.
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98. 공동방지시설을 설치하고자 하는 공동방지시설운영기구의 대표자가 시ㆍ도지사에게 제출하여야 하는 서류로 거리가 먼 것은?

  1. 공동방지시설의 위치도(축척 2만5천분의 1의 지형도를 말한다.)
  2. 공동방지시설에 대한 건축물관리대장 및 토지등기부등본
  3. 사업장별 원료사용량 및 제품생산량을 기재한 서류와 공정도
  4. 공동방지시설의 운영에 관한 규약
(정답률: 29%)
  • 공동방지시설에 대한 건축물관리대장 및 토지등기부등본은 공동방지시설의 소유자나 운영기구가 소유한 토지와 건물에 대한 정보를 담고 있기 때문에, 공동방지시설의 위치와 함께 제출되어야 합니다. 다른 서류들은 공동방지시설의 운영과 관련된 정보를 담고 있지만, 건축물관리대장 및 토지등기부등본은 공동방지시설의 소유와 관련된 중요한 정보이기 때문에 거리가 먼 것이 아닙니다.
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99. 대기환경보전법에서 규정하는 용어 중 “대기오염물질배출시설”로 옳은 것은?

  1. “대기오염물질배출시설”이라 함은 대기오염물질을 대기에 배출하는 시설물ㆍ기계ㆍ기구 기타 물체로서 시, 도지사가 정하는 것을 말한다.
  2. “대기오염물질배출시설”이라 함은 대기오염물질을 대기에 배출하는 시설물ㆍ기계ㆍ기구 기타 물체로서 환경부령으로 정하는 것을 말한다.
  3. “대기오염물질배출시설”이라 함은 대기오염물질을 대기에 배출하는 시설물ㆍ기계ㆍ기구 기타 물체로서 국무총리령으로 정하는 것을 말한다.
  4. “대기오염물질배출시설”이라 함은 대기오염물질을 대기에 배출하는 시설물ㆍ기계ㆍ기구 기타 물체로서 대통령령으로 정하는 것을 말한다.
(정답률: 34%)
  • “대기오염물질배출시설”이라 함은 대기오염물질을 대기에 배출하는 시설물ㆍ기계ㆍ기구 기타 물체로서 환경부령으로 정하는 것을 말한다.
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100. 먼지ㆍ황산화물 및 질소산화물의 연간 발생량 합계가 20톤 이상 80톤 미만인 시설인 경우의 자가측정 횟수 기준은? (단, 측정항목은 규정에 의한 배출허용기준이 적용되는 오염물질이며, 비산먼지는 제외한다.)

  1. 주 1회 이상
  2. 매 2월 1회 이상
  3. 월 2회 이상
  4. 매반기 1회 이상
(정답률: 34%)
  • 20톤 이상 80톤 미만의 시설은 중소규모 시설로서, 자가측정을 통해 오염물질 배출량을 파악하고 규정에 따라 적절한 대응을 할 필요가 있다. 이를 위해 월 2회 이상의 자가측정이 필요하다. 이는 주 1회 이상이나 매 2월 1회 이상보다 더 자주 측정을 하여 더 정확한 데이터를 수집하고, 오염물질 배출량의 변화를 빠르게 파악하여 대응할 수 있기 때문이다. 매반기 1회 이상은 자가측정 횟수가 너무 적어서 오염물질 배출량의 변화를 놓치는 가능성이 크다.
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