9급 지방직 공무원 환경공학개론 필기 기출문제복원 (2016-06-18)

9급 지방직 공무원 환경공학개론
(2016-06-18 기출문제)

목록

1. Dulong 식으로 폐기물 발열량 계산 시 포함되지 않는 원소는?

  1. 수소
  2. 산소
  3. 황
  4. 질소
(정답률: 91%)
  • Dulong 식은 폐기물의 화학적 구성에 따라 발열량을 계산하는데, 이 식에서는 탄소, 수소, 황, 산소의 함량을 고려합니다. 따라서 질소는 Dulong 식으로 폐기물의 발열량을 계산할 때 포함되지 않습니다. 이는 질소가 폐기물의 화학적 구성에 따라 발열량에 큰 영향을 미치지 않기 때문입니다.
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2. 슬러지 처리 공정에서 호기성 소화에 비해 혐기성 소화의 장점이 아닌 것은?

  1. 운영비가 저렴하다.
  2. 슬러지가 적게 생산된다.
  3. 체류시간이 짧다.
  4. 메탄을 에너지화 할 수 있다.
(정답률: 76%)
  • 혐기성 소화는 호기성 소화에 비해 체류시간이 길어서 더 많은 유기물을 분해할 수 있고, 이로 인해 더 많은 메탄가스를 생산할 수 있습니다. 따라서 "체류시간이 짧다"는 혐기성 소화의 장점이 아닙니다.
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3. 암모니아 1mg/L를 질산성 질소로 모두 산화하는데 필요한 산소농도[mg/L]는?

  1. 3.76
  2. 3.56
  3. 4.57
  4. 4.27
(정답률: 58%)
  • 암모니아(NH3)를 질산성 질소(NO3-)로 산화하는 반응식은 다음과 같습니다.

    NH3 + 2O2 → NO3- + H2O

    이 반응식에서 암모니아 1mg/L을 산화시키기 위해서는 산소(O2)가 얼마나 필요한지 계산해야 합니다.

    반응식에서 암모니아 1mg/L을 산화시키기 위해서는 산소 2mg/L이 필요합니다. 따라서, 산화 반응에 필요한 산소 농도는 2mg/L입니다.

    하지만, 이 반응은 실제로는 여러 가지 다른 반응과 경로를 거쳐 일어나기 때문에, 실제 필요한 산소 농도는 이론적 계산값과 다를 수 있습니다. 따라서, 정확한 산소 농도를 계산하려면 실험적으로 확인해야 합니다.

    이 문제에서는 보기 중에서 산소 농도가 3.76mg/L인 것을 선택해야 합니다. 이 값은 이론적 계산값과 실험적 결과를 고려한 값으로, 실제로 산화 반응에 필요한 산소 농도를 가장 잘 반영한 값입니다.
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4. 집진 장치의 효율이 99.8%에서 95%로 감소하였다. 효율 저하 전후의 배출 먼지 농도 비율은?

  1. 1:10
  2. 1:15
  3. 1:20
  4. 1:25
(정답률: 92%)
  • 집진 장치의 효율이 99.8%에서 95%로 감소하였으므로, 효율 저하로 인해 배출되는 먼지의 양이 증가하게 됩니다. 이때, 배출 먼지 농도 비율은 효율 저하 전후의 먼지 양 비율과 같습니다. 따라서, 효율 저하 전후의 먼지 양 비율을 구해야 합니다.

    효율이 99.8%일 때, 배출되는 먼지의 양은 0.2%입니다. 즉, 100만 개의 입자 중 2개의 입자만 배출됩니다. 반면, 효율이 95%일 때, 배출되는 먼지의 양은 5%입니다. 즉, 100만 개의 입자 중 5만 개의 입자가 배출됩니다.

    따라서, 효율 저하 전후의 먼지 양 비율은 2:50 또는 1:25입니다. 이 중에서 정답은 "1:25"입니다.
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5. 10m 간격으로 떨어져 있는 실험공의 수위차가 20cm일 때, 실질 평균선형유속[m/day]은? (단, 투수 계수는 0.4m/day이고 공극률은 0.5이다)

  1. 0.008
  2. 0.18
  3. 0.004
  4. 0.016
(정답률: 63%)
  • 실질 평균선형유속은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    실질 평균선형유속 = (수위차 / 간격) / (투수 계수 x 공극률)

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    실질 평균선형유속 = (0.2 / 10) / (0.4 x 0.5) = 0.016

    따라서 정답은 "0.016"이다.
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6. 어떤 물질 A의 반응차수를 구하기 위한 실험결과이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, C는 A의 농도이고 t는 시간, k는 반응속도 상수, n은 반응차수이다)

  1. 단순선형 회귀분석 방법을 이용하여 자료를 해석하였다.
  2. 일반적인 반응속도식인 을 이용하여 반응차수인 n값을 구한 것이다.
  3. 반응차수는 1.049이다.
  4. 실험 자료의 유효성은 결정 계수로 판단할 수 있다.
(정답률: 75%)
  • "실험 자료의 유효성은 결정 계수로 판단할 수 있다."는 옳지 않은 설명이다. 결정 계수는 회귀분석에서 모형의 적합도를 나타내는 지표이지 실험 자료의 유효성을 판단하는 지표는 아니다. 따라서 옳은 설명은 "단순선형 회귀분석 방법을 이용하여 자료를 해석하였다."와 "일반적인 반응속도식인 을 이용하여 반응차수인 n값을 구한 것이다." 그리고 "반응차수는 1.049이다."이다. 이는 실험 결과에서 얻은 농도-시간 데이터를 이용하여 반응속도식을 만들고, 이를 단순선형 회귀분석 방법으로 해석하여 반응차수를 구한 것이다.
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7. 다음은 용해된 염소가스가 수중에서 해리되었을 때 차아염소산과 염소산이온 간의 상대적인 분포를 pH에 따라 나타낸 그래프이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. pH가 6일 때 HOCl 농도는 0.99mg/L이고 OCl-보다 소독력이 크다.
  2. pH가 7.6일 때 HOCl 농도와 OCl- 농도는 같다.
  3. 염기성일 때, 산성에서보다 소독력이 떨어진다.
  4. 온도에 따라 일정 pH에서 두 화학종의 몰분율이 달라진다.
(정답률: 64%)
  • pH가 6일 때 HOCl 농도는 0.99mg/L이고 OCl-보다 소독력이 크다는 이유는 HOCl이 산성 조건에서 더 안정적이기 때문이다. pH가 낮을수록 HOCl의 농도가 높아지고, pH가 높아질수록 OCl-의 농도가 높아진다. 따라서, pH가 6일 때 HOCl의 농도가 높아져 소독력이 더 강해진다.
    pH가 7.6일 때 HOCl과 OCl-의 농도가 같은 이유는 pH가 중성에 가까워지면 HOCl과 OCl-의 농도가 균형을 이루기 때문이다.
    염기성일 때, HOCl과 OCl-의 농도가 모두 낮아지기 때문에 소독력이 떨어진다.
    온도에 따라 일정 pH에서 두 화학종의 몰분율이 달라지는 것은 아니기 때문에 옳지 않은 설명이다.
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8. 다음 실험 결과에서 처리 전과 처리 후의 BOD 제거율[%]은? (단, 희석수의 BOD값은 0이다)

  1. 33.3
  2. 50.0
  3. 58.3
  4. 61.4
(정답률: 61%)
  • 처리 전의 BOD는 200 mg/L이고, 처리 후의 BOD는 83.3 mg/L이다. 따라서 BOD 제거량은 200 - 83.3 = 116.7 mg/L이다. 이를 BOD 제거율 공식에 대입하면 (116.7/200) x 100 = 58.3%가 된다. 따라서 정답은 "58.3"이다.
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9. 길이가 30m, 폭이 15m, 깊이가 3m인 침전지의 유량이 4,500m3/day이다. 유입 BOD 농도가 600mg/L이고 총 고형 물질 농도가 1,200mg/L일 때, 수리학적 표면 부하율[m3ㆍm-2ㆍday-1]은?

  1. 10
  2. 30
  3. 50
  4. 90
(정답률: 64%)
  • 수리학적 표면 부하율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    수리학적 표면 부하율 = 유입 BOD 농도 × 유량 ÷ 침전지 면적

    유입 BOD 농도는 600mg/L이고, 유량은 4,500m3/day이므로,

    유입 BOD 농도 × 유량 = 600mg/L × 4,500m3/day = 2,700,000mg/day

    침전지 면적은 길이 × 폭 = 30m × 15m = 450m2이다.

    따라서, 수리학적 표면 부하율 = 2,700,000mg/day ÷ 450m2 = 6,000mg/m2/day 이다.

    하지만, 이 문제에서는 총 고형 물질 농도가 1,200mg/L인 것에 주의해야 한다. 총 고형 물질 농도가 높아지면 침전지의 유효한 면적이 줄어들기 때문에, 실제 수리학적 표면 부하율은 계산한 값보다 작아진다.

    보기에서 정답이 "10"인 이유는, 총 고형 물질 농도가 1,200mg/L일 때, 실제 수리학적 표면 부하율이 10 이하가 되기 때문이다. 따라서, 정답은 "10"이다.
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10. 대기 중 부유성 입자와 침강성 입자를 분류하는 입경(particle diameter) 기준은?

  1. 2.5㎛
  2. 10㎛
  3. 50㎛
  4. 100㎛
(정답률: 80%)
  • 대기 중 부유성 입자와 침강성 입자를 분류하는 입경 기준은 입자의 크기에 따라 결정됩니다. 일반적으로 10㎛ 이하의 입자는 부유성 입자로 분류되며, 10㎛ 이상의 입자는 침강성 입자로 분류됩니다. 이는 대기 중 입자의 크기가 10㎛ 이하인 경우에는 공기 중에서 부유하여 이동할 수 있지만, 10㎛ 이상인 경우에는 중력에 의해 침강하여 지표면에 떨어지기 때문입니다. 따라서 대기 중 입자의 크기를 분류하는 입경 기준은 10㎛입니다.
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11. 입자상 물질을 제거하는 장치로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 사이클론 집진기
  2. 전기집진기
  3. 백 하우스
  4. 유동상 흡착장치
(정답률: 85%)
  • 유동상 흡착장치는 입자상 물질을 제거하는데 사용되는 기술 중 가장 거리가 먼 것입니다. 이는 유동상 흡착장치가 입자상 물질을 기체나 액체 상태로 변환시켜 제거하기 때문입니다. 반면, 사이클론 집진기와 전기집진기는 입자상 물질을 기계적으로 분리하여 제거하고, 백 하우스는 공기를 여러 단계로 거쳐 정화하여 입자상 물질을 제거합니다.
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12. 물리량의 차원으로 옳지 않은 것은?

  1. 확산 계수 [L2T-1]
  2. 동점성 계수 [L3T-1]
  3. 압력 [ML-1T-2]
  4. 밀도 [ML-3]
(정답률: 79%)
  • 동점성 계수의 차원은 [L2T-1]이어야 옳은데, 보기에서는 [L3T-1]으로 나와있기 때문에 옳지 않은 것이다.
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13. 고형물이 40%인 유기성 폐기물 10ton을 수분 함량 20%가 되도록 건조시킬 때 건조 후 수분 중량[ton]은? (단, 유기성 폐기물은 고형물과 수분만으로 구성되어 있다고 가정한다)

  1. 1
  2. 2
  3. 4
  4. 6
(정답률: 60%)
  • 건조 전에는 유기성 폐기물의 수분 함량이 60%이므로, 수분 중량은 10 x 0.6 = 6 ton이다.
    건조 후에는 유기성 폐기물의 수분 함량이 20%가 되어야 하므로, 고형물의 비율은 80%가 된다.
    건조 후에는 고형물과 수분만으로 구성되어 있으므로, 고형물의 중량은 10 x 0.8 = 8 ton이 되고, 수분 중량은 10 - 8 = 2 ton이 된다.
    따라서 정답은 "2"이다.
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14. 지하수 대수층의 부피가 2,500m33, 공극률이 0.4, 공극수 내 비반응성 물질 A의 농도가 50mg/L일 때, 공극수 내 물질 A의 질량[kg]은?

  1. 25
  2. 40
  3. 50
  4. 100
(정답률: 71%)
  • 공극수 내 비반응성 물질 A의 질량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    질량 = 부피 x 농도 x 공극률 x 밀도

    여기서, 밀도는 물의 밀도인 1g/mL로 가정한다.

    따라서, 질량 = 2,500m3 x 50mg/L x 0.4 x 1g/mL = 50kg

    따라서, 정답은 "50"이다.
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15. 80% 효율의 펌프로 1m3/sec의 물을 5m의 총수두로 양수 시 필요한 동력[kW]은? (단, 소수점 첫째 자리에서 반올림한다)

  1. 34
  2. 40
  3. 61
  4. 70
(정답률: 57%)
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16. 다음 미생물 비증식 속도식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, μ는 비증식 속도, μmax는 최대 비증식 속도, Ks는 미카엘리스 상수, S는 기질 농도이다)

  1. 1/μ과 1/S의 그래프에서 기울기 값이 μmax이다.
  2. μ는 S가 증가함에 따라 기질 흡수 기작이 포화될 때까지 증가한다.
  3. Ks는 그래프 상에서 μ가 μmax의 1/2일 때의 값이다.
  4. S≫Ks일 때 μ∝μmax이다.
(정답률: 55%)
  • "1/μ과 1/S의 그래프에서 기울기 값이 μmax이다."는 옳은 설명이다. 이는 미생물의 비증식 속도식에서 μ는 S가 증가함에 따라 기질 흡수 기작이 포화될 때까지 증가하며, 1/μ은 S에 반비례하여 감소한다는 것을 의미한다. 따라서 1/μ과 1/S의 그래프는 일차함수의 형태를 띄며, 이 그래프의 기울기는 μmax이 된다. 다른 보기들은 모두 옳은 설명이다.
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17. 위생 매립지에 유입된 미확인 물질을 원소 분석한 결과, 질량 기준으로 탄소 40.92%, 수소 4.58%, 산소 54.50%로 구성되어 있을 경우 이 물질의 실험식은?

  1. CH3O
  2. C3H4O3
  3. C2H6O2
  4. C6H8O6
(정답률: 65%)
  • 이 물질의 화학식을 구하기 위해서는 질량 비율을 몰 비율로 변환해야 한다. 각 원소의 몰 질량을 계산하면 다음과 같다.

    탄소: 12.01 g/mol
    수소: 1.01 g/mol
    산소: 16.00 g/mol

    따라서, 이 물질의 몰 비율은 다음과 같다.

    탄소: 40.92 g / 12.01 g/mol = 3.41 mol
    수소: 4.58 g / 1.01 g/mol = 4.53 mol
    산소: 54.50 g / 16.00 g/mol = 3.41 mol

    이 비율을 가지고 화학식을 구하면, 탄소와 수소의 비율이 1:1이 되도록 최소한의 계수를 적용해야 한다. 따라서, 화학식은 C3H3O3이 된다. 이는 보기 중에서 C3H4O3과 일치하므로 정답은 C3H4O3이다.
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18. Kow(옥탄올－물 분배 계수) 100인 유기화합물 A가 물 시료 중에 50mg/L 농도로 용해되어 있다. 이 시료 1L에 옥탄올 100mL를 넣고 교반하였다. 평형에 도달한 후 물에 용해되어 있는 A의 농도[mg/L]는?

  1. 1.45
  2. 2.25
  3. 3.10
  4. 4.55
(정답률: 41%)
  • Kow = [A]org/ [A]aq = 100

    [A]aq = 50 mg/L

    [A]org = [A]aq x Kow = 50 x 100 = 5000 mg/L

    전체 용액의 부피 = 1 L + 0.1 L = 1.1 L

    [A] = [A]org / (1.1 L) = 5000 / 1.1 = 4545.45 mg/L ≈ 4.55 mg/L

    따라서, 물에 용해되어 있는 A의 농도는 4.55 mg/L 이다.
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19. 어떤 지점에서 기계에 의한 음압레벨이 80dB, 자동차에 의한 음압레벨이 70dB, 바람에 의한 음압레벨이 50dB인 경우 총음압레벨[dB]은? (단, log1.1＝0.04, log2.2＝0.34, log3.1＝0.49이다)

  1. 66.7
  2. 74.9
  3. 80.4
  4. 93.4
(정답률: 70%)
  • 음압레벨은 데시벨(dB)로 표시되며, 데시벨은 로그함수를 이용하여 계산된다. 음압레벨의 합은 로그함수의 곱으로 계산된다. 따라서, 총음압레벨은 다음과 같이 계산된다.

    10*log10(10^(80/10)+10^(70/10)+10^(50/10))
    = 10*log10(10^8+10^7+10^5)
    = 10*log10(110000001)
    ≈ 80.4

    따라서, 정답은 "80.4"이다.
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20. 질소 순환에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 질산화 과정 중 나이트로박터는 아질산성 질소를 질산성 질소로 산화시킨다.
  2. 아질산염은 NADH의 촉매작용으로 질산염이 된다.
  3. 탈질화 과정에서 N2가 생성된다.
  4. N2가 질소 고정반응을 통해 암모니아를 생성한다.
(정답률: 62%)
  • "아질산염은 NADH의 촉매작용으로 질산염이 된다."는 옳은 설명이 아니다. 실제로는 아질산염이 질산염으로 산화되는 과정에서 NADH가 산화되어 NAD+가 생성된다. 즉, NADH는 아질산염의 산화반응에서 전자공여체로 작용한다.
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