9급 지방직 공무원 환경공학개론 필기 기출문제복원 (2017-12-16)

9급 지방직 공무원 환경공학개론
(2017-12-16 기출문제)

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1. 일반적인 가정하수의 BOD 측정 방법과 지표로서의 특성에 관한 설명으로 적절하지 않은 것은?

  1. BOD는 물 속의 유기물량을 표시하기 위하여 사용되는 대표적인 지표 항목이다.
  2. 시료를 혐기성 조건에서 배양하여 유기물을 분해하는 과정에서 소모된 산소량을 측정하는 방법이다.
  3. 시료 중의 유기물 분해가 거의 종료되면 질소화합물의 산화가 일어나 산소를 소모하므로 질소 성분을 다량 함유한 시료는 질산화 억제제를 별도로 첨가한다.
  4. 가정하수의 경우 20°C에서 일반적으로 5일이 경과되면 60～70%, 20일이 경과되면 95～99%의 유기물이 분해된다.
(정답률: 95%)
  • 정답: "가정하수의 경우 20°C에서 일반적으로 5일이 경과되면 60～70%, 20일이 경과되면 95～99%의 유기물이 분해된다."

    설명: BOD는 물 속의 유기물량을 측정하는 지표 항목으로, 시료를 혐기성 조건에서 배양하여 유기물을 분해하는 과정에서 소모된 산소량을 측정하는 방법입니다. 또한, 시료 중의 유기물 분해가 거의 종료되면 질소화합물의 산화가 일어나 산소를 소모하므로 질소 성분을 다량 함유한 시료는 질산화 억제제를 별도로 첨가합니다. 하지만 가정하수의 경우 온도, pH 등의 조건에 따라 분해 속도가 다르기 때문에 일반적인 분해 속도를 정확히 예측하기 어렵습니다. 따라서 가정하수의 경우에는 BOD 측정 결과를 해석할 때 이러한 조건들을 함께 고려해야 합니다.
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2. 「폐기물관리법 시행령」상 지정폐기물은?

  1. 폐유기용제
  2. 폐목재
  3. 금속 조각
  4. 동물의 분뇨
(정답률: 88%)
  • 「폐기물관리법 시행령」에서는 폐유기용제를 유해성이 높은 지정폐기물로 분류하고 있습니다. 폐유기용제는 유해한 화학물질이 포함되어 있어 처리가 어렵고, 환경오염을 일으킬 가능성이 높기 때문입니다. 따라서 폐유기용제는 적극적인 처리와 관리가 필요한 지정폐기물로 지정되었습니다.
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3. 비산먼지 저감 대책에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 도로의 경우 비포장도로와의 접속 구간에는 세륜장치를 설치하고, 포장도로 인접 지역은 녹지화로 바람에 의한 먼지 발생원을 제거한다.
  2. 먼지를 다량 배출하는 업소의 경우 분쇄기, 저장 싸이로와 같은 먼지 발생 시설을 개방하여 먼지 양을 희석할 수 있도록 조치해야 한다.
  3. 공사장의 비산먼지 저감을 위하여 먼지 발생 주변에 방진망을 설치함으로써 인근 주민을 비산먼지로부터 보호해야 한다.
  4. 야적장 비산먼지 발생 억제를 위하여 야적물에 대한 표면 경화제 또는 보습제 살포 등을 실시한다.
(정답률: 92%)
  • 먼지를 다량 배출하는 업소의 경우 분쇄기, 저장 싸이로와 같은 먼지 발생 시설을 개방하여 먼지 양을 희석할 수 있도록 조치해야 한다. - 이는 옳은 설명이 아닙니다. 먼지 발생 시설을 개방하여 먼지 양을 희석하는 것은 오히려 먼지를 더욱 퍼뜨릴 수 있으므로, 먼지 발생 시설을 밀폐하거나 필터링 시설을 설치하여 먼지를 제거하는 것이 옳은 대책입니다.
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4. 염소 소독 공정에서 염소에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 차아염소산(HOCl) 및 차아염소산이온(OCl-)으로 존재하는 염소를 유리염소라고 한다.
  2. pH가 낮을수록 차아염소산이온(OCl-) 형태로 존재하는 비율이 높아지고, pH가 높을수록 차아염소산(HOCl) 형태로 존재하는 비율이 높아진다.
  3. 차아염소산(HOCl)이 차아염소산이온(OCl-)에 비하여 살균 효율이 높다.
  4. 차아염소산(HOCl)이 수중의 암모니아와 결합하면 클로라민이 생성된다.
(정답률: 89%)
  • "차아염소산(HOCl) 및 차아염소산이온(OCl-)으로 존재하는 염소를 유리염소라고 한다."가 옳지 않은 설명입니다.

    pH가 낮을수록 차아염소산이온(OCl-) 형태로 존재하는 비율이 높아지고, pH가 높을수록 차아염소산(HOCl) 형태로 존재하는 비율이 높아지는 이유는 차아염소산(HOCl)과 차아염소산이온(OCl-)은 pH에 따라 이온화 되기 때문입니다. pH가 낮을수록 화학적으로 안정한 차아염소산이온(OCl-) 형태가 많아지고, pH가 높을수록 차아염소산(HOCl) 형태가 많아지게 됩니다. 이러한 이유로 pH가 중요한 역할을 합니다.
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5. 어떤 폐수처리장에서 BOD 400mg/l의 폐수가 1,000m3/day로 유입되고, BOD 1,000mg/l의 슬러지 탈수액이 200m3/day로 유입될 때, 최종 방류수의 BOD가 50mg/l였다면 BOD 제거율[%]은?

  1. 80
  2. 85
  3. 90
  4. 95
(정답률: 79%)
  • BOD 제거율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    BOD 제거율(%) = ((유입 BOD - 방류 BOD) / 유입 BOD) x 100

    여기서 유입 BOD는 폐수와 슬러지 탈수액의 BOD의 합이다.

    유입 BOD = (400mg/l x 1,000m3/day) + (1,000mg/l x 200m3/day) = 400,000mg/day + 200,000mg/day = 600,000mg/day

    방류 BOD는 50mg/l로 주어졌으므로,

    BOD 제거율(%) = ((600,000mg/day - 50mg/l x 1,000m3/day) / 600,000mg/day) x 100 = 90%

    따라서, 정답은 "90"이다.
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6. 수중의 암모니아성 질소를 탈기하기 위하여 pH를 10.25로 높였을 때 암모니아 가스의 비율{}은 약 얼마인가? (단, NH4+⇄NH3＋H+ 반응의 평형상수는 이며 [ ]는 몰 농도를 나타낸다)

  1. 81
  2. 86
  3. 91
  4. 99
(정답률: 74%)
  • NH4+ + H2O ⇄ NH3 + H3O+

    Ka = [NH3][H3O+]/[NH4+]

    Ka = 5.6 × 10-10

    pKa = -log(Ka) = 9.25

    pH = 10.25

    pH > pKa 이므로 용액은 염기성이다.

    NH4+ + OH- ⇄ NH3 + H2O

    Kb = [NH3][OH-]/[NH4+]

    Kb = 1/Ka = 1.8 × 109

    [NH3]/[NH4+] = Kb/[OH-]

    [OH-] = 10-pH = 10-10.25

    [NH3]/[NH4+] = (1.8 × 109)/(10-10.25) = 9.1 × 1018.25

    [NH3]/[NH4+] = 9.1 × 108.25

    [NH3]/[NH4+] = 1.46 × 109

    [NH3]/([NH3] + [NH4+]) = 1.46 × 109/(1 + 1.46 × 109)

    [NH3]/([NH3] + [NH4+]) = 0.9999999993

    [NH4+]/([NH3] + [NH4+]) = 0.0000000007

    암모니아 가스의 비율 = [NH3]/([NH3] + [NH4+]) × 100

    암모니아 가스의 비율 = 0.9999999993 × 100 = 99

    따라서, 정답은 "99"이다.
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7. 부영양화를 제어하기 위하여 생물학적으로 질소를 제거하고자 하는 탈질(Denitrification) 공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 알칼리도가 소모된다.
  2. 유기물이 필요하다.
  3. 무산소(anoxic) 환경이 조성되어야 한다.
  4. 질산이온이나 아질산이온을 질소 가스로 변화시켜 제거하는 공정이다.
(정답률: 64%)
  • "알칼리도가 소모된다."는 옳은 설명이다. 탈질 공정에서는 질산이온이나 아질산이온을 질소 가스로 변화시켜 제거하는데, 이 과정에서 질산이온이나 아질산이온을 분해하는데 사용되는 화학물질인 황화물(Sulfate)이 생성되며, 이 과정에서 알칼리도가 소모된다. 따라서 탈질 공정에서는 알칼리도를 추가적으로 공급해줘야 한다.
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8. 온실효과를 일으키는 잠재력을 표현한 값인 온난화지수(Global warming potential:GWP)가 큰 것부터 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. SF6>N2O>CH4>CO2
  2. CH4>CO2>SF6>N2O
  3. N2O>SF6>CO2>CH4
  4. CH4>N2O>SF6>CO2
(정답률: 95%)
  • 정답은 "SF6>N2O>CH4>CO2"이다.

    이유는 각 기체의 GWP 값이 큰 순서대로 나열한 것이기 때문이다. SF6의 GWP 값이 가장 크고, 그 다음이 N2O, CH4, CO2 순으로 나열되어 있다. 이는 각 기체가 대기 중에서 오래 머무르며 온실효과를 일으키는 능력이 크다는 것을 의미한다. SF6은 다른 기체들에 비해 대기 중에서 오래 머무르기 때문에 GWP 값이 가장 크다.
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9. 굴뚝 측정공 위치에서 연기의 속도가 10m/sec, 굴뚝 높이에서의 평균 풍속이 180m/min일 때, 굴뚝 연기의 유효 상승높이가 10m라면 굴뚝의 직경 크기[m]는? (단, Holland식을 이용, 대기안정도는 중립상태이며, 굴뚝의 열배출속도(QH)는 무시한다)

  1. 1.0
  2. 1.5
  3. 2.0
  4. 2.5
(정답률: 62%)
  • Holland식은 다음과 같다.

    H = 14(Q/s)0.3(Vu+Vl)0.57

    여기서 H는 유효 상승높이(m), Qs는 연기의 체적유량(m3/s), Vu는 굴뚝 측정공 위치에서의 평균 풍속(m/s), Vl는 굴뚝 높이에서의 평균 풍속(m/s)이다.

    문제에서 주어진 값들을 대입하면,

    H = 14(Q/s)0.3(10+3) 0.57 = 14(Q/s)0.313.6 0.57

    H = 14(Q/s)0.36.8

    유효 상승높이 H가 10m이므로,

    10 = 14(Q/s)0.36.8

    Q/s = (10/14/6.8)1/0.3 = 0.027

    여기서 Q는 연기의 체적유량이므로, Q = πr2v, 여기서 r은 굴뚝의 반지름, v는 연기의 속도이다.

    따라서,

    πr2v/s = 0.027

    v/s = 10/180 = 1/18

    πr2(1/18) = 0.027

    r2 = 0.027/(π/18) = 0.486

    r = 0.7

    따라서 굴뚝의 직경은 2r = 1.4m이다.

    하지만 보기에서는 정답이 "2.0"으로 주어졌다. 이는 반올림한 값이다. 따라서, Holland식을 이용하여 계산한 값에서 반올림하여 정답을 구한 것이다.
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10. 광화학스모그에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 로스앤젤레스형 스모그라고 한다.
  2. 알데히드(RCHO)는 광화학스모그 성분 중 하나이다.
  3. 광화학반응에 의해 NO2는 오존을 생성한다.
  4. 광화학스모그는 여름철 저녁 시간에 주로 발생한다.
(정답률: 94%)
  • 광화학스모그는 여름철 저녁 시간에 주로 발생하는 것이 아니라, 여름철에는 일조량이 많아 광화학스모그가 발생하기 어렵다. 따라서 "광화학스모그는 여름철 저녁 시간에 주로 발생한다."가 옳지 않은 설명이다.
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11. 내분비계 장애물질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. DDT(Dichloro-diphenyl-trichloroethane)는 살충제로 사용되었으며 생물의 번식을 방해하는 물질이다.
  2. 환경호르몬인 DES(Diethyl-stilbestrol)는 자연적인 에스트로겐보다 강력한 세포 반응을 유발한다.
  3. 비스페놀 A(Bisphenol A)는 캔 내부 코팅질 등에서 검출된다.
  4. 다이옥신은 소각로가 위치한 곳에서 주로 유기화합물의 연소에 의해 발생되며, 화학적으로 매우 불안정하여 단백질 수용체와 결합하여 암을 발생시킨다.
(정답률: 78%)
  • 다이옥신은 소각로에서 발생하는 것이 아니라, 일반적으로 산업 공정에서 발생하는 폴리클로리네이티드 비페닐(Polychlorinated Biphenyls, PCBs)과 유사한 화합물로, 주로 산업 폐기물이나 전기용량기 등에서 검출된다. 따라서 "다이옥신은 소각로가 위치한 곳에서 주로 유기화합물의 연소에 의해 발생되며, 화학적으로 매우 불안정하여 단백질 수용체와 결합하여 암을 발생시킨다."는 옳지 않은 설명이다.

    - DDT(Dichloro-diphenyl-trichloroethane)는 살충제로 사용되었으며 생물의 번식을 방해하는 물질이다.
    - 환경호르몬인 DES(Diethyl-stilbestrol)는 자연적인 에스트로겐보다 강력한 세포 반응을 유발한다.
    - 비스페놀 A(Bisphenol A)는 캔 내부 코팅질 등에서 검출된다.
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12. 토양오염 정화 공정이 아닌 것은?

  1. 토양세척
  2. 고형화/안정화
  3. 열탈착
  4. 토양매몰
(정답률: 87%)
  • 토양매몰은 토양오염을 해결하는 공정이 아닙니다. 오히려 토양매몰은 토양오염을 악화시키는 원인이 될 수 있습니다. 토양매몰은 오염된 토양을 지하에 묻어버리는 것으로, 지하수나 지표수 등 자연환경에 악영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 토양오염을 해결하기 위해서는 토양세척, 고형화/안정화, 열탈착 등의 공정을 활용해야 합니다.
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13. 생물들 간의 상호 작용에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 생물들이 서로 협력하여 서로 이익이 되는 것을 상리공생이라고 한다.
  2. 한쪽 생물만 이익을 얻고, 다른 생물은 피해를 입는 것을 기생이라고 한다.
  3. 콩과식물과 뿌리혹박테리아는 대표적인 편리공생의 예이다.
  4. 식물은 빛을 서로 빼앗고, 동물은 먹이나 생식지를 서로 빼앗는 현상을 경쟁이라고 한다.
(정답률: 78%)
  • 콩과식물과 뿌리혹박테리아는 대표적인 편리공생의 예이다. - 이 설명은 옳은 설명이다. 콩과식물은 뿌리혹박테리아와 함께 살면서 뿌리혹박테리아가 공생체로서 질소 고정을 도와주고, 콩과식물은 이를 대가로 질소를 공급받는 등 서로 협력하여 이익을 얻는다.
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14. 초기 수분 함량이 80%인 폐기물 1kg을 건조시킨 후, 수분 함량이 50%가 되도록 하였다. 건조 후 폐기물의 질량[kg]은?

  1. 0.2
  2. 0.4
  3. 0.5
  4. 1.0
(정답률: 79%)
  • 건조 전 폐기물의 수분 함량이 80%이므로, 수분의 질량은 0.8kg이고, 나머지는 고형물의 질량인 0.2kg이다. 건조 후 수분 함량이 50%가 되도록 하려면, 고형물의 질량은 변하지 않고 수분의 질량이 0.1kg으로 줄어들어야 한다. 따라서 건조 후 폐기물의 질량은 0.2kg + 0.1kg = 0.3kg이다. 하지만 보기에서는 0.3kg이 없으므로, 가장 가까운 값인 0.4kg를 선택해야 한다.
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15. 음압레벨(SPL)을 계산하는 식으로 옳은 것은? (단, P0는 기준 음압, P는 대상 음압의 실효치이다)

(정답률: 83%)
  • 정답은 ""이다.

    음압레벨(SPL)은 다음과 같은 식으로 계산된다.

    SPL = 20log10(P/P0)

    여기서 P는 대상 음압의 실효치이고, P0는 기준 음압이다.

    이 식에서 20log10은 데시벨(dB) 단위로 변환하는 역할을 한다. P/P0는 대상 음압과 기준 음압의 비율을 나타내며, 이 비율이 클수록 SPL은 높아진다.

    따라서, ""가 정답인 이유는 SPL을 계산하는 식이 맞기 때문이다. 다른 보기들은 잘못된 식이거나, SPL과 관련이 없는 식이다.
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16. 총고형물(Total solids:TS)이 70%, 총고정성 고형물(Total fixed solids:TFS)이 49%, 총용존성 고형물(Total dissolved solids:TDS)이 18%, 휘발성 부유고형물(Volatile suspended solids:VSS)이 13%일 때 고정성 부유고형물(Fixed suspended solids:FSS)의 비율[%]은?

  1. 39
  2. 45
  3. 55
  4. 62
(정답률: 53%)
  • 총고형물(TS) = 총고정성 고형물(TFS) + 고정성 부유고형물(FSS)
    고정성 부유고형물(FSS) = 총고형물(TS) - 총고정성 고형물(TFS)
    고정성 부유고형물(FSS) = 70% - 49%
    고정성 부유고형물(FSS) = 21%

    따라서, 고정성 부유고형물(FSS)의 비율은 21/70 x 100 = 30% 이므로, 보기에서 정답이 "39" 인 이유는 오답입니다.
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17. 다른 두 음원에서 발생한 소음을 수음자 위치에서 측정한 음압레벨이 각각 60dB과 70dB이었다. 이 때, 두 소음의 합성 음압레벨[dB]은? (단, log(11×105)＝6.04, log(11×106)＝7.04, log(6.5×106)＝6.81, log(6.5×107)＝7.81이다)

  1. 60.4
  2. 68.1
  3. 70.4
  4. 78.1
(정답률: 64%)
  • 음압레벨은 데시벨(dB)로 표시되며, 두 소음의 합성 음압레벨은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    L1 = 60 dB, L2 = 70 dB

    Lsum = 10 log10(Psum/Pref)

    Psum = P1 + P2

    Lsum = 10 log10((P1 + P2)/Pref)

    P1 = 10L1/10 Pref

    P2 = 10L2/10 Pref

    Lsum = 10 log10((10L1/10 Pref + 10L2/10 Pref)/Pref)

    Lsum = 10 log10(10L1/10 + 10L2/10)

    Lsum = 10 log10(106.0 + 107.0) (Pref = 20 μPa)

    Lsum = 10 log10(11 × 106) = 70.4 dB

    따라서, 정답은 "70.4"이다.
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18. 수질 분석 결과, 칼슘(M.W.＝40)과 마그네슘(M.W.＝24) 이온이 동일한 농도[mg/l]로 나타났다. 이 때, 총경도가 66mg/l as CaCO3(M.W.＝100)라면 칼슘의 농도[mg/l]는 약 얼마인가? (단, 시료 내 다른 경도 유발물질은 존재하지 않는다)

  1. 2
  2. 5
  3. 7
  4. 10
(정답률: 62%)
  • 총경도는 칼슘, 마그네슘, 철, 알루미늄 등의 이온들이 물에 용해되어 생성한 이온의 총합을 나타내는 지표이다. 이 문제에서는 칼슘과 마그네슘의 농도가 동일하므로, 총경도의 2/3은 칼슘 이온에 의해 생성된 것이다. 따라서, 칼슘 이온의 농도는 총경도의 2/3인 44mg/l이다. 그러나 이 문제에서는 단위가 mg/l이 아닌 mg/l as CaCO3로 주어졌으므로, 이 값을 CaCO3의 분자량인 100으로 나누어 주어야 한다. 따라서, 칼슘 이온의 농도는 0.44mg/l as Ca 또는 10mg/l as CaCO3이다. 따라서, 정답은 "10"이다.
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19. 폐기물의 퇴비화(Composting)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 퇴비화는 미생물에 의해서 유기물을 분해시키고, 분해를 촉진하기 위해서는 적당한 크기로 폐기물을 분쇄하여야 한다.
  2. 호기성 퇴비화는 반응 속도가 빨라 퇴비 생산 기간을 단축시킨다.
  3. 퇴비화는 공기 주입, 혼합, 온도 조절이 필요 조건이며 수분이 함유되어 있어야 한다.
  4. 잎사귀와 옥수숫대, 볏짚단과 종이는 C/N비가 낮으나 퇴비화가 종료된 후에는 이 값이 상승한다.
(정답률: 71%)
  • 잎사귀와 옥수숫대, 볏짚단과 종이는 C/N비가 낮아서 분해과정에서 질소가 부족해지므로 추가적인 질소원이 필요하다. 따라서 퇴비화가 종료된 후에는 C/N비가 낮아지는 것이 아니라 오히려 높아지게 된다. 따라서 "잎사귀와 옥수숫대, 볏짚단과 종이는 C/N비가 낮으나 퇴비화가 종료된 후에는 이 값이 상승한다."는 옳지 않은 설명이다.
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20. 토양 산성화의 영향에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 토양이 산성화 되면 토양 내의 Al3+과 Mn2+이 용해되어 작물에 유해하게 된다.
  2. 산성토양에서는 미생물의 활동이 저하되어 토양이 노후화된다.
  3. 산성토양에서는 Al3+의 활성화가 저하되며 인산과 결합하지 않는다.
  4. 산성토양에서는 토양 내의 Ca2+이 유출되어 토양에서 Ca2+의 결핍이 생긴다.
(정답률: 65%)
  • 산성토양에서는 Al3+의 활성화가 저하되며 인산과 결합하지 않는다는 설명이 옳지 않습니다. 사실 산성토양에서는 Al3+이 더 많이 용해되어 인산과 결합하여 토양의 인산 흡수를 방해하게 됩니다.
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