9급 지방직 공무원 환경공학개론 필기 기출문제복원 (2018-05-19)

9급 지방직 공무원 환경공학개론 2018-05-19 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 환경공학개론
(2018-05-19 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 다음 글에서 설명하는 것은?

  1. 방사선
  2. 자외선
  3. 가시광선
  4. 적외선
(정답률: 77%)
  • 태양광 중 식물의 엽록체가 광합성을 위해 흡수하는 주된 파장 영역은 가시광선 영역입니다.
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2. 독립 침강하는 구형(spherical) 입자 A와 B가 있다. 입자 A의 지름은 0.10mm이고 비중은 2.0, 입자 B의 지름은 0.20mm이고 비중은 3.0이다. 입자 A의 침강 속도가 0.0050m/s일 때, 동일한 유체에서 입자 B의 침강 속도[m/s]는? (단, 두 입자의 침강 속도는 스토크스(Stokes) 법칙을 따른다고 가정하며, 유체의 밀도는 1,000kg/m3이다)

  1. 0.015
  2. 0.020
  3. 0.030
  4. 0.040
(정답률: 57%)
  • 스토크스 법칙에 따라 침강 속도는 입자 지름의 제곱과 (입자 밀도 - 유체 밀도)에 비례합니다. 두 입자의 조건이 동일한 유체 내에 있으므로 비례식을 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{g d^{2} (\rho_{p} - \rho_{f})}{18 \mu}$
    ② [숫자 대입] $v_{B} = 0.0050 \times (\frac{0.20}{0.10})^{2} \times \frac{(3.0 - 1.0)}{(2.0 - 1.0)}$
    ③ [최종 결과] $v_{B} = 0.040$
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3. 수처리 공정에서 침전 현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 제1형 침전－입자들은 다른 입자들의 영향을 받지 않고 독립적으로 침전한다.
  2. 제2형 침전－입자들끼리 응집하여 플록(floc) 형태로 침전한다.
  3. 제3형 침전－입자들이 서로 간의 상대적인 위치(깊이에 따른 입자들의 위 아래 배치 순서)를 크게 바꾸면서 침전한다.
  4. 제4형 침전－고농도의 슬러지 혼합액에서 압밀에 의해 일어나는 침전이다.
(정답률: 90%)
  • 제3형 침전(방해 침전)은 입자 농도가 높아 입자 간의 상호작용이 크지만, 입자들이 서로의 상대적인 위치를 거의 바꾸지 않고 층을 이루며 침전하는 현상입니다.

    오답 노트
    제3형 침전은 상대적 위치를 크게 바꾸는 것이 아니라 거의 유지하며 침전합니다.
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4. 음의 세기 레벨(sound intensity level, SIL) 공식은? (단, SIL은 dB 단위의 음의 세기 레벨, I는 W/m2 단위의 음의 세기, Io는 기준 음의 세기로서 10-12 W/m2이다)

(정답률: 75%)
  • 음의 세기 레벨(SIL)은 기준 음의 세기 $I_0$에 대한 측정 음의 세기 $I$의 비에 상용로그를 취하고 $10$을 곱하여 dB 단위로 나타냅니다.
    $$\text{SIL} = 10 \cdot \log_{10} \frac{I}{I_0}$$
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5. 지표 미생물에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 총 대장균군(total coliforms)은 락토스(lactose)를 발효시켜 35°C에서 48시간 내에 기체를 생성하는 모든 세균을 포함한다.
  2. 총 대장균군은 호기성, 통성 혐기성, 그람 양성 세균들이다.
  3. E. coli는 총 대장균군에도 속하고 분변성 대장균군에도 속한다.
  4. 분변성 대장균군은 온혈 동물의 배설물 존재를 가리킨다.
(정답률: 71%)
  • 총 대장균군은 락토스를 발효시켜 기체를 생성하는 그람 음성, 무아포, 간균 형태의 세균입니다.

    오답 노트
    총 대장균군은 그람 양성 세균들이 아니라 그람 음성 세균입니다.
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6. 액체 연료의 고위발열량이 11,000kcal/kg이고 저위발열량이 10,250kcal/kg이다. 액체 연료 1.0kg이 연소될 때 생성되는 수분의 양[kg]은? (단, 물의 증발열은 600kcal/kg이다)

  1. 0.75
  2. 1.00
  3. 1.25
  4. 1.50
(정답률: 75%)
  • 고위발열량과 저위발열량의 차이는 연소 시 생성된 수분이 증발하면서 뺏어가는 증발잠열에 의해 발생합니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{H_h - H_l}{600}$
    ② [숫자 대입] $W = \frac{11000 - 10250}{600}$
    ③ [최종 결과] $W = 1.25$
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7. 음속에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 공기의 경우 0℃, 1기압에서 약 331m/s이다.
  2. 공기 온도가 상승하면 음속은 감소한다.
  3. 물속에서 온도가 상승하면 음속은 증가한다.
  4. 마하(Mach) 수는 공기 중 물체의 이동 속도와 음속의 비율이다.
(정답률: 67%)
  • 기체(공기)의 경우 온도가 상승하면 분자의 운동 에너지가 증가하여 음속이 증가합니다.

    오답 노트
    공기 온도가 상승하면 음속은 감소한다: 온도가 상승하면 음속은 증가하므로 틀린 설명입니다.
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8. 펌프의 공동 현상(cavitation)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 펌프의 내부에서 급격한 유속의 변화, 와류 발생, 유로 장애 등으로 인하여 물속에 기포가 형성되는 현상이다.
  2. 펌프의 흡입손실수두가 작을 경우 발생하기 쉽다.
  3. 공동 현상이 발생하면 펌프의 양수 기능이 저하된다.
  4. 공동 현상의 방지 대책 중의 하나로서 펌프의 회전수를 작게 한다.
(정답률: 79%)
  • 공동 현상은 액체의 압력이 포화증기압보다 낮아져 기포가 발생하는 현상입니다. 따라서 펌프의 흡입손실수두가 커서 흡입 압력이 낮아질 때 발생하기 쉽습니다.

    오답 노트
    펌프의 회전수를 작게 한다: 유속을 낮추어 압력 강하를 방지하므로 올바른 방지 대책입니다.
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9. 대기 오염 물질의 하나인 질소 산화물을 제거하는 가장 효과적인 장치는?

  1. 선택적 촉매환원 장치
  2. 물 세정 흡수탑
  3. 전기집진기
  4. 여과집진기
(정답률: 86%)
  • 질소 산화물($NO_x$)은 촉매와 환원제(암모니아 등)를 사용하여 질소($N_2$)와 물($H_2O$)로 환원시키는 선택적 촉매환원 장치(SCR)가 가장 효과적인 제거 방법입니다.

    오답 노트
    물 세정 흡수탑: 가스 흡수 제거
    전기집진기: 미세 입자 제거
    여과집진기: 분진 제거
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10. 도시 고형폐기물을 소각할 때 단위 무게당 가장 높은 에너지를 얻을 수 있는 것은?

  1. 종이
  2. 목재
  3. 음식물 쓰레기
  4. 플라스틱
(정답률: 69%)
  • 폐기물의 발열량은 성분 물질의 화학적 조성에 따라 결정됩니다. 플라스틱은 탄소와 수소 함량이 매우 높은 고분자 화합물로, 종이, 목재, 음식물 쓰레기에 비해 단위 무게당 발열량이 월등히 높습니다.
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11. 염소 소독법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 염소 소독은 THM(trihalomethane)과 같은 발암성 물질을 생성시킬 수 있다.
  2. 하수처리 시 수중에서 염소는 암모니아와 반응하여 모노클로로아민(NH2Cl)과 다이클로로아민(NHCl2) 등과 같은 결합 잔류 염소를 형성한다.
  3. 유리 잔류 염소인 HOCl과 OCl-의 비율 은 pH가 높아지면 커진다.
  4. 정수장에서 암모니아를 포함한 물을 염소 소독할 때 유리 잔류 염소를 적정한 농도로 유지하기 위해서는 불연속점(breakpoint)보다 더 많은 염소를 주입하여야 한다.
(정답률: 82%)
  • 차아염소산($\text{HOCl}$)은 약산으로, pH가 높아지면 해리되어 $\text{OCl}^-$의 비율이 증가하므로 $\frac{\text{HOCl}}{\text{OCl}^-}$의 비율은 오히려 작아집니다.
    $\text{HOCl} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{OCl}^-$
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12. 유기성 슬러지에 해당하지 않는 것은?

  1. 하ㆍ폐수 생물학적 처리공정의 잉여 슬러지
  2. 음식물 쓰레기 처리공정에서 발생하는 고형물
  3. 정수장의 응집 침전지에서 생성된 슬러지
  4. 정화조 찌꺼기
(정답률: 67%)
  • 정수장의 응집 침전지에서 생성된 슬러지는 주로 알루미늄이나 철염 등의 무기 응집제와 흙, 모래 등으로 구성된 무기성 슬러지입니다.
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13. 광화학 스모그의 생성 과정에서 반응물과 생성물에 해당하지 않는 것은?

  1. 탄화수소
  2. 황 산화물
  3. 질소 산화물
  4. 오존
(정답률: 74%)
  • 광화학 스모그는 질소 산화물($\text{NO}_x$), 탄화수소($\text{HC}$), 자외선이 반응하여 오존($\text{O}_3$) 등을 생성하는 현상입니다. 황 산화물($\text{SO}_x$)은 주로 런던형 스모그의 주원인 물질입니다.
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14. 총 경도가 250mg CaCO3/L이며 알칼리도가 190mg CaCO3/L인 경우, 주된 알칼리도 물질과 비탄산 경도[mg CaCO3/L]는? (단, pH는 7.6이다) (순서대로 알칼리도 물질, 비탄산 경도[mg CaCO3/L])

  1. CO32-, 60
  2. CO32-, 190
  3. HCO3-, 60
  4. HCO3-, 190
(정답률: 72%)
  • pH 7.6에서는 알칼리도 성분이 주로 $\text{HCO}_3^-$로 존재하며, 비탄산 경도는 총 경도에서 알칼리도를 뺀 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Non-carbonate Hardness} = \text{Total Hardness} - \text{Alkalinity}$
    ② [숫자 대입] $\text{Non-carbonate Hardness} = 250 - 190$
    ③ [최종 결과] $\text{Non-carbonate Hardness} = 60$
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15. 오염 물질로서의 중금속에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 크로뮴은 ＋3가인 화학종이 ＋6가인 화학종에 비하여 독성이 강하다.
  2. 구리는 황산 구리의 형태로 부영양화된 호수의 조류 제어에 사용되기도 한다.
  3. 납은 과거에 휘발유의 노킹(knocking) 방지제로 사용되었으므로 고속도로변 토양에서 검출되기도 한다.
  4. 수은은 상온에서 액체인 물질이다.
(정답률: 86%)
  • 크로뮴은 산화 상태에 따라 독성이 다르며, +6가 크로뮴이 +3가 크로뮴보다 훨씬 강한 독성과 발암성을 가집니다.
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16. 점도(viscosity)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 물의 점도는 온도가 상승하면 감소한다.
  2. 뉴턴 유체(Newtonian fluid)에서 전단응력은 속도 경사(velocity gradient)에 비례한다.
  3. 공기의 점도는 온도가 상승하면 증가한다.
  4. 동점도계수는 점도를 속도로 나눈 것이다.
(정답률: 80%)
  • 동점도계수는 점도(절대점도)를 유체의 밀도로 나눈 값으로 정의됩니다.

    오답 노트
    점도를 속도로 나눈 것 $\rightarrow$ 점도를 밀도로 나눈 것
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17. 하수처리에서 기존의 활성 슬러지 공정과 비교할 때 막분리 생물반응조(membrane bioreactor, MBR) 공정의 특징으로 옳지 않은 것은?

  1. 일반적인 처리장 운전에서 슬러지 체류 시간을 짧게 하여 잉여 슬러지 발생량을 줄일 수 있다.
  2. 하수처리를 위한 부지 공간을 절약할 수 있다.
  3. 수리학적 체류 시간을 짧게 유지할 수 있다.
  4. 주기적인 막교체에 소요되는 비용이 발생한다.
(정답률: 58%)
  • MBR 공정은 막(Membrane)을 통해 고액 분리를 수행하므로, 기존 활성 슬러지 공정보다 훨씬 긴 슬러지 체류 시간(SRT)을 유지할 수 있으며 이를 통해 잉여 슬러지 발생량을 줄일 수 있습니다.

    오답 노트
    슬러지 체류 시간을 짧게 하여 $\rightarrow$ 길게 유지하여
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18. RDF(refuse derived fuel)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 물리화학적 성분 조성이 균일해야 좋다.
  2. 다이옥신 발생을 줄이기 위하여 RDF 제조에 염소가 함유된 플라스틱을 60% 이상 사용하는 것이 바람직하다.
  3. RDF의 형태에는 펠렛(pellet)형, 분말(powder)형 등이 있다.
  4. 발열량을 높이기 위하여 함수량을 감소시켜야 한다.
(정답률: 88%)
  • 다이옥신은 염소($\text{Cl}$) 성분이 포함된 물질이 연소될 때 주로 생성됩니다. 따라서 다이옥신 발생을 줄이기 위해서는 염소가 함유된 플라스틱의 사용량을 최소화해야 하며, 60% 이상 사용하는 것은 매우 부적절합니다.
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19. 지역 A의 면적은 1,000km2이고, 대기 혼합고(mixing height)는 100m이다. 하루에 200톤(질량 기준)의 석탄이 완전 연소되었는데, 이 석탄의 황(S) 함유량은 4%이었고 연소 후 S는 모두 SO2로 배출되었다. 지역 A에서 1주 동안 대기가 정체되었을 때 SO2의 최종 농도[μg/m3]는? (단, S의 원자량은 32, O의 원자량은 16이며, 지역 A에서 대기가 정체되기 이전의 SO2 초기 농도는 0μg/m3이고 주변 지역과의 물질 전달은 없다고 가정한다)

  1. 56
  2. 112
  3. 560
  4. 1,120
(정답률: 45%)
  • 1주일 동안 배출된 황(S)의 총 질량을 구한 뒤, 이를 전체 대기 부피로 나누어 S의 농도를 구하고, 분자량 비를 이용해 $\text{SO}_{2}$의 농도로 환산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Concentration} = \frac{\text{Mass of S} \times \frac{M_{\text{SO}_{2}}}{M_{\text{S}}}}{\text{Area} \times \text{Mixing Height}}$
    ② [숫자 대입] $\text{Concentration} = \frac{(200 \times 7 \times 0.04 \times 10^{9}) \times \frac{64}{32}}{1000 \times 10^{6} \times 100}$
    ③ [최종 결과] $\text{Concentration} = 1120$
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20. 해수의 특성으로 옳지 않은 것은?

  1. pH는 일반적으로 약 7.5～8.5 범위이다.
  2. 염도는 약 3.5‰이다.
  3. 용존 산소 농도는 수온이 감소하면 증가한다.
  4. 밀도는 온도가 상승하면 작아지고, 염도가 증가하면 커진다.
(정답률: 78%)
  • 해수의 평균 염도는 약 $35\text{psu}$ 또는 $35\text{‰}$입니다.

    오답 노트
    염도는 $3.5\text{‰}$가 아니라 약 $35\text{‰}$입니다.
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