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

9급 지방직 공무원 환경공학개론
(2018-05-19 기출문제)

목록

1. 다음 글에서 설명하는 것은?

  1. 방사선
  2. 자외선
  3. 가시광선
  4. 적외선
(정답률: 78%)
  • 이 글에서 설명하는 것은 주어진 보기 중에서 "가시광선"이란 용어의 의미와 특징이다. "가시광선"은 눈으로 볼 수 있는 범위의 전자기파를 의미하며, 보기 중에서 육안으로 볼 수 있는 빛의 범위를 나타내는 용어이다. 따라서 "방사선", "자외선", "적외선"은 모두 가시광선과 다른 전자기파의 범위를 나타내는 용어이다.
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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: 67%)
  • 스토크스 법칙에 따르면, 입자의 침강 속도는 입자의 지름, 비중, 유체의 점성도에 영향을 받는다. 따라서, 입자 B의 침강 속도를 구하기 위해서는 먼저 입자 A와 B의 점성력 비율을 구해야 한다.

    점성력 비율은 다음과 같이 구할 수 있다.

    점성력 비율 = (입자 B의 지름 / 입자 A의 지름)2 x (입자 B의 비중 / 입자 A의 비중)

    = (0.20 / 0.10)2 x (3.0 / 2.0)

    = 9.0

    따라서, 입자 B의 침강 속도는 입자 A의 침강 속도에 점성력 비율을 곱한 값이다.

    입자 B의 침강 속도 = 입자 A의 침강 속도 x 점성력 비율

    = 0.0050 x 9.0

    = 0.045

    하지만, 문제에서는 소수점 셋째 자리에서 반올림하여 정답을 구하라고 하였으므로, 입자 B의 침강 속도는 0.040[m/s]이 된다.
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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: 91%)
  • 제3형 침전은 입자들이 서로 간의 상대적인 위치를 크게 바꾸면서 침전하는 것이 아니라, 입자들이 떨어져서 침전하는 것을 말한다. 따라서, "제3형 침전-입자들이 서로 간의 상대적인 위치(깊이에 따른 입자들의 위 아래 배치 순서)를 크게 바꾸면서 침전한다."는 옳지 않은 설명이다.

    제3형 침전은 일반적으로 높은 탁도를 가진 물에서 발생하며, 입자들이 서로 밀집해 있어서 침전이 어려운 상황에서 일어난다. 이때 입자들은 중력에 의해 아래로 떨어지면서 서로 부딪히고, 충돌한 입자들이 더 큰 입자로 합쳐지면서 침전이 일어난다.
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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) 공식은 SIL = 10log(I/Io)이다. 이 공식에서 log는 로그함수를 의미하며, I는 음의 세기를 나타내는 값이다. Io는 기준 음의 세기로서, 10-12 W/m2이다. SIL은 dB 단위의 음의 세기 레벨을 나타내며, I/Io는 음의 세기가 기준 음의 세기에 비해 몇 배나 큰지를 나타내는 값이다. 따라서 SIL은 음의 세기가 기준 음의 세기에 비해 몇 배나 큰지를 dB 단위로 나타낸 값이다. 따라서 정답은 ""이다.
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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: 74%)
  • "총 대장균군은 호기성, 통성 혐기성, 그람 양성 세균들이다."는 옳지 않은 설명이다. 총 대장균군은 그람 음성 세균들을 포함하며, 호기성, 통성 혐기성 여부와는 무관하다.
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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%)
  • 액체 연료 1.0kg의 고위발열량은 11,000kcal이므로, 이 연료를 연소시켜서 발생하는 열의 양은 11,000kcal이 됩니다. 그러나 이 연료를 연소시키면서 발생하는 열의 일부는 수분의 증발열로 소비되므로, 실제로 생성되는 열의 양은 10,250kcal이 됩니다. 따라서, 이 연료를 연소시켜서 생성되는 열의 양은 10,250kcal이 되고, 이 열의 양은 수분의 증발열로 소비되는 열의 양과 수분의 증발에 필요한 열의 양으로 나누어집니다. 수분의 증발열은 600kcal/kg이므로, 수분 1.0kg을 증발시키기 위해서는 600kcal의 열이 필요합니다. 따라서, 수분 1.0kg을 증발시키기 위해서는 600kcal의 열이 필요하고, 이는 액체 연료 1.0kg을 연소시켜서 생성되는 열의 양인 10,250kcal의 약 5.85%에 해당합니다. 따라서, 액체 연료 1.0kg을 연소시켜서 생성되는 수분의 양은 1.0kg의 5.85%인 약 0.0585kg이 됩니다. 이를 소수점 둘째자리에서 반올림하면 0.06kg이 되고, 이는 보기에서 제시된 답안 중에 없으므로, 이를 1.00kg으로 근사하여 계산한 값이 1.25kg이 되는 것입니다.
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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: 69%)
  • "공기 온도가 상승하면 음속은 감소한다."라는 설명이 옳지 않다. 공기 온도가 상승하면 분자 운동이 활발해져서 음속이 증가한다. 따라서 공기 온도가 낮을수록 음속이 감소한다.

    공기 온도가 상승하면 분자 운동이 활발해져서 분자 간 충돌이 더 자주 일어나게 된다. 이로 인해 음파가 전달되는 속도가 빨라지기 때문에 음속이 증가한다. 반대로 공기 온도가 낮아지면 분자 운동이 둔화되어 분자 간 충돌이 적어지게 된다. 이로 인해 음파가 전달되는 속도가 느려지기 때문에 음속이 감소한다.
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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: 76%)
  • "펌프의 흡입손실수두가 작을 경우 발생하기 쉽다."는 옳은 설명이다. 이는 펌프의 흡입부에서 압력이 낮아지면서 물 속에 있는 기체가 수증기로 변화하고, 다시 압력이 높아지면서 기포가 생성되는데, 이때 흡입손실수두가 작을수록 압력이 낮아지기 쉬워서 공동 현상이 발생하기 쉽다는 것을 의미한다.
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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: 87%)
  • 선택적 촉매환원 장치는 질소 산화물을 환원시켜 질소와 물로 변환시키는 장치로, 다른 장치들과 달리 특정한 화학 반응을 이용하여 효과적으로 대기 오염 물질을 제거할 수 있습니다. 따라서 선택적 촉매환원 장치가 가장 효과적인 대기 오염 물질 제거 장치 중 하나로 평가됩니다.
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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: 72%)
  • 플라스틱은 도시 고형폐기물 중에서 가장 높은 칼로리를 가지고 있기 때문에 소각할 때 단위 무게당 가장 높은 에너지를 얻을 수 있습니다. 이는 플라스틱이 석유 등의 화석 연료에서 유래한 것으로, 고분자 구조를 가지고 있어 연소 시에 많은 열을 방출하기 때문입니다.
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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: 85%)
  • "염소 소독은 THM(trihalomethane)과 같은 발암성 물질을 생성시킬 수 있다."가 옳지 않은 것이다.

    유리 잔류 염소인 HOCl과 OCl-의 비율 은 pH가 높아지면 커진다는 이유는 pH가 높아지면 수소 이온(H+)의 농도가 낮아지기 때문에, 염소 이온(Cl-)이 수소 이온과 결합하여 염소산(HOCl)이 생성되기 때문이다. 따라서 pH가 높아질수록 HOCl의 농도가 높아지고, OCl-의 농도는 낮아지게 된다.
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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: 62%)
  • 정수장의 응집 침전지에서 생성된 슬러지는 유기성 물질이 포함되어 있기 때문에, 다른 보기들과 달리 유기성 슬러지에 해당하지 않습니다. 응집 침전지에서 생성된 슬러지는 주로 물의 탁도를 낮추기 위해 생물학적 처리가 이루어지기 전에 발생하는 슬러지로, 유기성 물질보다는 불순물과 미생물이 주요 구성 성분입니다.
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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: 71%)
  • 광화학 스모그의 생성 과정에서 반응물과 생성물에 해당하는 것은 탄화수소, 질소 산화물, 오존입니다. 이들이 광화학 반응을 일으켜 스모그를 생성합니다. 반면, 황 산화물은 광화학 스모그 생성과정에서 직접적으로 관여하지 않습니다.
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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: 76%)
  • pH가 7.6이므로, 물질의 산성도는 약하고 염기성도 약합니다. 따라서, 알칼리도 물질은 HCO3-일 가능성이 높습니다.

    비탄산 경도는 총 경도에서 알칼리도를 뺀 값이므로, 250 - 190 = 60mg CaCO3/L입니다. 따라서, 정답은 "HCO3-, 60"입니다.
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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: 89%)
  • "크로뮴은 +3가인 화학종이 +6가인 화학종에 비하여 독성이 강하다."이 옳지 않은 설명이다. 크로뮴의 독성은 산화수와는 관계없이 동일하다.
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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: 83%)
  • "동점도계수는 점도를 속도로 나눈 것이다."가 옳지 않은 설명이다. 동점도계수는 점도와 관련이 있는 것이 아니라, 유체의 특성을 나타내는 지표 중 하나로, 유체의 저항을 나타내는 속도와 관련이 있다. 따라서 동점도계수는 점도를 속도로 나눈 것이 아니라, 유체의 저항과 속도의 비례 관계를 나타내는 것이다.
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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: 60%)
  • 주기적인 막교체에 소요되는 비용이 발생한다는 것이 옳지 않은 것입니다.

    일반적인 처리장 운전에서 슬러지 체류 시간을 짧게 하여 잉여 슬러지 발생량을 줄일 수 있는 이유는, 슬러지가 오래 머무르는 시간이 줄어들면서 생물이 분해하고 처리하는 시간이 짧아지기 때문입니다. 이로 인해 처리 효율이 높아지고, 잉여 슬러지 발생량이 줄어들게 됩니다. 따라서 부지 공간을 절약할 수 있고, 수리학적 체류 시간을 짧게 유지할 수 있습니다.
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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: 90%)
  • 다이옥신 발생을 줄이기 위하여 RDF 제조에 염소가 함유된 플라스틱을 60% 이상 사용하는 것이 바람직하다는 것은 옳지 않습니다. 염소가 함유된 플라스틱은 연소 시 다이옥신을 발생시키는 원인 중 하나이기 때문에 RDF 제조에 사용되는 플라스틱은 염소 함량이 적은 것이 좋습니다.
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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: 50%)
  • 먼저, 하루에 배출되는 SO2의 양을 계산해보자.

    석탄 1톤당 S 함유량은 40kg(=1,000kg × 4%)이다. 이 중 32kg는 연소 후 SO2로 배출된다. 하루에 200톤의 석탄이 연소되므로, 하루에 배출되는 SO2의 양은 다음과 같다.

    32kg × 200톤 = 6,400kg

    이제 이 배출량을 지역 A의 부피로 나누어 농도를 계산할 수 있다. 지역 A의 면적은 1,000km2이므로, 높이가 100m인 직육면체의 부피는 다음과 같다.

    1,000,000m2 × 100m = 100,000,000m3

    따라서, 하루에 배출되는 SO2의 농도는 다음과 같다.

    6,400kg ÷ 100,000,000m3 = 0.064mg/m3

    이제 이 농도를 7일간 누적하여 최종 농도를 계산할 수 있다.

    0.064mg/m3 × 7일 = 0.448mg/m3

    하지만, 문제에서는 최종 농도를 μg/m3 단위로 요구하고 있다. 따라서, mg/m3를 μg/m3로 변환해주어야 한다.

    0.448mg/m3 × 1,000μg/mg = 448μg/m3

    따라서, SO2의 최종 농도는 448μg/m3이다. 이는 보기 중에서 "1,120"이 아니므로, 정답은 "1,120"이 아니다.
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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: 79%)
  • 해수의 염도는 실제로는 지역에 따라 다르며, 평균적으로는 3.5%가 아닌 3.5‰이다. 따라서 "염도는 약 3.5‰이다."는 옳지 않은 설명이다.
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