9급 지방직 공무원 서울시 환경공학개론 필기 기출문제복원 (2017-06-24)

9급 지방직 공무원 서울시 환경공학개론
(2017-06-24 기출문제)

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1. 물의 산소전달률을 나타내는 다음 식에서 보정계수 β가 나타내는 것으로 옳은 것은?

  1. 총괄산소전달계수
  2. 수중의 용존산소농도
  3. 어느 물과 증류수의 CS비율(표준상태에서 시험)
  4. 어느 물과 증류수의 KLa비율(표준상태에서 시험)
(정답률: 94%)
  • β는 산소가 물에 용해되는 속도를 나타내는 산소전달계수의 보정계수로, 물의 온도, 염분, 압력 등의 영향을 고려하여 산소전달계수를 보정하는 값이다.

    "CS비율(표준상태에서 시험)"은 물과 증류수의 용해능력을 비교하기 위한 비율로, 표준상태에서 시험하여 물과 증류수의 용해능력 차이를 보정한 값이다. 따라서 β와는 직접적인 연관성이 없다.
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2. 화학적 처리 중 하나인 응집에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 침전이 어려운 미립자를 화학약품을 사용하여 전기적으로 중화시켜 입자의 상호 부착을 일으킨다.
  2. 콜로이드 입자는 중력과 제타전위(zeta potential)에 영향을 받고, Van der Waals힘에는 영향을 받지 않는다.
  3. 상수처리 공정에서 일반적으로 여과 공정 이전에 적용된다.
  4. 산업폐수 처리에서 중금속이나 부유물질(SS) 성분을 제거하기 위해 이용된다.
(정답률: 89%)
  • 콜로이드 입자는 Van der Waals 힘에도 영향을 받습니다. 따라서 "콜로이드 입자는 중력과 제타전위(zeta potential)에 영향을 받고, Van der Waals힘에는 영향을 받지 않는다."라는 설명은 옳지 않습니다.

    콜로이드 입자는 미립자보다 작아서 중력에 의한 침전이 어렵기 때문에, 화학적 처리를 통해 입자의 상호 부착을 일으켜 큰 입자로 만들어 침전시키는 것이 응집입니다. 이 때, 입자 표면에는 제타전위라는 전기적인 힘이 작용하며, 이 힘은 입자의 응집을 방해합니다. 따라서 응집 과정에서는 제타전위를 줄이는 화학적 처리도 함께 이루어집니다.
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3. 배출가스 분석 결과 CO2=15%, CO=0%, N2=79%, O2=6% 일 때, 최대 탄산가스율(CO2)max는?

  1. 8.4%
  2. 15.0%
  3. 21.0%
  4. 28.0%
(정답률: 65%)
  • 공기의 주요 성분인 N2와 O2의 비율은 항상 거의 일정하게 유지되며, 이들의 비율은 대략적으로 4:1 정도이다. 따라서, 이 문제에서 N2와 O2의 합이 85%이므로, 이들의 비율은 대략적으로 68:17 정도이다. 이에 비해 CO2의 비율은 15%로 매우 적으므로, CO2의 비율을 높이면서도 N2와 O2의 비율을 크게 바꾸지 않는 것이 중요하다. 이를 고려하여, CO2의 최대 탄산가스율은 대략 21% 정도가 될 것이다. 따라서, 정답은 "21.0%"이다.
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4. 선택적 촉매환원(SCR)은 소각로에서 발생하는 배출가스 중 어떤 물질을 처리하는 방법인가?

  1. 분진
  2. 중금속
  3. 황산화물
  4. 질소산화물
(정답률: 95%)
  • 선택적 촉매환원(SCR)은 소각로에서 발생하는 배출가스 중 질소산화물을 처리하는 방법이다. 이는 SCR 시스템에서 촉매로 처리되어 질소산화물을 질소와 물로 변환시키기 때문이다. 다른 보기들인 분진, 중금속, 황산화물은 SCR 시스템에서 처리되지 않는 배출가스 물질들이다.
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5. 대기오염 방지시설에서 여과 집진장치에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 주요 분진 포집 메커니즘은 관성충돌, 접촉차단, 확산이다.
  2. 수분이나 여과속도에 대한 적응성이 높다.
  3. 다양한 여재를 사용함으로써 설계 및 운영에 융통성이 있다.
  4. 가스의 온도에 따라 여과재 선택에 제한을 받는다.
(정답률: 87%)
  • "수분이나 여과속도에 대한 적응성이 높다."가 옳지 않은 것이다. 이는 오히려 여과재 선택에 제한을 받는다는 것과 반대되는 내용이다. 여과재는 가스의 온도, 습도, 압력, 성분 등에 따라 선택되어야 하며, 여과속도 역시 여과재와 함께 고려되어야 한다. 따라서 여과 집진장치는 여러 가지 제약 조건에 따라 설계 및 운영되어야 하며, 융통성이 높다는 것은 옳지 않다.
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6. 생물막을 이용한 처리법 중 접촉산화법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 비교적 소규모 시설에 적합하다.
  2. 미생물량과 영향인자를 정상상태로 유지하기 위한 조작이 쉽다.
  3. 슬러지 반송이 필요하지 않아 운전이 용이하다.
  4. 고부하에서 운전 시 생물막이 비대화되어 접촉재가 막히는 경우가 발생할 수 있다.
(정답률: 82%)
  • 생물막을 이용한 처리법 중 접촉산화법은 고부하에서 운전 시 생물막이 비대화되어 접촉재가 막히는 경우가 발생할 수 있다는 것이 옳지 않은 설명입니다.

    미생물량과 영향인자를 정상상태로 유지하기 위한 조작이 쉽다는 이유는 생물막 내부의 미생물 군집을 조절할 수 있기 때문입니다. 이를 통해 생물막 내부의 환경을 최적화하여 처리 효율을 높일 수 있습니다.
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7. 오염지역 내 지하수계의 동수구배(動水勾配)가 없다고 가정하는 경우, 누출된 수용성 오염물질이 지하수 내에서 확산되는 메커니즘을 설명하기 위하여 사용할 수 있는 법칙은?

  1. 픽의 법칙(Fick's law)
  2. 다시의 법칙(Darcy's law)
  3. 라울의 법칙(Raoult's law)
  4. 헨리의 법칙(Henry's law)
(정답률: 71%)
  • 픽의 법칙은 물질의 농도차에 따라 확산속도가 결정된다는 법칙으로, 지하수 내에서 오염물질이 농도차에 따라 지하수 중에서 확산되는 메커니즘을 설명할 수 있다. 따라서 오염지역 내 지하수계의 동수구배가 없는 경우에도 지하수 중에서 오염물질이 확산되는 것을 설명할 수 있다.
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8. 바닥 면이 4m×5m이고, 높이가 3m인 방이 있다. 바닥, 벽, 천장의 흡음률이 각각 0.2, 0.4, 0.5일 때 평균흡음률은? (단, 소수점 셋째 자리에서 반올림한다.)

  1. 0.17
  2. 0.27
  3. 0.38
  4. 0.48
(정답률: 57%)
  • 평균흡음률은 바닥, 벽, 천장의 흡음률의 가중평균값으로 구할 수 있다. 가중평균값은 각 값에 해당하는 가중치를 곱한 후 모두 더한 뒤, 가중치의 총합으로 나누어 구한다.

    바닥 면적 = 4m × 5m = 20m²
    방의 전체 면적 = (4m × 5m) + (4m × 3m) × 2 + (5m × 3m) × 2 = 62m²

    각 면의 가중치는 면적의 비율로 계산할 수 있다.
    바닥 면적의 가중치 = 20m² / 62m² ≈ 0.323
    벽 면적의 가중치 = (4m × 3m) × 2 + (5m × 3m) × 2 / 62m² ≈ 0.677

    평균흡음률 = (0.2 × 0.323) + (0.4 × 0.677) + (0.5 × 0.677) / (0.323 + 0.677 + 0.677) ≈ 0.38

    따라서 정답은 "0.38"이다.
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9. 정수처리 과정에서 이용되는 여과에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 완속여과는 부유물질 외에 세균도 제거가 가능하다.
  2. 급속여과는 저탁도 원수, 완속여과는 고탁도 원수의 처리에 적합하다.
  3. 급속여과의 속도는 약 120~150m/d이며, 완속여과의 속도는 약 4~5m/d이다.
  4. 여과지의 운전에 따라 발생하는 공극률의 감소는 여과저항증가의 원인이 된다.
(정답률: 84%)
  • "급속여과는 저탁도 원수, 완속여과는 고탁도 원수의 처리에 적합하다."가 옳지 않은 것이다.

    급속여과는 고탁도 원수, 완속여과는 저탁도 원수의 처리에 적합하다. 이는 급속여과가 작은 입자를 빠르게 제거할 수 있기 때문이고, 완속여과는 큰 입자를 천천히 제거할 수 있기 때문이다.
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10. 유량이 1,000m3/d이고, SS농도가 200mg/L인 하수가 1차침전지로 유입된다. 1차슬러지 발생량이 5m3/d, 1차슬러지 SS농도가 20,000mg/L라면 1차침전지의 SS제거효율은 얼마인가? (단, SS는 1차침전지에서 분해되지 않는다고 가정한다.)

  1. 40%
  2. 50%
  3. 60%
  4. 70%
(정답률: 85%)
  • 1차침전지의 SS제거효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1차침전지로 유입된 SS의 양 = 유입하수의 SS농도 x 유입하수의 유량 = 200mg/L x 1,000m3/d = 200,000mg/d

    1차침전지에서 발생한 슬러지의 SS양 = 1차슬러지 발생량 x 1차슬러지 SS농도 = 5m3/d x 20,000mg/L = 100,000mg/d

    1차침전지에서 제거된 SS의 양 = 1차침전지로 유입된 SS의 양 - 1차침전지에서 발생한 슬러지의 SS양 = 200,000mg/d - 100,000mg/d = 100,000mg/d

    따라서, 1차침전지의 SS제거효율은 다음과 같다.

    SS제거효율 = 1차침전지에서 제거된 SS의 양 / 1차침전지로 유입된 SS의 양 x 100% = 100,000mg/d / 200,000mg/d x 100% = 50%

    따라서, 정답은 "50%"이다.
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11. 유기물을 다량 함유하고 있으면서 산분해가 어려운 시료에 적용하기 위한 전처리법으로 옳은 것은?

  1. 질산법
  2. 질산 - 염산법
  3. 질산 - 과염소산법
  4. 질산 - 과염소산 - 불화수소산
(정답률: 95%)
  • 유기물을 다량 함유하고 있으면서 산분해가 어려운 시료에는 질산 - 과염소산법이 적합하다. 이는 질산과 과염소산을 혼합하여 시료를 산분해하는 방법으로, 과염소산은 질산보다 산성도가 높아서 산분해 효율이 높아지기 때문이다. 또한, 불화수소산을 추가하여 시료를 완전히 분해할 수 있다.
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12. 고형폐기물의 발열량에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 고위발열량은 연소될 때 생성되는 총 발열량이다.
  2. 저위발열량은 고위발열량에서 수증기 응축잠열을 제외한 발열량이다.
  3. 소각에 대한 타당성 조사 시 저위발열량에 대한 자료가 필요하다.
  4. 열량계는 저위발열량을 측정한다.
(정답률: 75%)
  • 열량계는 고형폐기물의 저위발열량을 측정한다는 것이 옳은 설명이다. 저위발열량은 고위발열량에서 수증기 응축잠열을 제외한 발열량이기 때문에, 고형폐기물 소각 시 발생하는 열을 정확히 측정하기 위해서는 저위발열량에 대한 자료가 필요하다. 따라서 "열량계는 저위발열량을 측정한다."라는 설명은 옳은 설명이다.
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13. 「실내공기질 관리법」에 따른 오염물질에 관한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 라돈(Rn;Radon) : 주로 건축자재를 통하여 인체에 영향을 미치며, 화학적으로는 거의 반응을 일으키지 않고, 흙 속에서 방사선 붕괴를 일으킨다.
  2. 폼알데하이드(Formaldehyde) : 자극성 냄새를 갖는 무색의 기체이며, 36.0%~38.0% 수용액은 포르말린이라고 한다.
  3. 석면(Asbestos) : 가늘고 긴 강한 섬유상으로 내열성, 불활성, 절연성이 좋고, 발암성은 청석면 > 아모싸이트 > 온석면 순이다.
  4. 휘발성유기화합물(VOCs;Volatile Organic Compounds) : 가장 독성이 강한 것은 에틸벤젠이며, 다음은 톨루엔, 자일렌순으로 강하다.
(정답률: 94%)
  • 석면은 발암성이 높은 것으로 알려져 있지만, "가장 독성이 강한 것은 에틸벤젠이며, 다음은 톨루엔, 자일렌순으로 강하다"는 설명이 옳지 않습니다. 휘발성유기화합물(VOCs)은 인체에 유해한 영향을 미치는 오염물질 중 하나로, 에틸벤젠, 톨루엔, 자일렌 등이 포함됩니다.
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14. 함수율 99%인 하수처리 슬러지를 탈수하여 함수율 70%로 낮추면, 탈수된 슬러지의 최종 부피는 탈수 전의 부피(V0) 대비 얼마로 줄어드는가? (단, 슬러지의 비중은 탈수 전이나 후에도 변함없이 1이라고 가정한다.)

  1. 1/5⋅V0
  2. 1/10⋅V0
  3. 1/20⋅V0
  4. 1/30⋅V0
(정답률: 94%)
  • 슬러지의 비중이 1이므로 부피는 질량과 비례한다. 따라서 함수율이 99%인 슬러지의 질량은 원래 질량의 99%이고, 함수율이 70%인 슬러지의 질량은 원래 질량의 70%이다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.

    탈수 전 슬러지의 질량 = V0 kg
    탈수 후 슬러지의 질량 = 0.99V0 kg
    탈수된 슬러지의 질량 = 0.7 × 0.99V0 kg = 0.693V0 kg

    따라서 탈수된 슬러지의 부피는 원래 부피의 0.693배가 된다.

    V탈수 후 = 0.693V0

    이를 간단화하면 다음과 같다.

    V탈수 후 = 1/1.44 × V0
    V탈수 후 = 1/20 × V0

    따라서 최종 부피는 원래 부피의 1/20이 된다. 따라서 정답은 "1/20⋅V0"이다.
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15. 굴뚝에서 오염물질이 배출될 때, 지표 최대착지농도를 1/4로 줄이고자 한다면, 유효굴뚝 높이를 몇 배로 해야 하는가? (단, 배출량과 풍속은 일정한 것으로 가정한다.)

  1. 1/4배
  2. 1/2배
  3. 2배
  4. 4배
(정답률: 82%)
  • 지표 최대착지농도를 1/4로 줄이기 위해서는 오염물질이 지표에 도달하는 양을 1/4로 줄여야 한다. 이를 위해서는 유효굴뚝 높이를 2배로 늘려야 한다. 이유는 유효굴뚝 높이가 2배가 되면, 배출된 오염물질이 지표에 도달하기까지 거치는 거리가 2배가 되기 때문에, 배출량과 풍속이 일정한 상황에서는 지표에 도달하는 양이 1/4로 줄어들게 된다.
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16. 대기 중의 광화학 스모그 또는 광화학 반응에 직접적으로 관계되는 오염물질이 아닌 것은?

  1. 암모니아(NH3)
  2. 일산화질소(NO)
  3. 휘발성유기화합물(VOCs)
  4. 퍼옥시아세틸니트레이트(PAN)
(정답률: 89%)
  • 암모니아는 대기 중의 광화학 스모그 또는 광화학 반응에 직접적으로 관계되는 오염물질이 아닙니다. 암모니아는 주로 농업에서 발생하는 오염물질로, 대기 중의 산성화와는 관련이 있지만 광화학 스모그와는 직접적인 관련이 없습니다.
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17. 「대기환경보전법」상의 특정대기유해물질로 옳지 않은 것은?

  1. 오존
  2. 불소화물
  3. 시안화수소
  4. 디클로로메탄
(정답률: 59%)
  • "오존"은 대기 환경을 보전하기 위한 법률에서 특정 대기 유해물질로 지정되어 있지만, 실제로는 대기 중에 존재하는 자연적인 물질이기 때문에 옳지 않은 것입니다. 오존은 자외선과 질소산화물 등이 반응하여 생성되는 것으로, 대기 오염의 주요 원인 중 하나입니다.
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18. 침전지 내에서 용존산소가 부족하거나 BOD부하가 과대한 폐수처리 시 사상균의 지나친 번식으로 나타나는 활성슬러지처리의 운영상 문제점으로 가장 옳은 것은?

  1. Pin-floc 현상
  2. 과도한 흰 거품 발생
  3. 슬러지 부상(Sludge rising)
  4. 슬러지 팽화(Sludge bulking)
(정답률: 90%)
  • 슬러지 팽화는 침전지 내에서 슬러지가 부피를 늘리면서 침전지 운영에 지장을 주는 현상입니다. 이는 사상균의 지나친 번식으로 인해 발생할 수 있으며, 용존산소 부족이나 BOD부하 과대로 인한 환경 변화가 원인이 될 수 있습니다. 슬러지 팽화는 침전지 내에서 슬러지가 부상하거나 침전지 운영에 문제를 일으키는 다른 현상들과 구분되어야 합니다.
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19. 공장폐수에 대해 미생물 식종(seeding)법으로 생물화학적 산소요구량(BOD)을 측정하고자 한다. 식종희석수의 초기용존산소(DO)는 9.2mg/L였으며, 식종희석수만을 300mL BOD병에 5일 간 배양한 후 DO는 8.6mg/L이었다. 실제 시료의 BOD 측정을 위해 공장폐수와 식종희석수를 혼합하여 다음 표와 같이 2가지 희석 배율로 테스트를 진행하였을 때, 해당 폐수의 BOD는? (단, 실험은 수질오염공정시험기준에 따르며, DO는 용존산소-전극법에 따라 측정하였다.)

  1. 27.0mg/L
  2. 27.7mg/L
  3. 30.0mg/L
  4. 32.4mg/L
(정답률: 50%)
  • 식종희석수의 DO 감소량을 통해 BOD를 계산할 수 있다. 초기 DO는 9.2mg/L이고, 5일 후 DO는 8.6mg/L이므로, BOD는 9.2 - 8.6 = 0.6mg/L이다. 이 값을 이용하여, 표에서 주어진 희석 배율과 식종희석수의 BOD를 계산할 수 있다.

    - 1:1,000 배율: BOD = 0.6mg/L x 1,000 = 600mg/L
    - 1:100,000 배율: BOD = 0.6mg/L x 100,000 = 60mg/L

    이제, 이 값을 이용하여 실제 시료의 BOD를 계산할 수 있다. 희석 배율에 따라 계산한 BOD 값을 각각 해당 배율로 다시 희석한 후, 두 값을 더하여 최종 BOD를 계산한다.

    - 1:1,000 배율: 600mg/L x 1/10 = 60mg/L
    - 1:100,000 배율: 60mg/L x 1/1,000 = 0.06mg/L

    따라서, 최종 BOD는 60mg/L + 0.06mg/L = 60.06mg/L이다. 이 값을 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 30.0mg/L로 답을 도출할 수 있다.
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20. 토양 내에서 오염물질의 이동에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 투수계수가 낮은 점토 토양에서 침출이 잘 일어난다.
  2. 토양 공극 내에서 농도구배에 의해 오염물질이 이동하는 현상을 확산(diffusion)이라고 한다.
  3. 토양 공극의 불균질성으로 인해 물질 이동 경로의 불규칙성과 토양 공극 사이 이동 속도의 차이로 인해 분산(dispersion)이 일어나게 된다.
  4. 양전하를 가진 분자는 음전하를 띤 토양에 흡착되어 이동이 지체된다.
(정답률: 95%)
  • "투수계수가 낮은 점토 토양에서 침출이 잘 일어난다."는 옳은 설명이다. 이유는 투수계수가 낮은 점토 토양은 물이 잘 흐르지 않기 때문에 침출이 잘 일어나지 않는 것이 아니라, 오히려 물이 잘 흐르지 않기 때문에 오염물질이 더 오래 머무르게 되어 더 많은 침출이 일어나는 것이다.
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