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

9급 지방직 공무원 서울시 환경공학개론 2017-06-24 필기 기출문제 해설

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

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1과목: 과목 구분 없음

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: 80%)
  • 산소전달률 식 $\frac{dO}{dt} = \alpha K_{La}(\beta C_S - C_t) \times 1.024^{T-20}$에서 보정계수 $\beta$는 실제 물과 증류수의 포화용존산소농도($C_S$) 비율을 의미합니다.

    오답 노트
    총괄산소전달계수: $K_{La}$
    수중의 용존산소농도: $C_t$
    어느 물과 증류수의 $K_{La}$ 비율: $\alpha$
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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: 93%)
  • 콜로이드 입자의 안정성과 응집은 입자 간의 반발력인 제타전위(zeta potential)와 인력인 Van der Waals 힘의 상호작용에 의해 결정됩니다. 따라서 콜로이드 입자는 Van der Waals 힘의 영향을 직접적으로 받습니다.
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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: 61%)
  • 배출가스의 희석 보정 계수 $m$을 이용하여 실제 탄산가스 농도를 최대 탄산가스율로 환산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $m = \frac{N_{2}}{N_{2} - 3.76(O_{2} - 0.5CO)}$
    ② [숫자 대입] $m = \frac{79}{79 - 3.76(6 - 0.5 \times 0)} = 1.4$
    ③ [최종 결과] $CO_{2max} = 1.4 \times 15 = 21.0\%$
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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: 87%)
  • 선택적 촉매환원(SCR)법은 촉매 존재 하에 환원제(암모니아 등)를 투입하여 배출가스 중의 질소산화물을 $N_{2}$와 $H_{2}O$로 환원시켜 제거하는 공법입니다.
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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: 90%)
  • 여과 집진장치는 여재의 특성상 수분에 매우 민감하여 수분이 많을 경우 폐쇄(Clogging) 현상이 발생하기 쉬우며, 여과속도 변화에 따른 압력 손실 변화가 커서 적응성이 낮습니다.
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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: 80%)
  • 접촉산화법은 부착 생물량을 조절하기 쉬워 조작 조건 변경에 대응이 용이하지만, 미생물량과 영향인자를 정상상태로 유지하기 위한 조작은 오히려 어렵다는 단점이 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: 72%)
  • 동수구배가 없는 상태에서 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 확산 현상을 설명하는 법칙은 픽의 법칙(Fick's law)입니다.

    오답 노트
    다시의 법칙: 다공성 매질 내 유체의 흐름(투수성)
    라울의 법칙: 용액의 증기압 내림
    헨리의 법칙: 기체의 용해도
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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: 64%)
  • 평균흡음률은 각 면의 면적과 흡음률을 곱한 총 흡음량의 합을 방의 전체 표면적으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\bar{\alpha} = \frac{\sum (S \times \alpha)}{\sum S}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\bar{\alpha} = \frac{(4 \times 5 \times 0.2) + (4 \times 5 \times 0.5) + (2 \times (4+5) \times 3 \times 0.4)}{(4 \times 5 \times 2) + (2 \times (4+5) \times 3)}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\bar{\alpha} = 0.38$$
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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: 81%)
  • 급속여과는 응집·침전 과정을 거친 고탁도 원수 처리에 적합하며, 완속여과는 생물막을 이용하므로 저탁도 원수 처리에 적합합니다.

    오답 노트
    완속여과는 생물학적 작용으로 세균 제거 가능
    급속여과는 완속여과보다 여과 속도가 훨씬 빠름
    공극률 감소는 여과 저항을 증가시킴
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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: 77%)
  • 유입되는 SS 총량과 슬러지로 제거된 SS 양을 비교하여 제거효율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{제거효율}(\%) = \frac{\text{제거량}}{\text{유입량}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{제거효율}(\%) = \frac{5 \times 20,000}{1,000 \times 200} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{제거효율} = 50\%$
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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: 94%)
  • 시료의 특성에 따라 적절한 산 분해법을 선택해야 하며, 유기물이 다량 함유되어 있고 산분해가 어려운 경우에는 질산-과염소산법을 적용합니다.

    오답 노트
    질산법: 유기물 함량이 비교적 높지 않은 시료
    질산-염산법: 유기물 함량이 낮고 금속 수산화물/산화물 함유 시료
    질산-과염소산-불화수소산: 점토질 또는 규산염 함유 시료
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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: 79%)
  • 일반적인 열량계(Bomb Calorimeter)는 연소 생성물 중 수증기가 응축되어 방출하는 잠열을 모두 포함하여 측정하므로, 저위발열량이 아닌 고위발열량을 측정합니다.
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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: 88%)
  • 휘발성유기화합물(VOCs)의 독성 강도는 톨루엔 > 자일렌 > 에틸벤젠 순입니다.

    오답 노트
    라돈: 건축자재 및 흙 속 방사선 붕괴 물질 맞음
    폼알데하이드: 포르말린 수용액 성분 맞음
    석면: 청석면 > 아모싸이트 > 온석면 순으로 발암성 강함 맞음
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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: 92%)
  • 슬러지 탈수 전후의 고형물(Solid) 질량은 일정하다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $V_0 \times (100 - w_0) = V \times (100 - w)$
    ② [숫자 대입] $V_0 \times (100 - 99) = V \times (100 - 70)$
    ③ [최종 결과] $V = \frac{1}{30} V_0$
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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: 86%)
  • 지표 최대착지농도는 유효굴뚝 높이의 제곱에 반비례합니다. 따라서 농도를 $1/4$로 줄이려면 높이는 $\sqrt{4}$배가 되어야 합니다.
    ① [기본 공식] $C_{max} \propto \frac{1}{H^2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{1}{4} = \frac{1}{H^2}$
    ③ [최종 결과] $H = 2$
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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: 90%)
  • 광화학 스모그는 질소산화물(NOx)과 휘발성유기화합물(VOCs)이 태양광선과 반응하여 PAN, 오존 등의 2차 오염물질을 생성하는 현상입니다. 암모니아(NH3)는 이 반응 과정에 직접적으로 관여하지 않습니다.
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17. 「대기환경보전법」상의 특정대기유해물질로 옳지 않은 것은?

  1. 오존
  2. 불소화물
  3. 시안화수소
  4. 디클로로메탄
(정답률: 70%)
  • 특정대기유해물질은 사람의 건강이나 환경에 위해를 줄 우려가 있는 물질로 지정되어 있습니다. 불소화물, 시안화수소, 디클로로메탄은 이에 해당하지만, 오존은 대기오염물질에는 해당하나 특정대기유해물질로는 분류되지 않습니다.
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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: 89%)
  • 용존산소 부족이나 과도한 BOD 부하 조건에서 사상균(filamentous bacteria)이 과도하게 번식하면, 슬러지 플록의 구조가 느슨해져 침강성이 악화되는 슬러지 팽화(Sludge bulking) 현상이 발생합니다.
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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: 56%)
  • 식종희석수를 사용한 BOD 측정 시, 희석수 자체의 산소 소비량(BOD_{blank})을 보정하여 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식] $BOD = \frac{(D_{1} - D_{2}) - (B_{1} - B_{2}) \times f}{P}$
    ② [숫자 대입] (실험 #1 기준, $f = \frac{250}{250} = 1$ 및 $P = \frac{50}{300} = \frac{1}{6}$ 대입)
    $$BOD = \frac{(9.2 - 3.7) - (9.2 - 8.6) \times 1}{1/6}$$
    ③ [최종 결과] $BOD = (5.5 - 0.6) \times 6 = 29.4 \approx 30.0\text{ mg/L}$
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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: 89%)
  • 침출은 물의 흐름에 따라 오염물질이 이동하는 현상으로, 투수계수가 높을수록(물이 잘 빠질수록) 침출이 잘 일어납니다. 따라서 투수계수가 매우 낮은 점토 토양에서는 침출이 어렵습니다.
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