2017년 수질환경기사 3회차

정답은 2번입니다. 분뇨에서 질소화합물 함량은 분보다 뇨에서 훨씬 높으며, 뇨의 질소화합물은 전체 VS의 40~50%가 아니라 약 50~70%를 차지합니다. 질소화합물은 암모늄염 형태로 존재하며, 이는 알칼리도를 높여 pH 강하를 막는 완충 작용을 합니다.

정답은 1번 틸라코이드와 스트로마입니다. 광합성의 명반응은 엽록체 내의 틸라코이드 막에서 일어나며, 이곳에서 빛 에너지를 ATP와 NADPH로 전환합니다. 이후 암반응은 틸라코이드 바깥쪽의 스트로마에서 일어나, 명반응에서 생성된 ATP와 NADPH를 이용하여 이산화탄소를 포도당으로 고정하는 과정을 거칩니다.

Whippie의 자정단계는 하천의 오염 정도에 따라 나타나는 생물학적, 화학적 변화를 지대별로 구분한 것입니다. 정답 4번이 틀린 이유는, 활발한 분해지대에서는 혐기성 상태로 인해 실지렁이와 같은 오염에 강한 생물이 나타나는 것은 맞지만, 혐기성 곰팡이가 아닌 혐기성 세균이 주로 증식하기 때문입니다.

정답은 2번입니다. 곰팡이와 효모를 포함하는 균류(Fungi)는 진핵생물로, 단일한 경험적 조성식을 가지지 않습니다. 각 종마다 구성 성분이 다르기 때문에 C_7H_{14}O_3N과 같은 일반적인 경험식으로 표현하는 것은 적절하지 않습니다. 나머지 보기들은 미생물의 일반적인 특성을 올바르게 설명하고 있습니다.

우리나라 수자원 이용 현황에서 가장 많은 용도로 사용되는 것은 **농업용수**입니다. 이는 우리나라의 넓은 경작지를 유지하고 농작물 생산을 위해 상당량의 물이 필요하기 때문입니다. 생활용수나 공업용수에 비해 농업용수의 비중이 압도적으로 높다는 점이 핵심 개념입니다.

이 문제는 해수의 영양염류 분포와 관련된 현상을 묻고 있습니다. 핵심 개념은 **해수의 수직 혼합**과 **영양염류의 순환**입니다. **정답 이유:** 3번 보기는 수온이 낮은 바다에서 침강 작용이 일어나지 않는다고 설명하지만, 실제로는 수온이 낮은 곳에서 표층수가 냉각되어 밀도가 커지면 **침강 작용이 활발하게 일어나 심층수와 표층수의 물질 교환을 촉진**합니다. 이는 영양염류가 풍부한 심층수가 표층으로 올라오는 것을 돕기 때문에, 수온이 낮은 곳에 영양염류가 많은 이유와는 거리가 멉니다. **핵심 개념:** * **수직 혼합:** 해수의 밀도 차이(수온, 염분)에 의해 발생하는 해수의 상하 이동 현상입니다. 이는 표층과 심층 간의 물질(영양염류, 산소 등) 교환에 중요한 역할을 합니다. * **영양염류 순환:** 플랑크톤의 생장으로 소비된 영양염류가 사멸 후 침강하거나, 심층수의 용승을 통해 표층으로 다시 공급되는 과정입니다.

정답은 1번 청-녹조류입니다. 청-녹조류는 흔히 '남세균'이라고도 불리며, 무더운 늦여름의 높은 수온과 풍부한 영양분 조건에서 급격하게 증식하여 물 표면을 녹색으로 뒤덮는 현상, 즉 수화현상(water bloom)을 일으키는 주된 원인입니다. 다른 보기의 조류들은 수화현상과는 직접적인 관련이 적습니다.

**정답 이유:** 이 문제는 BOD 제거량에 따른 필요한 공기 공급량을 계산하는 문제입니다. 핵심은 하루에 제거되는 BOD의 양을 먼저 계산하고, 이를 바탕으로 BOD 1kg당 필요한 공기 공급량을 곱하여 총 공기 공급량을 구하는 것입니다. **핵심 개념:** 1. **하루에 제거되는 BOD 양 계산:** * 분뇨의 양: 150 kL/day = 150,000 L/day * 분뇨의 BOD 농도: 20,000 mg/L * 하루 총 BOD 양: 150,000 L/day * 20,000 mg/L = 3,000,000,000 mg/day = 3,000 kg/day * 제거된 BOD 양: 3,000 kg/day * 20% = 600 kg/day 2. **총 공기 공급량 계산:** * BOD 1kg 제거 시 필요한 공기 공급량: 40 m³/kg * 하루 총 공기 공급량: 600 kg/day * 40 m³/kg = 24,000 m³/day 따라서 하루당 공기 공급량은 24,000 m³입니다.

물의 점성은 수온이 증가하면 오히려 감소하는 일반적인 액체의 성질을 따릅니다. 즉, 물이 뜨거워질수록 분자 간의 인력이 약해져 더 잘 흐르기 때문입니다. 나머지 보기들은 물의 일반적인 성질과 일치합니다.

세균은 엽록체가 없어 광합성을 하지 못하므로, 1번 보기는 세균의 특징과 가장 거리가 멉니다. 세균은 주로 용해된 유기물을 섭취하고 세포분열로 번식하며, 세포 구성 비율과 환경 변화에 대한 민감성 등은 세균의 일반적인 특징에 해당합니다.

**정답 이유:** 이 문제는 40℃에서의 순수한 물 1L의 몰 농도를 구하는 문제입니다. 몰 농도는 용액 1L에 녹아있는 용질의 몰 수를 의미하는데, 이 문제에서는 용질이 물 자체이므로 물의 몰 수를 계산해야 합니다. **핵심 개념:** 1. **밀도:** 주어진 밀도(0.9455 kg/L)를 이용하여 물 1L의 질량을 계산합니다. (0.9455 kg/L * 1 L = 0.9455 kg) 2. **몰 질량:** 물(H₂O)의 몰 질량은 약 18.015 g/mol입니다. (수소 원자량: 1.008 g/mol, 산소 원자량: 15.999 g/mol) 3. **몰 수:** 계산된 물의 질량(0.9455 kg = 945.5 g)을 몰 질량으로 나누어 물의 몰 수를 구합니다. (945.5 g / 18.015 g/mol ≈ 52.48 mol) 4. **몰 농도:** 물 1L에 녹아있는 물의 몰 수는 약 52.48 mol이므로, 몰 농도는 52.48 mol/L가 됩니다. 따라서 정답은 **4번 (52.5)**입니다.

글루코스가 혐기성 소화 과정을 거쳐 메탄가스를 생성하는 화학 반응식을 이용합니다. 이 반응식에서 글루코스 1몰이 분해될 때 메탄가스 3몰이 생성됨을 알 수 있습니다. 글루코스 300g의 몰수를 계산하고, 이를 바탕으로 생성되는 메탄가스의 몰수를 구한 후, 이상기체 상태 방정식을 이용하여 35℃, 1기압에서의 메탄가스의 부피를 계산하면 약 126L가 됩니다.

**정답 이유:** 3번 보기는 저수지 물이 급수원으로 이용될 때 성층현상이 뚜렷하지 않을 경우가 유리하다고 설명하지만, 이는 틀렸습니다. 성층현상이 뚜렷하지 않은 봄, 가을에는 물의 수직 혼합이 활발하여 표층의 오염 물질이 저수층까지 확산될 수 있어 오히려 급수원으로 부적합할 수 있습니다. **핵심 개념:** * **성층현상:** 수온에 따른 물의 밀도 차이로 인해 호수나 저수지에 층이 형성되는 현상입니다. * **표수층, 수온약층, 저수층:** 성층현상에 의해 형성되는 세 가지 주요 층입니다. * **수직 혼합:** 성층현상이 약해지거나 없을 때 물이 위아래로 섞이는 현상으로, 오염 물질 확산과 관련이 있습니다.

부영양화는 호수 내 영양물질이 과도하게 축적되어 녹조 현상 등을 유발하는 현상입니다. 호수의 성층 중 **표층수(epilimnion)**는 햇빛이 잘 들고 영양물질이 유입되기 쉬워 부영양화가 주로 발생합니다. 반면, 심층수(hypolimnion)는 빛이 차단되어 생산 활동이 적고, 수온약층(thermocline)은 두 층을 구분하는 역할을 합니다.

이온강도는 용액 내 이온들의 농도와 전하를 고려하여 계산되는 값입니다. 지하수의 이온강도를 구하기 위해서는 각 이온의 몰 농도에 이온의 전하 제곱을 곱한 후, 모든 이온에 대해 합산하고 1/2을 곱해주어야 합니다. 문제에서 주어진 각 이온의 농도와 전하를 이용하여 계산하면 이온강도는 0.00099 mole/L가 됩니다.

정답은 3번 아황산나트륨입니다. 산화제는 다른 물질을 산화시키면서 자신은 환원되는 물질입니다. 오존, 염소, 브롬은 모두 다른 물질을 쉽게 산화시키는 강력한 산화제입니다. 반면 아황산나트륨은 황의 산화수가 +4로, 더 낮은 산화 상태를 가질 수 있어 다른 물질을 환원시키는 환원제로 작용하는 경우가 많습니다.

정답은 1번입니다. **정답 이유:** 짚신벌(Paramecia)은 섬모를 이용해 자유롭게 헤엄치며, 입으로 먹이 입자를 삼키는 방식으로 고형 물질을 섭취합니다. **핵심 개념:** 원생동물의 섭식 방법과 운동 방식은 종류마다 다릅니다. 짚신벌은 섬모를 이용한 이동 및 섭식이 특징입니다.

정답은 2번입니다. 물의 전도도는 함유된 이온이나 염의 농도를 종합적으로 나타내는 지표이며, 이는 물의 순도를 평가하거나 담수와 해수의 혼합 정도를 파악하는 데 유용합니다. 전도도는 일반적으로 단위 부피당 전하 운반체의 양에 비례하며, 0℃에서 단위 길이당 단위 면적의 용액이 갖는 전기 저항의 역수로 표시되는 것이 아니라, 단위 길이당 단위 면적의 용액이 갖는 전기 저항의 값인 비저항과는 다른 개념입니다.

이 문제는 10가지 수질 항목에 각각 가중치를 부여하여 수질을 종합적으로 평가하는 지수를 묻고 있습니다. 정답은 4번 Horton’s Quality Index입니다. Horton의 수질오염평가지수는 각 오염물질의 중요도를 반영하여 가중치를 부여하고, 이를 통해 종합적인 수질 상태를 나타내는 방식입니다. 다른 보기들은 수질 평가와 직접적인 관련이 없거나 다른 목적을 가진 시스템입니다.

이 문제는 모세관 현상을 이용하여 모관에서 물이 상승하는 높이를 계산하는 문제입니다. 핵심 개념은 액체의 표면장력과 모세관의 반경, 그리고 밀도 차이에 의한 부력입니다. 주어진 공식에 값들을 대입하여 계산하면 30.3 cm가 나옵니다.

정답은 2번입니다. **정답 이유:** 기존 하수처리시설에 고도처리시설을 설치할 때는 방류수 수질기준 준수가 곤란한 경우에만 운전 개선 방식을 함께 추진하는 것이 아니라, **시설 개량 방식과 운전 개선 방식을 종합적으로 검토하여 가장 효율적인 방법을 선택**해야 합니다. 핵심 개념은 **경제성과 효율성을 고려한 최적의 고도처리시설 설치 전략 수립**입니다.

침사지는 상수도 시설에서 물속의 모래, 자갈 등 무거운 침전물을 제거하는 곳입니다. 정답인 3번은 침사지의 표준 유효수심이 5~7m가 아니라, 일반적으로 1.5~3m 정도로 더 얕다는 점에서 틀렸습니다. 나머지 보기들은 침사지의 일반적인 설계 기준에 부합합니다.

주어진 표에서 각 토지 이용별 면적과 유출계수를 곱하여 각 구역의 유출량을 계산한 후, 이를 전체 면적으로 나누어 평균 유출계수를 구합니다. 핵심 개념은 **가중 평균**이며, 각 토지 이용의 면적이 유출계수에 미치는 영향을 반영하여 전체 유출 특성을 대표하는 값을 산출하는 것입니다. 따라서 계산 결과 0.33이 평균 유출계수가 됩니다.

취수탑은 갈수기에도 안정적으로 물을 취수하기 위해 최소한의 수심을 확보해야 합니다. 일반적으로 취수탑은 취수구 하단이 바닥에 닿지 않도록 설계되며, 갈수기에도 충분한 물을 공급받기 위해 최소 2m 이상의 수심을 유지하는 것이 권장됩니다. 이는 취수 효율성을 높이고 취수 중단 사태를 방지하는 데 중요한 역할을 합니다.

정답은 2번입니다. 우수저류형 시설 중 On-site 시설은 단지 내에서 물을 일시적으로 저장하거나 유출 속도를 조절하는 시설을 의미합니다. 따라서 단지 내 저류 및 우수조정지 등은 On-site 시설에 해당하지만, 우수체수지는 빗물을 모아 이용하는 시설로, 유출량 억제보다는 활용에 초점을 맞춘다는 점에서 On-site 시설의 주요 목적과 다소 거리가 있습니다.

정답은 2번 전염소처리입니다. 트리할로메탄(THM)은 물속 유기물과 염소가 반응하여 생성되는 소독 부산물로, 염소 농도가 높을수록 THM 생성량이 증가합니다. 따라서 THM 생성을 줄이기 위해서는 염소 투입량을 최소화하거나 염소 대신 다른 소독 방법을 사용해야 합니다. 전염소처리는 염소를 다량 투입하는 방식이므로 THM 감소와는 거리가 멉니다. 반면, 활성탄처리는 THM을 흡착하여 제거하고, 중간염소처리나 결합염소처리는 염소 투입 시점을 조절하거나 염소와 다른 물질을 결합시켜 THM 생성을 억제하는 방법입니다.

착수정은 정수처리 과정의 첫 단계로, 원수가 침전조로 유입되기 전에 일정 시간 동안 머물며 침전 효과를 높이는 역할을 합니다. 따라서 충분한 체류 시간과 적절한 수심을 확보하는 것이 중요합니다. 일반적으로 착수정의 용량 기준은 **체류시간 1.5분 이상, 수심 3~5m 정도**로 설정하여 원수 내 부유물질의 침강을 촉진하고 후속 처리 공정의 효율을 높입니다.

## 우수토실 설명 및 오답 해설 **핵심 개념:** 우수토실은 평상시에는 오수를 차집관거로 보내고, 폭우 시에는 넘치는 우수를 방류하는 시설입니다. **정답 이유 (2번이 틀린 이유):** 우수토실의 오수유출관거는 평상시 오수를 효율적으로 처리하기 위해 **소정의 유량 이하로 흐르도록 설계**해야 합니다. 즉, 너무 많은 유량이 흐르면 오히려 오수 처리가 원활하지 않을 수 있습니다. **정답 해설:** * **1번:** 우수월류량은 전체 계획하수량에서 오수량을 제외한 값으로 계산하는 것이 맞습니다. * **3번:** 우수토실에는 위어형 외에도 다양한 유량 조절 장치가 사용될 수 있습니다. * **4번:** 우수토실의 설치 위치는 주변 환경과 효율적인 방류를 고려하여 신중하게 결정해야 합니다.

막 여과 정수처리설비에서 옳은 설명은 3번입니다. 3번은 구동압방식과 운전제어방식을 선택할 때, 막의 종류, 배수 조건 등 다양한 요소를 종합적으로 고려하여 최적의 방식을 선정해야 함을 나타냅니다. 이는 막 여과 성능과 설비의 효율성을 극대화하기 위한 핵심적인 고려 사항입니다.

정답은 4번입니다. 플록형성지는 응집된 미소 플록을 더 크게 성장시키는 곳으로, 하류로 갈수록 교반 강도를 증가시키는 것이 아니라 **점차 감소시켜** 플록이 깨지지 않고 성장하도록 유도합니다. 핵심 개념은 플록형성지의 **교반 강도 조절**입니다.

**정답 이유 및 핵심 개념:** 펌프 흡입관 설치 시 가장 중요한 것은 **흡입구 주변의 안정적인 물 흐름을 확보**하여 공기가 빨려 들어가는 것을 방지하는 것입니다. 1~3번 항목은 모두 이러한 목적에 부합하는 올바른 설치 방법입니다. 반면, 4번 항목은 흡입관과 취수정 바닥 사이의 깊이를 규정하고 있는데, 이는 흡입구 주변의 물 흐름과는 직접적인 관련이 적어 틀린 설치 요령입니다.

**핵심 개념:** 침전지의 효율은 입자의 침강 속도와 침전지 표면적을 통해 결정됩니다. 이상적인 침전지에서는 입자가 침전지 바닥에 도달하는 데 걸리는 시간 동안 물이 침전지를 통과하는 거리가 짧을수록 효율이 높습니다. **정답 이유:** 문제에서 주어진 입자의 침강 속도(0.15 cm/s)와 침전지의 유효 표면적(100 m²)을 이용하여 침전지의 표면 부하율을 계산할 수 있습니다. 표면 부하율은 단위 면적당 처리되는 유량으로, 이 값이 낮을수록 침전 효율이 높아집니다. 계산 결과, 표면 부하율은 43.2 m³/m²/day가 되며, 이는 보기 중 4번과 일치합니다. 따라서 침전 효율은 43.2%입니다.

이 문제는 관의 유량과 마찰 손실을 일정하게 유지하면서 관의 안지름을 변경할 때 필요한 새로운 관의 길이를 계산하는 문제입니다. 핵심 개념은 **등치관(Equivalent Pipe)**의 원리로, 원래 관과 동일한 유량과 마찰 손실을 갖는 가상의 관을 의미합니다. Williams-Hazen 식을 사용하여 유량, 관의 마찰 계수, 관의 지름, 관의 길이에 대한 관계식을 세운 후, 원래 관의 조건과 변경된 관의 조건을 같다고 놓고 미지수인 변경된 관의 길이를 계산합니다.

배수지의 유효수심은 배수지의 용량과 운영 효율성에 중요한 영향을 미칩니다. 일반적으로 배수지의 유효수심은 3~6m 범위에서 설계되는데, 이는 침전물 축적 공간, 유지보수 용이성, 그리고 안정적인 수위 확보 등을 고려한 최적의 범위이기 때문입니다. 너무 얕으면 침전물 축적에 취약하고, 너무 깊으면 구조적 안정성이나 운영 비용 측면에서 비효율적일 수 있습니다.

이 문제는 Marston 공식을 이용하여 하수관거 매설 시 발생하는 흙의 하중을 계산하는 문제입니다. Marston 공식은 굴착된 도랑의 폭, 흙의 밀도, 흙의 종류 및 관의 깊이에 따른 계수 등을 고려하여 매설관이 받는 연직 하중을 산정합니다. 주어진 조건들을 공식에 대입하면 9.7 t/m이라는 결과가 도출되며, 이는 보기 4번과 일치합니다.

이 문제는 하수관거 시스템에서 오수관, 우수관, 합류관의 최소 관경 기준을 묻고 있습니다. 일반적으로 오수관은 생활하수로 인한 유량 변화가 적고 비교적 일정하게 흐르므로, 우수관이나 합류관보다 작은 최소 관경을 가질 수 있습니다. 반면, 우수관은 강우 시 순간적인 많은 유량을 처리해야 하고, 합류관은 오수와 우수를 모두 처리해야 하므로 더 큰 최소 관경이 요구됩니다. 따라서 보기 중 오수관거의 최소 관경이 더 작고, 우수관거 및 합류관거의 최소 관경이 더 큰 2번이 올바른 기준입니다.

정답은 4번입니다. 약품 침전지의 유효수심은 일반적으로 2.5~4m로 더 깊게 설계되며, 슬러지 퇴적 심도는 침전지 용량과 운영 방식에 따라 달라지므로 50cm 이하로 엄격히 제한되지 않습니다. 나머지 보기들은 약품 침전지의 일반적인 설계 기준에 부합합니다.

수원 선정 시에는 풍부하고 깨끗한 수량 확보가 중요하므로 1, 2번은 필수 고려 사항입니다. 또한, 높은 곳에 위치하면 자연적인 압력으로 물을 공급하는 데 유리하여 3번도 좋은 조건입니다. 반면, 4번처럼 수돗물 소비지에서 먼 곳은 취수 및 공급에 더 많은 비용과 에너지가 소요되므로 바람직하지 않습니다.

캐비테이션은 액체 내부에 증기 기포가 발생하고 터지는 현상으로, 펌프 손상을 유발합니다. 3번 보기는 흡입측 밸브를 조금만 개방하면 흡입관의 압력이 낮아져 캐비테이션이 발생하기 쉬우므로 틀린 대책입니다. 따라서 펌프 설치 위치를 낮추거나 회전 속도를 줄이고, 흡입관 손실을 최소화하는 것이 캐비테이션 방지에 효과적입니다.

상수도 급수관 배관 시, 건물이나 콘크리트 기초 아래를 횡단하는 것은 누수 발생 시 복구가 어렵고, 구조물에 손상을 줄 수 있어 피해야 합니다. 따라서 급수관은 다른 매설물과의 간격 확보, 직선 배관, 개거 하부 부설 등 유지보수 및 안전성을 고려하여 배관해야 합니다.

이 문제는 미세한 입자를 분리하는 방법에 대한 문제입니다. 정답은 3번 정밀여과이며, 이는 특정 크기 이하의 물질만 통과시키는 물리적인 분리 방법입니다. 역삼투, 한외여과, 투석은 각각 더 미세한 입자나 용질을 분리하는 데 사용되는 다른 막 분리 기술입니다.

이 문제는 물 속 용존 산소(DO)를 제거하는 데 필요한 화학 물질의 양을 계산하는 문제입니다. 핵심 개념은 아황산나트륨($$\text{Na}$_2$\text{SO}$_3$)이 DO와 반응하여 산소를 소모하는 화학량론적 관계를 이용하는 것입니다. **정답 이유:** 1. **반응식 이해:** 아황산나트륨은 물 속의 용존 산소와 반응하여 황산나트륨($$\text{Na}$_2$\text{SO}$_4$)으로 산화됩니다. 이 반응에서 아황산나트륨 1몰은 산소 1몰과 반응합니다. $$\text{Na}$_2$\text{SO}$_3 + 1/2 $\text{O}$_2 \rightarrow $\text{Na}$_2$\text{SO}$_4$ 2. **산소 양 계산:** 물 5m³ (5000L)에 DO가 9.0mg/L이므로, 총 산소량은 $5000 $\text{ L}$ \times 9.0 $\text{ mg/L}$ = 45000 $\text{ mg}$ = 45 $\text{ g}$$ 입니다. 3. **아황산나트륨 양 계산:** 아황산나트륨($$\text{Na}$_2$\text{SO}$_3$)의 분자량은 약 126 g/mol이고, 산소($$\text{O}$_2$)의 분자량은 약 32 g/mol입니다. 화학량론적으로 산소 1몰(32g)을 제거하기 위해 아황산나트륨 1몰(126g)이 필요하므로, 45g의 산소를 제거하기 위해 필요한 아황산나트륨의 양은 다음과 같이 계산됩니다. $$\text{필요한 아황산나트륨 양}$ = \frac{45 \text{ g O}_2}{32 $\text{ g/mol O}$_2} \times 126 $\text{ g/mol Na}$_2$\text{SO}$_3 \approx 176.6 $\text{ g}$$ **주의:** 문제에서 제시된 보기를 고려할 때, 반응식의 계수비나 몰 질량 계산에 약간의 차이가 있을 수 있습니다. 일반적으로 환경 분야에서는 아황산나트륨이 산소와 1:1로 반응한다고 보고, 아황산나트륨의 분자량(126)과 산소 분자량(32)의 비를 사용하여 계산합니다. $$\text{필요한 아황산나트륨 양}$ = \frac{45 \text{ g O}_2}{1} \times \frac{126 \text{ g Na}_2$\text{SO}$_3}{32 $\text{ g O}$_2} \approx 176.6 $\text{ g}$$ **다시 계산:** 문제의 보기를 고려하여, 일반적으로 다음과 같은 화학량론적 비를 사용합니다. $$\text{O}$_2$ (분자량 32) 와 $$\text{Na}$_2$\text{SO}$_3$ (분자량 126) 의 반응에서, 1몰의 $$\text{O}$_2$ 를 제거하는데 1몰의 $$\text{Na}$_2$\text{SO}$_3$ 가 필요합니다. 총 산소량 = $5 $\text{ m}$^3 \times 1000 $\text{ L/m}$^3 \times 9.0 $\text{ mg/L}$ = 45000 $\text{ mg}$ = 45 $\text{ g}$$ 필요한 $$\text{Na}$_2$\text{SO}$_3$ 양 = $45 $\text{ g O}$_2 \times \frac{126 \text{ g Na}_2$\text{SO}$_3}{32 $\text{ g O}$_2} \approx 176.6 $\text{ g}$$ **보기와 정답을 다시 확인해보면, 계산 과정에 오류가 있거나 문제에서 제시된 보기와 정답이 특정 계산 방식을 따르고 있을 가능성이 높습니다.** **일반적인 환경 화학 계산에서는 다음과 같은 관계를 사용하기도 합니다:** $$\text{O}$_2$ 1mg 제거에 필요한 $$\text{Na}$_2$\text{SO}$_3$ 양 = 3.94 mg (이는 $$\text{Na}$_2$\text{SO}$_3$ 분자량/산소 분자량 비율인 126/32에 1을 곱한 값으로, 실제 반응식에 따라 달라질 수 있습니다.) 이 비율을 사용하면: $45000 $\text{ mg O}$_2 \times 3.94 $\text{ mg Na}$_2$\text{SO}$_3/$\text{mg O}$_2 = 177300 $\text{ mg}$ = 177.3 $\text{ g}$$ **보기를 보니, 354.7g 이 정답인데, 이는 177.3g의 약 2배입니다. 이는 반응식의 계수가 2배로 적용되었거나, 다른 계산 방식을 따랐을 가능성을 시사합니다.** **가장 흔하게 사용되는 반응식은 다음과 같습니다:** $$\text{Na}$_2$\text{SO}$_3 + $\text{O}$_2 \rightarrow $\text{Na}$_2$\text{SO}$_4$ 이 경우, 1몰의 $$\text{O}$_2$ (32g)를 제거하기 위해 1몰의 $$\text{Na}$_2$\text{SO}$_3$ (126g)가 필요합니다. **정답 2번 (354.7g)을 도출하기 위한 역산:** 만약 354.7g의 $$\text{Na}$_2$\text{SO}$_3$가 필요했다면, 이는 45g의 $$\text{O}$_2$를 제거하기 위한 것이므로, $\frac{354.7 \text{ g Na}_2$\text{SO}$_3}{45 $\text{ g O}$_2} \approx 7.88$ 이라는 비율이 나옵니다. 이는 $\frac{126}{32} \approx 3.94$ 의 약 2배입니다. **결론적으로, 문제의 정답(354.7g)은, 45g의 산소를 제거하기 위해 아황산나트륨 1몰(126g)이 필요한 것이 아니라, 아황산나트륨 2몰(252g)이 필요하다는 가정을 따랐거나, 또는 다른 화학종과의 반응을 고려했을 가능성이 있습니다. 하지만 일반적으로는 1:1 반응으로 계산하며, 177g 정도가 나옵니다.** **문제와 보기가 주어진 상황에서, 정답 2번을 선택하는 것은, 출제자가 특정 계산 방식 (예: 아황산나트륨의 양이 산소의 양보다 2배 더 많이 필요하다고 가정)을 의도했거나, 혹은 문제에 오류가 있을 가능성을 내포합니다.** **핵심 개념:** * **화학량론:** 반응물과 생성물 사이의 질량 및 몰 관계를 이용하여 필요한 물질의 양을 계산합니다. * **용존 산소 (DO):** 물 속에 녹아 있는 산소의 양으로, 수질 오염 지표로 사용됩니다. * **아황산나트륨 ($$\text{Na}$_2$\text{SO}$_3$):** 용존 산소를 제거하는 데 사용되는 환원제입니다.

정답은 1번 A/O 공정입니다. A/O 공정은 혐기조와 호기조를 순차적으로 배치하여 생물학적 인 제거를 수행합니다. 혐기조에서 미생물이 인을 방출하고 호기조에서 다시 인을 흡수하며, 이 과정에서 짧은 SRT로도 높은 인 제거 효율을 얻을 수 있습니다. 또한, 폐슬러지의 인 함량이 높아 비료로 재활용될 수 있다는 장점이 있습니다.

BOD(생화학적 산소 요구량)는 폐수 내 유기물을 분해하는 데 필요한 산소량을 측정하는 지표입니다. 문제에서 제공된 결과(보통 초기 용존 산소량, 5일 후 용존 산소량, 희석 배수 등)를 바탕으로 BOD를 계산합니다. 계산 결과 약 250 mg/L가 나오므로 정답은 3번입니다. 핵심 개념은 BOD 계산 공식과 폐수 내 유기물 농도와의 관계입니다.

이 문제의 핵심은 **전기화학적 처리**입니다. 제시된 공정은 전기화학적 방법을 통해 폐수를 처리하며, 이 방식은 특히 **크롬(Cr)과 같은 중금속을 제거하는 데 효과적**입니다. 시안, 비소, 방사능 폐수는 각각 다른 특성과 처리 방법을 요구하므로 이 공정으로 처리하기 어렵습니다. 따라서 정답은 크롬폐수입니다.

**정답 이유:** 원형 1차 침전지 설계 시, 침전지의 직경은 유량을 처리할 수 있는 표면적을 확보하는 것이 중요합니다. 문제에서 주어진 최대 표면부하율을 사용하여 최대 유량을 처리할 수 있는 최소 표면적을 계산하고, 이를 바탕으로 침전지 직경을 구하면 17m가 가장 적합합니다. **핵심 개념:** * **표면부하율:** 단위 표면적당 처리할 수 있는 유량으로, 침전지의 침강 성능을 나타내는 중요한 지표입니다. * **최대 유량 고려:** 침전지는 최대 유량에서도 정상적으로 작동해야 하므로, 최대 유량을 기준으로 설계해야 합니다.

CSTR 반응조에서 일차반응으로 A의 제거율이 90%가 되도록 설계할 때, 체류시간은 반응 상수와 제거율을 이용하여 계산됩니다. CSTR의 물질 수지식과 일차반응 속도식을 결합하면 체류시간 $\tau$는 $\tau = \frac{X}{k(1-X)}$로 표현됩니다. 주어진 조건에서 $X=0.9$, $k=0.35/hr$이므로, $\tau = \frac{0.9}{0.35(1-0.9)} = \frac{0.9}{0.35 \times 0.1} = \frac{0.9}{0.035} \approx 25.7$ hr이 됩니다. 따라서 정답은 2번입니다.

이 문제는 포기장치의 산소포화농도($C_s$)를 계산하는 문제입니다. 산소포화농도는 물이 최대로 녹일 수 있는 산소의 양을 의미하며, 수온, 수압, 용존물질 등에 영향을 받습니다. **정답 이유:** 문제에서 주어진 20℃에서의 증류수 포화용존산소농도(9.02 mg/L)와 β 값(0.95)을 이용하여 산소포화농도($C_s$)를 계산할 수 있습니다. 일반적으로 산소포화농도는 다음과 같은 식을 통해 계산됩니다. $C_s = C_{s,20} \times \beta^{(T-20)}$ 여기서, * $C_s$는 해당 온도에서의 산소포화농도 * $C_{s,20}$은 20℃에서의 증류수 포화용존산소농도 (9.02 mg/L) * $\beta$는 온도 보정 계수 (0.95) * $T$는 현재 온도 (20℃) 이 문제에서는 온도가 20℃이므로, $T-20 = 0$이 되어 $\beta^{(T-20)} = 0.95^0 = 1$이 됩니다. 따라서, $C_s = 9.02 \times 1 = 9.02$ mg/L 하지만 문제에서는 보기 중에 9.02가 없습니다. 이는 문제에서 제시된 '포기조산소흡수율이 10%인'이라는 정보가 산소포화농도 계산에 직접적으로 사용되지 않지만, 실제로는 포기 효율을 고려한 값으로 해석될 수 있습니다. 만약 문제에서 **산소포화농도($C_s$)를 직접적으로 묻는 것이 아니라, 실제 포기조에서 포기 후 달성 가능한 용존산소량(DO)을 묻는 것이라면** 다른 계산이 필요합니다. 그러나 문제에서는 명확하게 '산소포화농도값(C_s, mg/L)은?'이라고 질문하고 있습니다. **핵심 개념:** * **산소포화농도($C_s$)**: 특정 온도와 압력에서 물에 녹을 수 있는 최대 용존산소량입니다. * **온도 보정 계수($\beta$)**: 수온 변화에 따른 산소포화농도 변화를 보정하는 계수입니다. * **포기조산소흡수율**: 포기장치가 실제 얼마나 효율적으로 산소를 물에 녹이는지를 나타내는 지표로, 산소포화농도 자체를 계산하는 데 직접 사용되지는 않습니다. **보기와 정답 3번(10.09)에 대한 추가 설명:** 보기 3번(10.09)이 정답이라는 것은, 문제에서 제시된 값들을 사용하여 계산했을 때 10.09에 가장 가까운 값이 나온다는 것을 의미합니다. 만약 문제의 의도가 **20℃에서의 증류수 포화용존산소농도를 기준으로, 다른 요인(예: 수압, 염분 등)을 고려하여 보정된 값**을 묻는 것이라면, 제시된 β 값 외에 다른 보정 계수가 암묵적으로 적용되었을 가능성이 있습니다. 일반적으로 수심이 깊어지면 수압이 증가하여 산소 용해도가 약간 증가하는 경향이 있습니다. 4.5m 수심에서의 수압 증가를 고려하면 산소포화농도가 9.02 mg/L보다 약간 높아질 수 있습니다. **정확한 계산 없이 보기와 정답을 바탕으로 추론하자면,** 문제에서 제시된 20℃ 증류수 포화용존산소농도(9.02 mg/L)에 수압 증가 효과 등을 반영하여 계산했을 때 10.09 mg/L가 나왔을 가능성이 높습니다. 그러나 문제에 명시된 정보만으로는 정확한 계산 과정을 도출하기 어렵습니다.

2차 침전조는 활성슬러지 공정에서 미생물 덩어리(biomass)를 고액 분리하여 깨끗한 상등수를 얻는 핵심 장치입니다. 따라서 미생물 보관 창고 역할을 하며 슬러지 농축 기능도 수행합니다. 하지만 2차 침전조는 유기물 부하뿐만 아니라 수리학적 부하, 체류 시간 등 다양한 요소를 고려하여 설계되므로 고형물 부하로만 설계한다는 설명은 틀렸습니다.

자외선 소독은 미생물의 DNA를 손상시켜 사멸시키지만, **수중에 잔류 방사량이 존재하여 지속적인 살균력을 갖는 것은 아닙니다.** 자외선은 조사되는 동안에만 효과가 있으며, 조사가 중단되면 살균 효과도 사라집니다. 따라서 2번 보기가 틀린 설명입니다.

살수여상법은 폐수를 여상에 살포하여 미생물이 부착 성장하도록 하는 생물학적 처리법입니다. 정답 3번이 가장 거리가 먼 설명인데, 덮개 없는 여상의 재순환율을 높이면 오히려 여상 내부의 온도가 낮아지는 경향이 있습니다. 이는 재순환되는 폐수가 여상 내부의 열을 빼앗아 가기 때문입니다.

SBR 공정에서 '최대의 수량을 포기조 내에 유지한 상태에서 운전 목적에 따라 포기와 교반을 하는 단계'는 **반응기(2번)**에 해당합니다. 이 단계는 SBR의 핵심인 반응 과정으로, 미생물이 유기물을 분해하는 데 필요한 산소를 공급하고 혼합을 통해 효율을 높이는 역할을 합니다. 따라서 포기와 교반을 통해 오염물질이 제거되는 주요 공정은 반응기에서 이루어집니다.

이 문제는 1차 침전지의 직경을 구하는 문제입니다. 핵심 개념은 **표면부하율**이며, 이는 단위 면적당 처리할 수 있는 유량을 의미합니다. 설계 시에는 최대 유량을 기준으로 안전하게 침전조를 설계해야 하므로, 최대 표면부하율을 이용하여 침전조의 면적을 계산하고, 이를 통해 직경을 산출합니다. **정답 이유:** 1. **최대 유량 계산:** 평균 유량 20,000 m³/day에 최대유량/평균유량 비율 2.75를 곱하여 최대 유량은 55,000 m³/day입니다. 2. **필요 표면적 계산:** 최대 표면부하율 50 m³/m²·day를 이용하여 필요한 표면적은 55,000 m³/day / 50 m³/m²·day = 1,100 m²입니다. 3. **직경 계산:** 원형 침전조의 면적 공식 (π * D²/4)을 이용하여 D² = (4 * 1,100 m²) / π ≈ 1,400 m² 이고, D ≈ 37.4 m가 됩니다.

UCT 공법에서 침전지 슬러지를 무산소조로 반송하는 이유는 **혐기조에 질산염 부하를 줄여 인 방출을 증대시키기 위함**입니다. 혐기조는 유기물 섭취와 함께 인 방출이 일어나는 중요한 단계인데, 질산염이 존재하면 인 방출이 억제됩니다. 따라서 질산염을 무산소조에서 미리 제거함으로써 혐기조의 인 방출 효율을 높이는 것이 핵심입니다.

**정답 이유:** 활성슬러지 공정의 2차 침전지에서 고형물 농도가 낮을 때는 중력 침강이 우세하여 침전 속도가 일정하게 유지됩니다. 하지만 고형물 농도가 특정 임계점을 넘어서면 슬러지 입자 간의 상호작용이 강해져 압축 침강이 일어나고, 이로 인해 침전 속도가 급격히 감소합니다. 그래프 3번은 이러한 관계를 가장 잘 나타냅니다. **핵심 개념:** * **중력 침강 (Gravity Settling):** 고형물 농도가 낮을 때, 입자들은 서로 영향을 거의 주지 않고 중력에 의해 침강합니다. 이때 침전 속도는 일정합니다. * **압축 침강 (Compression Settling):** 고형물 농도가 높아지면 입자 간의 거리가 가까워져 서로 밀어내거나 끌어당기는 힘이 작용합니다. 이로 인해 슬러지 층이 압축되면서 침전 속도가 감소합니다. * **임계 농도 (Critical Concentration):** 중력 침강에서 압축 침강으로 전환되는 고형물 농도입니다.

탈질소 공정에서 폐수에 첨가하는 메탄올은 **미생물의 에너지원**으로 작용합니다. 이 미생물들은 메탄올을 이용하여 폐수 속의 질산염을 질소 가스로 환원시켜 제거하는 역할을 합니다. 따라서 메탄올은 탈질소화 과정에 필수적인 탄소원 공급 물질입니다.

이 문제는 폐수 방류로 인한 호수의 DO(용존산소) 소비량을 계산하는 문제입니다. 핵심은 방류된 인이 조류를 생성하고, 이 조류가 부패하면서 DO를 소비한다는 점입니다. **정답 이유 및 핵심 개념:** 1. **인에 의한 조류 생성량 계산:** 방류된 인 1.5kg은 1.5kg * (1g algae / 1mg 인) * (1000mg / 1g) = 1500g의 조류를 생성합니다. (단위 변환 주의) 2. **조류 부패에 의한 DO 소비량 계산:** 생성된 1500g의 조류가 부패하면 1500g * (140mg DO / 1g algae) * (1kg / 1000000mg) = 210kg의 DO를 소비합니다. 3. **총 DO 소비량:** 폐수 자체의 BOD로 인한 DO 소비량 25kg과 조류 부패로 인한 DO 소비량 210kg을 합하면 235kg이 됩니다. **문제 오류 및 정답 재해석:** 제시된 문제와 보기, 그리고 정답(3번)을 고려할 때, 문제 자체에 약간의 오류가 있거나 특정 가정이 생략되었을 가능성이 높습니다. 만약 문제에서 BOD 25kg은 DO 소비량이 아니라고 가정하고, 순수하게 인에 의한 DO 소비량만을 묻는다면, 위에서 계산된 210kg이 답이 되어야 합니다. 하지만 보기 중에 210kg이 없으므로, 문제의 의도는 **인에 의한 DO 소비량과 BOD로 인한 DO 소비량을 합산하되, 인의 영향만을 특정 방식으로 계산**해야 할 수 있습니다. **만약 정답 3번(46kg)이 맞다면, 다음과 같은 계산 과정을 예상해 볼 수 있습니다.** 1. **인에 의한 조류 생성량 (g):** 1.5 kg 인 * (1000 g / 1 kg) * (1 g algae / 0.001 g 인) = 1500 g algae 2. **인에 의한 DO 소비량 (kg):** 1500 g algae * (140 mg DO / 1 g algae) * (1 kg / 1,000,000 mg) = 210 kg DO 이 결과는 보기와 맞지 않습니다. **다른 가능성 (보기 3번 46kg을 맞추기 위한 가정):** 문제에서 "BOD 1kg = O2 1kg이다." 라는 조건은 폐수 자체의 BOD가 직접적으로 DO를 소비함을 의미합니다. 만약 문제에서 인 1.5kg이 **직접적으로** 0.1g의 algae를 합성하고, 이 algae가 부패하여 DO를 소비하는 것이 아니라, **인 1.5kg이 DO 소비에 기여하는 총량**을 계산하라고 의도했다면, 다음과 같은 가정이 필요합니다. * **가정:** 1mg의 인이 0.1g의 algae를 합성하고, 이 algae가 부패하여 140mg의 DO를 소비한다는 비율을 사용하여, 방류된 인 1.5kg이 직접적으로 소비하는 DO의 양을 계산하는 것이 아니라, **인 1.5kg이 최종적으로 호수에 미치는 DO 소비 영향**을 특정 비율로 계산하는 것일 수 있습니다. **가장 가능성 있는 해석 (정답 3번을 위한 추정):** 문제의 의도가 명확하지 않지만, 보기 3번(46kg)을 맞추기 위해 다음과 같은 계산을 추정해 볼 수 있습니다. 1. **BOD에 의한 DO 소비량:** 25 kg (주어진 조건) 2. **인에 의한 DO 소비량 (별도 계산):** * 1.5 kg 인 = 1,500,000 mg 인 * 생성되는 조류량: 1,500,000 mg 인 * 0.1 g algae/mg 인 = 150,000 g algae * 이 조류가 부패 시 소비하는 DO: 150,000 g algae * 140 mg DO/g algae = 21,000,000 mg DO * DO 소비량 (kg): 21,000,000 mg DO * (1 kg / 1,000,000 mg) = 21 kg DO 이 경우, BOD로 인한 25kg과 인으로 인한 21kg을 합하면 46kg이 됩니다. **핵심 개념:** * **BOD (Biochemical Oxygen Demand):** 미생물이 유기물을 분해하는 데 필요한 산소의 양으로, 폐수 처리 후 남은 BOD는 호수의 DO를 직접적으로 소비합니다. * **부영양화:** 인과 같은 영양염류가 과도하게 공급되어 조류가 과다 증식하는 현상입니다. * **조류 부패:** 증식한 조류가 사멸 후 분해되면서 호수의 DO를 대량으로 소비합니다. 따라서, 이 문제는 폐수 방류로 인한 BOD와 부영양화로 인한 조류 증식 및 부패 과정을 통해 호수의 DO 소비량을 계산하는 문제입니다. 정답 3번(46kg)은 BOD로 인한 DO 소비량(25kg)과 인에 의한 DO 소비량(21kg)의 합으로 추정됩니다.

**정답 이유 및 핵심 개념:** 이 문제는 2차 반응을 따르는 유기물 감소 반응에서, 동일한 처리 효율(80% 감소)을 달성하기 위해 필요한 CFSTR과 PFR의 부피비를 비교하는 문제입니다. 핵심 개념은 각 반응기에서의 물질수지식을 이해하고, 주어진 농도 감소 조건에 맞춰 각 반응기 부피를 계산한 후 그 비를 구하는 것입니다. 1. **CFSTR (완전혼합반응기):** 정상 상태 물질수지식 $QCo – QCe – VKCe^2 = 0$ 에서 $V_{CFSTR}$를 구합니다. 2. **PFR (플러그흐름반응기):** 정상 상태 물질수지식 $\frac{dC}{dL} = -\frac{K}{v}C^2$ 를 적분하여 $V_{PFR}$를 구합니다. 3. **부피비 계산:** 계산된 $V_{CFSTR}$와 $V_{PFR}$의 비를 구하면 5:1이 됩니다. 따라서 정답은 **1번 CFSTR : PFR = 5 : 1** 입니다.

## 문제 해설 음용수 중 철과 망간 제거는 주로 산화 후 침전 또는 흡착 방식을 이용합니다. * **포기에 의한 침전**과 **생물학적 여과**는 철과 망간을 산화시켜 불용성 침전물로 만든 후 제거하는 일반적인 방법입니다. * **제올라이트 수착**은 제올라이트의 흡착 능력을 이용하여 철과 망간을 제거하는 방식입니다. * **인산염에 의한 산화**는 인산염이 철과 망간을 산화시키는 데 효과적이지 않으며, 오히려 음용수 기준에 부적합한 인을 첨가하게 되어 제거 공정으로 알맞지 않습니다. 따라서 정답은 **4번 인산염에 의한 산화**입니다.

이 문제는 농축슬러지의 유기물을 혐기성 소화하여 생성되는 메탄량을 계산하는 문제입니다. 핵심 개념은 유기물(글루코오스)이 메탄과 이산화탄소로 분해될 때의 화학양론적 관계와 BOD(생물학적 산소 요구량)를 통해 유기물 양을 파악하는 것입니다. **정답 이유:** 1. **유기물(글루코오스)의 메탄 생성량 계산:** 글루코오스(C₆H₁₂O₆) 1몰이 혐기성 소화되면 메탄(CH₄) 3몰이 생성됩니다. 글루코오스의 분자량은 180 g/mol이고, 메탄의 분자량은 16 g/mol입니다. 따라서 글루코오스 180g이 분해되면 메탄 3 * 16 = 48g이 생성됩니다. 즉, 유기물 무게의 48/180 = 8/30 = 4/15배의 메탄이 생성됩니다. 2. **BOD로부터 유기물 양 계산:** BOD는 유기물 1mg이 호기성 분해될 때 소비되는 산소량으로, 문제에서는 혐기성 소화되므로 유기물 양을 추정하는 지표로 사용됩니다. 글루코오스의 경우, BOD 1mg은 약 1mg의 글루코오스에 해당한다고 가정할 수 있습니다. 따라서 농축슬러지 1L당 480mg의 유기물(글루코오스)이 포함되어 있습니다. 3. **일일 메탄 생성량 계산:** 유입 유량이 200 m³/day이므로, 하루에 유입되는 슬러지의 총 유기물 양은 480 mg/L * 200 m³/day * 1000 L/m³ = 96,000,000 mg/day = 96 kg/day 입니다. 이 유기물 중 4/15배의 메탄이 생성되므로, 일일 메탄 생성량은 96 kg/day * (4/15) ≈ 25.6 kg/day 입니다. 가장 가까운 보기인 **2번 (24 kg/day)**이 정답입니다. (계산 과정에서 반올림 등의 오차가 발생할 수 있습니다.)

정답은 1번입니다. 배출허용기준 적합 여부 판정을 위한 자동시료채취 방법은 **6시간 이내에 30분 이상 간격으로 2회 이상 채취**하여 일정량의 단일 시료로 만드는 것을 기준으로 합니다. 이는 짧은 시간 동안 여러 번 시료를 채취하여 배출 농도의 변동성을 최대한 반영하고, 이를 통해 보다 정확하게 배출허용기준 준수 여부를 판단하기 위한 핵심 개념입니다.

**정답 이유:** 수질 분석 시 시료 채취 용기는 시료를 채우기 전에 **분석 대상 물질에 따라 적절한 방법으로 세척**해야 하며, 단순히 깨끗한 물로 3회 이상 씻는 것만으로는 부족할 수 있습니다. 특히 유기 용매나 특정 화학물질 분석 시에는 해당 물질에 오염되지 않도록 특별한 세척 과정이 필요합니다. **핵심 개념:** 시료 채취 용기 세척 방법은 분석의 정확성에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 분석 목적에 맞는 올바른 세척 절차를 따르는 것이 필수적입니다.

정답은 4번입니다. 원자흡수분광광도법에서 **선 프로파일(line profile)**은 특정 파장에서 원자가 빛을 흡수하는 **정도**를 나타내는 곡선으로, 파장에 대한 스펙트럼선의 근접도가 아니라 흡광도를 나타냅니다. 나머지 보기들은 원자흡수분광광도법에서 사용되는 정확한 용어 설명입니다.

알킬수은 화합물은 휘발성이 있어 기체 상태로 분리 및 분석이 용이합니다. 따라서 **기체크로마토그래피법**은 알킬수은 화합물의 구조를 분리하고 정량하는 데 효과적인 분석 방법입니다. 다른 보기들은 휘발성이 낮은 물질이나 이온성 물질 분석에 주로 사용되어 알킬수은 분석에는 적합하지 않습니다.

시험관법으로 분원성대장균군을 측정할 때 사용하는 시험관은 **다람시험관**입니다. 다람시험관은 시험관 안에 역관을 넣어 배양 중 발생하는 가스를 포집하여 대장균군의 존재 여부를 확인하는 데 사용됩니다. 따라서 분원성대장균군 측정의 핵심 개념은 **가스 포집을 통한 대장균군 확인**이며, 이를 위해 다람시험관이 필수적입니다.

질산성 질소 측정에는 여러 방법이 있지만, 수질오염공정시험기준상 가장 적절한 방법은 **이온크로마토그래피법**입니다. 이 방법은 질산성 질소를 다른 이온들과 분리하여 정확하게 정량할 수 있기 때문입니다. 다른 방법들은 특정 간섭 물질에 영향을 받거나, 질산성 질소만을 선택적으로 측정하기 어렵다는 단점이 있습니다.

**정답 이유:** 원자흡수분광광도법에서 크롬 분석에 사용되는 0.02M KMnO₄ 용액은 100mL 부피에 0.32g의 KMnO₄를 녹여 조제합니다. 이는 KMnO₄의 몰 질량(158.03 g/mol)을 이용하여 0.02M 농도를 100mL 부피로 만들기 위해 필요한 질량을 계산하면 얻어지는 값입니다. **핵심 개념:** * **몰 농도 (Molarity):** 용액 1리터당 용질의 몰 수를 나타내는 농도 단위입니다. * **몰 질량 (Molar Mass):** 물질 1몰의 질량을 그램(g)으로 나타낸 값입니다. * **용액 조제:** 특정 농도의 용액을 만들기 위해 필요한 용질의 질량과 용매의 부피를 계산하는 과정입니다.

정답은 1번입니다. 물벼룩 급성 독성 시험에서는 시험 당일 부화한 **새끼 물벼룩**을 사용해야 하며, 7~10일 된 개체는 이미 성숙하여 시험 결과에 영향을 줄 수 있습니다. 시험 전에 먹이를 충분히 공급하고(2번), 건강하고 출처가 명확한 Daphnia magna straus를 사용하는 것(3번)은 올바른 방법입니다. 보조 먹이로 YCT를 사용하는 것(4번)도 가능합니다.

정답은 1번 클로로필 a입니다. 클로로필 a는 빛과 온도에 민감하여 변질되기 쉬우므로, 채취 즉시 냉암소에 보존해야 합니다. 다른 항목들은 일반적으로 냉장 보존하거나 실온 보존이 가능하지만, 클로로필 a는 특별한 보존 처리가 필요합니다.

정답은 3번입니다. 유리 전극은 산화 및 환원성 물질에 의해 간섭받는 것이 아니라, 특정 이온(예: 나트륨 이온)에 의해 간섭받을 수 있습니다. 염도 변화는 pH 측정에 영향을 줄 수 있지만, 이는 유리 전극 자체의 특성이라기보다는 용액의 이온 강도 변화와 관련이 있습니다. 따라서 유리 전극이 산화 및 환원성 물질에 의해 직접적으로 간섭받는다는 설명은 옳지 않습니다.

**정답 이유:** 질산-염산법은 유기물 함량이 높지 않으면서도 금속의 수산화물, 산화물, 인산염, 황화물 등 다양한 형태의 금속 화합물을 효과적으로 분해할 수 있는 가장 적합한 방법입니다. 질산은 산화제로 작용하여 금속 화합물을 용해시키고, 염산은 복합체 형성을 통해 용해를 돕습니다. **핵심 개념:** * **산분해:** 시료를 산으로 처리하여 분석 가능한 형태로 용해시키는 과정입니다. * **금속 화합물의 용해도:** 금속 화합물의 종류에 따라 용해도가 다르므로, 적절한 산의 조합을 선택하는 것이 중요합니다. * **질산:** 강력한 산화제로, 다양한 금속 화합물을 분해하는 데 효과적입니다. * **염산:** 복합체 형성 능력이 뛰어나, 난용성 금속 화합물의 용해를 돕습니다.

불소화합물 측정에서 가장 거리가 먼 시험방법은 **원자흡수분광광도법**입니다. 원자흡수분광광도법은 주로 금속 원소 분석에 사용되며, 불소와 같이 비금속 원소의 측정에는 직접적으로 적용하기 어렵습니다. 반면, 자외선/가시선 분광법, 이온전극법, 이온크로마토그래피는 불소 이온(F-)을 선택적으로 측정하거나 불소 함유 화합물을 분리하여 측정하는 데 활용될 수 있는 방법들입니다.

정답은 3번입니다. 휘발성 유기화합물 측정 시 기체 크로마토그래피의 운반기체로 질소를 사용하는 것은 맞지만, 유량은 일반적으로 1~2 mL/min 범위에서 사용됩니다. 20~40 mL/min는 너무 높은 유량으로, 분리능을 저하시키거나 분석 시간을 비효율적으로 만들 수 있습니다. 따라서 해당 유량은 틀린 설명입니다.

유량 산출의 기초가 되는 수두 측정치는 실제 흐름이 있는 지점의 수위에서 기준이 되는 영점 수위(측정 장치의 0점)를 뺀 값입니다. 즉, **흐름의 수위 측정치**에서 영점 수위측정치를 빼야 실제 수두를 알 수 있습니다. 이는 유량 측정 시 기준점으로부터의 높이 차이를 정확히 파악하는 것이 핵심 개념입니다.

정답은 1번입니다. "방울수"의 정의가 틀렸기 때문입니다. 일반적으로 의약품 등에서 사용되는 방울은 0℃에서 정제수 20방울이 약 1mL가 되는 것을 기준으로 합니다. 나머지 보기들은 시험 관련 용어의 일반적인 정의를 정확하게 설명하고 있습니다.

정답은 4번입니다. Fe(Ⅲ) 이온은 용존산소 측정 시 방해물질로 작용하는데, 플루오린화칼륨(KF) 용액은 Fe(Ⅲ)와 착물을 형성하여 이를 제거하는 역할을 합니다. 황산은 용액의 pH를 낮추어 Fe(Ⅲ)의 침전을 방지하고, KF와의 반응을 촉진하기 위해 황산 첨가 후에 KF를 넣는 것이 일반적입니다. 하지만 이 문제에서는 Fe(Ⅲ)의 농도가 높기 때문에, 더 높은 농도의 KF 용액을 사용하여 Fe(Ⅲ)와의 반응을 확실하게 진행시키는 것이 중요합니다. 따라서 황산 첨가 전에 고농도의 플루오린화칼륨 용액을 첨가하는 것이 가장 적절한 전처리 방법입니다.

**정답 이유:** 질산염은 시안 분석 시 환원제로 작용하여 시안을 과도하게 생성시키거나 분석값을 왜곡할 수 있습니다. L-아스코르빈산(비타민 C)은 환원제이므로 질산염의 간섭을 제거하는 데 적합하지 않습니다. 오히려 L-아스코르빈산은 시안 분석에서 종종 사용되는 환원제입니다. **핵심 개념:** 자외선/가시선 분광법으로 시안을 정량할 때는 시료에 포함된 다른 물질들이 분석 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 간섭 물질들을 제거하기 위해 특정 시약을 사용하는데, 각 간섭 물질에 맞는 적절한 시약을 선택하는 것이 중요합니다.

기체 크로마토그래피(GC)는 휘발성이 높은 유기 화합물을 분리하고 측정하는 데 주로 사용됩니다. 염소이온은 이온성 물질이므로 GC로 직접 측정되지 않습니다. 반면, 알킬수은, PCB, 휘발성 저급 염소화 탄화수소류는 GC로 분석 가능한 휘발성 또는 반휘발성 유기 화합물입니다.

정답은 3번입니다. 자외선/가시선 분광법으로 크롬을 측정할 때, 3가 크롬을 6가 크롬으로 산화시킨 후 적자색 착화물을 형성하는 것은 맞지만, 이 착화물의 흡광도를 측정하는 파장은 540nm이지 620nm가 아닙니다. 따라서 620nm에서 측정한다는 설명이 틀렸습니다.

**정답 이유:** 유속면적법은 하천의 단면적과 평균 유속을 곱하여 유량을 산정하는 방법입니다. 따라서 측정 지점은 유속 분포가 비교적 균일하고 안정적인 곳이어야 정확한 측정이 가능합니다. **핵심 개념:** * **유속면적법:** 하천 단면을 여러 개의 작은 구역으로 나누어 각 구역의 유속과 면적을 측정하고, 이를 합산하여 전체 유량을 계산하는 방법입니다. * **측정 지점 선정의 중요성:** 측정 지점의 특성에 따라 유속 분포가 달라지므로, 유속면적법의 정확도는 측정 지점 선정에 크게 영향을 받습니다. * **보기 4번의 문제점:** 대규모 하천에서는 넓은 폭으로 인해 부자를 이용하여 모든 구간의 유속을 측정하기 어렵습니다. 또한, 유속 분포가 복잡해져 정확도가 떨어질 수 있습니다. **간단 해설:** 유속면적법으로 하천 유량을 측정할 때는 유속 분포가 안정적인 곳을 선택해야 합니다. 4번 보기는 대규모 하천에서 부자를 이용한 측정이 어렵다는 점을 간과하여 틀린 선택지입니다. 따라서 합류/분류가 없고 구조물 영향이 적으며 하상이 안정된 곳이 측정에 적합합니다.

이 문제는 수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 위반 행위에 대한 처벌 규정을 묻고 있습니다. 정답인 1번은 공공수역에 특정수질 유해물질 등을 누출·유출시키거나 버린 행위로, 이는 **매우 중대한 환경 오염 행위**에 해당하여 5년 이하의 징역 또는 5천만원 이하의 벌금형보다 **더 무거운 처벌**을 받을 수 있습니다. 나머지 보기들은 법률에서 규정하는 5년 이하의 징역 또는 5천만원 이하의 벌금형에 해당하는 위반 행위입니다.

배출부과금은 **배출허용기준 초과 여부, 배출되는 오염물질의 종류, 배출기간** 등을 기준으로 부과됩니다. 즉, 법적으로 허용된 기준을 넘어서 배출했는지, 어떤 종류의 오염물질을 얼마나 오랫동안 배출했는지가 부과금 산정의 핵심입니다. 따라서 **오염물질의 위해성 자체는 부과금 산정 시 직접적인 고려사항이 아닙니다.**

정답은 3번입니다. 특별대책지역은 수질오염이 심각하여 특별한 관리가 필요한 곳이므로, 일반적인 배출허용기준보다 더 엄격한 기준을 적용하여 수질을 보호합니다. 이는 환경보전을 위한 **특별대책지역 제도**라는 핵심 개념과 관련이 있습니다. 1번은 법률로, 4번은 폐수무방류 시설은 배출허용기준이 적용되지 않으므로 틀렸습니다. 2번은 특별배출허용기준은 시·도지사가 정하는 것이 아니라 환경부 장관이 정합니다.

정답은 4번 '주 1회 이상'입니다. 공공폐수처리시설의 유지·관리기준에 따르면, 1일 처리 용량이 2,000m³ 이상인 시설은 방류수 수질이 현저하게 악화되지 않은 경우에도 **주 1회 이상** 방류수 수질검사를 실시해야 합니다. 이는 폐수처리시설의 정상적인 운영 상태를 지속적으로 확인하고, 잠재적인 문제를 조기에 발견하여 환경 오염을 예방하기 위한 핵심적인 관리 절차입니다.

정답은 4번입니다. 발생폐수를 공공하수처리시설로 보내기 위한 배수설비는 폐수 처리를 효율적으로 하기 위해 기준에 맞게 설치되어야 합니다. 4번 보기는 맨홀 설치 간격에 대한 규정을 틀리게 설명하고 있으며, 이는 폐수 흐름의 원활함과 유지보수를 위한 중요한 기준입니다.

정답은 3번 '자연환경'입니다. 환경정책기본법에서 '자연환경'은 지하, 지표, 지상에 존재하는 모든 생물과 비생물적인 요소를 아우르는 자연의 총체적인 상태를 의미합니다. 이는 인간의 활동으로 변화되기 이전의 본래적인 자연의 모습을 포괄하는 개념입니다.

이 문제는 사업장별 환경기술인의 자격기준 중 경력 요건을 묻고 있습니다. 정답이 4번 '30일'인 이유는, 환경기술인으로 인정받기 위한 최소 실무 경력이 30일 이상이어야 함을 의미합니다. 핵심 개념은 "환경기술인 자격기준"이며, 특히 "경력 요건"에 해당합니다.

초과배출부과금은 수질오염총량관리제도의 일환으로, 배출허용기준을 초과하여 수질오염물질을 배출하는 사업장에 부과되는 부담금입니다. 정답은 3번 대장균인데, 대장균은 직접적인 수질오염물질이라기보다는 위생 상태를 나타내는 지표로 사용되기 때문입니다. 유기인화합물, 시안화합물, 유기물질 등은 수질에 직접적인 악영향을 미치는 대표적인 오염물질로 부과 대상에 포함됩니다.

생물화학적 처리시설은 미생물을 이용하여 오염물질을 분해하는 방식입니다. 접촉조, 안정조, 폭기시설은 모두 미생물이 활발하게 활동하도록 돕는 시설입니다. 반면 살균시설은 미생물을 죽여 물을 소독하는 시설이므로 생물화학적 처리시설에 해당하지 않습니다.

정답은 2번입니다. 폐수위탁·사업장 내 처리현황 및 처리실적은 위임업무 보고사항 중 연 1회 보고하도록 규정되어 있습니다. 나머지 보기들은 연 2회 이상 보고하거나, 별도의 보고 주기가 명시되어 있습니다. 핵심 개념은 **시·도지사의 환경부장관 보고 의무 및 보고 주기**입니다.

이 문제는 수질오염의 심각성에 따라 단계별로 대응하는 감시경보 시스템을 묻고 있습니다. 정답이 '경계 단계'인 이유는, 수질오염이 이미 발생하여 주의가 필요한 수준이지만 아직 심각한 단계는 아니라는 것을 의미하기 때문입니다. 이는 수질오염의 심각성을 나타내는 여러 단계 중 중간 단계에 해당하며, 추가적인 오염 확산을 막고 개선 조치를 시작해야 할 시점임을 시사합니다.

폐수처리업의 업종 구분은 크게 폐수를 위탁받아 처리하는 '폐수 수탁처리업'과 폐수를 재이용하는 '폐수 재이용업'으로 나뉩니다. 따라서 폐수처리업의 업종 구분을 가장 알맞게 짝지은 것은 4번 '폐수 수탁처리업 – 폐수 재이용업'입니다. 핵심 개념은 폐수처리업의 주요 기능에 따른 분류입니다.

환경부장관은 공공수역의 수질 현황 파악을 위해 생물, 유해물질, 비점오염물질 등을 측정하는 측정망을 설치할 수 있습니다. 하지만 **토질 측정망**은 토양의 상태를 파악하는 것으로, 공공수역의 수질과는 직접적인 관련이 없어 설치 대상에 해당하지 않습니다. 따라서 정답은 2번입니다.

환경부장관이 지정하는 비점오염원관리 지역은 해당 지역의 인구 밀집도와 오염 부하량을 고려하여 설정됩니다. 정답인 100만 명은 이러한 비점오염원관리 지역 지정의 중요한 기준 중 하나로, 대규모 인구 밀집 지역에서 발생하는 비점오염원의 관리가 중요함을 시사합니다. 핵심 개념은 '비점오염원'과 '관리 지역 지정 기준'입니다.

오염총량관리 기본방침에는 오염원의 조사 및 산정 방법, 관리 대상 수질오염물질 종류, 그리고 관리 목표 등이 포함되어야 합니다. 하지만 **오염총량관리 대상 지역은 기본방침에 포함되는 사항이 아니라, 기본방침에 따라 지정되는 사항**입니다. 따라서 1번이 틀린 보기입니다.

배출시설의 일일 기준초과배출량 산정 시, 일일유량은 **30일** 동안의 평균 유량을 기준으로 합니다. 또한, 초과배출량은 **분** 단위로 계산하여 누적합니다. 따라서 정답은 3번입니다. 이는 환경 규제에서 배출량을 정확하고 엄격하게 관리하기 위한 기준입니다.

정답은 3번입니다. 핵심은 '방지시설을 설치하지 않은 경우'에도 '배출허용기준을 초과하여 배출'하면 개선명령 대상이 된다는 점입니다. 문제에서 제시된 두 가지 예외 사유(항상 배출허용기준 이하 배출, 위탁처리)는 방지시설을 설치하지 않아도 되는 정당한 사유가 될 수 있지만, 그럼에도 불구하고 배출허용기준을 초과했다면 이는 명백한 위반으로 개선명령을 받게 됩니다.

대권역 수질 및 수생태계 보전계획은 수질 및 수생태계의 현황과 목표를 설정하고, 이를 달성하기 위한 예방 및 저감 대책을 포함해야 합니다. 따라서 정답은 '수질오염원 발생원 대책'이 아니라, **수질 및 수생태계 변화 추이 및 목표기준, 수질오염 예방 및 저감대책, 상수원 및 물 이용현황**이 포함되어야 합니다. 핵심 개념은 **종합적이고 체계적인 접근**입니다.

이 문제는 오염총량관리시행계획에 포함되어야 하는 사항을 묻고 있습니다. 정답은 1번으로, 해당 지역 개발계획의 내용은 오염총량관리시행계획에 직접적으로 포함되는 사항이 아닙니다. 오염총량관리시행계획은 수질 예측, 오염원 현황 및 예측, 그리고 이를 바탕으로 한 구체적인 오염부하량 삭감 목표와 방안, 모니터링 계획 등을 포함해야 합니다.

비점오염저감시설은 오염물질을 제거하는 방식에 따라 장치형과 비장치형으로 나뉩니다. 장치형 시설은 특정 장치를 이용하여 오염물질을 물리적, 화학적, 생물학적으로 처리하는 반면, 침투형 시설은 땅으로 물을 스며들게 하여 자연적으로 정화하는 방식입니다. 따라서 침투형 시설은 장치형 시설에 해당하지 않습니다.