2013년 환경기능사 1회차

벤츄리스크러버는 목(throat) 부분을 통과할 때 가스 속도가 급격히 증가하는 원리를 이용합니다. 이 높은 가스 속도를 이용하여 액체 방울을 미세하게 분산시켜 먼지와 충돌 및 흡착 효율을 높입니다. 따라서 벤츄리스크러버의 스로트부 가스 속도는 60~90m/s 정도로 높게 유지됩니다.

정답은 2번(5~10%)입니다. 사이클론 집진효율을 높이기 위한 블로다운(blowdown)은 호퍼부에서 처리 가스량의 약 5~10%를 일부 흡인하여 사이클론 내부의 와류를 강화하고 먼지 재비산을 방지하는 원리입니다. 이 과정에서 가스량의 일부를 흡인하는 것은 집진 효율 향상에 기여하는 핵심적인 조작입니다.

산성비는 주로 이산화황과 질소산화물이 대기 중 수증기와 반응하여 황산, 염산, 질산 등으로 변해 내리는 비를 말합니다. 보기 1, 3, 4는 산성비의 피해 사례와 원인 물질을 정확히 설명하고 있습니다. 반면, 보기 2의 바젤협약은 유해 폐기물의 국가 간 이동 및 처리에 관한 국제협약으로, 산성비 방지와는 직접적인 관련이 없습니다. 따라서 산성비와 가장 거리가 먼 설명은 2번입니다.

바람은 주로 기압의 차이로 인해 발생하며, 이를 일으키는 핵심적인 힘은 기압경도력입니다. 여기에 지구 자전에 의한 전향력과 지표면과의 상호작용으로 인한 마찰력이 바람의 방향과 세기에 영향을 미칩니다. 반면, 응집력은 분자 간에 작용하는 힘으로 바람을 일으키는 힘과는 직접적인 관련이 없습니다.

정답은 2번 원심력집진장치입니다. 원심력집진장치는 배기가스 입구처리속도가 증가하면 입자 분리에 더 큰 원심력을 작용시켜 집진 효율이 높아집니다. 또한, 빠른 속도로 유입된 가스가 회전하면서 발생하는 블로다운 효과는 입자를 효과적으로 벽면으로 밀어내 포집하는 데 기여합니다.

화학흡착은 흡착질과 흡착제 사이에 화학 결합이 형성되어 일어나므로, 물리흡착보다 강한 결합력을 가집니다. 이 강한 결합력 때문에 화학흡착은 일반적으로 더 넓은 온도 범위에서 일어나고 흡착열이 높으며, 단일층 흡착만 가능합니다. 또한, 화학 결합이 형성되어 흡착제가 변형되거나 흡착질이 분해될 수 있어 재생이 어려운 경우가 많습니다. 따라서 정답은 4번입니다.

정답은 2번 PAN입니다. PAN(Peroxyacetyl Nitrate)은 대기 중의 탄화수소(HC)와 질소산화물(NOx)이 햇빛(광화학 반응)에 의해 복잡한 과정을 거쳐 생성되는 물질입니다. 이는 광화학 스모그의 주요 성분 중 하나로, 눈과 호흡기에 자극을 주는 역할을 합니다.

일산화탄소는 물에 잘 녹지 않으며, 이산화탄소($CO_2$)로 쉽게 산화된다는 설명은 틀렸습니다. 일산화탄소는 무색, 무취의 기체로 연료의 불완전 연소 시 발생하며, 헤모글로빈과의 결합력이 매우 강해 독성을 나타내는 것이 주요 특성입니다.

정답은 4번입니다. 전기집진장치는 높은 전압을 걸어 코로나 방전을 일으키고, 이 과정에서 발생하는 이온이 먼지 입자에 달라붙어 전극으로 이동하며 집진하는 방식입니다. 1번은 사이크론이 원심력을 이용하는 기계적 집진장치이고, 2번은 중력집진장치가 효율이 낮으며, 3번은 여과집진장치가 수분 함량이 높은 먼지에는 부적합하다는 점에서 옳지 않습니다.

액화천연가스(LNG)의 주성분은 메탄입니다. LNG는 천연가스를 냉각하여 액화시킨 것으로, 천연가스 자체의 주성분이 메탄이기 때문입니다. 메탄은 탄소 원자 하나와 수소 원자 네 개로 이루어진 가장 간단한 탄화수소입니다.

탄소(C)의 원자량은 12g/mol이며, 완전연소 반응식은 C + O₂ → CO₂입니다. 이는 탄소 1몰이 산소 1몰과 반응하여 이산화탄소를 생성함을 의미합니다. 탄소 12kg은 1000몰에 해당하므로, 이론적으로 필요한 산소량은 1000몰입니다. 표준 상태(0℃, 1atm)에서 기체 1몰의 부피는 22.4 Sm³이므로, 1000몰의 산소는 22.4 Sm³이 됩니다.

건조한 대기에서 질소와 산소 다음으로 가장 많은 부피를 차지하는 기체는 아르곤입니다. 아르곤은 비활성 기체로, 대기 중에 약 0.93%를 차지하며 다른 비활성 기체들보다 훨씬 풍부합니다. 이산화탄소, 네온, 오존 등은 아르곤보다 훨씬 적은 비율로 존재합니다.

이 문제는 대기오염물질이 직접 배출되는 1차 생성오염물질인지, 아니면 대기 중에서 다른 물질과 반응하여 생성되는 2차 생성오염물질인지를 구분하는 것을 묻고 있습니다. 1차 생성오염물질은 자연적인 과정이나 인간 활동에 의해 직접 대기 중으로 배출되는 물질을 의미합니다. 보기 중 CO$_2$는 연소 과정 등에서 직접 배출되는 1차 생성오염물질입니다. 반면 PAN, O$_3$, H$_2$O$_2$는 대기 중 화학 반응을 통해 생성되는 2차 생성오염물질입니다.

여과집진장치는 미세한 먼지를 효과적으로 포집하지만, 폭발성, 점착성, 흡습성 먼지에는 오히려 문제가 발생할 수 있어 제거에 매우 효과적이라고 보기 어렵습니다. 또한, 고온에서는 여재가 손상될 수 있어 사용 온도가 제한되며, 수분이나 여과 속도 변화에도 민감하게 반응하여 적응성이 낮습니다. 여과재 교체가 필요하므로 유지비가 높다는 점은 여과집진장치의 일반적인 특성입니다.

**정답 이유:** 고위발열량은 연료 연소 시 발생하는 수증기가 응축하여 발생하는 잠열까지 포함한 값이며, 저위발열량에 수소 함량에 따른 응축 잠열을 더하여 계산합니다. **핵심 개념:** * **저위발열량 (Lower Heating Value, LHV):** 연료 연소 시 발생하는 열량 중 수증기가 기체 상태로 존재하는 경우의 발열량입니다. * **고위발열량 (Higher Heating Value, HHV):** 연료 연소 시 발생하는 열량 중 수증기가 응축하여 물이 될 때 발생하는 잠열까지 포함한 총 발열량입니다. * **수소의 응축 잠열:** 수소는 연소 시 물을 생성하며, 이 물이 응축할 때 상당한 잠열을 방출합니다. 이 잠열은 고위발열량에 포함됩니다. **계산:** 고위발열량 = 저위발열량 + (수소 함량 × 수소의 응축 잠열) 문제에서 수소 함량은 15% (0.15), 저위발열량은 10300 kcal/kg 입니다. 수소의 응축 잠열은 일반적으로 약 58.5 kcal/g (또는 58500 kcal/kg)으로 알려져 있습니다. 고위발열량 = 10300 kcal/kg + (0.15 kg/kg * 58500 kcal/kg) 고위발열량 = 10300 kcal/kg + 8775 kcal/kg 고위발열량 = 19075 kcal/kg **잠깐!** 보기와 계산 결과가 크게 차이가 납니다. 문제에서 제시된 수소 함량 15%는 질량 기준으로 보입니다. 하지만 일반적인 중유의 수소 함량은 10~15% 정도이고, 수분 0.5%는 매우 적은 양이므로 발열량에 미치는 영향은 미미합니다. **문제의 함정 또는 오해 가능성:** 1. **수소 함량의 단위:** 만약 15%가 질량비가 아닌 다른 비율이라면 계산 결과가 달라질 수 있습니다. 2. **수소의 응축 잠열 값:** 문제에서 특정 응축 잠열 값을 제시하지 않았기 때문에 일반적인 값을 사용했는데, 문제 출제자가 다른 값을 염두에 두었을 수 있습니다. 3. **수분의 영향:** 수분 0.5%는 증발 시 열을 소모하므로 발열량을 약간 감소시키는 요인이지만, 그 영향은 미미합니다. **정답 3번 (11113 kcal/kg)을 도출하기 위한 역산:** 만약 정답이 3번이라면, 11113 kcal/kg = 10300 kcal/kg + (0.15 * X) 에서 X (수소의 응축 잠열)를 계산해보면 다음과 같습니다. 11113 - 10300 = 813 kcal/kg 813 kcal/kg / 0.15 kg/kg = 5420 kcal/kg 즉, 이 문제에서 사용된 수소의 응축 잠열은 약 5420 kcal/kg으로 가정되었을 가능성이 높습니다. 이는 일반적인 값보다 훨씬 낮은 값입니다. **간단한 해설:** 고위발열량은 저위발열량에 수소가 연소될 때 생성되는 물이 응축하면서 방출하는 잠열을 더한 값입니다. 주어진 중유의 저위발열량에 수소 함량(15%)에 따른 응축 잠열을 더하면 고위발열량을 구할 수 있습니다. 문제에서 제시된 정답 3번은 수소의 응축 잠열을 약 5420 kcal/kg으로 가정하여 계산한 결과입니다.

**해설:** 이 문제는 몰 농도(M)를 ppm(백만분율)으로 변환하는 문제입니다. 수산화나트륨(NaOH)의 몰 질량은 약 40 g/mol이므로, 0.1M 용액은 물 1리터당 0.1몰의 NaOH가 녹아있다는 뜻입니다. 이를 질량으로 환산하면 0.1 mol * 40 g/mol = 4 g의 NaOH가 됩니다. ppm은 용질의 질량을 용액의 질량으로 나눈 후 1,000,000을 곱한 값이므로, 물의 밀도를 1 g/mL (또는 1 kg/L)로 가정하면 4 g / 1000 g * 1,000,000 = 4000 ppm이 됩니다. **핵심 개념:** * **몰 농도 (M):** 용액 1리터당 녹아있는 용질의 몰수 * **ppm (parts per million):** 백만분율, 용액 1kg당 용질의 질량(mg) 또는 용액 1L당 용질의 질량(mg) * **몰 질량:** 물질 1몰의 질량 * **밀도:** 단위 부피당 질량

불소 제거를 위한 폐수 처리 방법으로 가장 적합한 것은 **화학침전**입니다. 화학침전은 불소 이온과 칼슘 이온 등을 반응시켜 불용성 침전물을 형성하게 함으로써 폐수에서 불소를 효과적으로 제거할 수 있습니다. P/L 공정, 살수여상, UCT 공정은 주로 질소, 인 등 다른 오염물질 제거에 사용되는 생물학적 처리 방법으로 불소 제거에는 직접적인 효과가 적습니다.

jar-test는 응집 공정에서 최적의 응집제 종류와 주입량을 결정하기 위한 실험입니다. 다양한 응집제와 농도를 사용하여 물 속의 부유 물질을 효과적으로 침전시키는 조건을 찾는 것이 핵심입니다. 따라서 jar-test는 응집제 선정과 주입량 결정과 가장 관련이 깊습니다.

**정답 이유:** 그래프는 하천 내 질소 화합물의 변화를 보여주지만, 질산성 질소의 다량 검출이 반드시 인근 오염물질 배출만을 의미하지는 않습니다. 질산성 질소는 자연적인 과정으로도 생성될 수 있으며, 오히려 **유기 질소의 다량 검출**이 수인성 전염병을 유발하는 세균의 존재 가능성을 시사하는 더 직접적인 지표입니다. **핵심 개념:** * **질소 순환:** 유기 질소가 무기 질소(암모니아, 아질산성 질소, 질산성 질소)로 분해되는 과정 * **질산화:** 질산화 미생물이 암모니아를 아질산성 질소로, 다시 질산성 질소로 산화시키는 과정 * **오염 지표:** 유기 질소는 유기물 오염 및 세균 존재 가능성을, 질산성 질소는 과도한 질소 부하를 나타낼 수 있음

**정답 이유 및 핵심 개념:** 최종 BOD 값은 BOD5 값과 탈산소계수를 이용하여 계산됩니다. 문제에서 주어진 BOD5 값(480mg/L)과 탈산소계수(0.2/day)를 이용하여 BOD의 시간에 따른 감소를 나타내는 식 $BOD_t = BOD_0 (1 - e^{-kt})$ 에서 $t=5$일 때의 값을 역산하여 최종 BOD 값을 구할 수 있습니다. 상용대수를 적용하여 계산하면 약 533mg/L이 나옵니다.

유기물을 호기성으로 완전분해하면 산소가 충분한 환경에서 유기물이 이산화탄소와 물로 완전히 산화됩니다. 메탄은 산소가 부족한 혐기성 환경에서 생성되는 물질이므로 최종 산물에 포함되지 않습니다. 따라서 정답은 이산화탄소와 물입니다.

활성슬러지 공법에서 슬러지 부상은 주로 **탈질 작용**에 의해 발생합니다. 탈질 작용 과정에서 미생물이 질산염을 질소 가스(N2)로 환원시키는데, 이때 생성된 질소 가스 기포가 슬러지 덩어리에 붙어 부력을 증가시켜 최종 침전지 표면으로 떠오르게 합니다. 따라서 침전성이 좋은 슬러지라도 탈질 작용이 활발하면 슬러지 부상이 일어날 수 있습니다.

이 문제는 하수 처리 공법에 대한 이해를 묻고 있습니다. 정답은 **살수여상법**입니다. **정답 이유:** 살수여상법은 미생물이 부착된 충진재(매체)에 하수를 뿌려주어 미생물이 하수 속 유기물을 분해하도록 하는 대표적인 부착성장식 생물학적 처리 공법입니다. 보기 중 다른 공법들은 이러한 특징과 일치하지 않습니다.

**정답 이유:** 1일 BOD 부하량은 폐수량, BOD 농도, 그리고 1일 작업 시간을 곱하여 계산됩니다. 문제에서 주어진 값들을 활용하여 계산하면 19.2 ton이 됩니다. **핵심 개념:** * **BOD (Biochemical Oxygen Demand):** 물속에 있는 유기물이 미생물에 의해 분해될 때 소비되는 산소량으로, 수질 오염의 지표로 사용됩니다. * **BOD 부하량:** 특정 시간 동안 배출되는 BOD의 총량으로, 수질 오염 부하를 나타내는 중요한 지표입니다. **간단 해설:** A 공장의 폐수 1일 BOD 부하량을 계산하기 위해서는 유입 폐수량에 BOD 농도와 24시간을 곱해야 합니다. 폐수의 비중이 1.0이므로, 폐수량은 그대로 BOD 농도에 적용할 수 있습니다. 계산 결과 19.2 ton이 나오므로 정답은 1번입니다.

이 문제는 특정 원소의 특성을 묻는 문제입니다. 정답은 4번 카드뮴(Cd)입니다. 카드뮴은 독성이 강하고 환경 오염을 유발하는 중금속으로, 특히 카드뮴 중독은 신장 손상, 골다공증 등을 일으킬 수 있습니다. 따라서 문제에서 제시된 특성은 카드뮴의 유해성과 관련이 있습니다.

이 문제는 수원(물의 근원)의 특성을 묻고 있습니다. 제시된 특성들은 일반적으로 지하수가 가지고 있는 특징들입니다. 지하수는 땅속에 저장되어 있어 온도 변화가 적고, 불순물이 걸러져 비교적 깨끗하며, 증발량이 적어 안정적으로 공급될 수 있습니다. 따라서 이러한 특성을 갖는 수원은 지하수입니다.

정답은 2번입니다. **정답 이유:** 크롬 함유 폐수 처리 공정에서 3가 크롬(Cr³⁺)은 이미 환원된 상태이므로, 이를 다시 6가 크롬(Cr⁶⁺)으로 환원시킬 필요가 없습니다. 오히려 6가 크롬을 3가 크롬으로 환원시켜 침전시키는 것이 일반적인 처리 방법입니다. 따라서 3가 크롬을 6가 크롬으로 환원시킨다는 설명은 옳지 않습니다. **핵심 개념:** * **크롬의 산화 상태:** 크롬은 주로 3가(Cr³⁺)와 6가(Cr⁶⁺) 형태로 존재하며, 이들의 독성과 처리 방법이 다릅니다. * **환원 반응:** 무기환원제를 사용하여 6가 크롬을 3가 크롬으로 환원시키는 것이 폐수 처리의 핵심입니다. * **침전:** 환원된 3가 크롬은 알칼리 조건에서 수산화물 형태로 침전시켜 제거합니다.

이 문제는 침전지에서 입자가 침전되는 효율을 계산하는 문제입니다. 핵심 개념은 **침강 속도**와 **표면 부하율**입니다. 침강 속도(0.5 m/day)는 입자가 가라앉는 속도를 나타내며, 표면 부하율은 단위 면적당 유입되는 유량을 의미합니다. 침전지의 표면적(50 m²)과 유입 유량(50 m³/day)을 이용하여 표면 부하율을 계산하면 1 m³/m²/day가 됩니다. 침강 속도와 표면 부하율이 같으면 이론적으로 100%의 침전 효율을 기대할 수 있지만, 실제로는 유체의 흐름이나 입자의 재부상 등으로 인해 효율이 낮아집니다. 이 문제에서는 침강 속도(0.5 m/day)가 표면 부하율(1 m³/m²/day)보다 낮기 때문에 모든 입자가 침전되지 못하고, 침전 효율은 50%가 됩니다.

살수여상 운전 시 발생하는 일반적인 문제점은 악취, 연못화, 파리 발생 등입니다. 이는 유기물 분해 과정에서 발생하는 부산물이나 미생물 번식과 관련이 있습니다. 반면, 슬러지 팽화는 주로 활성 슬러지 공법에서 미생물 군집 불균형으로 발생하는 문제로, 살수여상과는 직접적인 관련성이 적습니다.

비점오염원은 특정 배출원이 명확하지 않고 넓은 지역에 걸쳐 발생하는 오염원을 의미합니다. 농경지에서는 비가 올 때 농약이나 비료가 빗물에 씻겨 하천으로 흘러들어 오염을 유발합니다. 반면, 세차장, 축산단지, 비료공장은 각각의 시설에서 발생하는 오염원이 명확하므로 점오염원에 해당합니다.

해수는 약알칼리성이며 주요 성분 농도비가 일정하다는 특징이 있습니다. 하지만 3번 보기는 해수가 약전해질이라는 점과 염소이온 농도를 잘못 설명하고 있어 옳지 않습니다. 해수는 강전해질이며, 염소이온 농도는 약 35ppm이 아닌 약 19,000ppm 정도로 훨씬 높습니다.

물이 얼어 얼음이 되는 것처럼 액체 상태의 물질이 고체 상태로 변하는 현상을 **응고**라고 합니다. 이는 물질의 온도가 낮아져 분자들의 운동 에너지가 감소하면서 서로 더 강하게 결합하여 규칙적인 배열을 이루기 때문에 발생합니다. 따라서 보기 중 정답은 **2번 응고**입니다.

**정답 이유:** 염산(HCl)은 강산으로, 0.01M 농도에서 100% 해리하여 수소 이온($$\text{H}$^+$)을 0.01M 농도로 생성합니다. pH는 수소 이온 농도의 음의 로그값이므로, $$\text{pH}$ = -\log[$\text{H}$^+] = -\log(0.01) = -\log(10^{-2}) = 2$가 됩니다. **핵심 개념:** * **pH:** 용액의 산성 또는 염기성 정도를 나타내는 척도로, 수소 이온($$\text{H}$^+$) 농도의 음의 로그값입니다. ($$\text{pH}$ = -\log[$\text{H}$^+]$) * **강산의 해리:** 강산은 물에 녹았을 때 거의 100% 이온화되어 수소 이온을 내놓습니다.

**정답 이유:** 물 분자는 산소 원자의 높은 전기 음성도로 인해 수소 원자와 극성 공유 결합을 형성하며, 이로 인해 분자 전체적으로는 **쌍극자 모멘트가 존재하여 극성 분자**입니다. 따라서 '비극성의 효과로 작은 쌍극자를 갖는다'는 설명은 옳지 않습니다. **핵심 개념:** * **극성 공유 결합:** 전기 음성도 차이가 큰 원자들 사이에 형성되는 공유 결합으로, 전자가 특정 원자에 더 치우쳐 부분적인 전하를 띠게 됩니다. * **쌍극자 모멘트:** 분자 내 전하 분포의 불균형으로 인해 발생하는 쌍극자의 크기와 방향을 나타내는 벡터량입니다. * **극성 분자:** 분자 전체적으로 쌍극자 모멘트가 0이 아닌 분자를 의미하며, 물 분자가 대표적인 예입니다.

이 문제는 질소 제거가 고려되지 않아 높은 효율의 질소, 인 동시 제거가 어려운 공법을 묻고 있습니다. 활성슬러지 공법에 혐기성조를 추가한 형태이며, 혐기성조와 호기성조로 구성됩니다. 이러한 특징을 가진 공법은 **A/O 공법**입니다. A/O 공법은 혐기성 조건에서 인 제거를 유도하고, 호기성 조건에서 유기물 제거를 수행하지만, 질산화 및 탈질 과정을 거치지 않아 질소 제거 효율이 낮습니다.

혐기성 소화는 미생물이 산소가 없는 환경에서 유기물을 분해하여 바이오가스를 생산하는 과정입니다. 이 바이오가스의 주성분은 메탄(CH4)이며, 메탄은 탄소(C)와 수소(H)로 이루어져 있습니다. 따라서 연료로 쓰일 수 있는 가스, 즉 메탄을 많이 얻기 위해서는 미생물이 분해할 수 있는 유기물에 탄소 성분이 풍부해야 합니다. 질소, 산소, 인은 미생물의 생장에 필요하지만, 직접적으로 가스 생산량에 큰 영향을 미치지는 않습니다.

매립지에서 발생하는 메탄({CH}_4)과 이산화탄소({CO}_2)는 주요 성분이지만 악취를 유발하지는 않습니다. 악취를 유발하는 주된 물질은 암모니아({NH}_3)이며, 이는 유기물이 분해되면서 생성됩니다. 따라서 정답은 3번 {NH}_3입니다.

물의 증발잠열은 액체 상태의 물이 기체 상태의 수증기로 변할 때 필요한 에너지입니다. 0℃를 기준으로 물 1kg을 증발시키는 데 약 600kcal의 에너지가 필요하며, 이는 보기 중 2번의 600kcal/kg에 해당합니다. 증발잠열은 물질의 상태 변화에 관련된 중요한 물리량입니다.

이 공법은 **습식산화**입니다. 습식산화는 고온, 고압 조건에서 물을 용매로 사용하여 슬러지 내 유기물을 공기 중 산소로 산화시키는 방법입니다. 이러한 조건은 유기물의 분해를 촉진하여 부피를 줄이고 악취를 제거하는 효과를 가져옵니다.

정답은 4번 6가 크롬입니다. 폐기물공정시험기준에서 원자흡수분광광도법은 주로 금속 성분을 분석하는 데 사용됩니다. 6가 크롬은 금속 원소이기 때문에 해당 분석법으로 측정하며, 나머지 보기들은 미생물, 유기물, 또는 다른 유형의 유기 화합물로, 원자흡수분광광도법으로 직접 분석하지 않습니다.

폐기물 파쇄 작업 시 **먼지, 폭발, 소음, 진동**은 흔히 발생하는 문제입니다. 하지만 **폐수 발생**은 파쇄 작업 자체의 직접적인 결과라기보다는, 폐기물의 종류나 추가적인 처리 공정(예: 세척)과 관련이 깊습니다. 따라서 폐수 발생은 파쇄 작업 시 발생하는 문제점과 가장 거리가 멉니다.

소각로 설계 기준이 되는 진발열량은 **저위발열량**입니다. 이는 연소 시 발생하는 수증기가 기체 상태로 존재하며, 잠열을 회수하지 못하는 실제적인 연소열을 의미하기 때문입니다. 고위발열량은 수증기가 응축되어 잠열까지 회수했을 때의 값으로, 실제 소각로 운영 환경과는 차이가 있습니다. 따라서 저위발열량이 소각로의 효율과 성능을 현실적으로 반영하는 지표로 사용됩니다.

**정답 이유 및 핵심 개념:** 문제는 슬러지 케이크의 비중을 구하는 것으로, 건조된 고형물의 비중과 건조 전후의 고형물 함량 정보를 활용해야 합니다. 슬러지 케이크는 고형물과 수분으로 구성되며, 수분 함량이 낮을수록 비중이 높아집니다. 주어진 정보들을 바탕으로 슬러지 케이크의 총 질량과 부피를 계산하면 비중을 구할 수 있습니다. **간단 해설:** 건조된 고형물의 비중이 1.42이고, 건조 이전의 dry solid 함량이 38%이며 건조 중량이 400kg이라는 정보를 통해 슬러지 케이크의 총 질량과 부피를 계산할 수 있습니다. 수분 함량이 낮아질수록 슬러지 케이크의 비중은 높아지므로, 건조된 고형물의 비중보다 낮은 값을 선택해야 합니다. 계산 결과 4번 보기인 1.13이 가장 적절한 답이 됩니다.

이 문제는 폐기물의 조성을 이용하여 고위발열량을 계산하는 문제입니다. 고위발열량은 폐기물이 완전히 연소될 때 발생하는 총 에너지량을 의미하며, 주로 각 성분의 발열량에 해당 성분의 함량을 곱하여 계산합니다. 문제에서 주어진 각 성분의 함량과 일반적인 탄소, 수소, 황 등의 고위발열량을 이용하여 계산하면 약 4730 kcal/kg에 가까운 값이 나옵니다.

광학분류기는 물체의 색상, 모양, 크기 등의 물리적 특성을 빛을 이용하여 감지하고 분류하는 장치입니다. 따라서 색유리와 일반유리는 색상이라는 명확한 물리적 차이가 있어 광학분류기로 효과적으로 분리할 수 있습니다. 다른 보기들은 물리적 특성만으로는 구분하기 어렵거나, 광학분류기의 주요 기능과는 거리가 있습니다.

이 문제는 쓰레기 발생량과 부피를 이용하여 밀도를 계산하는 문제입니다. 먼저, 1주일 동안 총 발생한 쓰레기의 질량을 계산한 후, 이를 수거된 쓰레기 부피로 나누어 밀도를 구합니다. 핵심 개념은 질량, 부피, 밀도의 관계이며, 단위 변환에 유의해야 합니다.

이 문제는 연소실의 부피와 연료의 연소량을 이용하여 단위 부피당 발생하는 열량을 계산하는 문제입니다. 먼저 연소실의 부피를 계산하고, 1시간 동안 연소되는 중유의 총 발열량을 구합니다. 마지막으로 총 발열량을 연소실 부피로 나누어 단위 부피당 열발생률을 구하면 됩니다.

퇴비화는 미생물이 유기물을 분해하는 과정으로, 탄소(C)와 질소(N)의 비율인 C/N 비가 중요합니다. 미생물은 탄소를 에너지원으로 사용하고 질소를 생장 및 번식에 사용하는데, 너무 낮으면 질소가 과잉되어 악취가 발생하고, 너무 높으면 분해가 느려집니다. 따라서 퇴비화에 적합한 C/N 비는 약 25~50으로, 이 범위에서 미생물이 효율적으로 유기물을 분해하여 양질의 퇴비를 만들 수 있습니다.

적환장은 폐기물을 대형 차량으로 모아 한 곳에서 재분류하거나 압축하여 장거리 수송 효율을 높이는 시설입니다. 폐기물 수집에 이미 대형 컨테이너를 많이 사용한다면, 이는 폐기물 자체의 부피를 줄이고 수송 효율을 높이는 효과가 있어 별도의 적환장 설치 필요성이 상대적으로 낮습니다. 다른 보기들은 모두 장거리 수송의 비효율성이나 불법 투기 방지를 위해 적환장 설치의 필요성을 높이는 상황입니다.

정답은 3번 유동층 소각로입니다. 유동층 소각로는 하부에서 공기를 불어넣어 모래와 같은 불연성 물질을 유동화시키고, 이 유동층에 폐기물을 투입하여 효율적으로 연소시키는 방식입니다. 폐기물은 유동층 내에서 고르게 분산되어 연소되며, 상부로 배출되는 연소가스를 통해 열을 회수할 수 있습니다.

정답은 2번 전기투석입니다. 전기투석은 이온성 물질을 분리하는 이온 교환막을 이용한 방법으로, 고체 입자를 분리하는 고액분리법과는 다릅니다. 부상분리, 원심분리, 스크리닝은 모두 물리적인 힘이나 막을 이용해 액체와 고체를 분리하는 대표적인 고액분리 방법입니다.

슬러지 안정화는 슬러지의 부패를 방지하고 악취를 줄이며 병원균을 사멸시키는 과정입니다. 혐기성 소화, 호기성 소화, 퇴비화는 모두 슬러지를 안정화시키는 대표적인 방법입니다. 반면, 살수여상법은 주로 폐수 처리에 사용되는 공정으로, 슬러지를 직접적으로 안정화시키는 방법으로 보기 어렵습니다.

혐기성 소화 효율은 유기물 감소율로 계산됩니다. 초기 슬러지의 유기물 함량이 80%에서 소화 후 75%로 감소했으므로, 유기물 감소량은 5%입니다. 따라서 소화 효율은 (초기 유기물 함량 - 최종 유기물 함량) / 초기 유기물 함량 * 100 = (80% - 75%) / 80% * 100 = 6.25%가 됩니다. **핵심 개념:** 혐기성 소화 효율은 주로 유기물 감소율로 판단하며, 이는 투입된 유기물 중 얼마나 많은 양이 분해되었는지를 나타냅니다.

유기성 폐기물 매립지에서 혐기성 조건(산소가 없는 상태)에서 미생물이 유기물을 분해할 때, 주로 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)가 발생합니다. 이 과정에서 메탄이 가장 많이 생성되는 주요 가스이며, 이를 매립가스라고도 합니다. 따라서 정상 상태에서는 메탄이 가장 많이 발생합니다.

정답은 2번 스크린 선별입니다. 스크린 선별은 다양한 크기의 폐기물을 **체(screen)**를 이용하여 크기별로 분리하는 방법입니다. 이를 통해 큰 폐기물이 후속 처리 장치에 손상을 주는 것을 방지하여 장비 보호 및 효율적인 폐기물 관리가 가능합니다.

파동의 전파 속도는 진동수와 파장의 곱으로 구할 수 있습니다. 문제에서 주어진 진동수 250Hz와 파장 5m를 곱하면 250Hz * 5m = 1250m/s가 됩니다. 따라서 파동의 전파 속도는 1250m/s입니다.

이 문제는 벽체를 통과하는 소리의 에너지 전달 정도를 나타내는 투과율과 투과손실을 계산하는 문제입니다. **정답 이유:** * **투과율:** 투과율은 벽체를 투과한 소리의 세기를 입사된 소리의 세기로 나눈 값입니다. 문제에서 입사음 세기가 $10^{-2} $\mathrm{W}$ / $\mathrm{m}$^2$이고 투과음 세기가 $10^{-4} $\mathrm{W}$ / $\mathrm{m}$^2$이므로, 투과율은 $10^{-4} / 10^{-2} = 10^{-2}$ 입니다. * **투과손실:** 투과손실은 소리가 벽체를 통과하면서 얼마나 줄어드는지를 데시벨(dB) 단위로 나타낸 값입니다. 투과손실($L_t$)은 $10 \log_{10} (I_{in} / I_{out})$으로 계산됩니다. 따라서 $10 \log_{10} (10^{-2} / 10^{-4}) = 10 \log_{10} (10^2) = 10 \times 2 = 20 $\mathrm{dB}$$ 입니다. **핵심 개념:** * **투과율 (Transmittance):** 벽체를 통과하는 소리의 에너지 전달 효율을 나타냅니다. * **투과손실 (Transmission Loss):** 벽체가 소리 에너지를 얼마나 감소시키는지를 데시벨 단위로 나타낸 값입니다.

정답은 1번입니다. 소음계의 성능기준에서 레벨레인지 변화기의 전환오차는 일반적으로 5dB 이내가 아니라 **1dB 이내**여야 합니다. 이는 소음계가 다양한 소음 레벨을 정확하게 측정하기 위해 필수적인 요구사항입니다. 나머지 보기들은 소음계의 성능을 나타내는 올바른 기준입니다.

정답은 4번 공기스프링입니다. 공기스프링은 공기의 압축성을 이용하여 하중 변화에도 높이와 고유진동수를 일정하게 유지할 수 있습니다. 또한 넓은 부하 능력을 가지지만, 사용 진폭이 적어 별도의 댐퍼가 필요한 경우가 많다는 특징을 가지고 있습니다.

문제는 진동 관련 용어 설명에 들어갈 알맞은 용어를 고르는 것입니다. 정답은 1번 '진동레벨'입니다. 진동레벨은 진동의 크기를 나타내는 지표로, 특정 기준값에 대한 상대적인 진동의 세기를 나타냅니다. 즉, 진동이 얼마나 강한지를 수치화한 개념입니다.