5급 공채 2차

2020년 5급 공채 기술 2차 상하수도공학

문제 3개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (20점)

. 우수관거 설계에 대한 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
  1. (1) 소유역의 우수관거 설계를 위한 홍수유출량 산정을 위해 이용되는 합리식(rational formula)의 기본이론에 대하여 설명하시오. (5점)
  2. (2) 다음 그림과 같이 우수를 배제하기 위한 원형관거를 설계하였다. 재현기간 10년에 대해 설계할 때 원형관거 ab, bc, cd의 설계유량(m3/sec)을 소수점 셋째 자리에서 반올림하여 구하시오. (단, 재현기간 10년에 해당하는 이 지역의 강우강도식은 I = \frac{{6 , 630}}{{t + 37}}이다. 여기서 I는 강우강도(mm/hr), t는 설계강우지속시간(min)이다. 각각의 배수면적, 유출계수 및 유입시간은 표에 나타냈다. 우수관거 내의 유속은 2m/sec이다) (15점)
    [그림]
    구역배수면적(km2)유출계수, C유입시간(min)
    A
    B
    C    		0.1
    0.2
    0.4    		0.7
    0.8
    0.6    		5
    4
    12

제2문 (40점)

A정수장은 응집, 침전, 여과 처리된 물의 병원성 미생물을 염소(chlorine)로 소독하고 있다. 여름철 일시적으로 일부 소독부산물(DBP, disinfection by-product)이 먹는물 수질기준 이상 생성되는 문제점이 있어 대책이 필요하다. A정수장은 후염소 소독공정만 적용하고 있으며 적정 소독능을 만족해야 하므로 염소주입량을 줄일 수도 없고, 소독공정을 염소 외 다른 공정으로 변경할 수도 없다. 다음 물음에 답하시오. (총 40점)
  1. (1) 염소가 물의 유기․무기물질과 반응하여 생성되는 소독부산물 두 가지와 각각의 먹는물 수질기준을 기술하시오. (단, ｢먹는물 수질기준｣의 소독부산물질에 명시된 항목에 한한다) (6점)
  2. (2) 소독부산물을 저감하기 위한 일반적인 방안을 세 가지 제시하고, 각 방안의 A정수장 적용가능성에 대하여 설명하시오. (9점)
  3. (3) 우리나라는 먹는물 수질기준항목 외에 먹는물 수질감시항목을 정하고 있다. 먹는물 수질감시항목에 포함되어 2018년 하반기부터 검사를 시행하고 있는 질소계열 소독부산물 두 가지를 제시하고, 발생 기작을 간단히 설명하시오. (9점)
  4. (4) 정수의 소독부산물 농도가 100μg/L로 높아 분말활성탄(PAC)으로 처리하고자 한다. 처리수의 소독부산물 농도를 10μg/L로 낮추기 위해 하루 필요한 분말활성탄 양(kg/day)을 Freundlich 흡착모델을 이용하여 구하시오. 또한 연간 60일 동안만 분말활성탄(500원/kg)을 투입하고 재사용할 수 없다는 가정 하에 소독부산물 처리에 필요한 연간 분말활성탄 비용(원/년)을 구하시오. (단, 처리수의 유량은 1,000m3/day이며, Freundlich 식의 계수는 K_{{f}} \, = \, 3.0(mg/g)(L/mg)(1/n), n = 1이다) (8점)
  5. (5) 분말활성탄(PAC)과 입상활성탄(GAC) 처리의 장단점을 기존처리시설 활용도, 적용기간, 재사용 등의 관점에서 비교하고, A정수장에 적합한 활성탄 처리방법을 선정하고 그 이유를 설명하시오. (8점)

제3문 (40점)

하수처리시설에서 생물학적 질산화와 탈질에 의해 하수에 포함된 암모니아성 질소를 제거하고 있다. 하수처리용량이 50,000m3/day이며, 유입 하수에 포함된 암모니아성 질소(20mg NH4-N/L)가 전부 질산화－탈질에 의해 제거된다고 할 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 산소의 기액전달효율은 10%이고, 공기중 산소의 부피는 21%, 공기의 분자량은 29g/mol이다. 그리고 질산화 및 탈질반응에서 세포 생성은 무시한다) (총 40점)
  1. (1) 위의 하수처리시설에서 질산화에 필요한 공기공급량(kg/day)을 화학반응식을 포함하여 구하시오. (10점)
  2. (2) 질산화로 생성된 질산(NO3-)의 탈질을 위해 메탄올(CH3OH)을 사용할 경우 필요한 메탄올 양(kg/day)을 화학반응식을 포함하여 구하시오. (8점)
  3. (3) 만약 위의 생물학적 질산화－탈질이 아질산(NO2-) 경로를 통한 부분 질산화－탈질(partial nitrification and denitrification)로 진행된다면 이때 질소 제거에 필요한 공기공급량(kg/day)과 메탄올 양(kg/day)을 화학반응식을 포함하여 각각 구하시오. (12점)
  4. (4) 생물학적 질산화－탈질의 단점을 개선하기 위해 최근 아나목스(anaerobic ammonium oxidation, Annamox)공정이 개발되어 적용되고 있다. 아나목스의 원리(화학양론식, 장점 및 단점 포함)에 대해서 설명하시오. (10점)