2023년 5급 공채 기술 2차 상하수도공학
문제 5개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.
제1문 (20점)
관수로에서 발생하는 마찰손실에 대해 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
- (1) 관수로에서 마찰손실수두를 계산하기 위한 Darcy-Weisbach 공식의 마찰손실계수에 대해 설명하시오. (5점)
- (2) 직경 500mm, 길이 1,500m의 주철관을 수평으로 설치하여 1일 20,000m3의 물을 송수할 때, Darcy-Weisbach 공식을 사용하여 이 주철관에서 발생하는 마찰손실수두(m)를 계산하시오. (단, 관내벽 조도 \epsilon는 0.01mm, 20°C 물의 동점성계수 \nu＝1.007×10-6m2/sec, 마찰손실계수 f는 다음의 식 중에서 적합한 식을 사용하여 구하시오) (15점)\frac{{1}}{{f^{{\, 0.5}}}} = - 0.86 \ln ( \frac{{\epsilon}}{{3.7 d}} )
\frac{{1}}{{f \,^{{0.5}}}} = - 0.86 \ln ( \frac{{\epsilon}}{{3.7 d}} + \frac{{2.51}}{{( Re ) f^{{0.5}}}} )
제2문 (20점)
하수관로의 노후화에 따른 균열, 파손에 대해 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
- (1) 콘크리트 하수관로에서 발생하는 관정부식(crown corrosion)에 대해 설명하고, 이를 방지하기 위한 대책을 3가지 이상 설명하시오. (15점)
- (2) 하수관로의 점검 및 보수를 위한 하수관로 조사 방법을 3가지 이상 설명하시오. (5점)
제3문 (20점)
완속여과는 급속여과에 비해 시설이 복잡하지 않고, 운영이 쉬운 장점이 있어서 원수의 수질이 양호한 소규모 정수장에 많이 사용하고 있다. 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
- (1) 일일평균정수량이 2,000m3인 어떤 정수장에 표면적이 60m2인 완속여과지가 4지 있다. 여과속도를 구하고, ‘상수도설계기준’과 비교하여 여과속도가 적절한지 평가하시오. (10점)
- (2) 완속여과계통의 정수장은 침전지를 통과한 물을 완속여과지에서 여과한다. 원수의 탁도가 높을 경우와 착수정에 응집제를 투입한 후 침전시킬 경우 발생할 수 있는 문제점을 각각 설명하시오. (10점)
제4문 (20점)
그림에 나타난 바와 같이 하천의 본류(QR＝4.0m3/sec, Cx,R＝100g/m3)와 지천(Qr＝0.5m3/sec, Cx,r＝50g/m3)에서 강물이 유입되면서 C지점에서 합류되어 흘러나간다. 추적자 시험 결과 각 구간별 흐름 특성이 <표>와 같을 때, 정상상태에서 C지점(완전혼합)의 오염물질 x의 농도를 구하시오. (단, 반응은 1차반응을 따르며, 반응계수는 0.5d-1이다) (20점)
[그림]
[그림]
| <표> 구간/영역에 대한 반응조 특성 | |||
| 구간/영역 | 반응조 특성 | 부피(m3) | 유량(m3/sec) |
| AB | PFR | 15,000 | 2.8 |
| BC | 10,000 | 3.3 | |
| AC | 30,000 | 1.2 | |
| B | CFSTR | 135,000 | － |
제5문 (20점)
침전은 중력에 의해 침전성 입자를 고액분리하는 조작이다. 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
- (1) 일반적으로 침전은 입자의 농도와 특성에 따라 4가지로 구분된다. 이에 대해 설명하시오. (5점)
- (2) 유량 Q, 길이 L, 수심 H, 폭 B인 이상적인 직사각형 침전지에서 100% 제거 가능한 최소 입자의 침강속도(V0)에 관한 식을 유도하시오. (5점)
- (3) 유량 Q, 반지름 r, 수심 H인 이상적인 원형 침전지에서 100% 제거 가능한 최소 입자의 침강속도(V0)에 관한 식을 유도하시오. (10점)