5급 공채 2차

2026년 5급 공채 기술 2차 환경화학

문제 5개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (20점)

배출 가스의 이산화황(SO2)을 제거하기 위해 석회석(CaCO3)을 활용한 습식 방법이 널리 사용된다. 다음 물음에 답하시오. (단, CaCO3과 석고(CaSO4ㆍ2H2O)의 화학식량은 각각 100과 172이다) (총 20점)
  1. (1) 위 과정에서 일어나는 화학 반응을 두 단계로 구분한 뒤, 각 단계의 화학 반응식과 전체 반응식을 쓰시오. (10점)
  2. (2) SO2의 농도가 1,200ppmv인 배출 가스의 발생량이 106m3/h일 때, 95%의 탈황률을 달성하기 위해 필요한 석회석의 투입량[ton/h]과 석고의 발생량[ton/h]을 구하시오. (단, 온도는 25°C이고, 이 때 기체 1mol의 부피는 24.4L이다) (10점)

제2문 (15점)

폐수 중에 존재하는 질소는 생물학적 탈질공정으로 제거가 가능하다. 다음 물음에 답하시오. (총 15점)
  1. (1) 아질산 이온(NO2-)과 질산 이온(NO3-)이 각각 암모늄 이온(NH4+)과 질소(N2)로 환원되는 반응에 대한 4가지 반쪽 반응식을 쓰시오. (5점)
  2. (2) 1)에서 구한 반쪽 반응식을 이용하여 아탈질 반응과 탈질 반응에서 질소 1g의 환원에 소요되는 이론적 COD 값[g]을 각각 구하시오. (10점)

제3문 (20점)

A 산업 지역에서 유기 화합물 X가 하천으로 유입되었다. 25°C에서 X의 특성은 다음과 같다. 다음 물음에 답하시오. (단, 기체상수(R)는 8.205×10-5atmㆍm3ㆍmol-1ㆍK-1이다) (총 20점)
(가) 옥탄올－물 분배계수(Kow): 1.6×104
(나)Henry 상수(KH):3.0×10-3atmㆍm3ㆍmol-1
(다) 유기탄소 분배계수(Koc):0.41×KowLㆍkg-1
(라) 수중 생분해속도상수(kbio):0.05day-1
(마) 기체－액체 전달속도상수(kLa):0.2day-1
  1. (1) X가 수중 용존상과 퇴적물(또는 입자상 유기물) 중 어느 매체에 잔류될 가능성이 높은지 자료를 이용하여 설명하시오. (단, 퇴적물 유기탄소 함량(foc)은 0.03이다) (10점)
  2. (2) 25°C에서 X의 수중 초기 농도가 1.0μg/L일 때 전체 제거속도상수(kTOT)와 10일 후 수중 농도[μg/L]를 계산하시오. (단, 무차원 Henry 상수는 H이고, 휘발속도상수(kvol)는
    kLaㆍH
    1＋H
    이다) (10점)

제4문 (20점)

수처리 공정에서 흔히 사용되는 소독제인 차아염소산(\mathrm{HOCl})은 수용액에서 다음과 같이 해리된다. 이 해리 반응에 대한 25℃에서의 산 이온화 상수(\mathrm{K}_{{\mathrm{a}}})는 3.16×10-8이다. 25°C의 HOCl 수용액에 대한 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
\mathrm{HOCl} ( aq ) \, \, \, \rightleftharpoons \, \, \mathrm{H}^{{+}} ( aq ) \, + \, \mathrm{OCl}^{{-}} ( aq )
  1. (1) \mathrm{HOCl} ( aq )의 농도와 \mathrm{OCl}^{{-}} ( aq )의 농도가 같아지는 \mathrm{pH}를 구하시오. (5점)
  2. (2) \mathrm{HOCl} ( aq )의 살균력이 \mathrm{OCl}^{{-}} ( aq )의 10배이고, \mathrm{pH}＝7.0인 수용액에서 병원성 미생물의 불활성화율이 99.9%일 때, \mathrm{pH}＝8.0인 수용액에서의 불활성화율을 구하시오. (15점)

제5문 (25점)

석회소다 연화법(lime soda softening process)은 칼슘 이온(Ca2+)이나 마그네슘 이온(Mg2+)을 다량 포함하고 있는 경수를 연수화하는 방법 중 하나이다. 이 방법에서는 탄산소듐(Na2CO3)과 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 경수에 첨가하여 Ca2+과 Mg2+을 침전시켜 제거한다. 다음 물음에 답하시오. (총 25점)
  1. (1) 석회소다 연화법에서 발생되는 모든 침전 반응의 화학 반응식을 쓰시오. (단, CO2에 의한 침전 반응은 무시한다) (10점)
  2. (2) Mg2+과 Ca2+의 농도가 각각 3.4×10-4M과 5.7×10-4M인 경수 1,500L를 연수화하기 위해 Ca(OH)2과 Na2CO3을 순서대로 첨가할 때, 필요한 Ca(OH)2과 Na2CO3의 양[mol]을 각각 구하시오. (단, 비탄산경도만 고려한다) (15점)
    끝