환경기능사 필기시험 10회 핵심요약노트 및 실전테스트

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📝 환경기능사 필기시험 10회 핵심 요약노트







아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

실전테스트를 하는 것을 권해 드립니다.


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1. 대기 환경 및 대기오염 방지 기술


대기 환경 기초

  • 대기권의 구조:

    • 대류권: 고도 1km 상승당 약 6.5°C씩 기온이 낮아지며, 그 높이는 계절이나 위도에 따라 변동합니다.

    • 성층권: 고도가 높아짐에 따라 기온이 상승하며, 지상 20~30km 사이에 오존층이 존재합니다.

  • 산성비의 원인 및 피해:

    • 주요 원인 물질은 H2SO4 (황산), HNO3 (질산), HCl (염산) 등입니다.

    • 대표적인 피해 사례로는 독일 슈바르츠발트의 고사 현상, 파르테논 신전과 같은 유적의 부식 등이 있습니다.

    • 참고: 유해 폐기물의 국가 간 이동을 규제하는 바젤 협약은 산성비 방지를 위한 국제 협약이 아닙니다.

  • 지구 환경 변화:

    • 엘니뇨 현상: 열대 태평양 해수면 온도가 평균보다 0.5°C 이상 높은 상태가 6개월 이상 지속되는 현상입니다. (스페인어로 아기 예수를 의미).

    • 열섬 현상: 도시 지역의 인공열 및 대기오염 물질의 영향으로 주변 지역보다 온도가 높게 나타나는 현상입니다.


연소 및 오염물질 처리

  • 연료의 주성분: LNG (액화 천연가스)의 주성분은 메탄 (CH4)입니다.

  • 질소산화물 (NOx) 생성: 연소 과정에서 주로 NO (일산화질소) 형태로 배출되며, NO2는 주로 자외선에 의한 2차 오염으로 생성됩니다.

  • 이론 공기량 및 발열량 공식 (텍스트 기반):

    • 탄소 (C) 12kg이 완전 연소하는 데 필요한 O2는 22.4 Sm³입니다.

    • 이론 공기량 (Sm³): 이론 산소량 / 0.21

    • 이론 산소량 (Sm³/kg): 1.867C + 5.6 * (H - O/8) + 0.7S

    • 저위 발열량 (kcal/kg): 고위 발열량 - 600 * (수분함량 + 9 * 수소함량)

  • ThOD/TOC 비 계산:

    • 포름알데히드 (CH2O): CH2O + O2 → CO2 + H2O

    • ThOD (O2 몰 질량) = 32g

    • TOC (C 원자량) = 12g

    • ThOD/TOC = 32/12 ≒ 2.67

  • 질소산화물 촉매 환원: NOx 제거를 위한 촉매 환원법에 주로 사용되는 촉매는 백금입니다.


집진 장치 효율 및 특성

  • 사이클론 (원심력 집진 장치) 효율 향상 조건:

    1. 배기관경이 작을수록 미세 먼지 제거에 유리합니다.

    2. 입구 유속이 빠를수록 효율이 높아집니다. (단, 한계 유속 이내)

    3. 미세 먼지 재비산 방지를 위해 스키머와 회전깃 등을 설치합니다.

    4. 고농도일 경우 병렬로, 응집성이 강한 먼지는 직렬로 연결하여 사용합니다.

  • 중력 집진 장치 효율:

    • 침강실의 높이가 낮고, 길이가 길수록 집진 효율이 높아집니다.

    • 침강실 내의 배가스 기류는 균일해야 합니다.

  • 압력 손실 비교 (작은 순 → 큰 순, 단위: mmH2O):

    • 중력 집진 장치: 5 ~ 15

    • 전기 집진 장치: 10 ~ 20

    • 원심력 집진 장치: 50 ~ 150

    • 벤투리 스크러버: 300 ~ 800 → 가장 큼

  • 여과 집진 장치 (Bag Filter):

    • 집진 원리: 직접 차단, 관성 충돌, 확산 등입니다.

    • 가스상 물질보다는 입자상 물질 제거에 효과적입니다.

    • 250°C 이하의 가스 처리에 주로 사용됩니다. (고온에 취약)

  • 흡수 공정 (유해 가스 처리):

    • 흡수액은 용해도가 커야 하고, 점성과 휘발성은 작아야 합니다.

  • 흡착 (물리적 흡착):

    • 가역적이어서 흡착제 재생이나 오염 가스 회수가 용이합니다.

    • 온도에 민감하며, 흡착 온도가 높아지면 흡착량은 감소합니다.

    • 용질의 분자량이 클수록 유리하게 흡착합니다.



2. 수질 환경 및 폐수 처리 기술


수질 기초 및 특징

  • 담수 분포: 지구상 담수 중 가장 큰 비율을 차지하는 것은 빙설 및 빙하입니다.

  • 지하수 수질 특성: 유속이 느리고, 연중 수온이 거의 일정하며, 세균에 의한 유기물 분해가 주된 생물 작용입니다. 국지적인 환경 조건의 영향을 받습니다.

  • 산화 및 환원 정의:

    • 산화: 산소와 화합, 수소나 전자를 잃음, 산화수가 증가하는 반응입니다.

    • 환원: 수소와 화합, 산소나 전자를 얻음, 산화수가 감소하는 반응입니다.

  • 독성 중금속: **카드뮴 (Cd)**은 체내 칼슘 균형을 깨뜨려 이타이이타이병의 원인이 됩니다.


응집 및 살균

  • 응집제: PAC (폴리염화알루미늄), 소석회, 염화제2철 등이 사용됩니다.

    • 무기 응집제 (알루미늄염): 독성이 낮고 경제적이지만, 적정 pH 폭이 좁은 단점이 있습니다.

    • 참고: 입상 활성탄은 응집제가 아닌 흡착제입니다.

  • 약품 교반 시험 (Jar Test):

    • 급속 교반: 약 1~5분 정도 100 rpm으로 교반하여 약품을 빠르게 혼합합니다.

    • 완속 교반 (플록 형성): 약 10~15분 정도 40~50 rpm으로 교반하여 미세 플록을 응집시켜 키웁니다.

  • 염소 살균의 선호 이유: 오존이나 자외선 살균보다 살균력은 떨어지지만, 잔류 염소의 효과로 인해 지속적으로 세균을 제거할 수 있는 이점이 있습니다.


생물학적 처리 및 슬러지 관리

  • 미생물 성장 단계:

    • 지체기: 미생물이 새로운 환경에 적응하고 효소를 합성하는 단계입니다.

    • 대수 성장기: 미생물이 최대 증식 속도로 기하급수적으로 증가하는 단계입니다.

  • 침전 속도 (스토크스 법칙): 구형 입자의 침전 속도는 입자 직경 (d)의 제곱에 비례합니다.

  • Imhoff Cone (임호프콘): 폐수의 침전 물질 (침전성 고형물의 부피)을 측정하는 기구입니다.

  • 슬러지 구성 수분: 슬러지 탈수 시 주로 제거해야 하는 수분은 슬러지 고형물 입자 사이에 있는 간극수입니다.

  • 활성 슬러지법 운영 관리 (폭기조):

    • 용존 산소 (DO): 약 2mg/L 내외를 유지합니다. (7~9 mg/L는 과도함)

    • MLSS: 3,000 mg/L 내외

    • pH: 6~8

    • SV (침강 슬러지): 20~30%

  • 슬러지 용적 지수 (SVI)와 밀도 지수 (SDI) 관계:

    • SVI = (침강 슬러지 용적 * 1,000) / MLSS 농도

    • SDI = 100 / SVI 또는 SVI = 100 / SDI

  • A/O 공법: 인 (P) 제거를 위한 생물학적 처리법으로, 혐기조 → 호기조 → 침전지의 순서로 구성됩니다.

  • 혐기성 소화 목적:

    • 슬러지의 무게와 부피를 감소시켜 안정화시킵니다.

    • 병원균을 통제하고, 이용 가치 있는 부산물 (메탄가스 등)을 얻을 수 있습니다.



3. 폐기물 처리 기술


폐기물 발생 및 운반

  • 쓰레기 발생량 요인: 수집 빈도가 높을수록, 쓰레기통 용량이 클수록 발생량은 증가하는 경향이 있습니다. (발생량 감소 아님)

  • 적환장 (Transfer Station): 처분장이 원거리에 있어 소형 차량에 의한 수송이 비경제적일 경우 대형 차량으로 바꿔 싣고 장거리 수송을 하기 위해 설치합니다. 공기 수송 방식을 사용하는 경우에는 필요성이 낮습니다.

  • 운반 차량 대수 계산 (예시):

    • (밀도 * 부피) / 적재량 = (0.9 ton/m³ * 1000 m³) / 13 ton ≒ 69.2 대

    • → 70대 필요


파쇄 및 전처리

  • 파쇄 (Shredding)의 목적:

    • 겉보기 비중 증가

    • 특정 성분의 분리

    • 고체 물질 간의 균일 혼합 효과

    • 미생물의 분해 속도 증가 (부식 효과 촉진) → 부식 효과 억제는 파쇄 목적과 거리가 멉니다.

  • 파쇄에 작용하는 힘 (3대 원리): 충격력, 전단력, 압축력입니다.

  • 파쇄기 형식:

    • 충격식 (해머밀): 대량 처리 가능, 유리나 목질류 파쇄에 이용. 연성이 있는 물질에는 부적합합니다.

    • 전단식: 고정칼/회전칼을 이용, 목재, 종이, 플라스틱 등에 효과적입니다.


소각 및 매립

  • 소각로 형식:

    • 화격자 소각로: 연속 소각 및 대량 처리가 가능하며, 수분이 많거나 저발열량 폐기물도 처리가능합니다. 플라스틱류에는 취약합니다.

    • 고정상 소각로: 화상 위에서 쓰레기를 태우는 방식. 체류 시간이 길고, 연소 효율이 나쁘며, 잔사 용량이 많아질 수 있습니다.

    • 후연소실: 주연소실에서 생성된 미연소 가스를 완전 산화시키기 위해 주연소실보다 보통 온도를 높게 유지합니다.

  • 매립 가스 (초기 단계): 혐기성 단계이나 메탄이 형성되지 않는 초기에는 CO2 (이산화탄소)의 구성비가 가장 큽니다.

  • 퇴비화 (부식질 Humus): 병원균이 사멸되어 거의 없으며, 물 보유력과 양이온 교환 능력이 좋습니다. C/N 비는 10~20 정도로 낮습니다. (50~60은 미생물 활동에 부적합한 높은 값)


물리적 처리

  • 함수율 계산: 건조 전 폐기물 양 * (100 - w1) = 건조 후 폐기물 양 * (100 - w2)

    • 증발 수분량: 건조 전 폐기물 양 - 건조 후 폐기물 양

  • 부상법 적합 폐수: 비중이 물보다 낮은 고형물 (유지류, 미생물 슬러지 등)을 띄워서 제거하는 처리에 적합합니다.



4. 소음 및 진동

  • 귀의 구조: 유스타키오관은 고막의 진동을 쉽게 할 수 있도록 외이와 중이의 기압을 조정합니다.

  • 공명 현상: 두 진동체의 고유 진동수가 같을 때, 한쪽을 울리면 다른 쪽도 울리는 현상입니다.

  • 방음 대책 구분:

    • 음원 대책: 소음기 설치, 저소음 장비 사용 등 소음 발생 자체를 줄이는 대책입니다.

    • 전파 경로 대책: 방음벽 설치, 거리 감쇠, 공장 건물 내벽의 흡음 처리 등 소음이 전달되는 경로를 차단하는 대책입니다.

  • 진동 레벨계 성능 기준: 지시 계기의 눈금 오차는 0.5 dB 이내이어야 합니다.

  • 소음 관련 용어 정의:

    • 대상 소음도: 측정 소음도에서 배경 소음을 보정한 후 얻어지는 소음도입니다.

    • 배경 소음도: 대상 소음이 없을 때 측정한 소음도입니다.

    • 평가 소음도: 대상 소음도에 보정치를 보정한 후 얻어진 소음도입니다.







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