환경기능사 필기시험 9회 핵심요약노트 및 실전테스트

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📝 환경기능사 필기시험 9회 핵심 요약노트







아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

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1. 대기오염 및 방지 기술


1차 및 2차 오염물질 구분

  • 1차 오염물질 (Primary Pollutants): 발생원에서 직접 외기로 배출되는 물질입니다.

    • 예시: NH₃ (암모니아), CO (일산화탄소), H₂S (황화수소), HCI (염화수소) 등

  • 2차 오염물질 (Secondary Pollutants): 1차 오염물질이 대기 중에서 화학 반응을 통해 생성되는 물질입니다.

    • 예시: O₃ (오존), PAN (퍼옥시아세틸 질산염), H₂O₂ (과산화수소) 등


질소산화물 (NOx) 저감 방법 (연소 조절)

질소산화물은 고온 영역에서 공기 중의 질소가 산화되어 발생합니다. 저감을 위해서는 연소 온도를 낮추고 산소 농도를 조절해야 합니다.

  1. 배출가스 재순환 (EGR): 연소 가스를 재주입하여 연소 온도를 낮춥니다.

  2. 2단 연소: 1차 연소에서 부족한 공기로 연소 후, 2차 연소에서 잔여 공기를 공급하여 연소시킵니다.

  3. 연소 부분 냉각: 물이나 외부 냉각을 통해 연소 온도를 낮춥니다.

  4. 과잉공기량 삭감: 공기 공급량을 줄여 질소산화물 발생을 억제합니다. (주의: 과잉공기량 증대는 NOx 발생을 촉진합니다)


대기오염 측정 및 특성

  • 링겔만 농도표 (Ringelmann Chart): 굴뚝에서 나오는 매연 (Soot)의 농도를 측정하는 데 사용됩니다.

  • 오존층 두께 단위: **Dobson (DU)**을 사용합니다.

  • 온실효과 주원인 물질: **이산화탄소 (CO₂)**와 **메탄 (CH₄)**이 가장 큰 영향을 미칩니다.

  • 일산화탄소 (CO) 특성: 무색, 무취의 기체이며, 물에 잘 녹지 않습니다. 혈액 속의 헤모글로빈과 강하게 결합하여 산소 운반을 방해합니다.

  • NOx 촉매 환원 처리: 암모니아계 환원제를 사용하여 질소산화물을 **N₂ (질소)와 H₂O (물)**로 환원시킵니다.


굴뚝 연기의 모양 (Plume Type)

  • 훈증형 (Fuming): 하층의 불안정층이 굴뚝 높이를 막 넘었을 때 발생하며, 배출 오염물질이 지면까지 미쳐 지면 부근을 심하게 오염시키는 형태입니다.


대기 방지 시설

  • 세정집진장치 (Scrubber): 물을 이용하여 오염물질을 제거하므로 점착성 및 조해성 먼지 처리에 효율적입니다.

  • 전기집진장치 (ESP):

    • 집진 효율이 높고, 압력 손실이 작아 동력비가 적게 듭니다.

    • 고온 가스 처리가 가능합니다.

    • 집진극은 전기장 강도가 균일하게 분포하도록 설계해야 합니다.

  • 흡착장치: 유해 가스상 물질을 처리합니다. 흡착층 형태에 따라 고정층, 이동층, 유동층으로 구분됩니다. (촉매층은 연소 장치에 해당)

  • 원심력집진장치 (사이클론):

    • 한계입경 (Cut Diameter): 100% 분리 및 포집되는 입자의 최소 입경을 의미합니다.



2. 수질오염 및 방지 기술


수질 기본 이론 및 측정

  • 헨리의 법칙 (Henry's Law): 일정한 온도에서 일정량의 용매에 녹는 기체의 질량은 압력에 비례합니다. 용해도가 낮은 기체에 잘 적용되며, 헨리정수는 온도 변화에 따라 변합니다.

  • 방울수: 수질 공정 시험 기준상, 20℃에서 정제수 20방울은 약 1mL입니다.

  • Acidity, Hardness 환산 기준: 계산 편의를 위해 분자량이 100인 **탄산칼슘 (CaCO₃)**으로 환산하여 나타냅니다.

  • 대장균군 측정 목적: 대장균 자체는 무해하나, 그 존재를 통해 다른 수인성 병원균의 존재 가능성을 추측하는 지표 미생물로 사용됩니다.


폐수 처리 공정

  • 활성탄 (Activated Carbon): 주로 내부의 공극을 이용한 흡착 목적으로 사용됩니다.

  • 오존 처리: 강력한 산화력을 가지며 탈색, 맛/냄새 제거, 소독에 효과적입니다. 하지만 잔류성이 낮아 잔류 소독 효과를 얻기 위해서는 염소 등을 추가 주입해야 합니다.

  • 부상법 (Flotation): 진공부상, 공기부상, 용존공기부상, 전해부상, 미생물학적 부상 등이 있습니다.

  • 활성슬러지 공법 운전 조건 (F/M 비): 미생물에 대한 유기물 부하량을 나타내며, 일반적인 표준 활성슬러지법에서는 0.2 ~ 0.4 kg BOD/kg MLSS·일로 유지하는 것이 적합합니다.

  • 슬러지 부상 (Sludge Rising): 활성슬러지 최종 침전지에서 슬러지가 떠오르는 현상은 주로 탈질 작용으로 인해 발생한 질소 기포가 슬러지에 부착되어 부력을 증가시키기 때문입니다.

  • 살수여상 연못화 (Ponding): 여상 위에 폐수가 체류하는 현상으로, 주로 유기물 부하량이 과도할 때 또는 매질의 공극이 미생물 점막 등으로 막힐 때 발생합니다.


침전 및 기타 처리

  • 스토크스 법칙 (Stokes' Law) 영향 인자: 입자의 침강 속도는 점성 있는 유체 속에서 입자 직경의 제곱에 비례합니다. 따라서 침강 속도에 가장 큰 영향을 주는 인자는 입자의 직경입니다.

  • 크롬 (Cr⁶⁺) 처리: 유독한 6가 크롬을 덜 유해한 3가 크롬으로 환원시키기 위해 **황산 제1철 (FeSO₄)**과 같은 환원제를 사용합니다.

  • 정수장 저수지 지하 설치 이유: 살균제(염소)가 햇빛에 분해되는 것을 방지하고, 조류가 광합성하여 증식하는 것을 막아 수질 악화를 방지합니다.


수질 계산 및 특성

  • 몰농도 (M)와 질량 농도 (mg/L) 환산:

    mg/L = 몰농도 (M) x 분자량 (g/mol) x 1000

  • 인구당량 (PE) BOD 계산:

    BOD (mg/L) = (인구당량 (인) x 1인 BOD 발생량 (g/인·일)) / 폐수량 (m³/일)

  • 비점오염원 (Non-point Source) 특징: 강우 등 자연적 요인에 따라 배출량 변화가 크며, 넓은 지역에서 배출됩니다. 지표수 유출이 적은 갈수 시에는 점오염원이 수질 악화에 더 큰 영향을 미칩니다.


슬러지 처리

  • 슬러지 수분 구분:

    • 간극수 (Interstitial Water): 고형물질과 직접 결합해 있지 않아 농축 등의 방법으로 가장 용이하게 분리할 수 있는 수분입니다.

  • 탈수성 개량 약품: 명반, 철염, 황산반토, 고분자 응집제 등이 사용됩니다.

  • 혐기성 소화조 운전 저하 원인: 소화조 내 온도 저하, pH 상승 (8.5 이상), 과다한 유기산 생성 등이 소화 가스 발생량을 저하시킵니다.



3. 폐기물 처리 기술


폐기물 처리 방식

  • 열분해 (Pyrolysis): 공기가 부족하거나 없는 상태에서 폐기물을 연소시켜 고체 잔류물과 액체 및 기체 상태의 연료를 생산하는 공정입니다.

  • 고정상 소각로 (Fixed Bed Incinerator): 화상 위에서 폐기물을 태우는 방식으로, 플라스틱과 같이 열에 의해 용융되는 물질의 소각에 적합합니다. 연소 효율이 낮고 국부 가열의 위험이 있습니다.

  • 화격자 소각로 (Grate Incinerator): 연속적인 소각과 배출이 가능하며 대량 소각에 적합합니다.

  • 절탄기 (Economizer): 연소 가스의 잉여열을 이용해 보일러에 주입되는 **물 (급수)**을 예열하는 폐열 회수 장치입니다.


폐기물 전처리 및 슬러지 소화

  • 파쇄 (Crushing) 목적:

    1. 겉보기 비중 증가 (운반, 매립 효율 증가)

    2. 입자 크기의 균일화

    3. 표면적 증가 (매립 시 조기 안정화 촉진)

    4. 소각로 손상 방지

  • 슬러지 소화 (Digestion) 목적: 유기물을 분해하여 안정화, 슬러지 무게/부피 감소, 병원균 통제. (주의: 함수율을 높여 수송을 용이하게 하는 것은 목적이 아닙니다. 함수율은 낮춰야 합니다)

  • 소화율 (Digestion Rate) 계산:

    소화율 (%) = ((소화 전 유/무기물 비율 - 소화 후 유/무기물 비율) / 소화 전 유/무기물 비율) x 100


폐기물 계산 및 지표

  • 듀롱식 (Dulong Formula) 고위발열량 (HHV):

    HHV (kcal/kg) = 8100C + 34250(H - O/8) + 2250S

    (C, H, O, S는 폐기물 중량비)

  • 1인 1일 쓰레기 발생량 계산:

    1인 1일 발생량 (kg/인·일) = (총 수거량 (ton) x 1000 (kg/ton)) / (총 인구 (인) x 수거 일수 (일))

  • 수거 능력 (MHT - Man·Hour/Ton) 계산:

    MHT (Man·Hour/Ton) = (작업 인부 수 x 1일 작업 시간 x 연간 작업 일수) / 연간 쓰레기 발생량 (ton)


폐기물 수거 및 적환장

  • 적환장 (Transfer Station) 위치: 수거해야 할 쓰레기 발생지역의 무게 중심에 가까운 곳이 적합합니다.

  • 수거 노선 결정 유의 사항: 발생량이 많은 곳을 먼저 수거하고, 언덕 지역은 아래로 내려가면서 수거하며, 중복 수거 노선을 피해야 합니다.

  • 잔류성 유기오염물질 (POPs) 규제 협약: 스톡홀름 협약



4. 소음 및 진동


소음 측정 및 단위

  • 표시 단위 구분:

    • %: 투과율

    • dB (데시벨): 음압레벨, 투과손실, 음의 세기 레벨

  • 소음계 청감 보정 회로: 일반적인 환경 소음 측정에는 인간의 청각 특성을 반영하는 A특성에 고정하여 측정합니다.

  • 레벨 레인지 변환기: 측정하고자 하는 소음도가 지시계기의 범위 내에 있도록 하기 위한 감쇠기의 역할을 합니다.


청력 및 방음

  • 난청 기준: 4분법에 의한 청력 손실이 옥타브 밴드 중심 주파수 500~2,000Hz 범위에서 25 dB 이상인 경우입니다.

  • 방음벽 설계 유의점: 벽의 투과 손실은 회절 감쇠치보다 적어도 5 dB 이상 크게 하는 것이 바람직합니다.

  • 음원의 지향성: 음원의 지향성이 수음 측 방향으로 클 경우, 벽에 의한 감쇠치가 계산치보다 커지거나 (반사량이 많아) 작아질 수 있으므로 상세한 조사가 필요합니다.


음향 이론

  • 호이겐스의 원리 (Huygens' Principle): 하나의 파면상의 모든 점이 파원이 되어 2차적인 구면파를 사출하고, 그 파면들을 둘러싸는 면이 새로운 파면을 만드는 현상을 설명합니다.

  • 귀의 구성 (내이): 난원창은 이소골의 진동을 달팽이관 속 림프액에 전달합니다. **이관 (Eustachian Tube)**은 외이와 중이의 기압을 조정하는 역할을 합니다.







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