개념 한 쪽
정량적 분석은 환경조사에서 수치 데이터의 단위, 척도, 법정 기준치, 그리고 오염 부하 계산을 정확히 이해하여 해석하는 과정이다. 단위의 의미와 측정 기준을 구분하고 계산 공식을 적용하여 실무 문제를 풀어야 한다.
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출제기준 단원 「정량적 분석」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 농도 단위 정의 판별 | 1 | ppm, ppb, ppt 등의 정의와 단위 환산을 가림 |
| 척도 유형 식별 | 1 | 순서척 등 측정척도의 정의를 구별함 |
| 오염 부하 희석 산정 | 1 | BOD 부하와 잉여 DO로 필요 수량을 계산함 |
환경분석에서 농도 단위는 물질의 양을 정확하게 표현하는 핵심 도구이다. ppm은 백만 분의 1을 뜻하고 ppb는 10억 분의 1이며 ppt는 1조 분의 1을 의미한다는 점을 명확히 이해해야 한다. 이들 접두어와 대응하는 질량 또는 부피 단위(예: μg/L, ng/g 등)를 일대일로 연결하여 환산할 수 있어야 한다.
대기 및 수질 관련 기준치는 법령에서 정한 수치대로 해석해야 한다. 예를 들어 오존의 대기환경기준은 1시간 평균 0.1ppm, 8시간 평균 0.06ppm으로 구분되어 있고, 이산화질소(NO2)는 1시간 0.10ppm, 24시간 0.06ppm, 연간 0.03ppm과 같이 시간 평균에 따라 허용치가 달라진다. 해역의 pH 기준은 6.5~8.5 범위를 유지해야 한다는 규정도 기억해야 한다.
수질 등급과 오염 지표의 수치 매칭도 중요한 부분이다. 하천의 BOD 허용기준은 등급별로 정해져 있어 매우 좋은(Ia) 1mg/L 이하, 좋음(Ib) 2mg/L 이하, 보통(Ⅱ) 3mg/L 이하, 약간 나쁨(Ⅲ) 4mg/L 이하, 나쁨(Ⅳ) 6mg/L 이하 등의 순서를 숙지해야 한다. 등급명과 수치를 정확히 대응시키지 못하면 오답이 되기 쉽다.
정량적 문제 해결에서는 정의된 공식과 단위를 그대로 적용해야 한다. 농도 단위의 지수 표기, 법정 기준의 시간 평균 구분, 그리고 오염부하 계산의 분모·분자의 물리량 단위를 일치시키는 점을 철저히 확인해야 한다.
된장국에 포함된 BOD값이 52500ppm으로 매우 높을 때, 이를 희석하기 위한 물의 양을 계산하는 문제는 정량 계산의 전형적 예이다. 접근은 다음과 같다. 1) 된장국 1L의 BOD 총량은 52500ppm 즉 52500mg로 본다. 2) 10℃ 물의 포화용존산소량은 11.33mg/L이고 물고기 최소 필요 DO는 5mg/L이므로 1L당 이용 가능한 잉여 산소량은 11.33 - 5 = 6.33mg/L이다. 3) 필요한 물의 양 = 총 BOD량 ÷ 잉여 DO = 52500mg ÷ 6.33mg/L ≒ 8293.84L이다. 따라서 실무상 적절한 표현은 약 8300L의 물이 필요하다고 판단한다.
오염물질의 단위에 관한 설명으로 옳은 것은?
정답 ② · 농도를 나타내는 단위 환산에서 ppb는 십억 분의 1(parts per billion)을 의미하며, 이는 10^-9에 해당합니다. 주어질 수 있는 단위 변환에서 μg(마이크로그램, 10^-6g)을 기준으로 할 때, μg/L, μg/kg 또는 ng/g 등이 ppb 단위와 동일하게 취급될 수 있습니다.
ppb는 10억분의 1이며 μg/L, ng/g 등 단위로 표현된다.
여러가지 평가항목을 평가함에 있어 일정 특성의 크고 작음을 비교하여 크기의 순서에 따라 숫자를 부여한 척도는?
정답 ① · 문제는 특성의 크기 순서대로 숫자를 부여하는 척도의 명칭을 묻고 있다. 특성의 크고 작음을 비교하여 순서를 매기고 순위에 따라 숫자를 부여하는 척도는 순서척(순위척)으로, 간격의 균등성이나 절대영점을 전제하지 않는다.
특성의 크고 작음을 비교하여 순서대로 숫자를 부여한 척도는 순서척이며, 등간이나 비례척과 달리 간격의 의미가 없다.
다음 중 우리나라에서 적용하는 환경오존기준은? (단, 1시간 평균치)
정답 ③ · 우리나라의 대기환경보전법상 환경기준 중 오존의 기준은 1시간 평균치 0.1 ppm 이하, 8시간 평균치 0.06 ppm 이하입니다. 이는 광화학 스모그의 주원인이자 호흡기 질환을 유발할 수 있는 오존의 농도를 일정 수준 이하로 관리하여 국민의 건강과 환경을 보호하기 위한 법적 기준입니다.
우리나라 대기환경기준상 오존의 1시간 평균 기준치는 0.1 ppm 이하이다.
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