개념 한 쪽
미세먼지는 가시거리 저하, 광투과율 감소, 입자 침강 등 여러 물리적 현상으로 평가하고 관리한다. 가시거리 산정식과 코흐(Coh) 지표, 스토크스 법칙에 따른 침강속도 계산 등은 실무형 문제에서 자주 출제된다.
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출제기준 단원 「미세먼지 발생 및 발생원」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 굴뚝 높이 비율 판단 | 1 | 건물 영향에서 벗어나기 위한 굴뚝 높이 비율을 고르기 |
| 단위 변환을 포함한 가시거리 계산 | 1 | 분진 농도 단위와 상대습도를 반영하여 가시거리 계산 방법을 확인하기 |
| 침강속도 계산 | 1 | 스토크스 법칙에 단위를 맞춰 종말 침강속도 계산하기 |
가시거리는 대기 중 입자가 빛을 산란시켜 시야를 방해하는 정도를 나타내는 지표이다. 자료에서는 가시거리 V(km)를 V = A / (C(단위) × √RH) 형태로 제시하며, 여기서 A는 상수, C는 분진 농도, RH는 상대습도이다. 단위 변환이 결과에 큰 영향을 미치므로 분진 농도의 단위를 주의해야 한다.
코흐(Coh)는 빛 투과율의 자연로그 값을 단위 길이로 정규화한 값으로 먼지의 농도를 나타내는 지표로 사용된다. 자료에서 ln(투과율)을 이용해 단위 길이당 감쇠 계수를 구하는 형태로 설명하며, 예로 빛 전달율 75%에 대한 ln(0.75) 값이 핵심 계산값으로 제시된다.
작은 입자의 종말 침강속도는 스토크스 법칙으로 계산한다. 스토크스 법칙은 Vt = g d² (ρp − ρf) / (18 μ) 꼴로 주어지며, 문제에서는 공기 밀도를 무시하고 입자 직경을 cm로 단위 변환하여 대입하는 절차를 강조한다.
굴뚝 및 굴뚝 설계 관련 지식도 미세먼지 관리와 연결된다. 건물 영향으로 인한 와류를 피하려면 굴뚝 높이를 건물 높이의 2.5배 이상으로 해야 하고, 유효상승높이 산정을 위해 배출속도와 평균풍속의 비율에 굴뚝 직경을 곱하는 방식의 식이 실무 계산에 사용된다고 제시된다.
자료에는 오존층 단위인 도브슨(DU) 정의, 온실가스와 비온실가스 구분, 불소 지표식물 등 대기오염 관련 기본 지표와 식물 지표 사례도 포함되어 있어 관련 개념을 함께 점검해야 한다.
가시거리 계산 문제에서는 분진 농도의 단위(μg/m³ 또는 mg/m³)를 확인하지 않고 상수 A를 그대로 대입하면 전혀 다른 값이 나온다. 코흐 계산에서는 투과율에 자연로그를 취하는 것을 빼먹거나 상용로그를 쓰면 오답이 된다. 스토크스 법칙 문제는 직경 단위를 μm에서 cm로 변환하지 않으면 제곱 항에서 큰 오차가 발생한다. 굴뚝 직경 문제는 평균 풍속 단위를 m/min에서 m/sec로 바꾸지 않으면 계산이 맞지 않는다.
건물 가까이 위치한 굴뚝에서 연기가 건물의 영향을 받지 않고 분산하려면 굴뚝높이는 건물높이의 얼마로 하여야 하는가?
정답 ④ · 문제는 건물 근처의 굴뚝에서 배출가스가 건물에 영향받지 않고 정상적으로 분산되기 위한 굴뚝 높이 비율을 묻고 있다. 건물의 와류 영향을 피하려면 일반적으로 굴뚝 높이를 건물 높이의 2.5배 이상으로 설치하도록 기준이 정해져 있다.
건물의 와류 영향을 피하고 연기가 정상적으로 분산되려면 굴뚝 높이는 건물 높이의 2.5배 이상이어야 합니다.
오존층의 두께를 표시하는 단위로 알맞은 것은?
정답 ③ · 문제는 오존층 두께를 표시하는 단위를 묻고 있다. 오존층 두께는 표준기압 조건에서 지표면 위에 오존을 모두 모으면 만들 수 있는 두께로 환산하여 도브슨 단위(Dobson Unit, DU)로 나타낸다.
오존층 두께는 표준기압에서 환산된 오존의 두께를 의미하는 도브슨 단위(DU)로 표시한다.
다음 중 지구 온난화를 일으키는 물질과 가장 거리가 먼 것은?
정답 ② · 문제는 지구 온난화에 기여하는 물질과 거리가 먼 것을 고르는 문제이다. 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O)는 강한 온실가스로 지구 온난화에 직접 기여하지만 일산화탄소(CO)는 적외선 흡수 능력이 거의 없어 직접적인 온실효과 기여가 미미하다.
일산화탄소(CO)는 직접적인 온실 효과가 거의 없어 지구 온난화 물질과 가장 거리가 먼 물질입니다.
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