[2026] 실기 대기질 분석 및 방지 시설 설계 실전 문제 풀이

2026년 대기환경기사 합격을 위한 필수 과정인 대기질 분석 및 방지 시설 설계 실전 문제 풀이 가이드입니다. 최신 출제 경향을 반영한 핵심 개념 요약과 상세한 계산 문제 풀이 과정을 통해 실기 시험을 완벽하게 대비하고 단기 합격을 달성해 보세요.

목차



[2026] 실기 대기질 분석 및 방지 시설 설계 실전 문제 풀이 - 이미지 1

1. 2026년 대기환경기사 실기 시험 일정 및 전략

대기환경기사 자격증 취득을 위해 가장 중요한 관문은 단연 실기 시험입니다. 필답형으로 진행되는 실기 시험은 단순 암기를 넘어 실제 환경 공학적 계산과 설계 능력을 요구합니다. 2026년 제1회 대기환경기사 실기 시험은 2026년 4월 18일(토)부터 2026년 5월 2일(토)까지 진행될 예정이며, 최종 합격자 발표일은 2026년 6월 5일(금)입니다. (정확한 일정은 연초 큐넷 공지를 반드시 재확인하시기 바랍니다.)

이 기간에 맞춰 학습 계획을 수립할 때, 가장 많은 시간이 소요되고 배점이 높은 파트가 바로 대기질 분석 및 방지 시설 설계 부분입니다. 시험 준비 기간을 최소 8주로 잡았을 때, 절반 이상인 4주가량은 방지 시설(집진, 흡수, 흡착, 연소 등)의 설계 계산 문제와 대기오염물질 공정시험기준에 따른 분석법을 반복 숙달하는 데 투자해야 합니다.

실기 시험은 주관식 서술형 및 계산형으로 출제되므로, 눈으로만 공식을 외우는 것은 절대 금물입니다. 반드시 백지에 직접 공식을 적고, 계산기를 사용하여 단위 변환까지 완벽하게 도출해 내는 훈련을 매일 반복해야 실전에서 당황하지 않습니다.

2. 대기질 분석 및 방지 시설 설계 핵심 개념



대기질 분석 및 방지 시설 설계는 대기환경기사 실무의 꽃이라 불립니다. 사업장에서 배출되는 오염물질의 농도를 정확히 측정(분석)하고, 이를 법적 허용 기준치 이하로 저감하기 위한 최적의 설비를 구축(설계)하는 일련의 과정을 다루기 때문입니다.

대기질 분석의 기초 원리

대기질 분석 파트에서는 주로 가스상 오염물질(황산화물, 질소산화물, 암모니아 등)과 입자상 오염물질(먼지)의 채취 및 측정 방법을 묻습니다. 예를 들어, 황산화물(SO2)을 측정하기 위한 아르세나조 III법이나 침전적정법의 반응 원리, 시약의 역할 등을 정확히 숙지해야 합니다. 또한, 굴뚝 배출 가스의 유속을 피토관(Pitot tube)으로 측정할 때 동압과 정압의 관계를 이용하여 배출 가스량을 계산하는 방식은 매회 출제되는 1순위 개념입니다.

방지 시설 설계의 핵심

방지 시설 설계는 크게 입자상 물질 제어(집진기)와 가스상 물질 제어(세정기, 흡착탑)로 나뉩니다.
1. 중력 및 관성력 집진기: 입자의 침강 속도와 체류 시간을 활용하여 효율을 계산합니다.
2. 원심력 집진기 (싸이클론): 블로우다운(Blow down) 효과, 절단 입경(Cut diameter)의 개념을 바탕으로 설계 인자를 조정합니다.
3. 여과 집진기 (백필터): 여과 속도(Filtering velocity)와 처리가스량을 바탕으로 필요한 여과포의 면적과 개수를 산출합니다.
4. 전기 집진기: 도이치-앤더슨(Deutsch-Anderson) 방정식을 활용하여 집진 면적과 이동 속도의 관계를 풀어냅니다.
5. 세정 및 흡수 설비: 헨리의 법칙(Henry’s law)을 적용하여 기액비(Liquid-to-gas ratio)를 계산하고, 흡수탑의 높이(NTU, HTU)를 구하는 복합 계산 문제가 자주 등장합니다.

3. [실전 문제 풀이] 대기질 분석 및 방지 시설 설계

본격적으로 대기질 분석 및 방지 시설 설계와 관련된 고빈출 실전 문제를 풀어보겠습니다. 아래의 문제들은 실제 시험장에서 접할 수 있는 난이도와 유형으로 구성되었습니다.

문제 1: 여과 집진기(Bag Filter) 설계

[문제]
어떤 소각로에서 배출되는 배기가스량이 $150 m^3/min$이다. 이 가스를 처리하기 위해 원통형 여과포를 사용하는 여과 집진기를 설계하고자 한다. 여과 속도(겉보기 속도)를 $2.5 cm/sec$로 설정하고, 사용할 여과포의 직경을 $20 cm$, 유효 길이를 $3 m$로 할 때, 필요한 여과포의 최소 개수를 구하시오.

[풀이 과정]
1. 단위 통일: 배기가스량과 여과 속도의 단위를 통일합니다.
– 배기가스량 ($Q$) = $150 m^3/min \times (1 min / 60 sec) = 2.5 m^3/sec$
– 여과 속도 ($V_f$) = $2.5 cm/sec = 0.025 m/sec$

  1. 총 필요 여과 면적 ($A$) 계산:
  2. $Q = A \times V_f$ 이므로, $A = Q / V_f$

  3. $A = 2.5 m^3/sec / 0.025 m/sec = 100 m^2$

  4. 여과포 1개당 표면적 ($a$) 계산:

  5. 원통형 여과포의 겉넓이 $a = \pi \times D \times L$ (밑면적 제외, 측면적만 계산)

  6. $a = \pi \times 0.2 m \times 3 m \approx 1.8849 m^2$

  7. 필요한 여과포의 개수 ($N$) 계산:

  8. $N = A / a = 100 m^2 / 1.8849 m^2 \approx 53.05$
  9. 개수는 소수점이 나올 경우 무조건 올림(Rounding up)하여 정수로 맞춰야 합니다.
  10. 정답: 54개

문제 2: 전기 집진기 효율 계산 (Deutsch-Anderson 방정식)

[문제]
처리가스량이 $3,000 m^3/min$인 전기 집진기의 초기 집진 효율이 $95\%$였다. 환경 규제 강화로 인해 집진 효율을 $99\%$로 높이고자 한다. 입자의 겉보기 이동 속도(migration velocity)는 일정하다고 가정할 때, 집진 면적을 기존 대비 몇 배로 늘려야 하는지 계산하시오.

[풀이 과정]
전기 집진기의 효율 공식은 $\eta = 1 – e^{-(A \cdot w) / Q}$ 입니다. (단, $A$: 집진 면적, $w$: 입자의 이동 속도, $Q$: 처리가스량)

  1. 초기 상태 (효율 95%):
  2. $0.95 = 1 – e^{-(A_1 \cdot w) / Q}$
  3. $e^{-(A_1 \cdot w) / Q} = 0.05$

  4. 양변에 자연로그(ln)를 취하면: $-(A_1 \cdot w) / Q = \ln(0.05) \approx -2.9957$

  5. 목표 상태 (효율 99%):

  6. $0.99 = 1 – e^{-(A_2 \cdot w) / Q}$
  7. $e^{-(A_2 \cdot w) / Q} = 0.01$

  8. 양변에 자연로그(ln)를 취하면: $-(A_2 \cdot w) / Q = \ln(0.01) \approx -4.6051$

  9. 면적 증가 비율 계산:

  10. $w$와 $Q$가 일정하므로, 면적 $A$는 $\ln(1-\eta)$ 에 비례합니다.
  11. $A_2 / A_1 = \ln(0.01) / \ln(0.05) = -4.6051 / -2.9957 \approx 1.537$
  12. 정답: 약 1.54배 늘려야 한다.

문제 3: 대기질 분석 – 피토관을 이용한 유속 측정

[문제]
굴뚝 배출 가스의 유속을 측정하기 위해 피토관을 설치하였다. 피토관의 계수(C)는 0.85, 측정된 동압(P)은 $15 mmH_2O$, 배출 가스의 밀도는 $1.2 kg/Sm^3$, 굴뚝 내 가스 온도는 $150^\circ C$, 대기압은 $760 mmHg$, 굴뚝 내 정압은 $10 mmHg$이다. 이때 배출 가스의 실제 유속($m/sec$)을 구하시오.

[풀이 과정]
피토관 유속 계산 공식: $V = C \times \sqrt{(2 \times g \times \Delta h) / \gamma}$
여기서 공식을 더 실무적으로 변형한 $V = C \times \sqrt{(2 \times g \times P_d \times \gamma_w) / \gamma_g}$ 를 사용합니다. 간단한 암기용 실무 공식인 $V = C \times \sqrt{(2 \times 9.8 \times P) / \rho}$ 를 적용할 때 밀도 보정이 필수입니다.

  1. 가스 밀도 보정 (실제 상태 밀도 산출):
  2. 표준 상태 밀도($\rho_s$) = $1.2 kg/Sm^3$
  3. 실제 밀도($\rho_a$) = $\rho_s \times (273 / (273 + T)) \times ((P_{atm} + P_{static}) / 760)$
  4. $\rho_a = 1.2 \times (273 / (273 + 150)) \times ((760 + 10) / 760)$

  5. $\rho_a = 1.2 \times (273 / 423) \times (770 / 760) \approx 0.784 kg/m^3$

  6. 유속 계산:

  7. $V = C \times \sqrt{(2 \times 9.81 \times P_d) / \rho_a}$ (이때 $P_d$는 $mmH_2O$ 즉 $kg/m^2$와 동일한 차원 적용 가능)
  8. $V = 0.85 \times \sqrt{(2 \times 9.81 \times 15) / 0.784}$
  9. $V = 0.85 \times \sqrt{294.3 / 0.784} \approx 0.85 \times \sqrt{375.38} \approx 0.85 \times 19.37$
  10. $V \approx 16.46 m/sec$
  11. 정답: 16.46 m/sec

4. 실기 답안 작성 시 주의사항 및 꿀팁



대기질 분석 및 방지 시설 설계 파트에서 많은 수험생들이 오답을 내는 이유는 공식을 몰라서가 아니라 ‘단위 변환’과 ‘작성 요령’ 때문입니다.

  • 단위의 통일성: 문제에서 요구하는 최종 정답의 단위를 가장 먼저 확인하세요. $m^3/min$인지 $m^3/sec$인지에 따라 계산 결과가 60배 차이 납니다. 수식을 전개할 때 숫자 옆에 단위를 함께 적는 습관을 들이면 실수를 획기적으로 줄일 수 있습니다.
  • 부분 점수 확보: 계산 문제의 경우, 최종 답이 틀렸더라도 계산 과정(공식 적용)이 맞으면 부분 점수가 부여될 수 있습니다. 답안지에는 자신이 적용한 공식과 중간 대입 과정을 논리정연하게 작성해야 합니다.
  • 반올림 규칙: 큐넷의 일반적인 채점 기준에 따르면, 특별한 지시가 없는 한 최종 정답은 소수점 셋째 자리에서 반올림하여 소수점 둘째 자리까지 표기해야 합니다. 단, 앞선 문제 1번의 여과포 개수처럼 물리적으로 정수만 존재해야 하는 경우는 무조건 올림 처리를 해야 합니다. 중간 계산 과정에서는 소수점 넷째 자리 이상까지 길게 가져가는 것이 오차를 줄이는 방법입니다.

대기환경기사 실기 시험의 출제 기준과 최신 법령 변화를 파악하기 위해서는 공신력 있는 웹사이트를 수시로 확인하는 것이 좋습니다.

  • 외부 링크 1: 큐넷(Q-Net) 공식 홈페이지 – 실기 시험 원서 접수, 기출문제 출제 기준 및 연도별 확정된 시험 일정을 확인할 수 있는 필수 사이트입니다.
  • 외부 링크 2: 한국환경공단 에어코리아(AirKorea) – 실제 대기질 분석 데이터와 측정소 운영 현황, 방지 시설 관련 대기 오염 물질 기준치를 확인하며 실무적 감각을 키울 수 있습니다.
  • 내부 링크: 수질환경기사 실기 합격을 위한 핵심 요약 가이드 – 대기환경기사와 쌍기사로 많이 준비하는 수질환경기사의 실기 대비법도 함께 확인해 보세요. 공학적 계산 접근 방식에 공통점이 많아 큰 도움이 됩니다.

6. 결론



지금까지 2026년 대기환경기사 실기 시험 합격을 위한 대기질 분석 및 방지 시설 설계의 핵심 이론과 실전 문제 풀이 과정을 상세히 알아보았습니다. 이 과목은 막연한 암기가 아니라 유체의 흐름과 오염 물질의 물리화학적 특성을 이해하는 것이 핵심입니다.

처음 접하는 복잡한 수식과 단위들이 낯설게 느껴질 수 있지만, 매일 3문제씩 꾸준히 직접 손으로 풀어보는 훈련을 한다면 실기 시험장에서 어떤 응용 문제가 나오더라도 당황하지 않고 정답을 도출해 낼 수 있을 것입니다. 여러분의 2026년 대기환경기사 최종 합격을 진심으로 응원합니다.

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