1. 機械部門　 材料強度・信頼性
2. 電気電子部門 電気応用
3. 電気電子部門 電気設備
4. 上下水道部門 下水道
5. 衛生工学部門 建築物環境衛生管理
6. 衛生工学部門 廃棄物・資源循環
7. 情報工学部門 情報基盤
8. 生物工学部門 生物機能工学
9. 環境部門 環境保全計画

Ⅰ-2　2018年7月に発表されたエネルギー基本計画の中では、２０３０年に向けた政策対応の１つとして、「徹底した省エネルギー社会の実現」が取り上げられおり、業務・家庭部門における省エネルギーの強化、運輸部門における多様な省エネルギー対策の推進、産業部門等における省エネルギーの加速、について記述されている。我が国のエネルギー消費効率は1970年代の石油危機以降、官民の努力により４割改善し、世界的にも最高水準にある。石油危機を契機として1979年に制定された「エネルギーの使用の合理化等に関する法律（省エネ法）」では、各部門においてエネルギーの使用の合理化等に関する法律（省エネ法）では、各部門においてエネルギーの使用が多い事業者に対し、毎年度、省エネルギーの取組を促す枠組みを構築してきた。また2013年に省エネ法が改正され、2014年4月から需要サイドにおける電力需要の平準化に資する取組を省エネルギーの評価において勘案する措置が講じられるようになった。このような社会の状況を考慮して、以下の問いに答えよ

（１）     徹底した省エネルギー社会の実現に向けて、あなたの専門分野だけでなく機械技術者全体にわたる多面的な観点から、業務、家庭、運輸、産業のうち、２つの部門を選んで今後取組むべき技術課題を抽出し、その内容を観点とともに示せ。

（２）     抽出した課題のうち最も重要と考える課題を１つ挙げ、その課題に対する複数の解決策を示せ。

（３）     上記すべての解決策を実行した上で生じる波及効果と専門技術を踏まえた懸念事項への対応策を示せ。

（４）     業務遂行において必要な要件を機械技術者としての倫理、社会の持続可能性の観点から述べよ。

模範解答1答案形式 機械、材料強度　 　専門:強度設計、構造解析  2020.1.13

(1)     省エネルギー社会実現に向けた課題

運輸、産業部門における技術課題を以下のとおり示す。

①高効率なモータ、エンジン技術の導入

　自動車を中心として輸送機器は多量のモータやエンジンで多くのエネルギーが使用されている。このため高効率なモータ技術の採用や燃焼技術の改善によるエンジン高効率化等により省エネルギー化を進めていくことが課題である。

②自動運転・隊列走行技術の確立

　輸送車両は一般道でアクセルワークや変速などの運転操作によりエネルギーが消費され、高速道ではエネルギー消費の4割以上が空気抵抗である。このため車両位置や速度等の情報を車群内の周辺車両と交換し、相互の位置関係やそれぞれの動きを把握し協調して走行する技術の確立により一般道におけるエコドライブ自動化や高速道における隊列走行の推進が課題である。

③ＩＯＴ機器を活用した生産エネルギー改善

　ものづくり産業における製品の生産工程では多量のエネルギーが消費されているが、どの設備、工程で消費されているか把握できていない。このため生産設備にＩＯＴ機器を取付け、設備毎の電力消費量を可視化し、分析することでネックとなる設備、工程を把握し、そのエネルギー効率を改善し、省エネルギー化ことが課題である。

④産業用ヒートポンプの適用

　ものづくり工場における空調用、冷却・冷凍等のプロセス設備にヒートポンプを適用させ、工場から多く排出される低温廃熱や空気熱源を利用することでエネルギー効率を改善し、省エネルギー化ことが課題である。

(2) 最も重要と考える課題、課題への解決策

高効率なモータ、エンジン技術導入における解決策を以下に示す。

①  高効率モータ用磁性材料技術の確立

　次世代自動車や家電、産業機械の心臓部であるモータの性能は磁性材料に依存している。このため高性能軟磁性材料を採用した新規軟磁性材料の性能を最大限に生かした高効率モータを輸送機器に採用することで省エネルギー化する。

②  エンジンの効率化

　航空機で使用されるエンジンをガスタービンではなく、小型モータでファンを回す推進装置を機体に分散配置した電動推進系とすることで推進効率を大幅に向上させ、省エネルギー化する。

③  インホイールモータ採用による効率化

　電動用自動車向けに駆動力がホイールへほとんど直接伝達され、従来型のギアや駆動軸などによるエネルギー損失がないインホイールモータを採用することで省エネルギー化する。

(3)波及効果、懸念事項と対応策　　

波及効果

解決策に示す技術によりエネルギー効率が高まる結果、輸送機器の耐用年数が大幅に伸びることにより機器の長寿命化、省資源化を促進する効果が生まれると考えられる。

懸念事項と対応策

　インホイールモータでは機子巻線が振動による疲労で断線しないよう樹脂で固めるなどの対策が必要になり、必然的にばね下重量は増大する。このため車軸は高荷重、振動荷重を考慮した強度設計を行い、信頼性を確保する。

(4)業務遂行において必要な要件

①技術者倫理

　輸送機器に磁性材料等の新材料を適用する場合は損傷メカニズムが解明されい技術は採用しない。これは技術士倫理綱領の公衆の利益の優先に相当する。

①  社会持続可能性

　新たなモータやエンジンを採用するのにあたり、予めリサイクル容易化設計を導入することでリサイクルしやすい構造にする。これはＳＤＧｓ１７の目標「つくる責任、つかう責任」に該当する。

Ⅱ−1−1　溶接接手の疲労強度に影響を及ぼす主要な因子を２つ挙げ、それぞれの要因と対策を説明せよ。

模範解答1簡易答案形式1　機械、材料強度　専門:構造解析  2020/3/8

1.  応力集中

①   要因

溶接部は止端部や隅肉溶接部における未溶着ルート部において、形状不連続部が発生するため応力集中が発生する。溶接接手部は材料が持つ疲労強度より低くなる。

②   対策

溶接部の止端部はグラインダ仕上げや機械加工をすることにより表面を滑らかにする。また未溶着部は両側完全溶込溶接を採用することにより不溶着部をなくし、形状不連続部をなくすことによって応力集中の影響を低減する。

2.  残留応力

①   要因

溶接部は溶接熱の影響で溶接付近の母材表面に引張方向の残留応力が発生し、平均応力として作用することから疲労強度が低下する。

②   対策

溶接部表面にショットピーニングを施し塑性変形を生じさせ、加工硬化層の形成により圧縮残留応力を付加することで疲労強度を向上させる。

模範解答1答案形式 機械、材料強度　 　専門:   2020.10.11

1.応力集中

①要因

　溶接止端部は余盛が過小・過大や場合やアンダカットの存在により形状不連続部が発生する。また隅肉溶接の場合は未溶着ルート部において形状不連続部が発生する。これら形状不連続部の存在により応力集中が発生するため、溶接接手部は材料が持つ疲労強度より低くなる。

②対策

　溶接部の止端部はグラインダ仕上げや機械加工をすることにより表面を滑らかにする。また未溶着部は両側完全溶込溶接を採用することにより不溶着部をなくし、形状不連続部をなくす。これにより応力集中への影響を低減して疲労強度低下を抑制する。

2.残留応力

①要因

　溶接部は溶接熱の影響で溶接付近の母材表面に引張方向の残留応力が発生し、平均応力として作用することから疲労強度が低下する。

②対策

 溶接部表面にショットピーニングを施し、塑性変形を生じさせ、加工硬化層を形成させる。これにより圧縮残留応力を付加させることにより疲労強度を向上させる。

Ⅱ-2-1　材料強度・信頼性の技術責任者として担当している機械構造物の構造設計において、流体に起因する機械的荷重を考慮する必要があることが明らかになった。このとき、下記の内容について具体例を想定して記述せよ。

（１）    調査、検討すべき事項とその内容について説明せよ。

（２）    検討を進める上で、留意すべき点、工夫を要する点を述べよ。

（３）    上記の業務のそれぞれを効率的、効果的に進めるための関係者との調整方策について述べよ。 

模範解答1簡易答案形式1　機械、材料強度　専門:強度設計 2020/12/29

①流体の慣性力に起因する機械的荷重：ポンプ羽根車は流体質量や流速よりスラスト方向に荷重がかかる。このため羽根形状によって流体に与える作用や流速分布を正確に求め、スラスト荷重に与える影響を調査する必要がある。

②  流体の静圧に起因する機械的荷重：配管では内部流体の質量より静圧が構造物

内表面にかかる。このため静水頭圧による流体密度や高さ及び重力加速度を考慮の上、構造物の応力集中部への機械的荷重の影響を調査する必要がある。

③カルマン渦発生による影響調査：流体の流れがある構造物の背後に渦が交互に放出される。この時、渦放出振動数と同一の変動揚力やその２倍の変動抗力の構造物への疲労強度への影響を調査する必要がある。

（２）検討を進める上で留意すべき点、工夫する点

①圧力脈動による疲労寿命の検討：圧縮機は作動室圧力変化によって配管部に圧力脈動を生じる要因となる。このためレインフロー法等のサイクルカウント手法を適用し応力レベル毎の発生頻度を求めマイナー則で疲労寿命を予測する。

②ウォーターハンマーによる振動応力の検討：ウォーターハンマーによる圧力波動で配管部に振動応力が発生。エア抜き弁で急激な圧力変化に伴う振動応力を低減し、静圧を平均応力として評価し、修正グッドマン線図により疲労強度を算定する。

③カルマン渦発生による応力把握：流れの中に構造物が置かれる場合、カルマン渦による変動抗力や振動応力によって構造物支持部や段付き部には繰り返し応力が発生する。交互渦による流れ直交方向の振動と対称渦による流れ方向の振動の2種類があることに注意し、流体解析より流速と渦の振動周波数と構造物固有値の共振を回避し繰り返し曲げによる疲労破壊防止のため構造物形状を滑らかにする。

（３）効率的、効果的に進めるための関係者との調整方策

①担当部署に測定器から圧力脈動による配管応力頻度分布を分析できる計測技術活用を申し入れ。コストは高いが故障リスクが低減する効果を説明し協力を促す。

②調査会社に特性曲線法を用いた検討よるウォーターハンマーによる管内圧力推定手法の活用を申し入れる。調査工数は増加するが振動応力による損傷部位を精度よく把握でき対策立案までの全工数を縮減できる旨説明し調査会社に協力を促す。

③カルマン渦解析で流体・構造連成解析機能を持つ解析ソフトの設備投資を解析会社に促す。この時解析範囲を構造部力学的挙動まで広げることで損傷評価可能となり解析工数が削減でき更に流体振動による損傷リスクが低減するメリットを説明。

設備導入、新技術採用提案による品質向上、コスト削減効果を担当部署や関連会社と合同で説明、すり合わせし、関係者を取りまとめる。

模範解答1簡易答案形式2　機械、材料強度　専門:強度設計  2020/12/31

(1) 調査、検討すべき事項とその内容

①流体の慣性力に起因する機械的荷重：ポンプ羽根車は流体質量や流速よりスラスト方向に荷重がかかる。このため羽根形状によって流体に与える作用や流速分布を正確に求め、スラスト荷重に与える影響を調査する必要がある。

②流体の静圧に起因する機械的荷重：配管では内部流体の質量より静圧が構造物内表面にかかる。このため静水頭圧による流体密度や高さ及び重力加速度を考慮の上、構造物の応力集中部への機械的荷重の影響を調査する必要がある。

③カルマン渦発生による影響調査：流体の流れがある構造物の背後に渦が交互に放出される。この時、渦放出振動数と同一の変動揚力やその２倍の変動抗力の構造物への疲労強度への影響を調査する必要がある。

(2) 検討を進める上で留意すべき点、工夫する点

①圧力脈動による疲労寿命の検討：圧縮機は作動室圧力変化によって配管部に圧力脈動を生じる要因となる。このためレインフロー法等のサイクルカウント手法を適用し応力レベル毎の発生頻度を求めマイナー則で疲労寿命を予測する。

②ウォーターハンマーによる振動応力の検討：ウォーターハンマーによる圧力波動で配管部に振動応力が発生する。このためエア抜き弁で急激な圧力変化に伴う振動応力を低減し、静圧を平均応力として評価し、修正グッドマン線図により疲労強度を算定する。

③カルマン渦発生による応力把握：流れの中に構造物が置かれる場合、カルマン渦による変動抗力や振動応力によって構造物支持部や段付き部には繰り返し応力が発生する。このため交互渦による流れ直交方向の振動と対称渦による流れ方向の振動の2種類があることに注意し、流体解析より流速と渦の振動周波数と構造物固有値の共振を回避すると共に繰り返し曲げによる疲労破壊防止のため構造物形状を滑らかにする。

(3)関係者との調整方策　

①担当部署との調整：測定器から圧力脈動による配管応力頻度分布を分析できる計測技術活用を申し入れ、コストは高いが故障リスクが低減する効果を説明し、協力を促す。

②調査会社との調整：特性曲線法を用いた検討よるウォーターハンマーによる管内圧力推定手法の活用を申し入れる。この時、調査工数は増加するが振動応力による損傷部位を精度よく把握でき対策立案までの全工数を縮減できる旨説明し調査会社に協力を促す。

③解析会社との調整：カルマン渦解析で流体・構造連成解析機能を持つ解析ソフトの設備投資を解析会社に促す。この時、解析範囲を構造部力学的挙動まで広げることで損傷評価可能となり、解析工数が削減でき更に流体振動による損傷リスクが低減するメリットを説明することで解析会社に協力を促す。

また設備導入、新技術採用提案による品質向上、コスト削減効果を担当部署や関連会社と合同で説明、すり合わせを行い、関係者を取りまとめることで効率的な業務を進める。

Ⅲ-1　我々が日常的に使用する形態電話・スマートフォンやカメラ、スポーツ用具をはじめ、鉄道、自動車、航空機などの輸送機器から、産業用ロボット、物流機器やプレス・加工機などの動きを伴う産業用機器・設備に至るまで、幅広い製品分野において、軽量化はものづくり技術の主要なテーマとして世界中で研究開発が継続的に進められている。

（１）       具体的な機器・装置若しくは部品・機械要素などを想定して、その概要と軽量化の目的と示し、軽量化する上での課題を、技術者としての立場で多面的な観点から抽出し分析せよ。

（２）       抽出した課題のうち、材料強度・信頼性分野において最も重要と考える課題を１つ挙げ、その課題に対する複数の解決策を示せ。

（３）       （２）で示した解決策を実行した結果、最終的に得られる成果と波及効果を分析し、専門技術を踏まえた懸念事項と対応策を示せ。

模範解答1答案形式 機械、材料強度　 　専門:強度設計、構造解析  2021.1.12

(1)軽量化する上での課題

概要と軽量化の目的　

　航空機はその機体が金属材料で構成され、重量が大きいことから、飛行時にエンジンで多量の燃料が消費される。航空機を軽量化し、ジェットエンジンで消費される燃料を低減し、ＣＯ２排出量を減らし地球環境負荷を下げることが目的である。

①材料面における課題：航空機において軽量化するためには、これまで使用されてきた金属材料をＣＦＲＰ積層板に置き換え、航空機構造重量に占めるＣＦＲＰ積層板比率を高めていくことが必須である。このためＣＦＲＰ積層板の素材や材料配合等を改善し、より比強度、比剛性を高める材料技術の開発が課題である。

②設計面における課題：ＣＦＲＰ積層板は金属材料と異なり、樹脂割れ、層間はく離、繊維破断等の微視的欠陥が相互に影響する複雑な損傷挙動を示す。このため様々な使用環境での設計で活用される高信頼な物性データ取得が必要である。またまた機体構造の各部材は作用する荷重条件、温度条件、腐食環境等に応じて、比強度、き裂進展特性、耐熱強度等、最もクリティカルとなる特性が異なる。このため航空機の機体は適材適所に異種材料を配置したマルチマテリアル構造が適しており、既存で使用されてきた金属材料とＣＦＲＰを接合する異種材接合技術技術の確立が課題である。

製造面における課題ＣＦＲＰ積層板は飛来物による衝撃により繊維間にき裂が生じやすい。このため繊維間に熱硬化性樹脂しみこませ層間の靭性を強化する等、層間の靭性を高めるための製造技術確立が課題である。

(2)重要と考える課題と解決策

　設計面における課題について以下に解決策を示す。　

①  デジタル相関式測定法を活用した限界強度設計

　ＣＦＲＰは損傷箇所を起点として破壊が進行し、最大荷重に達すると高速脆性破壊を示す。このため機体構造の限界強度を決定するためには破壊過程を詳細かつ精密に観察し、構造物特有の破壊物性値を把握する必要がある。このためデジタル相関法を活用して、デジタル画像と歪や変形量と比較し精度の高い計測データを取得することで信頼性の高い物性データが得られＣＦＲＰ積層板を活用した限界強度設計が可能となる。

②  微視的内部構造を踏まえた解析技術の活用

　主翼等の主要構造にＣＦＲＰ積層板を適用する場合、高速高度飛行および離着陸時に起こり得る種々の最大荷重に耐え得る静的強度と運航の繰返し荷重による疲労強度を考慮する必要がある。しかしＣＦＲＰ積層板は繊維層間に存在するボイドや樹脂流動等の欠陥が疲労強度に影響する。このため製造段階で確認できた欠陥等の微視的内部構造と構造部材等での巨視的変形場を同時に考慮できるマルチスケール解析を活用することで、ＣＦＲＰ積層板の力学的挙動を精度よく予測でき信頼性の高い強度設計が可能となる。

③  異種材接合技術の活用

　ＣＦＲＰ積層板と金属材料を組み合わせて使用する場合、通常のリベット接合では円孔部近傍での応力集中による強度低下が問題となる。このため摩擦攪拌接合によりリベットと母材を微細化しながら組織を同質化させる手法を活用する。これにより接手強度を高めつつバラツキを低減させることができる。

(3)解決策による成果と波及効果、懸念事項と対応策

①成果：ＣＦＲＰ積層板を活用した信頼性の高い強度設計が可能となり、マッハ９５以上の巡航速度の高速航空機を提供できる。

②波及効果：解決策に示す設計技術は自動車の車体鉄道車両等の輸送機器や腐食損傷や疲労損傷した建築構造物の補修接合技術等へ適用でき、様々な業界において設計施工における信頼性、効率化向上に寄与する。

③懸念事項と対応策：デジタル相関式計測法の試験条件やマルチスケール解析で与える解析条件が実使用で歪速度や荷重条件あるいは接合部強度が機体補修の経緯等によって変化し、予期せぬ疲労破壊事故が生じる恐れがある。またこのため構造体に光ファイバセンサーを埋め込み、き裂の発生、進展をリアルタイムで検知、モニタリングする構造ヘルスモニタリング技術を採用することで疲労破壊の未然防止を図る。

解説

　亀裂は金属の問題として想定されることです。懸念事項とは、解決策の「デジタル相関法」「マルチスケール解析」などのご自身の提案に由来した懸念を挙げねばなりません。すなわち、提案内容の反省を求めています。

Ⅱ-1-4　照明用白色LEDには主に3種類のタイプがあるが、それぞれの構造と特徴を説明せよ。

模範解答1簡易答案形式1　電気、電気応用　専門:電気鉄道電気鉄道  2021/5/1

青色LED蛍光体方式

1-1.構造

LEDチップは、InGaNで、発光体はYAGを使用。LEDの青色光と、その光で励起される補色の黄色を発光する蛍光体の組み合わせで白色を作り出す。

1-2.特徴

黄色蛍光体に青色LEDの光を当てて白色LEDを得るため、構造が単純。

２．3色混色方式     

2-1.構造

赤色・緑色・青色の3色のLED発光素子を1つのパッケージに収めて、その混色により白色光を得る。

2-2.特徴

他の方式と異なり、蛍光体の使用が無いため、光の損失が少ない。

３．近紫外線発光方式　

3-1.構造

青色より短波長の近紫外線をLED光源で発生させて、その近紫外線が当たると赤・緑・青の3色を発光する蛍光体を使用。

3-2.特徴

本来の白色に必要な赤・緑・青の各々の波長により、白色を発光するため高演色性。

模範解答1簡易答案形式2　電気、電気応用　専門:電気鉄道   2021/5/4

１． 青色LED蛍光体方式

1-1.構造

LEDチップは、InGaNで、発光体はYAGを使用している。LEDの青色光と、その光で励起される補色の黄色を発光する蛍光体の組み合わせで白色を作り出す。

1-2.特徴

黄色蛍光体に青色LEDの光を当てて白色LEDを得るため、構造が単純である。

２．3色混色方式     

2-1.構造

赤色・緑色・青色の3色のLED発光素子を1つのパッケージに収めて、その混色により白色光を得る。

2-2.特徴

他の方式と異なり、蛍光体の使用が無いため、光の損失が少ない。使用例は、物品を照らす照明ではなく、光を直接見せるディスプレイや大型映像装置等である。

３．近紫外線発光方式　

3-1.構造

青色より短波長の近紫外線をLED光源で発生させる。その発生させた近紫外線が当たると赤色・緑色・青色の3色を発光する蛍光体を使用する。

3-2.特徴

本来の白色に必要な630nm前後の赤色、530nm前後の緑色、460nm前後の青色の各々の波長により、白色を発光する。このため高演色性を得られる。

模範解答1答案形式 電気、電気応用　 　専門:電気鉄道   2021/5/5

１．青色LED蛍光体方式

1-1.構造

LEDチップは、InGaNで、発光体はYAGを使用している。LEDの青色光と、その光で励起される補色の黄色を発光する蛍光体の組み合わせで白色を作り出す。

1-2.特徴

黄色蛍光体に青色LEDの光を当てて白色LEDを得るため、構造が単純である。

２．３色混色方式    

2-1.構造

赤色・緑色・青色の3色のLED発光素子を1つのパッケージに収めて、その混色により白色光を得る。

2-2.特徴

他の方式と異なり蛍光体の使用が無いため、光の損失が少ない。使用例は、物品を照らす照明ではなく、光を直接見せるディスプレイや大型映像装置等である。

３．近紫外線発光方式　

3-1.構造

青色より短波長の近紫外線をLED光源で発生させる。その発生させた近紫外線が当たると赤色・緑色・青色の3色を発光する蛍光体を使用する。

3-2.特徴

本来の白色に必要な630nm前後の赤色、530nm前後の緑色、460nm前後の青色の各々の波長により、白色を発光する。このため高演色性を得られる。

Ⅱ−2−1　無負荷の変圧器を電力系統に投入するときに励磁突入電流が発生し、関連する電力系統に障害をもたらすことがある。あなたは比較的大規模工場の受変電設備の計画・運用の担当者であり、この変圧器の励磁突入電流に関する技術的な問題点とその解決方法のとりまとめを命じられたとして、この業務を進めるに当たり、以下の内容について記述せよ。

(1)    励磁突入電流について簡単に説明し、担当者として調査、検討すべき事項について述べよ。

(2)    もたらされる可能性のある障害とそれに対する対策について記述し、業務を進める手順とその際に配慮すべきこと、工夫を要する点を含めて述べよ。

(3)    この業務を効率的、効果的に進めるための関係者との調整方法について述べよ。

模範解答1簡易答案形式1　電気、電気応用　専門:  2021/6/19

1.励磁突入電流について

変圧器に電圧印加時に、ファラデーの電磁誘導の法則により、残留磁束を初期値とした交番磁界が発生。鉄心の磁気飽和現象の発生により、励磁電流が突発的に増大。

1-2.調査・検討すべき事項

1)  励磁突入電流を小さくするために、巻線インピーダンスを調査し、自己インダクタンスを大きくすることを検討

2)  励磁突入電流を小さくするために、磁束密度を調査し、残留磁束を小さくすることを検討

２．業務を進める手順

2-1.(障害)変圧器保護リレーの誤動作

対策：第2調波含有率が一定以上の場合には突入電流とみなしてロックする

2-2.(障害)受電用過電流リレーの誤動作

対策：電流の大きさ整定やタイマーの時限整定を行う

2-3.配慮すべきこと、工夫を要する点

高圧限流ヒューズで保護する場合、突入電流によるヒューズエレメントへの影響を考慮。ヒューズの選定には突入電流の「大きさ-減衰時間」の関係を考慮。

３．業務を効率的・効果的に進めるための関係者との調整方法

巻線の巻数や鉄心断面積の増大により、自己インダクタンスを減少させ、突入電流を小さくする。突入電流が発生して、遮断器が動作した場合のために、常用系と非常系の2重系にする。

「２．業務を進める手順」の書き方は、手順と留意点を対にして述べるとわかりやすいです。

①   〇〇の〇措置 ：・・のため・・を‥する(←留意点)

②   〇〇の〇化　：〜のため・・を‥する

③   〇〇を〇する　：〜のため・・を‥する

このように、留意点とは具体的に性能、品質を高める(確保する)方法を独創的工夫を交えてプレゼンしてください。

問3の「業務を効率的・効果的に進めるための関係者との調整方法」の書き方については、「関係者との」とありますので、まず相手を定義することです。すなわち、問2に書いた業務を効率的に進める。そのための関係者との調整方策です。

次に「調整」の3要件を満たすようにしてください。これが難しいです。

（1）    「調整」の言葉の意味は、過剰と不足を移して均して最適化することです。お金や時間をかけるなどの苦労をせず、巧みに今あるものだけで最適化する、プロのテクニックです。
例:スピード調整、年末調整、与党の党内調整など
既にあるものを移すだけで、新たに資金投入はしません。

（2）    「私は電気応用のプロマネなので、関係者を指導して各者が納得しやすい理想的プランを申し入れる。」というように、指導力によって、関係者の行動変容を促し、結果として全体プロジェクト取りまとめることです。(お願いや自身の頑張りではない)

　プロマネとして普段このように活動しているかという経験が求められています。

（3）    電気電子、伝応用の技術応用による技術士らしい解決策の提案がある。(連絡係やスケジュール管理など、事務担当でもできることは技術士にふさわしくありません。)

Ⅱ-1-3　建築物の省エネルギー基準のための設計一次エネルギー消費量のうち、照明設備の評価（建物用途は事務所等、評価対象は事務室）が有効と思われる制御方法の名称を３つ挙げ、その概要と対象とならない制御を述べよ。

模範解答1答案形式 電気電子・電気設備　専門:建築電気設備 2020/9/26

1.照明設備の評価が有効な制御方法

　①明るさ検知制御

　室内の明るさを照度センサ等で検知し、予め設定した照度となるように照明の出力を制御する自動制御システムをいう。

　連続調光タイプの明るさセンサの制御信号に基づき自動で調光する方式、自動制御ブラインドを併用する方式、自動で点滅する方式が該当する。

　手動スイッチによる局所的な点滅、調光は対象としない。

　②在室検知制御

　人の在室、不在を人感センサ等で検知し、自動的に在室時は点灯、不在時は消灯もしくは調光により減光する制御。下限調光方式、点滅方式、減光方式が該当する。

　人が個別スイッチを操作する局所的な点滅・調光やカードやルームキーによる制御は対象外。

　③タイムスケジュール制御

　照明制御盤等の調光装置を用いて予め設定したタイムスケジュールに応じた照度に自動的に点滅あるいは減光する制御。

　減光方式、点滅方式が該当する。

　人の操作で点滅する制御は対象外。

Ⅱ-2-2　災害拠点建築物となる病院の地震、台風等、広範囲に亘る災害に対し、早期に事業を再開又は継続するための電気設備の計画を実施することになった。この業務を担当責任者として進めるに当たり、下記の内容について記述せよ。

（１）調査、検討すべき事項とその内容について説明せよ。

（２）業務を進める手順について、留意すべき点、工夫を要する点を含めて述べよ。

（３）業務を効率的、効果的に進めるための関係者との調整方策について述べよ。

模範解答1簡易答案形式1　機械、材料強度　専門:  2020/12/13

(１)   調査、検すべき事項とその内容

①   病院内の電力系統を調査し、非常電源の供給場所と必要な容量を検討する。

②   院内情報ネットワークや外部との連絡方法を調査し、不測の事態に備えて保有するべき情報通信手段と情報共有の手法を検討する。

③   地震及び水害に対する設備の脆弱性を調査し、耐震化の必要な部位及び建屋内への浸水の予防や浸水の恐れがない場所への機器設置を検討する。

(２)      業務を進める手順、留意すべき点、工夫を要する点

①   ガスＣＧＳと非常用発電機を設置、燃料源の多重化も考慮する。

②   固定電話、携帯電話、院内ＰＨＳの他に衛星電話、ＭＣＡ無線など複数の通信手段を導入、通信キャリアの複線化も考慮する。

③   基幹設備の耐震支持を実施、中圧導管ガスによる耐震性の強化も考慮する。

④   電源設備、通信設備の主要機器を浸水深さより高い場所に設置する。

(３)      業務を効率的、効果的に進めるための関係者との調整方策

病院管理者より、ガスＣＧＳと非常用発電機の併用では負荷選択の切替え操作が複雑となり、燃料枯渇時の対応が迅速に出来ないと意見があった。施工者にガスＣＧＳと非常用発電機を同期運転して負荷選択を一元化するシステムの構築を命じたが、そのコストアップ要求に事業主は出資しない。私から病院管理者に燃料枯渇時は負荷を制限し、施工者に負荷制限用遮断器を設けて同期運転なしとする提案をし、シンプルな設備構成とすることにより緊急時にも迅速な負荷選択を行い、事業継続が可能となる方針で同意した。

解説

「(1)調査、検討すべき事項」については、「継続策」が主体に書かれていますが、それだけではなく被災後に早期再開する手立てはありませんか。レジリエンスにつながる提案があれば、視点が広がります。書かれているのはすべて事前に備える対策ばかりのようです。そして、いきなり「対策する」では、対策ありきで、考えずに行動しているみたいに見られる危険性があります。

　そこで、対策前に前提事項を調査、検討してから決めましょう。まずはそのプロセスを述べてください。

　そして、ここでは「調査」と「検討事項」を挙げてください。対策を述べる必要はありません。まずは2〜3例の病院で災害対応の調査・検討を行ってみてください。そうすることで具体像が見えてくるはず。そのうえで、重要ポイントのチェックリストをピンポイントで示してください。

「レジリエンス強化のため、基幹となる電気設備の耐震化及び風水害対策の状況を調査し、実施するべき改善措置を検討する。」これが出題者の趣旨です。出題趣旨を追認しても答えになりません。逆効果です。

　当たり前のこと、わかりやすい理由を書くことは不要です。例えば「ライフライン途絶時に病院の事業再開に必要な電力を確保するため、・・」とか「災害時の医療業務に対応するため、」、「災害時の設備機能停止を防ぐため、」です。それより検討事項を詳しく書くのが良いでしょう。

　業務を進める手順、留意すべき点、工夫を要する点について

　「基幹設備の耐震支持／浸水対策を実施、／非常電源の自立分散化／通信系統の複線化」という対策は、それぞれ1つの手順として独立させるようにしてください。束ねたら手順になりません。５つぐらいにまとめて時系列に書くと良いでしょう。

　業務を効率的、効果的に進めるための関係者との調整方策について、この問題は災害対応、早期復旧のテーマなのに、「調整」は接地というパッシブなテーマです。医療施設なら意味はあると思いますが、復旧時にはほとんど顧みられないテーマです。

　答えやすい事項で無難にまとめるのではなく、真に重要な復旧を早めることで調整してみてはいかがですか。

　「油とガスを切り替えて運転可能なダブルフューエル型ＣＧＳを提案」は機能的な事項であり、1で検討済みのはず。最初に考えるべきことのようです。このような新機種投入を最後に提案するのではなく、(2)の手順、作業の結果として発生する問題を取り上げてください。工程や工事の制約、取り合い調整など施工管理的な内容を書くので。(それこそが末尾の問3で聞く意味です)

「病院経営者、施設管理者、病院担当者」という3者は、ほぼ同じ1者かと思います。もう少し、幅広く発注者、利用者、協力業者など利害の異なる関係者にしましょう。調整の意味について補足しておきます。 ‎

‎ 「調整」の意味は調子や過不足などを整えて、規準や正常状態に合わせることですが、「調整とは 仕事」でネット検索すると、全く違うビジネス上の意味が出てきます。その中に「リーダーシップ」があります。 これが技術士試験に「調整」が求められる理由です。 ‎ ‎

模範解答1簡易答案形式2　機械、材料強度　専門:   2021/6/6

(１) 調査、検討すべき事項とその内容

･      医療活動に必要となる負荷を調査し、災害時にも安全で信頼性の高い電源を供給するため、重要度に合わせて合理的な電源構成を検討する。

･      電話、ＬＡＮ、ナースコール、電子カルテ等の医療業務に必要な情報通信設備を調査し、災害時にも機能を保持できるように複数の通信手段を検討する。

･      地域のハザードマップ等で地震及び水害に対する基幹設備の脆弱性を調査し、事業継続の支障とならないように耐震性の確保及び浸水対応を検討する。

(２) 業務を進める手順、留意すべき点、工夫を要する点

１) 基本計画：調査・検討内容よりＢＣＰと医用安全に配慮した電気設備を計画する。災害拠点病院に必要な要件に留意し、非常電源区分、非接地配線、ライフライン途絶対策、燃料備蓄、電力供給と通信手段の冗長化、予防保全による長寿命化、ＩＣＴ活用による医療サービスの向上、感染症対策に配慮する。

２) 基本設計：基幹設備の仕様、システム概要を設定する。設置場所、所要スペース、荷重条件等を整理し、概算コスト及び工期の整合を確認する。

３) 実施設計：各設備の仕様、配置を図面化し、設計図書を作成する。ＢＩＭを活用し他設備との干渉、メンテ及び将来更新スペースの確保に留意する。

(３)業務を効率的、効果的に進めるための関係者との調整方策

• 病院担当者より、災害時でもエネルギー消費を抑え、より長時間の自立ができる施設とする要望があった。
• 私はエネルギー多重化によるＢＣＰ強化が必要と考え、関係者に下記を依頼した。

①   ガス事業者に耐震性の高い中圧ガスの導入

②   ＥＳＣＯ事業者にガスＣＧＳ導入でエネルギー消費削減の検討

③   発電機メーカーに非常用発電機を油/ガス切替型とする検討

④   病院担当者に上記による品質向上と初期投資額増の了承

　ＥＳＣＯ事業の活用による初期投資、維持管理費とエネルギー消費量の低減及び油/ガス切替型非常用発電機により、燃料枯渇時にも長時間の自立を可能とした。

解説

問2に書いた業務を効率的に進める。そのための関係者との調整方策です。

次の3要件を同時に満たすようにお考え下さい。

「調整」の言葉の意味は、過剰と不足を移して均して最適化することです。例:スピード調整、年末調整、与党の党内調整など。
既にあるものを移すだけで、新たに資金投入はしません。私は電気電子のプロマネなので、関係者を指導して対して納得しやすい理想的プランを申し入れる。すなわち、指導力によって、関係者の行動変容を促し、結果として全体プロジェクト取りまとめる。(お願いや自身の頑張りではない)電気・電気設備の技術応用による技術士らしい解決策の提案がある。(連絡係やスケジュール管理など、建設の事務担当でもできることは好ましくありません。)

Ⅰ-2　上下水道事業は、都市生活を支えるインフラとして整備が進められてきた。水道普及率は98.0％、下水道処理人口普及率は79.3％（ともに平成30年度末）となっており、両事業ともこれまでに整備した膨大な施設を有している。一方で、日本の総人口は平成20年のピ−ク後に減少へ転じており、大半の地域では、水需要減少が見込まれている。各事業体の財政状況は厳しく、官民双方における技術者不足、施設の老朽化等の多く課題を抱える中で、快適で衛生的な生活に不可欠な上下水道事業を安定的に継続させるための方策が求められている。このような状況を、踏まえて以下の問いに答えよ。

(1)上下水道事業を将来的に安定して継続させるためのさまざまな取組みが求められている。これについて、技術者としての立場で多面的な観点から上下水道事業に共通する課題を複数抽出しその内容を観点と共に示せ。

(2)前門（1）で抽出した課題のうち最も重要と考えられる上下水道事業に共通する課題を１つ挙げ、その理由を述べるとともに、その課題に対する複数の解決策を示せ。

(3)解決策に共通して新たに生じるリスクととそれへの対策について専門技術を踏まえた考え方を示せ。

(4)前門（1）〜（3）の業務遂行において必要な要件を、技術者としての倫理、社会の持続可能性の観点から述べよ。

模範解答1簡易答案形式1　水道、下水道　専門:下水渠  2021/7/8

1.上下水道の課題とその内容

1)ストックマネジメント：上下水道の管渠や施設の老朽化・人口減少に伴い維持管理を行うため、長期改築改修計画や施設の再構築や耐震化を行う。

2)ICT活用：民間企業からの連携により、施設状態の把握・高度化、事業経営の分析・評価や下水道水道施設の運転管理効率化を図る。

3)財政収支計画の策定：水道や下水道施設の将来費用を把握するとともに、人口予測、需要予測を実施し、将来的な更新財源確保を行う。

(2)ストックマネジメント

1)理由：水道施設・下水道施設の老朽化による機能停止・道路陥没・災害等、市民生活のライフラインとして安定的な継続を行う。

2)解決策

①広域化・共同化；市町村の水道事業を統合することで、人口減少や更新需要の増加など経営の効率化を行う。②下水道資源の利活用：下水汚泥の共同処理化により、集約処理及び有効利用を行う。③維持管理の高度化：遠方監視ネットワ−クシステム導入により、多くの施設を管理情報を効率的の管理する。

（3）新たに生じるリスクとその対策

1)リスク：浄水場の再構築：浄水場の再構築による処理機能増設・耐震化は、液状化や水害による地盤のゆるみから土砂崩れが発生し、構造物を整備しても被害が発生する。

2)対策

①上水道施設の変更②地盤改良対策③浄水場を高台に変更④液状化対策

（4)技術者倫理と社会の持続可能性         

1)技術者倫理：技術者倫理を高めるため、広域化は、水道や下水道事業を地域全体で効率的・経済的に継続可能な施設とする。これは技術者倫理要綱の持続可能性の確保につながる。

2)社会の継続確保：社会の持続性を高めるため、水道事業と下水道事業の広域化を行うで経済を優先に基盤強化を進める。これは、SDGs目標9「産業と技術革新の基盤をつくろう」に相当する。

解説

問4について、技術者倫理を高めるため、「災害リスクを低減するため耐震化や水害に対応することで、生活で必要な給水やトイレ等を使用可能とする」では大変すぎです。「災害時に対応可能なように、軽微な変更、準備をしておく」ぐらいが良いでしょう。　

　社会の継続確保として、「科学技術により防災都市の移住性を拡大し災害リスクの低減を図る。これは、住み続けられるまちづくりを確保に相当する。」では大掛かりな話です。資金の裏付けがないと無理であり、一技術士として軽々しく提案できません。問4の要件とは、問2に書いたご自身の提案「①広域化・共同化②下水道資源の利活用③維持管理」の高度化をどうするかだけの話です。技術者倫理のために、わざわざ大金を投じて建物を耐震補強したりとか、社会の継続確保のためにわざわざ都市レベルでの移住性拡大したりとか、と言う大掛かりな都市計画までは不要です。

　私が日々の仕事のやり方を変えて工夫で、「技術者倫理、社会の持続可能性」をどう高めるか、そのために何を工夫するか、というアイデア、姿勢を問いかけているという程度の意味にすぎません。

Ⅱ-1-1　浸水対策手法のうち主要なハ−ド対策の種類及び各々の目的を3つ挙げ、その内2つについて、それぞれ施設計画の留意点を述べよ。

模範解答1簡易答案形式1　水道、下水道　専門:下水渠  2020/11/19

1. 浸水対策のハ−ド対策種類と目的

1）貯留施設

降雨による浸水被害を軽減するため、ピ−ク時の雨を一次的に貯留し、ピ−ク後に放流することで、雨水の流出を抑制することが目的である。

2）バイパス管

雨水整備された幹線管渠の流域で、能力不足地域の雨水を能力がある管渠へ流下させるため、新規幹線管渠としてパイパス管を布設する。

3）ポンプ場

　下水管のポンプ場は、自然流下で河川に流れこめない雨水を下水管渠で流集し、下水道ポンプ場で汲み上げて河川に放流する。

2.設計上の留意点　

1）貯留施設

　貯留施設は、維持管理を考慮し雨水が溜まったりしないように、貯留底面を勾配をつけ、周りに側溝を設け、少雨の降雨でも流下できるようにする。また、泥が溜まるので、土砂搬出のための作業道路のスロ−プを設置する。

2）バイパス管

　既設の雨水幹線の流下能力不足を解消するため、雨水を分水するする箇所を浸水シュミレ−ションを用い動水位が下がる位置で人孔と断面を決定する。

模範解答1簡易答案形式2水道、下水道　専門:下水渠  2020/12/28

１．浸水対策のハ−ド対策種類と目的

1）貯留施設

降雨による浸水被害を軽減するため、ピ−ク時の雨を一次的に貯留し、ピ−ク後に放流することで、雨水の流出を抑制することが目的である。

2）バイパス管

雨水整備された幹線管渠の流域で、能力不足地域の雨水を能力がある管渠へ流下させるため、新規幹線管渠としてパイパス管を布設する。

3）ポンプ場

　下水管のポンプ場は、自然流下で河川に流れこめない雨水を下水管渠で流集し、下水道ポンプ場で汲み上げて河川に放流する。

2.設計上の留意点　

1）貯留施設

必要貯留施設は、浸水が発生した地区の浸水深から、浸水軽減できるよう湛水量を設定する。総降雨量と集中度（降雨波形）により容量が決まるので、流入量を放流口のオリフィス断面形状により放流量を調整して湛水量を求める。

2）バイパス管

　浸水状況を再現モデル化し、床上浸水や床下浸水・道路冠水が発生した動水位から、既設の雨水幹線の流下能力不足を解消するため、雨水を分水するする箇所を浸水シュミレ−ションを用い動水位が下がる位置で人孔と断面を決定する。

Ⅱ-2-1　A市は、下水処理場2箇所、汚水ポンプ場6箇所、マンホ−ルポンプ場20箇所・雨水ポンプ場3箇所の下水施設を有しており。10年前に下水道BCP（地震編）を策定している。東日本大震災や熊本地震の教訓や事例を踏まえて下水道BCPを見直すこととなった。あなたが、この業務の担当責任者に選ばれた場合、下記の内容について記述せよ。

(1)調査、検討すべき事項とその内容について述べよ

(2)業務を進める手順とその際に留意すべき点、工夫を要する点を含めて述べよ

(3)業務を効率的に、効果的に進めるための関係書との調整方針について述べよ

模範解答1簡易答案形式1　水道、下水道　専門:下水渠  2021/5/23

(1).調査検討すべき事項とその内容

1)処理場・ポンプ場の津波診断調査・検討

処理場・ポンプを耐津波診断調査し、津波対応で見直し検討を行う。

2) 河川洪水・内水氾濫等の調査・検討

処理場ポンプ場の水害実績調査し、河川洪水や内水浸水・高潮浸水に対する検討を行う。

3)処理場・ポンプ場影響調査・検討

処理場やマンホ−ルポンプの機械・電気設備の耐水診断調査し、施設構造や位置の検討を行う。

(2). 業務を進める手順・留意すべき点

1)地震・風水害の設定

地震震度5（弱・強）6（弱・強）7各段階で設定し、被害要因のおおい条件で被害が発生場所の管渠を抽出する。水害については、地形状況から浸水危険エリアを設定し、水害時に影響を及ぼす高水位を出し、処理場・ポンプ場で、水位に対する稼働条件として、電気系統の停止の高さ、建物の吸排口、連続運転のための燃料補給可能か危険度を評価する。

2)下水被害の想定

被害想定は、地震動の強さ液状化の危険度・側方流動影響・PL値分布等で想定被害をするが、過去の被害要因の大きな液状化と埋め戻し土の液状化のところで被害の箇所を分析する。マンホ−ルポンプについても、浸水被害のリスクの高い施設で、流入量やポンプ揚程から仮設ポンプ等の代替え可能と見込まれる施設については対象外とする。

3)処理場・ポンプ場の耐水化

　処理場ポンプ場を想定した浸水深に対応し、鋼製防護壁で囲み、施設の扉を防水扉に変更し、電気設備を施設上部に設置する。

4)処理場のネットワ−ク化

　処理場ネットワ−ク化する場合、処理場間を専用下水管渠で連絡し、情報通信システムの構築により管理を統合する。

(3)関係者との調整方策

河川管理者は、大量の降雨に対応した河川改修整備事業を主張する。住民は、水害被害からの安全性を確保するため、雨水管の整備を主張する。事業者は、排水機場の整備を進める。私は、道路内に貯留管を布設し、ポンプで河川へ排水する。河川には水位情報システムを構築し、河川水位の警戒水位を監視し住民への安全を管理する。

模範解答1簡易答案形式2水道、下水道　専門:下水渠  2021/5/30

(1).調査検討すべき事項とその内容

1)各施設の津波診断調査・検討

処理場・ポンプを耐津波診断調査し、津波対応で見直し検討を行う。

2) 河川洪水・内水氾濫等の調査・検討

処理場ポンプ場の水害実績調査し、河川洪水や内水浸水・高潮浸水に対する検討を行う。

3)処理場・ポンプ場影響調査・検討

処理場やマンホ−ルポンプの機械・電気設備の耐水診断調査し、施設構造や位置の検討を行う。

(2). 業務を進める手順・留意すべき点

1)地震・風水害の設定

地震震度5（弱・強）6（弱・強）7各段階で設定し、被害要因のおおい条件で発生場所の管渠を抽出し、地震時の各段階の想定規模に反映させる。水害については、浸水危険エリアを設定し、水害時に影響を及ぼす高水位を出し、処理場・ポンプ場で、水位に対する稼働条件として、電気系統の停止の高さ、建物の吸排口、連続運転のための燃料補給可能か危険度評価し現状の状態を把握する。

2)下水被害の想定

被害想定は、地震動の強さや液状化の危険度・側方流動の影響・PL値分布等で想定被害をするが、過去の被害要因の大きな液状化と埋め戻し土のところで被害の箇所を分析する。処理場・ポンプ場についても、浸水被害のリスクの高い施設で、耐水性がなされていない施設や水害による停電の被害が発生する箇所について、各水位で施設ごとの被害を想定し、稼働状況把握し緊急対応に反映させる。

3)処理場・ポンプ場の耐水化

　処理場ポンプ場を想定した浸水深に対応し、鋼製防護壁で囲み、施設の扉を防水扉に変更し、電気設備を施設上部に設置する。

4)処理場のネットワ−ク化

　処理場ネットワ−ク化する場合、処理場間を専用下水管渠で連絡し、情報通信システムの構築により管理を統合する。

(3)関係者との調整方策

河川管理者は、75ｍｍ降雨強度に対応した河川改修整備事業を主張する。住民は、水害被害からの安全性を確保するため、雨水管の整備を主張する。事業者は、排水機場の整備を進める。私は、雨水管渠の能力不足を早期対策として流出抑制の貯留管を道路に布設し、ポンプで河川へ放流する施設を提案する。ソフト対策として内水氾濫水位システムを構築し、河川の危険水位や下水道の水位を監視し住民への連絡し避難ができるように対応する。3者を取りまとめて調整し業務の効率化した。

模範解答1　答案形式　 機械、材料強度　 　専門:   2021/6/1

１．調査・検討事項と内容

1)各施設の津波診断調査・検討

処理場・ポンプを耐津波診断調査し、津波対応で見直し検討を行う。　

2) 河川洪水・内水氾濫等の調査・検討

処理場ポンプ場の水害実績調査し、河川洪水や内水浸水・高潮浸水に対する検討を行う。

3) 処理場・ポンプ場影響調査・検討

処理場やマンホ−ルポンプの機械・電気設備の耐水診断調査し、施設構造や位置の検討を行う。

２．業務手順・留意すべき点

1) 地震・風水害の設定　

地震震度5（弱・強）6（弱・強）7各段階で設定し、被害要因のおおい条件で発生場所の管渠を抽出し、地震時の各段階の想定規模に反映させる。水害については、浸水危険エリアを設定し、水害時に影響を及ぼす高水位を出し、処理場・ポンプ場で、水位に対する稼働条件として、電気系統の停止の高さ、建物の吸排口、連続運転のための燃料補給可能か危険度評価し現状の状態を把握する。

2) 下水被害の想定

被害想定は、地震動の強さや液状化の危険度・側方流動の影響・PL値分布等で想定被害をするが、過去の被害要因の大きな液状化と埋め戻し土のところで被害の箇所を分析する。処理場・ポンプ場についても、浸水被害のリスクの高い施設で、耐水性がなされていない施設や水害による停電の被害が発生する箇所について、各水位で施設ごとの被害を想定し、稼働状況把握し緊急対応に反映させる。

3) 処理場・ポンプ場の耐水化

処理場ポンプ場を想定した浸水深に対応し、鋼製防護壁で囲み、施設の扉を防水扉に変更し、電気設備を施設上部に設置する。

4) 処理場のネットワ−ク化

処理場ネットワ−ク化する場合、処理場間を専用下水管渠で連絡し、情報通信システムの構築により管理を統合する。

３．関係者との調整方針

河川管理者は、75ｍｍ/hr降雨強度に対応した河川改修整備事業を主張する。住民は、水害被害からの安全性を確保するため、雨水管の整備を主張する。事業者は、排水機場の整備を進める。私は、雨水管渠の能力不足を早期対策として流出抑制の貯留管を道路に布設し、ポンプで河川へ放流する施設を提案する。ソフト対策として、内水氾濫水位システムを構築し、河川の危険水位や下水道の水位を監視し、住民への連絡を行い避難ができるように対応する。3者を取りまとめて調整し業務の効率化した。

Ⅲ-1　近年の気候変動を背景に、下記のような答申や提言が取りまとめられている。気候変動を背景とした答申や提言例①平成27年8月【答申】「水災害分野における気候変動のあり方について〜災害リスク情報と気候変動を共有し、現在に取り組む社会へ〜」社会資本整備審議会②平成30年12月【提言】「平成30年7月豪雨を踏まえた都市浸水対策の推進について」都市浸水対策に関する検討会③令和元年10月【提言】気候変動を踏まえた治水計画のあり方気候変動を踏まえた治水計画に係る技術検討会。こうした答申や提言を踏まえ、流域面積約1,500ｋｍ2の一級河川へ、、複数の樋門やポンプ場から雨水を排除している。都市化が進んだC市の浸水対策計画を策定をする技術者として、以下の問いに答えよ。

(1)気候変動を踏まえた下水道による浸水対策計画を策定するに当たり、技術者としての立場で多面体な観点から課題を抽出し、その内容を観点とともに示せ。

(2)抽出した課題のうち最も重要と考えられる課題を1つ挙げ、その課題に対する複数の解決策を示せ。

(3)解決策に共通した新たに生じるリスクとそれへの対策について、専門技術を踏まえた考え方を示せ。

　模範解答1簡易答案形式1 水道、下水道　専門:下水渠  2021.6.30

(1) 浸水計画策定の課題とその内容

1)下水道の整備の直実的な推進

　都市の浸水リスクを把握し重点的に対策を推進すべき地区や整備目標、計画期間を検討し雨水整備の優先度の高い地区を中心に下水道の総合な浸水対策を行う。

2)人命を守る取組み

　内水浸水により生命が影響される地区など想定最大規模の降雨に対応した内水ハザードマップの作成、豪雨時に下水道の水位情報を発信できるシステムの充実。。逃げ遅れ防止するため、危険性の認識つながる画像提供。

3)河川と下水道総合整備

　下水道と河川を一体化し、流域全体考え、河川水位が低く水位予測によって河川上昇が見込まれない場合など、ポンプ施設等を活用し雨水氾濫の軽減を図る。

(2)重要と考える課題と解決策

1）下水道の整備の直実的な推進

地球温暖化に伴う気候変動により、大雨による降水量の増加・一級河川の洪水増加により施設の機能停止、人命の危険が発生するため、総合的な浸水対策が重要。

2)解決策

①下水道未整備地区の整備：下水道未整備による管渠の能力不足を解消するため、既設農業排水や雑排水施設等の流域全体の雨水施設整備しネットワ−ク化を行う。

②照査降雨見直し計画：計画降雨を見直しして、浸水被害が最大発生した降雨を照査降雨L1とL2を設定し、下水道施設をゲ−トポンプ等で増強を行う。

③雨水流出抑制：雨水を貯留施設で一時的の抑制し、下流の既設管へ流下能力を上げる。また、浸透施設(浸透側溝・浸透井戸・浸透桝・浸透トレンチ等)により、雨水を地下に浸透させ抑制を図る。

(3)新たに生じるリスクと対策

1)リスク：計画降雨に対応した施設のため、計画以上の豪雨が発生すると排水機上が、水没し操作ができない。また、管理施設に地上から行くこともできない。

2)対策①管理進入路の変更：排水機上は、水没してしまうため、堤防からのはしごを設置し、ゲートやポンプ操作を可能とする。

②自動化：排水機上を遠隔操作とし、早急な排水も対応可能とする。

③近隣市町村からの支援：仮設ポンプや排水ポンプ車の応援要請を近隣に町村に連絡できる体制とする。

Ⅰ-1　2019年12月以降、世界中で「新型コロナウィルス感染症」の感染拡大が問題となっている。感染拡大防止を目的とした法律として「感染症の予防及び感染症の患者に対する医療に関する法律」「検疫法」などがあり、「新型コロナウィルス感染症」も同法の指定感染症に定められている。その一方で、感染拡大防止のためには法令等による社会制度で取り組む対策から、民間組織、個人が取り組む対策まで多様な取組が考えられ、我が国においても感染拡大防止の観点から、多くの社会活動が制限・自粛されるなど、経済活動にも大きな支障が出ている。このことを踏まえて、以下の問いに答えよ。

（１）新型コロナウィルス感染症を含め、今後にこのような新種の感染症が発生した場合、街区スケールでの感染症拡大防止対策に関して、衛生工学の技術者の立場で多面的な観点から課題を抽出し、その内容を観点とともに示せ。

（２）抽出した課題のうち最も重要と考える課題を１つ挙げ、その課題に対する複数の解決策を示せ。

（３）上記すべての解決策を実行した上で生じる波及効果と専門技術を踏まえた懸念事項への対応策を示せ

（４）全問（１）〜（３）の業務遂行に当たり、技術者としての倫理、社会の保全の観点から必要となる要件・留意点を述べよ。

模範解答1簡易答案形式1　衛生・建築物環境衛生　専門: 空気調和 2021/4/27

（１）課題の抽出

①感染者早期発見の観点から、多数の検査所を設けてＰＣＲ検査をする。

医療施設でのＰＣＲ検査実施のほか、臨時設置の検査所を設けて検査者を増やす。

②感染者接触防止観点から、外出を許可制として感染者接触機会を低減する。

外出は、食料品・生活必需品の買い物などに極力限定し、マスクを着用する。

③街区外からの感染拡大防止観点から、境界部にて感染者検疫をする。

体温測定、ＰＣＲ検査、滞在観察をして感染者の移動を防止する。

（２）境界部にて感染者検疫をするための解決策

①  検閲所を設置して、ＰＲ検査をする。

医療関係者への感染防止のため、クリーンブースからの検体採取をして、検査者との接触を防ぐ。サーモセンサーにより体温測定をして、発熱者は陰圧室に隔離をして検査をする。

②検査者どおしの感染を防止するため、離隔距離の確保をする。

検査者は、２ｍ以上の離隔を確保するとともに、会話を制限して飛沫感染を防止する。

③検査済者は再検査、滞在観察をする。

陰性証明書の確認をすると共に、更に検査をして二週間の滞在観察をする。

（３）波及効果と懸念事項

波及効果；特定地域への一極集中が分散化され、エネルギー消費の効率化が図れる。

懸念事項；都心への通勤が制限されるため、企業の業績が悪化する。

対応策；テレワークなどのＩＴ通信技術を利用したコミュニケーションを図り、情報交換をしていく。

（４）要件　　　

技術者倫理を高めてするには、空気清浄環境に専念して医療専門的業務は受託しない。これは、技術士倫理綱領「技術士は、業務の受託に際し自分の専門領域以外の事項を表示したりしない」に該当する。　

社会持続可能性を高めてするには、上記の滞在観察にウェラブルディバイスを活用したＩＴ技術を利用して、これに女性を採用していく。これは、ＳＧＤｓ５．ｂ「女性の能力強化促進のため、ＩＣＴをはじめとする実現技術の活用強化」に該当する。

模範解答1簡易答案形式2　衛生・建築物環境衛生　専門:空気調和   2021/4/30

（１）課題の抽出

①感染者早期発見の観点から、多数の場所でＰＣＲ検査を実施する。

　医療施設でのＰＣＲ検査実施のほか、多数の臨時検査所を設けて検査者数を増やす。陽性者の早期隔離をして、二次感染を防ぐ。

②感染者接触防止の観点から、外出を許可制とし接触機会を低減する。

　外出は必要最低限とし、食料や生活必需品の買い物などに限定する。外出の場合は、マスクの着用を義務付けて飛沫感染を防止する。

③街区外からの感染拡大防止観点から、境界部にて感染者検疫をする。

　街区外からの病原菌侵入による感染拡大防止のため、越境者のＰＣＲ検査を実施して二週間の滞在期間を設ける。滞在場所は指定されたホテルとし、移動の交通機関も専用のものとする。

（２）境界部にて感染者検疫をする。

①検閲所を設置して、ＰＣＲ検査を実施する。

　医療関係者の感染防止のため、クリーンブースからの検体採取をして、被検査者との接触を防ぐ。ブース内はＨＥＰＡフィルターにてろ過した給気をして清浄度を保つ。サーモセンサーで体温測定をして、発熱者は陰圧室に隔離をして検査をする。検査所は外気を導入した換気を行い、一方向換気として、気流速度を0.5m/s以下とする。

②被検査者通しの感染を防ぐため、離隔距離を確保する。

　検査待合では、２ｍ以上の離隔距離を確保する。マスクを着用し会話を制限して飛沫感染に注意する他、手の消毒をして接触感染を防止する。フロアステッカーを等間隔にて配置し、離隔距離の維持を促す。

③発症の恐れがある潜伏期間は、専用場所にて滞在観察をする。

　ＰＣＲ検査後は、専用のホテル個室にて二週間の滞在観察をして、外出を禁止する。滞在中は、スマホやパソコンにて、１日２回以上の体温測定と体調の確認をする。陰性証明書の確認ができる者は検査を省略するが、滞在観察は実施する。

（３）波及効果と懸念事項

波及効果；人の移動が制限されるため、特定地域への人の集中が抑制される。都心部のエネルギー消費が削減されてヒートアイランドの防止となり、都市熱需給の効率化が図れる。

懸念事項；都心部に集中した企業内の活動が停滞し、業績が悪化して経済成長率が低下してしまう。

対応；ＩＴ通信技術を活用して会議等の意思疎通をする等、テレワークにより業務を進める。

（４）技術者としての要件

　技術者倫理をたかめてするには、空気清浄業務に専念して医療専門的業務は受託しない。これは、技術士倫理綱領「技術士は、業務の受託に際し自分の専門領域以外の事項を表示したりしない」に該当する。

社会持続可能性をたかめてするには、上記の滞在観察にウェラブルディバイスを活用したＩＴ技術を利用して、これに女性を採用していく。これは、ＳＤＧｓ５．ｂ「女性の能力強化促進のため、ＩＣＴをはじめとする実現技術の活用強化」に該当する。

模範解答1答案形式 衛生・建築物環境衛生　専門:空気調和   2021/5/5

（１）課題の抽出

①感染者早期隔離の観点から、ＰＣＲ検査数を増やす。

　医療施設でのＰＣＲ検査のほか、多数の臨時検査所を設けて、検査数を増やす。移動車両による出張検査で高齢者や障害者のフォローをしていく。感染者を早期に隔離して二次感染を防止する。

②感染者接触防止の観点から、外出を制限する。

　外出を許可制として必要最低限のものとし、食料品や生活必需品の購入などに限定する。マスクの着用と許可書の携帯を義務付けて、外出時間を制限して感染拡大を防止する。

③街区外からの感染防止観点から、境界部検疫をする。

　街区外からの病原菌侵入による感染拡大を防止するため、越境者のＰＣＲ検査とその後の滞在観察をする。滞在観察は専用のホテルにて行い、移動手段も指定した専用の交通機関とする。

　街区内からの越境は、予め申請して許可制とするが街区内への帰還時は、同様の措置を必要とする。

（２）境界部検疫をする

①検疫所を設けて、越境者の検疫をする。

　ＰＣＲ検査を実施するに当たっては、医療関係者の感染防止対策のため、防護服の着用の他、クリーンブースからの検体採取をしていく。クリーンブース内はＨＥＰＡフィルターでろ過した給気により陽圧を保つ。　

　検疫所は外気を導入した換気を行い、一方向換気とし気流速度を０．５m/s以下として飛沫の拡散を防ぐ。

　サーモセンサーにて被検査者の体温測定をして、発熱者は陰圧室に隔離をして検査をする。

②被検査者間での感染防止のため、離隔を確保する。

　検査待合では、２ｍ以上の離隔距離を確保する。フロアステッカーを等間隔に配置し、離隔の確実な維持に努める。マスクの着用をして会話を制限し飛沫感染を防止する他、手の消毒をして接触感染を防止する。

③発症潜伏期間は専用場所で滞在観察をする。

　ＰＣＲ検査後の二週間は、専用のホテルにて滞在観察をして外出を禁止する。滞在中は、スマホやパソコンの通信を利用して１日２回以上、体温と体調の確認をする。陰性証明書を所持した者は、検査を省略できるが滞在観察は実施する。

（３）波及効果と懸念事項

①波及効果

　人流が制限されて、特定地域への人口集中がなくなる。都心部のエネルギー消費が低減してヒートアイランド現象が解消され、都市熱需給の効率化が図れる。

②懸念事項

　街区内での移動に制限されるため、特定場所への通勤が困難になる。オフィスワークや工場での生産管理が出来なくなり、経済が停滞してしまう。

③それへの対応

　ＩＴ通信技術を活用して、複数人参加型の通信アプリでの会議や工場生産ラインの状態監視をしていく。パソコンを利用して、社員間のコミュニケーションを図り、企業活動の継続をしていく。

（４）技術者としての要件

①技術者倫理

　空気清浄業務、感染防止措置等の衛生環境保全業務に専念して、医療専門業務は受託しない。クリーンブース内の清浄化、検査場の換気管理、被検査者の離隔監視等をして、衛生工学専門者として感染症拡大防止に貢献していく。

これは、技術士綱領「技術士は、業務の受託に際し自分の専門領域以外の事項を表示したりしない」に該当する。

②社会保全

　社会持続性をたかめてするには、上記の滞在観察で女性が主体の管理体制を築いていく。患者のバイタルデーターを医療機関に送信して、医療関係者の早期診療計画立案、重症化リスクへの対応をフォローするなどの、ＩＴ技術を活用した女性の能力強化を図る。

これは、ＳＤＧｓ５．ｂ「女性の能力強化促進のため、ＩＣＴをはじめとする実現技術の活用強化」に該当する。

Ⅱ−1−3　排気中の煤や粉塵などの粒子を気体から分離する集塵装置の方式を３つ挙げ、それぞれの原理と留意点を述べよ。

模範解答1簡易答案形式1　衛生・建築物環境衛生　専門: 空気調和 2020/10/15

1. エアフィルター

・中性能、ＨＥＰＡフィルターはフィルター繊維をつづら折りにして、慣性衝突、さえぎり、拡散原理にて処理空気をろ過する。

・バグフィルターは不織布を袋状にしての微細粒子のろ過をする。圧力損失が大きく、一定の時間間隔にて堆積した粒子を払い落す。

２.電気集塵機

・コロナ放電によりマイナスの電荷を持つイオンを発生させ、周囲に浮遊する微粒子と結合させ、プラスの集塵極へ引き寄せる。

・乾式集塵機は堆積粒子を衝撃にて剥離させるため、粒子再飛散のリスクがある。

・湿式は、水を噴霧して捕集粒子を洗い流すため、排水処理が必要。

・可燃性を持つ粒子は適さない。

３.水スクラバー

・洗浄液を噴霧下降させ、粉塵ガスを送り込み、水滴と浮遊性粒子の付着、凝集をはかり、分離捕集する。

・バクテリアが繁殖する可能性があるので、循環水の定期的なメンテナンスが必要。

・排出空気の飛沫、ミストの除去と使用液の排水処理が必要。

模範解答1答案形式 衛生・建築物環境衛生　専門:空気調和   2020/10/25

（１）フィルターによる排気ろ過

　中性能、ＨＥＰＡフィルターはフィルター繊維をつづら折りにして、浮遊性粒子を慣性衝突、さえぎり、拡散の原理により除去する。通過風量の低下防止のため、フィルター前後での差圧上昇による定期的な交換が必要となる。

　バグフィルターは不織布を袋状にして排気をろ過して、微細粒子の除去をする。圧力損失が大きいため、一定の時間間隔にて堆積した粒子を払い落とす。

（２）電気集塵機による浮遊性粒子

　コロナ放電によりマイナスの電荷を持つイオンを発生させ、浮遊性粒子と結合させてプラスの集塵極へ引き寄せる。

放電密度を高めることが、集塵効率の向上に繋がるため、集電極の形状を工夫して放電の集束度を上昇させる事が留意点となる。 

　また、可燃性を持つ粒子の捕集には適さない。

（３）水スクラバーによる浮遊性粒子除去

　洗浄液を噴霧下降させ、粉塵ガスを送り込み、水滴と浮遊性粒子の付着、凝集をはかり、粒子を排気から分離捕集をする。処理した排気を放出前に飛沫・ミストの除去をして、捕集粒子の再飛散を防止する。

洗浄液と排気ガスの接触時間が長く、気液分離性能が高いものが、浮遊性粒子の捕集性能が高くなる。

Ⅱ−2−1 15階以上の高層建物が密集した都心にて、延床面積30,000㎡、地上18階、地下2階、オフィス基準階面積1,400㎡でそのうちオフィス専有面積1,000㎡のグローバル企業の本社オフィスビルの建設プロジェクトに空気調和設備設計業務の担当責任者として参画することになった。優れた省エネルギー性能を有し、かつ地震や洪水等によりそれぞれの公共インフラ（電力、上水道、下水道、都市ガス）機能が停止した時に事業継続性が可能となる中央供給式の空調熱源システムを計画するに当たり、下記の内容について記述せよ。なお、ここで言う事業継続が可能となる空調条件とは、企業の基幹部門が入居する６フロアのオフィス階にて、最低3日間は通常と同じ事業活動が可能であることを指す。

（１）調査、検討すべき事項を３つ以上挙げ、その具体的な内容について説明せよ。

（２）業務を進める手順とその際に留意すべき点、工夫を要する点を含めて述べよ。

（３）業務を効率的、効果的に進めるに当たり、計画を決定するための関係者との調整方策について述べよ。

模範解答1簡易答案形式1　衛生・建築物環境衛生　専門: 空気調和 2021/2/3

（１）調査、検討すべき事項

①  災害による空調設備への影響を軽減し、熱源の強靭化を検討する。

地震災害に強い中圧ガス供給を調査し、ＣＧで継続的運転を検討する。エンジンは非常時は重油運転可能なものを調査し、基幹部門空調の3日間運転可能な燃料備蓄を検討する。　

②  自然エネルギーを利用した省エネルギー対策を検討する。

外気温湿度を調査し、外気冷房、フリークーリングを活用し省エネを検討する。室内発熱を調査し、空調途絶時の重力式自然換気を検討する。

③  熱源運転と搬送動力の効率化を図り、エネルギー消費効率向上を図る。

熱源機器の効率運転のための冷水温度を調査し、送水温度を中温化を検討する。鉛直方向の効率的ゾーニング範囲を調査し、搬送動力効率化を検討する。

（２）業務を進める手順と留意事項、工夫点

①熱源機は、廃熱投入型吸収式冷凍機、インバーターターボ冷凍機で省エネを図る。

②ＣＧはデュアルフューエル発電機とし、重油による運転も可能とする。

③機器容量低減と負荷平準化のため蓄熱槽を設置する。

④冷却塔を統合型として冷却水温度を低減させ、機器効率向上、フリークーリングの効果を向上させる。

⑤搬送ポンプは系統ごと複数台設置し、台数制御を行うと共に、１台をインバーター制御として、搬送動力低減をする。

（３）関係者との調整方法

災害時の「レジリエンス対応空調」として(私は施主に)自然エネ利用２４時間空調を申し入れる。そこで、吹き抜け空間を利用した自然エネ空調を取入れるために調整をする。

意匠担当者には自然通風のための吹抜け空間を依頼し、ダブルスキン構造として日射の影響も低減させる。電気担当者には、吹き抜け上部の開閉装置を依頼して、天候による通風調整を可能なものとした。

これにより、重力式換気による搬送動力低減と、夜間のナイトパージによる空調負荷低減となり、３千万円（５百万円×６フロアー）の省コストで災害時の２４時間空調が可能となる。

解説

　(1)の調査検討事項は、簡潔に焦点を絞って書くようにします。文章は、「調査」、「検討」の二文字で表記し、2つを対にして表すように。

（２）は業務の手順となるように解答と、（１）の内容とダブらない効果的な提案とするようにします。

（３）は「調整」事項を明確にすることです。私から関係者に要望事項を申し入れ、省エネ効果を示し、設計変更に同意させる。「施主から言われた(からする)」では、強制事項になってしまいます。技術士からの提案として、２４時間空調を申し入れ、そして、それに向けた調整をすることです。つまり、経済性とメリットに訴えて、施主を納得させることです。

模範解答1簡易答案形式2　衛生・建築物環境衛生　専門:空気調和   2021/2/11

（１）調査・検討すべき事項

①災害による空調設備への影響を軽減し、熱源の強靭化をする。

　地震災害に強い中圧ガスでの供給を調査し、CGでの空調設備継続運転を検討する。CGはガスと重油両方の運転を可能として、基幹部門の３日間運転可能な燃料貯蔵をする。

②自然エネを利用した、省エネルギー対策を検討する。

　外気温湿度を調査し、外気冷房、フリークーリングを活用して省エネを検討する。室内発熱を調査し、空調途絶時の重力式自然換気を検討する。

③熱源運転と搬送動力の効率化を図り、エネルギー消費効率向上を図る。

　熱源機の効率化運転点の冷水温度を調査して、冷水送水温度中温化を検討する。鉛直方向の効率的ゾーニング範囲を調査し、搬送動力効率化を検討する。

（２）業務を進める手順と留意事項、工夫点

①熱源機はCG排熱利用した廃熱投入型吸収式冷凍機とし、ガス供給途絶時運転可能なものとする。

②CG発電による電力にて運転可能なターボ冷凍機も併せて採用し、高効率のインバーター機とする。これにより、CGの燃料利用効率を向上させて災害時の空調継続運転を図る。

③冷却塔を統合型として冷却水温度を低下させ、熱源機器運転効率を向上させる。

④搬送ポンプは系統ごと複数台設置し、台数制御を行うと共に、１台をインバーター制御として搬送動力を低減させる。

（３）関係者との調整方法

　災害時の「レジリエンス対応空調」として、私は施主に自然エネ利用の２４時間空調を申し入れる。そこで、吹き抜け空間を利用した自然エネ空調を取り入れるために調整をする。

　意匠担当者に自然通風のための吹抜け空間を依頼し、外壁をダブルスキン構造として日射負荷の影響を低減させる。災害時の帰宅困難者夜間空調対応は、自然通風による空調を主とし、燃料の消費を抑制する。電気担当者には、吹き抜け上部の開閉装置を指示して、天候による通風調整を可能なものとした。

　これにより、重力式換気による搬送動力低減をさせ、夜間のナイトパージによる空調負荷低減をして、３千万円の省コストにて災害時の２４時間運転が可能となる。

　また、省エネ効果と自然環境取入れによる環境性能向上により、IR活動の好材料となる事にて施主に説明をする。

模範解答1答案形式 衛生・建築物環境衛生　専門:空気調和   2021/2/13

（１）     調査検討すべき事項

①熱源の強靭化をして、災害からの影響を軽減する。

　熱源エネルギーソースは、災害に強い中圧ガス供給を調査し、ＣＧによる熱源継続運転を検討する。ＣＧ燃料はインフラ供給の他、敷地内の貯蔵可能なものを調査し、エンジン燃焼の多様化を検討する。

②自然エネを利用した省エネルギー対策をする。

　外気温湿度を調査し、外気冷房、フリークーリングの検討をする。室内発生熱負荷を調査し、空調途絶時の重力式換気を検討する。

③空調運転のエネルギー消費効率向上をする。

　熱源の効率運転可能要素を調査し、送水温度中温化、冷却水温度低温化を検討する。鉛直方向の搬送動力を調査し、効率的ゾーニングを検討する。

（２）業務を進める手順、工夫点

①ＣＧは、デュアルフューエルエンジンとし中圧ガスか重油での発電をする。重油は、非常時に備えて必要発電量の７２時間分を貯蔵する。

②熱源機は廃熱投入型吸収式冷凍機として、中圧ガス燃焼の他、ＣＧ廃熱による運転も可能とする。ガス供給途絶時でも継続運転ができるようにする。

③ＣＧ発電による運転可能なターボ冷凍機も併せて採用し、エネルギーソース多様化による熱源強靭化を図る。少なくとも１台をインバーター機として燃料消費効率を向上させ、災害時の空調運転継続を図る。

④冷却塔を統合型として熱源機運転効率向上をする。熱源機個別の冷却塔を連結管にて直列化して冷却水温度を低下させ、省エネを図る。

⑤冷水送水を大温度差として搬送動力を低減するとともに、部分負荷発生時の台数制御とインバーター制御にて省エネを図る。

⑥蓄熱層を設置して、負荷の平準化と熱源機容量の低減を図る。また、災害時は蓄熱分の熱量を利用できるため、燃料消費量の低減が図れる。

（３）関係者との調整方法

災害時の「レジリエンス対応空調」として、施主に自然エネを利用した２４時間空調を提案する。そのため、吹抜け空間による重力式換気方式の採用に関して調整を行う。

　意匠担当者に自然通風のための吹抜け空間を要望すると共に、外壁をダブルスキン構造とした日射負荷の低減策を申し入れる。また、電気担当者には、吹抜け上部の開閉装置電源の依頼をして、天候による通風を可能なものとした。これにより、災害時の空調継続と夜間のナイトパージによる空調緩和が可能となる。

対策費用は３千万円と省コストで、自然環境取込みによる環境性能向上は、ＩＲ活動アピールの好材料となる事で、施主に提案をする。

Ⅲ-1　2009年11月から始まった住宅用余剰電力買取制度の適用を受けた太陽光発電については、買取期間（１０年）が満了になりつつある。また、2012年7月から導入された固定価格買取制度（Feed‐in Tariff；FIT）において太陽光発電による電力の買取価格が住宅・事業用ともに引き下げられている。これを踏まえて、今後の太陽光発電の普及策について、次の設問に答えよ。

（１）政策を提案する技術者としての立場で多面的な観点から、太陽光発電の固定買取制度からの自立及び以上の状況下における太陽光発電の普及について、課題を抽出し分析せよ。

（２）設問（１）で抽出した課題のうち、最も重要と考えられる課題を一つ挙げ、その課題に対する複数の解決策を示せ。

（３）設問（２）で提示した解決策に共通して新たに生じうるリスクとそれへの対策について述べよ。

模範解答1簡易答案形式1　衛生・建築物環境衛生　専門: 空気調和 2021/3/9

（１）課題の抽出と分析

①天候に影響される太陽光発電を蓄電し、自家消費率を高める。

発電可能時間帯の電力を蓄電し、夜間や悪天候時に使用して自家消費率を高める。効率良い電力消費により蓄電量を維持して、太陽光発電利用率を上昇させる。

②太陽光発電を建物通しで融通して、地域での消費率を高める。

余剰電力を融通して、地域電力の需給構造を柔軟化させて自家消費率を高める。電力ネットワークにて、建物間での電力過不足を調整する。

③余剰した太陽光発電を、電気とは別のエネルギーに変換して保存する。 

余剰電力を熱、圧力、運動エネルギーに変換、保存し、空調や給湯熱源とする。

水を電気分解して水素を発しさせ、燃料電池の燃料として利用する。

（２）太陽光発電を建物通しで融通して、地域での消費率を高める解決策

①送電会社に余剰電力を売却する。送電会社は系統電力と併せて、卸売市場にて電力を売却する。

②電力小売事業者と直接売買契約を結び、送電会社を通じて余剰電力を売却する。

③地域電力ネットワークを構築し、余剰電力を融通しあう。各住戸の需給バランスを調査して、ディマンドレスポンスにより過不足の調整をする。調整できない分は、系統電力を含む他の地域との連携により解消する。

④携帯用蓄電池やＥＶ自動車を用いて、余剰電力のオフサイト輸送をして地域電力ネットワークに売却する。

（３）リスクとそれへの対応

リスク；太陽光発電の自立化が進行すると、系統電力の需要が低下して発電所が小規模化する。大規模災害により太陽光発電が破損した場合、設備修復に時間が掛かり、小規模化した系統電力の送電では供給量が不足してしまう。

対応；電力需要の地域分散化を行い、大規模災害へのレジリエンスを高める。地域特性を生かした再生エネの活用をした隣接地域からの電力供給をする。

解説

（１）課題の部分は、個別の具体的な問題事象の羅列ではなく、原理的な概念として大まかに記述する。個別買取制度からの自立を論旨の柱として展開すると良いでしょう。

（２）は最も効果的と思われる項目について記述します。

（３）リスクは（２）の提案に由来する内容としてください。

• 衛生工学でのエネルギーシステムとしての回答を述べる。
• 需要家としての利用方法を述べる。
• 問題のテーマから逸脱しないように、広い視点で回答する。

太陽光買取制度からの自立⇒蓄電池活用（一番効果的）⇒衛生工学として解決策　　次のように解釈できます。

（電力問題点） ⇒（最も重要な課題） ⇒（衛生工学解決策）

「自立」の捉え方は、経済的インセンティブを固定買取制度以外に求める方法だとお考え下さい。

模範解答1　簡易答案形式2　衛生・建築物環境衛生　専門:空気調和   2021/3/10

（１）課題の抽出と分析

①天候に影響される太陽光発電を蓄電し、発電不能時間帯に放電して自家消費率を高める。

　発電可能時間帯の余剰電力を蓄電し、夜間や悪天候時に使用して自家消費率を高める。ヒートポンプ等の効率良い機器やLED照明等の節電機器にて電力を消費し、太陽光利用率を向上させる。キッチンをオール電化にして電気使用量を増やし、消費率を高める。

②余剰電力を建物間、近隣等に売電して、経済面での自立を図っていく。

　地域電力の需給状態を把握して、余剰電力を近隣、地域へ売電して、地域での消化率を高める。電力ネットワークにより、地域での電力過不足を調整する。

③余剰電力を熱や水素に変換して保存し、消費を図っていく。

　エコキュートにより温水を発生させ、給湯や空調の熱源として消費していく。地域で余剰電力を収集し、ハスクレイ等の潜熱蓄熱体に熱として保存し、プールや農場のビニールハウス空調として利用する。また、水を電気分解させて水素を発生させ、燃料電池の熱源として利用する。

（２）余剰電力を建物間、近隣等に売電して、経済面での自立を図っていくための解決策

①送電会社に余剰電力を売却し、市場で取引をさせる。再生エネ発電として卸売市場で売却してもらう事で、経済的メリットが生まれる。

②電力小売業者と直接売買契約を結び、送電会社を経由して余剰電力を売却する。

③地域電力ネットワークを構築し、アグリゲーターにより電力需給を調整して、余剰電力を融通しあう。ディマンドレスポンスにより地域の電力過不足の情報を公開し、需給状態をバランスさせる。

調整ができず地域電力が不足した場合は、系統電力からの買電をする。

④携帯用蓄電池やＥＶ自動車を用いて、余剰電力のオフサイト輸送をして、直接地域、近隣建物へ売却する。

（３）リスクとそれへの対応

リスク；太陽光発電の自立化が進行すると、系統電力の需要が低下して、火力・原発発電所が小規模化する。地震等の大規模災害で太陽光発電設備が破損した場合は、その復旧に時間を要する。その間、小規模化した系統電力では電力の供給が追い付かなくなってしまう。

対策；電力需給の地域分散化を図り、地域特性を生かした再エネ電力を含む電力ネットワークを構築する。大規模災害である地域の電力供給が不足した場合は、これら他地域ネットワークからの電力融通が可能なように対策をする。

模範解答1答案形式 衛生・建築物環境衛生　専門:空気調和   2021/3/20

（１）課題の抽出と分析

①蓄電池を活用し、自家消費率を高める。

　天候に影響される太陽光発電を、発電可能時間帯での余剰電力を蓄電し、夜間や悪天候時に使用して自家消費率を高める。ヒートポンプ等の高効率機器やLＥＤ照明等の節電機器を使用して、太陽光利用率を向上させる。また、キッチンをオール電化にして電気使用量を増やし、発電・蓄電を有効利用する。

②余剰電力売電にて、収益性の向上を図る。

　地域のエネルギーマネージメントをして、各住戸の蓄電した余剰電力を売電し、太陽光発電者の収益性向上をしていく。蓄電池や電力保存技術を組み合わせたスマートコミュニティーで、余剰電力地産地消を図る。

③熱や水素に変換して消費拡大を図る。

　余剰電力をヒートポンプ電源活用し、エコキュートにて温水に変換・貯蔵して熱電利用する。太陽光パネルの裏面にヒートパイプを敷設して集熱をした太陽光ハイブリットパネルを用いて、太陽光利用効率を高める。また、水を電気分解してグリーン水素を発生させて保存し、純水素燃料電池熱源として活用することで低炭素社会の形成にも貢献できる。

（２）余剰電力売電にて、収益性の向上を図る解決策

①送電会社へ売却する。

一般的な家庭の１０Ｋｗ未満の蓄電量では単独で市場取引できないため、送電会社に一度売却し、まとめて再エネ発電として卸売市場で売却をする。再エネ発電は、広く分散するほうが電力出力変動が抑えられるため、電力品質向上も図れる。

②電力小売業者へ売却する。

送電会社を経由して、卸売市場を介さずに直接小売業者と売買契約をして、余剰電力売却をする。電鉄系電力小売業者などの電力需要の多い業者に売却して安定した収益を得る。

③地域電力ネットワークへ売却する。

アグリゲーターにより電力需給を調整して、余剰電力を融通しあう。ディマンドレスポンス（ＤＲ）により地域電力の過不足情報を公開し、需給状態をバランスさせる。

地域電力が余剰しているときは発電の自家消費と蓄電をして、逆に不足状態のときは、蓄電した余剰電力売却する。

④電力会社へ貸し付ける。

　系統電力会社の発電調整能力としての揚水発電動力として余剰電力を貸し付ける。発電が不能な場合は、その分の電力を無償にて供給してもらう。蓄電池を必要としない分設備投資が不要となる。

⑤電力を輸送して売却する。

携帯用蓄電池やＥＶ自動車を用いて、余剰電力のオフサイト輸送をして、地域や近隣建物に直接売却する。仲介手数料がない分、一般の買電単価より安価となる。

（３）リスクとそれへの対応

①リスク

 太陽光発電が普及して、地域での電力需給システムが確立されると、電気料金が低下してくる。系統電力会社は、経済的インセンティブを失い、火力発電所などへの投資を控えるため、電源品質確保のための調整力が低下してくる。

　電源品質の劣化は、工場などの生産活動に大きく影響するため、結局経済力が低下をしてしまう。

②それへの対応

　公共性のある中央制御を行える統一した系統運用会社を発足させて送電線の連携を強化し、系統電力を含めた地域電力間での出力調整をしていく。電力出力変動抑制のために、再エネ発電を広く分散させ電力品質向上を図る。

また、地域の特性に合った再生エネ発電を普及させてエネルギーソースの多元化をしていく。天候に影響されないバイオマス発電や昼間だけではなく夜でも発電可能な風力発電を電源品質確保のためのベース電源とする。

 系統電力会社は、原発のために使われてきた既存の揚水発電を再生可能エネの調整力として活用し、広域運用を進める。

Ⅰ-2　2017年に国立社会保障・人口問題研究所が公表した我が国における15〜64歳の生産年齢の人口は、2015年の国勢調査では、7,629万人だったものが、2029年には出生中位推計によると7,000万人を割るものと推定されている。衛生工学部門に関係のある事業には公共性の高いものが多く、こうした人材不足の中においても、国民に公共サービスを十分に提供していく責務を持っている。以上のような状況を踏まえて、以下の問いに答えよ。

人材不足となる中においても事業運営を着実に維持していくために、技術者としての立場で多面的な観点から複数の課題を抽出し、その内容を観点とともに示せ。

抽出した課題のうち最も重要と考える課題を一つ挙げ、その課題に対する複数の解決策を示せ。すべての解決策を実行した上で生じる波及効果と専門技術を踏まえた懸念事項への対応策を示せ。業務遂行に当たり、技術者としての倫理、社会の持続可能性の観点から必要となる要件・留意点を述べよ。

模範解答1簡易答案形式2　衛生、廃棄物　専門:処理施設計画  2021/6/1

(1) 人口減少化での事業運営継続の課題

1) ICT活用による省力化、省人化

 処理場においてAI等を活用した自動制御やビッグデータを基にした予測制御技術、遠隔支援等を採用する。生産効率化と習熟度が低い人材でも安定した運転を構築する。専門的な操作をAI等の情報技術支援により運転を継続でき、運営に必要な支援も行うことで省力化、省人化を図れる。

2) 多様な人材の確保

衛生工学部門事業は、3Kのイメージがあり特に若年層の就業率が低いことが現状である。課題である重労働と危険性を、上記の自動化や廃棄物自動僭越気等のロボット化で改善する。これにより重労働回避や時短就業等も可能となり、高齢者や子育て世代の勤務も可能で人材確保できる。

3) 技術伝承

個人に技術が帰属することで突然事業継続が困難となる課題が想定される。技術伝承情報を形式値と暗黙値に分類する。形式値は、運転操作手順やノウハウであり、マニュアル化して体系化する。言葉・数値で表せない燃焼映像の複合操作等に関する暗黙値は、リストにし形式値化する。シミュレーター構築も1つの解決策である。

(2) 最も重要な課題と、その解決策

ICT活用による省力化、省人化

1)   自動制御による生産性向上

熟練運転員は、複数の操作・制御因子でプラントを安定運転している。これらの操作をAI等を用いた自動制御化する。汚泥・ごみ焼却燃焼映像で判断している操作をAI等で学習し自動制御を構築する。生産性向上と習熟度が低い運転員でも安定運営が可能となる。

2) 遠隔での作業支援

現地工場運営での人材不足を補うため遠隔での中央制御室の運転サポートを行う。また機器管理業務においてAR技術を用いて機器の運転状態を記録・異常確認し運転員負荷を低減できる。少数の人材でも適切に管理・運営できる体制を構築する。

3) CIMデータと発注システム

ＣＩＭには、槽容量、用益、部品情報が入っている。これを運転ビッグデータと組み合わせ管理業務に活用する。薬品・燃料等の自動発注や、運転時間や電流値高騰等を自動検知により予防保全と部品発注も行う。生産性向上と手配漏れによる突然の運転停止を防ぐ。

(3) 波及効果と懸念事項への対応策

1）波及効果　：　自動制御化とイグデータによりごみ発電でも出力予測制御が可能となる。安定発電できる再エネ固定電源となり、重要性が高まる。ＦＩＰ導入後も、出力制御により市場価格に応じた運転が可能となり、収益を安定化できる。

2）懸念事項　：　先端機器の故障・誤作動、災害発生時といった不測事態への対応がある。遠隔監視側に熟練者を配置し制御視線、現地人員は実機確認に徹することで対応する。

(4) 技術者倫理、社会持続可能性観点での要件・留意点

技術者倫理を高めるためには、ICT技術の適用拡大を図るために、社内の設計、メンテナンス、運営部門と、またIOT、AIの他企業と相互に協力し、効率的な運用を構築する。これは技術士倫理綱領の相互の協力に繋がる。

社会の持続性を高めるためには、情報技術導入により、新たに自動制御を管理する職務が生まれ、その恩恵として時短労働等が可能となる。働き方改革も行うことにより新たな担い手を確保する。これはSDGsの8成長雇用に繋がる。

模範解答1  答案形式 衛生、廃棄物　専門:処理施設計画  2021/6/7

(1)人口減少化での事業運営継続の課題

1)ICT活用による省力化、省人化

処理場においてAI等を活用した自動制御やビックデータを基にした予測制御技術、遠隔視線等を採用する。生産効率化と習熟度が低い人材でも安定した運転を構築する。専門的な操作をAI等の情報技術支援により運転を継続でき、運営に必要な支援も行うことで省力化、省人化を図れる。

2)多様な人材確保

衛生工学部門事業は、3Kのイメージがあり特に若年層の就業率が低いことが現状である。課題である重労働と危険性を、上記の自動化や廃棄物自動選別機等のロボット化で代替し改善する。これにより運転員の重労働回避や時短就業等も可能となり、高齢者や子育て世代の勤務できる。安全で就業形態を多様化することで広い人材が確保可能となる。

3)技術伝承 

処理場の運転・管理は、専門的な技術を含む。個人に技術が帰属することで突然事業継続が困難となる課題が想定される。技術伝承情報を形式値と暗黙値に分類する。形式値は、運転操作手順やノウハウであり、マニュアル化して体系化する。言葉・数値で表せない燃焼映像の複合操作等に関する暗黙値は、リストにし形式値化する。シミュレーター構築も1つの解決策である。

(2)最も重要な課題と、その解決策

ICT価値用による省力化、省人化

1)自動制御による生産性向上

熟練運転員は、複数の操作・制御因子でプラントを安定運転している。これらの操作をAI等を用いた自動制御化で行う。例として汚泥・ごみ焼却燃焼は焼却量、空気、温度、発生ガス等複数の因子でなりたち、映像で判断している。この操作およい映像判定ををAI等で学習し自動制御を構築する。複雑操作の代替により生産性向上と習熟度が低い運転員でも安定運営が可能となる。

2)遠隔での作業支援

現地工場運営での人材不足を補うため遠隔での中央制御室の運転サポートを行う。また機器管理業務においてAR技術を用いて機器の運転状態を記録・異常確認し運転員負荷を低減できる。少数の人材でも適切に管理・運営できる体制を構築する。

3)CIMデータと発注システム

CIMは、設計・施工・協議・維持管理等に係る各情報を一元化されている。つまり槽容量、用益、部品情報が入っている。これを運転ビッグデータと組み合わせ管理業務に活用する。薬品・燃料等の自動発注や、運転時間や電流値高騰等を自動検知により予防保全と部品発注も行う。生産性向上と手配漏れによる突然の運転停止を防ぐ。

 (3)波及効果と懸念事項への対応策

1)波及効果：自動制御化とビッグデータにより出力変動の大きいごみ発電で出力予測制御を実現し、安定発電できる再エネ固定電源になる。ＦＩＰ導入後も、出力制御により市場価格に応じた運転可能で収益を安定化できる。

2)対策：先端機器の故障・誤作動、災害発生時といった不測事態への対応がある。遠隔監視側に熟練者を配置し制御支援、現地人員は実機確認に徹することで対応する。

(4)技術者倫理、社会持続可能性観点での要点・留意点

技術者倫理を高めるためには、ICT技術の適用拡大を図るために、社内の設計、メンテナンス、運営部門と、またAI・IOTの他企業と相互に協力し、効率的な運用を構築する。これは技術士倫理綱領の相互の協力に繋がる。

社会の持続性を高めるためには、情報技術導入により時短労働と多様な働き方が可能となり、働き方改革とダイバーシティを推進し、新たな担い手を確保する。これはSDGsの8成長雇用に繋がる。

解説

　問2の見出しはシンプルに表してください。課題は問1で列挙し、択一して問2では、解決策を書くだけとします。

　適切な接続詞で第1,2文をつなげて、前置き文を構成するようにし、全体を簡潔に表してください。

　問4では、技術者倫理、社会持続可能性観点での要点・留意点について、なぜそれが相当するのか根拠まで言及するようにしてください。

Ⅱ−1−4　汚泥再生処理センターの汚泥の助燃材化に関する脱水技術を二つ挙げ、その原理と特徴及び採用に当たっての留意点を述べよ。

模範解答1  答案形式 衛生、廃棄物　専門:処理施設計画  2020.9.24

（１）ベルトプレス脱水機

原理は、ベルト状のろ布上に汚泥を投入し、汚泥を重力によって脱水した後、2 枚のろ布の間に挟み、上下のロール等で徐々に圧縮したのち、最後に強く圧搾して脱水する機械。

特徴は、構造が簡易で低速のため消費電力が少なく、低圧・中圧・高圧脱水ローラで段階的に脱水するため汚泥性状の変動に強い。採用留意点は、ローラー数が多く機械が大型のため点検部が多く臭気が発生する。ろ布を連続的に洗浄するため洗浄排水量が多い。余剰汚泥といった繊維質の少ない難脱水性の汚泥の低含水率化に課題がある。これは構造上汚泥の動きがなく、細胞壁内部の水分まで脱水できないためである。

（２）遠心脱水機

原理は、1,000〜3,000Gの遠心力で高速回転させた外胴の内側に汚泥を濃縮脱水させ、濃縮した汚泥は外胴とわずかな回転速度差のあるスクリュによって排出する。内部は固液分離し脱水するエリアに分かれ段階的に脱水する。

特徴は、高い遠心力で補助燃料不要な含水率70％を安定して達成でき、密閉で臭気がなく連続運転が可能で取り扱いが容易である。採用留意点は、高速回転のため消費電力が高く、騒音を発生するため防音設備が必要である。また機械加工部品が多くメンテナンスコストが高い。

Ⅱ-2-1　地域に新たな価値を創出する廃棄物処理施設の整備が求められる中で、あなたが廃棄物処理施設の整備計画策定の担当責任者として業務を進めるにあたり、下記の内容について述べよ。

（１）     地域に新たな価値を創出する廃棄物処理施設の整備を行うために、調査検討すべき事項とその内容について説明せよ。

（２）     業務を進める手順とその際に留意すべき点、工夫を要する点を述べよ。

（３）     業務を効率的、効果的に進めるために関係者との調整方法について述べよ。

模範解答1  答案形式 衛生、廃棄物　専門:処理施設計画  2020.9.24

(1)新たな価値創出の廃棄物処理施設の調査検討項目

1)地域の有効利用できる多様な廃棄物発生量

地域で発生する一般廃棄物量だけでなく、再エネとして有効利用できる草木類、下水汚泥、農地残渣等の多様な有機物やバイオマス量を調査する。

2)廃棄物処理と連携できる地域産業

静脈産業と連携できる地域にある動脈産業を調査する。

メタン発酵の残渣・液肥、たい肥を利用できる農業。

廃棄物発電での熱（蒸気・温水）の有効利用できる水産業や工場を調査する。

3)地域産業と処理方式の組合せの適合性

農林水産資源と連携できる廃棄物メタン発酵、コンバインド。地域のエネルギー事業と連携できる廃棄物発電での電気・熱供給の最大化できる組合せの適合性を検討する。

(2)業務手順と留意点および工夫

1)地域産業と連携できる立地

各物質、熱、電気を供給できる廃棄物処理場は、各産業と連携できる立地でなければ有効利用できず、立地が重要である。長距離移送はコスト、GHGが増える。

2)エネルギー回収の高度化

地域産業や廃棄物資源に合わせたエネルギー回収方法を計画する。熱回収の場合は4ＭPa/400°C以上の高温ボイラの採用やメタン発酵等を検討する。

3)エネルギー供給計画

供給先に合わせたエネルギー供給方法を検討する。熱供給の場合、施設近隣にしか供給できないが、電気供給の場合、PPS（電力小売業）を活用すると遠隔地まで供給できる。

④エネルギー活用計画

地域内の産業や公共施設にエネルギー供給をすることで地域活性化や公共サービスを充実させる。エネルギー供給により、地域産業では農業・漁業では園芸や養殖業に活用でき、小学校や市役所に供給することで避難所としての活用ができる。これらにより、地域産業の発展や公共サービスを充実させる。

(3)業務を効率的、効果的に進める調整方法

①地域住民と廃棄物排出業者：廃棄物の分別を行わない方が容易でコストを要しない。しかし有効利用する場合、マテリアル分別や安定した熱回収につながる。

②地域産業：マテリアル、熱やエネルギーを必要な時に必要な量だけが欲しいので、変動が多く発生する。

これら2者間を運営担当者として調整する。

地域住民には、ごみ分別等をSNSや排出自動回答で分別を周知する。ごみ排出会社には、ごみ品質が連続して高い場合は取引価格に価値をつける。一方地域産業には、産業の育成もあるためマテリアルやエネルギー供給の固定量料金を決め、段階的に高値のなるよう設定する。これにより工場の安定した処理、エネルギー供給、地域産業との連携を図れる。

　廃棄物処理場の整備なので、新規建設と誤解しないように。

　留意点として、あまり常識的な事項は好ましくありません。技術者コンピテンシーが高く評価してもらえません。そこで、独創的な工夫を表すようにしてください。経済性や品質管理、安全性を高める提案です。