개념 한 쪽
폐기물 처리에서는 목적에 맞는 기술을 골라 적용해야 성능과 환경성을 확보할 수 있다. 이 개념은 압축·파쇄·탈수·연소 부산물 관리·연료화 등 중간처리·처분 전후 단계에서 어떤 기술적 특성과 기준을 기준으로 선택하는지를 다룬다.
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출제기준 단원 「최적 가용기술 선정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 압축기 분류 기준 암기 | 1 | 저압력 압축기의 압력 강도 기준을 고르기 |
| 다이옥신 생성·제거 구분 | 1 | 다이옥신의 생성 경로와 제거 설비의 역할을 가리기 |
| 밀도 변화로 부피감소율 계산 | 1 | 밀도 변화로부터 부피감소율을 계산하기 |
압축은 폐기물의 부피를 줄여 매립장 수명을 연장하고 운반비를 절감하는 중간처리 기술이다. 압축기는 가하는 압력 강도에 따라 저압력·중압력·고압력으로 분류하며, 저압력 압축기는 일반적으로 700 kN/m² 이하의 압력 강도를 기준으로 정의한다.
파쇄는 폐기물을 잘게 부수어 조성을 균일화하고 밀도를 증가시키며 압축성 향상을 가져온다. 파쇄 후에는 보통 밀도 증가와 함께 압축 시 밀도 증가율이 커져 부피가 더 줄어 운반비 절감 효과가 발생한다. 다만 파쇄로 인해 일시적으로 부피가 늘어나는 경우도 있으며(덩어리 내부의 빈 공간 노출), 파쇄의 주된 효과는 '균일화·고밀도·압축성 향상'이다.
탈수에서는 탈수로 빠져나가는 것은 물뿐이고 건고형물(고형분)의 질량은 보존된다. 따라서 탈수 전의 건고형물 질량을 먼저 구하고, 탈수 후 남은 전체무게는 그 건고형물 질량을 남은 고형분 비율(1 − 함수율)로 나누어 계산한다.
부피감소율과 압축비는 서로 역수 관계를 가진다. 같은 무게에서 밀도가 증가하면 부피는 밀도의 역수 비율만큼 줄어들며, 부피감소율은 1 − (압축 전 밀도 ÷ 압축 후 밀도)로 계산한다. 압축비는 압축 전 부피 ÷ 압축 후 부피로 정의되며, 감소율 r에 대해 압축비 = 1/(1 − r)로 구한다.
RDF는 가연성 폐기물을 선별·분쇄·압축해 만든 고형연료로서 고발열량·저회분·운반 용이·저공해 특성을 갖는 것이 바람직하다. PVC처럼 염소를 많이 함유한 물질은 연소 시 염화수소나 다이옥신 등 유해물질을 발생시키므로 RDF 제조 시 골라내어 제거하는 것이 원칙이다.
다이옥신은 세 가지 대표 경로로 배출될 수 있다. 쓰레기 자체에 원래 포함된 경우, 연소 중 유기물과 염소 성분이 반응하여 생성되는 경우, 그리고 소각로의 불완전연소 영역에서 생성되는 경우다. 촉매장치와 같은 설비는 저온 배기가스의 다이옥신을 분해·제거하는 역할을 하므로 생성과 제거를 혼동하지 않아야 한다.
대표 계산 1 — 밀도 변화에 따른 부피감소율: 압축 전 밀도 0.45 ton/m³을 압축해 최종 밀도를 0.75 ton/m³로 만들었을 때 부피감소율은 부피감소율 = 1 − (압축전밀도 ÷ 압축후밀도) = 1 − (0.45 ÷ 0.75) = 1 − 0.6 = 0.40 = 40%이다.
대표 계산 2 — 함수율 변화에 따른 탈수 후 무게: 함수율 95%인 폐기물 10톤의 건고형물은 10 × (1 − 0.95) = 0.5톤이다. 함수율이 85%가 되면 남은 전체무게 = 0.5 ÷ 0.15 ≈ 3.33톤, 함수율이 75%가 되면 남은 전체무게 = 0.5 ÷ 0.25 = 2.00톤이다.
폐기물 중간처리기술로서의 압축은 부피감소가 주된 목적으로서 매립장의 수명을 연장시킬 수 있고 운반비의 절감 등을 꾀할 수 있다. 다음중 일반적으로 쓰이는 압축장치 중 저압력 압축기의 압력 강도 기준으로 적절한 것은?
정답 ① · 저압력 압축기의 압력 강도 기준을 묻는 문제이다. 폐기물 압축장치는 압력 강도에 따라 저압력, 중압력, 고압력 압축기로 구분되며, 저압력 압축기는 압력 강도가 700 kN/m2 이하인 것으로 정의된다.
압축장치 분류 기준: 저압력 압축기는 압력 강도 700 kN/m² 이하로 정의된다.
쓰레기 소각 중에 발생하는 다이옥신에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 소각 시 발생하는 다이옥신의 생성 경로 중 옳지 않은 것을 고르는 문제이다. 다이옥신은 쓰레기 중 원래 존재하던 다이옥신이 그대로 배출되는 경우, 연소 중 생성된 유기물질과 염소화합물이 반응하여 생성되는 경우, 소각로가 불완전연소 영역에서 운전될 때 발생하는 경우 등의 경로로 생성된다.
어느 폐기물의 밀도가 0.45ton/m³이던 것을 압축기로 압축하여 0.75ton/m³로 하였다. 이때 부피감소율은?
정답 ② · 압축 전후 밀도 변화로 부피감소율을 구하는 계산 문제이다. 질량이 일정할 때 부피는 밀도에 반비례하므로 압축 후 부피와 압축 전 부피의 비는 0.45÷0.75 = 0.6이다.
부피감소율 = (1 - 압축전밀도/압축후밀도)×100 = (1-0.45/0.75)×100 = 40%이다.
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