개념 한 쪽
본 개념은 폐기물의 화학적·물리적 처리기술 가운데 습식산화와 다양한 고형화 방법, 그리고 시멘트 고화에 관한 기본 특징을 정리한 것이다. 문제 유형은 공정의 목적·운전조건·장단점·주요 성분을 가리는 문항으로 구성된다.
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출제기준 단원 「바이오디젤 등 화학적 생산기술」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 습식산화 특성 판단 | 1 | 습식산화의 목적·운전조건·질소 제거 여부를 가리기 |
| 고형화법 장단점 구분 | 1 | 유기적·피막형성·열가소성·유기중합체의 장단점을 판별하기 |
| 시멘트 고화 성분 식별 | 1 | 보통 포틀랜드 시멘트의 주성분과 주요 화합물을 식별하기 |
습식산화 공정은 슬러지나 고농도 폐수를 액상 상태에서 고온·고압으로 처리하며 산소를 이용해 유기물을 분해하는 방식이다. 이 공정은 유기물의 산화 분해를 주목적으로 하며 산소 공급이 필수적이라는 점이 핵심이다. 암모니아성 질소와 같은 질소 화합물은 습식산화로 잘 제거되지 않으므로 질소 제거가 주목적이라는 설명은 틀리다.
고형화 처리법은 여러 재료와 방법으로 폐기물을 물리화학적으로 고정화해 용출을 억제하는 기술군이다. 유기적 고형화는 아스팔트나 열경화성 수지처럼 유기 재료로 폐기물을 굳히는 방식으로 수밀성이 크고 방사성 폐기물 처리에도 적용되는 경우가 있으나, 유기 재료 특성상 미생물이나 자외선에 약한 단점을 가진다. 피막형성법은 폐기물 알갱이를 불용성 피막으로 밀봉해 침출성을 크게 낮추는 장점을 가진다.
열가소성 플라스틱법은 아스팔트·파라핀·폴리에틸렌 등 가열 시 녹는 재료로 폐기물을 둘러싸는 방법이다. 이 재료들은 소수성이어서 용출손실률이 시멘트 기초법보다 낮고, 재가열로 회수·재활용이 가능한 장점을 제공하나 고온에서 분해되는 물질에는 적합하지 않다. 유기중합체법은 상온에서 낮은 혼합률(MR)로 중합시켜 고화하는 방식이며, 물이 많으면 중합이 잘 되지 않아 고형분만 처리 가능한 제약과 부식성 촉매로 인해 특수 혼합장치·용기 라이너가 필요한 단점이 있다.
시멘트 기초법에서 가장 흔히 쓰이는 고화제는 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)이다. OPC는 주성분이 CaO와 SiO2로 구성되며, 주요 화합물 중 양적으로 가장 많은 것은 3CaO·SiO2(알리트)로 전체의 상당 부분을 차지해 초기 강도 발현에 관여한다. 이러한 시멘트의 조성 비율과 화합물 구성은 고화 성능과 연관되어 문제로 자주 출제된다.
습식산화 관련 선지에서 '질소 제거율이 높다' 또는 '산소 공급이 불필요하다'와 같은 설명이 있으면 오답으로 소거한다는 실전 규칙을 적용한다. 고형화 방법 문제에서는 '피막형성=침출성 낮음', '열가소성=용출 낮음·재가열 회수 가능·고온물질 불가', '유기중합체=상온·저MR·고형분만'이라는 핵심 키워드로 선지를 대조한다. 시멘트 관련 문제는 'OPC 주성분은 CaO·SiO2'와 '최다 화합물은 3CaO·SiO2(알리트)'를 떠올려 바로 판정한다.
다음 습식산화(Wet Oxidation)에 관한 설명 중 잘못된것은?
정답 ① · 습식산화에 관한 설명 중 잘못된 것을 고르는 문제이다. 습식산화는 약 70기압, 210℃ 정도의 고온·고압 조건에서 수중에 산소를 공급하여 유기물을 산화 분해하는 공정이다.
습식산화는 고온·고압 수중 산화 공정으로 유기물 분해가 목적이며 질소 제거율이 높지 않다.
습식 고온 고압 산화처리에 관한 설명으로 옳지 않는 것은?
정답 ① · 습식 고온 고압 산화처리(WAO)에 관한 설명 중 옳지 않은 것을 고르는 문제이다. 습식 산화는 공기나 산소를 공급하여 고온·고압 상태의 액상에서 유기물을 산화 분해하는 방법으로, 산소가 충분히 공급되어야 한다.
습식 고온고압 산화(WAO)는 충분한 산소로 수중 유기물을 산화분해한다 — '산소 부족·연료화'는 열분해 개념.
고형화 처리 중 시멘트 기초법에서 가장 흔히 사용되는 포틀랜드 시멘트 화합물 조성 중 가장 많은 부분을 차지하고 있는 것은?
정답 ② · 포틀랜드 시멘트의 주요 화합물 조성 중 가장 많은 성분을 묻는 문제이다. 포틀랜드 시멘트의 4대 화합물은 3CaO·SiO2(알리트), 2CaO·SiO2(벨라이트), 3CaO·Al2O3, 4CaO·Al2O3·Fe2O3이며, 이 중 알리트인 3CaO·SiO2가 약 40~60%로 가장 많은 부분을 차지한다.
포틀랜드 시멘트 4대 화합물 중 최다 성분은 3CaO·SiO2(알리트)로 약 40~60%를 차지한다.
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