개념 한 쪽
폐기물처리시설을 계획할 때는 공정별로 적절한 처리·선별 기술을 선정하는 것이 핵심이다. 자료에 수록된 대표 장치들의 작동원리와 목적을 이해하면 BAT를 적용한 시설 배치와 공정 설계에 도움이 된다. 또한 파쇄와 압축의 물리적 효과, 열분해와 소각의 차이점을 분명히 하면 기술 선정 시 오류를 줄일 수 있다.
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출제기준 단원 「최적 가용기술을 활용한 폐기물처리시설 계획수립」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 공기선별 장치 원리 판별 | 1 | 난류·층류 구분을 통해 공기선별 장치의 설명 옳고 그름을 가리기 |
| 회전드럼 장치 식별 | 1 | 경사진 컨베이어와 회전드럼 구조로 장치명을 식별하기 |
| 파쇄 목적 방향성 판단 | 1 | 파쇄가 증가시키는 것과 감소시키는 것을 구분하여 옳지 않은 목적 고르기 |
선별 장치는 분리 원리와 흐름 특성을 기준으로 선택해야 한다. Zigzag 공기선별기는 S자형 통로에 아래에서 위로 공기를 보내 난류를 유발하여 가벼운 물질을 위로, 무거운 물질을 아래로 분리하는 장치라는 점을 기억해야 한다. 따라서 이 장치는 난류를 이용한 분리 원리를 활용하는 BAT 후보로 분류할 수 있다.
다른 선별 장치들은 매체와 동작 방식으로 구분한다. 경사진 컨베이어를 통해 투입하여 천천히 회전하는 드럼 위에 낙하시켜 딱딱한 물질과 물렁한 물질을 분류하는 장치는 Secators이며, 진동·공기 분사를 이용하는 Stoners와 물의 맥동 흐름을 이용하는 Jigs·Table과는 원리가 다르다. 장치 선택 시에는 분리 대상 물성에 맞는 매체와 동작 방식을 우선 고려해야 한다.
파쇄의 목적은 물리적 전처리로 공정 효율을 높이는 데 있다. 파쇄는 입경분포를 균일화하고 비표면적을 증가시켜 연소·퇴비화 등 후속공정의 반응 속도와 분리 효율을 향상시키며, 겉보기 부피를 줄여 겉보기 비중을 증가시키는 효과가 있다. 따라서 BAT로 파쇄를 채택할 때는 이들 기대 효과를 근거로 적용 목적을 명확히 해야 한다.
압축 공정은 질량 보존을 전제로 밀도 증가에 따른 부피 감소를 이용한다. 압축 전후의 질량이 같으므로 부피는 밀도에 반비례하며, 설계 시에는 초기·목표 밀도를 기준으로 부피 감소율을 계산해 저장·수송·매립 용량을 산정해야 한다. 열분해는 무산소·환원 분위기에서의 가열 처리법이며 산소를 충분히 공급하는 연소와는 성격이 다르므로 BAT 선정 시 열분해와 소각의 차이를 구분해야 한다.
밀도 변화에 따른 부피 감소율 계산 예시는 설계 산정에서 자주 쓰이는 실무 계산이다. 예로 밀도가 1t/m³에서 3t/m³으로 증가하면 부피는 1/3로 줄어들므로 부피 감소율은 1 − 1/3 = 2/3 ≈ 67%가 된다. 이 계산은 질량이 보존된다는 전제 하에서 부피와 밀도의 역비례 관계만을 이용하면 된다.
선별 장치 구분 예시는 시험·현장 판단에 바로 적용할 수 있다. S자 통로에서 아래에서 위로 공기 흐름을 만들어 난류를 일으키는 장치가 보이면 Zigzag 공기선별기로 분류하고, 경사진 컨베이어→천천히 회전하는 드럼 낙하 구조가 보이면 Secators로 분류한다. 이들 장치의 원리를 기준으로 BAT 적용 가능성을 판단한다.
다음의 쓰레기 선별에 관련된 내용 중 틀린 것은?
정답 ① · Zigzag 공기 선별기는 컬럼 내부의 공기 흐름을 이용해 비중 차이에 따라 물질을 분리합니다. 이때 층류(Laminar flow)가 아닌 교란이 심한 난류(Turbulent flow) 상태를 발생시켜 입자 간의 분리 효율을 극대화하는 것이 특징입니다.
Zigzag 공기선별기는 층류가 아닌 난류(교란 흐름)를 이용해 선별 효율을 높인 장치이다.
물렁거리는 가벼운 물질로부터 딱딱한 물질을 선별하는데 사용하는 선별분류법으로 경사진 컨베이어를 통해 폐기물을 주입시켜 천천히 회전하는 드럼 위에 떨어뜨려서 분류하는 것은?
정답 ③ · 선별 분류법 중 하나인 Secators(세케이터)는 폐기물을 경사진 컨베이어를 통해 천천히 회전하는 드럼 위에 떨어뜨려 물질의 무게와 표면 특성 차이를 이용하여 물렁거리는 가벼운 물질과 딱딱한 물질을 분리해 내는 장치입니다. Stoners는 진동과 공기 분사를 이용하고, Jigs와 Table은 맥동 수류를 이용합니다.
물렁한 가벼운 것과 딱딱한 것을 천천히 회전하는 드럼 위 낙하로 분리하는 장치는 Secators → ③
폐기물 파쇄 및 분쇄의 목적으로 옳지 않은 것은?
정답 ② · 폐기물을 파쇄 및 분쇄하는 주된 목적은 폐기물의 크기를 줄여 입경분포를 균일화하고, 표면적을 넓혀 비표면적을 증가시켜 후속 공정(소각, 퇴비화 등)의 효율을 높이는 것입니다. 또한 유기물과 불순물을 분리하기 쉽게 하고 겉보기 부피를 감소시켜 수송 및 매립 효율을 높입니다.
파쇄·분쇄는 비표면적을 '증가'시켜 후속공정 효율을 높이는 것이 목적이므로 '감소'는 옳지 않다.
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