개념 한 쪽
쓰레기를 연료로 전환하는 과정은 원료 선별부터 전처리·고형화·평가까지 여러 단위공정으로 이뤄진다. 플라스틱 재활용은 열분해·용융고화재생·파쇄 같은 물리·열적 기법을 주로 사용한다. 고화처리된 지정폐기물은 강도·투수성·용출시험으로 적정성을 판정한다.
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출제기준 단원 「연료화 시설 단위공정 파악」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 고형연료(RCF)의 전처리 비용과 문제점 판정 | 1 | RCF 제조의 전처리 비용·수분·PVC 관련 단점 판별 |
| 시멘트 고화체의 알칼리 원인 확인 | 1 | 시멘트 수화생성물 중 고알칼리 원인 물질을 고르기 |
| LCA 구성요소 및 재활용 기법 구분 | 1 | 플라스틱 재활용 기법과 이질적 공정 구분 |
RCF(쓰레기 고형연료)는 쓰레기를 파쇄·선별·건조 등 전처리 과정을 거쳐 연료로 사용할 수 있게 만든 물질이다. 전처리 과정은 파쇄로 입도를 줄이고 불가연물과 유해 혼입물을 제거하며 건조로 수분을 줄이는 작업을 포함한다. 이 전처리 과정에는 상당한 동력과 시설 투자비가 소요된다고 본다.
RCF의 품질에는 수분함량과 혼합 균일성이 중요하다. 수분이 많아지면 보관 중 부패로 연료 가치를 잃을 수 있고, 배합 조성율이 고르지 않으면 연료 품질이 불균일해진다. 또한 PVC와 같은 염소 함유 플라스틱이 혼입되면 연소 시 염화수소(HCl) 등의 유해가스 배출로 배기가스 처리에 주의해야 한다고 본다.
플라스틱 재활용은 열분해법(가열하여 유류·가스 회수), 용융고화재생(녹여 성형 또는 고형물로 재생), 파쇄 이용법(분쇄하여 필러나 재생원료로 활용) 등이 대표적이다. 반면 유리화(용융 유리화)는 폐기물을 고온에서 녹여 유리질로 고화하는 기술로 소각재나 무기성 폐기물의 안정화에 주로 쓰이므로 플라스틱 재활용과는 성격이 다르다고 본다.
지정폐기물을 시멘트 등으로 고화처리한 경우 적정처리 여부는 압축강도·투수율·용출시험의 세 항목으로 판단한다. 압축강도는 고화체의 기계적 강도를 평가하고, 투수율은 침투되는 물에 의한 유해물질 이동 가능성을 평가하며, 용출시험은 고화체에서 유해물질이 물로 얼마나 빠져나오는지를 확인한다. 인장강도는 폐기물 고화처리의 적정성 판정 항목에는 포함되지 않는다.
시멘트 기반 고화체가 높은 알칼리성을 띠는 주원인은 수화반응 중 생성되는 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이다. 규산칼슘의 수화로 C-S-H 겔(강도 성분)과 수산화칼슘이 생성되며, 수산화칼슘이 간극수의 pH를 높여 알칼리 환경을 만든다. 이 알칼리성은 일부 중금속의 고정을 돕는 역할도 한다고 본다.
문제 유형은 주로 공정의 장단점·적합성·판정 항목을 묻는다. 예컨대 RCF 관련 진술에서 '전처리에 동력 및 투자비가 적게 소요된다'는 설명은 재료와 상충하므로 오답으로 판정한다. 플라스틱 재활용 선지에서는 열분해·용융고화재생·파쇄가 한 묶음이고 유리화는 무기성 폐기물의 고화 기술로 소거 대상이 된다. 고화처리 적정성 판정에서는 '압축강도·투수율·용출시험' 세 항목을 기억해 인장강도 같은 구조설계 항목은 배제하면 된다.
지정 폐기물을 고화처리 후 적정처리 여부를 시험 조사하는 항목과 가장 거리가 먼 것은 ?
정답 ② · 지정폐기물 고화처리 후 적정처리 여부를 판정하는 시험 항목에서 거리가 먼 것을 고르는 문제이다. 고화처리의 적정성은 압축강도로 강도 확보 여부를, 투수율로 차수성을, 용출시험으로 유해물질의 용출 억제 여부를 판정하는 세 가지 항목으로 평가한다.
고화처리 적정성은 압축강도·투수율·용출시험 3종으로 판정하며, 인장강도는 평가 항목이 아니다.
시멘트 기초법(Cement-based Process)에 의한 유해폐기물 고화처리시 고화처리된 폐기물은 일반적으로 높은 알칼리성을 띄게 되는데 이는 고화체내의 어떤 성분이 시멘트 성분의 수화반응시 주로 생성되었기 때문인가 ?
정답 ③ · 시멘트 고화처리 시 고화체가 높은 알칼리성을 띠는 원인이 되는 수화반응 생성물을 묻는 문제이다. 시멘트 주요 광물인 규산칼슘(C3S, C2S)이 수화되면 C-S-H 겔과 함께 수산화칼슘 Ca(OH)2가 생성되는데, 이 수산화칼슘이 용해되어 고화체 내부를 pH 약 12의 강알칼리성으로 만든다.
시멘트 수화 시 생성되는 Ca(OH)₂(수산화칼슘, 포틀랜드라이트)가 고화체의 강알칼리성을 만든다.
LCA의 구성요소가 아닌 것은 ?
정답 ② · LCA(전과정 평가)의 구성요소가 아닌 것을 고르는 문제이다. ISO 14040에 따른 LCA의 절차는 목적 및 범위 설정, 목록분석, 영향평가, 해석의 네 단계로 구성된다.
LCA 4단계는 '범위 설정→목록분석→영향평가→해석'이며 Ecobalance는 구성요소가 아니다.
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