개념 한 쪽
금속 회수 및 유해폐기물 고형화 기술은 대상 물질의 물리·화학적 성질에 따라 적합한 방법을 고르는 일이 핵심이다. 고형화법은 폐기물을 불용성 매트릭스로 고정해 용출을 억제하고, 용매추출은 대상물질의 수용해도와 용매 친화성에 따라 회수 가능성이 결정된다. 습식 고온·고압 산화는 액상에서 산소를 공급해 유기물을 산화 분해하는 공정이다.
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출제기준 단원 「각종 금속 회수 기술」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 습식 고온·고압 산화 특징 판단 | 1 | WAO의 산소 필요성과 설비·운전 특성 구별하기 |
| 시멘트·시멘트계 고화제 식별 | 1 | 포틀랜드 시멘트의 주성분 또는 화합물 비중을 가리기 |
| 유기적 고형화·열가소성법 비교 | 1 | 유기적 고형화와 열가소성법의 장단점 및 용출 특성 구분하기 |
고화법은 폐기물을 고체화해 유해성분의 용출을 억제하는 처리 방법이다. 고형화에는 시멘트기초법, 유기적 고형화(아스팔트·열경화성 수지 등), 열가소성 플라스틱법, 피막형성법, 유기중합체법 등 다양한 방법이 있으며 각 방법은 장단점이 상이하다.
유기적 고형화는 아스팔트나 에폭시·폴리에스터 같은 유기 재료로 폐기물을 굳히는 방식이며 수밀성이 크고 재료별로 체적 증가가 다르며 방사성 폐기물 처리에도 적용되는 경우가 있다. 그러나 유기물 재료 특성상 미생물에 의한 분해와 자외선 열화에 취약한 단점이 있다.
열가소성 플라스틱법은 가열하면 녹고 식으면 굳는 아스팔트·파라핀·폴리에틸렌 등을 사용해 폐기물을 밀봉하는 방법이며 물에 녹지 않아 용출손실률이 시멘트 기반법보다 낮고, 재가열로 회수·재활용이 가능한 장점이 있다. 반면 고온에서 분해되는 물질에는 적용하기 어렵고 혼합률이 비교적 높은 특성이 있다.
피막형성법은 폐기물 알갱이 표면을 불용성 피막으로 코팅해 침출성을 낮추는 방법이며 침출성 억제가 대표 장점이다. 유기중합체법은 상온에서 낮은 혼합률로 폐기물을 중합체·촉매로 굳히는 방식이며 고형분 위주의 처리가 가능하나 촉매의 부식성 때문에 특수 혼합장치와 용기 라이너가 필요하고 최종처리 시 2차용기에 넣어 매립해야 하는 단점이 있다.
용매추출은 오염물질을 잘 녹이는 용매를 이용해 폐기물이나 폐수로부터 유기 오염물질을 분리·회수하는 기술이며 대상 물질이 물보다 용매에 더 잘 녹아야 회수성이 높다. 따라서 수용해도가 높은 물질은 용매추출에 부적합하고, 반대로 생물분해가 어렵거나 활성탄 흡착이 비경제적인 고농도 물질, 저휘발성으로 스트리핑이 곤란한 물질은 용매추출의 적합 대상이 될 수 있다.
습식 고온·고압 산화(WAO)는 고온·고압의 액상 상태에서 공기나 산소를 공급해 유기물을 산화 분해하는 기술이며 산소 공급이 필수적이고 설비는 부식성 조건과 고압 설비로 인해 투자·유지비가 크고 주요 설비로 공기압축기·고압펌프·열교환기를 사용한다. 산소가 부족한 조건에서 유기물을 연료화하는 것은 열분해·가스화의 개념으로 구분해야 한다.
유해폐기물의 고형화법을 고를 때는 물성과 처리 목적을 기준으로 선택해야 한다는 점을 예로 든다. 수밀성이 중요하고 재활용 가능성이 필요하면 열가소성 플라스틱법을 고려하고, 침출성 최소화가 최우선이면 피막형성법을 우선 검토해야 한다. 상온에서 낮은 혼합률로 신속히 고형화해야 한다면 유기중합체법이 적절하나 물이 많은 슬러리 형태 폐기물에는 부적합하므로 적용 대상의 수분 함량을 먼저 확인해야 한다.
습식 고온·고압 산화는 유기물 산화가 목적일 때 유리하나 설비 비용과 유지관리 요건을 비교해 경제성이 맞는지 판단해야 한다는 점을 예로 든다. 용매추출은 대상 오염물질의 수용해도 특성을 먼저 평가해 물보다 용매에 잘 녹는 소수성 물질인지 확인하는 단계가 선행되어야 회수 성공 가능성을 높일 수 있다.
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.
고화법은 무기적 고형화와 유기적 고형화 방법으로 나눌 수 있다. 유기적 고형화의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ① · 고화법 중 유기적 고형화의 특징에서 옳지 않은 것을 찾는 문제이다. 유기적 고형화는 아스팔트나 열경화성 수지 등을 이용하며, 수밀성이 크고 다양한 폐기물은 물론 방사성 폐기물 처리에도 적용할 수 있는 것이 장점이다.
유기적 고형화는 수밀성이 크고 방사성 폐기물에도 적용되나, 미생물·자외선에는 약하다.
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