개념 한 쪽
기타 생물학적 처리 기술은 유기성 폐기물을 미생물의 작용으로 안정화하거나 자원화하는 다양한 방법을 말한다. 본 개념에서는 퇴비화의 조건과 C/N비, 바이오벤팅과 바이오스파징의 적용 심도 구분, 지하수 산소 공급 대체물질, 일괄 배양(배치 배양) 성장 단계, 사료화 설비 요건, 슬러지 수분 조절 계산 등을 중심으로 핵심 원리를 정리한다.
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출제기준 단원 「기타 생물학적 처리 기술」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| C/N비 특성 판별 | 1 | 폐기물별 C/N비 특성과 퇴비화에서의 영향 판단 |
| 퇴비화 조건·변화 | 1 | 퇴비화의 수분·온도·C/N비 변화 방향 및 조건 확인 |
| Bioventing 특징 판별 | 1 | 바이오벤팅의 적용 심도와 장단점 구분 |
퇴비화는 호기성 미생물이 유기물을 분해하는 과정으로 수분·온도·pH·산소 등이 반응 속도와 완숙도에 영향을 준다. 일반적으로 최적 함수율은 50~60%이고 내부 온도는 55~65℃ 범위에서 활발한 분해가 진행되며 60~70℃에서는 병원균과 회충란이 사멸한다. 퇴비화가 진행되면 탄소는 CO2로 방출되고 질소는 상대적으로 남아 최종적으로 C/N비는 초기보다 낮아진다. C/N비가 지나치게 높으면 질소 부족으로 분해가 늦어지고, 지나치게 낮으면 남는 질소가 암모니아로 전환되어 악취와 양분 손실을 유발한다. 본 재료에서는 '가장 빠른 퇴비화 범위는 25~50'과 '일반적 적정 지표로 약 20~30'이라는 두 표현을 함께 제시한다.
바이오벤팅(Bioventing)은 불포화층(지하수면 위, 마른 지층)에 저유량 공기를 주입하여 산소를 공급하고 토양 미생물에 의한 분해를 촉진하는 공법이다. 저유량 운전이므로 배출가스 처리를 별도로 요구하지 않는 경우가 많고 장치가 비교적 단순하여 설치가 용이하다. 반면 포화층(지하수면 아래, 물이 찬 층)에 적용하는 경우는 바이오스파징의 범주에 속한다.
지하수 등 현장 In-situ 생물학적 정화에서 산소 공급이 어려운 경우에는 분해하면서 서서히 산소를 방출하는 물질을 주입하여 미생물의 호기성 분해를 보조한다. 과산화수소(H2O2)는 물 속에서 분해되어 산소를 발생시키므로 지하수 산소 공급 대체물질로 적절하다. 반대로 이산화탄소는 산소원을 제공하지 못하고, 에탄올은 단순 탄소원으로 산소 공급 대체물질로 적합하지 않으며, 인산염은 영양염으로서 산소 발생 기능이 없다.
일괄 배양(배치 배양)에서 미생물의 성장 단계는 적응기를 거쳐 대수성장(지수성장) → 감소성장 → 내생성장(정체 및 사멸 균형) 순으로 진행한다. 이 흐름의 핵심은 공급되는 영양분이 고갈되면서 증식 속도가 차례로 둔화된다는 점이다.
사료화 기계설비는 처리시간이 짧고 고품질 사료를 생산하며 2차 환경오염(오수·소음 등)을 유발하지 않아야 하고, 미생물 첨가제의 안정적 공급과 활성 유지가 가능해야 하며 내부식성이 확보되고 소요부지가 적어야 한다.
혼합 후 수분함량 문제는 물질수지(특히 물과 고형물 보존)에 기반해 방정식을 세워 해결한다. 예컨대 슬러지와 톱밥을 혼합해 목표 수분율을 맞추는 경우 고형물 질량은 보존된다는 점을 항상 기준으로 삼아야 한다.
수분함량 혼합 계산 대표 예시: - 조건: 슬러지 1톤(1000kg), 수분 90% → 물 900kg, 고형물 100kg. 톱밥 S kg, 톱밥 수분 20% → 물 0.2S, 고형물 0.8S. 목표 수분 60% 조건을 세운다. - 식 설정: (900 + 0.2S) / (1000 + S) = 0.6 - 풀이: 900 + 0.2S = 600 + 0.6S → 300 = 0.4S → S = 750kg - 결론: 슬러지 톤당 톱밥 750kg을 첨가해야 수분함량을 60%로 낮출 수 있다.
비교·판단형 예시: - 바이오벤팅과 바이오스파징 구분 팁: '벤팅 = 불포화층에 공기 저유량 주입(마른 땅 숨 쉬기), 스파징 = 포화층에 주입(물 속 거품)'으로 구분한다. - 퇴비화 C/N비 주의점: 가장 빠른 분해 범위는 25~50으로 기억하고, 일반적 적정 지표로 약 20~30 범위를 함께 고려한다.
퇴비화를 하기 위한 유기성폐기물의 [탄소/질소비]에 관한 설명으로 알맞지 않는 것은?
정답 ④ · 퇴비화의 탄소질소비에 관한 설명 중 알맞지 않은 것을 고르는 문제이다. 탄소는 미생물의 에너지원으로 쓰이고 질소는 단백질 합성에 주로 사용되며, 탄소질소비가 20보다 낮으면 과잉 질소가 암모니아로 변하여 pH를 상승시킨다는 서술은 모두 올바른 이론이다.
호기성 퇴비화에 대한 다음 설명중 틀린 것은?
정답 ④ · 호기성 퇴비화에 대한 설명 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 퇴비화가 진행되는 동안 탄소는 미생물의 대사로 이산화탄소로 방출되어 소비되는 반면 질소는 계내에 잔류하므로, 완숙된 퇴비의 C/N비는 초기의 약 30에서 10~20 수준으로 하락한다.
퇴비화가 끝나면 탄소는 CO2로 소비되어 C/N비는 하락한다 — 상승이라는 서술이 틀리다.
토양오염정화 방법 중 Bioventing 공법의 장단점으로 틀린 것은?
정답 ③ · 바이오벤팅 공법의 장단점 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 바이오벤팅은 불포화층, 즉 통기대에 저유량의 공기를 주입하여 호기성 미생물의 분해를 촉진하는 토양정화공법이다.
바이오벤팅은 불포화층(통기대)에 저유량 공기를 주입해 미생물 분해를 촉진하는 공법, 포화층 적용은 바이오스파징.
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