개념 한 쪽
물리적 처리기술은 오염물질을 화학적으로 분해하지 않고 위치나 상으로 분리·전환하여 제거·회수하는 방식이다. 대표적인 기법으로 토양세척, 토양증기추출(진공추출), 열탈착, 전기응집에 의한 상분리 등이 있으며 고화처리는 폐기물을 고체 덩어리로 만들어 처분하기 쉽게 하는 방법이다. 각 기법은 대상 오염물의 성질과 토양 특성에 따라 선택해야 하며 기법별 핵심 인자와 평가 항목이 서로 다르다.
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출제기준 단원 「기타 물리적처리 기술」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 시멘트 주성분 판별 | 1 | 포틀랜드 시멘트의 주성분이 무엇인지 묻는 유형 |
| 고화처리 적정성 항목 판단 | 1 | 고화처리 후 어떤 시험항목으로 적정성을 판단하는지 가리는 유형 |
| 수화생성물 역할 구분 | 1 | 시멘트 수화생성물 중 알칼리성의 원인을 묻는 유형 |
토양세척법은 물이나 세척제를 이용해 흙 입자 표면에 결합된 오염물을 탈리·분리하는 기술이다. 계면활성제·산·염기·착염제 등을 사용해 오염물의 표면장력을 낮추거나 금속을 용출시켜 분리하며 투수성·분배계수·차단벽 유무 같은 물리적 조건이 적용성의 주요 인자가 된다. 토양세척은 입자에 결합한 비휘발성 물질이나 중금속 정화에 적합하며 휘발성 오염물질에는 적합하지 않다.
토양증기추출법(진공추출)은 토양 공극의 공기를 진공으로 흡인하여 휘발성 유기물질을 증기로 뽑아내는 현장처리 기법이다. 이 기법의 성패는 오염물질의 증기압, 토양의 공기투과성, 그리고 헨리상수에 의해 좌우된다. 분배계수나 투수계수와 같은 물의 거동 지표는 주로 액상 기반의 세척 공정에서 중요하므로 기법 구분 시 혼동하지 않아야 한다.
열탈착법은 오염토양을 가열해 오염물질을 증기 형태로 전환하여 별도 처리시설로 이송하는 방법으로, 오염물을 직접 분해하지 않고 처리하기 쉬운 형태로 바꾸는 것이 특징이다. 이 기법은 토양의 입경이나 형태 영향이 적어 탄화수소계 오염에 효과적이며, 분해형 공정과 구분하여 선택해야 한다.
고화처리는 시멘트계나 석회계, 열가소성 플라스틱법 등으로 폐기물을 굳혀 처분 가능하게 만드는 기술이다. 시멘트기초법에서는 규산칼슘 성분의 수화로 C-S-H 겔과 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 생성되고, 이 중 Ca(OH)2가 고화체의 높은 알칼리성을 야기하여 중금속의 침전·고정을 돕는다. 고화처리 후 적정성 평가는 압축강도·투수율·용출시험의 3항목을 중심으로 수행한다.
기법별 특징을 한 문장으로 정리하면, '날아갈 물질은 증기로 뽑아내고(증기추출), 붙어 있는 물질은 씻어낸다(세척), 열로 떼어내면 입경 영향이 적다(열탈착), 고형화하면 처분성이 개선된다'는 구분 원리를 기억하면 실전에서 유용하다.
문제에서 휘발성 오염물질과 비휘발성 중금속이 함께 언급되면 휘발성 부분은 증기추출이나 열탈착을, 입자에 결합한 금속성 오염은 토양세척이나 고화처리를 고려하는 선택 근거로 삼아야 한다. 고화처리 결과의 적정성 판정 문제가 나오면 '압축강도·투수율·용출시험' 세 항목을 떠올려 예외 선지를 소거하면 정답을 빠르게 찾을 수 있다. 시멘트 관련 문항에서는 시멘트의 주성분이 CaO이며 수화반응으로 생성된 Ca(OH)2가 고화체의 강알칼리성을 만든다는 사실을 근거로 답을 결정하면 된다.
흔히 사용되는 폐기물 고화처리 방법은 보통 포틀랜드 시멘트를 이용한 방법이다. 보통 포틀랜드 시멘트의 주성분은?
정답 ④ · 폐기물 고화처리에 쓰이는 보통 포틀랜드 시멘트의 주성분을 묻는 문제이다. 보통 포틀랜드 시멘트의 산화물 조성은 CaO가 약 60~65%로 가장 많고, 다음이 SiO₂ 약 21%, 그 뒤로 알루미나와 Fe₂O₃가 뒤따른다.
보통 포틀랜드 시멘트의 주성분은 석회(CaO)로 전체의 약 60~65%를 차지한다.
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.
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