개념 한 쪽
시료 전처리는 많은 폐기물에서 대표성을 유지하며 분석 가능한 크기와 양으로 줄이는 과정을 말한다. 대표적인 축소법은 구획법, 교호삽법, 원추사분법이며, 입경 기준에 따라 분쇄·체질이 요구된다.
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출제기준 단원 「시료 전처리」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 교호삽법 절차 판단 | 1 | 절차 서술에서 '교대로' 키워드로 교호삽법을 특정하는 능력 |
| 원추사분법 계산 | 1 | 원추사분법의 지수적 감소(1/2^n)를 적용한 남은 질량 계산 |
| 원추사분법 원리 설명 | 1 | 원추사분법의 절차와 각 반복에서 절반으로 감소하는 원리를 묻는 이해형 |
시료 전처리는 먼저 이물질을 제거하고 입경에 따라 조제해야 한다. 입경 5mm 미만은 그대로 사용하고, 입경 5mm 이상은 분쇄·체질하여 0.5~5mm 범위로 조제한다는 규정이 있다. 이 규정은 분석에 적합한 입도 범위를 확보하기 위한 기준이다.
축소방법은 구획법, 교호삽법, 원추사분법 등이 있다. 구획법은 시료를 여러 구획으로 나눈 뒤 일정 구획을 취해 혼합하는 방식이며, 대표적으로 20개 구획을 만드는 절차가 설명된다. 구획법은 격자 방식으로 일부 구획만 취하는 접근법이다.
교호삽법은 시료를 원추로 쌓아 장소를 바꿔 다시 쌓은 뒤 장방형으로 도포하고, 그 육면체의 측면을 교대로 돌리며 균등량씩 떠서 두 개의 원추를 만든 다음 그중 하나를 버리는 방식이다. 핵심 키워드는 '교대로 떠서 두 원추 형성 후 하나 버림'이다.
원추사분법은 시료를 원추 모양으로 쌓아 꼭지를 눌러 평평하게 만든 뒤 십자로 4등분하고, 대각선 위치의 두 덩어리만 모아 나머지를 버리는 축소법이다. 이 방법은 한 번 조작할 때마다 시료 양이 절반으로 줄어드는 특징이 있다. 따라서 반복 횟수 n에 따라 최종 잔량은 처음 양 × (1/2)^n으로 계산된다.
축소법 문제는 절차의 핵심 키워드로 판별할 수 있다. '교대로'는 교호삽법, '십자 4등분·대각선 2개'는 원추사분법, '구획 20개'는 구획법으로 연결하면 오답을 쉽게 소거할 수 있다.
원추사분법의 계산 예를 보인다. 초기 시료 100g을 원추사분법을 세 번 반복하면 남는 양은 100 × (1/2)^3 = 12.5g이다. 초기 시료 1,000g을 네 번 반복하면 1,000 × (1/2)^4 = 62.5g이 된다. 일반식은 최종 시료 = 초기량 × (1/2)^(반복횟수)이다.
교호삽법의 절차 예시를 요약하면, 원추 쌓기 → 장소 변경 후 재쌓기 → 장방형 도포 → 육면체 측면을 교대로 돌리며 균등량 취해 두 원추 형성 → 한 원추 폐기 순서이다. '교대로'라는 단어가 보이면 교호삽법을 선택하면 된다.
구획법은 20개 구획을 만들고 균등량을 혼합하여 일부 구획을 취하는 방식이므로, 격자·구획·혼합이라는 키워드를 통해 문제를 풀면 된다.
폐기물시료를 조제하기 위한 축소방법중 쌓여진 육면체의 측면을 교대로 돌면서 균등량씩을 취하여 두개의 원추를 쌓고 이중 하나는 버리면서 계속 시료의 크기를 줄이는 방법은?
정답 ② · 폐기물 시료의 축소 방법 중 교호삽법(또는 교호원추법)은 시료를 원뿔 모양으로 쌓은 후 육면체 형태로 만들고, 측면을 교대로 돌면서 균등량씩 취해 새로운 두 개의 원추를 만드는 과정을 반복하여 시료량을 줄여나가는 방법입니다. 이를 통해 시료의 대표성을 유지하면서 분석에 적합한 크기로 시료를 축소할 수 있습니다.
교호삽법은 육면체의 측면을 교대로 돌며 균등량씩 취해 두 원추를 만들고 하나를 버리는 축소법이다.
100g의 시료에 대하여 원추 4분법을 3회 조작하면 시료는 몇 g이 되는가?
정답 ② · 원추 4분법을 3회 조작한 후 남는 시료의 양을 계산하는 문제이다. 원추 4분법은 1회 조작마다 시료가 절반으로 줄어드는 축분 방법이다.
원추 4분법은 1회 조작마다 시료가 1/2로 줄므로 100g×(1/2)³=12.5g이다.
1,000g의 시료에 대하여 원추 4분법을 4회 조작하면 시료는 몇 g이 되는가?
정답 ② · 원추 4분법을 반복 수행할 때 시료량의 감소를 계산하는 문제이다. 원추 4분법은 시료를 원뿔로 만들어 편 후 4등분하여 대각선 방향의 두 등분만 남기는 조작이므로 한 번 조작할 때마다 시료가 절반으로 줄어든다.
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