개념 한 쪽
고형화·안정화 기술은 유해물질을 물리적·화학적으로 고정하거나 굳혀 이동·용출을 억제하는 처리법이다. 대표적 방법으로는 고온에서 용융해 유리처럼 굳히는 유리화, 석회와 포졸란을 혼합해 중화·경화를 유도하는 석회기초법, 시멘트 계열의 고화 처리가 있다. 각 방법의 적합성은 대상 오염물의 성상에 따라 판단한다.
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출제기준 단원 「고형화·안정화, 고화 기술」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 활성탄 흡착 특성 판별 | 1 | 어떤 성질의 물질이 활성탄에 잘 흡착되는지 가리기 |
| 용매추출 적용성 판단 | 1 | 용매추출에 적합한 폐기물 특성 여부 판별 |
| 포졸란 해당 여부 판별 | 1 | 석회기초법에서 포졸란으로 쓰이는 물질 가려내기 |
고형화·안정화는 폐기물 중 유해물질을 고정하거나 불활성화해 환경으로의 확산을 줄이는 기술을 통칭한다. 유리화는 폐기물을 고온으로 용융해 냉각 시 유리상태로 굳히는 방식으로, 고온열을 통한 물리적 고정이 핵심이다. 다른 한 축은 시멘트류·석회 등 결합재와의 혼합으로 고형화를 유도하는 방법이며, 이때 포졸란 같은 미세한 반응성 물질을 첨가하면 석회와 반응해 경화성을 높인다.
석회기초법은 석회와 포졸란을 폐기물과 혼합해 중화 및 기계적 강도를 확보하는 안정화 공법이다. 포졸란은 자체로는 경화성을 갖지 않지만 석회(CaO) 및 물과 만나 비정질 규산(SiO2) 성분과 반응해 불용성·수밀성의 결합물을 형성해 굳는 특성이 있다. 고로슬래그, 플라이애시(fly ash), 시멘트 킬른 더스트(cement-kiln dust)가 석회기초법에서 흔히 쓰이는 포졸란 물질이다.
포틀랜드 시멘트 계열을 이용한 고화처리는 결합재의 화학적·물리적 특성에 의존한다. 보통 포틀랜드 시멘트의 주성분은 석회원료 기원으로 CaO가 가장 많이 포함되며, SiO2가 그 다음으로 많이 들어간다. 이러한 조성은 시멘트가 경화·결합 작용을 수행하는 기반이 되며, 폐기물의 물리적 고정과 일부 화학적 봉쇄에 기여한다.
고형화·안정화 기술의 선택은 폐기물 성상과 처리 목표에 따라 결정한다. 예를 들어 난분해성·고농도의 유기물은 활성탄 흡착이나 용매추출 등의 전처리를 고려할 수 있고, 현장 조건이나 경제성을 따져 적절한 포졸란·결합재의 사용량과 공정을 설계해야 한다.
석회기초법의 포졸란 예시가 아닌 것을 묻는 문제에서 모래(sand)는 포졸란이 아니므로 정답으로 고른다. 포졸란은 석회와 반응해 스스로 굳는 성질을 가진 미세 분말이며, 고로슬래그·플라이애시·시멘트 킬른 더스트가 전형적 포졸란이다. 모래는 비활성 골재라 포졸란 범주에서 제외된다.
고형화·안정화와 관련된 선택형 문항은 보통 '같은 범주인지 아닌지'를 묻거나, 특정 물질의 활성 성분을 구분하게 한다. 예컨대 포졸란의 활성 성분은 비정질 규산(SiO2)이지 CaO가 아니라는 점을 확인해야 한다. 또한 보통 포틀랜드 시멘트의 최다 성분이 CaO라는 사실을 근거로 성분 순위를 판별하는 문제가 출제될 수 있다.
처리법 적용의 적합성을 물을 때는 폐기물 특성 기반의 배제 논리를 사용한다. 예를 들어 용매추출은 오염물이 추출용매에 '선택적으로' 잘 녹아 분리·회수가 가능한 경우에 적합하므로, 분배 선택성이 낮은 물질은 용매추출에 부적합하다고 판단한다.
활성탄 흡착과의 관계에서 고형화·안정화의 적용을 묻는 경우도 있다. 활성탄 흡착은 비극성·소수성·분자량 큰 유기물에 유효하므로, 극성·친수성 물질은 흡착으로 제거가 어렵고 다른 처리법을 우선 검토해야 한다.
유해폐기물을 물리화학적으로 처리하기위한 방법중 활성탄 흡착에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ③ · 활성탄 흡착에 관한 설명 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 활성탄 흡착은 분자량이 크고 극성이 낮으며 수중 용해도가 낮은 화학물질일수록 잘 이루어지는 경향이 있다.
활성탄 흡착은 분자량이 크고, 극성이 낮으며, 용해도가 낮은 물질일수록 잘 된다.
유해폐기물 처리방법중 용매추출방법으로 적용할 수 있는 폐기물의 특성과 가장 거리가 먼 것은?
정답 ② · 용매추출방법으로 처리하기에 적합하지 않은 폐기물 특성을 고르는 문제이다. 용매추출은 오염물질이 추출용매에 선택적으로 잘 이행하는, 즉 높은 분배계수를 가지는 물질일 때 경제적으로 적용 가능하다.
용매추출은 추출용매에 대한 선택성(분배)이 높은 물질에 적합하고 낮으면 부적합하다.
석회기초법은 석회와 함께 미세한 포졸란(Pozzloan)물질을 폐기물과 섞는 방법이다. 이 처리에서 가장 일반적으로 쓰이는 포졸란물질이 아닌 것은?
정답 ② · 석회기초법에 쓰이는 포졸란 물질이 아닌 것을 고르는 문제이다. 포졸란 물질은 석회와 반응하여 경화하는 미세한 분말로, 석회기초법에서는 슬래그, 플라이애시, 시멘트 킬른 더스트가 가장 일반적으로 사용된다.
석회기초법의 포졸란 물질은 슬래그·플라이애시·킬른더스트이고, 비활성인 모래(sand)는 제외된다.
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