개념 한 쪽
폐기물 특성 파악은 물리적 조성, 화학적 성분, 함수율, 발열량 등 처리·자원화 계획의 기초자료를 확보하는 과정이다. 분석 결과는 건조·소각·자원화 공정 설계와 계획 수립에 직접 연결된다.
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출제기준 단원 「폐기물 특성 파악」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 조성비 기반 발열량 판별 | 1 | 휘발성고형물 비율과 원소분석치를 환산해 Dulong·저위발열량 계산 절차를 묻는다 |
| 함수율·건조 역산 계산 | 1 | 고형물 불변 원리를 이용해 목표 함수율에 따른 증발량이나 최종 중량을 역산한다 |
| 가중평균으로 전체 함량 산정 | 1 | 분리된 덩어리별 무게와 함량으로 전체 유용성분 비율을 가중평균으로 구한다 |
폐기물의 물리적 조성 분석은 가연성·비가연성 등 분류와 단위 부피당 중량 등 기초 특성을 파악하는 목적을 가진다. 회분(ash)은 건조시료를 전기로에서 약 600~800℃로 가열 연소해 남는 잔류물 무게로 측정한다는 점을 기억한다. 120℃는 수분 건조 온도에 해당하므로 회분 측정 조건과 혼동해서는 안 된다.
폐기물의 함수율은 수분 무게를 전체 무게로 나눈 백분율로 정의한다. 건조·탈수 계산에서 핵심 원리는 '건고물(고형물) 무게는 변하지 않는다'는 점이다. 이 원리를 이용하면 초기와 목표 함수율 및 전체 중량 사이의 관계를 역산해 증발·감량량을 구할 수 있다.
발열량 산출은 화학적 조성에 기반한 경험식으로 접근한다. Dulong(둘롱)의 식은 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 황(S)의 함량을 사용해 발열량을 계산한다는 점이 핵심이다. 질소(N)는 발열에 기여하지 않아 식에 포함되지 않는다. 발열량식은 산소의 존재 형태를 어떻게 가정하느냐에 따라 이름이 달라지며, 예컨대 Steuer식은 산소의 절반이 H2O 형태, 나머지 절반이 CO2 형태로 존재한다고 가정한다.
휘발성고형물 비율과 그 안의 원소분석치를 전체 기준으로 환산해 Dulong 식 등으로 고위발열량을 구하고, 수분 및 생성수의 증발 잠열을 빼 저위발열량을 구하는 절차가 표준 패턴이다. 계산 시에는 휘발성고형물 비율을 곱해 원소량을 환산하고, 수소가 연소해 생성하는 물과 원래 수분을 합해 잠열을 공제하는 과정까지 반드시 포함해야 한다.
폐기물관리 계획 수립 측면에서는 폐기물의 종류별 발생량과 장래 예상량, 감량화·재활용 방안, 소요 재원 확보 등의 거시적 항목을 근거로 기본 계획을 수립한다는 점을 구분해야 한다. 수집·보관·운반·처리의 구체적 기준·방법은 시행규칙이나 고시와 같은 하위 법령에서 정하는 사항으로 기본계획과 구별한다.
대표 계산 1 — 가중평균으로 전체 유용성분 비율 구하기: 총 1,000kg의 폐기물을 두 덩어리로 나누어 한 덩어리는 800kg, 다른 한 덩어리는 200kg일 때 각각의 함량이 25%와 0.15%이면, 각 덩어리의 유용성분 무게 합 = 800×0.25 + 200×0.0015 = 200 + 0.3 = 200.3kg이다. 전체 대비 비율 = 200.3 ÷ 1000 × 100 ≈ 20%가 된다. 핵심은 '각 덩어리 무게×함량 비율의 합을 전체로 나눈다'는 가중평균 원리이다.
대표 계산 2 — 함수율 변화로 증발 수분량 구하기: 처음 함수율 50%인 1,000kg 폐기물의 고형물은 500kg이다. 목표 함수율 20%가 되도록 건조하면 고형물이 전체의 80%를 차지해야 하므로 목표 전체중량 = 500 ÷ 0.8 = 625kg이다. 따라서 증발시켜야 할 수분 = 1000 − 625 = 375kg이다. 핵심은 '고형물 무게는 불변'이라는 점을 기준으로 역산하는 것이다.
쓰레기의 화학적 조성 성분 분석치를 이용하여 폐기물의 발열량을 산출하는 방법으로 Dulong의 식을 들 수 있다. 이 식과 관계 없는 항목은?
정답 ② · 폐기물의 화학적 조성 성분을 바탕으로 발열량을 추정하는 대표적인 경험식인 Dulong(둘롱)의 식은 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 황(S)의 중량 백분율을 주요 변수로 사용하여 계산됩니다. 이 때 질소(N)는 연소 과정에서 실질적인 발열량에 기여하지 않으므로 Dulong의 식 계산에 포함되지 않습니다.
Dulong 식은 C·H·O·S만 사용하며 발열에 기여하지 않는 질소(N)는 제외된다.
쓰레기의 물리적, 조성성분(비)에 관한 설명 중 알맞지 않은 것은?
정답 ④ · 쓰레기의 물리적 조성 및 성분 분석에 관한 설명 중 4번은 명백한 오류입니다. 회분(Ash)을 측정할 때 사용하는 전기로의 가열 온도는 일반적으로 600℃ 내외의 고온(약 550~800℃)에서 일정 시간 가열 연소하여 유기물을 모두 태워 없앤 후 남은 잔류물의 무게를 측정합니다.
회분은 전기로에서 약 600~800℃로 가열 연소시켜 잔류물로 측정하며, 120℃는 수분 건조 온도에 불과하다.
페기물처리기본계획에 포함되어야 할 사항이 아닌 것은?
정답 ② · 폐기물관리법상 '폐기물처리기본계획'은 폐기물의 적정 관리와 자원 순환을 위해 국가 및 지자체가 수립하는 최상위 마스터플랜입니다. 이 계획에는 폐기물의 종류별 발생량 및 장래 예상량, 폐기물 감량화 및 재활용 자원화 방안, 소요 재원의 확보 계획 등 거시적이고 장기적인 정책 방향이 포함되어야 합니다.
폐기물처리기본계획은 발생량 예측, 감량화·자원화, 재원 확보 등 장기·거시 정책만 담는다.
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