개념 한 쪽
유해가스 처리에는 가스의 화학적·물리적 성질에 맞춘 처리법을 적용해야 한다는 원칙이 핵심이다. 흡수·세정 공정에서는 흡수액의 성질이 처리 효율을 좌우하고, 습식 탈질은 부산물이 많아 2차 처리가 필요하다는 점을 특히 유의해야 한다. 생물여과는 미생물의 분해능력을 이용하지만 생체량 축적으로 장치 막힘 우려가 존재한다.
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출제기준 단원 「흡착 처리설비」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 가스 특성-처리법 매칭 | 1 | 가스의 화학적 성질에 맞는 처리법을 고르는 능력 평가 |
| 흡수액 선택 조건 판단 | 1 | 흡수액의 용해도·휘발성·점도 등 구비요건을 판단하는 능력 |
| 습식 탈질의 단점 판별 | 1 | 습식 탈질법의 부산물 생성과 2차 처리 필요성 판단 |
유해가스 처리법은 가스의 화학적 성질에 따라 적합한 공정을 연결하는 것이 핵심이다. 예컨대 알데하이드 계열인 아크로레인은 황화수소 침전법과 맞지 않고 산화제나 흡수제를 이용한 처리가 적합하다는 설명이 제시되어 있다. 이처럼 가스의 산·염기성, 산화성, 용해도 등 특성에 따라 산화, 흡수, 촉매연소 등 표준 처리법을 선택한다는 관점을 유지한다.
흡수공정에서 흡수제 또는 흡수액 선택은 유사상용의 원리에 기반한다. 흡수액은 처리하려는 가스와 화학적 성질이 유사할수록 용해도가 커져 제거 효율이 향상된다는 점을 핵심으로 삼는다. 또한 흡수액은 휘발성이 작아야 손실이 적고, 점도가 낮아야 장치 내에서 흐름 및 가스-액 접촉이 원활해지며, 빙점·비점 등의 물성도 운전 조건에 적합해야 안정적인 운전이 가능하다고 본다.
흡수탑 설계에서는 제거 효율과 탑 높이 사이의 관계가 로그식으로 표현된다는 점을 기억해야 한다. 제거 효율 η에 대한 전송단위수(NTU)는 -ln(1-η)에 비례하므로 효율을 소폭 높이려 할 때도 필요한 탑 높이는 상당히 증가한다는 점을 이해해야 한다. 예를 들어 효율 90%에서 95%로 올릴 때 NTU와 따라서 탑 높이가 약 1.3배로 증가한다는 설명을 학습 자료가 제시한다.
생물학적 처리(생물여과)는 미생물을 매개로 한 분해 공정이므로 미생물의 생체량 증식에 따른 장치 막힘 위험을 항상 고려해야 한다. 생물여과는 습도 관리가 중요하고 고농도 오염물질에는 적합하지 않은 한계가 있다는 점을 함께 숙지해야 한다.
흡수액 선택 관련 기출유형은 '유사상용'과 물성 조건을 묶어 묻는 경우가 많다. 예를 들어 보기가 용해도 낮음, 점도 큼, 휘발성 큼 등을 나열할 때는 유사상용 원칙과 함께 '휘발성 작음'과 '점도 작음'이 올바른 조건임을 근거로 오답을 제거하면 정답을 도출할 수 있다.
탑 높이 변동 문제는 NTU = -ln(1-η) 관계를 적용해 해결한다. 자료에서 제시한 것을 이용하면 효율 90%에서 95%로 올릴 때 필요한 탑 높이는 이론적으로 약 1.3배가 된다는 계산 과정을 주요 풀이로 제시하면 적절하다.
다음 각 유해가스 처리방법으로 가장 거리가 먼 것은?
정답 ④ · 문제는 특정 유해가스들에 대해 적절한 처리방법을 연결하는 것이다. 아크로레인은 알데하이드계 물질로서 산화 또는 흡수 처리법이 적합하고, 황화수소를 주입해 침전시키는 방식은 아크로레인 처리에 적절하지 않다.
아크로레인은 황화수소 침전법이 아닌 산화 또는 흡수법으로 처리한다.
유해가스 처리장치에 사용되는 흡수제에 관한 설명으로 옳은 것은?
정답 ① · 문제는 유해가스 처리에 쓰이는 흡수제의 올바른 성질을 고르는 것이다. 일반적으로 용해도는 용질과 흡수제의 화학적 유사성에 의해 커지므로 화학적 성분이 유사할수록 용해도가 크고 흡수효율이 높아진다.
흡수제는 용질과 화학적 성질이 유사할수록 용해도가 커져 흡수 효율이 높아진다.
배가스 탈질기술 중 습식법에 관한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?
정답 ② · 문항은 습식 탈질법의 특징 중 사실과 먼 내용을 찾는 문제이다. 습식법은 배가스 중 미세먼지 영향이 적고 SO2와 동시 제거가 가능하다는 장점이 있으나, 반대로 질산염 등 부산물이 많이 생성되어 2차 처리 필요성이 큰 것이 단점이다.
습식 탈질법은 부산물 처리가 복잡하고 고비용이 발생하므로, 부산물 생성이 적고 2차 처리가 불필요하다는 설명은 사실과 반대이다.
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