개념 한 쪽
가스상 오염물은 분진과 달리 기체 상태이므로 처리 방법이 다르다. 충진탑과 흡착탑은 기체를 액체나 고체 표면에 흡수·흡착시켜 제거하는 방식이며, 연소는 고온 산화로 유해가스를 무해화하여 폐열을 회수할 수 있는 장점이 있다. 집진장치와 기체 처리 장치의 목적과 원리를 구분하여 적절한 설비를 선택해야 한다.
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출제기준 단원 「가스상 물질의 처리」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 집진장치 선정의 필수 고려사항 구분 | 1 | 기술적 필수 변수와 경제적 부수 효과를 구별하여 필수 아님을 고르기 |
| 충진탑의 제거 원리 판단 | 1 | 충진탑의 작동 원리를 흡수법으로 구분하기 |
| 연소 처리의 장단점 판단 | 1 | 연소에 의한 처리에서 장점과 비용 관련 단점을 대조하기 |
충진탑은 내부를 충진물로 채워 기액(기체와 액체) 간의 접촉 면적을 크게 하여 가스를 액체에 용해시키는 흡수 원리를 이용하는 장치로 설명한다. 패킹은 기체가 통과할 때 표면적을 넓혀 액체와의 접촉 시간을 늘리므로 흡수율을 높이는 역할을 한다.
흡착법은 활성탄 등 고체 표면에 가스 분자를 붙게 하여 제거하는 방식으로, 유기용제 같은 기체상 오염물의 처리에 적합하다. 기체와 입자의 구분이 중요하며, 증기나 가스는 흡착·흡수·연소 등의 방법으로 처리하고 먼지·분진은 집진장치로 처리한다는 원리를 기억한다.
연소에 의한 처리는 고온에서 가스를 산화시켜 무해 물질로 전환하거나 감소시키는 방식이다. 이 방법은 폐열 회수와 높은 제거 효율이 장점이지만, 고온을 유지하기 위한 설비비와 유지관리비가 높아 비용 절감이 장점이 될 수는 없다.
집진장치의 선정 시에는 기술적 필수 변수인 집진효율, 오염물의 물리·화학적 특성(상태·입경 등), 에너지 요구량을 우선 고려해야 한다. 오염물 회수율은 경제적 부수 효과로 분류하여 설비 선택의 필수 기술 조건과 구분하여 판단해야 한다.
기체상 물질을 전기집진기나 여과집진기로 처리하려는 혼동을 피해야 한다. 전기집진기와 여과집진기는 본래 입자상 물질 포집을 위한 장치이며, 기체상 오염물에는 흡착탑이나 흡수장치, 또는 연소법이 적절하다는 점을 준수한다.
문제에서 도장 부스의 유기용제 증기 처리 장치를 묻는다면 '증기=기체'라는 연결고리를 먼저 만든다. 기체상 유기용제는 활성탄 등으로 흡착하는 흡착탑이 적합하므로 집진기류(전기집진기·여과집진기·원심집진기)는 배제한다.
충진탑의 원리를 묻는 문항에서는 '충진탑=기액 접촉 면적 증가=흡수법'이라는 핵심을 제시하면 정답을 고를 수 있다. 응축·원심분리·재연소 등의 원리는 각각 다른 장치의 작동 원리이므로 보기를 통해 소거한다.
연소법의 장단점을 묻는 문제에서는 '폐열 회수 가능·고농도 제거 가능·운전 조절로 유량·농도 변화 대응 가능'을 장점으로, '초기 설비비와 유지비가 높음'을 단점으로 구분하여 설명한다.
다음 중 집진장치의 선정시 반드시 고려해야 할 사항으로 볼 수 없는 것은?
정답 ② · 집진장치를 선정하고 설계할 때는 오염물질의 물리화학적 특성(입자 크기, 농도, 온도, 습도 등) 및 요구되는 집진효율, 설비 설치 공간, 압력 손실에 따른 총 에너지 요구량 등을 반드시 고려해야 합니다. 하지만 집진장치의 기본 목적은 작업장 환경을 개선하고 대기오염물질을 제거하는 것에 있으며, 포집된 '오염물질의 경제적 회수율'은 부수적인 이익을 위한 요소일 뿐 집진장치 선정 시 반드시 고려해야 할 필수 사항(기술적 사양)으로는 볼 수 없습니다.
집진장치 선정의 필수 기술 요소는 효율, 입자 특성, 에너지량이며 회수율은 부수적 사항이다.
가스(Gas)를 제거하는데 사용되는 충진탑(Packed tower)은 주로 어떤 원리를 이용하여 가스를 제거 하는가?
정답 ④ · 문제는 충진탑이 가스를 제거할 때 어떤 원리를 이용하는지를 묻는다. 충진탑은 액체와 기체의 접촉 면적을 넓혀 용해도를 높임으로써 기체상 오염물을 액상으로 흡수하는 흡수법을 이용한다.
충진탑은 기체와 액체의 접촉 면적을 극대화하여 용해도를 높이는 흡수 원리로 가스를 제거한다.
다음 중 유해가스의 처리방법에 있어 연소에 의한 처리 방법의 장점이 아닌 것은?
정답 ② · 문제는 연소에 의한 유해가스 처리의 장점이 아닌 것을 고르라는 것이다. 연소법은 고온 산화로 유해가스를 거의 완전히 분해할 수 있고 폐열 회수가 가능하며 유량·농도 변화에 대응하기 쉬운 장점이 있지만, 고온 설비와 내화물·정밀 제어가 필요하여 시설투자비와 유지관리비가 크다는 점은 단점이다.
연소 처리는 고온 연소로 인해 설비 투자비와 유지비가 타 방법 대비 높은 편이므로, 비용 절감이 장점이 아님.
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