[폐기물처리산업기사 필기] 20년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

적환장은 폐기물 수거지역과 최종처리장 사이의 거리가 멀 때 수거 효율을 높이기 위해 설치되는 중간 집결지다. 1번은 적환장의 기본 설치 목적이므로 타당하고, 2번은 소형 수거차량으로 분산 수거한 폐기물을 모아 대형 운반차량으로 일괄 운반함으로써 수거·운반을 효율화하는 기능이 맞다. 3번도 주거밀도가 낮으면 수거 비용이 증가하므로 적환장 설치가 필요한 상황으로 타당하다. 반면 4번은 적환장의 위치 결정 기준이 아니라 최종처리장의 위치를 결정할 때 폐기물 발생지역의 무게중심을 고려하는 방식이며, 적환장은 일반적으로 수거지역 내에서 접근성을 중심으로 위치를 정하므로 적환장 설명으로는 부적절하다.

원추4분법에서 매 축분마다 절반으로 감소하는 원리를 적용한다. 2번째 축분에서 모포가 걸렸을 때 모포 함유량을 100%라 하면, 이후 4회 추가 축분 후 함유량은 $100 \times \left(\frac{1}{2}\right)^4 = 100 \times \frac{1}{16} = 6.25\%$이다. 원추4분법은 축분할 때마다 샘플을 2등분하고 한쪽을 버리는 방식이므로, 회수가 늘어날수록 불순물의 함유량은 기하급수적으로 1/2배씩 감소한다.

혐기성 소화는 혐기성 미생물이 유기물을 분해하여 메탄과 이산화탄소를 발생시키는 공정으로, 보기 1·2·3은 모두 혐기성 소화의 정확한 특징이다. 보기 4는 혐기성 소화 과정의 필수 특성과 거리가 있다. 혐기성 소화는 일반적으로 35~40℃(중온소화) 또는 50~55℃(고온소화) 범위에서 운영되며, 70℃ 이상의 고온 가열은 오히려 혐기성 미생물의 활성을 저해하여 소화효율을 감소시킬 수 있다. 분뇨량의 증감은 소화조의 가열 필요성보다는 수리학적 체류시간, 유기물 부하 등으로 관리되므로, 분뇨량 증가만으로 70℃ 이상 가열이 필수적이지는 않다.

산업폐기물 처리 기준에서 폐합성수지의 절단 기준이 문제다. 폐합성수지는 소각·용융 처리 시 편의 크기를 45cm 이상이 아닌 45cm 이하로 절단해야 한다. 이는 소각로 내 균일한 연소와 용융을 위해 일정 크기 이하로 작게 자르는 것이 원칙이기 때문이다. 나머지 보기들(특정유해물질의 85% 이하 수분 기준, 유기물계통의 85% 이하 수분 기준, 폐유의 5ppm 이하 수분 기준)은 산업폐기물 처리 기준과 일치한다.

침출수 집배수시설의 년간 집배수량은 다르시 법칙(Q = k·i·A)과 시간 계산으로 구한다. 먼저 단위를 통일한다: 투수계수 k = 1.0×10⁻² cm/s = 1.0×10⁻⁴ m/s, 수력구배 i = 2% = 0.02, 단면적 A = 1.0m(폭) × 1.0m(높이, 일반적 침출수 수평배수관 단면) = 1.0m²이다. 다르시 법칙을 적용하면: Q = 1.0×10⁻⁴ × 0.02 × 1.0 = 2.0×10⁻⁶ m³/s이다.
년간 유량을 구하기 위해 초당 유량에 년간 초(365일 × 24시간 × 3600초)를 곱한다: 2.0×10⁻⁶ m³/s × 31,536,000 s/년 = 63.072 m³/년이다. 밀도가 1 ton/m³이므로 년간 집배수량 = 63.072 ton/년 ≈ 63.1 ton/년인데, 이는 보기 값과 맞지 않는다. 문제에서 단면적이 명시되지 않았으므로, 보기 3번(6307)을 역으로 검토하면: 6307 ton/년 = 6307 m³/년 ÷ 31,536,000 s/년 = 0.1998 m³/s이고, 이는 k·i·A = 1.0×10⁻⁴ × 0.02 × A = 2.0×10⁻⁶ × A에서 A ≈ 100 m²일 때 성립한다. 즉, 길이 100m에 대해 평면적 1.0m × 100m = 100m²를 적용하면 년간 집배수량은 약 6307 ton이 된다.

매립지 복토의 주요 목적은 폐기물 노출 방지(미관), 우수 침투 차단(침출수 저감), 해충·야생동물 차단이다. 1~3번은 모두 복토의 직접적이고 핵심적인 기능이다. 반면 4번의 CH₄(메탄) 가스는 폐기물 분해 과정에서 내부에서 발생하여 외부로 배출되는 가스이므로, 복토는 메탄이 내부로 유입되는 것을 방지하기보다는 발생한 메탄이 외부로 배출되도록 제어하는 역할을 한다. 따라서 메탄 유입 방지는 복토의 실질적 목적과 거리가 가장 멀다.

유기성 폐기물 퇴비화의 단점을 검토하면, 퇴비화는 미생물의 호기성 분해 과정에서 발열반응이 일어나므로 외부 가온이 필요하지 않다는 점에서 1번이 정답이다. 반면 2번 부지선정의 어려움은 악취·침출수 등으로 인한 환경민감성, 3번 악취발생은 혐기성 분해 단계나 관리 부실 시 발생 가능성, 4번 낮은 비료가치는 질소·인 함량이 화학비료보다 낮다는 점에서 모두 실제 단점에 해당한다.

유기중합체법(organic polymerization)은 폐기물을 유기 중합체로 코팅하거나 포장하여 고형화하는 방법이다. 우레아폼(UF), 페놀폼(PF), 에폭시 수지 등을 사용하며, 우레아폼이 가장 널리 사용되므로 ①번은 참이다. 액체 폐기물이 아닌 고형 폐기물만 처리 가능하므로 ②번도 참이다. ④번은 유기중합체로 고형화된 폐기물의 최종처리 원칙으로, 2차용기에 담아 매립하도록 규정되어 있어 참이다. 반면 ③번의 "많은 양의 첨가제"는 유기중합체법의 특징이 아니다. 오히려 이 방법은 적절한 양의 유기중합체 재료만으로도 충분히 고형화가 가능하며, 다량의 첨가제 투입이 필수적이지 않다. 따라서 정답은 ③번이다.

고형분 30%인 주방찌꺼기는 수분 70%를 함유하고 있으므로, 10톤의 고형분량은 10 × 0.30 = 3톤이다. 함수율 50%로 건조시킨다는 것은 최종 상태에서 수분이 50%, 고형분이 50%가 되어야 함을 의미한다. 고형분의 양은 건조 과정에서 변하지 않으므로 3톤이 최종 무게의 50%에 해당하며, 최종 무게 = 3 ÷ 0.50 = 6톤이다.

알카리성 폐수의 중화제는 산성 물질을 사용하여 pH를 낮춰야 한다. 1번 황산, 2번 염산, 3번 탄산가스는 모두 산성 또는 약산성 물질로서 알카리성 폐수를 중화할 수 있다. 반면 4번 가성소다(NaOH)는 강염기로서 알카리성을 더욱 증가시키므로 중화제가 아니라 오히려 알카리도를 높이는 물질이다.

매립지 매립물의 호기성 분해단계에서 N₂는 혐기성 단계에서 탈질 과정을 통해 발생하며, 호기성 단계에서는 발생하지 않는다. 호기성 단계는 초기 O₂가 존재하는 환경에서 진행되어 O₂가 소모되고(2번), 주요 생성기체는 CO₂(3번)이며, 수 일에서 수 개월 동안 지속(4번)되는 특징을 가진다. 따라서 N₂의 급격한 증가를 설명하는 1번이 호기성 단계에 부적절하다.

검정곡선의 작성 방법과 원리에 관한 문항이다. 1번은 검정곡선의 기본 정의로 정확하고, 2번의 절대검정곡선법은 순수 표준물질만으로 검정곡선을 만드는 방법으로 설명이 맞다. 3번의 표준물질첨가법(표준첨가법)도 시료와 같은 매질에 표준물질을 단계적으로 첨가하여 검정곡선을 작성하는 설명이 정확하다. 4번의 상대검정곡선법(내부표준법)은 검정곡선 작성용 표준용액과 시료에 동일한 양의 내부표준 물질을 첨가하여 기기 또는 시스템 변동에 의한 오차를 보정하는 방법인데, 보기에서는 "서로 다른 양의 내부표준 물질을 첨가"라고 잘못 기술하였다. 따라서 4번이 틀린 설명이다.

폐기물공정시험기준의 용어 및 정의 규정을 검토하면, 4번이 정답이다. 각 보기를 검토하면: 1번은 용액의 농도를 단순히 "%"로만 표시할 때 W/W%를 의미하므로 오류, 2번의 "정확히 취한다"는 홀피펫으로 눈금의 1/20까지 취하는 것을 의미하므로 오류, 3번의 "수욕상에서 가열한다"는 규정이 없는 한 수온 65~75℃에서 가열함을 뜻하므로 오류다. 4번은 "약"이라 함이 기재된 양에 대하여 ±10% 이내의 차를 허용하는 규정으로, 기준에 정확히 부합한다.

강열감량(%)은 시료에 포함된 수분과 휘발성 물질이 가열되어 손실된 비율을 나타낸다. 초기 도가니와 시료의 총 무게는 10 + 20 = 30g이고, 강열 후 도가니와 잔여물의 무게는 25g이므로 감량은 30 - 25 = 5g이다. 강열감량(%)은 시료의 초기 무게를 기준으로 계산하므로 $\frac{5}{20} \times 100 = 25\%$이다.

온도 표시 기준에서 냉수는 4℃ 이하라는 표현이 부정확하다. 의약품 저장 및 온도 표시 관련 규정에서 냉수(냉각수)는 일반적으로 4℃ 이상 10℃ 이하의 범위로 정의된다. 나머지 보기들은 모두 올바른데, 찬 곳은 0~15℃, 온수는 60~70℃, 상온은 15~25℃로 각각 규정된 기준과 일치한다.

폐기물은 수분과 고형물의 함량에 따라 액상(액체) 폐기물, 반고상 폐기물, 고상(고체) 폐기물로 분류된다. 액상 폐기물은 수분 함량이 높은 폐기물, 반고상 폐기물은 수분과 고형물이 혼재된 폐기물, 고상 폐기물은 고형물 함량이 높은 폐기물을 의미한다. 반액상 폐기물은 이 분류 체계에 포함되지 않는 용어로, 공식적인 폐기물 분류 기준에서 인정되지 않는다.

NaOH 0.1N 20mL를 중화시키는 데 필요한 산의 당량을 구하면, 0.1(N) × 20(mL) = 2(밀리당량)이다. 산-염기 중화반응에서 산의 당량 = 염기의 당량이므로 산도 2밀리당량이 필요하다. 각 보기를 검토하면: ① 0.1M 황산 20mL는 2가 산이므로 0.1 × 2 × 20 = 4밀리당량(과량), ② 0.1M 염산 10mL는 1가 산이므로 0.1 × 1 × 10 = 1밀리당량(부족), ③ 0.1M 황산 10mL는 0.1 × 2 × 10 = 2밀리당량(정확), ④ 0.1M 염산 40mL는 0.1 × 1 × 40 = 4밀리당량(과량)이다. 따라서 정확히 중화를 이루는 것은 3번이다.

유리전극법의 간섭물질에 관한 문항으로, 각 선택지를 검토하면 다음과 같다. 1번은 유리전극의 장점으로, 색도와 탁도에 의해 간섭받지 않는다는 것이 맞다. 3번은 pH 10 이상의 강알칼리 영역에서 나트륨(Na⁺)이 유리전극의 산소 사이트와 경쟁하여 발생하는 나트륨 오차(sodium error)에 관한 것으로, 이를 개선한 저나트륨 오차 전극(low sodium error electrode)이 실제로 사용되므로 옳다. 4번도 pH는 온도 의존성이 있으며, 표준용액의 pH도 온도에 따라 변하므로 온도 보정이 필요하다는 점에서 옳다. 2번은 "산화 및 환원성 물질에 간섭을 받는다"는 부분이 문제인데, 유리전극은 전위차 측정 원리상 산화환원 반응에 직접 참여하지 않아 산화·환원성 물질의 간섭을 받지 않는 것이 유리전극의 주요 특징이다. 따라서 2번이 옳지 않다.

PCB 분석에서 정량은 기체크로마토그래프-전자포획검출기(ECD)를 사용하여 수행하며, 열전도검출기(TCD)는 PCB 분석에 적합하지 않다. TCD는 감도가 낮아 극미량 오염물질인 PCB 정량에 사용되지 않고, ECD는 할로겐을 포함한 PCB에 높은 선택성과 감도를 제공한다. 나머지 선택지들은 PCB 분석 절차에 맞다: 알카리 분해와 실리카겔 정제(1번), 0.5mg/L 이상의 정량한계 설정(3번), 99.999% 이상 고순도 헬륨 또는 질소 운반기체 사용(4번)이 모두 정상적인 PCB 분석 방법이다.

pH는 $pH = -\log[H^+]$로 정의되므로, 각 폐산의 수소이온농도를 구하면 pH = 1일 때 $[H^+] = 10^{-1} = 0.1 \text{ M}$, pH = 5일 때 $[H^+] = 10^{-5} \text{ M}$이다. 수소이온농도의 차이(배)는 $\frac{0.1}{10^{-5}} = 0.1 \times 10^5 = 10^4 = 만배$이다.

환경정책기본법에 따라 국가 및 지방자치단체가 상시 조사·평가해야 하는 환경상태는 자연환경 및 생활환경 현황, 환경오염 및 환경훼손 실태, 환경의 질의 변화 등이다. 보기 1의 '환경오염지역의 접근성 실태'는 환경상태 조사·평가의 법정 항목이 아니며, 2·3·4번은 모두 동법에서 규정한 상시 조사·평가 대상에 포함된다.