악취저감방식

왜 배우는가: 악취저감방식은 하수처리장의 민원과 직결되는 핵심 주제이며, 오존산화법·약액세정법·연소법 등 여러 방식을 특성·장단점 중심으로 비교하라는 문항이 반복 출제되었다. 방식별 원리와 적용 조건을 정확히 구분해 두면 비교 답안을 안정적으로 쓸 수 있다.

출제 이력: 제128회 4교시 5번, 제99회 4교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

악취저감방식은 악취물질을 흡착·흡수·산화·연소·생물분해 등으로 제거하거나 무취화하는 처리 방법의 총칭이다.

핵심 키워드

• 악취저감방식: 악취물질을 제거하거나 무취화하는 처리 방법의 총칭
• 약액세정법: 약액과 악취가스를 접촉시켜 중화·산화로 제거하는 흡수 방식
• 연소법: 악취가스를 고온에서 산화분해해 이산화탄소와 물로 바꾸는 방식
• 오존산화법: 오존의 강한 산화력으로 악취물질을 분해하는 화학적 산화 방식
• 활성탄흡착법: 활성탄 표면에 악취물질을 흡착시켜 제거하는 물리·화학적 흡착 방식
• 토양탈취법: 토양 미생물의 흡착·분해 작용을 이용하는 생물학적 탈취 방식
• 생물탈취: 미생물의 효소작용으로 취기물질(주로 유기물)을 분해하는 방식
• 폭기조 탈취: 활성오니 조에 악취가스를 접촉시켜 흡수·산화분해하는 방식

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 하수처리장에서 나는 냄새를 공기 중으로 내보내기 전에 잡아 없애는 장치와 방법이다. 악취는 황화수소, 메르캅탄류, 암모니아, 아민류 등이 주류를 이루며 농도는 낮지만 후각을 자극해 민원의 대상이 된다.

악취저감방식은 악취물질의 성질에 따라 크게 나뉜다. 산성 가스는 알칼리 약액으로 중화하고, 알칼리성 가스는 산성 약액으로 중화한다. 산화력이 강한 약제나 고온 연소로 분해하기도 한다. 또 활성탄 같은 흡착제에 붙이거나, 미생물의 분해 작용을 이용하기도 한다.

흡착은 악취물질이 흡착제 표면에 달라붙는 현상이다. 물리적 흡착은 가역적이고 인력에 의하며, 화학적 흡착은 결합력이 강해 비가역적이다. 산화는 산화제가 악취물질의 전자를 빼앗아 분해하는 반응이다. 중화는 산과 염기가 반응해 염을 만드는 반응으로, 황화수소와 암모니아 같은 가스를 약액으로 잡는 기본 원리다. 연소분해는 가연성 악취물질을 고온에서 태워 무취성 가스로 바꾸는 과정이다.

악취물질은 대부분 유황이나 질소를 함유한 유기물이고 가연성이 많다. 그래서 적정 온도에서 연소하면 이산화탄소와 물 같은 무취 가스가 된다. 이 점이 연소법이 탄화수소계 악취에 특히 유리한 이유다.

3. 등장 배경과 필요성

도시화와 인구 집중으로 하수처리장 같은 환경기초시설이 주거지 가까이 들어서게 되었다. 하수나 폐기물 처리 과정은 그 자체로 악취물질을 만들어 내며, 이 악취는 님비현상을 일으키는 민원의 원인이 된다. 그래서 공정의 효율만큼이나 악취를 어떻게 잡느냐가 사업의 성패를 좌우하게 되었다.

대기환경보전법과 악취방지법은 배출시설에서 나오는 악취를 규제하고 있으며, 규제 기준은 점점 강화되는 추세다. 악취방지법은 지방자치단체의 장이 설치·운영하는 공공하수처리시설과 분뇨처리시설을 대상으로 5년마다 기술진단을 실시하도록 정하고 있다. 기술진단 결과 악취저감 조치가 필요하면 지방자치단체가 계획을 세워 시행해야 한다.

그러나 악취제어기술은 아직 보편화되지 않았고 수준도 낮은 편이다. 흡착, 응축, 마스킹은 처리비용이 높거나 효율이 낮아 전처리나 후처리로 부분 적용되는 데 그친다. 흡수 방식은 약품의 화학반응을 쓰므로 약품비와 반응물질 재처리 비용이 많이 든다. 반면 생물학적 탈취는 탈취효율과 경제성을 함께 갖춰 주목받고 있다. 따라서 악취 농도, 가스 성상, 풍량, 비용을 함께 고려해 방식을 선택하는 능력이 필요하다.

4. 구성요소·원리·절차

악취저감방식은 악취가스를 포집해 덕트로 이송하고, 처리설비에서 악취물질을 제거한 뒤 배출하는 흐름으로 구성된다. 처리방식마다 제거 원리가 다르므로 구성요소도 달라진다. 답안에는 포집계, 이송계, 처리계, 배출계로 나누어 쓰면 구조가 분명해진다.

처리계의 원리는 크게 네 가지로 나뉜다. 첫째 산화분해는 오존이나 연소열로 악취 유기물을 CO₂, H₂O 등으로 바꾸는 방식이다. 둘째 화학흡수는 산·알칼리 약액에 황화수소, 암모니아 등을 중화 또는 산화시켜 용해·포집하는 방식이다. 셋째 물리흡착은 활성탄 표면의 세공에 악취 분자를 붙잡는 방식이다. 넷째 생물분해는 미생물이 악취 물질을 영양분으로 삼아 분해하는 방식이다.

악취저감은 악취 물질의 성질(산성·염기성·가연성·수용성)에 맞춰 방식을 고르는 것이 핵심이다. 약액세정법은 산성 가스와 염기성 가스를 분리해 처리하는 것이 바람직하다.

절차는 다음과 같다.

• 악취 발생원을 밀폐하고 음압을 걸어 가스를 포집한다.
• 송풍기로 악취가스를 전처리설비로 이송한다.
• 분진과 미스트를 제거해 처리설비의 성능 저하를 막는다.
• 악취 성분에 맞는 처리설비(산화·흡수·흡착·생물)에서 제거한다.
• 처리 후 농도를 측정해 배출 기준을 만족하면 굴뚝으로 방출한다.
• 세정수·흡착제·생물상 등 부산물은 별도로 처리하거나 재생한다.

악취 제거효율은 다음 식으로 나타낸다.

$\eta = \frac{C_{in}-C_{out}}{C_{in}} \times 100$

여기서 C_{in}은 처리 전 농도(ppm 또는 ㎎/㎥), C_{out}은 처리 후 농도, \eta는 제거효율(%)이다. 예를 들어 처리 전 C_{in}=50 ppm, 처리 후 C_{out}=5 ppm이면 \eta=\frac{50-5}{50}\times100=90\%이다. 결과는 상식 범위 안이다.

5. 관련 법령·기준·표준

악취 규제는 「악취방지법」이 기본이며, 지방자치단체의 장이 설치·운영하는 하수처리시설은 같은 법 제16조의2에 따라 5년마다 기술진단 대상이다. 악취 배출 기준은 「악취방지법」 시행규칙의 배출허용기준과 복합악취 지정 기준에 따른다. 하수처리장 내부 설비 설계는 소방·건축 등 별도 기준과 함께 적용된다.

악취방지법은 생활악취와 사업장 악취를 함께 규제한다. 기술진단 대상은 공공하수처리시설과 분뇨처리시설을 포함한다. 악취저감 조치 결과는 기후에너지환경부장관에게 통보해야 한다.

표의 기술진단 주기는 법에 명시된 값이다. 기준 수치를 답안에 쓸 때는 물질명과 단위(ppm 또는 ㎎/㎥)를 함께 적어야 한다.

황화수소·암모니아 등 악취물질별 허용농도는 규제 대상 물질과 배출 조건에 따라 달라진다. 따라서 답안에는 물질 기준과 배출시설 종류를 함께 쓴다.

6. 유형과 비교

악취저감방식은 악취가스를 화학적 산화, 흡수·중화, 열분해, 흡착, 생물학적 분해로 제거하는 방식으로 나눈다. 시험에서는 방식별 원리와 장단점을 묻기 때문에, 방식별 특성을 같은 기준으로 비교해 두어야 한다.