2024 지방직 9급 7번 풀이 - 혐기성 소화 시 발생하는 에너지 가스

2024년 지방직 9급 환경공학개론 7번 문제는 유기성 폐기물을 산소가 없는 상태에서 분해할 때 발생하는 가스 중 에너지원(연료)으로 활용 가능한 성분을 찾는 문제입니다. 이는 폐기물 에너지화(Waste to Energy)의 가장 핵심적인 기초 지식입니다.

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7. 유기성 폐기물을 혐기성 소화 시 나오는 가스의 성분 중 에너지로 사용되는 것은?

① NO2

② CH4

③ HCHO

④ PAN

💡 AI와 함께하는 명쾌한 풀이

혐기성 소화(Anaerobic Digestion)란 산소가 없는 조건에서 미생물이 유기물을 분해하는 과정을 말합니다. 이 과정의 최종 결과물로 생성되는 가스를 바이오가스(Biogas)라고 부르며, 주성분은 다음과 같습니다.

1. 메탄 (CH_4): 약 60~70%를 차지하며, 가연성 가스이기 때문에 에너지(발전, 난방 등)로 직접 사용이 가능합니다.
2. 이산화탄소 (CO_2): 약 30~40%를 차지하며, 에너지는 없지만 바이오가스의 주요 구성 성분입니다.
3. 기타: 암모니아(NH_3), 황화수소(H_2S) 등이 소량 포함됩니다.

✅ 정답 및 해설

정답: ② CH_4 (메탄)

• 원리 이해: 혐기성 소화의 최종 단계인 '메탄 형성 단계'에서 메탄 생성균에 의해 메탄(CH_4)이 생성됩니다. 이 메탄은 천연가스의 주성분이기도 하며, 발열량이 높아 훌륭한 에너지원이 됩니다.
• 선지 분석:
  • ① NO_2 (이산화질소) : 대기 오염 물질로, 연소 과정에서 발생하는 가스입니다.
  • ③ HCHO (포름알데히드) : 유해 화학 물질(발암성)로 에너지원으로 쓰이지 않습니다.
  • ④ PAN (퍼옥시아세틸 나이트레이트) : 대기 중 광화학 반응으로 생성되는 2차 오염 물질입니다.

📝 핵심 개념 정리 (티스토리 요약 노트)

혐기성 소화 3단계

1. 가수분해: 큰 유기물을 작게 쪼개는 단계
2. 산 형성 단계: 유기산을 생성하는 단계 (pH 저하 발생)
3. 메탄 형성 단계: 유기산 등을 이용해 메탄(CH_4)과 이산화탄소를 생성하는 단계 (에너지 회수 핵심)

🌟 한 줄 요약

"쓰레기가 보물이 되는 마법! 혐기성 소화의 주인공은 바로 에너지 덩어리 '메탄'입니다."

⚠️ 수험생 함정 포인트

가끔 문제에서 "혐기성 소화 시 가장 많이 발생하는 가스"를 묻는지, "에너지로 사용되는 가스"를 묻는지 잘 보아야 합니다. 두 경우 모두 보통은 메탄이 정답이 되지만, 이산화탄소(CO_2)와 헷갈리지 않도록 주의하세요!