수도권매립지 온실가스 배출량 직접측정(Tier4)에 대한 검토

전은정 ( Eun-jeong Jeon ),이경호 ( Kyeong-ho Lee ),이영민 ( Young-min Lee ),류돈식 ( Don-sik Ryu ),이호연 ( Ho-yeon Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2018 No.1

폐기물매립지에서 폐기물의 혐기성분해과정에서 발생하는 매립가스는 주요 성분으로서 메탄(CH₄), 이산화탄소(CO₂)를 포함하고 있다. 매립가스 중 메탄은 신재생에너지로서 활용가치가 높은 반면, 온실가스 감축 대상으로서 관리되고 있다. 고형폐기물의 매립부분 온실가스 배출량 산정을 위해 ‘온실가스·에너지 목표관리 운영 등에 관한 지침’에서는 ‘2006 IPCC guideline’의 기본값을 적용하고 있다. 이는 배출량을 실제 측정하는 방식이 아닌, 1차반응모델에 기본값을 적용하여 예측한 발생량에서 실제 측정된 회수량을 빼서 배출량을 간접적으로 산정하는 방식이다. 이처럼 기본값을 적용할 경우, 매립지별 특성을 반영하기 어려우므로 매립장 배출 온실가스의 과다 산정 혹은 과소 산정을 유발할 수 있는 한계가 있다. 수도권매립지는 온실가스 배출량이 2012년~2016년 평균 1,521,409 tCO₂-eq로서, ‘온실가스 배출권의 할당, 조정 및 취소에 관한 지침’에 따른 온실가스 배출권 할당 대상업체에 해당하며, 온실가스 배출량의 90% 이상이 매립시설에 의한 것으로 조사되었다. 수도권매립지의 경우, 2006년도부터 사용종료된 1매립장과 사용중인 2매립장을 대상으로 온실가스 배출량 모니터링을 실시해 오고 있으나, 국내 온실가스 산정지침에서는 실측에 의한 산정방법을 포함하고 있지 않아 적용이 불가능한 상태이다. 본 연구에서는 수도권매립지 온실가스 배출량 현황을 실측 모니터링에 의한 결과와 지침에 따른 산정결과를 비교하여 살펴보고, 국내 온실가스 산정지침에서 고형폐기물의 매립부분 온실가스 산정을 위해 직접측정에 의한 방식(Tier4)의 도입 필요성에 대해서 검토하였다. 직접측정법에 의한 CH₄ 표면발산량과 1차반응모델로 산정한 CH₄ 배출량을 비교한 결과, 지난 10년간 1,2매립장의 CH₄ 배출량은 1차반응모델 대비 표면발산량의 비율이 0.3~46%로, 현재 지침상의 1차반응모델로 산정할 경우 실제 배출량보다 과다산정되는 것으로 평가되었다. 따라서, 수도권매립지와 같이 배출량 실측 시스템을 운영하고 있는 시설의 경우, 소각 등 타 산업분야와 마찬가지로 실제 배출특성을 감안할 수 있는 Tier4를 적용할 수 있도록 온실가스 산정방법 및 검증지침의 개정이 필요할 것으로 판단되었다.

매립가스 하이드레이트에서 미량성분 제거에 관한 연구

신형준(Shin, Hyungjoon),문동현(Moon, Donghyun),한규원(Han, Kyuwon),이재정(Lee, Jaejung),윤지호(Yoon, Jiho),이강우(Lee, Gangwoo) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11

매립지에서 유기물의 분해로 발생되는 매립가스는 악취 등으로 인한 대기오염뿐만 아니라 온난화지수가 21인 메탄이 약 50vol% 이상 포함되어 있어 지구온난화에 큰 영향을 미친다. 하지만 매립가스를 에너지원으로 활용하면 대기오염저감, 지구온난화 감소, 대체에너지원 확보뿐만 아니라 CDM사업 등과 연계하여 부가수익창출이 가능하다. 현재 국내에는 약 242개의 폐기물매립지가 있는데, 이중 매립가스를 활용하는 곳은 단지 14개소로 개별 경제성이 있는 대형매립지에서만 자원화시설을 설치하여 운영 중이며 그 외 매립지에서는 매립가스를 소각 또는 단순 대기 방출하여 대기오염유발과 동시에 대체에너지원 미활용으로 국가차원에서 큰 손실이므로 이를 활용할 수 있는 기술개발이 시급하다. 현재 매립가스 에너지화 기술로는 매립가스 열량에 따라 가스엔진, 가스터진, 증기터빈을 이용하는데 국내에서는 수분제거와 같은 간단한 처리 과정을 거친 후, 정제 없이 사용한다. 그런데 매립가스 구성 성분 중 일부 미량가스(H₂S 등)는 부식성이 높아 실제 공정에서 큰 문제점으로 작용하게 되므로 전처리공정이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 중소규모 매립지에서 발생하는 매립가스를 중심적환장으로 이송하여 경제성을 가지는 에너지원으로 활용할 수 있는 기술개발을 목표로 하이드레이트 기술을 활용함에 있어 전처리 기초연구를 수행하였다. 매립가스 구성성분 중 대표적 악취물질인 메르캅탄과 부식성 물질인 황화수소의 전처리 기술로서 활성탄 흡착방법을 이용하여 외부에서 관찰이 가능하고 흡착탑을 2단으로 구성하여 활성탄 흡착탑을 제작하였다. 대상가스는 일반적으로 매립가스에 포함되어 있는 성분으로 제작하여 사용하였고 흡착탑 전 후 가스의 성분분석은 LMSxi를 이용하였다. 실험결과 활성탄의 상태, 접촉시간, 흡착탑의 구성에 따라 50~80%의 제거효율을 보였으며 이는 활성탄 흡착탑을 매립가스 에너지화의 전처리 시설로 사용될 경우 각각의 변수들에 대해 정확한 공정설계가 필요하다고 할 수 있다.

폐기물매립지 사면부에서의 CH4 배출특성에 관한 연구

강종윤,김용준,권순범,김인희,정용길,이남훈 한국폐기물자원순환학회 2013 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2013 No.2

폐기물매립지에서 발생되는 메탄(CH₄)가스는 폐기물 분야에서 배출하는 온실가스 물질 중에서 가장 높은 비율을 차지하고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 폐기물매립지에서 발생되는 메탄가스의 배출량은 폐기물매립지의 일반적인 특성인 불균질성에 기인하여 시공간에 따른 배출량의 차이가 매우 커서 지속적인 메탄가스의 배출량 측정이 필요하다. 폐기물매립지에서의 메탄가스 배출량 측정은 매립가스 배출경로에 따라 매립지 복토층을 통한 표면발산량, 가스 배제공을 통한 배출량. 매립가스 회수 시 매립가스 포집량 등에 대하여 주로 이루어지고 있다. 그러나 상기에서 나타낸 것처럼 폐기물매립지의 특성상 기온, 대기압, 강수 등의 기상조건, 매립폐기물 물리화학적 특성에 따른 메탄플럭스(Flux)변동, 그리고 복토층 두께, 복토층 균열여부, 사면부 등 매립지의 구조적 특성에 따라 매립지에서 배출되는 메탄가스 배출량의 대표적인 값을 산정하는 것이 어려우며 매립장 전체면적에 대한 조사에도 한계가 따른다. 특히 복토가 이루어진 폐기물매립지의 표면발산량에 대한 연구는 많이 진행된 반면에 복토가 미흡한 폐기물매립지 사면부의 경우 메탄 배출특성에 대한 연구가 미흡한 실정이어서 메탄 배출 저감을 위한 사면부 관리에 대한 관심이 매우 낮으며, 매립가스 포집시설 설치 시 사면부 인근에 설치된 수직 가스 포집정의 경우 매립가스 포집 효율이 저하되는 특성을 나타낸다. 따라서 본 연구에서는 위생매립지인 A매립지를 대상으로 매립지의 구조적 특성 중 하나인 사면부에서 배출되는 메탄가스 발생량을 평가하여 향후 메탄 배출량 저감 및 사면부 인근 수직 가스 포집 설치 설계를 위한 기초자료를 제공하는 것이 목적이다. A매립지의 면적은 38,280 m², 매립용량은 568,225 m²이며, 생활 폐기물 매립 직후 일일복토 및 중간복토를 시행하고 있다. 메탄배출량 측정은 챔버(Chamber)에 레이저 메탄검지기를 이용한 방법을 통하여 실험을 진행 하였으며, 매립지를 구역별로 매립종료 지점, 매립 진행 지점, 사면부로 나누어 메탄가스의 표면 발산량을 측정하였다. 실험결과, 매립종료 지점의 표면 발산량은 3.25 ~ 26.42 g/m²/d (평균 8.08 g/m²/d)으로 나타났으며, 매립 진행지점의 표면 발산량은 1.80 ~ 3.51 g/m²/d (평균 2.74 g/m²/d)으로 매립종료 지점의 표면 발산량보다 낮은 결과를 나타내었다. 반면에 사면부의 표면 발산량은 17.30 ~ 35.10 g/m²/d(평균 22.56 g/m²/d)으로 매립종료 지점에 비해 약 3배 정도 높게 나타났다. A매립지의 경우 사면부 면적이 매립지 전체 면적의 약 4%로, 구조별 메탄배출량을 산정하면 사면부 전체 메탄배출량은 표면 배출량의 약 12%로 면적에 비해 매립지 전체 메탄배출량에 높은 비율을 차지하고 있는 것으로 산정되었다. 따라서 사면부 메탄가스의 표면 발산량의 저감을 위해 사면부에 대한 지속적인 관리가 필요할 것으로 사료된다.

E-10 : 폐기물매립지 사면부에서의 CH4 배출특성에 관한 연구

강종윤,김용준,권순범,김인희,정용길,이남훈 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2013 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2013 No.-

폐기물매립지에서 발생되는 메탄(CH4)가스는 폐기물 분야에서 배출하는 온실가스 물질 중에서 가장 높은 비율을 차지하고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 폐기물매립지에서 발생되는 메탄가스의 배출량은 폐기물매립지의 일반적인 특성인 불균질성에 기인하여 시공간에 따른 배출량의 차이가 매우 커서 지속적인 메탄가스의 배출량 측정이 필요하다. 폐기물매립지에서의 메탄가스 배출량 측정은 매립가스 배출경로에 따라 매립지 복토층을 통한 표면발산량, 가스 배제공을 통한 배출량. 매립가스 회수 시 매립가스 포집량 등에 대하여 주로 이루어지고 있다. 그러나 상기에서 나타낸 것처럼 폐기물매립지의 특성상 기온, 대기압, 강수 등의 기상조건, 매립폐기물 물리화학적 특성에 따른 메탄플럭스(Flux)변동, 그리고 복토층 두께, 복토층 균열여부, 사면부 등 매립지의 구조적 특성에 따라 매립지에서 배출되는 메탄가스 배출량의 대표적인 값을 산정하는 것이 어려우며 매립장 전체면적에 대한 조사에도 한계가 따른다. 특히 복토가 이루어진 폐기물매립지의 표면발산량에 대한 연구는 많이 진행된 반면에 복토가 미흡한 폐기물매립지 사면부의 경우 메탄 배출특성에 대한 연구가 미흡한 실정이어서 메탄 배출 저감을 위한 사면부 관리에 대한 관심이 매우 낮으며, 매립가스 포집시설 설치 시 사면부 인근에 설치된 수직 가스 포집정의 경우 매립가스 포집 효율이 저하되는 특성을 나타낸다. 따라서 본 연구에서는 위생매립지인 A매립지를 대상으로 매립지의 구조적 특성 중 하나인 사면부에서 배출되는 메탄가스 발생량을 평가하여 향후 메탄 배출량 저감 및 사면부 인근 수직 가스 포집 설치 설계를 위한 기초자료를 제공하는 것이 목적이다. A매립지의 면적은 38,280 m2, 매립용량은 568,225 m2이며, 생활 폐기물 매립 직후 일일복토 및 중간복토를 시행하고 있다. 메탄배출량 측정은 챔버(Chamber)에 레이저 메탄검지기를 이용한 방법을 통하여 실험을 진행 하였으며, 매립지를 구역별로 매립종료 지점, 매립 진행 지점, 사면부로 나누어 메탄가스의 표면 발산량을 측정하였다. 실험결과, 매립종료 지점의 표면 발산량은 3.25 ~ 26.42 g/m2/d (평균 8.08 g/m2/d)으로 나타났으며, 매립 진행지점의 표면 발산량은 1.80 ~ 3.51 g/m2/d (평균 2.74 g/m2/d)으로 매립종료 지점의 표면 발산량보다 낮은 결과를 나타내었다. 반면에 사면부의 표면 발산량은 17.30 ~ 35.10 g/m2/d(평균 22.56 g/m2/d)으로 매립종료 지점에 비해 약 3배 정도 높게 나타났다. A매립지의 경우 사면부 면적이 매립지 전체 면적의 약 4%로, 구조별 메탄배출량을 산정하면 사면부 전체 메탄배출량은 표면 배출량의 약 12%로 면적에 비해 매립지 전체 메탄배출량에 높은 비율을 차지하고 있는 것으로 산정되었다. 따라서 사면부 메탄가스의 표면 발산량의 저감을 위해 사면부에 대한 지속적인 관리가 필요할 것으로 사료된다.

폐기물매립지 배출경로별 매립가스 배출특성 사례 연구

유재관 ( Jaikwan Ryou ),이영민 ( Young Min Lee ),이경호 ( Kyeong Ho Lee ),이정희 ( Jeong Hui Lee ),김대영 ( Dae Young Kim ),김문정 ( Moon Jeong Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2020 No.-

폐기물매립지에서 매립된 폐기물의 혐기성분해과정에서 발생하는 매립가스는 주요 성분인 메탄(CH₄), 이산화탄소(CO₂)와 수분, 황화수소(H₂S) 등의 미량물질을 포함하고 있다. 매립가스 중 메탄은 신재생에너지로서 활용가치가 높은 반면, 이산화탄소와 더불어 온실가스로서 관리해야 하는 대상으로 주목받고 있다. 또한 매립가스 중 황화수소는 매립지 주요 악취물질로 적절한 매립가스 제어를 통한 매립장 환경관리가 요구되고 있다. 매립가스는 복토재료, 복토두께, 가스포집정 설치 형태, 기상조건, 매립된 폐기물의 종류 및 양 등의 인자에 의해 다양한 배출특성을 가진다. 매립장 환경관리 및 매립가스 자원화 사업을 위해 합리적인 매립가스 관리가 필요하며, 이를 위해 매립지 현장에서의 장기적인 모니터링을 통해 매립가스 배출특성을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 S매립지를 대상으로 최근 15년간(2005년~2019년) 수행한 매립가스 배출량 현장모니터링 결과를 이용하여 매립지 운영형태, 배출경로, 시간경과 및 계절적 영향에 따른 매립가스 배출특성을 분석하였다. 매립지 운영형태는 매립이 종료된 매립장(사용종료 매립장 2개(Site1-운영기간 1992~2000년, Site 2-운영기간 2000년~2018년), 사용 중인 매립장(Site3-운영기간 2018~)으로 분류하였고, 배출경로는 강제포집, 간이소각기, 표면발산의 세 경로로 구분하여 매립가스 배출특성을 평가하였다. 또한 시간경과에 따른 배출특성의 변화경향을 분석하였다. 다만, Site3의 매립장은 매립초기 단계로 표면발산량과 간이소각기만을 측정하였으며, 악취물질인 황화수소 억제를 위하여 건설폐기물과 생활폐기물을 분리하여 매립을 진행 중이다. 매립가스 배출특성을 분석한 결과, 사용종료 매립장(Site 2)의 경우, 강제포집효율은 90%로, 통상적으로 매립종료시 또는 최종복토시 매립가스 회수율(80~95%) 범위에 해당하였다. 조사대상 매립장이 최종복토 상태가 아닌 매립장임을 감안하면, 가스포집ㆍ이송시설 및 복토면의 관리상태가 양호하며, 매립이 진행중인 매립장의 경우 분리매립으로 인한 황화수소 억제효과는 있는 것으로 판단되나, 추가적인 모니터링이 필요한 것으로 판단된다.

폐기물매립지 배출경로별 매립가스 배출특성 사례 연구

전은정 ( Eunjeong Jeon ),심낙종 ( Nagjong Sim ),김문정 ( Moonjeong Kim ),이재일 ( Jaeill Lee ),류돈식 ( Donsik Ryu ),김윤희 ( Yoonhee Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

폐기물매립지에서 매립된 폐기물의 혐기성분해과정에서 발생하는 매립가스는 주요 성분인 메탄(CH₄), 이산화탄소(CO₂)와 수분, 황화수소(H2S), 실록산(Siloxane) 등의 미량물질을 포함하고 있다. 매립가스 중 메탄은 신재생에너지로서 활용가치가 높은 반면, 이산화탄소와 더불어 온실가스로서 관리해야 하는 대상으로 주목받고 있다. 또한 매립가스 중 황화수소는 매립지 주요 악취물질로 알려져 있어 적절한 매립가스 제어를 통한 매립장 환경관리가 요구되고 있다. 매립가스는 복토재료, 복토두께, 가스포집정 설치 형태, 기상조건, 매립된 폐기물의 종류 및 양 등의 인자에 의해 다양한 배출특성을 가진다. 매립장 환경관리 및 매립가스 자원화 사업을 위해 합리적인 매립가스 관리가 필요하며, 이를 위해 매립지 현장에서의 장기적인 모니터링을 통해 매립가스 배출특성을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 S매립지를 대상으로 최근 11년간(2005년~2015년) 수행한 매립가스 배출량 현장모니터링 결과를 이용하여 매립지 운영형태, 배출경로, 시간경과 및 계절적 영향에 따른 매립가스 배출특성을 분석하였다. 매립지 운영형태는 매립이 종료된 매립장(사용종료 매립장)과 매립이 진행중인 매립장(사용중 매립장)으로 분류하였고, 배출경로는 강제포집, 간이소각기, 표면발산의 세 경로로 구분하여 매립가스 배출특성을 평가하였다. 또한 시간경과에 따른 배출특성의 변화경향을 파악하고, 계절적 변동분석도 실시하였다. 매립가스 배출특성을 분석한 결과, 사용중 매립장의 경우, 2015년 기준 강제포집효율은 94.4%로, 통상적으로 매립종료시 또는 최종복토시 매립가스 회수율(80~95%) 범위에 해당하였다. 조사대상 매립장이 최종복토 상태가 아니라 매립이 진행중인 매립장임을 감안하면, 가스포집·이송시설 및 복토면의 관리상태가 양호한 것으로 판단되었다.

메탄가스 배출량 산정식을 활용한 매립가스 포집시스템 경제성 분석에 관한 연구

김준하,김민정,조우리,이재영,전준민,박성규 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

인구증가와 더불어 산업사회의 급속한 발달은 도시의 인구집중을 가중시키게 되어 기존 도시 외곽에 속해 있던 부도심 지역이 도시의 중심부로 편입되게 하였으며, 매립지 인근 지역까지도 주택지역이 생겨나는 현상을 초래하게 되었다. 이러한 결과로 도시폐기물의 발생량이 급속히 증가하는 추세를 나타내고 있으며, 도시폐기물처리에 대한 관심이 새로운 이슈로 떠오르고 있는 실정이다. 특히, 매립지에서 발생되는 매립가스(LFG : Landfill Gas)의 경우 악취 등이 주변지역 대기환경 저해의 원인 중 상당 부분을 차지하며, 안정화 및 사후관리에 문제를 야기하고 있다. 최근 이러한 매립가스를 효과적으로 관리함으로써 악취물질의 방출을 저감시킬 수 있는 매립가스 포집시스템이 매우 중요하게 거론되고 있다. 그 중 매립가스 자원화 시설은 매립가스 활용화 및 매립가스로 인한 악취문제를 해결하기 위한 수단으로 매립가스를 강제수집 및 포집하여 연소시킴으로서 악취로 인한 대기오염을 줄일 수 있는 시스템으로 활용하고 있다. 본 연구에서는 전국 8개 매립지를 임의 선정하여 연도별 매립시설 형태, 연도별 매립시설 현황 및 매립시설의 종류 등의 기초자료를 방문을 통한 설문조사를 활용하여 조사하였다. 조사한 자료를 바탕으로 폐기물 매립을 시작한 년도부터 현재까지의 연간 매립총량을 파악하여 배출량 산정 적용에 사용할 변수를 결정하였다. 이렇게 결정된 변수를 산정식에 대입하여 매립가스 배출량을 산정 후 경제성 분석에 활용하였다. 매립가스 산정식을 적용하여 메탄가스의 포집량을 산출한 결과, 연간 대전 849.00tonCH₄, 대구 13,773.60tonCH₄, 부산 4,380.47tonCH₄, 전남 742.30tonCH₄로 나타났으며, 이러한 메탄가스는 발전시설연료로 활용이 가능할 것으로 사료된다. 설문조사에서 낮은 메탄가스 포집량으로 조사된 경남, 충남, 축북 및 강원은 산정식으로 적용했을 경우에도 연간 4.94tonCH₄, 0.59tonCH₄, 7.16tonCH₄, 12.56tonCH₄을 나타내어 매립지에서 포집되는 메탄가스를 자원화시설에 활용하기 보다는 대기확산 또는 현장소각 등의 방법으로 일괄처리하는 것이 경제적일 것으로 판단된다.

폐기물매립지 배출경로별 매립가스 배출특성 사례 연구

전은정,심낙종,김문정,이재일,류돈식,김윤희 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11

폐기물매립지에서 매립된 폐기물의 혐기성분해과정에서 발생하는 매립가스는 주요 성분인 메탄(CH4), 이산화탄소(CO2)와 수분, 황화수소(H2S), 실록산(Siloxane) 등의 미량물질을 포함하고 있다. 매립가스 중 메탄은 신재생에너지로서 활용가치가 높은 반면, 이산화탄소와 더불어 온실가스로서 관리해야 하는 대상으로 주목받고 있다. 또한 매립가스 중 황화수소는 매립지 주요 악취물질로 알려져 있어 적절한 매립가스 제어를 통한 매립장 환경관리가 요구되고 있다. 매립가스는 복토재료, 복토두께, 가스포집정 설치 형태, 기상조건, 매립된 폐기물의 종류 및 양 등의 인자에 의해 다양한 배출특성을 가진다. 매립장 환경관리 및 매립가스 자원화 사업을 위해 합리적인 매립가스 관리가 필요하며, 이를 위해 매립지 현장에서의 장기적인 모니터링을 통해 매립가스 배출특성을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 S매립지를 대상으로 최근 11년간(2005년~2015년) 수행한 매립가스 배출량 현장모니터링 결과를 이용하여 매립지 운영형태, 배출경로, 시간경과 및 계절적 영향에 따른 매립가스 배출특성을 분석하였다. 매립지 운영형태는 매립이 종료된 매립장(사용종료 매립장)과 매립이 진행중인 매립장(사용중 매립장)으로 분류하였고, 배출경로는 강제포집, 간이소각기, 표면발산의 세 경로로 구분하여 매립가스 배출특성을 평가하였다. 또한 시간경과에 따른 배출특성의 변화경향을 파악하고, 계절적 변동분석도 실시하였다. 매립가스 배출특성을 분석한 결과, 사용중 매립장의 경우, 2015년 기준 강제포집효율은 94.4%로, 통상적으로 매립종료시 또는 최종복토시 매립가스 회수율(80~95%) 범위에 해당하였다. 조사대상 매립장이 최종복토 상태가 아니라 매립이 진행중인 매립장임을 감안하면, 가스포집・이송시설 및 복토면의 관리상태가 양호한 것으로 판단되었다.

폐기물매립지의 매립구역별 매립가스 발생 특성 분석

박만호,김재영,정상재 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11

폐기물 매립지에서는 폐기물의 혐기성 소화에 의해 매립가스가 발생하며 CH4가 그 중 40-60%의 부피를 차지하는 것으로 알려져 있다. Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC)는 5th Assessment Report(AR5)에서 폐기물 부문이 전체 온실가스 배출량 중 3%에 달하며 그 중 매립지에 의한 배출량을 43%라고 보고하였다. CH4는 지구온난화지수가 이산화탄소의 21배에 달하는 온실가스지만(UNEP, 2002), 회수하면 화석연료를 대체할 에너지로 활용할 수 있다. 온실가스 저감과 CH4를 청정 에너지원으로 활용하려면 매립가스 발생량 예측의 불확도를 낮춰야 하고 이를 위해서는 매립가스 발생 특성에 대한 이해가 선행되어야 한다. 규모가 큰 매립지는 매립장이 여러 구역으로 나뉘어 있고 구역 별로 매립량, 매립 폐기물 조성, 매립 공사시기 등이 달라 매립 구역 별로 매립가스 발생 특성이 다를 수 있다. 그러나 매립구역 별 매립가스 발생 특성에 대해서는 국내뿐만 아니라 국외에서도 연구가 수행된 사례가 없다. 본 연구에서는 수도권매립지 제2매립장 포집정 모니터링 자료를 이용해 매립가스 포집량을 계산하고, 매립구역 별로 매립가스 발생 특성을 평가하였다. 수도권 매립지 제2매립장에서는 246일에 걸쳐 699개 포집정에 대해 매립가스 유량, 온도, 성상, 포집압력 등을 모니터링하였다. 포집정 별로 이상기체 상태방정식을 적용하여 각 날짜별 CH4 포집량을 파악하였고, 각 매립구역에 위치한 포집정들의 포집량의 합을 매립구역에서 발생량으로 보아 매립구역별 발생량을 계산하였다. 계산된 매립구역 별 발생량을 날짜에 대해 적분해 연간 발생량을 ArcGIS를 이용하여 시각화하였고, 매립구역 별로 다른 양의 매립가스를 배출하는 것을 확인하였다. 25개 매립구역에 대해 246일 간 발생량 데이터를 바탕으로 일원분산분석을 수행하였고, 검정통계량 F=819.04, 유의확률은 P(F≥819.04)≒0이었다. 이로부터 매립구역에 따라 매립가스 발생 특성에 유의한 차이가 있다는 결론을 유의수준 5%에서 내릴 수 있다. 최종매립연도와 CH4 발생량을 회귀분석하였으나 상관계수가 극히 낮아 매립 경과만으로 구역별 발생 양상을 설명할 수 없음을 확인하였다. 이에 매립구역 별 매립가스 발생 양상이 다르게 나타나는 원인에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다. 또한 이를 토대로 매립가스 발생량 모델의 배출계수를 매립구역별로 산정하면 매립가스 발생량 예측이 더 정확해질 것으로 기대된다.

매립가스(LFG) 최적이용을 위한 In-situ 다기능 최종복토 시스템개발

김형수 ( Hyung-soo Kim ),오화수 ( Hwa-soo Oh ),김기호 ( Ki-ho Kim ),김종철 ( Jong-chul Kim ),허희욱 ( Hee-wook Heo ),안종남 ( Jong-nam Ahn ),박정현 ( Jung-hyun Park ),윤수경 ( Soo-kyung Yoon ),박혜옥 ( Hye-ok Park ),이영민 ( Young 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

현재 국내 매립지에 적용되고 있는 전통적인 매립가스 포집시스템인 단일 수직포집시스템은 발생되는 매립가스를 효율적으로 추출해 내지 못하고 있으며 이를 개선할 수 있는 효과적인 포집시스템의 개발이 절실하다. 또한 매립가스에 함유된 황화수소 농도가 급증하면서 매립가스를 효율적으로 사용하기 위해서는 황화수소 처리공정을 수반함에 따라 매립가스 운영의 경제성이 떨어지고 있다. 반면에 해외에서는 시공이 매우 간편하여 매립가스 포집효율도 2배 이상 높일 수 있는 조밀가스포집시스템이 10년 전부터 적용되어 왔으며, 가스차단효율이 높으면서도 두께가 기존 복토대비 1/3밖에 불과한 가스차단층 최종복토공법 또한 재료절감을 통해 경제성을 확보할 뿐만 아니라 부등침하 등에 유연한 강점을 갖고 있어 국내 적용이 적극적으로 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존 단일 수직포집시스템을 대체하기 위해 조밀가스포집시스템(Multri-well)을 도입하고 고성능 차단효과를 갖춘 가스차단층(Trisoplast)과 매립지 내에서 황화수소를 제거할 수 있는 In-situ 황화수소제거층(폐콘크리트)을 설치하였다. 본 연구를 통해 첫째, 조밀가스포집정은 매립가스 포집을 극대화하여 온실가스이자 에너지원으로 활용할 수 있는 메탄가스(CH₄)의 포집량을 극대화하고, 둘째, 가스차단층 시스템을 통해 매립지 내최종복토층의 두께 최소화와 투수계수를 강화시키고, 셋째, In-situ 황화수소 제거층을 통해 매립지 내 황화수소의 발생을 억제하여 환경성과 경제성을 확보하고자 하였다. 본 기술은 기존의 국내 매립장에 적용하였던 매립가스 포집시스템(수직 포집정 약 50~60m 간격 설치) 및 최종복토 시스템과 전혀 다른 새로운 공법으로써 효율적인 매립장 관리가 가능하며, 본 기술에 적용되는 차단층(투수계수 1×10_-8cm/sec이하)은 뛰어난 차수효과와 유연성으로 인해 매립장 차단층 뿐만 아니라 각종 시설물의 방수 및 지하수 차단, 산업단지나 주유소의 유해화학 물질의 차단으로 토양 및 지하수보호에 탁월한 효과가 있는 공법이다.