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.

국내 온실가스 배출 부문별 배출량을 정리한 국가온실가스 인벤토리 보고서(National greenhouse gas Inventory Report of Korea, NIR)은 2010년 이래로 매년 환경부에 의해 발간되고 있다. 현재 폐기물 부문의 표준 배출량 산정은 2006 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Guideline을 통해 이루어지고 있으나, 폐기물의 조성, 성상과 같은 국내 폐기물의 고유 특성을 반영하지 못하는 한계가 있다. 또한 이를 극복하기 위한 국가고유배출계수의 개발과 그 산정방식에 관한 연구는 미진하다. 따라서 본 연구는 폐기물 매립분야 국가 고유배출계수 중 하나인 생물학적으로 분해 가능한 유기탄소의 양을 나타내는 계수(Degradable Organic Carbon (DOC) × Fraction of Degradable Organic Carbon (DOCf))를 산정하기 위해 수행되었다. 매립된 폐기물을 통해 발생 가능한 메탄의 양을 계산하는 과정에서 두 값은 곱의 형태로 사용된다. DOC의 산정에는 삼성분 분석, TOC 측정 등의 방법이 있고, DOCf의 산정에는 물질수지에 기초한 양론식, Lysimeter test, Biochemical Methane Potential (BMP) test 등의 방법이 가능하다. 이 연구에서 DOC는 Total Organic Carbon (TOC)로, DOCf는 BMP test를 통해 구한 생분해도로 산정하였다. BMP test는 250 mL serum bottle에 기질, 영양배지 (90 mL), 혐기성 미생물 식종 슬러지 (10 mL)를 주입하여 35℃에서 Duplicate로 수행되었다. 기질로서 음식물류 폐기물은 환경부 고시 제 2012-203호에 제시된 음식물 찌꺼기 표준시료(쌀밥, 배추, 감자, 양파, 무, 사과, 귤, 돼지고기, 고등어)를 선정하였다. 목재류 폐기물로는 매립 목재의 99%를 차지하는 생활폐기물 내 소형폐목재로 한정하여 나무젓가락, 이쑤시개, 낙엽을 사용하였다. 접종물은 서울 D-환경자원센터에서 반출한 혐기소화조 슬러지를 사용하였고, 영양배지는 Shelton & Tiedje (1984)에 의해 제시된 조성에 따라 제조하였다. DOC는 폐기물의 유기탄소량을 의미하므로, TOC 분석결과를 사용하였다. 발생한 가스와 이론적으로 발생 가능한 가스의 비율을 통해 생분해도를 계산할 수 있으며 이를 DOCf 값으로 사용하였다. TOC 분석결과와 생분해도를 곱하여 DOC × DOCf를 나타내었고, 이를 IPCC 기본값과 비교하였다.그 결과, 음식물류 폐기물에서 쌀밥 0.38 ± 0.06, 배추 0.23 ± 0.03, 감자 0.30 ± 0.03, 양파 0.28 ± 0.04, 무 0.25 ± 0.13, 사과 0.30 ± 0.14, 귤 0.23 ± 0.11, 돼지고기 0.40 ± 0.07, 고등어 0.43 ± 0.11의 DOC × DOCf 값을 확인하였다. 목재류 폐기물에서는 나무젓가락 0.28 ± 0.00, 이쑤시개 0.25 ± 0.02, 낙엽 0.23 ± 0.07의 값을 구하였다. IPCC 기본 값으로 제시된 음식물류와 목재류의 DOC × DOCf의 값은 각각 0.19, 0.25로 음식물류 폐기물의 경우 표준배출계수를 상회하는 값을, 목재류 폐기물은 기본 값과 근접한 결과를 나타내었다. 이는 국내폐기물의 성상, 조성을 반영할 경우 IPCC 배출계수로 제시된 DOC × DOCf 값이 달라짐을 의미한다. 따라서 각 부문별 국내 특성을 반영한 온실가스 국가고유배출계수의 확립을 통해 온실가스 배출의 올바른 산정이 수행되어야 할 것이다.

매립지에서 발생하는 메탄은 6대 온실가스 중 하나로서 이산화탄소의 21배의 온실효과를 갖는다. 매립층에서 발생한 매립가스는 복토층을 통과할 때 Methanotrophs 박테리아에 의해 산화된다. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)는 10%의 산화율을 기본값으로 제시하고 있다. Chanton et al. (2009)는 40가지 이상의 측정 결과들을 종합하여 IPCC 가이드라인이 산화율을 과소 평가하고 있는 것으로 보고하였다. 또한 메탄의 산화는 기후, 복토재 등 현장 특이적 영향을 많이 받아 국가고유계수를 개발하여 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 본 연구에서는 가스배제공과 지표면에서 매립가스 성상을 비교하여 산화율을 산정하였다. 매립가스 분석은 다섯 곳의 매립지에서 수행되었다. 비분산적외선(Non-dispersive Infrared, NDIR) 검출기를 이용해 메탄과 이산화탄소의 농도를 측정하였다. 지표면 매립가스 발산은 플럭스 챔버를 이용해 측정하였다. 산화율 산정 시 산화된 메탄은 모두 이산화탄소로 변화되며, 이산화탄소 농도의 증가는 메탄 산화에 따른 것으로 가정하였다. OX의 산정은 측정값의 평균, 중간값, 공간분석 적용 결과 세 가지를 이용해 산정하였다. 평균을 이용해 산화율을 산정했을 때 –67 ~ 93%로 극대값에 의해 굉장히 큰 오류가 나타났다. 중간값을 사용한 경우 산화율은 87 ~ 99%로 나타나 산화율이 과대 산정되었다. 공간보간법을 적용했을 때 산화율은 42 ~ 88%로 나타났다. 공간보간법을 사용했을 때 한 곳을 제외한 세 곳의 매립지의 산화율은 42 ~ 48%의 산화율을 보여 Chanton et al. (2009)가 발표한 36%와 유사한 결과를 도출하여 공간보간법을 적용하여 산화율을 산정하는 것이 합리적임을 알 수 있다. 따라서 본 연구 결과를 통해 산화율 산정 시 공간보간법을 적용해야하며, IPCC 가이드라인 기본값이 산화율을 과소평가하고 있음을 확인할 수 있었다.

According to the change of waste management policy, the focus of product-oriented environmental management has been moved from follow-up management to advanced prevention since early 2000s. For achieving advanced prevention, assessment models to evaluate environmental performance of goods need to be established which can be used at design and manufacture stage for analyzing expected environmental loads and promoting recycling of resources. In this study resource recyclability assessment model for non-energy goods was developed. The model mainly consists of assessment items and instructions of each item. Assessment items are composed of 6 common items and 1 individual item for each group of target goods.

우리나라는 2010년 ‘저탄소 녹성생장 기본법’의 제정을 통해 적극적으로 기후변화에 대응하고 있다. 또한 올해 3월 ‘온실가스 배출권의 할당 및 거래에 관한 법률’이 제정됨에 따라 온실가스 인벤토리 신뢰도 제고의 필요성이 제기되었다. 고형폐기물 매립은 Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC)에서 정하고 있는 주요배출원으로 폐기물 부문에서 가장 높은 온실가스 배출 비중을 가지고 있다. 폐기물 매립지에서 배출되는 메탄의 양을 계산하기 위해 IPCC의 모델을 사용하고 있으며, 이 모델은 다양한 배출계수로 구성되어 있다. 그 중 DOCF는 실제 폐기물매립지에서 혐기상태로 생분해되는 유기물의 비율을 의미한다. DOCF의 개발은 크게 두 단계로 이루어진다. 첫 번째 단계는 시료의 유기물함량을 측정하여, 최대 메탄발생량을 계산하는 것이다. 두 번째 단계는 시료를 혐기 분해시켜 메탄발생량을 측정하는 것이다. 메탄발생량을 측정하기 위한 실험방법으로 크게 회분식 실험, 라이시미터 실험, test cell로 구분할 수 있다. 회분식 실험은 매립지 환경의 모사도가 떨어진다는 단점이 있지만, 시간과 비용 측면에서 매우 큰 장점을 가지고 있다. 회분식 실험 중 BMP(Biochemical Methane Potential) test가 가장 널리 활용되고 있으며, 표준 시험방법으로 ISO 11734(2008), OECD 311(2006) 등이 있다. 또한 Shelton과 Tiedje(1984)의 방법도 널리 활용되고 있다. 이들 시험 방법 중 표본의 수를 규정하고 있는 것은 ISO 11734 뿐이며, 최소 시료의 수를 3개로 정하고 있다. 본 연구에서는 DOCF의 개발 과정에서 활용될 수 있는 BMP test가 목표불확도를 달성하기 위한 표본의 수를 제시하였다. 국내 53개의 BMP test결과를 수집하여, 이들의 상대표준오차(변동계수)의 분포를 구하였다. 그 결과, BMP test 결과의 상대표준오차가 lognormal 분포(σ=0.896, μ=-3.151)에 가까운 것을 알 수 있었다. 이 분포의 중간값을 이용하여 목표불확도에 따른 최소 시료의 수를 계산한 결과, 불확도 7.5% 수준은 3개, 5%수준은 5개, 2.5% 수준은 20개의 시료 수가 필요한 것으로 나타났다.

최근 나노물질의 사용량이 증가하면서 전 세계적으로 나노물질의 위해성에 대한 우려가 커지고 있으며, 이에 따라 나노물질의 독성과 환경노출 가능성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 현재 대부분 연구가 기초연구 단계로 전반적인 정보가 부족한 실정이며, 더욱이 최종처분된 이후의 나노물질에 대한 연구는 전무하다. 나노물질은 관련 제품의 제조과정에서 발생되는 부산물과 사용 후 폐기물의 형태로 배출될 수 있기 때문에 환경노출 가능성을 평가하기 위해서는 나노물질의 이동에 대한 연구가 필요하다. 탄소나노튜브(Carbon nanotubes, CNTs)는 대표적인 나노물질로 소수성의 성질을 가지고 있지만 수계 내에서 물리화학적 영향에 의해 안정한 형태로 분산될 수 있으며, 이는 수생태계로의 유출 가능성이 있음을 의미한다. 이에 본 연구에서는 탄소나노튜브의 분산 안정성을 분석하고 실험을 통해 분산액 제조 및 정량분석을 수행하였다. 다중벽 탄소나노튜브의 초기 주입농도에 따른 분산 후의 농도를 TOC-analyzer를 통해 분석하여 주입용량 및 분산액의 농도를 결정하였으며, 길이가 상대적으로 길고 짧은 두 종류(2.5-20 μm, 1-2 μm)의 다중벽 탄소 나노튜브를 이용해 서로 분산된 정도 및 분산안정성을 비교하였다. 소수성으로 수중에서 쉽게 분산되지 않는 다중벽 탄소나노튜브는 Sonication을 통해 분산된 상태로 만들 수 있었으며, 적정농도의 분산액은 일정기간 동안 안정한 상태를 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 농도별 분산을 통해 주입용량이 결정된 두 종류의 다중벽 탄소나노튜브의 Zeta potential과 TEM(Transmission Electron Microscope) 이미지를 측정하여 탄소나노튜브의 길이에 따른 특성비교 및 정량분석을 수행하였다.

Needs for more accurate greenhouse gas (GHG) emission estimation are increasing to prepare for post-Kyoto protocol and emission trading starting from 2015 in Korea. Although GHG emission from landfill is relatively low, uncertainty of methane emissions from landfill is very high compared to the other sectors. Moreover, accurate estimation is needed to design landfill gas collection system and energy generation plant. In this paper, we investigated development methodologies of parameters comprising methane generation potential (L0) which is one of key parameters in methane emission estimation models. DOC included four steps including analysis of waste component, water content, organic carbon content, fossil carbon content. Instead of analysis of organic carbon content and fossil carbon content, biochemical analysis, measuring content of cellulose, hemicellulose, and lignin, is used in MELMod, landfill gas generation model in UK. Methodologies to develop DOCF has several methods including batch test, lysimeter test and test cell. They had difference in scale and similarity to landfill, but it is hard to consider the best method at the present stage. Preceding research on MCF is little. Lysimeter test and test cell can be the candidate to develop MCF, because of flexibility on test condition to characterize the structure of landfill sites. F is defined as fraction of methane in landfill gas. But by carbon flow and mass balance, F should represent fraction of methane in biogas generated by anaerobic decomposition. In this definition, F can be derived by same methods to that of DOCF.

Disasters make huge debris in short period of time. In spite of increasing risk of disasters by recent climate change, consideration on disaster debris is still insignificant in Korea. In order to improve management of disaster debris, disaster debris management guidelines have been compared with those of United States and Japan. According to comparison, debris management of Korea showed lack of concreteness for field workers. The unit recovery costs of inland debris and offshore debris were 173 and 318 thousand won per ton, respectively. Inland debris was mainly affected by quantity and location. And offshore debris were affected by finances.