2015년에 UNFCCC(United Nations Framework Convention on Climate Change)에서 채택된 파리기후변화협약(Paris Agreement)은 195개국의 당사국들이 온실가스 배출을 감축해야 하는 목표와 실행계획이 담겨 있으며, 우리나라는 2030년 온실가스 배출전망치(BAU, Business As Usual) 대비 37%를 감축 목표로 약속하였다. 현재 우리나라의 이산화탄소 배출량은 2015년 기준으로 세계 8위로서 에너지 다소비 국가에 속한다. 우리나라가 채택한 온실가스 배출량 감축 목표를 달성하기 위해서는 최대 15.2조 원에 달하는 GDP 손실을 동반하기 때문에 단계적인 감축의 필요성이 시급하다. 우리나라의 메탄가스 배출량은 2014년 기준으로 26.6백만 톤 CO2eq 수준으로 이중 약 27%(7.3백만 톤 CO2eq)가 폐기물 매립지에서 유출된다. 국내에서는 230개소의 매립지 중 17개의 시설에서만 매립 가스 자원화 시설이 운영되고 있으며, 발생하는 메탄의 약 29% 만이 에너지원으로서 자원화되고 있다. 또한, 현재 중･소규모의 매립지에서의 메탄은 저농도로 발생하기 때문에 일반적으로 대기 중에 무분별하게 방출되고 있는 현실이다. 국내에서 사용하고 있는 규모별 메탄가스의 처리기술은 바이오 가스발전, 연소처리, 메탄 산화 등이 있으며, 경제성을 비교하였을 시 매립지 규모에 상관없는 생물학적 산화기술이 연소처리보다 저비용으로 메탄을 처리할 수 있다. 위와 같이 현재 생물학적 산화 기술의 필요성이 확대되는 반면에 호기성 메탄산화균의 군집분포 특성에 관한 세부적인 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 매립토에 함유되어있는 메탄산화균에 의한 메탄산화속도를 GC를 통해 비교 측정하여 그 중 산화 속도가 가장 우수한 토양을 선정하여 16s rRNA 염기서열 분석법을 통해 형성되어 있는 미생물의 군집을 분석함으로써 추후 메탄산화균의 기초자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.

기후 변화가 점차 가속되는 현 상황에서 온실가스를 줄이고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 우리나라에서 발생하는 메탄가스 배출량은 2014년 기준 26.6백만톤 CO2eq 수준으로, 이중 약 27% (약 7.3 백만톤 CO2eq)는 폐기물 매립지에서 유출되고 있다. 또한, 국내 230개소의 매립지 중 대규모 매립지 17개 시설에서만 매립가스 자원화 시설을 운영하고 있으며, 매립지에서 발생하는 메탄의 29%만을 자원화로 이용하고 있다. 나머지 중소규모매립지를 포함하여 71%의 메탄은 무방비 상태로 대기상으로 유출되고 있다. 기존의 매립지 가스 처리방법으로는 매립가스에 포함된 메탄을 회수하여 에너지화하는 ‘매립가스자원화’ 및 매립가스를 소각처리하는 ‘연소방식’으로 구분할 수 있다. 매립가스자원화는 메탄가스 농도가 30%~40% 이상이고 매립가스 발생량이 2~3Nm3/min이상이어야 하는 단점이 있으며, 대규모 매립지에서만 경제성이 확보되는 한계가 있다. 연소처리는 중소규모 매립지에서도 적용은 가능하지만, 가스 포집 시설의 설치가 필요하고 처리 효율이 낮으며, 불완전 연소로 인해 다이옥신 등이 발생하는 단점이 있다. 매립지 규모별 메탄가스의 처리기술의 경제성을 비교하였을 때 매립지 규모에 상관없이 생물학적 산화기술이 연소처리에 비해 저비용으로 메탄을 처리할 수 있는 것으로 확인되었으며 폐기물 매립량이 600,000톤 이하인 경우에는 매립가스자원화보다도 경제적임을 확인할 수 있다. 생물학적 산화 시스템은 유럽 등에서는 중소규모 매립지에서의 탄소중립을 위하여 제시되었으며, 매립지 복토층에 서식하는 미생물을 이용하여 메탄을 이산화탄소로 산화시키는 기술이다. 미생물 복토층을 최적의 서식 조건으로 조성함으로써 메탄산화 효율을 증진시킬 수 있으며, 미생물의 메탄 산화 속도 및 매립 가스 발생량에 따라 메탄저감 효율이 좌우되며, 매립가스 발생량이 적은 경우 100%까지도 산화가 가능한 바이오필터와 같이 인위적인 메탄산화 시스템을 운영할 수도 있다. 이에 본 연구는 매립토, 퇴비, 부숙토 3가지의 시료를 대상으로 회분식 실험을 통해 메탄산화균의 활성도를 파악하였다. 또한 실험결과, 메탄산화가 가장 우수한 매립토를 대상으로 메탄산화균을 분리배양 하였으며, 이후 연속식 실험을 통해 메탄산화균의 메탄산화속도를 평가하였다.

In 2018 the South Korean Government introduced the Resource Circulation Act that included a landfill levy (tax) in order to reduce the amount of waste going to landfill sites and to promote recycling. The objective of this study is to examine the negative and positive effects of landfill tax on national waste management by reviewing case studies from the European Union (EU). In December 2015, the European Commission proposed the Circular Economy Package that sets ambitious recycling rates of 65% and a maximum 10% landfill rate for municipal wastes by 2030, and the European Commission decided that the landfill tax could help move towards these aims. Indeed since the late 1990s, most of the countries in the European Union have introduced landfill taxes. Landfill rates of these countries showed a tendency to decrease gradually. Currently the landfill rates for the Netherlands, Sweden, Denmark and Norway are less than 5%, and those for the UK, France and Italy have fallen below 30%. However, the landfill tax also had negative effects. In the case of the Netherlands, too little waste was sent to landfills, and private companies can no longer profit. Consequently the companies will not be able to fulfil their financial obligations for closure and aftercare. Thus, based on the results of this study, it is necessary to further consider the landfill levy in Korea.

우리나라 폐기물관리법(구폐기물관리법)에서는1997년 재활용 규정을 제정한 이후, 사업장일반폐기물 중 석탄재, 점토점결주물사, 광재 및 무기성오니 등은 성토재 등으로 재활용할 수 있도록 해왔다. 그러나 해당 폐기물에는 아연, 납, 불소 등의 성분이 현행 토양오염 우려기준을 초과하는 경우가 있어, 과거 적법한 절차를 거쳐 폐기물을 재활용하였더라도 토양환경보전법에 따라 부지정화를 시행하는 사례가 종종 보고된다. 과거 폐기물을 성토재 등으로 재활용한 지역의 부지정화를 시행하는 경우, 토양과 폐기물은 최대한 분리/선별한 후에 각각 토양환경보전법과 폐기물관리법에 따라 처리하는 것이 원칙이다. 또한, 토양정화 비용과 폐기물처리 비용이 차이를 고려할 때, 경제적인 측면에서도 토양과 폐기물을 분리하는 것이 매우 중요하다. 하지만, 앞서 언급한 석탄재 등의 폐기물은 육안상 토양과 구별이 어렵고, 물리적 성상(입도 및 밀도) 또한 토양과 유사하기 때문에 일반적인 방법으로는 선별이 불가능한 문제가 있다. 본 논문에서는 TPH, 아연, 비소 등이 1지역 토양오염우려기준을 초과하는 폐기물 재활용지역을 대상으로 XRF분석을 실시하였고, 조사결과를 토대로 오염토양과 폐기물에 대한 분류기준 수립하고 ‘토양환경보전법’과 ‘폐기물관리법’의 적용여부를 판단하는 자료로 활용하고자 하였다. XRF를 이용하여 측정한 주요 성분을 ternary diagram (SiO2, CaO/MgO, Al2O3/Fe2O3/기타)을 이용하여 비교하였으며, 오염토사와 폐기물은 성분비에 따라 구별이 가능함을 확인하였다. 토양오염도 조사결과 폐기물시료의 TPH, 아연, 비소의 농도는 토양에 비해 3~4배 정도 높게 측정되어, 폐기물을 분리/선별하는 것만으로도 토양오염도를 상당 부분 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

우리나라의 메탄가스 배출량은 2014년 기준 26.6백만톤 CO2eq 수준으로, 이중 약 27% (7.3 백만톤 CO2eq)는 폐기물매립지에서 유출되고 있다. 매립지에서의 메탄유출을 저감하는 가장 이상적인 방법은 매립가스를 포집하여 에너지화하는 “매립가스 자원화” 방식이다. 그러나, 이를 위해서는 가스포집시설, 가스정제시설 및 발전설비 등의 설비투자가 필요하며, 매립가스 발생량이 2~3 N㎥/min (메탄가스 농도 35%~50%)이상의 대규모 매립지에서만 경제성 확보가 가능하다고 알려져 있다. 이런 이유로 230개소의 매립지 중 17개 시설에서만 매립가스 자원화 시설을 운영하고 있으며, 대부분의 중소규모 매립지에서는 메탄유출에 대한 별다른 대책이 없는 실정이다. 본 연구에서는 중소규모의 매립지 5개소를 선정하여 “공기주입을 통한 호기성 매립지 전환” 및 “매립지복토층을 이용한 생물학적 메탄산화 기술”의 메탄저감 성능과 경제성을 검토하였고 “매립가스 자원화”와 비교하였다. 매립가스 자원화를 검토하기 위한 매립가스 발생량은 LandGem 모델을 이용하여 산정하였으며, 폐기물의 성상(메탄잠재발생량 및 메탄발생속도추정)및 매립량은 환경부 통계자료를 이용하였다. 공기주입에 따른 호기성전환 비율은 주입압에 따른 유효반경을 산정하여 추정하였으며, 복토층에서의 메탄산화 효율은 문헌조사를 통해 결정하였다. 기술검토 결과 공기주입과 복토층 메탄산화기술을 조합하는 경우 70~85% 수준까지 메탄유출을 저감할 수 있는 것으로 추정되었으며, 중소규모 매립지의 경우 매립가스 자원화와 비교하여 상대적으로 우수한 경제성을 나타냈다.

우리나라의 하수슬러지 처리방법은 해양투기가 약 70%를 차지해왔으나, 런던협약으로 인해 해양투기 규제가 강화됨에 따라 소각 및 연료화 사례가 증가되고 있다. 그러나, 하수슬러지는 함수율이 높고 유기물함량이 상대적으로 낮기 때문에, 소각이나 연료화를 위해서는 건조전처리를 통해 함수율을 낮추는 과정이 반드시 필요하다. 슬러지 건조기는 열원의 접촉형태에 따라 직접건조방식과 간접건조방식으로 구분되며, 국내의 경우에는 소각로에서 발생한 폐열(폐스팀)을 이용하는 간접건조방식이 주로 적용된다. 슬러지는 유입원수, 소화･열처리 유무, 탈수보조제의 종류 등에 따라 건조속도가 차이가 발생하기 때문에, 건조기 용량 결정시에 대상슬러지의 건조특성을 사전에 실험을 통해 파악하는 것이 필요하다. 특히, 건조 과정중 함수율 50~70% 영역에서 점성이 높아지고, 슬러지가 건조기에 부착되어 건조효율을 저하시키기 때문에 주의가 요구된다. 본 연구는 동일한 타입의 건조기가 설치된 두 개의 하수처리장을 대상으로 진행되었다. 하수처리장에서는 각각 혐기소화슬러지와 호기성슬러지를 건조처리 중이었으며, 혐기성소화슬러지가 안정적으로 건조가 이루어지고 있는 반면 호기성슬러지는 설계용량의 50% 수준으로 운영되고 있었다. 운영중인 건조기에서 위치별로 슬러지 함수율을 측정하였으며, 혐기소화슬러지는 함수율 60~70% 수준에서 점성구간(Glue zone)을 형성된 반면, 호기성슬러지는 함수율 30% 까지 점성구간이 유지되는 것으로 확인되었다. 호기성슬러지는 넓은 함수율 범위에서 고점성을 유지하였으며, 건조기에 부착되어 건조효율이 저하된 것으로 판단된다. 실험실의 건조오븐을 이용하여 동일한 조건에서 건조속도를 비교한 결과, 혐기소화슬러지는 (초기함수율 82%) 목표 함수율 10% 이하로 건조하기 위해서 250분의 건조시간이 필요하였으나 호기성슬러지는 500분 이상의 건조시간이 필요한 것으로 나타났다. 또한 혐기소화슬러지는 건조과정에서 자연적으로 분말화가 진행되는 반면, 호기성슬러지는 입자끼리 뭉쳐져 있는 현상이 관찰되었다. 우리나라의 건조기 설계는 아직까지 제작사의 경험이나 기존의 설계사례에 의존하고 있는 실정이다. 그러나, 본 실험결과에서 나타난 바와 같이 슬러지는 성상에 따라 건조속도가 차이가 발생하므로, 건조기 설계에 앞서 슬러지 건조속도 등을 측정하여 반영할 필요가 있다. 특히, 호기성슬러지를 건조 처리하는 경우에는, 혐기소화슬러지에 비해 건조속도가 크게 차이가 날 수 있으므로 설계시 유의가 필요하다.