수도권매립지에서는 황량하고 척박한 폐기물매립장을 세계 최대의 환경명소로 탄생시키기 위하여 매립이 완 료된 지역을 중심으로 나무심기 사업을 지속적으로 추 진 중에 있다. 그간 추진된 수목식재 현황을 바탕으로 방문객의 인식을 통해 생태경관 개선효과를 조사하여 수도권매립지의 독창적인 경관 조성에 기여하기 위하여 본 연구가 추진되었다. 2002년부터 2014년까지 교목 239,203주, 묘목 2,125,408주, 관목 2,930,294주로 총 5,294,905주를 수 도권매립지에 식재한 것으로 집계되었다. 년도별로는 사 업초기년도인 2002∼2003년과 2009∼2010년에 각각 2,028,451주(38%), 1,574,172주(30%)로 식재가 집중되 었다. 위치별 식재량은 제1매립장 1,943,713주(37%), 제 2매립장 1,659,743주(31%), 외곽경계지역 1,067,455주 (20%), 녹색바이오단지 623,994주(12%) 순이며, 수목의 성상별로는 관목 2,930,294주(55%), 묘목 2,125,408주 (40%), 교목 239,203주(5%) 순으로 나타났다. 이는 식 재지반이 얕고 환경이 척박한 매립지임을 고려, 관목과 묘목이 주로 식재되었음을 보여준다. 수도권매립지 조경수림대(제 1,2매립장 사면, 차폐수림 대, 도로변, 구 시설지 등)에 식재된 수목을 2013년 기준 전수조사 한 결과 교목 302,481주(104종), 묘목 108,051주 (55종), 관목 143,447㎡(25종)으로 집계되었다. 성상별 주 요 수종으로 교목은 곰솔(21.4%), 상수리나무(11.4%), 이 팝나무(8.7%), 산벚나무(6.5%), 측백나무(6.5%) 순이며, 묘 목은 소나무(42.8%), 곰솔(15.6%), 왕벚나무(6.9%), 대왕 참나무(5.9%), 산벚나무(5.6%) 순, 관목은 개나리(37.9%), 철쭉(17.5%), 수수꽃다리(6.5%), 박태기나무(5.5%), 무궁 화(3.8%) 순으로 나타났다. 위치별로 세분화하여 살펴보면 제1매립장 사면에 식재된 교목은 곰솔, 산벚나무, 상수리 순, 관목은 개나리, 철쭉 순이며, 제2매립장 사면에 식재된 교목은 소나무, 곰솔, 상수리 순, 관목은 개나리, 땅비싸리 순이다. 차폐수림대에 식재된 교목은 느티나무, 곰솔, 산벚 나무 순, 관목은 철쭉, 수수꽃다리 순이며, 도로변에 식재된 교목은 소나무, 느티나무, 리기다소나무 순, 관목은 박태기, 무궁화 순이다. 이를 통해 그간 식재한 묘목이 교목으로 성장하였으며, 수도권매립지에 위치별로 다양한 수종의 수 목이 도입되었음을 알 수 있다. 수도권매립지 방문객을 대상으로 2014년 9월 22일부터 10월 12일까지 3주간 수도권매립지 환경개선 인식조사와 조경수림대 가치추정을 실시하였다. 방문객, 직원, 경력자 등을 대상으로 매립지 문답식 조사지에 의해 진행하였으며 일대일 면접조사와 인터넷(SNS) 설문을 병행하였다. 조사 결과 수도권매립지 주변 환경여건 중 경관생태, 쾌적도, 소 음은 양호하나 토양, 수질, 대기, 악취는 보통 수준으로 조사 되었다. 또한 최근에 방문할수록 매립지 환경이 양호한 것 으로 인식하는 경향을 보였다. 수목 선호기능은 환경개선, 생태적합, 녹음제공, 유지관리용이, 관상기능 순이었으며, 선호수종은 소나무, 느티나무, 벚나무, 참나무류, 단풍나무 순으로 나타났다. 2002년부터 식재된 수목의 누적식재량과 설문조사로 나 타난 환경인식의 상관관계를 분석해 보면, 누적식재량과 경 관생태는 식재량이 누적될수록 방문객의 인식이 심각(2.0) 에서 보통(3.5)으로 개선되어, 현재는 양호한 상태로 파악되 고 있다. 또한 식재량 누적에 따라 경관생태 인식이 단계적 으로 상승되고 있는데, 1단계 상승기인 2003년에서 2008년 은 누적식재량 200만~300만주 구간이며, 2단계 상승기인 2011년에서 2014년은 누적식재량 500만~530만주 구간으 로 파악되었다. 경관생태 인식이 개선되는 시기는 공사가 대대적인 식재사업을 추진한 시기인 2002년에서 2003년, 2009년에서 2010년과 유사하게 나타남을 알 수 있다. 누적 식재량과 전반적인 쾌적도는 경관생태와 유사한 패턴을 보이며, 식재량이 누적될수록 방문객 쾌적도 인식이 심각(1.5) 에서 보통(3.5)으로 상향되고 있으며, 현재 양호한 상태로 파악된다. 쾌적도도 식재량 누적에 방문객 쾌적도가 단계적 으로 상승하고 있으며, 2차에 걸쳐 인식이 개선되었다. 매립지 수목 식재 필요성과 관련해 필요하다(81%), 필요 없다(9%)로 나타났으며, 식재가 필요한 지역으로 매립지 전체 외곽경계(36%), 외부 주거지 인근(24%), 각 매립장 외곽경계(17%), 각 매립장 토양윗층(11%), 기타(12%) 순 으로 나타났다. 수도권매립지 조경수림대 가치추정을 위해 조건부가치 측정법(CVM)을 실시하였으며, 지불의사유도를 위해 이중 양분석택법(초기제시금액 : 1,000원, 2,000원, 3,000원)을 사용하였다. 응답한 236명의 설문조사 결과 매립지 조경수 림대의 주된 생태계서비스는 조절서비스(43%), 서식지서 비스(25%), 문화서비스(21%), 공급서비스(11%) 순으로 나 타났으며, 조경수림대 보전을 위한 가구당 지불의사는 평균 2,377원/월, 지불사유는 유산가치(41%), 존재가치(27%), 사용가치(20%), 선택가치(12%) 순으로 나타났다. 수도권 지역 가구수(1,011만)과 소득 200만원 이상 가구비중 (0.838)을 반영하여 산출한 결과 수도권매립지 조경수림대 의 가치는 연간 2,418억원으로 추산된다.

LFG, generated by the decomposition of wastes, is very humid and has high temperature. When it cools during its transfer in the piping system, condensate forms, blocking the flow of LFG. Typical condensate removal devices, which works on the principle of trap usually used in the sewer pipe and utilizes water to prevent the intrusion of outer gas and to drain condensate, have limitation for their uses in landfill by the evaporation of water when it comes to dry condition in the landfill. In this study we investigated the temperature distribution in the waste layer and the possibility of the evaporation of water in the trap. LFG could be cooled down or heated by the temperature of waste layers where the transfer pipe locates. Evaporation rates, estimated by the use of temperature distribution in the landfill, were high enough to cause malfunctions when the difference of temperature between LFG and waste layer is high.

Hydrothermal Carbonization(이하 HTC), 열수탄화공정은 가수분해(加水分解)를 통해 유기성 폐자원을 에너지화 하는 기술로 함수율에 관계없이 다양한 재료에 적용할 수 있으며, 고위발열량 6,000kcal/kg 이상의 고효율의 고형연료를 생산할 수 있는 기술이다. 이에 본 연구에서는 0.1ton bench scale HTC 반응기를 이용하여 1) S매립지에 반입되는 건설폐목재를 활용하여 고열량 고형연료를 생산하고, 고형연료의 특성을 분석하였으며, 2) 고함수 유기성폐기물인 감귤박을 이용한 고형연료 생산 및 그 특성 분석을 수행하였다. 본 연구는 0.1ton 규모의 열수탄화(HTC) 회분식반응기를 이용하였다. 저함수율의 폐목재는 매립지로 반입되는 건설폐목재를 1 cm 미만으로 파쇄하여 사용하였다. 0.1ton 반응기에 목재 10kg, 용매(물) 50kg을 투입한 후폐쇄조건 상에서 가열을 진행하였다. HTC공정은 반응온도 260℃, 반응시간 1시간으로 운전되었다. 고함수 유기성폐기물인 감귤박은 제주도개발공사 감귤가공공장으로부터 제공 받아 고형연료 제조에 활용하였다. 감귤박의 경우, 분쇄나 별도의 용매(물) 투입 등의 전처리 없이 감귤박 원료만을 60kg 투입하여, 240℃, 반응시간 1시간으로 운전하였다. 실험결과, 건설페목재의 경우 원재료의 발열량은 고위발열량으로 약 4,340kcal/kg이었으나 열수탄화 후 약 6,920kcal/kg으로 증가하였다. 고함수 원료인 감귤박의 경우 고위발열량 약 4,360kcal/kg에서 열수탄화 후 고위발열량 약 6,690kcal/kg으로 증가하였다. 고정탄소율 역시 건설폐목재 고형연료와 감귤박 고형연료에서 각각 40.5%, 32.3%로 고열량 양질의 고형연료로 활용할 수 있음을 확인할 수 있었다.

국내 폐기물 매립시설은 하수슬러지(2003년) 및 음식물류 폐기물의 직매립금지(2005년)로 인하여 매립 폐기물 특성이 수분이 많은 폐기물 중심에서 소각재, 건설폐기물 등 건조한 폐기물 중심으로 바뀌었고, 또한 매립지의 최종복토층 설치기준 강화로 인해 강우 침투가 제한되어 매립지의 건조화는 급속히 진행되어 미생물 분해 활동에 제한이 생길 정도록 건조화 되고 있다. 이같은 현상이 지속되면 매립가스 발생량이 감소하며, 안정화에 장기간 소요되어 그만큼 매립지 사후관리에 오랜시간이 소요될 것이다. 이에따라 주요 선진국들에서는 일찍이 매립지내에 침출수 등을 재순환하여 매립가스 발생증대 및 안정화를 촉진시키는 제도를 도입하여 바이오리엑터 공법 기술개발에 노력을 기울이고 있으며, 국내에서는 수도권매립지관리공사를 중심으로 활발히 실증연구가 진행중에 있다. 한편, 수도권매립지 제2매립지 7단 2개 블록에 약 9개월간 일평균 408.7m³, 총 7.4만m³ 주입한 결과, 폐기물 층내 함수율 변화는 3m 깊이에서 주입 전 대비 평균 3.25%증가, 8m 깊이에서는 주입전 대비 4.68% 증가하였으며, 같은 기간 매립가스 포집량은 순메탄 기준으로 대조구역 대비 평균 29.3% 증대되었으며, 전년 동월대비 기준으로는 약 10% 증가하는 것으로 나타나 침출수 재순환으로 인한 함수율 증가로 매립지내 생물분해가 촉진되고 있는 것으로 판단된다.

매립지로 반입되는 건설폐기물 중 흙을 포함한 건설폐재류, 파쇄된 폐보드 및 폐콘크리트 등 5mm 미만의 토사류가 전체 건설폐기물 중 약 25% 이상을 차지하고 있다. 이러한 토사류의 재활용 방안 모색을 위하여 식생용 토사로의 활용가능성을 사전 조사한 결과, 토사류 내 포함된 높은 양이온 성분에 의해 전기전도도 및 치환성양이온의 값 등이 높아 강염식물에 한정적으로 적용가능한 것으로 조사된 바 있다. 따라서 이번 연구는 염에 비교적 강한 식물로 알려진 식물종(측백나무, 까치수염, 소국)을 대상으로 혼합비를 달리한 건설폐토사를 적용하여 온실에서의 식생실험을 수행함으로써, 건설폐토사가 식물생장에 미치는 영향을 조사하였다. 측백나무 높이 측정결과 건설폐토사:일반식생토가 30:70, 0:100인 경우 가장 우수한 생장을 보였으며, 50:50, 80:20, 100:0의 순서로 점차 생장이 느려졌다. 까치수염의 경우 식물높이는 일반식생토(0:100)에 심은 경우가 가장 컸으나, 잎크기는 건설폐토사만 적용한 경우(100:0)가 가장 크게 나타났다. 소국의 경우, 초기 식물높이 및 잎크기 등의 생장은 일반식생토에서 가장 우수하였으나, 40일이 경과한 시점부터는 건설폐토사가 혼합된 토사에서의 식물생장이 두드러져, 시간경과에 따라 일반식생토와 유사하거나 일부 혼합비에서는 더 우수한 생장을 기록하고 있다. 향후 지속적인 생장량 관찰 및 식물중량분석 등을 통해 건설폐토사의 적정혼합비를 모색할 예정이다.

수도권매립지에는 일일 약 8,500톤 이상의 건설폐기물 및 중간처리시설 업체의 잔재물이 반입되고 있으며, 이 중 약 40~50%가 20 mm미만의 토사류로 대부분이 건물해체 및 중간처리과정에서 발생되는 콘크리트류의 파쇄분과 공사현장에서 유입되는 흙 등으로 구성되어 있다. 이러한 폐토사를 매립으로 최종처리하기 보다 식물생장에 필요한 식생토사로 활용하는 방안을 검토하기 위하여 건설폐토사의 화학적 특성 확인 및 조경설계기준 등과 비교하고, 식물의 생장특성도 함께 관찰하여 식생토사로의 적용적합성을 확인하고자 하였다. 건설폐토사의 토성확인 결과, 건설폐토사는 사양토(모래 77.5%, 실트 9.0%, 점토 13.5%)로써 일반적인 조경용 기준(사양토 또는 양토)에 적합한 것으로 확인되었다. pH는 평균 7.7로 조경용 기준에 적합한 6.0~6.5보다 높게 나타났으며, 건설폐토사내 포함된 다양한 성분때문에 전기전도도, 치환성나트륨 및 치환성칼슘농도가 높게 나타났다. 또한 유기물 함량은 6.8%정도로 조경설계기준의 상급수준보다 높게 나타났다. 이는 건설폐기물에 포함된 폐목재 일부가 선별과정을 거치면서 톱밥보다 미세한 형태로 분쇄되고, 이러한 목분이 폐토사에 잔류하기 때문으로 판단된다. 건설폐토사 및 마사토와의 혼합토를 대상으로 식물(황화코스모스, 유채, 보리)의 생장실험을 수행한 결과, 염에 약한 황화코스모스의 경우 건설폐토사 혼합이 식물의 정상적인 생장을 저해하였고, 황화코스모스 보다 비교적 염에 강한 유채의 경우에도 건설폐토사의 혼합이 식물에 긍정적인 영향을 미치지 못하였다. 반면 보리는 염에 강한 식물로 알려져 있으며, 실험결과 건설폐토사와 마사토를 50:50으로 혼합한 조건에서 가장 빠른 추대성장과 이삭맺음을 확인 할 수 있었다. 추후 여러 조건에서 반복실험이 진행되어야 하나, 현재의 건설폐토사는 강내염성 식물에만 적용가능할 것으로 판단되며, 다양한 식물의 식생을 위한 토사로 활용하기 위해서는 건설폐토사를 대상으로 제염 또는 적정 배합토를 혼합하는 방안 등이 모색되어야 할 것이다.

제4차 전국폐기물 통계조사(‘13.3, 환경부)에 따르면 현재 국내에서는 년간 1,593천톤의 소각재가 발생하며 그중 대부분인 1,227천톤(약 77%)은 단순매립으로 처리되고 있고, 단지 366천톤(약 23%)의 소각재만이 재활용되고 있다. 그러나 최근 수도권 자치단체의 “매립폐기물 제로화” 선언, 매립부담금, 순환자원 사용 확대 등을 주요골자로 하는 “자원순환사회 전환촉진법” 제정 등이 추진되고 있어 그 어느 때 보다도 더욱 새로운 대안모색이 절실히 요구되고 있다. 본 연구는 대부분 매립에 의존하던 생활폐기물 소각 바닥재를 매립지내 매립가스 소각후 발생되는 배가스를 이용하여 탄산화과정을 통해 지구온난화물질인 CO2는 소각재에 포집하고 소각재는 유해 중금속의 용출이 억제된 순환골재로 재활용하고자 하는 실증연구로 진행되었다. 반입된 소각재는 불순물 제거, 입도선별, 철분류 등의 전처리를 거친후 2차 입도선별을 통하여 100 mesh 이상의 큰 입자는 입자표면에 탄산염층을 생성하는 건식 탄산화 공정과 탈염 공정 등 안정화 과정을 거쳐 순환골재로 재생되며, 생산된 순환골재의 도로용 보조기층재로서의 적합여부를 확인하기 위하여 한국건설생활환경시험연구원에 순환골재 시험분석을 의뢰한 결과 도로보조기층용 순환골재(KS규격 KS F 2474)와 비교한 결과 기준에 적합한 것으로 확인되었다. 본 연구는 환경부 차세대 핵심환경기술 개발사업의 연구비 지원으로 수행되었으며, 이에 감사드립니다.

현재 국내에서 대부분 매립 또는 소각처리하고 있는 생활폐기물 및 사업장 폐기물 중에는 발열량이 높은 플라스틱, 종이와 같은 가연성폐기물이 많이 포함되어 있음에도 불구하고 유효한 에너지자원으로 활용되지 못하는 경우가 많다. 화석연료의 대부분을 수입에 의존하고 있는 우리나라는 신재생에너지(대체에너지)의 확보가 필수적이며 여러 종류의 재생에너지 중에서 폐기물에너지가 많은 부분을 감당해야 한다. 이를 위해 환경부에서는 폐기물을 에너지로 자원화하기 위해 고형연료제품화하는 정책을 시행하고 있고 이에 따라 국내 고형연료제품 제조시설이 확대되고 있는 상황이다. 고형연료제품 제조시설은 폐기물중에서 불연물을 선별하고 적정 발열량이 나오도록 건조하여 일정 품질의 연료가 되도록 만드는 시설이다. 이러한 시설은 일본과 유럽에서 먼저 설치･가동 되어 왔으나 국내에서는 이제 도입하고 있는 상황이기 때문에 그 기술에 대한 신뢰성이 의문시되어 시범사업을 우선적으로 하였다. 그러나 설계대로 성능이 나오지 않아 기술차이, 폐기물 물성차이. 폐기물 물성 조사방법 문제, 선진외국과의 단위장치 성능차이, 설비에 대한 투자비 문제 등 그 원인에 대한 다양한 논란이 제기되어 왔다. 보통 시설을 설계하려면 물질수지를 세워야 하고 물질수지를 세우기 위해서는 설치하고자 하는 시설특성에 맞게 폐기물에 대한 물성을 파악해야 한다. 그렇기 때문에 가장 먼저 해야 할 것이 폐기물 물성을 파악하고 이를 근거로 물질수지를 세워 설계하여야 하고 이러한 과정이 적합하다면 설치 후 목표로 하는 성능이 나와야 되는 것이다. 그러나 그 성능에 많은 논란이 되고 있는 상황에서 향후 고형연료제품 제조시설에 대한 설계기술을 선진화하기 위해서는 현재 운영되고 있는 시설에 대한 설계상의 물질수지와 운영상에 파악된 물질수지를 비교･분석하여 그 차이에 대한 원인를 파악하고 필요시 설계인자를 적용할 수 있어야 한다. 따라서 본 연구는 현재 운영되고 있는 고형연료제품 제조시설에 대한 물질수지를 세우는 방법론을 제시하는 것이 목적이다. 물질수지가 세워지면 각 단위장치의 특성에 따라 폐기물의 흐름 특성과 효율을 평가할 수 있고 또한 초기설계와 다르게 나오는 원인을 파악할 수 있으면 폐기물 물성자료와 실제 설계시 고려해야 할 인자를 유추할 수 있을 것이다.

국가 환경정책의 방향이 폐기물 제로형 자원순환사회로 전환된 이후, 우리나라의 2012년 폐자원에너지 생산량은 약 5,657천 TOE로 국가 1차에너지의 약 2.2% 수준에 그치고 있다. 이는 2007년의 폐기물 에너지화율 1.9%에서 얼마 증가하지 않았음을 고려할 때, 폐자원 에너지화 기술의 지속적 개발과 적용이 필요함을 알 수 있다. 매립가스는 우리나라 폐기물 재생에너지원 중 바이오가스부분의 44%를 차지하는 대단히 중요한 신재생에너지원으로 2015년 시행될 의무재생연료 사용기준인 RFS와 관련하여 그 중요성이 커지고 있다. 본 연구는 매립가스에서 CO₂와 N₂를 분리, 정제하여 바이오가스 연료기준에 적합한 고순도 메탄가스를 생산하는 실험을 수행하였다. 매립지 가스의 주요 성분은 CH₄, CO₂ 및 포집 과정에서 유입되는 N₂, O₂ 이외에 H₂S, 수분 등 여러 미량물질이 포함되어있다. 바이오가스 연료품질기준에 적합한 메탄가스 생산을 위해서는 매립가스에 적합한 가스분리 및 CH₄ 회수기술이 필요한 상태이다. 조성변화가 심한 매립가스의 특성을 감안하여 CO₂ 및 CH₄의 조성 변화에 비교적 대응이 용이한 분리막 공정을 CO₂ 주 분리공정으로, 소량성분인 N₂와 O₂등의 정제를 위해 PSA공정을 후처리공정으로 하는 혼합처리공정을 설계하여 1.0Nm³/min 규모의 실증플랜트를 수도권 매립지 내에 설치하여 실험을 수행하였고 각 공정의 CH₄의 회수성능을 평가하였다. 2단 직렬 재순환 분리막 공정은 7 ~ 10bar의 압력을 유지하여 운전하였으며 PSA공정은 분리막공정의 후단압력을 이용하여 운전하였다. 운전 조건인 1단, 2단 분리막 면적비와 PSA 압력변동 운전시간은 유입되는 매립가스의 성상에 따라 상이하였으며, 시설 운전 결과 생산가스의 CH₄ 농도는 평균 96%로 바이오가스 품질기준인 CH₄ 95%를 안정적으로 만족시키며 CH₄ 회수율은 71.3%로 나타났다.

SLC has installed and operated a 50 tons/day scale pilot plant of construction & demolition waste (c&d waste) separation/ selection pilot plant in order to utilize wood wastes among construction wastes carried into landfill sites as energy sources, etc. In the present study, for optimized operation of the aforementioned pilot plant, the characteristics of operation of the plant were assessed in relation to changes in operation conditions and the characteristics of inputted wastes. Based on the results of an experiment conducted to select sieves of vibrating screens for the discharge of incombustible materials, wood waste recovery rates were the highest when 8mm sieves were applied but the purity of wood wastes and combustible materials was higher when 20 mm sieves were applied. By supplementing the shape of the overflower of the wet separator, combustible materials stagnant in the water tank were reduced and the rate of recovery of combustible materials including wood was improved by around 10%. It was identified that not only the amounts of wood wastes and combustible materials among inputted wastes but also the ratio of coarse combustible materials to entire combustible materials could affect operation time. Therefore, if processes to select or smash coarse combustible materials in advance are added and bottle neck points are supplemented to be prepared for an increases in the amount of inputted combustible materials, construction wood waste selection/separation facilities could be stably operated even when the characteristics of inputted wastes are changed.