수도권에 위치한 S매립장 내 3개의 매립장을 대상으로 매립가스 배출 및 주요 경로별 표면 발산과 관련된 분석을 하였다. 전체 매립가스 발생비율 10.9%인 LS1이 총 표면발산 비중은 49.4%를 차지하고 있었다. 3개 매립장에서의 메탄의 총 표면발산은 13.6 Nm3/min로서, LS1 8.4 Nm3/min (61.7%), LS2 4.0 Nm3/min(29.4%), LS3 1.2 Nm3/min(8.9%)이고, 발산경로별로는 상부 7.3 Nm3/min (53.2%), 사면 6.4 Nm3/min(46.7%), 다이크 0.02 Nm3/min(0.1%)이었다. 3개 매립장의 주요 배출경로 별 산화율은 다이크가 87.5%로 가장 크고, 상부 72.3%, 사면 71.8% 순이었다. 메탄을 기준으로 표면발 산 기여율은 매립장 별로 LS1이 전체의 61.7%로 가장 컸다. 주요 배출경로별로는 LS1의 사면이 전체의 41.7%, LS2의 상부 24.4%, LS1의 상부 20.0%로서 S매립장의 전체 메탄 표면발산량의 86.1%를 차지함 에 따라 향후 집중적인 관리가 필요할 것으로 판단되었다.

막 분리 운전방식에 따른 음폐수 소화가스의 도시가스용 바이오메탄 생산연구를 상업용 시설을 대상으로 수행하였다. 연구결과 바이오메탄의 순도는 4SBR과 3SDR 모두 98.9%를 달성할 수 있었다. 소화가스 내 메탄 회수율은 4SBR 88.1%, 3SDR 79.4%이었고, 처리 소화가스량 대비 바이오메탄 생산율도 4SBR이 53.5%로 3SDR의 49.4%보다 높았다. 그러나 막 분리시설에 공급되는 가스 중 반송 가스의 비율은 4SBR이 56.5%로 3SDR 보다 두 배가량 컸으며, 이로 인해 최대 처리량에 있어서는 3SDR이 양호한 결과를 보였다. 따라서 소화가스 200 Nm3/day 이하는 4SBR, 240 Nm3/day 이상에서는 3SDR이 경제성이 좋은 것으로 판단되었다. 공정 운전변수들의 평균값 대비 운전 값들의 상대편차는 전반적으로 4SBR이 컸으며, 또한 주 운전조절 수단인 바이오메탄 인출압력 대비 주요 지표들의 상관관계에 있어서는 3SDR가 보다 직접적인 관계를 보여주었다.

반 건조 소화 하수슬러지와 폐플라스틱을 혼합하여 파일롯 규모(85.3kg/hr)의 연속식 저온 (510℃~530℃) 열분해 실험을 하였다. 실험결과 열분해가스 발생량은 투입물 건량의 최대 68.3%, 발열 량은 40.9 MJ/Nm3 이었으며, 연속식 열분해에 따른 외기 유입율이 19.6%이었다. 오일은 투입물 건량 의 4.2%가 발생하였고, 저위발열량은 32.5 MJ/kg 이었으며 시설부식 등을 일으킬 수 있는 황과 염소의 함량이 각각 0.2% 이상이었다. 투입물 건량의 27.5%가 발생한 탄화물의 저위 발열량은 10.2 MJ/kg 이 었고, 용출시험 결과 지정폐기물에 해당하지 않았다. 열분해가스의 연소 배가스는 일산화탄소, 황산화물, 시안화수소 등의 배출농도가 특히 높았고, 다이옥신 (PCDDs/DFs)은 0.034 ng-TEQ/Sm3 로서 법적 기 준치 이내였다. 건조 배가스 응축으로 발생한 폐수는 수질오염물질 47개 항목 중 총질소, n-H 추출물질, 시안 등의 고농도 항목이 많아 전처리 후 하수처리장 등에서의 병합처리 방식을 고려할 필요가 있었다.

The validity of landfill gas models is an important problem considering that they are frequently used for landfill-site-related policy making and energy recovery planning. In this study, the Monte Carlo method was applied to an landfill gas generation model in order to enhance conformity. Results show that the relative mean deviation between measured data and modeled results (MD) decreased from 19.8% to 11.7% after applying the uncertainty range of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) to the methane-generation potential and reaction constants. Additionally, when let reaction constant adjust derived errors from all other modeling components, such as model logic, gauging waste, and measured methane data, MD decreased to 6.6% and the disparity in total methane generation quantity to 2.1%.

A comprehensive water budget analysis considering the water consumed for landfill gas formation was performed for Sudokwon Landfill Site 2 (LS2) from October 2000 through December 2016. The weighted average mole ratios of carbon (C), hydrogen (H), and oxygen (O) of the total disposed waste were 30.4%, 48.8%, and 20.8% respectively. The total emitted H and O as CO2 and CH4 from landfill gas was 2,812×103 Mg, of which 28.6% (803×103 Mg) was supplied from water. The total emitted water quantity consisted of landfill gas at 8.4%, leachate at 90.2%, and vapor in landfill gas at 1.4%. The total supplied water quantity to LS2 was 22.0×106 Mg, and the quantity supplied from water included in disposed waste was 62.9%. Considering the supplied and emitted water quantity, the retained quantity in LS2 was estimated to be 12×106 Mg, and the emitted and retained quantities were 43.3% and 56.7%, respectively. Considering the retained quantity, the water content in LS2 was estimated to be 26.0%, far below the optimum level for landfill site stabilization.

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.

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.

The 2nd landfill of Sudokwon landfill site has been collecting landfill gas flowing into vertical wells using the vacuum generated by blowers. The vacuum applied to the wells enables the landfill gas within the collection boundary to be collected and the air in the atmosphere to be penetrated through landfill cover soil, as well. In this study, we tried to investigate the impact of active landfill gas collection with vertical wells on landfill aeration. The pressure changes and the compositions of landfill gas, measured at the wells and 4 bore holes made in the landfill for this study, showed the air penetrates the landfill cover and inflows into the vertical wells. The concentration of nitrogen in the landfill gas collected from the 2nd landfill site has been increased to 14 ~ 15% as of February 2013, indicating 18 ~ 19% of the air is being included in the landfill gas.

A field research at Sudokwon landfill was carried to analyse the effect of leachate and organic waste water injection on decomposition characteristics of landfill waste. The moisture content after leachate (79,783 m3) addition into block 3A for 1 year increased from 27.4% to 34.1%. As a result of moisture increasement, Cellulose and Lignin proportions as indicators of waste degradability changed from 1.45 to 1.18. It is also illustrated that TOC as an indicator of CH4 production potential reduced from 22.0% to 19.5%. Comparison results of TOC after 4 months of each leachate, digested waste water, food waste water injection into block 4A shows reduction of 3.5%, 4.7% and 3.7%, respectively. Hence, it is indicated that injection of leachate and organic waste water into landfill enhances the rate of CH4 production as well as the speed of landfill stabilization.

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.

Landfill gas (LFG) has received considerable attention to produce a renewable energy source from waste because LFG contains about 45 ~ 55% methane. In order to improve LFG, the concept of bioreactor landfill is applied to Sudokown Landfill site. In landfill field test, the research area 3A (300 m × 300 m) and reference area 2A (300 m × 300) are prepared to compare the effect of leachate recirculation. Using injection wells, leachate is injected into the research area in the 2nd Landfill site and the distribution of moisture content in the research area is homogeneously saturated by the injected leachate. Leachate characteristics such as Alkalinity, BOD, COD, TKN, and TOC are increased with the input of the injected leachate because wastes are decomposed by the injected leachate but pH of leachate is almost not affected by the injected leachate. The production of LFG in the reseach area is improved by about 40% comparing with that in the reference area and the content of CH4 in LFG is consistently higher than 50%. Hence, it can be summarized that the production and the quality of LFG can be improved by the injection of leachate into landfill site.