The IPCC methodology for estimating methane emissions from a solid waste landfill is based on the first order decay (FOD) method. One emission factor in the model is the methane generation potential (L0) that is estimated from the amount of decomposable degradable organic carbon (DOC) in a solid waste landfill. L0 is estimated based on the fraction of DOC in the waste, the fraction of the degradable organic carbon that decomposes under anaerobic conditions (DOCf), methane correction factor (MCF), and the fraction of methane in generated landfill gas (F). The other emission factor is the methane generation rate constant (k). The IPCC recommended that every country needs to develop country-specific key parameters (DOC, DOCf, k) more appropriate for its circumstances and characteristics. The objective of this research was to investigate the greenhouse gas emission factor (k) and parameters (DOC, DOCf) for wood wastes in a solid waste landfill. To investigate DOC, DOCf, and k for wood wastes, the biodegradable rate of wood wastes was determined by comparing the composition of excavated samples (L-1, L-2) with their fresh ones (F-1, F-2). The DOC values were found to be 48.36% and 45.27% for F-1 and F-2, respectively. It showed that the IPCC default value of DOC for wood wastes is appropriate for estimating methane emission. The maximum DOCf (0.17 and 0.18) or each wood waste excavated from G landfill was found to be lower compared with those for IPCC. The IPCC provided that default values of DOCf 0.5. The k values were found to be 0.0055 and 0.0058 year−1 for F-1 and F-2, respectively. The result confirmed that the biodegradation rate of wood wastes was very slow due to its lignin.

18세기 산업화 이후 전 세계적으로 기후변화가 가속화되어 급격한 기후 변화를 초래하였다. 그로 인해 지구의 평균기온과 해수면이 상승하였고, 가뭄과 홍수 등의 잇따른 자연재해가 발생하고 있다. 온실가스는 주로 이산화탄소와 메탄으로 구성되어 있으며, 지구온난화에 주된 영향을 미치는 요소이다. 그 중 주요 온실가스 배출원에 해당하는 폐기물매립지는 인위적 배출원으로서 이에 따른 관리가 필요한 상황이다. 이러한 온실가스를 적정 관리하기 위하여 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)가이드라인에서 온실가스 배출량 산정모델을 통해 온실가스 발생량을 산정하도록 하고 있다. 폐기물매립지 표면 발산량에 대하여 일차분해모델(FOD, First Order Decay)을 적용하고 있으며, 이 모델에 적용되는 매개변수 중 하나인 메탄산화계수(OX)는 일차분해 모델에서 온실가스 배출량 산정에 필요한 기초자료로서 IPCC 지침서에 따라 기본값인 0과 잘 관리된 위생매립지에 대하여 1을 적용하고 있다. 메탄산화에 대한 영향인자는 복토층의 두께, 토양의 온도, 질감, 함수율 등이 있으며, 본 연구에서는 그 중 토양의 온도에 따른 메탄산화계수의 차이를 비교하기 위한 연구를 실시하였다. 일교차가 큰 요즘 온도의 차이를 나누기 위하여 실험은 낮과 밤으로 나누었으며, 폐기물매립지에서의 측정방법은 휴대용 레이저메탄검지기(Laser Methane Detector)를 이용하여 폐쇄형 챔버법을 통해 메탄플럭스를 측정하였고, 데이터 신뢰도 향상을 위하여 3-5회 반복 측정을 실시하였다. 이산화탄소는 Air Sampler를 이용하여 포집 후 TCD(Thermal Conductivity Detector)로 분석 실시하였으며, 메탄과 이산화탄소를 측정한 위치의 지하 50cm정도 깊이에서 GA5000(Geotechnical Instruments Co.)을 이용해 메탄, 이산화탄소의 농도를 계측하였다. 표면발산 가스 플럭스와 복토 밑의 매립가스 플럭스의 비를 통하여 메탄산화계수를 산정하였으며, Kriging법을 적용하여 Surfer(Golden software, Inc.) 소프트웨어로 공간 적분값을 구하여, 계측된 영역 전체를 공간평균화 하여 메탄산화계수 값을 계산하였다. 폐기물매립지에서는 메탄산화에 대한 영향인자가 기상조건에 특히 많은 영향을 받기 때문에 이를 적용하여 추가적 연구를 진행하여 보다 더 정확한 메탄산화계수 산정을 통해 더욱 신뢰성 있는 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량 예측이 가능할 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.

Anaerobically treated food wastewater still contains high concentration of organic carbon and nitrogen. Consequently,subsequent treatments are needed to meet the effluent criteria of wastewater. Injection of treated food wastewater into awaste landfill body could be one alternative for its subsequent treatment. In this study, preliminary experiments wereconducted to inject treated food wastewater into waste landfill body. Firstly, Biochemical Methane Potential (BMP) testwas conducted to evaluate the methane generation potential of the injected food wastewater. Secondly, anaerobicallytreated food wastewater showed clogging problem during the initial stage of laboratory scale lysimeter injectionexperiment. Accordingly, pretreatments were needed, and we experimented the change of viscosity of the wastewater afterchemical injection (1N acid or base solution) or aeration of wastewater. From the results, BMP for the treated foodwastewater showed 373.8mL CH4/g VS, which was 53% of untreated food wastewater’s. Practically feasible solution toreduce the viscosity of treated food wastewater was 1 day aeration before injection into the waste landfill body.

In this study, waste landfill site was used as a bioreactor landfill for the treatment of anaerobically digested foodwastewater, and a basic study on waste landfill injection of anaerobically digested food wastewater was conducted. To studythe effect of different operating condition on the quality of lysimeter leachate, 3 lysimeters were operated at differentcondition (i.e., Lys 1=no recirculation, Lys 2=leachate recirculation, Lys 3=leachate recirculation after one day aeration),and the results of leachate quality were as followings. pH Level of leachate became similar to the digested food wastewaterafter 63 days of operation(equivalent to the 11.2% of bed volume) and Cl- concentration of leachate was higher than injectedfood wastewater during whole 6 months of operation period. Leachate COD showed stable values after 70 days of operation,and reduction rate of COD concentration after 6 months was 86%, 89, and 90% for Lys 1, Lys 2, and Lys 3, respectively.The reduction rates of TKN concentration were 19, 28, and 65% for Lys 1, Lys 2, and Lys 3. Lys 3 showed the mosteffective TKN reduction. Leachate recirculation after one day aeration resulted effective reduction of cumulative COD andTKN mass, which were 61% and 40% respectively, compared to the no recirculation case.

유기성 폐기물 중 음식물 쓰레기는 생활폐기물 중 가장 많은 양을 차지하고 있다. 환경부 자료에 따르면 2011년 전국의 음식물 쓰레기 발생량은 하루 평균 1만 3671톤에 이르러 생활폐기물 중 점유율이 27.8%에 달한다. 2006년 발효된 런던협약에 따라 음식물 폐수의 해양배출 금지가 2013년부터 본격 시행됨에 따라 음식물 폐기물 처리과정에서 발생하는 폐수의 처리는 현재 전국적인 환경문제로 대두되고 있어 해양배출을 대체할 수 있는 효과적인 육상처리방법에 대한 연구가 필요하다. 매립지를 하나의 “생물학적 반응조” 로 생각하는 “Bioreactor Landfill” 은 매립장 내에 침출수 재순환을 통해 추가적인 수분을 공급하고 생물학적 반응을 촉진시켜 조기안정화 및 침출수 수질 향상 등의 효과를 얻을 수 있어 Bioreactor Landfill을 혐기성 처리된 음식물 폐기물 폐수의 처리 방법으로서 고려할 수 있다. 본 연구는 혐기성 처리된 음식물폐기물 폐수를 실험실 규모의 모의매립조에 운전조건을 달리하여 주입하고(Lys 1 = 재순환 안함, Lys 2 = 침출수 재순환, Lys 3 = 1 day 질산화 후 침출수 재순환), 조건에 따른 침출수 특성을 파악하여 처리효과를 평가하였다. 이를 통해 혐기성 폐액의 폐기물 매립지 내 주입 처리시 발생하는 침출수의 효과적인 처리방법을 제시하고자 하였다. 발생한 침출수는 CODCr, TKN, Cl-, pH 등을 분석하였다. 인공강우(증류수)를 주입한 Lys 4와 혐기성 처리된 음식물 폐기물 폐수를 주입한 Lys 1의 침출수를 비교하면 84 day 운전 후 누적 CODCr 배출량에서 각각 0.24kg, 0.32kg을 나타내어 소화액 주입 시 34.6%의 증가율을 나타내었고 누적 TKN 배출량에서는 각각 0.0013kg, 0.024kg, 누적 염소이온 배출량에서는 각각 0.01 kg, 0.034 kg로 크게 증가하였다. 이는 소화액 자체가 높은 CODCr, TKN, 염소이온 농도를 지니고 있어 모의매립조 주입 시 침출수 내 농도를 증가시킨 것으로 판단된다. 모의매립조 운전조건을 달리한 Lys 1, 2, 3의 침출수를 비교하면 다음과 같다. 159 day 운전 후 누적 CODCr 배출량에서는 Lys 1, 2, 3이 각각 0.344 kg, 0.189 kg, 0.129 kg로 침출수 재순환 없이 운전한 Lys 1보다 재순환을 실시한 Lys 2, 3이 45%, 63% 감소된 배출량을 나타내었다. 누적 TKN 배출량에서는 Lys 1이 0.032kg, Lys 2, 3이 각각 0.023 kg, 0.019 kg으로 침출수 재순환 없이 운전한 Lys 1보다 재순환을 실시한 Lys 2, 3이 27%, 40% 감소된 배출량을 나타내었다. 누적 염소이온 배출량에서는 Lys 1이 0.05kg을 나타내었고, Lys 2와 Lys 3은 각각 0.044 kg, 0.042 kg으로 13%, 16% 감소된 배출량을 나타내었다. Lys 1, 2, 3, 4 침출수 특성을 살펴본 결과 혐기성 처리된 음식물 폐기물 폐수를 폐기물 매립지에 주입하면 침출수 중의 CODCr, TKN, 염소이온 배출량이 농도가 증가하였으나, 하루 동안 침출수를 질산화시킨 후 재순환하는 것이 재순환을 실시하지 않은 경우 보다 CODCr, TKN 배출량이 63%, 40% 감소하여 침출수 관리 측면에서 효과적이었다.

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.

전 세계적인 환경문제로 인식되는 기후변화에 대응하기 위해서는 정확한 온실가스 배출량 파악이 필수적이다. 온실가스 배출량은 기후변화협약에 의거하여 일관된 방법론에 따라 산정하고 정기적으로 갱신 및 공표하고 있는데, 산정방법론은 IPCC에서 제시하는 Tier 1~3 수준으로 각 주체별 실정에 적합한 방식을 선택할 수 있다. 그러나 이들 산정방식은 기본적으로 활동도 자료(activity data)와 배출계수(emission factor)를 곱하는 형태를 취하기 때문에 정확한 온실가스 배출량 산정을 위해서는 활동도 자료로써의 항목별 통계자료를 확보하는 한편, 불확도 평가가 수반된 배출계수를 이용하여야 한다. 한편, 온실가스 배출부문 중에서도 폐기물 부문에서 배출되는 메탄은 혐기반응에 의하여 생성되고 매질의 내부와 대기의 압력 차에 의한 가스 이동으로 인하여 표면으로부터 대기 중으로 확산된다. 그러나 메탄 생성과소비, 이동 과정에서의 시간적･공간적 편차가 매우 크기 때문에 완전무결한 실측 기법은 존재하지 않는다. 따라서 지금까지 다양한 측정 기법이 제안된 바 있으며, 현장 조건과 장단점에 따라 여러 가지 실측 기법이 선택적으로 이용되고 있는 실정이다. Flux chamber method는 표면에서 발산되는 가스를 직접적으로 측정하여 배출량을 산정하는 기법으로, 다양한 매질에 적용 가능하고 장비의 구조가 비교적 단순하여 제작과 운용이 편리하고 경제적이다. 뿐만 아니라, 검출한계가 낮으면서 정확도와 정밀도가 우수한 측정값을 얻을 수 있어 국내･외 여러 분야의 배출량 연구에 다양하게 사용되고 있다. 그러나 발산량이 과소평가되는 경향이 있고, chamber 내에서 가스가 희석될 수 있는 단점이 있는데, 이는 chamber의 설계 및 운용상의 변수를 최적화함으로써 개선될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 flux chamber method의 운용조건과 제반변수를 최적화하여 측정기법의 현장 적용성을 개선하였고, 이를 이용하여 대전광역시 고형폐기물 매립지의 전 면적에서 배출되는 메탄가스를 실측함으로써 연간 배출량을 산정하였다.

In order to accelerate the biodegradation of easily organic materials in landfilled waste before excavating a closed solid waste landfill and prevent to be dried the landfilled wastes at the same time, this study has suggested the Dual Step Biostabilization System (DSBS), which could inject air with dry fog into its body. In addition, the applicability of the DSBS was estimated by means of field test at a closed landfill. As a result of field test, the reduction of oxygen consumption rate for landfilled wastes (48%) stabilized by air with dry fog was higher than that of landfilled wastes (38%) stabilized by only air. Three lysimeter experiments were, also, performed for the landfilled wastes sampled from the closed landfill. The production of cumulative carbon dioxide for landfilled wastes stabilized by air with dry fog was estimated to be highest (1,144.8 mL). In case of lysimeter that moisture was not introduced was found to be 1,051.9 mL, while another lysimeter that moisture was introduced through horizental trenches was 1,095.8 mL. It is clear that the DSBS can accelerate the biodegradation of organic compounds. In terms of volatile solids, the reduction amount of volatile solids for air with dry fog was higher than that of the other conditions.

In this study, phytocapping which was widely and deeply studied in USA and Australia was investigated among the methane oxidation technology for the surface emission reduction, and the consideration matter to apply the technology was also suggested. The selection of plants to be suitable in climate and soil condition is the key factor when phytocapping would be introduced. In the United States, a fast growing, perennial and deep-rooting tree species are used for landfill covers or contaminated soil areas, and even understory grasses are chosen based on regional characteristics. However this phytocapping would have regional limitation, especially precipitation is an important environmental factor.

The objective of this research was to suggest the estimation method of air injection quantity for pre-stabilization of landfilled wastes in a sustainable landfill. A study on the determination of oxygen demand quantity of landfilled wastes, therefore, was conducted in two different experiments. Firstly, a batch test was performed in order to measure the oxygen quantity required to oxidize easily degradable organic matter under aerobic conditions. Secondly, a lysimeter experiment was carried out to assess the air injection period according to moisture content (20%, 30%, 40%, 50%) and to validate the oxygen demand quantity obtained by the batch test. This study assumed that landfilled wastes contain two different organic matters and two matters are sequentially utilized by microorganism. The first one provides the faster oxygen uptake rate that called the “easily degradable organics”. During the second phase of the aerobic decomposition, the other one provides the slower oxygen uptake rate that called the “moderately degradable organics”. Also, in this study, a modified logistic equation divided two terms (fractions of easily degradable organic and moderately degradable organic) was suggested to determine the oxygen demand quantity for easily degradable organic of landfilled solid waste. As a result, the oxygen demand quantity obtained by the batch test led to similar results compared with that of lysimeter experiment. Therefore, it showed that the modified logistic equation and batch test were appropriate for determination of oxygen demand quantity for decomposition of easily degradable organic matter. Also, air injection period for decomposition of easily degradable organic decreased with the increase of moisture content.

The objective of this study was to assess the affects of various solid waste landfill methods on mass balance of carbon. Four lysimeters simulated a conventional landfill (Lys-A), a landfill recirculated only fresh leachate (Lys-B), and two landfills recirculated leachate after pretreating with ASBR (Lys-C and Lys-D) were operated over 1,600 days. Lys-D was recirculated two times of pretreated leachate volume than that of Lys-C. Mass balance of carbon was calculated considering leachate and biogas production for each lysimeter. Lys-C and Lys-D showed that there was an increase of about 3 times in total amount of COD recovered as methane than Lys-A. This results might be attributable to the activated methanogenic bacteria and the high pH of pretreated leachate. In terms of mass balance of carbon, amount of carbon converted to landfill gas in Lys-B (25.20 g/kg-dry waste) was bigger than that of Lys-A (23.64 g/kg-dry waste), while carbon conversion rate to landfill gas for Lys-A and Lys-B showed 4.80% and 4.71%, respectively. It is assumed that only fresh leachate recirculation method can increase amount of carbon converted to landfill gas resulting from the biodegradation of organic carbon in recirculated leachate. However, in comparison with the conventional landfill method, this method should not accelerate hydrolysis of carbon from the wastes. Carbon conversion rate in the landfill recirculated leachate after pretreating with ASBR was increased due to accelerated anaerobic metabolism processes of the microbes. In Lys-C and Lys-D, about 5.9% of carbon was converted to landfill gas. Therefore, it could be seen that the landfill recirculated leachate after pretreating with ASBR could enhance carbon conversion to landfill gas more than the conventional landfill or the landfill recirculated only fresh leachate.