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.

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%.

본 논문에서는 노은 생활 폐기물 매립장의 사전 환경 영향 평가 단계에서 수행되었고 주로 기반암 깊이와 침출수 분포를 조사하기 위해 굴절법 토모그래피 방법이 수행되었다. 본 탐사 방법은 토목 분야와 환경 분야에 응용되어왔다. 굴절법 토모그래피 방법을 수행하기 위해 침출수의 예상 유동방향과 직각으로 추정되는 3개의 측선을 설정하여 적용하였다. 본 연구 지역인 노은 생활 폐기물 매립장은 개략적으로 3층 구조로 구성되어 있고 하류에서 상류 지역으로 갈수록 기반암까지 깊이가 점진적으로 얕아지고 특히 하류 지역에서는 부분적으로 침출수 등이 충진되어 있는 지층이 존재하고 있음이 확인되었다. 따라서 생활 폐기물 매립장 하부 지반의 침출수의 분포 뿐만 아니라 매립장 하부의전체적인 지반 구조를 분석하기 위해 굴절법 토모그래피 탐사가 효과적인 방법으로 확인되었다.

This study was aimed to investigate treatment feasibility of leachate from D landfill that is located in gyr대ungbuk. From the analytical results of leachate, organic and nonbiodegradable matters were contained in high concentration. Thus chemical treatment was introduced to degrade nonbiodegradable matters in pre or post biological process. Two types of Fenton oxidation were adapted in this study. The first one is pre treatment process before biological treatment. The second one is post treatment process after biological treatment. The optimal conditions of both treatment methods were investigated as follows. In case of pre treatment process, the optimal conditions appeared in Fe+2/H2O2(mmol/mmol): 0.1, H2O2/CODcr(mg/mg): 27.0, pH: 3 and reaction time: 2hrs. On the other hand, in case of post treatment process, the optimal conditions appeared in Fe2+(mmol/mmol): 0.14, H2O2/CODcr(mg/mg): 57.4, pH: 3 and reaction time: 1.25hrs. In the above optimal conditions, high COD removal was obtained in pre and post treatment process. Also it can expect that Fenton oxidation converted nonbiodegradable matters into biodegradable matters.

주요 온실기체인 이산화탄소와 메탄의 농도를 난지도 매립장에 위치한 42개의 배출공으로부터 측정하였다. 그 결과에 의하면, 배출공의 출구에서 관측된 메탄은 부피기준으로 절반 그리고 이산화탄소는 28%에 가까운 수준으로 높은 농도를 유지하였다. 그러나 이들의 환경거동은 배출공의 위치 등과 같은 차이 외에도 가스성분에 따라 여러 가지차이를 보여 주었다. 본 연구의 결과는 이들 성분의 분포가 수은과 같은 미량성분의 분포특성과는 달리 대체로 균질한편이라는 것을 확인해 주었다.

In order to photocatalytically treat organic matter (CODCr) and chromaticity effectively, chemical coagulation and sedimentation processes were employed as a pretreatment of the leachate produced from landfill in Jeju Island. This was performed using FeCl3･6H2O as a coagulant. For the treated leachate, UV/TiO2 and UV/TiO2/H2O2 systems were investigated, using 4 types of UV lamps, including an ozone lamp (24 W), TiO2 as a photocatalyst, and/or H2O2 as an initiator or inhibitor for photocatalytic degradation. In the chemical coagulation and sedimentation process using FeCl3･6H2O, optimum removal was achieved with an initial pH of 6, and a coagulant dosage of 2.0 g/L, culminating in the removal of 40% CODCr and 81% chromaticity. For the UV/TiO2 system utilizing an ozone lamp and 3 g/L of TiO2, the optimum condition was obtained at pH 5. However, the treated CODCr and chromaticity did not meet the emission standards (CODCr: 400 mg/L, chromaticity: 200 degrees) in a clean area. However, for a UV/TiO2/H2O2 system using 1.54 g/L of H2O2 in addition to the above optimum UV/TiO2 system, the results were 395 mg/L and 160 degrees, respectively, which were within the emission standard limits. The effect of the UV lamp on the removal of CODCr, and chromaticity of the leachate decreased in the order of ozone (24 W) lamp > 254 nm (24 W) lamp > ozone (14 W) lamp > 254 nm (14 W) lamp. Only CODCr and chromaticity treated with the ozone (24 W) lamp met the emission standards.

Raw leachates from three landfills and treated leachates from two landfills on Jeju Isalnd were analyzed for ten perfluorinated compounds (PFCs) detected in aquaruc environments. The leachates were collected six times in 2014 and 2015. Among the ten PFCs, three were not detected, namely perfluoroundecanoic acid (PFUnDA), perfluorododecanoic acid (PFDoDA), and perfluorodecane sulfonate (PFDS). The total concentrations of PFCs ranged as 724-3313 ng/L (mean 1999 ng/L) in raw leachates and from less than the limit of quantification (LOQ) to 394 ng/L (mean 133.2 ng/L) in treated leachates. The domonant compounds measured were perfluorooctanoic acid (PFOA) (mean contribution 37.7%) and perfluorobutane sulfonate (PFBS) (mean contribution 38.2%) in raw leachates, and PFOA (mean contribution 40.7%), perfluorohexanoic acid (PFHxA) (mean contribution 27.3%) and PFBS (mean contribution 26.5%) in treated leachates. No significant correlations were observed between total/several individual PFCs and leachate pH and CODCr, which may be due to complex chemical nature of landfill leachates and characteristics of waste and landfills.

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.

최근 도시화 및 인구 밀집화로 인해 폐기물 발생량이 급격하게 늘어나고 있으며, 매립장 내 수분이 매립된 쓰레기에 침투하여 발생하는 침출수의 양 또한 증가하는 문제가 발생하고 있다. 이러한 침출수 내 함유된 고농도의 암모니아성 질소는 그 자체의 독성으로 인해 비교적 독성에 취약한 질산화 미생물에게 영향을 끼쳐 질산화 반응을 저해한다. 이와같이 생물학적 처리가 어려운 침출수와 같은 경우 화학적 침전법인 Struvite 결정화법이 현실적인 대안이 될 수 있다. Struvite는 MAP(magnesium ammonium phosphate, MgNH4PO4･6H2O)라고 알려져 있으며 고농도의 질소와 인을 동시에 처리할 수 있으며 반응시간이 짧아 별도의 처리시설이 불필요하다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 생물학적으로 처리가 곤란한 침출수를 struvite로 처리하고자 하였으며 제거효율을 극대화하기 위해 결정화 영향인자인 pH와 마그네슘, 인의 몰비에 대해 살펴보았다. Struvite 결정화시 pH 9.0에서 암모니아성 질소의 농도가 가장 낮게 나타났으며, 마그네슘과 인의 몰비가 클수록 암모니아성질소의 제거율이 높아지는 것으로 확인되었다. 또한 struvite 결정성장에 미치는 요인인 교반강도(G) 및 교반시간(td)에 대하여 실험한 결과 교반강도가 높을수록 암모니아성 질소의 제거율이 상승하는 것으로 나타났으며, 교반시간의 경우 5분부터 큰 차이가 없는 것으로 확인되었다.

우리나라의 폐기물 정책 및 처리방법이 변화됨에 따라 매립지로 반입되는 폐기물들의 유기물함량이 점차 줄어들고 있으며, 매립장내 수분이 낮아져 매립지가 안정화되는데 오랜 시간이 소요되고 있다. 이러한 추세에 따라 매립장의 조기 안정화를 위하여 최근 국내에서는 매립지내 침출수 재순환에 관한 법제화가 이뤄졌다. 한편, 하수슬러지를 고형연료로 생산하기 위하여 수열탄화(Hydrothermal carbonization)공정을 도입시, 해당 공정에서 배출되는 고액분리된 액체생성물 발생량은 투입폐기물량의 80% 정도로 반드시 적정처리 또는 재활용이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 매립장의 조기안정화를 목표로 수열탄화액이 매립장 순환수로써 활용가능한지를 파악하기 위하여 수도권매립지로 반입되는 폐기물 조성을 반영한 폐기물과 수열탄화액 등을 serum bottle에 넣고 35℃ 항온 및 혐기적 조건에서 지속적으로 가스발생량 및 가스 조성을 측정하였다. 실험 결과, 수열탄화 반응후 고액분리된 액체생성물은 기존의 침출수 주입효과와 비교할 때 보다 우수한 메탄가스 발생경향을 확인할 수 있었다. 그러나 암모니아 탈기 후의 수열탄화액은 탈기과정에서 투입된 Na+의 영향으로 순환수를 투입하지 않은 경우보다도 낮은 바이오가스 및 메탄가스 발생량 등을 나타내 폐기물 분해에 긍정적인 영향을 주지 못하는 것으로 평가되었다.

수도권매립지의 경우 하수슬러지 등 유기성 폐기물의 직매립금지로 인하여 매립되는 폐기물의 건조화가 심각한 상태이다. 현재 매립지 내부 함수율은 미생물에 의해 분해활동이 원활히 이루어지는 45%에 크게 못미치는 30% 수준으로 나타났다. 이같은 현상은 비단 수도권매립지에 국한된 문제가 아닌 전국 매립지에 해당되는 현상일 것이다. 또한, 매립종료 후 최종복토 후에는 우수의 유입도 차단됨에 따라 매립지 내부 건조화 문제는 더욱 더 심화되는 것은 자명한 사실이다. 이와같이 건조화가 심화되면 폐기물분해 지연에 따라 매립지 사후관리 기간은 더욱 길어지게 되며 그만큼 각 매립지 관리주체들의 비용부담은 증가하게 될 것이다. 정부는 이러한 문제점의 해결을 위해 금년 4월 폐기물관리법 시행규칙을 개정하여 매립지 내부로 침출수를 재순환할 수 있는 침출수매립시설환원정화설비 관련 규정을 시행하였으며, 침출수를 매립지로 재순환하여 매립지 건조화 문제를 최소화할 수 있는 방안을 마련하였다. 비록 침출수외에 폐수 같은 다른 수분 공급원의 재순환까지 허용하는 적극적인 수단은 아니지만, 침출수를 재순환함에 따라 매립지 건조화가 심화되는 것은 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 침출수 재순환에 따른 매립지 내부 수분 분포파악을 위하여 전기비저항 탐사를 수행하여 매립지 내부의 수분분포 특성 파악을 위한 적정 탐사기법을 개발하고자 하였다. 일반적으로 전기비저항 탐사는 지하 매설물이나 지질현황 파악을 위하여 쓰이며, 저수지 등의 제방 안정성 파악에도 많이 사용되고 있다. 그러나 매립지의 경우 다양한 폐기물들이 매립되어 있어 토질이나 저수지 제방과 같이 매질이 균질한 상태가 아닌, 매우 불균질한 상태이며, 계절에 따른 온도변화, 중간 복토층에 따른 비저항 탐사 값의 간섭현상 등 다양한 변수가 존재하여 결과값의 해석에 많은 어려움이 있다.

바이오리엑터형 매립장은 1970년대 석유파동(Oil-shock) 이후 미국 등을 중심으로 석유를 대체할 수 있는 에너지원의 하나로서 폐기물 분해과정에서 발생되는 메탄가스를 매립지로부터 최대한 단시간에 많이 회수하고자 하는 목적으로 활발히 개발 되었다. 즉, 매립지를 바이오리엑터라는 거대한 생물반응조의 개념으로 접근하여 폐기물이 활발하게 분해가 될 수 있도록, 수분 등을 인위적으로 공급하는 등의 방법을 통하여 폐기물 분해를 촉진하는 새로운 매립지 관리방식이다. 한편, 국내 폐기물 매립시설은 하수슬러지(2003년) 등 유기성폐기물의 직매립 금지로 인하여 매립지에 반입되는 폐기물의 특성이 무기화, 건조화 되고 있으며, 또한 악취방지 등 주변지역 환경개선을 목적으로 매립지 복토기준을 강화하여 시행하고 있다. 이에 따라 매립지로 유입되는 수분은 급격히 감소하여 매립층 내부는 매우 건조화 되고 있다. 만약 이 같은 현상이 지속되면 매립가스 발생량이 감소하여 매립가스 발전사업에 차질이 발생하고, 또한 안정화에 오랜 시간이 소요됨에 따라 그만큼 매립지 사후관리에 어려움이 발생할 것이다. 이와 같은 이유로 국내에도 바이오리엑터형 매립장 제도의 도입이 절실히 요구되고 있다. 수도권매립지관리공사는 이 같은 바이오리엑터형 매립지의 현장적용을 위하여 2013년부터 수도권매립지 제2매립장 7단 3C, 4C 두 개블럭 약 15만㎡에 침출수 재순환시설을 설치하여 2013년 10월부터 2015년 8월말 현재까지 약 18개월간 일평균 약 428㎥, 총 168,570㎥의 침출수를 재순환하였다. 그 결과, 폐기물층내 함수율 변화는 주입전 대비 평균 약 3% 증가하였으며, 같은 기간 매립가스 포집량은 순메탄 기준으로 대조구역의 상대적 감소량 대비 평균 36.7% 증대된 것으로 나타나 침출수 재순환으로 인한 수분공급으로 매립지내 생물분해가 촉진되고 있는 것으로 판단된다.

현재 개별 매립지의 매립가스 발생량을 추정을 위해 폐기물의 분해를 일차분해반응으로 가정한 수학적 model들인 Scholl Canyon model, Palos Verdes model, Sheldon Arleta model과 IPCC GL 그리고 EPA의 LAEEM(Landfill Air Emissions Estimation Mode) 등이 주로 사용되고 있다. 일차분해 model을 이용한 온실가스 발생량의 추정은 매립된 폐기물의 양 및 조성, 매립시기와 경과시간 등의 기초자료, 폐기물의 메탄최대발생량(L0)와 메탄발생속도계수(k)를 사용되기 때문에 온실가스의 정확한 예측을 위해서는 이들에 대한 보다 적절한 값이 선정되어야 한다. 현재 선진국들은 매립지 특성을 반영한 메탄발생속도상수(k)를 제시하고 있으나 국내에의 경우 이러한 연구가 전무한 상황으로 이에 대한 연구가 필요한 것으로 보인다. 본 연구에서는 현재 사용중인 2곳(H, Y 매립지)의 소규모 매립장에 대한 매립지 특성 자료수집과 현장측정을 통해 2006 IPCC FOD방법의 입력변수로 사용되는 메탄발생속도 상수(k)를 산출하여 보았으며, 또한 이 결과를 default valus 적용한 2006 IPCC GL의 FOD방법에 의한 메탄 배출량 산정결과와 비교하여 보았다. 2006 IPCC GL에 제시된 FOD방법의 메탄 배출량 산정식을 이용한 k값 산정 결과, H 매립지의 산정된 평균 k값은 0.0413 yr-1, Y 매립지의 산정된 평균 k값은 0.0117 yr-1로 나타나 IPCC 가이드라인에 제시된 기본값이 0.09 yr-1에 비하여 상대적으로 낮은 값을 보였다. 또한 현장측정에 의해 산출된 k값들과 2006 IPCC GL의 default value을 이용하여 H, Y매립장에 대하여 메탄가스 배출량을 비교해본 결과, H매립지(1994년~2012년)와 Y매립장의 메탄가스 총배출량이 현장측정에 비하여 492.7%와 166.5%나 과다산정되는 것으로 나타나 매립지에서 발생하는 정확한 온실가스 배출량 예측을 위해서는 각각의 매립지별 현장 측정을 통한 고유의 k값 결정을 통한 산정이 진행돼야 할 것으로 판단된다.

과거 폐기물매립시설의 사용을 끝내거나 폐쇄하려는 경우에는 관할 시･도에 단순히 사용종료신고절차만으로 종료되었기에 사용이 종료된 폐기물매립시설에서 발생하는 환경오염에 적절하게 대처하지 못한 실정이다. 또한, 폐기물관리법 시행규칙 제70조 제1항 [별표19]에 사후관리기간이 20년에서 30년으로 연장됨에 따라 조기 안정화를 위한 사후관리 대상 매립지가 50% 증가할 것으로 예상된다. 이에 매립시설 사후관리 기간 연장에 따른 조기 사후관리 매립지 및 관리비용이 증가함에 따라 향후 안정적이고 체계적인 매립지의 사후관리 검사제도 도입이 필요하게 되었으며 2013년 6월 3일부터 폐기물관리법 제50조 제1항 및 제3항 사용종료 및 사후관리 매립시설에 대한 검사제도가 시행되었다. 따라서, 폐기물매립시설의 사용을 끝내거나 폐쇄하려면 검사에서 적합 판정을 받도록 하고, 사후관리 대상인 폐기물매립시설에 대해서도 정기적으로 검사를 받도록 함으로써, 주민의 건강･재산 또는 주변환경 피해를 사전에 방지할 수 있을 것으로 기대하며 장기적으로 관리되어야 할 사후관리 매립지 등의 혐오시설에 대한 친환경적이고 안정적인 검사 관리를 통하여 지역 주민의 불안 및 갈등을 해소하는 등의 환경복지를 구현할 수 있게 되었다. 침출수 처리 및 사후관리가 미흡한 사용종료 매립지는 침출수를 외부로 유출시키고 지하수 및 토양오염원으로 문제를 일으킬 수 있으므로 폐기물관리법에 의한 [사용종료매립지 정비지침, 환경부]의 안정화도 조사기법에 의거하여 매립지에 대한 시설물현황 및 주변환경오염도 등 관계법령이 정하는 방법에 따라 폐기물 및 발생가스, 주변환경 등의 물리적, 환경적 특성을 조사하여 향후 적정 사후관리방안 및 사후관리종료 여부를 판단하는 자료로 활용할 수 있도록 한다. 본 연구에서는 사용종료 매립장에 대하여 정비지침의 안정화도 조사기법에 의거하여 울산지역내 00 매립지에 대한 시설물현황 및 주변 환경오염도 등 관계법령이 정하는 방법에 따라 폐기물 및 발생가스, 주변토양 및 지하수, 지반조사 등의 물리적, 환경적 특성 등의 정밀조사를 실시하고 토지이용을 위하여 사면안정해석 등의 연구를 수행하여 향후 적정 사후관리방안 및 토지활용 등을 판단하는 자료로 이용될 수 있도록 평가하였다.