국내 온실가스 배출 부문별 배출량을 정리한 국가온실가스 인벤토리 보고서(National greenhouse gas Inventory Report of Korea, NIR)은 2010년 이래로 매년 환경부에 의해 발간되고 있다. 현재 폐기물 부문의 표준 배출량 산정은 2006 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Guideline을 통해 이루어지고 있으나, 폐기물의 조성, 성상과 같은 국내 폐기물의 고유 특성을 반영하지 못하는 한계가 있다. 또한 이를 극복하기 위한 국가고유배출계수의 개발과 그 산정방식에 관한 연구는 미진하다. 따라서 본 연구는 폐기물 매립분야 국가 고유배출계수 중 하나인 생물학적으로 분해 가능한 유기탄소의 양을 나타내는 계수(Degradable Organic Carbon (DOC) × Fraction of Degradable Organic Carbon (DOCf))를 산정하기 위해 수행되었다. 매립된 폐기물을 통해 발생 가능한 메탄의 양을 계산하는 과정에서 두 값은 곱의 형태로 사용된다. DOC의 산정에는 삼성분 분석, TOC 측정 등의 방법이 있고, DOCf의 산정에는 물질수지에 기초한 양론식, Lysimeter test, Biochemical Methane Potential (BMP) test 등의 방법이 가능하다. 이 연구에서 DOC는 Total Organic Carbon (TOC)로, DOCf는 BMP test를 통해 구한 생분해도로 산정하였다. BMP test는 250 mL serum bottle에 기질, 영양배지 (90 mL), 혐기성 미생물 식종 슬러지 (10 mL)를 주입하여 35℃에서 Duplicate로 수행되었다. 기질로서 음식물류 폐기물은 환경부 고시 제 2012-203호에 제시된 음식물 찌꺼기 표준시료(쌀밥, 배추, 감자, 양파, 무, 사과, 귤, 돼지고기, 고등어)를 선정하였다. 목재류 폐기물로는 매립 목재의 99%를 차지하는 생활폐기물 내 소형폐목재로 한정하여 나무젓가락, 이쑤시개, 낙엽을 사용하였다. 접종물은 서울 D-환경자원센터에서 반출한 혐기소화조 슬러지를 사용하였고, 영양배지는 Shelton & Tiedje (1984)에 의해 제시된 조성에 따라 제조하였다. DOC는 폐기물의 유기탄소량을 의미하므로, TOC 분석결과를 사용하였다. 발생한 가스와 이론적으로 발생 가능한 가스의 비율을 통해 생분해도를 계산할 수 있으며 이를 DOCf 값으로 사용하였다. TOC 분석결과와 생분해도를 곱하여 DOC × DOCf를 나타내었고, 이를 IPCC 기본값과 비교하였다.그 결과, 음식물류 폐기물에서 쌀밥 0.38 ± 0.06, 배추 0.23 ± 0.03, 감자 0.30 ± 0.03, 양파 0.28 ± 0.04, 무 0.25 ± 0.13, 사과 0.30 ± 0.14, 귤 0.23 ± 0.11, 돼지고기 0.40 ± 0.07, 고등어 0.43 ± 0.11의 DOC × DOCf 값을 확인하였다. 목재류 폐기물에서는 나무젓가락 0.28 ± 0.00, 이쑤시개 0.25 ± 0.02, 낙엽 0.23 ± 0.07의 값을 구하였다. IPCC 기본 값으로 제시된 음식물류와 목재류의 DOC × DOCf의 값은 각각 0.19, 0.25로 음식물류 폐기물의 경우 표준배출계수를 상회하는 값을, 목재류 폐기물은 기본 값과 근접한 결과를 나타내었다. 이는 국내폐기물의 성상, 조성을 반영할 경우 IPCC 배출계수로 제시된 DOC × DOCf 값이 달라짐을 의미한다. 따라서 각 부문별 국내 특성을 반영한 온실가스 국가고유배출계수의 확립을 통해 온실가스 배출의 올바른 산정이 수행되어야 할 것이다.

폐기물매립지에서는 폐기물이 매립되어 혐기성 조건하에 폐기물에 포함되어 있는 다양한 유기물이 미생물에 의해 분해가 이루어지면서 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)로 이루어진 가스가 발생된다. 메탄은 매립가스 중 지구온난화에 큰 영향을 미치는 물질로 알려져 있고 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)에서도 온실가스로 규정하고 그 배출량을 감축하기 위해 노력을 하고 있다. 따라서 폐기물매립지 내에서 발생하는 매립가스의 발생량을 정확히 추정하는 것이 필요하다. 일반적으로 일차분해모델인 IPCC 모델이 배출량 산정을 위해 사용되며, 모델에 적용되는 변수 중 매립폐기물의 메탄잠재발생량(L0)과 메탄발생속도상수(k)는 모델의 정확성에 영향을 미치는 중요한 변수 중 하나이다. 메탄발생잠재량에 적용되는 매개변수로 생화학적 분해 가능한 유기탄소량을 의미하는 유기탄소(DOC), 혐기성 조건에서 메탄으로 전환 가능한 유기탄소 비율(DOCf), 호기성분해에 대한 메탄 보정계수(MCF), 발생 매립가스에 대한 메탄 부피비(F) 등이 있다. 이러한 매개변수들 중 활동도 자료인 폐기물의 물리적 조성과 매개변수인 DOCf는 메탄발생량 예측에 영향을 미치는 기초적인 자료라 할 수 있다. 이에 2006 IPCC 가이드라인에서는 각 국가의 고유값이 있을 경우 기본값 보다는 국가 고유값을 적용하는 것을 권장하고 있으나, 우리나라의 경우 기본값을 적용하도록 되어 있어 온실가스 배출량 산정 시 과대평가 또는 과소평가가 될 우려가 있어 국가 고유값 개발이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 Biochemical Methane Potential (BMP) 실험을 통해 DOCf를 산정할 수 있는 방법을 제안하고자 하며, 제안된 방법으로 종이류, 섬유류, 고무/피혁류 폐기물들을 대상으로 DOCf를 평가하고자 한다. 연구방법으로는 국내 A매립지에서 매립연령이 8년, 12년, 13년, 14년, 15년, 20년인 폐기물을 굴착하여 수선별을 통해 성상별로 구분한 시료를 사용했으며, BMP 실험을 실시하여 도출된 메탄발생량을 이용하여 DOCf를 산정하였다. DOCf의 평가 방법으로는 매립연령을 0년으로 추정한 메탄발생량 추정치와 8년, 12년, 13년, 14년, 15년, 20년의 메탄발생량의 비율로 DOCf를 평가하였다. 연구결과 매립연령이 8년인 종이류의 DOCf 값은 0.73, 섬유류 0.61, 고무/피혁류 0.03으로 나타났다. 매립연령이 20년인 종이류의 DOCf 값은 0.95, 섬유류 0.89, 고무/피혁류 0.09로 매립연령이 증가할수록 DOCf의 값이 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 매개변수를 통해 국내 환경에 맞는 메탄잠재발생량을 정확하게 예측 가능 할 것으로 사료되며, 향후 더 많은 국내 폐기물매립지의 연구를 통하여 국가 고유값 배출계수 개발 시 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) recommended the first order decay (FOD) model for estimating methane emissions from solid waste landfills. However, selecting appropriate parameter is a major challenge in methane emission modeling. The degradable organic carbon (DOC) and the fraction of degradable organic carbon which decomposes (DOCF) are the two primary parameters in the methane generation potential (L0). The DOC is the amount of organic carbon that can be decomposed by biochemical reactions in microorganisms. Chemical analysis methods are currently available to measure the DOC including using total organic carbon and element analysis methods. However, chemical analysis methods are not appropriate for determination of the DOC, which indicated that the DOC should be measured by biochemical tests. In addition, these methods should consider a fossil carbon content that needs a complex and high cost of analysis. The DOCF is an estimate of the fraction of carbon that is ultimately degraded and released from landfills. However, no methodology is provided for determination of the DOCF in landfills. Therefore, the purpose of this study was to suggest methodologies for the determination of DOC and DOCF in solid waste landfills. A biochemical methane potential (BMP) test could be used to calculate the DOC because the BMP represents an upper limit on the methane potential of a waste, which corresponds to a maximal amount of degraded organic carbon. The calculation was based on the assumption that the DOCF is 100%. In this study, two methodologies were suggested to determine the DOCF in landfills. The first one uses a new equation (DOCF = 2.76W-0.44) with moisture content in the landfill that actual methane flux data are unavailable. Moisture content is a major ecological parameter on the anaerobic biodegradability of the solid waste in the landfill. Another methodology is to use L0,Landfill/L0,BMP ratio. The L0,Landfill could be determined by a regression analysis if methane flux data were available.