폐기물매립지 온실가스의 적정포집과 배출량 산정에 관한 연구 매립가스 강제포집시 유입되는 대기중 공기와 매립된 폐기물내 황산염이 혐기적 으로 환원하는 과정에서 메탄생성균의 활동을 저해하는 것은 이미 많은 자료에서 알려진 사실이지만, IPCC 가이드라인에서는 온실가스 출량 산정시 이러한 요소를 반영하지 못하고 있다. 본 연구에서는 수도권매립지를 대상으로 하여, 매립가스 포집시 대기중 공기의 유입과 반입폐기물 조성변화에 따른 폐기물내 COD 및 Sulfate 조성변화를 조사하고 BMP test를 통해 공기 및 황산염에 의해 메탄 발생량이 억제되는 정도를 파악하여 온실가스 배출량을 산정하는 방법을 제시하고 자 하였다.
수직가스포집정 및 주변 복토층의 압력 모니터링을 통해, 매립가스를 강제 포집 하는 경우 대기중 공기가 유입되는 현상을 확인하였고, 매립가스내 질소(N2) 농도를 이용하여 공기유입량을 계산한 결과, 2013년 기준으로 약 18∼19%의 공기가 유입되고 있는 것으로 나타났다. 현장조사와 유동해석 프로그램(Flowmaster)을 이용하여 이송배관내 매립가스의 거동 특성을 이해할 수 있었으며, 매립가스의 적정포집을 위해 최소 -10mmH2O의 흡입압력이 필요하지만, 압력부족, 이송배관 내 압력누수 등로 인하여 약 20%에 해당하는 수직가스포집정이 0 mmH2O를 나타내어, 복토층을 통해 외기가 유입되고 매립가스가 발산하는 것을 확인하였다.
수도권매립지에 매립되는 폐기물 종류별 용출되는 COD 및 Sulfate 양을 파악하여 년도별 매립된 COD 및 Sulfate 량을 산정한 결과, 반입 및 매립폐기물의 조성 IPCC 방법론, 매립가스 포집, 황산염, COD/Sulfate 비율, 산소, 온실가스 발생량 변화로 COD/Sulfate 비율이 1992년 124.4에서 2015년 16.8로 크게 감소하였다. 이 는 매립가스내 CH4와 H2S 및 침출수내 COD와 Sulfate의 배출량 변화를 통하여 확인할 수 있었다.
O2 및 Sulfate의 농도에 따른 CH4 발생량에 대한 BMP Test 결과, O2 주입농도에 따라 CH4는 선형적으로 감소하였으며, COD/Sulfate 비율에 따라 지수함수적으로 감소하는 결과를 나타내었다. 이러한 결과를 이용하여 온실가스 배출량을 산정할 때, Sulfate의 영향은 COD/Sulfate 비율에 따른 CH4 발생량의 상관관계로부터 메탄보정계수를 도입하였고, O2의 영향은 매립가스내 CH4 초기농도를 추정 함으로써 온실가스 배출량을 보정할 수 있었다.
IPCC 가이드라인에서 제시하는 방법으로 주요변수에 대해 기본값을 사용하여 1992년부터 수도권매립지에 매립된 폐기물로부터 발생하는 온실가스 발생량을 산정한 결과, Sulfate를 보정한 결과, 2015년 기준으로 CH4 발생량은 기본값 대비 약 89% 수준으로 나타났으며, Sulfate와 O2를 보정한 결과, 약 85% 수준으로 나타났고 CH4 회수량은 약 67% 수준으로 나타났다. 반면에, 표면발산량, 소각량, 포집량을 측정한 결과에서는 CH4 회수량이 약 96%로 나타나, 기본값을 적용하여 온실가스를 산정하는 것은 실제 보다 과다하게 산정되는 것을 알 수 있었다.
연구자마다 다양한 조건에 의해, COD/Sulfate 비율과 CH4 발생량의 상관관계가 다소 낮아, 이에 대한 추가 검토는 필요하지만, 본 연구를 통해 수도권매립지와 같은 대규모 매립장은 온실가스 발생량을 산정시, 황산염과 산소에 의한 영향이 반드시 고려되어야 할 것으로 판단된다.

The fact that the air inflowed from the atmosphere by the forced collection of LFG and the sulfate of waste in landfill baffle the activity of methanogen in the process of the anaerobic reduction, have been proven in many studies, but which was not reflected on the IPCC methodology for estimating CH4 emissions. In this study CH4 emission of the Sudokwon landfill site was estimated by the method represented in the IPCC guideline with adopting the methane correction factor which had been found through the relationship of COD/Sulfate ratio and O2/COD to CH4 generation.
The status of the air inflowed from the atmosphere by the forced collection of LFG was found through the field monitoring, showing that 18∼19% of air was estimated to be inflowed into LFG at the year of 2013 by the calculation with the using of N2 concentration in LFG. Another field study and simulation of the program specialized in flow dynamic was done to find out the characteristic of LFG movement in the transfer pipe, showed that about 20% of the vertical collection wells had 0 mmH2O of pressure though less than -10 mmH2O of pressure needed to the proper collection of LFG. The amount of COD and sulfate landfilled in Sudokwon landfill sites was estimated by the
results of multi extraction test and the statistics data of waste classified by types, which showed that the COD/sulfate ratio was decreased from 124.4 in 1992 to 16.8 in 2015 due to the change of incoming waste. The COD/sulfate ratio was confirmed to have been changed by the amount of H2S and CH4 as a gas and COD and sulfate as a leachate. From the results, we could know that there was some changes in the inside of the landfill, particularly, in the concentration of O2 and sulfate by the forced collection and the change of incoming waste which could affect the generation of CH4 The results of BMP tests showed that CH4 generation was decreased with the O2 and sulfate in a linear and a logarithm way, respectively. The generation of the greenhouse gas generated from the waste of Sudokwon landfill site was estimated by the method presented as the IPCC guideline using the default values. The generation was corrected and compared by adopting the methane correction factor found in the relationship between CH4 generation and COD/sulfate and the initial CH4 concentration estimated from the inflowed air. The generation of CH4 corrected by the methane correction
factor represented about 89% of the generation using default values and the generation of CH4 corrected by the methane correction factor and initial CH4 IPCC methodology, LFG collection, Sulfate, COD/Sulfate, O2, CH4 generation concentration represented about 85% of the one of default values.
In the estimation method of IPCC guideline, Tier 3 is allowed to use main parameters developed in the country. Though there are needs for the deeper discussion about the relationship between COD/sulfate ratio and CH4 generation and the COD/sulfate ratio in the waste of the landfill, landfill sites having well documented statistics like Sudokwon landfill, must consider the effects of sulfate and oxygen when estimating the generation of the greenhouse gas.