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[국내논문] 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량 예측 모델 및 변수 산정방법 개발
Developments of Greenhouse Gas Generation Models and Estimation Method of Their Parameters for Solid Waste Landfills 원문보기

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, B. 수공학, 해안 및 항만공학, 환경 및 생태공학, v.32 no.6B, 2012년, pp.399 - 406  

박진규 ((주)에코윌플러스) ,  강정희 (안양대학교 환경공학과) ,  반종기 (안양대학교 환경공학과) ,  이남훈 (안양대학교 환경공학과)

초록
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본 연구의 목적은 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량 예측모델 및 모델에 적용된 변수들의 산정방법을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 온실가스 발생예측 모델 중 1차 반응모델의 변수인 메탄잠재발생량과 메탄발생속도상수를 평가하기 위하여 수정 Gompertz 식과 Logistic 식을 미분한 2개의 식을 적용하였다. 변수들은 실제 폐기물매립지에서의 매립가스 발생량에 대한 실측값과 예측값과의 통계학적 비교를 통해 산정하였다. 매립가스 발생량에 대한 실측값과 수정 Gompertz 식 및 Logistic 식을 미분하여 나타낸 2개의 식을 이용한 매립가스 발생량 예측값에 대한 회귀분석결과 결정계수는 각각 0.92와 0.94로 나타나, 폐기물매립지에서의 매립가스 발생량에 대한 측정값이 있을 경우 회귀분석을 통해 변수를 산정할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 실측값이 없는 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량을 예측할 수 있도록 하기 위하여 수정 Gompertz 식과 Logistic 식을 미분한 2개의 식을 기초로 하여 예측모델을 개발하였으며, 이 모델들의 정확성을 평가하기 위하여 Qcs(실측값):Q(예측값)의 비에 대한 빈도분포를 평가한 결과 LandGEM 모델보다 높은 정확성을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 개발한 모델들은 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량 예측에 적합한 것으로 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The objective of this research is to develop greenhouse gas generation models and estimation method of their parameters for solid waste landfills. Two models obtained by differentiating the Modified Gompertz and Logistic models were employed to evaluate two parameters of a first-order decay model, m...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 폐기물매립지의 메탄발생량을 측정한 실측값에 메탄발생률을 나타내는 수학적 모델을 기초로 비선형 회귀분석방법을 적용하여 메탄발생량 예측의 현장 검증 및 메탄잠재발생량 및 메탄발생속도상수의 산정 방법론을 제시하고자 한다. 그리고 산정 방법론을 이용하여 산정된 변수값들은 1차 반응모델 중 대표적인 LandGEM 모델에 이용하여 방법론의 적용가능성을 평가하고자 하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 폐기물매립지의 메탄발생량을 측정한 실측값에 메탄발생률을 나타내는 수학적 모델을 기초로 비선형 회귀분석방법을 적용하여 메탄발생량 예측의 현장 검증 및 메탄잠재발생량 및 메탄발생속도상수의 산정 방법론을 제시하고자 한다. 그리고 산정 방법론을 이용하여 산정된 변수값들은 1차 반응모델 중 대표적인 LandGEM 모델에 이용하여 방법론의 적용가능성을 평가하고자 하였다. 또한, 비선형 회귀분석에 사용한 수학적 모델을 기초로 한 메탄발생량 모델을 제안하여 실측값이 존재할 경우의 회귀분석을 통한 메탄발생량 예측뿐만 아니라 현장 실측값이 없는 폐기물매립지에서 메탄발생량 예측값에 대한 정확성을 향상시키고자 하였다.
  • 그리고 산정 방법론을 이용하여 산정된 변수값들은 1차 반응모델 중 대표적인 LandGEM 모델에 이용하여 방법론의 적용가능성을 평가하고자 하였다. 또한, 비선형 회귀분석에 사용한 수학적 모델을 기초로 한 메탄발생량 모델을 제안하여 실측값이 존재할 경우의 회귀분석을 통한 메탄발생량 예측뿐만 아니라 현장 실측값이 없는 폐기물매립지에서 메탄발생량 예측값에 대한 정확성을 향상시키고자 하였다.
  • 결국 본 연구에서 제시한 식들을 통해 산정한 메탄잠재발생량과 메탄발생속도상수를 LandGEM 모델에 적용하였을 때 시간에 따른 메탄발생 예측값이 비선형회귀분석에서 나타난 예측값보다 정확성이 많이 낮아지는 것으로 나타났다. 이에, 본 연구에서는 식 (3)과 식 (4)를 이용하여 LandGEM 모델과 동일하게 매립폐기물량 및 산정된 메탄잠재발생량과 메탄발생속도상수를 적용하여 시간에 따른 메탄발생량을 예측할 수 있는 모델을 제안하고자 한다.
  • 본 연구에서는 폐기물매립지의 메탄발생량을 측정한 실측값에 메탄발생률을 나타내는 수학적 모델을 기초로 비선형 회귀분석방법을 적용하여 메탄발생량 예측의 현장 검증 및 메탄잠재발생량 및 메탄발생속도상수의 산정 방법론을 제시하였다. 또한, 산정된 메탄잠재발생량과 메탄발생속도상수를 이용할 수 있는 메탄발생량 모델을 개발하여 현장 측정값이 없는 폐기물매립지에서의 메탄발생량 예측이 가능하도록 하였는데, 본 연구에서 얻은 결과를 정리하면 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 폐기물매립지의 메탄발생량을 측정한 실측값에 메탄발생률을 나타내는 수학적 모델을 기초로 비선형 회귀분석방법을 적용하여 메탄발생량 예측의 현장 검증 및 메탄잠재발생량 및 메탄발생속도상수의 산정 방법론을 제시하였다. 또한, 산정된 메탄잠재발생량과 메탄발생속도상수를 이용할 수 있는 메탄발생량 모델을 개발하여 현장 측정값이 없는 폐기물매립지에서의 메탄발생량 예측이 가능하도록 하였는데, 본 연구에서 얻은 결과를 정리하면 다음과 같다.

가설 설정

  • Table 2는 S매립지 제1매립장의 매립가스 및 메탄가스 포집량과 매립가스 실측값을 나타낸 것(천승규 등, 2011)으로, 메탄가스 배출량은 매립가스 중 메탄의 비율을 50%로 가정하여 산정하였다. 매립가스 포집량과 현장 실측값을 살펴보면 매립가스 발생량에 큰 차이를 보이지 않아 매립가스의 표면발산량이 실제 매우 미미한 것으로 평가된다.
  • 이때 적층 매립구간에서 발생한 침출수는 메탄균의 활성이 높은 기존 매립층에서 빠르게 메탄화가 이루어져 매립가스 내의 메탄조성이 적층 매립 시 감소하였다가 빠르게 회복되는 것으로 알려져 있다(범봉수 등, 2003). 이에, 본 연구에서는 메탄발생률에 대한 지체기의 경우 첫 해에 매립된 매립폐기물의 지체기가 가장 길고, 연도가 지날수록 지체기는 점차 감소하는 것으로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
온실가스 발생량 예측을 위해 다양한 방법 제안 중 주로 사용한 방법과, 모델은 무엇인가? 지금까지 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량 예측을 위하여 다양한 방법들이 제안되었는데, 주로 폐기물의 화학적 조성을 이용하는 양론적 방법과 폐기물의 분해를 1차 반응으로 가정한 1차 반응모델이 사용되고 있다. 그러나 폐기물의 화학적 조성을 이용한 양론적 방법의 경우 매립지 현장 조건 등을 고려하지 않아 실제적인 매립가스 발생량 평가에는 부적합하다는 평가를 받고 있다.
정확한 온실가스 배출량에 산정이 필요한데 정확한 배출량을 측정하는 것은 왜 어렵나요? 폐기물매립지에서 발생되는 온실가스로 인한 주변 환경오염 저감과 및 온실가스 관리 등을 위해서는 먼저 정확한 온실가스 배출량에 산정이 필요하다(배원재 등, 2009). 그러나 폐기물매립지에 매립되는 폐기물의 불균질성과 매립된 폐기물의 분해에 관여하는 인자가 많기 때문에 장기간에 걸쳐 물리화학적 및 생물학적 반응을 통해 발생되는 온실가스의 배출량을 정확히 측정한다는 것은 매우 어렵다.
폐기물의 화학적 조성을 이용하는 양론적 방법이 부적합하다는 평가를 받은 평가는 무엇이며 이유는 무엇인가? 지금까지 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량 예측을 위하여 다양한 방법들이 제안되었는데, 주로 폐기물의 화학적 조성을 이용하는 양론적 방법과 폐기물의 분해를 1차 반응으로 가정한 1차 반응모델이 사용되고 있다. 그러나 폐기물의 화학적 조성을 이용한 양론적 방법의 경우 매립지 현장 조건 등을 고려하지 않아 실제적인 매립가스 발생량 평가에는 부적합하다는 평가를 받고 있다. 반면 1차 반응모델의 경우 Scholl Canyon 모델, Palos Verdes 모델, Sheldon Arleta 모델, IPCC(Intergovernmental panel on climate change)에서 제안한 FOD(First order decay) 모델 및 EPA(Environmental protection agency)에서 개발한 LandGEM(Landfill gas emissions estimation model) 등이 잘 알려져 있는 모델이다(Cossu 등, 1996; IPCC, 2006; Alexander 등, 2005).
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참고문헌 (24)

  1. 김현욱 등(2008) 매립지 온실가스 현장 측정 및 연구, 연구보고서, 환경관리공단. 

  2. 김혜진, 정새롬, 박진규, 이남훈(2008) Diauxic Growth를 고려한 유기성 폐기물의 혐기성 생분해도 평가., 한국폐기물자원순환학회지, 한국폐기물자원순환학회, 제25권 제7호, pp. 652-658. 

  3. 나제현, 배성진, 우진춘, 이동훈(2010) 폐기물 매립지의 메탄발생 속도상수(k) 산정 및 불확도 분석(사례 연구:국내 A매립지를 중심으로). 한국폐기물자원순환학회 춘계학술연구회발표논문집, 한국폐기물자원순환학회, pp. 351-353. 

  4. 박진규(2012) 폐기물매립지에서의 온실가스 예측 모델 및 변수 산정방법 개발, 박사학위논문, 안양대학교. 

  5. 범봉수, 배제호, 조광명(2003) 적층매립시 전체매립층과 활성매립 층간의 적정 높이 비 결정, 대한환경공학회지, 대한환경공학회, 제25권 제1호, pp. 39-48. 

  6. 배원재, 김승도, 정주영(2009) 수도권매립지 매립가스 발생량 산정 및 예측에 대한 연구. 한국폐기물자원순환학회지, 한국폐기물자원순환학회, 제26권 제6호, pp. 572-579. 

  7. 서동천, 이동훈, 한현수, 유만식, 서창일, 김낙주, 이남훈, 김승도 (2001) 매립가스 발생량의 현장측정을 통한 메탄발생속도상수(k)의 평가. 한국폐기물학회지, 한국폐기물학회, 제18권 제7호, pp. 580-589. 

  8. 송상훈, 김홍규, 박진규, 이남훈(2011) 폐기물매립지 온실가스 배출량 산정 모델의 보정 및 검증에 관한 연구. 한국폐기물자원순환학회지, 한국폐기물자원순환학회, 제28권 제4호, pp. 370-377. 

  9. 송종석, 김승도(2006) 매립지에서의 메탄발생속도상수 결정 방법론에 관한 연구. 한국폐기물자원순환학회 춘계학술연구회발표논문집, 한국폐기물자원순환학회, pp. 380-383. 

  10. 수도권매립지관리공사 녹색기술연구센터(2011) 수도권매립지통계연감, 통계보고서, 2011-11-017-10, 수도권매립지관리공사 

  11. 신성호, 유병옥, 이준흥, 진병복, 윤완우, 백원석(2010) 현장측정을 통한 매립지 메탄배출량 산정 및 배출계수 개발. 한국폐기물자원순환학회 춘계학술연구회발표논문집, 한국폐기물자원순환학회, pp. 377-379. 

  12. 이남훈 등(2009) 매립가스 발생량 산정 및 CDM 사업연계방향 연구, 연구보고서, (주)건화 부설기술연구소. 

  13. 전은정(2007) 폐기물매립지에서의 메탄 발생특성조사 및 발생량 예측모델에 관한 연구, 박사학위논문, 서울시립대학교. 

  14. 조한상, 김재영, 천승규, 배영신(2007) 폐기물 종류별 매립가스 발생 특성에 관한 연구. 한국폐기물자원순환학회지, 한국폐기물자원순환학회, 제24권 제3호, pp. 226-233. 

  15. 천승규(2010) 매립가스 일차분해 모델의 불확실성도 분석 연구, 한국폐기물자원순환학회지, 한국폐기물자원순환학회. 제27권 제8호, pp. 726-732. 

  16. 천승규 등(2011) 2010 수도권매립지 매립가스 발생량 현장 모니터링 및 발생특성 분석, 연구보고서, 2011-11-010-01, 수도권매립지관리공사. 

  17. Alexander, A. Burklin, C., and Singleton, A. (2005) Landfill Gas Emission Model (LandGEM) Version 3.02 User's Guide, Report, EPA-600/R-05/047, U.S.EPA, Washington, DC. 

  18. Amini, H.R., Reinhart, D.R., and Mackie, K.R. (2012) Determination of first-order landfill gas modeling parameters and uncertainties, Waste Management, Vol. 32, No. 2, pp. 305-316. 

  19. Cossu, R., Andreottola, G., and Muntoni, A. (1996) Modelling landfill gas production, Landfilling of Waste: Biogas, Christensen, T.H., Cossu, R. and Stegmann, R., E&FN SPON, London, pp. 237-268. 

  20. Garg, A., Achari, G., and Joshi, R.C. (2006) A model to estimate the methane generation rate constant in sanitary landfills using fuzzy synthetic evaluation, Waste Management & Research, Vol. 24, No. 4, pp. 363-375. 

  21. IPCC (2006) 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Report. Institute for Global Environmental Strategies, Japan. 

  22. Lay, J.J., Li, Y.Y. and Noike, T. (1998) Developments of bacterial population and methanogenic activity in a laboratory-scale landfill bioreactor, Water Research, Vol. 32, No. 12, pp. 3673-3679. 

  23. Machado, S.L., Carvalho, M.F., Gourc, J.P., Vilar, O.M. and Nascimento, J.C.F. (2009) Methane generation in tropical landfills: Simplified methods and field results, Waste Management, Vol. 29, No. 1, pp. 153-161. 

  24. Scharff, H. and Jacobs, J. (2006) Applying guidance for methane emission estimation for landfills, Waste Management, Vol. 26, No. 4, pp. 417-429. 

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