매립지 악취가 주변 대기질에 미치는 영향 예측 - 청주청원 광역매립지 사례연구 - Prediction of Malodorous Landfill Substances Effect on Ambient Air Quality - A Case Study on Cheongju·Cheongwon Metropolitan Landfill -원문보기
The purpose of this study is to investigate concentration level and characteristics of malodour substances generated from landfill site in C city. Also, it is tried to predict distribution of concentration level using ISCST3 model around landfill site. From the results, it can be confirmed that twel...
The purpose of this study is to investigate concentration level and characteristics of malodour substances generated from landfill site in C city. Also, it is tried to predict distribution of concentration level using ISCST3 model around landfill site. From the results, it can be confirmed that twelfth-class malodour substances such as ammonia, methyl mercaptan, hydrogen sulfide, dimethyl sulfate, dimethyl disulfate, toluene, acetaldehyde, styrene, propionaldehyde, butylaldehyde, n-Valeraldehyde, xylene were generated from landfill site. The levels of the malodour substances were lower than that of permeable concentration regulated by odor control law in Korea. However, the concentration of malodour substances including methyl mercaptan, hydrogen sulfide, acetaldehyde, and propionaldehyde exceeded threshold limit value(TLV). It was seemed that these substances caused the problem of offensive odor around circumstance of landfill. The concentration of malodour substances was higher in slant than in upper part of landfill. The concentrations of malodour substances measured at night time were shown higher level than those at night time because atmospheric condition was stable at night time. It showed that the concentration of malodour substances were higher in spring. The results of atmospheric diffusion model predicted that tolerance limit level of hydrogen sulfide and methyl mercaptan was detected within nearly 5km from the boundary of landfill.
The purpose of this study is to investigate concentration level and characteristics of malodour substances generated from landfill site in C city. Also, it is tried to predict distribution of concentration level using ISCST3 model around landfill site. From the results, it can be confirmed that twelfth-class malodour substances such as ammonia, methyl mercaptan, hydrogen sulfide, dimethyl sulfate, dimethyl disulfate, toluene, acetaldehyde, styrene, propionaldehyde, butylaldehyde, n-Valeraldehyde, xylene were generated from landfill site. The levels of the malodour substances were lower than that of permeable concentration regulated by odor control law in Korea. However, the concentration of malodour substances including methyl mercaptan, hydrogen sulfide, acetaldehyde, and propionaldehyde exceeded threshold limit value(TLV). It was seemed that these substances caused the problem of offensive odor around circumstance of landfill. The concentration of malodour substances was higher in slant than in upper part of landfill. The concentrations of malodour substances measured at night time were shown higher level than those at night time because atmospheric condition was stable at night time. It showed that the concentration of malodour substances were higher in spring. The results of atmospheric diffusion model predicted that tolerance limit level of hydrogen sulfide and methyl mercaptan was detected within nearly 5km from the boundary of landfill.
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문제 정의
본 연구는 C시와 C군 일원에서 발생하는 생활폐기물 처리를 위하여 조성된 C광역매립장을 대상으로 악취물질의 종류와 계절별 발생 특성을 조사하였으며, 또한 악취확산 모델링으로 주변지역에 미치는 영향 등을 평가함으로써 악취관련 행정과 정책 설정에 도움이 되고자 하였다.
제안 방법
C매립장의 시료에 대한 13종의 악취물질 분석 결과 스타이렌을 제외한 12종의 악취성분이 검출되었다. C매립지는 2008년부터 악취저감대책으로 매립가스를 포집하여 매립가스발전을 하고 있고, 매립지 상부에 우수침투방지용 방수천막이 덮여 있어 악취물질의 배출허용 기준치(기타지역)보다 매우 낮은 농도를 나타내고 있으나, 악취로 인한 감각공해는 악취감지 최소농도(TLV; Threshold Limit Value)를 초과할 경우 발생되며 따라서 C매립지에 대한 악취성분들이 농도를 TLV값과 비교하여 고찰하였다.
ISCST3 대기확산 model식을 이용하여 악취물질 중 가장 악취기여도가 높은 메틸머캅탄과 황화수소에 대하여 매립지 주변에 대한 농도 분포를 예측하였으며, modeling결과는 Fig. 3과 4에 도시하였다.
매립장으로부터 발생되는 악취물질의 주변지역 영향을 예측하기 위해 매립장 주변 지형과 기상인자 등을 이용하여 modeling을 하였다. 사용된 모델 식은 대기확산모델로 ISCST3(Industrial Source Complex Short Term version 3)이였으며 modeling을 위한 기상자료(온도, 풍향, 풍속, 대기 안정도, 혼합고, 고층기상자료 등)은 인근 C시 기상대 지표 기상자료를 이용하였다.
악취 분석용 매립가스의 모든 시료는 악취공정시험방법에 의하여 Fig. 1과 같이 매립지 상부 3개 지점과 사면 1개 지점에서 채취하였으며, 시료의 채취 회수는 총 6회(봄, 여름, 가을의 주간, 야간)에 걸쳐 수행하였다. 시료채취 지점 (1), (2), (3)은 매립이 완료되어 최종 복토가 이루어진 지점이며, 시료채취 지점 (4)는 매립지 사면으로 약 60°정도의 경사를 나타내고 있었다.
대상 데이터
채취한 시료 중 악취물질에 대한 분석은 악취공정시험방법(고시 제 2005-4호)에 따라 수행하였다 (국립환경연구원, 2005). 분석 대상 악취성분은 암 모니아, 메틸머캅탄, 황화수소, 다이메틸설파이드, 다이메틸다이설파이드, 트라이메틸아민, 톨루엔, 아세트알데하이드, 스타이렌, 프로피온알데하이드, 뷰티르알데하이드, n-발레르알데하이드, 자일렌등 13종을 대상으로 하였다.
우리나라는 2003년 12월에 악취방지법을 제정하고, 2005년 2월부터 12종의 물질을 단일악취물질로규정하였으며, 2008년 17종 그리고 2010년부터는 22종을 관리대상 단일악취물질로 관리하고 있다(환경부, 2012). 현재 관리대상 악취물질은 암모니아, 메틸머캅탄, 황화수소, 다이메틸설파이드, 다이메틸다이설파이드, 트라이메틸아민, 아세트알데하이드, 스타이렌, 프로피온알데하이드, 뷰티르알데하이드, n-발레르알데하이드, i-발레르알데하이드, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰티르케톤, 뷰티 르아세테이트, 프로피온산, n-뷰티르산, n-발레르산, i-발레르산, 그리고 i-뷰티르알코올 등이다.
이론/모형
매립장으로부터 발생되는 악취물질의 주변지역 영향을 예측하기 위해 매립장 주변 지형과 기상인자 등을 이용하여 modeling을 하였다. 사용된 모델 식은 대기확산모델로 ISCST3(Industrial Source Complex Short Term version 3)이였으며 modeling을 위한 기상자료(온도, 풍향, 풍속, 대기 안정도, 혼합고, 고층기상자료 등)은 인근 C시 기상대 지표 기상자료를 이용하였다. ISCST3 대기확산 모델은 정상상태로 가정하는 Gaussian plume 식을 사용하여 평탄지역뿐 아니라 구릉지와 얕은 굴곡지역에서도 사용할 수 있는 모델로 국부지역의 대기오염도나 악취도 등을 평가하기 위하여 많이 사용되고 있다(안상영과 최성우, 2006).
채취한 시료 중 악취물질에 대한 분석은 악취공정시험방법(고시 제 2005-4호)에 따라 수행하였다 (국립환경연구원, 2005). 분석 대상 악취성분은 암 모니아, 메틸머캅탄, 황화수소, 다이메틸설파이드, 다이메틸다이설파이드, 트라이메틸아민, 톨루엔, 아세트알데하이드, 스타이렌, 프로피온알데하이드, 뷰티르알데하이드, n-발레르알데하이드, 자일렌등 13종을 대상으로 하였다.
성능/효과
1. C매립장 매립가스 조성 중 악취방지법에 규정된 13종의 악취성분에 대한 분석결과 모든 악취성분들이 악취방지법에서 규정하고 있는 악취배출시설의 배출허용기준을 초과하지 않는 것으로 나타났 으나 트라이메틸아민과 스타이렌을 제외한 9~11종의 성분들이 대부분 TLV값을 초과함으로서 주거환경에 피해를 유발함을 알 수 있다.
2. 매립지의 악취유발물질에 대한 특성 조사를 위해 매립지의 위치별, 시간과 계절별에 따른 특성을 살펴본 결과 매립지의 경사면 균열에 의하여 매립지 상부에 비하여 매립지 사면에서 보다 높은 악취물질이 배출되는 것으로 나타났으며, 주·야간 농도변화 조사 결과 지표면의 기온 하강에 따라 지층에 안정적 기상이 형성되어짐에 따라 주간에 비하여 야간에 다소 높은 값을 보였다.
3. ISCST3 대기확산모델에 의한 주변지역의 악취 농도분포를 예측하기 위해 메틸머캅탄과 황화수소를 대상으로 modeling한 결과 메틸머캅탄이 황화수소보다 TLV농도 범위가 훨씬 넓게 나타났으며, 거리에 따라 농도감소율은 황화수소가 높게 나타났다.
C 광력매립장의 주된 악취물질인 메틸머캅탄 발생량은 봄>여름>가을의 순이었 으며, 황화수소의 경우 봄>가을>여름 순으로 봄철의 배출량이 가장 많은 것으로 나타났다.
C매립장의 시료에 대한 13종의 악취물질 분석 결과 스타이렌을 제외한 12종의 악취성분이 검출되었다. C매립지는 2008년부터 악취저감대책으로 매립가스를 포집하여 매립가스발전을 하고 있고, 매립지 상부에 우수침투방지용 방수천막이 덮여 있어 악취물질의 배출허용 기준치(기타지역)보다 매우 낮은 농도를 나타내고 있으나, 악취로 인한 감각공해는 악취감지 최소농도(TLV; Threshold Limit Value)를 초과할 경우 발생되며 따라서 C매립지에 대한 악취성분들이 농도를 TLV값과 비교하여 고찰하였다.
매립지의 악취유발물질에 대한 특성 조사를 위해 매립지의 위치별, 시간과 계절별에 따른 특성을 살펴본 결과 매립지의 경사면 균열에 의하여 매립지 상부에 비하여 매립지 사면에서 보다 높은 악취물질이 배출되는 것으로 나타났으며, 주·야간 농도변화 조사 결과 지표면의 기온 하강에 따라 지층에 안정적 기상이 형성되어짐에 따라 주간에 비하여 야간에 다소 높은 값을 보였다. 계절별 조사결과 봄철에 상대적으로 높은 농도의 악취가 발생되는 것으로 나타났다.
Table 2와 3에 나타낸 바와 같이 봄철 주·야간 악취물질 분석 결과 지점1과 2의 경우 야간 발생 농도가 주간 발생 농도보다 대부분 높게 나타나 반면, 지점 3과 4는 야간보다 주간 발생 농도가 높게 나타났다. 악취성분별로는 주간에 메틸머캅탄이 TLV값보다 5.1~45.8배 정도 높은 농도를 나타내었으며 다음으로 황화수소 3.0~17.8배, 다이메틸설파이드 2.9~17배 순으로 나타났다. 야간 역시 메틸머캅탄이 TVL의 19.
이상의 결과에서 주간보다 야간의 농도가 높게 나타난 것은 본 매립지가 계곡에 위치하고 있어 주간보다 야간에 대기순환이 적어 발생된 악취물질들의 확산속도가 느리기 때문인 것으로 판단되며, 매립장으로부터 발생되는 악취의 주요인인 메틸머캅탄, 황화수소, 다이메틸설파이드 등임을 알 수 있다. 또한 지점별로 지점 4의 농도가 높게 나타난 이유는 지점 4가 사면으로 매립지 증설과정에서 차수설비와 매립가스 포집설비 등이 미흡하고 시료 측정 시 관찰된 사면 균열 등의 영향 때문인 것으로 판단된다.
후속연구
4. 현행 폐기물관리 촉진법에서 매립지의 경우 영향권을 2km로 설정하고 있으나 modeling 결과 악취의 영향범위가 5km 이상으로 나타남으로서 기상과 지형을 고려한 악취피해지역 설정과 정책이 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
악취는 무엇에 의해 발생하는가?
경제적 수준의 향상에 따라 보다 쾌적한 삶을 위한 높은 수준의 주거환경에 대한 요구가 증가함에 따라 환경문제에 대한 관심도 점차 커지고 있으며, 이중 악취에 의한 환경문제는 중요한 부분으로 주목받고 있다. 악취는 소음 공해 등과 같은 대표적인 감각공해로 코 내부의 후각세포를 자극하여 불쾌감을 유발하는 기체상 물질에 의해 발생되며 (Dincer 와 Muezzinoglu, 2006), 사람들에게 정신적, 생리적 스트레스를 유발시키고 메스꺼움, 두통, 식욕감퇴, 위장장애, 호흡곤란 및 알레르기 등을 유발하는 것으로 알려져 있다(환경부, 2008; 문성만 등, 2011). 악취는 발생원이 다양할 뿐만 아니라 종류가 많고 악취물질간의 복합적인 작용이나 후각의 개인 적인 차이 등으로 인하여 느끼는 정도나 피해정도를 일률적으로 나타내기가 어려워 가장 까다롭고 해결하기 어려운 공해 문제 중의 하나로 취급되고 있다(우완기 등, 2008).
악취는 사람에게 무엇을 유발하는가?
경제적 수준의 향상에 따라 보다 쾌적한 삶을 위한 높은 수준의 주거환경에 대한 요구가 증가함에 따라 환경문제에 대한 관심도 점차 커지고 있으며, 이중 악취에 의한 환경문제는 중요한 부분으로 주목받고 있다. 악취는 소음 공해 등과 같은 대표적인 감각공해로 코 내부의 후각세포를 자극하여 불쾌감을 유발하는 기체상 물질에 의해 발생되며 (Dincer 와 Muezzinoglu, 2006), 사람들에게 정신적, 생리적 스트레스를 유발시키고 메스꺼움, 두통, 식욕감퇴, 위장장애, 호흡곤란 및 알레르기 등을 유발하는 것으로 알려져 있다(환경부, 2008; 문성만 등, 2011). 악취는 발생원이 다양할 뿐만 아니라 종류가 많고 악취물질간의 복합적인 작용이나 후각의 개인 적인 차이 등으로 인하여 느끼는 정도나 피해정도를 일률적으로 나타내기가 어려워 가장 까다롭고 해결하기 어려운 공해 문제 중의 하나로 취급되고 있다(우완기 등, 2008).
악취방지법 제정에 따른 현재 관리대상 악취물질은?
우리나라는 2003년 12월에 악취방지법을 제정하고, 2005년 2월부터 12종의 물질을 단일악취물질로규정하였으며, 2008년 17종 그리고 2010년부터는 22종을 관리대상 단일악취물질로 관리하고 있다(환경부, 2012). 현재 관리대상 악취물질은 암모니아, 메틸머캅탄, 황화수소, 다이메틸설파이드, 다이메틸다이설파이드, 트라이메틸아민, 아세트알데하이드, 스타이렌, 프로피온알데하이드, 뷰티르알데하이드, n-발레르알데하이드, i-발레르알데하이드, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰티르케톤, 뷰티 르아세테이트, 프로피온산, n-뷰티르산, n-발레르산, i-발레르산, 그리고 i-뷰티르알코올 등이다.
참고문헌 (14)
국립환경연구원, 2005, 악취공정시험방법(고시 제2005-4호).
문성만, 이형돈, 조상원, 강동효, 박해식, 오광중, 2011, 부산시 남부하수처리시설과 인근 하천에서 발생하는 악취물질 확산 특성, 한국환경과학회지 20(8), 953-962.
Both, R., 2001, Directive on odour in ambient air: an established system of odour measurement and odour Regulation in Germany, Water Sci. Technol., 44, 119-126
Dincer, F., Muezzinoglu, A., 2006, Chemical characterization of odor due to some industrial and urban facilities in Izmir Turkey, Atmospheric Environment, 40, 4210-4219.
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