[논문]호기성매립지에서 드라이포그 주입에 의한 폐기물분해 촉진에 관한 연구

박진규; 이병선; 윤석표; 이남훈

doi:10.17137/korrae.2018.26.2.43

호기성매립지에서 드라이포그 주입에 의한 폐기물분해 촉진에 관한 연구
Effect of Dry Fog Injection on Waste Decomposition in an Aerobic Landfill 원문보기

유기물자원화 = Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association, v.26 no.2, 2018년, pp.43 - 51

박진규 ((주)에코윌플러스) , 이병선 ((주)포스벨) , 윤석표 (세명대학교 바이오환경공학과) , 이남훈 (안양대학교 환경에너지공학과)

초록
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본 연구의 목적은 호기성 매립지에서 함수율 및 수분주입 방법이 폐기물 분해에 미치는 영향을 평가하는데 있다. 초기 함수율(20%, 30%, 40% 및 50%)이 매립 폐기물 분해에 미치는 영향을 평가하기 위해 호흡율 실험을 수행하였다. 그 결과 누적 산소소모량과 산소 소모율은 초기 함수율에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며, 초기 함수율이 증가할수록 증가하였다. 둘째, 매립지 내부 수분주입 방법으로서 드라이포그 시스템의 효율을 평가하기 위해 모의매립 실험을 수행하였다. 실험 결과 수분의 수직 주입방법과 비교하여 드라이포그 시스템이 유기성 폐기물의 분해를 촉진함을 보여 주었다. 또한 드라이포그 시스템은 수직 주입방식보다 매립지 내부에서 더욱 균일한 수분 분포를 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this research was to assess the effect of moisture content and water injection method into the landfill on waste decomposition in an aerobic landfill. Firstly, respirometric experiments were performed in order to assess the effect of initial moisture content (20%, 30%, 40% and 50% respectively) on landfilled waste decomposition. The cumulative oxygen uptake and oxygen uptake rate were highly increased with the increase of initial moisture content. Secondly, lysimeter experiments showed that in comparison with the vertical injection method, dry fog system enhanced decomposition of organic wastes. Also, dry fog system provided uniform moisture distribution more than the vertical injection method within landfill.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 호기성 조건에서 매립폐기물의 분해속도에 초기 함수율이 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 실험에 사용된 시료는 춘천 G 비위생매립지(매립기간 ’86.
본 연구에서는 호기성 조건에서 초기함수율이 폐기물 분해에 미치는 영향과 매립지 내부로의 드라이포그상 미세수분 주입이 매립지 내부 수분 분포와 폐기물 분해에 미치는 영향을 평가하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다.
이에 본 연구에서는 호기성 조건에서 초기 함수율이 폐기물 분해에 미치는 영향과 매립지 내부로의 수분주입을 위한 드라이포그 시스템의 적용이 매립지 내부 수분 분포와 폐기물 분해에 미치는 영향을 평가하고자 하였다.

제안 방법

가스성상의 분석은 모의매립조 상부에 설치된 가스배출관을 통해 나오는 가스를 테드라백을 이용하여 포집하여 GC(Younglin 6000M, Korea)로 CH₄, CO₂, O₂, N₂ 항목을 1회/일로 분석하였다.
폐기물매립지에서 비닐/플라스틱과 같은 필름층이 존재할 경우 폐기물매립지 내부에서 수분 이동의 channeling 현상이 발생하고 부등침하 및 안정화 저해현상이 발생하게 된다. 따라서 수분을 수직으로 주입하는 것과 드라이포그로 주입하는 방법에 따라 필름층의 상⋅하 함수율 변화를 살펴보기 위하여 각 모의매립조의 상부로부터 30cm 3지점과 60cm 3지점의 총 6지점에 가로 30cm, 세로 20cm의 플라스틱막을 설치하여 실험 종료 후 플라스틱막 상⋅하의 함수율을 측정하였다.
모의매립조 운영 시 발생하는 가스는 GC(Younglin 6000M, Korea)를 이용하여 CH₄, CO₂, O₂, N₂를 측정하였으며, 아울러 각 모의매립조의 산소소모율을 평가하였다.
수분공급방법으로서 드라이포그의 적용성을 모의 매립조를 이용하여 실험하였으며, Fig. 7은 각 모의 매립조의 산소농도 변화를 나타낸 것이다.
폐기물층내에서 수분의 균등분포를 유지하기 위하여 모의매립조를 눕혀 설치한 후 2일에 1회씩 회전시켜 상하를 바꾸어 주었으며, 균일한 공기의 주입 및 이동을 위하여 모의매립조 양쪽에 자갈을 충전하였다. 공기주입량은 기존 연구^9,10,12)에서 최적 공기주입량으로 평가된 5 PV(Pore volume)인 0.

대상 데이터

수분공급방법으로 드라이포그 시스템의 적용성을 평가하기 위하여 가로 30cm, 세로 120cm, 높이 105cm의 PVC로 제작된 모의매립조 3개조를 제작하였다(Fig. 3 참조).
본 연구에서는 호기성 조건에서 매립폐기물의 분해속도에 초기 함수율이 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 실험에 사용된 시료는 춘천 G 비위생매립지(매립기간 ’86.1~’97.12, 매립량 204,000m³, 매립고5.4m)에서 채취한 매립폐기물로 물리적 조성과 삼성분은 Table 1에 나타내었다.
3 참조). 일반적으로 매립실험에 사용되는 충전물은 실제 매립되는 폐기물을 이용하는 것이 바람직 하지만대표성을 확보할 수 있는 폐기물 물성 선정이 곤란하므로 연구목적에 부합하는 인공 폐기물을 사용하여 실험을 진행하였다. 인공 폐기물의 조성은 균질한 시료성상을 확보하기 위하여 생분해가 가능한 유기물질인 퇴비(16.

성능/효과

3. 드라이포그와 중력을 이용한 수분 주입방식을 비교한 결과 드라이포그의 경우 미세수분 입자가 공기의 흐름과 같이 폐기물층 공극을 이동하여 비닐/플라스틱과 같은 필름층이 존재하여도 기존의 수분 주입방식보다 더욱 수분을 균등하게 분포하였으며, 이러한 수분의 균등 분포는 폐기물의 분해효율을 더욱 높일 수 있는 것으로 기대된다.
호기성 퇴비화의 경우에는 함수율 70%까지 반응속도상수가 증가하는 것으로 보고되고 있다^17,18). 따라서 초기 함수율이 높을수록 폐기물의 분해속도도 증가하기 때문에 폐기물매립지에서 호기성 분해를 실시할 경우 공기 주입 전에 매립지 내부에 수분을 주입하여 초기함수율을 증가시킨 후 공기를 주입하는 것도 유기물의 분해효율을 증가시키는 하나의 방안으로 판단된다.
9는 수직 수분주입방식과 드라이포그 방식에 따른 함수율의 분산을 나타낸 것으로 중간값은 유사하나 수직 수분주입방식이 드라이포그 방식보다 함수율의 편차가 컸다. 따라서 필름층인 비닐/플라스틱과 같은 폐기물이 매립층 내부에 다량 존재할 경우 드라이포그 방식이 동일한 수분량을 공급하여도 기존 중력을 이용한 수분 공급방식보다 매립지 내부의 수분을 균등하게 분포시키기에 더 효과적인 것으로 판단된다.

후속연구

이러한 현상은 복합기질 분해를 위한 미생물의 최적화 과정에서 나타나는 것으로 혐기성 분해뿐만 아니라 호기성 분해에서도 나타났다고 한다^19,20). 따라서 이러한 산소의 이용특성을 활용하면 순환형매립지의 사전 호기성 안정화 공법 적용 시 이분해성 물질의 분해를 위한 적정 산소 주입량을 산정할 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 초기 함수율은 호기성 조건에서 공기주입 초기에만 매립 폐기물의 분해에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 이를 실제 매립지에 적용하면 일반적으로 매립폐기물의 함수율이 낮아 호기성 조건에서 매립폐기물의 분해효율은 낮을 것으로 사료되기 때문에 호기성 분해의 효율을 증대시키기 위해서 추가적인 수분공급 후 공기를 주입하는 것이 적정할 것이다. 단, 수분 주입 시 channeling 현상으로 매립층 일부가 수분으로 포화되거나 수분이 부족할 경우 산소의 이동이 저해되거나 산소 이용률이 저감하기 때문에 매립층에서 수분의 균등 분포도 매우 중요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	폐기물매립지 운영 및 사후관리과정에서의 문제점은 무엇인가?	폐기물매립지는 인간의 생활 또는 사업 활동에서 발생되는 각종 폐기물의 적정처리나 자원화가 불가능한 폐기물의 최종처분 방법으로 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 폐기물매립지 운영 및 사후관리과정에서 상당량의 매립가스, 악취 및 침출수를 발생시켜 매립지 주변환경에 대한 오염 가능성을 높이는 것이 문제점으로 지적되고 있다1). 이러한 환경오염에 대한 부하 및 위험성을 감소시키기 위하여 일본에서는 Fukuoka method라는 준호기성 방법을 제안하여 오염물질을 조기안정화 시키기 위한 연구 등이 진행되었으며2), 최근 유럽과 미국에서는 기존 매립지 내부에 공기를 주입하여 조기안정화 시키고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다3,4).
	폐기물매립지의 역할은 무엇인가?	폐기물매립지는 인간의 생활 또는 사업 활동에서 발생되는 각종 폐기물의 적정처리나 자원화가 불가능한 폐기물의 최종처분 방법으로 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 폐기물매립지 운영 및 사후관리과정에서 상당량의 매립가스, 악취 및 침출수를 발생시켜 매립지 주변환경에 대한 오염 가능성을 높이는 것이 문제점으로 지적되고 있다1).
	매립지 내부로 수분을 주입하기 위한 직정과 수평트렌치를 통한 주입 방법의 단점은 무엇인가?	매립지 내부로 수분을 주입하기 위해서는 수직정과 수평트렌치를 통한 주입 방법이 주로 사용된다. 그러나 수직정의 경우 중력에 의해 수분의 분포가 매우 제한적이며, 수평트렌치의 경우 부등침하에 의해 손상되거나 다량의 수분을 매립지에 한꺼번에 주입함으로 인해 수분이 매립층 사이에 정체하거나 포화되어 공기의 이동을 방해하는 문제점이 지적되어 왔다13). 이에 대한 대안으로 평균 10um 이하의 미세수분(dry fog, 이하 “드라이포그”라 한다)을 공기와 함께 매립지 내부로 주입하는 방식이 제안되었다13).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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