매립지로부터의 메탄 발생량 측정과 관련된 기존 연구는 환경부에서 발주하여 수차례 진행되었으며, 선행 연구에 대해 간략하게 정리하여
<표 1-1>에 나타내었다.
첫 번째 연구는 1999~2000년까지 8개월 동안 진행되었다. 이 연구에서 는 5개 매립지에 대해 메탄 발생량을 측정하였으나, Tier 2 산정을 위해 필수적인 변수 값인
k
와L
0에 대하여 각 매립지별로 정확하게 결정 하지 못하였다.메탄 발생속도 상수인
k
는 외국 문헌에서 제시한 폐기물 성상별k
에다 국내 매립폐기물의 성상별 발생비율을 이용하여 국내 매립폐기물 의k
를 결정하였으며,L
0는 각 매립지의 폐기물의 특성에 따라 달라지 나 각 매립지별로 결정하지 않고, 전국 매립폐기물의 성상에 근거하여 매립폐기물의 실험식을 결정하고, 이로부터 이론적 메탄 배출계수를 결 정하여 일괄적으로 적용하였다.의의 및 목적 문제점
환경부 (2000)
y 온실가스를 처음으로 측정하여 배출량 산정에 활용하였음.
y 5개 매립지에 대해 메탄 발생량을 측정하였으나, Tier 2 산정을 위해 필수적인 변수값인
k와 L
0에 대해 우리나라 실정에 맞는 값을 추정하지 못함.환경부 (2001)
y 12개 폐기물 매립지에서 발생하는 메탄 배출량에 대해 측정 조사와 분석이 이루어졌음.
y 각 매립지 별로 Tier 2 산정을 위해 필수적인 변수값인 k와
L
0를 제시하지 못하였음.환경부 (2002)
y 10개 매립지의 메탄 배출량에 대해 측정 및 조사.
y 국가 온실가스 배출통계를 위한 기초 자료 제시를 목적으로 함
y 측정을 통해 배출량을
제시하였으나, 이를 이용하여 각 매립지별로 k값을 산정하지 못하였음.
환경부 (2003)
y 매립부문 배출량 통계의 신뢰성 향상 및 산정 값의 불확실성을 개선하여 온실가스 배출통계 구축에 필요한 기초 자료를 얻었으며, 온실가스 배출량 산정 방식을 Tier 2로 전환할 수 있는 기반 연구가 마무리
y 메탄의 회수가 없다고 가정하였으나, 회수율에 대한 후속 연구 및 폐기물 매립량과 성상에 대한 통계 자료 관리가 필요하다고 보고함.
환 경 관 리공단 (2004)
y 매립지의 정확한 메탄 표면발생량 산정을 위해 실시간 측정
y 기존 실측자료에 비해 신뢰도가 향상되었으나 표면발생량 측정 이외의 자료에 대해서는 기존 자료와 차이가 거의 없음.
y 표면발생량 산정에 오류가 있으며, uncertainty 언급이 없음.
<표 1-1> 선행 연구에 대한 요약
한편 두 번째 연구는 2000~2001년까지 9개월 동안 12개 매립지에 대 해 측정 및 분석이 이루어졌으며 매립지의 온실가스 배출량 산정을 Tier
2 방법으로 하기에 충분한 자료를 제시하고는 있으나, 각각의 매립지별 로 Tier 2 산정을 위해 필수적인 변수 값인
k
와L
0를 제시하지 못하고 원주매립지에 대해k
를 결정하고 이를 다른 매립지에 일괄 적용하였기 때문에 원주매립지를 제외한 다른 매립지의 메탄가스 발생을 모사하는 데는 한계가 있을 것으로 판단된다.세 번째 연구는 2001~2002년까지 10개월 동안 10개 매립지에 대해 측 정 조사와 분석이 이루어졌으나, 매립폐기물의 이력에 대한 정보가 부족 하여 Tier 2로 산정하는 데는 다소 어려움이 있다고 판단되며, 매립이력 이 거의 없는 비위생 매립지 4개소에 대해서는 사실상 Tier 2에 의한 메 탄 발생량 예측은 어려울 것으로 보고하고 있다.
2003년의 네 번째 연구의 주요 진척 사항은 온실가스 배출량 산정 방 식을 Tier 2로 전환할 수 있는 기반 연구가 마무리되었다고 할 수 있으 며, IPCC에서 제시한 Tier 2 산정식으로부터
k
값을 간편하게 산정할 수 있는 방법을 개발하였다.IPCC에서 제시한 Tier 2 산정식은 연간 매립량이 크게 변하지 않는 경우에 적용할 수 있으나 국내 매립지의 대부분은 매립량과 매립폐기물 의 성상이 연도별로 많은 차이를 보이기 때문에 IPCC에서 제시한 Tier 2 산정식을 적용하기에는 문제가 있다. 이에 2003년 연구에서는 연간 매 립량과 메탄배출계수가 변하는 경우에 적용 가능한 산정식을 개발하였 으며, 기존 IPCC 산정식과 개발된 산정식을 각각 (1)과 (2)에 나타내었 다.
Q
CH4 = L0×Mt×{ exp ( - kc) - exp ( - kt)} (1)Q
CH4(t) = ∑N
i = 1
M
o(i ) L0(i ) [ exp { - k ( t - i )} - exp { - k ( t - i + 1) }](2) 새로 개발된 산정식인 (2)는 연간 매립된 폐기물의 분해 양상과 온실 가스 배출량을 따로 결정하고, 각각의 배출량을 합하여 메탄 총 배출량 을 결정하는 방식이다. 연간 매립량 자료만 있고, 메탄발생속도의 측정 값만 결정된다면 용이하게
k
값을 산정할 수 있고, 이k
값을 이용하여 연간 메탄가스 배출량을 예측할 수 있는 장점이 있기는 하지만 매립량 과 성상에 대한 통계 자료 관리가 제대로 이루어지지 않는 매립지의 경 우는 자료 추적과 메탄가스 배출량 산정에 어려움이 있었다.이는 매립폐기물 통계관리기법에 대한 지침내용이 없기 때문으로 판 단하였으며, 이를 위해서는 폐기물 통계자료에 대한 관리방법 등의 지침 을 마련하여 전국적으로 일관성 있게 매립폐기물의 통계관리가 이루어 져야 될 것으로 제안하고 있다. 또한 산정한 메탄 배출량은 매립지에서 의 메탄 회수가 없다고 가정해서 결정하였으나, 실제 대부분의 매립지에 서는 최소한 배제공에서 메탄가스를 연소처리하거나 메탄가스를 회수하 여 재이용하고 있으므로 실제 대기 중으로 배출되는 메탄가스량은 해양 연구 결과로 산정된 결과보다 훨씬 낮을 것으로 보고하고 있다.
그러나 메탄 회수율에 대한 면밀한 조사 연구가 없는 현 상황에서 검 증 없이 회수율을 적용하기가 어려워 IPCC에서 제시한 것처럼 기본 회 수율을 0으로 적용하였으나 회수율에 대한 조사, 연구가 필요하다고 보 고하고 있다.
"CDM 사업을 위한 환경부문 온실가스 배출량 조사" (환경관리공단, 2004) 연구 사업은 매립가스 자원화의 CDM 사업화를 검토하는 한편, 배 출통계의 신뢰성을 높이는데 그 목적을 두고 있다. 배출통계의 신뢰성을
높이기 위해서 기존의 메탄표면발생량 실측방법과 달리 현장에서 메탄 가스 측정 Sensor를 이용하여 실시간으로 측정하는 방법으로 실측 자료 의 정확성을 제고 하고자 하였다. 이 연구에서는 메탄 표면발생량에 대 해 보다 정확성을 향상시키고자 하였으나 그 외의 다른 항목에 대해서 는 기존 자료를 준용하고 있었다.
결론적으로 기존 연구에서는 매립지에 대한 온실가스 배출량 산정을 위한 방법으로, Tier 1 방법에서 Tier 2 방법으로 전환하기 위해 자료 수 집과 분석이 일부 이루어지긴 했으나 자료에 대한 구체적인 분석이 이 루어지지 못하였으며, Tier 2 방법으로 매립지의 온실가스 배출량을 추 정할 경우에 추정에 필요한 각각의 필요 자료에 대한 불확실도를 전혀 고려하지 않는 등의 미비점이 있었다.
따라서 기존 연구의 결과를 최대한 활용하여 용인매립지에 대한 Tier 2 방법의 메탄발생량을 결정하기 위해서는 구체적인 자료의 수급이 필 요할 것으로 판단되며, 필요한 자료의 목록과 각 자료의 문제점에 대해 정리하여 <표 1-2>에 나타내었다.
자료 자료수급 방법 문제점 및 기타 폐기물
매립량과 성상 (M, DOC)
환경부에서 매년 자료를 조사 중이며, DOC는 가연성 폐기물의 탄소함량 자료와 매립지별 성상 자료로부터 결정 가능
매립지별 매립이력이 다르므로 M 및 DOC 값 또한 달라짐.
메탄가스 함량비율(F) 측정
DOCF 기존 연구 자료 활용 각 매립장의 특성에 따라 매립장마다 다소 값의 차이가 있을 수 있으나 모든 매립장에 동일한 값을 적용함
MCT 기존 연구 자료 활용 메탄배출계수(
L0) MCF×DOC×DOCF×F×16/12 메탄배출량(QC
H4)
실측한 표면발생량과 배제공 실측자료
표면발생량 실측 자료의 오차율이 높음.
메탄발생속도 상수(k)
실측된 메탄배출량 자료로부터 k값을 역산함. 기존 연구에서 제시된 Fortran 프로그램을 수정하여 활용함.
실측 오차가 큰 메탄 표면발생량 자료를 근거로 k값을 추정하기 때문에 k값의 불확실도가 높을 것으로 판단됨.
<표 1-2> 매립지 온실가스 배출량 산정(Tier 2 방법)을 위한 자료 및 문제점