DOC F

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_F는 동화 가능한

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비율이다. 모든

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성분이 미생물에 의해 분해 가능한 것은 아니며, 일부는 분해 되지 않고 상당히 오랜 기 간 환경 내에 존재한다. 따라서 메탄가스 발생량에서 이러한 특성을 반 영하기 위해

_DOC

_F를 도입한다. IPCC(2001)의 Good Practice Guidance 에서는

_DOC

_F의 기본값으로 0.5~0.6을 사용하는 것을 권장하고 있다.

본 보고서에서는 IPCC 지침서에서 제시한 기준의 중간인 0.55를 일률적 으로 적용하였다. 온실가스 발생량 추정을 위해서는 정확한 배출계수를 도출해야 하는데, 이는 매립되는 폐기물의 정확한 성상 파악이 무엇 보 다 우선 되어야 할 것이다.

5) _F

매립가스 중에서 메탄이 차지하는 부피비율을 나타낸다. 매립가스의 대부분은 메탄과 이산화탄소로 이루어져 있다. 메탄가스 비율 F 값은 매 립 폐기물의 성상 등 여러 요소에 의해 결정되는데, 본 연구에서는 환경 관리공단(2004) “CDM 사업을 위한 환경부문 온실가스 배출량 조사”연구 에서 실시한 용인 매립장 메탄가스와 이산화탄소의 실측값을 이용하여 구하였다. 용인 매립지의 현장측정 지점(표면 발산 + 배제공)은 용인 매 립지 6곳으로 각각의 실측지점의 결과 값에 따라 서로 다른 F를 구하였 다(표 1-7). 배출계수를 산정하기 위하여 사용한 F값은 실측치 자료 중 이론적으로 설명이 어려운 0.7이상의 값은 제외하였다.

환경관리공단(2004) 연구결과에서는 “실제 측정해 본 결과 경우에 따 라 상당히 다르게 나타났지만 이는 매립지에 따라 차이가 심하고 동일 한 매립지에서도 측정지점에 따라 달라지므로 측정 등에 의해 값을 찾 는 것은 거의 불가능하여 일반적으로 0.5를 사용함이 타당하다”고 보고 되어 있다. 그러나 측정시마다 다르게 나타나는 F값의 경우 실측된 자료 를 Monte Carlo 방법을 이용할 경우 F값에 대한 정량이 가능하며, 실측 자료가 제공될 경우 우리나라의 매립지에 맞는 F값을 추정할 수 있을 것으로 판단된다.

6) 

메탄가스 회수량은 매립지에서 발생되는 메탄가스를 회수하여 에너지 로 활용하거나 Flaring 설비에서 연소 처리되는 양을 의미한다. 이는 매 립지의 매립가스 관리 상황과 밀접한 관련이 있다. 메탄가스를 연소하면 CO2와 H2O로 배출되고, 여기서 CO2는 생물계 폐기물의 분해로 인해 생

성된 CH4의 연소에 의해 발생한다. 소각에서 생물계 폐기물에 의해 배 출되는 CO²를 온실가스 배출량에서 제외시키는 것과 마찬가지로 회수되 어 연소처리 되는 메탄량은 비록 CO2를 발생시키나, 자연계에서 순환 재이용된다고 가정하여 온실가스 배출량에서 제외시킨다. 특정 매립지의 메탄 회수율에 대해 조사하여 메탄 회수율을 결정해야 하고, 이러한 조 사 결과가 없는 경우에는 기본값인 0을 적용해야 한다. 본 연구에서는 회수율에 대한 조사가 이루어지지 않아 ‘0’을 이용하였으며, 향후 이 부 분에 대한 정확한 자료 구축을 위하여 지속적인 조사가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

7) _OX

메탄이 매립층을 통과하면서 산화되는 비율이다. 이 값 역시 측정하기 가 힘들고 매립지에 따라 동일한 매립지에서도 측정지점에 따라 달라지 기 때문에 정확한 값을 산정하기 어렵지만, 궁극적으로 처리장에서 배출 되는 메탄의 양을 좌우하는 매우 중요한 인자로 고려된다. 산화가 전혀 일어나지 않는다면

OX

가 0인 반면 메탄가스가 100% 산화된다면 값은 1이다. IPCC 기본값은 0이지만 일반적으로 0.1을 사용하고 있다. 또한 비위생매립지보다 위생매립지의

OX

가 더 높다. 현재 우리나라의 경우 위생매립지의 양이 훨씬 많으므로 0.1을 사용함이 타당하다고 판단된다 (폐기물부문 온실가스 배출통계 체제개선 및 보완방안 연구, 에경연 2004).

8) _k

어느 특정 기간(일반적으로 1년 단위) 동안에 매립된 유기성 폐기물의 분해가 1차 반응에 의한 것이라면 이는 다음과 같은 동역학식에 의해

표현된다.

dM

_w

dt

= - k M_w (7)

여기서

_M

_w는 매립 폐기물의 매립시점으로부터

_t

시간 경과 후의 매 립 폐기물의 잔류량이고,

_k

는 유기성 폐기물의 분해속도상수이다. 식 (7)을 적분하면

M

_w는 다음과 같이 표현된다.

M

_w = M₀ exp ( - k t ) (8)

여기서

M

₀는 매립 폐기물의 연간 매립량으로 표현된다. 한편 메탄의 생성 동역학식은 다음과 같이 표현된다.

dM

_CH4

dt

= - L₀

dM

_w

dt

= k L₀

M

_w (9)

여기서

L

₀는 메탄 배출계수이다. 식(8)을 식(9)에 대입한 다음 적분하 여 어느 시간

t

까지 발생한 메탄 총 발생량은 다음과 같이 표현된다.

M

_CH4(t) = M₀

L

₀(1 -e^{- kt}) (10)

한편 특정 시점

t

에서의 1년 동안 발생한 메탄량은 그 시점까지의 메 탄 총 발생량에서 그 시점보다 1년 전의 메탄 총 발생량을 빼주어 결정

하며, 다음과 같이 표현할 수 있다.

Q

_CH4(t) = M₀

L

₀{

e

- k ( t - 1 )

- e ^{- kt}} (11)

식 (11)은 1년 동안의 매립 폐기물에 의한 메탄 발생을 나타내고 있 다. 그러나 실제로는 폐기물이 연속적으로 매립되므로 특정시기

t

에서 의 메탄 발생량은 연차적으로 매립된 폐기물에 의한 누적된 메탄 발생 량을 대변하게 된다. 연도별로 매립된 폐기물에 의한 매립 개시 후

t

년 이 경과한 시점에서의 메탄 발생량은 다음과 같다.

매립경과

(년) 매립 개시 후 t시간 경과 시점에서의 메탄 발생량(톤/yr) 1 M₀(1) L₀(1){ 1 - e^{- kt}} - M₀(1) L₀(1){ 1 - e- k ( t - 1 )}

2 M0(2) L0(2){ 1 - e- k ( t - 1 )} - M0(2) L0(2){ 1 - e- k ( t - 2 )}

...

N M0(N) L0(N){ 1 - e- k ( t - N + 1 )} - M0(N) L0(N){ 1 - e- k ( t - N )}

각 연도별로 매립된 폐기물에 의한 메탄 발생량의 합이

t

에서의 메탄 총 발생량이 되며 이는 다음과 같이 표현된다.

Q

CH4(t) =∑

N

i = 1

M

o(i ) L0(i ) [ exp { - k ( t - i )} - exp { - k ( t - i + 1) }] (12)

여기서

N

은 매립이 종료된 시점을 의미한다. 만약 매립이 진행 중인

경우는

N

대신에

t

를 대입하면 된다.

연평균 매립량과 메탄배출계수를 적용하는 경우에 연도별로 매립된 폐기물에 의한 매립 개시 후

t

년이 경과한 시점에서의 메탄 발생량은 다 음과 같다.

매립경과(년) 매립 개시 후 t시간 경과 시점에서의 메탄 발생량(톤/yr) 1 M_avgL_avg{ 1 - e^{- kt}} - M_avgL_avg{ 1 - e- k ( t - 1 )}

2 M_avgL_avg{ 1 - e- k ( t - 1 )} - M_avgL_avg{ 1 - e- k ( t - 2 )}

...

N MavgLavg{ 1 - e- k ( t - N + 1 )} - MavgLavg{ 1 - e- k ( t - N )} Mavg : 평균 연간 매립량, Lavg : 평균 메탄배출계수

각 연도별로 매립된 폐기물에 의한 메탄 발생량의 합이

t

에서의 메탄 총 발생량이 되며, 이는 다음과 같이 Tier 2의 산출식인

Q

CH4 = L0×Mt×{ exp ( - kc) - exp ( - kt)} (IPCC 지침서(1997))와 동일 함을 알 수 있다.

Q

_CH4(t) = M_avg

L

_avg{ exp ( - k ( t - N ) - exp ( - k t )}

= M_avg

L

_avg{ exp ( - k c) - exp ( - k t )}

(13)

여기서

c

는 매립 종료 후 메탄가스 발생 측정지점인

t

까지의 경과 시간을 의미하며 이는

t - N

과 같게 된다. 식 (13)에서 exp ( - kc)와

exp ( - kt)는 수열함수 형태로 다음과 같이 표시할 수 있다.

exp ( - kc) ≈ 1 - kc +

k

²

c

²

2 , exp ( - kt) ≈ 1 - kt +

k

²

t

² 2

이를 식(7)에 대입하여

k

에 대한 2차 함수형태로 표시하면 다음과 같다.

( ^c

^{2- t2 2}

) ^k

²+ ( t - c) k -

Q

_CH4

L

_avg

M

_avg = 0 (14)

k

(메탄 발생속도상수:

yr

^{- 1})는 근의 공식을 이용하여 식 (10)으로부터 다음과 같이 결정할 수 있다.

k =

- β + β²- 4α γ

2α (15)

여기서 α = c²- t²

2 , β = t- c, _{γ =}

^Q

^CH4

L

_avg

M

_avg 이다. 그러므 로, 매립 개시 후

t

년이 경과한 시점에서의 메탄 발생량

Q

_CH4(톤 CH4/yr),

_L

_avg,

_M

_avg를 결정하면 식(11)로부터

k

값을 산정할 수 있다.

또는 매립개시 후

t

년이 경과한 시점에서의 메탄발생량을 가장 잘 모 사하는 식(13)에서

_k

값을 결정한다. 이는

_k

값을 계속 변화시키면서 측 정한 메탄발생량과 가장 접근한 메탄발생량을 허락하는

k

값을 선정하 는 방법이다. 연도별로 매립량과 매립 폐기물 성상이 거의 일정한 경우

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^{ }

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^

에는 위 방법을 적용하여 메탄가스 배출량을 산정하는데 큰 문제가 없 으나, 연도별로 매립량과 성상이 크게 변하는 경우는 메탄가스 배출량 결과의 오차 가능성이 높아진다(환경관리공단, 2004).

따라서

k

값의 계산을 위해

k

값을 Fortran 프로그램으로 찾는 방법을 사용하였으며, 기존의 프로그램을 다소 수정하여 수행횟수를 10,000회에 서 1,000,000회로 늘려서 계산하였다.

나. 온실가스 배출량 산정식 - Tier 1: 기본식

Tier 1에 의한 배출량 산정식은 다음과 같다. Tier 1이 매립기술과 관 련된 인자에 따른 배출량 차이를 고려하지 않는 반면, Tier 2는 직접 측 정을 통해 메탄가스 배출량을 결정하므로 Tier 1에서 다루지 못한 매립 기술에 따른 배출량 차이를 반영하고 있다.

문서에서 기후변화협약 제3차 국가보고서 작성을 위한 기반구축연구 (제2차년도) (페이지 84-91)