환경친화적 개발 가능성에 있어서 쓰레기 매립지 골프장 건설은 골프장 이미지 개선, 부지 매입가격 절감, 메탄 에너지 재활용, 국토 이용률 상승, 녹지공간의 확보, 기술 경쟁력 확보 등의 매우 많은 이점을 가지고 있다. 이러한 이점을 개발하기 위해 본 연구에서는, 국내의 쓰레기 매립지 골프장 개발 가능요인과 쓰레기 매립지 현황을 조사하였다. 조사 결과 이용가능성이 있는 매립지는 5%내외이며, 골프장과 같이 녹지를 제공하는 시설의 설치가 미흡한 것으로 나타났다. 이와 함께 이미 개발된 미국의 쓰레기 매립지 골프장 시공 사례를 알아보고, 쓰레기 매립지 골프장 개발의 적극적인 도입을 위해 매립지 토지이용절차와 이용시 판단기준, 토지활용시 고려사항 등을 연구하였다. 이러한 기초자료를 바탕으로 미래의 쓰레기 매립지 활용에 있어 골프장 부지로 사용하고, 건설할 수 있는 타당성과 구체적인 대안을 제시하였다.
국내 일반폐기물 매립지의 경우 함수비가 높은 쓰레기의 특성으로 인하여 매립지 내부에 누적수위가 발생하는 경우가 많고 따라서 매립된 복토재와 쓰레기의 수리특성의 파악은 매우 중요하다. 폐기물 매립지의 설계시공 과정에서 매립지 하부차수재와 주변지반의 수리특성에 대해서는 많은 지반조사와 연구가 되어있으나 매립지내부 쓰레기와 복토재의 수리적특성 및 흐름거동에 대한 조사 및 해석은 국내외적으로 되어있지 않다. 본 논문에서는 국내 대표적 폐기물 매립지에 대한 현장 지반조사로부터 쓰레기와 복토재의 지반공학적 특성을 파악하고 양수시험(pumping test)과 순간충격시험(slug test)을 이용하여 매립된 쓰레기와 복토재의 수리특성을 파악하였다. 현장지반조사 결과 매립된 쓰레기의 다짐정도는 실내시험의 최대 단위중량 값을 상회하는 것으로 나타났으며 쓰레기에 의하여 덮여진 중간 저투수성 복토재는 침출수와 가스의 수직 흐름을 방해하고 있는 것으로 보여진다. 현장 양수시험과 순간충격시험의 투수계수는 상호간에 잘 일치하고 문헌에서 나타난 잘 다져진 쓰레기의 투수계수 범위에 있는 것으로 나타났다.
쓰레기 매립지는 쓰레기 고형물이 장기간에 걸쳐 생물학적으로 분해됨으로 말미암아 상당한 양의 침하가 유발되는 독특한 침하특성을 갖고 있다. 분해에 의한 총 압축량은 분해가능한 쓰레기의 고형물 함량 및 매립연한에 크게 의존하며. 매립지 침하의 안정화 속도는 분해조건에 의존한다. 쓰레기 매립지의 이러한 독특한 침하거동을 규명하기 위하여 제안되었던 침하모델을 매립 연한이 서로 다른 쓰레기 매립지 침하자료들에 대하여 적용하였다. 모델 변수 값들이 각각 구해 졌으며, 그 경향들이 분석되었다. 쓰레기 매립지의 장기 침하 양상이 제안된 모델에 의해 잘 예측될 수 있으며, 매립연한 및 두개의 적합한 설계변수에 근거하여 잔존 침하량을 예측할 수 있다.
대규모 쓰레기 매립장의 신설계획을 추진하기 위해서는 기존 매립장의 이용상태에 대한 정확한 현황분석을 통해 이용계획이 선행되어야 하며, 이를 위해 현 매립장의 쓰레기 매립양과 도시 경관 및 제반조건에 부합되는 여부를 파악하기 위해 현 매립상태에 대한 정확한 분석이 수반되어야 한다. 본 연구에서는 항공사진촬영에 의해 구축된 수치표고모형을 이용하여 현 쓰레기 매립상태 및 매립양의 정확한 분석을 수행하기 위해 지형분류에 따른 최고 자료보관방법과 면·체적결정방법을 결정함으로써, 현재 쓰레기 매립장의 장래 이용계획에 정확한 기초자료를 제공하는데 목적이 있다. 본 연구의 수행결과 대상지역의 지형분류를 객관적으로 수행하기 위한 알고리즘을 정립하였으며, 표본자료에 대해 각 지형의 최적보관법과 면· 체적결정방법을 결정하였다. 또한 이와 같이 얻어진 결과를 난지도 쓰레기 매립장에 적용함으로써 매립현황 및 매립가능량을 분석할 수 있었다.
난지도 쓰레기 매립지 뿐만 아니라 대도시 주변 매립지의 사후활용 방안에 대한 관심이 점차로 고조되고 있다. 본 논문에서는 난지도 쓰레기 매립지에서 2년여간 계측된 침하자료를 분석하여 침하양상을 규명하고자 하였다. 침하분석결과 난지도 쓰레기 매립지의 침하양상은 미국내 24개 매립지에 대해 분석된 침하경향과 유사함을 알 수 있었다. 계측된 침하자료에 대한 해석을 근거로 할 경우, Bjarngard와 Edgers의 침하모델이 난지도 매립지의 장기침하량 예측에 적합한 것으로 사료된다. 10년 후 장기침하량을 예측할 때 Bjarngard와 Edgers의 침하모델은 Power Creep Model과 상당한 예측의 차이를 보였다. 난지도 쓰레기 매립지 침하양상에 대한 분석이 이루어지지 않은 상황에서 단지 기존의 침하모델만을 사용하는 것은 장기침하량 예측시 상당한 오류를 범할 수 있음을 알 수 있었다.
사후관리단계에 있는 폐기물매립지에서는 매립쓰레기의 안정화 정도를 실측조사하여 파악하기 어려운데 굴착조사를 하면 최종복토층이 손상되기 때문이다. 이러한 문제를 해결하고자 본 연구에서는 침출수 및 매립가스를 이용하여 매립쓰레기의 분해정도를 평가하는 방법을 개발하고 난지도매립지를 대상으로 적용해 보았다. 그 결과 난지도매립지의 매립쓰레기는 2000년까지 분해가능폐기물 기준 54%, 이분해성물질 기준 70%가 분해되었으며, 대부분이 가스상태로 전환된 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 이러한 결과는 생화학적 안정화지수로 활용하고, 매립지의 생물학적 분해조건이 변화되었을 때 반영하는 방법도 제시하였다.
국내 A군에서 운영중인 한 쓰레기 매립지에서 배출되는 침출수와 주변 지하수를 채취하여 화학분석과 동위원소 분석을 실시하였다. 그리고 생활 쓰레기가 분해되는 과정에서 생성되는 가스들을 채집하여 동위원소 분석을 실시하였다. 유기물 분해로 생성된 이산화탄소는 일차적으로 침출수의 알칼리도를 높이고 이차적으로 일어나는 이산화탄소의 환원작용에 의하여 메탄가스가 형성되었다. 이러한 과정에서 침출수내의 용존무기탄소(DIC)의 탄소 동위원소 조성이 부화되었으며, 아울러 생성된 메탄과의 수소 동위원소 교환반응에 의하여 침출수의 수소 동위원소 조성이 크게 부화되는 특징이 관찰 되었다. 쓰레기장에서 발생되는 혼합가스에서 이산화탄소를 분리하여 탄소 동위원소 조성을 분석해 본 결과 새로운 매립지 보다 오래된 매립지에서 배출되는 이산화탄소의 탄소 동위원소 조성이 부화되는 특징이 관찰되었다.
도시지역내 쓰레기 매립지의 관리문제는 지방 자치단체와 도시 주민에게 있어 중요한 관심사로 대두되었다. 계속되는 쓰레기 매립지의 수용력 감소와 기존 쓰레기 매립지에 관련한 시민의 공중보건 및 환경 문제에 대한 자각은 쓰레기 매립지 선정과정에 있어서의 제약 요인으로 새롭게 제기되었다. 위치선정 과정상에는 그 밖에도 부가적인 제약 요인으로서의 사회적, 기술적 측면의 문제와 함께 계획과 보상비용 증가라는 문제가 복잡하게 얽혀있다. 적지선정에 과정에 지형공간정보시스템의 공간 데이터베이스 환경과 각종의 모델링 기능을 연결함으로써 대상지내의 쓰레기 매립 개발 적지 및 후보지선정을 빠른 시간내에 적은 비용으로 수행할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구는 매립 작업중인 준호기성매립지에서 유출가스를 측정하여, 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) CH$_4$가스는 대부분 입형가스포집관에서 유출되며, $CO_2$가스는 총유출량의 약 50% 정도가 입형가스포집관을 통하여 유출된다. (2) 매립지 표면에서는 CH$_4$가스 보다 $CO_2$가스가 많이 유출된다. (3) 법면 복토층은 면적비율이 작으나 가스 발생량이 많으며, 특히 $CO_2$가스의 발생율이 높다. (4) 쓰레기층 표면에서의 CH$_4$가스 발생량은 미소이므로 무시하여도 된다. (5) 쓰레기층 노출, 복토층 다짐정도등에 따라 발생량의 변화를 보인다. (6) 매립부에서 새로 반입된 쓰레기층에서 $CO_2$가스 유출량이 많다. (7) 가스포집관과 복도 표면을 포함한 가스 유출량은 CH$_4$가스 유출이 많으나, 전체로는 $CO_2$가스 유출량이 많다.
쓰레기 매립장의 오수 침출 방지를 목적으로 그간 차수층이 시공되었으나 기존의 차수재는 그 성능상 많은 문제점을 내포하고 있었다. 이게 본 고에서는 '자가 형성' 및 '자가 치유'기능을 가진 SS/SH 차수층에 관하여 실내 시험 및 수도권 매립지(3공구)를 대상으로 현장 시험시공을 실시한 결과에 관해서 기술하였다. 두 시험을 통하여 SS/SH 차수층은 쓰레기 매립장 차수재로써 필요한 기준강도를 충족시키는가 하면 투수계수도 기준치를 만족시키는 낮은 수치를 나타내는 등 우수한 기능성을 충분하게 입증하였다. 무엇보다, 쓰레기 매립장에서 일반적으로 발생하는 차수층 손상에 대한 '탁월한 치유기능'을 가지고 있음으로 차수층 보수비가 전혀 필요없다는 점에서 대단히 경제적이라고 판단되었기에, 기능성과 경제성을 확보한 이 SS/SH 공법을 본공사에 적용할 수 있게 된 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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