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ISSN : 2093-2332(Print)
ISSN : 2287-5638(Online)
Journal of Korea Society of Waste Management Vol.35 No.7 pp.606-615
DOI : https://doi.org/10.9786/kswm.2018.35.7.606

A Study of Estimation of Greenhouse Gas Emission and Reduction by Municipal Solid Waste (MSW) Management

Hyunmyeong Yun, Yun Chang, Yong-Chul Jang†
Department of Environmental Engineering, Chungnam National University

First author : Hyunmyeong Yun, Ph. D. student, Chungnam National University

Co-author : Yun Chang, Master’s student, Chungnam National University
Corresponding author : Yong-Chul Jang, Prof., Chungnam National University, gogator@cnu.ac.kr, 042-821-6674
04/07/2018 03/09/2018 07/09/2018

Abstract


Over the past two decades, the options for solid waste management have been changing from land disposal to recycling, waste-to-energy, and incineration due to growing attention for resource and energy recovery. In addition, the reduction of greenhouse gas (GHG) emission has become an issue of concern in the waste sector because such gases often released into the atmosphere during the waste management processes (e.g., biodegradation in landfills and combustion by incineration) can contribute to climate change. In this study, the emission and reduction rates of GHGs by the municipal solid waste (MSW) management options in D city have been studied for the years 1996-2016. The emissions and reduction rates were calculated according to the Intergovernmental Panel on Climate Change guidelines and the EU Prognos method, respectively. A dramatic decrease in the waste landfilled was observed between 1996 and 2004, after which its amount has been relatively constant. Waste recycling and incineration have been increased over the decades, leading to a peak in the GHG emissions from landfills of approximately 63,323 tCO2 eq/yr in 2005, while the lowest value of 35,962 tCO2 eq/yr was observed in 2016. In 2016, the estimated emission rate of GHGs from incineration was 59,199 tCO2 eq/yr. The reduction rate by material recycling was the highest (-164,487 tCO2 eq/yr) in 2016, followed by the rates by heat recovery with incineration (-59,242 tCO2 eq/yr) and landfill gas recovery (-23,922 tCO2 eq/yr). Moreover, the cumulative GHG reduction rate between 1996 and 2016 was -3.46 MtCO2 eq, implying a very positive impact on future CO2 reduction achieved by waste recycling as well as heat recovery of incineration and landfill gas recovery. This study clearly demonstrates that improved MSW management systems are positive for GHGs reduction and energy savings. These results could help the waste management decision-makers supporting the MSW recycling and energy recovery policies as well as the climate change mitigation efforts at local government level.



D시 생활폐기물 관리 방법과 온실가스 배출량과 감축량 산정 연구

윤 현명, 장 윤, 장 용철†
충남대학교 환경공학과

초록


    Chungnam National University
    Hanbat National University

    I. 서 론

    우리나라를 비롯한 세계 곳곳에서 발생되는 혹한, 폭염, 폭우, 폭설 등의 이상기후 현상은 기후변화로 기 인한 것으로 알려져 있다. 이러한 온실가스에 의한 기 후변화에 대응하기 위하여 세계 각국은 1992년에 기후 변화협약을 체결하였고, 교토의정서 체제를 거쳐 2015 년에는 미국까지 참여하는 파리협정을 체결하였다. 이 러한 추세에 맞추어 우리나라도 2030년 예상배출량 대 비 37%를 감축하기 위하여 로드맵을 수립하고 체계적 인 온실가스 감축을 위해 노력하고 있다. 우리나라의 온실가스 총배출량은 2015년 기준으로 690.2백만톤 CO2 eq.이고, 에너지 분야 601.0백만톤CO2 eq., 산업공 정분야 52.2백만톤CO2 eq., 농업분야 20.6백만톤CO2 eq., 그리고 16.4백만톤CO2 eq.가 폐기물분야에서 배출 되었다1). 폐기물 분야는 우리나라 전체 온실가스 배출 량의 약 2.4%(2015년 기준)에 불과하지만, 국가 전체 의 온실가스 배출량 감축을 위해서는 모든 분야에서의 온실가스 감축이 필요한 실정이다. 그리고 우리나라는 올해부터 천연자원과 에너지의 소비를 줄임으로써 환 경을 보전하고 지속가능한 자원순환사회를 구축하기 위해 자원순환기본법을 제정하여 시행하고 있다. 이렇 듯 폐기물 처리는 자원순환과 기후변화대응 측면에서 도 점점 그 중요성이 증가하고 있다.

    국가 온실가스 배출량은 UN IPCC의 배출량 산정방 법으로 추산한 것으로 폐기물분야의 경우 매립, 소각, 하폐수처리, 기타(퇴비화, 혐기성 소화, MBT-mechanical- biological treatment)분야에서 배출되는 온실가스만 을 고려한 것이다. 그러나 폐기물 분야에서는 4가지 부 문에서 배출되는 것 이외에 폐기물 물질재활용 및 폐 기물고형연료화 등에 의한 온실가스 감축요소가 있으 나, IPCC의 산정방법론에서는 이러한 감축량에 대한 고려가 없다. 또한, 국내에서는 아직 폐기물 재활용에 의한 온실가스 감축에 관한 기초자료와 연구가 부족한 실정이다.

    유럽에서는 독일 Prognos연구소가 개발한 온실가스 감축량 산정방법을 활용하고 있으며, 미국에서는 US EPA가 개발한 WRAM Model(waste reduction model) 을 활용하고 있다2-3). Yang et al.의 연구에서는 중국 샤먼시의 미래 폐기물 발생량을 네 가지 시나리오 (including the business as usual(BAU), the waste reduction (WAR), the waste disposal optimism(WDO), and the integrated(INT))로 예측하여 폐기물분야의 온 실가스 배출량과 감축량을 산정한바 있다4).

    국내에서는 한국환경정책평가연구원에서 ‘온실가스 감축을 위한 폐기물 관리방안 연구’에서 EU의 배출계 수 등을 이용하여 물질재활용과 폐기물 고형연료화 처 리를 포함한 온실가스 배출과 감축량을 산정한바 있 다5). 국립환경과학원의 폐기물 분야 온실가스 감축목 표량 설정을 위한 연구에서는 2020년까지의 온실가스 배출량을 산정하면서 유럽 Prognos 방법론을 이용하여 폐기물에너지화(SRF)와 물질재활용에 의한 감축 잠재 량을 산정한바 있다6). 그러나 이 두 연구는 국가 전체 의 미래 폐기물 배출량 및 처리 예상시나리오를 바탕 으로 향후 배출량 및 감축량을 산정한 것이다. 지역을 대상으로 한 연구에서도 미래 예상 시나리오에 대한 연구는 있었으나7), 과거 시점을 대상으로 폐기물 물질 재활용을 감안한 온실가스 저감량을 산정한 연구는 거 의 없는 실정이다.

    본 연구에서는 D시 약 20년간(1996-2016년)의 폐기 물 관리 정책에 따른 온실가스 배출량 변화와 재활용 정책 추진에 따른 온실가스 감축 효과 분석과 평가를 통하여 향후 지방정부의 폐기물 관리와 기후변화 대응 관련 온실가스 감축 정책 수립에 기초 자료를 제공하 고자 한다.

    II. 연구방법

    1. 자료 수집 방법

    본 연구는 D시의 1996 ~ 2015년 생활폐기물을 대상 으로 하였다. 연도별 폐기물 발생량, 처리량 및 조성 등의 특성은 ‘전국 폐기물 발생 및 처리현황’ 자료를 활용하였다8). D시의 생활폐기물 처리 흐름 등에 관한 조사는 처리시설의 현장방문과 관계 공무원의 인터뷰 를 통하여 이루어졌다. 온실가스 배출량은 국가 온실가 스 계산 Tool, UN IPCC 가이드라인을 이용하였으며, 재활용에 따른 감축량 산정은 유럽 독일의 Prognos 연 구소에서 개발한 방법을 사용하였다.

    2. 폐기물 부문 온실가스 배출량 산정 방법

    2.1. 온실가스 배출량 산정 대상 생활폐기물의 범위

    본 연구에서는 D시의 가정생활폐기물과 사업장생활 폐기물을 포함하는 생활폐기물을 대상으로 온실가스 배출량 및 감축량을 산정하였다. 사업장폐기물은 발생 자에게 처리 의무가 있어 자료의 수집, 처리 현황 및 온실가스 배출 특성 등에 관한 자료 확보가 어려워 제 외하였다. Fig. 1은 D시의 생활폐기물 처리 흐름 및 온 실가스 배출 및 감축공정(emission and reduction processes) 을 구분한 것이다. 생활폐기물은 일반적으로 종 량제폐기물, 음식물폐기물, 재활용폐기물로 구분되어 배출된다. D시에서는 종량제폐기물은 소각되거나 매립 처리만 되어 왔으나, 폐기물고형연료화시설이 시험가 동 중에 있고 2019년 이후에는 일부 폐기물이 고형연 료화 공정으로 처리될 예정이다. 음식물류폐기물은 2016년까지는 공공 및 민간시설에서 퇴비화 및 사료화 공정으로만 처리되었는데, 2017년부터 바이오가스화시 설을 도입하여 음식물폐기물 처리 과정이 다변화되고 있다. 재활용으로 배출되는 되는 폐기물들은 소재별로 분리되어 물질재활용되고 있다. D시의 생활폐기물 처 리 흐름에서 온실가스 배출 공정은 ① 퇴비화 및 사료 화, ② 소각, ③ 매립 과정이며, 온실가스 감축 과정은 ④ 소각여열 회수, ⑤ 매립가스 회수 ⑥ 물질재활용에 의한 것이다. 본 연구에서는 폐기물수집, 운반 과정 및 처리시설의 에너지(화석연료, 전기 등) 사용량에 의한 온실가스 발생량은 음식물폐기물 처리량의 일부와 물 질재활용의 경우 민간사업에 의해 처리되어 해당 데이 터 확보가 불가능하여 연구범위에서 제외하였다. 물질 재활용 과정은 모든 재활용 폐기물 조성 중 높은 비율 을 차지하는 종이류, 유리병, 플라스틱류, 캔류, 고철류 5종의 물질재활용을 대상으로 온실가스 감축량을 산정 하였다. D에서 신규로 도입되는 바이오가스화시설과 고형연료화 시설은 바이오가스 회수 및 여열회수로 온 실가스 감축이 가능할 것으로 예상되지만 본 연구의 시간 범위를 벗어나 감축량 산정에서 제외하였다.

    2.2. 생활폐기물 처리방식에 따른 온실가스 배출량 산정 방법

    UN IPCC 가이드라인에서는 폐기물 부문을 5가지로 구분하고 있으며, 그중 고형폐기물 관련 항목은 매립, 생물학적 처리, 소각처리 세 가지이다. 폐기물 매립은 CH4뿐만 아니라 CO2 및 적은 양의 N2O를 발생시킨다. 그러나 2006 IPCC 가이드라인에 따라 생물기원 CO2 및 적은 양의 N2O 배출은 산정하지 않고, CH4 배출량 만을 산정하며, 1차 분해반응식을 적용 및 배출계수 기 본값과 국가 통계기반 활동자료를 사용하도록 하고 있 다. 폐기물 생물학적 처리 방법에는 사료화·퇴비화 및 혐기성 소화 과정이 있는데, D시의 음식물류폐기물은 모두 사료화·퇴비화시설에서 처리하고 있다. 사료화· 퇴비화시설에서의 배출량 산정은 2006 IPCC 가이드라 인에 따라 폐기물 처리량에 배출계수 기본값을 곱하여 CH4와 N2O 배출량을 산정한다. 폐기물 소각 시 배출 되는 온실가스는 CO2, CH4, N2O이며 폐기물에 포함된 바이오매스에서 배출되는 CO2를 제외한 모든 부분의 배출량을 산정한다9). 본 연구에서는 한국환경공단의 지자체 온실가스 배출량 산정지침에 따른 ‘폐기물 부 문 온실가스 배출량 및 에너지 소비량 계산 Tool’을 이 용하여 온실가스 배출량 및 감축량을 산정하였다. 온실 가스 계산 Tool은 Microsoft의 Excel을 이용하여 위의 산정 방법 및 기본 배출계수를 적용시켜 처리 방법별 로 폐기물 처리량을 입력하면 온실가스 배출량을 이산 화탄소 환산량으로 계산하여 준다. 매립과 소각은 음식 물류, 섬유류, 목재류 등 총 11개의 조성별로 처리량을 입력하게 되어 있으며, 생물학적 처리는 조성 구분 없 이 전체 처리량을 입력하면 온실가스 배출량을 산정할 수 있다. 온실가스 계산 Tool은 ‘저탄소녹색성장 기본 법 제42조’ 및 동법 ‘시행령 제26조’ 중 ‘온실가스, 에 너지 목표관리 운영 등에 관한 지침’의 국가 배출계수 와 배출량 산정방법론에 근거한다. 우선적으로 온실가 스 국가 배출계수를 적용하고, 국가 배출계수가 없을 경우 IPCC 가이드라인에 따른다9). 본 연구에서는 ‘전 국 폐기물 발생 및 처리현황’에서 D시의 생활폐기물 발생량 및 처리량 데이터를 온실가스 계산 Tool에 활 동자료로 입력하여 온실가스 배출량을 산정하였다.

    3. 생활폐기물 분야 온실가스 감축량 산정 방법

    폐기물 물질재활용에 의한 온실가스 감축량을 산정 하는 방법은 미국 환경보호청의 WARM과 독일의 Prognos에서 개발한 방법이 있다2-3). 두 방법은 모두 1 톤의 원료 또는 제품을 자연으로부터 1차 원료를 채취 하여 제조한 경우와 재활용 물질로 제조한 경우에 대 한 온실가스 배출량 차이를 물질재활용에 의한 온실가 스 감축량, 즉 감축계수로 간주한다. 종이류로 예를 들 면 자연(목재)으로부터 채취한 1차 원료로 종이 원료 (fiber)를 생산하는데 배출되는 온실가스가 1,000 kg CO2eq./ton이고, 종이류 폐기물을 재활용하여 종이 원 료를 생산하는데 배출되는 온실가스가 180 kgCO2eq./ ton이면, 종이류 재활용에 의한 온실가스 감축 계수가 -820 kgCO2eq./ton이 되는 것이다. Table 1은 두 방법의 주요 폐기물 조성별 물질재활용에 따른 온실가스 감축 계수를 나타낸 것으로 알루미늄을 제외하고 대체로 Prognos의 감축계수가 높다. 기존의 연구에 따르면 WARM 모델은 국내에 적용하기에 수집 및 이동거리 가 높게 가정되어 있어, Prognos의 시스템 경계가 비교 적 국내 실정에 적합하다10). 이에 본 연구에서는 Prognos 배출 계수에 폐기물 조성별 물질재활용 양을 곱하 여 온실가스 감축량을 산정하였다.

    우리나라 폐기물 통계의 조성 분류와 Prognos의 분 류가 달라 Table 2와 같이 목록화하고 가정하였다. 종 량제 혼합배출 조성과 재활용 가능자원 분리배출 조성 중에서 같거나 비슷한 조성(플라스틱류+폐합성수지류, 유리류+유리병류, 금속류+고철류)은 합하여 Prognos의 조성분류에 적용하였다. 종이류는 고지펄프(탈묵펌프)로 재활용되는 것으로 가정하였다. 캔류는 재질상 철캔과 알루미늄캔으로 구분되는데, 금속캔 재활용 관련 연구 결과에 따르면 철캔 65%, 알루미늄캔 35%가 사용된 다11). 이에 본 연구에서는 사용량 비율을 감안하여 캔류 의 온실가스 감축계수를 4.54톤CO2eq./ton로 적용하였다.

    소각여열회수에 의한 온실가스 감축량 산정은 여열 을 회수한 만큼 에너지 사용을 줄임으로 인해 온실가 스를 감축하는 것으로 가정하였다. D시 소각장 내부자 료(2003 ~ 2008년)와 폐기물통계(2009 ~ 2016년)의 열 회수 데이터를 ‘온실가스 산정 Tool’의 활동자료(스팀 외부공급 에너지 사용량)로 입력하여 계산되는 배출량 값을 온실가스 감축량으로 산정하였다. 매립가스 회수 에 의한 온실가스 감축량은 D시 매립장 내부자료 ‘매 립가스 회수량’을 활동자료로 ‘온실가스 산정 Tool’을 이용하여 온실가스 회수량 입력 시와 미입력 시의 차 이를 온실가스 감축량으로 산정하였다.

    III. 연구 결과 및 고찰

    1. D시 생활폐기물 발생 및 처리 변화

    Fig. 2는 D시의 연간 생활폐기물 발생 및 처리현황 을 나타낸 것이다. D시의 생활폐기물 연간 발생량은 1996년 약 484천톤, 2001년 약 653천톤으로 최고점에 이른 후, 약간의 증감을 반복하다가 2016년 기준으로 약 594천톤에 이르고 있다. 발생된 생활폐기물의 처리 방법은 1996년도에는 80%가 매립, 19%가 재활용되다 가 1998년 소각로가 설치되고 재활용 정책이 강화되면 서 매립량은 감소하고 소각량과 재활용양이 증가하면 서 2016년 기준으로 매립 17.3%, 소각 16.8%, 재활용 65.9%의 비율을 보이고 있다.

    Fig. 3은 D시의 생활폐기물중 재활용 처리량을 7개 의 조성으로 구분하여 나타낸 것이다. 종량제 혼합배출 조성과 재활용 가능자원 분리배출 조성 중에서 같거나 비슷한 조성(음식물채소류+남은 음식물류, 플라스틱류 +폐합성수지류, 유리류+유리병류, 금속류+고철류, 그 외는 기타 등)은 합하여 나타냈다. 생활폐기물 중 전체 재활용 처리량은 1996년 기준 연간 약 9.3만톤이었으 나 2006년에 약 31.6만톤, 2016년에 약 39.2만톤으로 꾸준히 증가하고 있다. 재활용 폐기물의 조성은 2000 년대 초반까지는 종이류의 비율이 가장 높았으며, 그 이후로는 음식물류의 비율이 가장 높았다. 플라스틱류 의 경우 꾸준히 증가하여 2014년 이후로는 음식물류 다음으로 높은 비율을 차지하고 있으며, 그 뒤로 종이 류, 유리류, 기타 등, 고철류, 캔류의 순을 보이고 있다.

    2. D시 생활폐기물 처리에 따른 온실가스 배출량 산정 결과

    2.1. 매립처리에 의한 온실가스 배출량

    Fig. 4는 D시의 생활폐기물 매립처리량과 매립 따른 온실가스 배출량을 온실가스 계산 Tool로 산정하여 나 타낸 것이다. 온실가스 배출량 산정시 매립형태는 D시 의 폐기물분야 온실가스에너지 목표관리 이행계획에 따라 ‘준호기성 관리형 매립’로 적용하여 산정하였다12). D시는 관리형 매립장이 1996년에 조성됨에 따라 1997 년부터 매립에 의한 온실가스 배출량이 산정되었다. 매 립에 의한 배출량은 매립 초기부터 급격히 증가하다가 2005년에 약 63천톤CO2 eq./yr로 최고점을 보이고, 이 후 완만히 감소하여 2016년 약 36천톤CO2 eq./yr의 배 출량을 보이고 있다.

    매립 공정에서 온실가스를 줄이기 위해서는 유기성 폐기물의 발생 억제와 매립장을 준호기성 상태로 유지 하는 것이 중요하다5). 다만 D시 매립장의 경우 매립가 스를 회수하여 온실가스를 저감하고 있으므로 유기성 폐기물 억제 및 준호기성 유지와 매립가스 회수 방법 중 어느 것이 온실가스를 줄이는 더 효과적인지는 경 제성까지 고려하여 보다 면밀한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

    2.2. 소각처리에 의한 온실가스 배출량

    D시에서는 200톤/일 규모의 소각장이 1998년도 하 반기에 조성되었으며, 2005년도에 동일 규모의 소각로 가 추가되었다. 이로 인하여 1999년과 2005년에 전년 도에 비해 큰 폭의 온실가스 배출량 변화를 보인다. 소 각에 의한 온실가스 발생량 변동 추이는 2013년에 약 63.4천톤CO2 eq./yr으로 가장 높은 배출량을 보인 후, 다시 감소 추세를 보이며 2016년에는 약 59.2천톤CO2 eq./yr으로 나타났다(Fig. 5).

    소각량의 변화와 따라 온실가스 배출량 변화와는 조 금 다른 양상을 보이는데 이는 폐기물 조성에 따라 CO2 배출계수 차이가 크기 때문이다. 온실가스 배출량 변화에 가장 큰 영향을 끼치는 조성은 플라스틱류로 배출계수가 가장 높고 상관계수 분석에서도 가장 높은 상관도를 보였다(Table 3). 이에 소각 공정에서의 온실 가스를 줄이기 위해서는 배출량과 상관도가 큰 플라스 틱류의 관리가 효과적일 것으로 판단된다.

    2.3. 생활폐기물 처리방법별 온실가스 배출량

    음식물폐기물을 바이오가스화하여 메탄을 회수할 경 우 온실가스 저감 공정이지만, 사료화·퇴비화 공정은 온실가스를 배출한다. D시에서는 종량제봉투에 혼입되 어 있는 소량의 음식물폐기물을 제외하고 생물학처리 (사료화, 퇴비화) 방법으로 재활용하고 있다. 이에 환경 공단의 Tool이용하여 음식물폐기물의 생물학적 처리에 따른 온실가스 배출량을 산정하였다. Fig. 6은 음식물 폐기물의 생물학적처리(사료화, 퇴비화)를 포함한 생활 폐기물의 처리 방법별 온실가스 배출량 산정결과를 나 타낸 것이다. 생물학적 처리에 의한 온실가스 배출량은 2001년 약 10.2천톤CO2 eq./yr이었으며, 꾸준히 증가하 다가 약 32.9천톤CO2 eq./yr으로 최고점을 찍은 후 감 소하다가 최근 다시 증가세를 보이고 있다. 생물학적 처리 공정의 경우 음식물류폐기물의 퇴비화, 사료화 처 리에 의한 것이므로, D시는 바이오가스 회수를 포함하 는 음식물류폐기물 혐기성 처리시설을 본격적으로 운 영한다면 향후 상당 부분 온실가스 저감이 가능할 것 으로 예상된다.

    D시의 생활폐기물 처리 방법별 온실가스 배출량에 대한 비율은 2000년대 중반까지 매립이 44 ~ 87%로 가장 높았다. 이후 소각로가 추가되면서 소각에 의한 배출량 비율이 증가하였으며, 2012 ~ 2016년에는 큰 변동이 없었으며 평균 매립 약 28.6%, 소각 약 49.4%, 생물학적 처리 22.0%의 비율을 보였다. 1996년부터 2016년까지의 생활폐기물 처리에 의한 온실가스 배출 량을 누적하면 총 약 2,154천톤CO2 eq.으로 산정되었 고, 매립부문 약 923천톤CO2 eq., 소각부문 약 805천톤 CO2 eq., 생물학적 처리 약 426천톤CO2 eq.으로 매립에 의한 누적배출량이 가장 많았다.

    3. D시 생활폐기물 분야 온실가스 감축량 산정 결과

    Fig. 7은 D시 생활폐기물 처리에 따른 온실가스 저 감량 산정 결과를 나타낸 것이다. 물질재활용에 의한 온실가스 저감량은 1996년 약 90천톤CO2 eq./yr, 2006 년 약 123천톤CO2 eq./yr, 2016년도 약 164천톤CO2 eq./yr이었으며 재활용량에 따라 등락을 반복하는 형태 를 보였다. 1996년부터 2016년까지 총 누적 저감량은 약 3,460천톤CO2 eq.으로 산정되었다. 2016년도 기준 으로 물질재활용 품목별 온실가스 감축 기여율은 캔류 35.6%, 종이류 27.8%, 플라스틱류 21.8%, 고철류 11.4%, 유리류 3.4% 순으로 산정되었다. 물질재활용에 의한 온실가스 감축을 위해서는 기여율이 높은 캔류, 종이류, 플라스틱류의 중점 관리가 필요할 것으로 판단 된다.

    소각여열 회수에 의한 온실가스 저감량은 2005년 이 후 약 51.8 ~ 60.4천톤CO2 eq./yr 사이에서 큰 변화가 없는 것으로 산정되었다. 매립가스에 의한 저감량은 2013년 이후로는 약 25천톤CO2 eq./yr 내외로 큰 변화 가 없는 것으로 산정되었다. 저감 공정별 온실가스 저 감 기여율은 2016년 기준으로 물질재활용에 의한 저감 량이 66.4%로 가장 큰 비율을 차지하였으며, 소각여열 회수 23.9%, 매립가스 회수 9.7% 순으로 산정되었다.

    4. D시 생활폐기물 분야 온실가스 순배출량(net greenhouse emission) 산정결과

    Fig. 8은 앞서 제시한 온실가스 배출량과 저감량의 차이를 이용하여 온실가스 순배출량(Net greenhouse emissions) 산정 결과를 나타낸 것이다. D시에서는 관 리형 위생매립장이 1996년에 설치되어 매립초기 온실 가스 배출량이 적고, 1998년 하반기부터 소각장이 운 영됨에 따라 폐기물 관련 시설이 정상적으로 가동되는 1999년부터 그래프로 나타내었다. D시의 폐기물 분야 온실가스 순배출량은 2006년 약 -46.1천톤CO2 eq./yr, 2016년 약 -121천톤CO2 eq./yr이었고, 누적 순배출량은 약 -1,306천톤CO2 eq./yr(1996 ~ 2016년)으로 산정되었 다. 이후 2003년 매립가스 회수에 의한 저감량 증가, 2004년 음식물폐기물 직매립 금지와 재활용 증가, 2005년 이후 매립에 의한 배출량 감소, 2012년 이후에 는 소각여열 회수 등에 의한 온실가스 저감량 증가로 순배출량은 점점 증가 추세를 보이는 것으로 나타났다. 온실가스 순배출량은 1999 ~ 2016년 기간 동안 계속하 여 음의 값이 보였는데, 이는 매립, 소각 등에 의한 배 출량 보다 물질재활용 등에 의한 온실가스 저감량이 더 크기 때문이다. I

    IV. 결 론

    본 연구에서는 UN IPCC 및 국가 온실가스 산정 Tool과 EU Prognos 모델을 이용하여 D시의 1996 ~ 2016년의 생활폐기물의 처리에 따른 온실가스 발생량 과 저감량을 산정하였다. D시 폐기물처리에 따른 온실 가스 배출 공정은 매립, 소각, 생물학적 처리(음식물류 폐기물의 퇴비화, 사료화) 등이 포함되었으며, 온실가 스 감축(저감)공정은 물질재활용, 소각여열 회수, 매립 가스 회수 등이 포함되었다.

    폐기물 매립에 의한 온실가스 배출량은 매립 초기부 터 급격히 증가하여 2005년에 약 63천톤CO2 eq./yr로 최고점을 보인 후, 완만히 감소하여 2016년 약 36천톤 CO2 eq./yr으로 산정되었다. 폐기물 소각에 의한 온실 가스 배출량은 2013년에 약 63.4천톤CO2 eq./yr으로 가장 높은 배출량을 보인 후, 감소 추세를 보이며 2016년에는 약 59.2천톤CO2 eq./yr으로 산정되었다. 생 물학적 처리에 의한 온실가스 배출량은 2001년 약 10.2천톤CO2 eq./yr이었으며, 꾸준히 증가하다가 약 32.9천톤CO2 eq./yr으로 최고점에 이른 후 점차 감소하 다가 최근 다시 증가세를 보여 2016년 기준 약 31.4천 톤CO2 eq./yr으로 산정되었다.

    D시의 생활폐기물 처리 방법별 온실가스 배출량에 대한 비율은 2000년대 중반까지는 매립이 가장 높았으 며, 2010년대 초반까지는 매립과 소각이 비슷한 수준 을 보이다가 그 이후에는 소각의 비율이 높았다. 1996 년부터 2016년까지의 생활폐기물 처리에 의한 총 누적 온실가스 배출량은 약 2,154천톤CO2 eq.으로 나타났으 며, 이중 매립부문으로부터 약 923천톤CO2 eq., 소각부 문으로부터 약 805천톤CO2 eq., 생물학적 처리로부터 약 426천톤CO2 eq.으로 나타나 폐기물 매립에 의한 온 실가스 누적배출량 기여가 가장 큰 것으로 나타났다.

    폐기물 부문의 온실가스 저감량은 물질재활용에 의 한 저감량이 가장 큰 비율을 차지하는 것으로 산정되 었으며, 물질재활용량의 변화에 따라 온실가스 저감량 역시 변화하는 양상을 보였으며, 2016년 기준 물질재 활용에 의한 온실가스 저감량은 약 164천톤CO2 eq./yr 으로 산정되었다. 소각여열 회수에 의한 온실가스 저감 량은 2005년 이후 큰 변동이 없었으며, 2016년 기준 약 59.2천톤CO2 eq./yr 으로 산정되었다. 매립가스 회 수에 의한 저감량은 2013년 이후부터 산정되었고 2016년에 약 23.9천톤CO2 eq./yr으로 산정되었다. 1996 년부터 2016년까지 폐기물 부문 온실가스 총 누적 저 감량은 약 3,460천톤CO2 eq.으로 같은 기간 총 누적 배출량 보다 약 1,306천톤CO2 eq. 누적 저감량이 더 크다. 이는 폐기물 부문 순 온실가스배출량(net GHGs emission)이 오히려 음의 값을 나타내고 있어 물질재활 용 등 폐기물 관리방법에 따라 온실가스 감축이 이루 어졌음을 의미한다.

    본 연구의 한계는 물질재활용에 의한 온실가스 감축 량 산정 시 유럽 Prognos에서 개발한 배출 계수 사용 으로 인해 국내 여건과 다소 차이가 있을 수 있다. 또 한, D시에서는 음식물류폐기물 바이오가스화시설 (2017년 가동시작)과 폐기물 고형연료화시설(2018년 이후 가동 예정) 등이 도입되는 등 폐기물 처리 과정이 크게 변화하여 향후 폐기물 처리 방법에 따른 온실가 스 배출량 양상도 많은 변화가 있을 것으로 예상되어 추가적인 연구가 필요하다. 본 연구에서 도출한 결과는 생활폐기물 처리 분야에서는 온실가스 배출량 및 저감 량 산정 DB구축, 환경정책 수립 기초자료, 지자체의 생활폐기물 관리시스템의 개선과 적정 관리방안 마련 시 기초 자료로 활용이 가능하다.

    사 사

    본 연구는 대전녹색환경지원센터의 2016년도 연구 개발사업 및 충남대학교-한밭대학교 가연성폐자원특성 화대학원사업단의 지원에 의해 이루어진 것이며, 이에 감사드립니다.

    Figure

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    System boundary of MSW management options for GHGs generation and reduction in D-City.

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    MSW generation and treatment trend in D-City (1996 ~ 2016).

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    Recycling trends of MSW in D-City (1996 ~ 2016).

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    Estimated GHGs emissions from MSW landfills in D-City (1996 ~ 2016).

    KSWM-35-606_F5.gif

    Estimated GHGs emissions from MSW incineration in D-City (1996 ~ 2016).

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    Estimated GHGs emissions from MSW management options in D-City (1996 ~ 2016).

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    GHGs reduction from MSW material

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    Estimated net GHGs emissions from MSW management in D-City.

    Table

    CO2 reduction factors of recyclables by EU Prognos and US EPA WARM methods (Unit : tonCO2eq./ton)

    Comparison of waste composition in Korea and EU Prognos

    CO2 emission factors & correlation between waste composition and emission

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