05.hwp

Size: px

Start display at page:

Download "05.hwp"

정원 목
4 years ago
Views:

1 大韓環境工學會誌論文 - Original Paper 541~ 생활폐기물자동집하시설의악취물질배출특성 Emission Characteristics of Odor Compounds from Pneumatic Waste Collection Plants 윤용경 김대근 Yongkyeong Yoon Daekeun Kim 서울과학기술대학교환경공학과 Department of Environmental Engineering, Seoul National University of Science and Technology (2012 년 7 월 31 일접수, 2012 년 8 월 29 일채택 ) Abstract : The objective of this study was to investigate emission characteristics of odorous compounds from the pneumatic waste collection plants (namely, A and B sites). The air samples were collected from each site, at a carrier gas inside the plant and an exhaust gas, to analyze complex odor and 22 odorous compounds. Ammonia, sulfur compounds, and acetaldehyde were the critical odorous components generated in the plants studied. Characteristics of odor at exhaust outlet varied according to the type of odor control engineering. In the analysis of the odor contribution degree of odor components based on odor threshold, site A shows that the odor contribution of dimethyl sulfide was found to be 26%, acetaldehyde 18%, and methyl mercaptan 14%. For site B, methyl mercaptan was 56% and both hydrogen sulfide and dimethyl sulfide were 15%. Key Words : Pneumatic Waste Collection Plant, Odor, Odor Quotient, Odor Control 요약 : 본연구에서는생활폐기물자동집하시설에서의악취물질배출특성을파악하고자 2 개소 (A 시설, B 시설 ) 의시설을선정하여공기관로내의이송가스와최종배출가스를대상으로복합악취와 22 종의지정악취물질을조사하였다. 생활폐기물자동집하시설에서배출되는주된악취물질은암모니아, 황화합물, 아세트알데하이드이었으며, 악취처리공정의종류에따라최종배출구의악취배출특성이상이하였다. 이송가스를대상으로한악취기여도평가에서는 A 시설의경우, 디메틸설파이드 26%, 아세트알데하이드 18%, 메틸머캅탄 14% 의악취기여도를보였으며, B 시설의경우에는메틸머캅탄 56%, 황화수소와디메틸설파이드가각각 15% 이었다. 주제어 : 생활폐기물자동집하시설, 악취, 악취농도지수, 악취관리 1. 서론 인구의증가와급속한산업화에따른대량생산및소비로인하여생활폐기물의발생량이크게증가하고있다. 정부에서는분리수거에의한폐기물감량화를유도하기위하여 1995년부터전국적으로종량제를실시하고있으나, 수거및운반단계에서발생되는문제 ( 폐기물방치에따른악취및미관저해등환경위생적인측면, 수거차량이동에따른교통안전등의문제 ) 를크게개선하지못하고있다. 1) 이러한문제를해결하고자, 생활폐기물수거운영방식으로이미유럽및일본등에서운영되고있는자동집하시스템이도입되고있다. 생활폐기물자동집하시설은중앙제어시스템의통제하에지하에매설되어있는관로를통하여폐기물을이송하는원리이며, 이송된폐기물은집하시설에서분리되어압축혹은파쇄, 선별공정을거친뒤최종처리지로배출되는시스템이다. 자동집하시설은생활폐기물의외부노출을감소시키고, 수거과정의자동화로인하여불필요한인력을줄이는효과를보이고있으며친환경시설로인식되고있어, 수도권의신도시개발과더불어확대보급되고있는실정이다. 국 내자동집하시설은 1997년용인수지 2지구에최초도입되었고, 2009년기준으로 5개소의자동집하시설이운영되고있으며공사중이거나공사예정된시설은총 12개소로보고되고있다. 또한개별빌딩단위의소규모시스템은 21개소가운영중에있다. 2) 최근도시지역에위치한환경기초시설에서발생하는악취로인하여주민민원이급증하고있다. 악취민원은악취방지법이시행된 2005년이후로매년지속적으로증가하고있는것으로확인되고있으며, 2011년기준으로전년대비 13.4% 가증가한 8,372건으로보고되었다. 이중 60% 에해당하는약 5,000건이 6월부터 9월까지집중발생하는것으로보고되었으며, 폐기물처리시설에서도다수의민원이발생되는것으로보고되었다. 3) 환경기초시설의적절한악취관리를위해서는우선적으로악취물질의배출특성을파악하는것이매우중요하며, 악취원인물질의정성및정량평가와경시적악취농도변화, 시설에설치된악취방지설비에대한평가가실시되어야한다. 국내환경기초시설의악취물질배출특성을보고한전등 4) 의연구에서는음식물폐기물자원화, 축산폐수, 하수, 분뇨, 폐수처리시설순으로복합악취가높은것으로나타났으며, 음식 Corresponding author kimd@seoultech.ac.kr Tel: Fax:

2 542 大韓環境工學會誌論文윤용경 김대근 물자원화시설의복합악취는 1,800~10,000배범위로분석되었다. 음식물폐기물자원화시설의악취배출특성을보고한김등 5) 의연구에의하면, 중간처리시설에서는메틸머캅탄과아세트알데하이드, 사료화시설에서는황화수소와메틸머캅탄, 퇴비화시설에서는메틸머캅탄과황화수소, 아세트알데하이드가주요악취물질로분석되었다. 대만의음식물폐기물퇴비화시설에서는물질농도기준으로암모니아, 아민류, 디메틸설파이드, 아세트산이악취주요물질로보고되었다. 6) 생활폐기물의처리공정에서발생하는악취농도 (Odor Unit, OU) 를조사한연구에서는폐기물투입설비에서평균 2,800 OU/m 3 의악취가발생하였고, 호기성생물학적처리설비에서평균 10,000 OU/m 3 의악취가발생하였다. 7) 생활폐기물자동집하시설에서발생되는악취에관한연구는아직보고되지않고있으며, 최근도입이증가하고있는점을고려하여악취발생의특성을규명하는것이절실하다. 특히일부생활폐기물자동집하시설의경우에는음식물폐기물이이송관로에유입되는경우가있는것으로알려져있으며, 음식물폐기물의분해에의한악취의발생이예상되고있다. 따라서시설의원활한가동과인근주민의악취민원해결을위한사전단계로서악취원인물질의정성및정량평가와현재가동중인시설내악취방지설비에대한평가가요구된다. 본연구는상용으로운전되고있는생활폐기물자동집하시설의악취방지설비전 후단에대해악취배출특성및효율을평가하고자실시되었다. 악취물질의정성및정량평가를위해악취방지법상의복합악취와 22종의악취지정물질이연구대상으로선정되었으며, 계산된악취농도지수를바탕으로악취성분의기여율을비교 검토하여악취발생원인물질을도출하고자하였다. 2. 실험방법 2.1. 연구대상시설 본연구에서는 S 신도시에위치한총 2개의생활폐기물자동집하시설을연구대상으로선정하였다 ( 선정된시설은각각 A시설과 B시설로지칭함 ). A시설에서는인근아파트단지 ( 약 10,000 세대 ) 와상가지역에분산된총 520개의생활폐기물투입구를통해일반폐기물과음식물폐기물이구분되어집하되고있다. 집하되는생활폐기물은하루평균약 10 ton 에해당된다. B시설은 3,000세대의주상복합아파트단지와지식정보산업단지에배출되는생활폐기물을담당하고있다. 총 230개의투입구를통해하루평균약 3 ton의생활폐기물 ( 일반폐기물과음식물폐기물 ) 이집하되고있다. Fig. 1은자동집하시설에투입되는폐기물과이송공기의흐름도를보여주고있다. 선정된 2개의집하시설은유사한설비구조를가지고있으며, 동일한폐기물및이송공기흐름을보이고있다. 일반폐기물과음식물폐기물은발생원에설치된각각의투입구를통해투입되며, 집하시설의송풍기에의해강제이송된다. 이송된폐기물은집하시설내분리기와압축기를거친후집하시설외부의최종처리장으로반출된다. 폐기물을운반한이송공기는집하시설에서설치된악취방지설비를통과한후외부공기로최종배출된다. A시설의악취방지설비는 2단흡수공정 (1단: H 2SO 4, 2단 : NaOH + NaClO), B 시설의경우는활성탄흡착공정이설치되어운전되고있었다 시료채취및시료분석본연구의시료는자동집하시설의이송공기및최종배출가스를대상으로하였으며, 시료채취지점은시설내악취방지설비의전단과후단이선정되었다. 악취방지설비전단의 Fig. 1. Schematic diagram of the pneumatic waste collection system and sampling sites. Journal of KSEE Vol.34, No.8 August, 2012

3 大韓環境工學會誌論文생활폐기물자동집하시설의악취물질배출특성 543 Table 1. A summary of sampling and analytical methods in this study Compound Sampling Analytical instrument Complex odor (Emission source) Airbag sampler Air dilution (ST2100, Korea) Sulfur compounds Ammonia Solution absorption UV/visible Spectrophotometer (UV-2550, SHIMADZU, Japan) Hydrogen sulfide Methyl mercaptane Dimethyl sulfide Dimentyl disulfide Airbag sampler GC/FPD (Clarus 500, perkinelmer, USA) plus Thermal desorber (TurboMatrix ATD, PerkinElmer, USA) Amine Trimethylamine Sulfuric acid absorption GC/FID (Clarus 500, PerkinElmer, USA) Aldehydes Acetaldehyde Propionaldehyde Butyraldehyde DNPH cartridge HPLC (Alliance 2695, Waters, USA) n-valeraldehyde i-valeraldehyde Alcohols i-butyl alcohol Volatile organic compounds Esters Volatile fatty acids Styrene Toluene Xylene Methyl ethyl ketone Methyl isobutyl ketone Butyl acetate Propionic acid n-butyric acid i-valeric acid n-valeric acid Tenax tube adsorption Sodium hydroxide absorption GC/MS (5890A/5973N, Agilent, USA) plus Thermal desorber (TurboMatrix ATD, PerkinElmer, USA) GC/FID (Clarus 500, PerkinElmer, USA) plus Headspace sampler (TurboMatrix 40 Trap, PerkinElmer, USA) 시료 ( 이송가스 시료로지칭함 ) 는송풍기와악취방지설비의중간에위치한공기관로중에서채취되었으며 (Fig. 1), 악취방지설비후단의시료 ( 배출가스 시료로지칭함 ) 는이송공기가외부공기로최종배출되는옥외배출구에서채취되었다. 복합악취및지정악취물질분석을위한시료를채취하기위하여악취민원이빈번한여름철중장마기간을피해맑은날을선정하여총 2회현장을방문하였다. 측정을위한시료채취는가장정확한결과를얻기위하여공정이정상가동되고있는시간에실시되었으며, 시료를채취한후실험실로신속히운반하여 3회반복분석을실시하였다. 시료분석항목은악취방지법에준하여복합악취와총 22종의지정악취물질이선정되었다. 분석항목별시료채취및분석은악취공정시험방법에준하여진행하였다. 복합악취와황화합물은흡인상자법 (10-Liter Bag sampler, Supelco, USA) 을이용하여시료채취주머니에 5분간 5 L의공기시료를포집하였으며, 암모니아는 0.5% 붕산용액 50 ml를 2개의임핀저에나누어담고직렬로연결한후시료채취펌프 (LV-40BR, Sibata, Japan) 를이용하여 5분간 10 L/ min의유량으로 50 L의공기시료를포집하였다. 알데하이드류는 DNPH카트리지 (LpDNPH S10, Supelco, USA) 를이용하여 5분간 1 L/min의속도로 5 L의시료를채취하였으며, 트리메틸아민과휘발성지방산은임핀저법을이용하여각각황산용액과수산화나트륨용액에 5분간 10 L/min에속도로 50 L의시료를채취하였다. 휘발성유기화합물과알콜류, 에스테르류는고체흡착관 (Tenax-TA, Supelco, USA) 을이용하여 5분간 0.2 L/min에속도로 1 L의시료를채취하였다. 항목별분석법은 Table 1에제시하였으며, 분석결과는실험값의 평균으로제시하였다. 악취농도지수 (Odor Quotient, OQ) 는분석결과값을바탕으로산출되었으며, 개별악취물질의최소감지농도 (Threshold) 를이용하여식 (1) 과같이계산하였다. 또한계산된악취농도지수를합하여총악취농도지수 (Sum of Odor Quotient, SOQ) 를구하였다. Odor Quotient = Odor Concentration (ppb) Threshold (ppb) 본연구에서는악취물질의경시적변화를파악하기위하여암모니아와황화수소를대상으로연속측정을실시하였다. 시설의설비는 1일근무시간중오전작업과오후작업으로구분하여가동되며, 가동시간은투입폐기물양을고려하여결정된다. 따라서악취물질의경시적농도변화분석은오후작업이시작되는오후 1시간부터가동이종료되는시점까지실시되었다. 사용된분석기기는휴대가가능한전기화학식분석기기 (TG501, GrayWolf Sensing Solutions, USA) 이며, 전기화학식분석기기를이용한악취물질측정은낮은농도에서순간적으로발생하는악취물질의경시적농도변화를파악하는데효과적인것으로알려져있다. 8,9) 3. 실험결과 3.1. 악취물질발생특성 생활폐기물자동집하시설의이송가스와최종배출가스중 (1) 대한환경공학회지제 34 권제 8 호 2012 년 8 월

4 544 大韓環境工學會誌論文윤용경 김대근 Table 2. Concentrations of odorous compounds and the odor elimination efficiency of odor control engineering at the pneumatic waste collection plants A and B (unit: ppb) Compound a) T.V. b) Plant A c) Plant B A1 A2 E d) B1 B2 E Complex odor e) (Emission source) - f) 1, ,000 2, Nitrogen compounds Sulfur compounds Ammonia 100 1, ,800 9, Trimethylamine Hydrogen sulfide Methyl mercaptan Dimethyl sulfide Dimethyl disulfide Acetaldehyde Propionaldehyde Aldehyde compounds Butyraldehyde n-valeraldehyde i-valeraldehyde Alcohols i-butyl alcohol 11 ND ND - ND ND - Styrene 30 ND ND Toluene 900 ND ND - ND ND - Volatile organic compounds Xylene * g) ND ND - ND ND - MEK 440 ND ND - ND ND - MIBK 200 ND ND - ND ND - Esters Butyl acetate 8 ND ND - ND ND - Propionic acid 2 30 ND 100 ND ND - Volatile fatty acids n-butyric acid ND 100 ND ND - n-valeric acid ND 100 ND ND - i-valeric acid ND 100 ND ND - a) Average concentration for each compound b) Olfactory threshold value, which is referred from a publication issued by Ministry of Environment. 10) c) A1-A2 and B1-B2 represent in plant and exhaust outlet of plants A and B, respectively. d) Elimination efficiency (unit: %) e) Unit: dilution value f) Not available g) Threshold values for p-xylene, m-xylene, and o-xylene are 58, 41, and 380 ppb, respectively. 복합악취와지정악취물질농도를 Table 2에나타내었다 복합악취이송가스의복합악취는 A시설에서 1,761배, B시설에서 3,000배수준이었으며, 최종배출가스의복합악취는 A시설 558배, B시설 2,540배이었다. 최종배출가스의복합악취수준은악취방지법상배출구의배출허용기준 ( 기타지역 : 500 배 ) 을초과하는수치이다. 전등 4) 의연구에서는음식물폐기물자원화시설악취방지설비의배출구에서측정된복합악취가 1,000~2,000배이었고, 홍등 11) 은음식물폐기물건조시설의복합악취가 10,000배였다고보고하고있다. 이러한시설은산업단지가아닌주거지가인접한일반기타지역에위치하고있다는점에서악취민원가능성이매우높은시설로판단된다 지정악취물질 2개조사대상시설에서 22종지정악취물질을측정한결 과, 이송가스에서는암모니아의농도가 1,850 ppb (A시설) 와 10,800 ppb (B시설) 로가장높은값을보였다. 최종배출가스에서는 A시설은아세트알데하이드가 585 ppb, B시설은암모니아가 9,250 ppb로가장높은농도값을보였다. 조사대상시설은서로다른악취방지공정이설치되어있기때문에최종배출가스의악취배출특성이상이한것으로보인다. 따라서자동집하시설의악취발생특성을규명하기위해이송가스를대상으로평가하고자하며, 최종배출가스에대한평가는악취방지설비의처리효율과함께 3.3절에서논의하고자한다. 2개시설의악취물질발생물질과농도의차가확인되었지만, 전반적으로악취물질발생특성은유사하다고볼수있다. 2개시설에서질소및황화합물질이상대적으로고농도로존재하였고, 알데하이드계열중일부물질이검출되었다. 특히아세트알데하이드가높은농도수준으로조사되었다. 휘발성유기화합물의경우에는 B시설에서만스타이렌이 30 ppb으로검출되었고, 지방산은 A시설에서만다소낮은농도 Journal of KSEE Vol.34, No.8 August, 2012

5 大韓環境工學會誌論文생활폐기물자동집하시설의악취물질배출특성 545 수준으로조사되었다. 이송가스는시설내공기이송관로에서직접채취되었기때문에시설외부의영향은없는것으로보이며, 투입폐기물의성상과시설의가동조건에따라악취물질의종류와농도에일시적변화가발생될가능성이있다. 따라서휘발성유기화합물과지방산은집하시설에서발생되는전형적인악취물질로파악하기에는다소무리가있는것으로판단된다. 본연구의시설에서검출된악취물질의종류는음식물폐기물자원화시설의악취물질을분석한홍등 11) 의결과와매우유사하였다. 일반적으로음식물폐기물은다양한종의미생물에의해분해가진행되며, 이과정에서악취의발생기작을유추해볼수있다. 12) 질소계열악취물질의경우, 고분자의유기성물질이미생물에의한탈아미노반응 ( 아미노산에서아미노기 (-NH 2) 가이탈하는반응 ) 을통해암모니아와유기산이생성될수있다. 13) 축산폐수처리시설에서는혐기성미생물에의한아미노산의탈아미노화과정에서암모니아가생성된다. 14) 아민물질은아미노산의탈탄산반응 (decarboxylation) 에의해서생성되며, 주로 ph 4.5~6.0에서발생된다. 13) 특히, 트라이메틸아민은어패류가부패할때발생되는전구물질로보고된바있다. 15) 황화합물의경우에는음식물폐기물의분해과정에서발생되는 cysteine, cystine, methionine 등황을함유한물질이분해하면서발생된다. 13) 메틸머캅탄의경우, 음식물폐기물중무와양파같은근채류에서함유하고있는냄새로혐기성세균에의해황포함아미노산이분해하는과정에서발생된다. 16) 알데하이드류물질은다량의유기물을함유한음식물폐기물의부패과정또는가수분해로생성된알코올탈수효소 (dehydrogenase) 에의해산화하여생성되는물질로알려져있다. 4,17) Rappert 등 18) 은유기물질을함유한음식물폐기물의분해과정에서다양한악취물질이발생되며, 생물분해성이낮은휘발성유기화합물에의한악취발생이증가하는경향이있다고보고한바있다. 본연구는고온다습한여름철에실시되었기때문에집하된음식물폐기물의미생물에의한생물학적분해가활발히일어났을것으로판단되며, 이러한계절적기후특성이연구대상시설의악취발생에큰영향을주었다고본다. 19) 따라서계절적환경요인과폐기물의성상변화에따라악취발생의변화가예상되며, 이에대한추가적인연구조사가필요하다고사료된다 악취물질의경시적변화 Fig. 2는집하시설의작업시작부터작업종료까지의암모니아와황화수소농도의경시적변화를보여주고있다. 이송가스중암모니아는 1,000~4,000 ppb 범위에서측정되었으며, 최대 7,700 ppb까지발생되었다. 황화수소는 50~600 ppb 범위에서최대 1,200 ppb이었다. 최종배출가스중암모니아는 100~600 ppb 범위에서측정되었으며, 최대 3,600 ppb까지발생되었다. 황화수소는 0~400 ppb 범위에서측정되었으 Fig. 2. Temporal variation in NH 3 and H 2S concentrations of odor control engineering at the pneumatic waste collection plant A. 며, 최대 1,370 ppb이었다. 집하시설의암모니아와황화수소의농도변화폭은매우컸으며, 폐기물성상과설비의운전조건에영향을받을것으로판단된다. 특히설비가동초기에는악취방지설비의불안정한처리효율로인해배출농도의변화폭이컸으며, 가동 2시간이후부터안정적인처리효율을확인할수있다. 이현상은설비의비연속적가동에기인한것으로보인다. 조사대상시설의내부작업공간의암모니아와황화수소의노출농도는각각 314 ± 48 ppb, 70 ± 11 ppb이었다. 이송가스와배출가스의농도에비해작업공간의농도변화가낮은것으로보이며, 각공정의밀폐가비교적잘이루어지고있는것으로판단된다. 하지만이송관로의일부연결부위에서이송가스의노출가능성이있는것으로확인되었으며, 집하후선별된폐기물이보관되어지는저장조 ( 최종처분을위해운반되기전 ) 에서는완전밀폐가이루어지지않아저장조로부터악취가외부로확산되는것으로보였다 악취원인물질추정 Fig. 3에이송가스와최종배출가스에서조사된 22종악취물질의악취농도지수를나타내었다. 악취농도지수는악취원인물질추정과악취기여도평가에매우유용하게이용되고있다. 4,5,20) 이송가스의 SOQ는 A시설 1,897, B시설 4,081이었고, 최종배출가스의 SOQ는 A시설 579, B시설 971이었다. B시설이 A시설보다약 2배의 SOQ값을보였다. 이는 절의복합악취경향과유사한결과이며, 희석배수와 SOQ간의상관성이있음을보여주고있다. 이송가스중지정악취물질에대한개별악취농도지수분석결과, A시설에서는디메틸설파이드 (500), 아세트알데하이드 (348), n-부티르산 (279) 순으로높았다. B시설에서는메틸머캅탄 (2,270), 디메틸설파이드 (600), 황화수소 (600) 순으로분석되었다. 이결과를 SOQ와비교하여악취기여도로분석하면, A시설은디메틸설파이드가 26%, 아세트알데하이드 대한환경공학회지제 34 권제 8 호 2012 년 8 월

6 546 大韓環境工學會誌論文윤용경 김대근 Fig. 3. Odor quotient at pnuematic waste collection plants A and B: SOQ means Sum of odor quotient; odor compounds are grouped into 5 groups; for nitrogen compounds, ammonia (N1) and trimethylamine (N2); for sulfur compounds, hydrogen sulfide (S1), methyl mercaptan (S2), dimethyl sulfide (S3), and dimethyl disulfide (S4); for aldehyde compounds, acetaldehyde (A1), propionaldehyde (A2), butyraldehyde (A3), n-valeraldehyde (A4), i-valeraldehyde (A5), and i-butylalcohol (AL); for volatile organic compounds, styrene (V1), toluene (V2), xylene (V3), methyl ethyl ketone (V4), and methyl isobutyl ketone (V5); for organic acids, butylacetate (ES), propionic acid (F1), n-butyric acid (F2), n-valeric acid (F3), and i-valeric acid (F4). 18%, 메틸머캅탄 14% 의악취기여도를보였다. B시설은메틸머캅탄이 56% 로가장높은기여율을보였으며, 황화수소와디메틸설파이드가 15% 의기여도를나타냈다. 음식물폐기물자원화시설에서발생되는악취물질의악취기여도를평가한연구에서도메틸머캅탄, 디메틸설파이드, 황화수소및알세트알데하이드순으로악취기여도를평가했으며, 주요악취물질은황화합물과알데하이드계열성분으로보고하였다. 4) 따라서연구대상시설에서음식물폐기물이시설에집하되는점을고려해볼때, 황화합물과알데하이드류성분이자동집하시설의주요악취원인물질이라고판단된다 악취방지설비성능평가자동집하시설 A와 B에설치된악취방지설비는상이한공정을적용하고있으며, A시설은흡수공정, B시설은흡착공정이가동되고있다. Table 2에볼수있듯이, A시설의흡수공정은질소와황화합물처리에효과적이었지만, 알데하이드류성분들의처리효율은상대적으로낮았다. 반면, B시설의경우에는황화합물과알데하이트류성분들의처리효율은상대적으로높은편이지만, 질소화합물의처리에는적합하지않았다. 악취방지설비의물질별처리효율에따라최종배출가스의악취물질분포에차이를보이고있으며, 이는주변환경에상이한결과를초래할것으로예상한다. 흡수공정은흡수대상물질에적합한흡수액을선정하는것이가장중요한공정설계인자라할수있다. 또한집하시설의주요악취원인물질이황화합물과알데하이드류성분, 암모니아이기때문에산성, 염기성, 중성의물질이혼합되어있다고판단되며, 흡수탑을다단으로설치하여복합악취성 분을제어할필요가있다. 이점에서 A시설은 2단의흡수공정을적용하고있다. 흡수공정 1단에서는 H 2SO 4 를이용한산세정을하며, 이는본시설에서고농도로발생되는암모니아의흡수 (97% 처리 ) 에적합하다고볼수있다. 또한 A시설흡수공정의 2단에서는 NaOH와 NaClO을동시에주입하고있고, 이는황화합물처리 ( 황화수소 95% 처리, 디메틸설파이드 90% 처리 ) 에효과적으로작용한것으로판단된다. 하지만투입된 NaClO는알데하이드류성분과의산화반응이기여하지못한것으로보이며, 특히아세트알데하이드는낮은제거효율 (16%) 을보이고있다. 알데하이드류성분의산화반응을유도하기위해산화제 (KMnO 4 등 ) 의교체 5) 또는산화제의주입량증가를고려할필요가있을것으로판단된다. 하지만집하시설에서배출되는다양한악취물질을동시처리하기위해서는충분한기-액접촉과세정수의 ph 적정유지, 제거목적물질에맞는흡수액선정을재고할필요가있으며, 반드시실증실험을통해흡수효율향상을도모해야할것이다. B시설의경우에는주요악취원인물질인메틸머캅탄을흡착공정에서 98% 처리하고있으나, 고농도로발생되는암모니아 (10,800 ppb) 의제거율은단지 14% 이었다. 성등 21) 의연구에의하면, 흡착공정은암모니아의처리에한계가있다고보고하고있다. 활성탄의주된물질제거기작은물리적흡착이며, 암모니아와같은비점이낮고극성을띤물질은낮은흡착력을보이는것으로알려져있다. 22) 또한집하시설의이송가스는비교적고온으로배출되고있기때문에흡착제의흡착능을확보하기가어렵다. 이는 B시설의최종배출가스중복합악취희석배수 (2,540) 가 A시설 (558) 보다월등히 Journal of KSEE Vol.34, No.8 August, 2012

7 大韓環境工學會誌論文생활폐기물자동집하시설의악취물질배출특성 547 높게조사된원인이라고판단된다. 흡착공정은적합한흡착제의선정과흡착제의교체주기가중요한운전인자이다. 흡착공정의성능개선을위하여산성기능기로표면개질한활성탄을사용하거나또는흡착공정의유입단계에냉각공정을도입하여암모니아의흡착효율을향상시킬필요가있다고본다. 또한흡착제의교체주기를파악하고적절한시기에흡착제를교체함으로서악취물질의지속적이고안정적인처리효율을확보해야한다. 자동집하시설에발생되는악취는이송공기를통해전량악취방지설비에유입시킬수있는특징이있으며, 이는방지설비의적절한성능개선으로악취의외부배출을원천적으로차단할수있는가능성이높은것으로보인다. 다만집하된폐기물을저장하거나운반하는과정또는이송관로와송풍기등의연결부위에서악취가발생될수있으며, 이경우에는시설완전밀폐, 처리공정의덮개설치, 공정내부의후드시설설치등의별도악취관리가필요할것으로판단된다. 따라서시설내부공정의설비보완과더불어악취물질의배출특성을고려한악취처리공정을개선함으로서폐기물집하시설의효과적인악취관리가가능할것으로본다. 4. 결론 본연구는생활폐기물자동집하시설에서발생되는악취물질의특성을조사하기위해서실시되었으며, 도출된결과는다음과같다. 1) 조사대상시설의이송가스중복합악취는 A시설에서 1,761배, B시설에서 3,000배수준이고, 최종배출가스중복합악취는 A시설 558배, B시설 2,540배로확인되었다. 2) 악취방지법상총 22종의지정악취물질을측정한결과, 이송가스에서는암모니아의농도가 1,850 ppb (A시설) 와 10,800 ppb (B시설) 로가장높은값을보였다. 최종배출가스에서는 A시설은아세트알데하이드가 585 ppb, B시설은암모니아가 9,250 ppb로가장높은농도값을보였다. 이송가스에서경시적농도변화폭은암모니아 1,000~4,000 ppb, 황화수소 50~600 ppb이였으며, 배출가스에서는암모니아 100~600 ppb, 황화수소 0~400 ppb로측정되었다. 모든시설에서검출된악취물질은음식물폐기물자원화시설에서보고된악취물질의결과와매우유사하였다. 3) 최소감지농도를이용하여산출된총악취농도지수 (SOQ) 를분석한결과, A시설의이송가스는 1,897, 최종배출가스는 579이였고, B시설은각각 4,081, 971로조사되었다. 이송가스의개별악취농도지수를이용한악취기여도평가에서는 A시설은디메틸설파이드가 26%, 아세트알데하이드 18%, 메틸머캅탄 14% 이며, B시설은메틸머캅탄이 56% 로가장높은기여율을보였으며, 황화수소와디메틸설파이드가각각 15% 의기여도를보였다. 4) 조사대상시설의악취처리공정을성능평가한결과, A 시설의흡수공정은질소와황화합물처리에효과적이었지만, 알데하이드류성분들의처리효율은상대적으로낮았다. 반면, B시설 ( 흡착공정 ) 의경우에는황화합물과알데하이드류성분들의처리효율은상대적으로높은편이지만, 질소화합물의처리에는적합하지않았다. 사사 이논문은인천지역환경기술개발센터의 2011년도연구개발사업비의지원과 2012년도환경부의재원으로실시된폐기물에너지화특성화대학원사업의일부지원에의해수행되었으며이에감사드립니다. 참고문헌 1. 박지혜, 이귀열, 우승현, 오병택, 이재영, 생활폐기물자동집하시설설치지역의종량제봉투사용률에관한연구, 한국폐기물자원순환학회추계학술발표논문집, 한국폐기물자원순환학회, 서울, pp. 35~37(2009). 2. 정원식, 국내외자동집하시설의관리사례, 유체기계저널, 12(2), 94~97(2009). 3. 환경부대기관리과, 2012 년악취관리정책방향, 2012 년 3 월환경기술세미나자료집, 울산환경기술인협회 (2012). 4. 전준민, 서윤섭, 정만호, 이학성, 이민도, 한진석, 강병욱, 환경기초시설의악취물질배출특성, 한국냄새환경학회지, 9(2), 80~90(2010). 5. 김현자, 배용수, 오천환, 김태현, 김종보, 류형열, 김태화, 음식물쓰레기자원화시설의방지시설의운영개선에관한연구, 한국냄새환경학회지, 8(2), 20~30(2009). 6. Tsai, C. J., Chen, M. L., Ye, A. D., Chou, M. S. and Shen, S. H., The relationship of odor concentration and the critical compounds emitted from food waste composting plants, Atmos. Environ., 42, 8246~8251(2008). 7. Sironi, S., Capelli, L., Centola, P., Rosso, R. D. and Grande, M., Odour emission factors for the prediction of odour emissions from plants for the mechanical and biological treatment of MSW, Atmos. Environ., 40, 7632~7643(2006). 8. Aneja, V. P., Bunton, B. J., Walker, T. and Malik, B. P., Measurement and analysis of atmospheric ammonia emission from anaerobic lagoons, Atmos. Environ., 35, 1949~1958(2001). 9. 김준철, 김선태, 전기화학식가스센서를활용한악취흡착의실시간성능평가에관한연구, 한국냄새환경학회지, 10 (1), 25~32(2011). 10. 환경부, 악취관리업종별개선사례집, (2009). 11. 홍길환, 차재두, 고영환, 이정훈, 임은주, 김경섭, 음식물쓰레기퇴비화시의악취배출성상조사, 한국냄새환경학회지, 5(3), 151~155(2006). 12. 김기현, 김용휘, 임문순, 박신영, 홍윤정, 최병선, 음식물의부패에의한악취발생특성및미생물을이용한부패악취저감연구, 한국환경분석학회지, 9(2), 74~83(2006). 대한환경공학회지제 34 권제 8 호 2012 년 8 월

8 548 大韓環境工學會誌論文윤용경 김대근 13. 강성태, 윤재영, 식품미생물학, 형설출판사, pp. 335~442 (2004). 14. Mackie, R. I., Stroot, P. G. and Varel, V. H., Biochemical identification and biological origin of key odour components in livestock waste, J. Anim. Sci., 76, 1331~1342(1998). 15. 안지원, 오경용, 박신영, 이기한, 김용휘, 김기현, 음식물의부패정도에따른악취물질의발생특성연구 : 트리메틸아민, 암모니아를중심으로, 한국냄새환경학회지, 6(3), 172~182 (2007). 16. 서병량, 전기석, 정을규, 최동필, 김수겸, 김재혁, 음식물류폐기물발효시설에서발생되는악취물질실태조사, 한국냄새환경학회추계학술대회논문집, 한국냄새환경학회, 대전, pp. 53~58(2007). 17. 봉춘근, 박성진, 김종호, 박성규, 전준민, 황의현, 고기구 이에서발생하는악취물질의특성, 한국도시환경학회지, 9(2), 49~56(2009). 18. Rappert, S. and Muller, R., Odor compounds in waste gas emissions from agricultural operations and food industries, Waste Manage., 25, 887~907(2005). 19. Sommer, S. G., Sogaard, H. T., Moller, H. B. and Morsong, S., Ammonia volatilization from sows on grassland, Atmos. Environ., 35, 2023~2032(2001). 20. 배주순, 박귀환, 오길영, 박혜영, 양수인, 이용운, 음식물처리시설의냄새특성, 한국냄새환경학회지, 8(1), 1~11(2009). 21. 성주환, 이건홍, 활성탄을이용한암모니아흡착, 한국화학공학회지, 37(2), 158~164(1999). 22. 박창원, 김기중, 안호근, 다양한산으로처리한활성탄의암모니아흡착성능, 공학기술논문지, 1(1), 39~43(2008). Journal of KSEE Vol.34, No.8 August, 2012

- 1 -

- 1 - - 1 - - 2 - - 3 - - 4 - 장비구성 : - 5 - - 6 - 치 - 7 - μ - 8 - - 9 - 고체흡착관의안정화방법및기기 (Tube conditioner) - 10 - - 11 - - 12 - - 13 - - 14 - - 15 - - 16 - - 17 - 전기냉각저온농축장치 (TD) GC/FPD - 18 - GC/FID Headspace