KR200250878Y1 - 폐기물 매립지의 조기 재활용을 위한 최종 복토층 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐기물 매립지 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 안정화가 진행 중인 폐기물 매립지를 생태공원, 체육시설 및 골프장 등으로 조성할 때 폐기물 매립지로부터 발생되는 메탄가스, 악취물질 및 휘발성 유기화합물(VOCs) 등의 유해가스를 저감하거나 제거하는 동시에 표층의 건조 및 부분 침하를 방지하여 폐기물 매립지를 조기에 활용 할 수 있도록 하는 폐기물 매립지의 조기 재활용을 위한 최종 복토층 구조에 관한 것이다.

본 고안은 다수의 폐기물 층과 최종 복토층을 포함하여 구성된 폐기물 매립지 구조에 있어서, 상기 최종 복토층의 상단에 전면적으로 설치되며 공기를 공급하기 위한 공기공급수단과 매립가스 또는 반응가스를 배출시키기 위한 가스추출수단이 구비된 다공성 재질의 미생물 활성 반응층과; 상기 미생물 활성 반응층의 상단에 전면적으로 형성되며 잔디나 관목 등을 심을 수 있는 표층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지의 조기 재활용을 위한 최종 복토층 구조에 의해 달성된다.

이와 같이 본 고안은 기존의 최종 복토층 위에 잔디나 나무를 심는 표층만을 형성하는 것이 아니라 폐기물 분해 과정에서 발생되는 매립가스를 호기성미생물을 이용하여 산화시키는 동시에 폐기물의 분해열이 표층으로 전달되는 것을 차단하고 부분 침하 등에 의한 물리적 충격을 완화시킬 수 있는 다공성 재질의 미생물 활성 반응층을 더 설치함으로써 폐기물 매립지를 조기에 재활용할 수 있도록 하는 것이다.

Description

폐기물 매립지의 조기 재활용을 위한 최종 복토층 구조{Final cover layer structure for early recycle of waste landfill}

본 고안은 폐기물 매립지 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 안정화가 진행 중인 폐기물 매립지를 생태공원, 체육시설 및 골프장 등으로 조성할 때 폐기물 매립지로부터 발생되는 메탄가스, 악취물질 및 휘발성 유기화합물(VOCs) 등의 유해가스를 제거하는 동시에 표층의 건조 및 부분 침하를 방지함으로써 폐기물 매립지를 조기에 재활용 할 수 있도록 하는 폐기물 매립지의 조기 재활용을 위한 최종 복토층 구조에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 폐기물 매립지는 도시에서 발생된 각종 생활쓰레기를 매립하여 물리ㆍ화학ㆍ생물학적 반응을 통해 폐기물을 분해시키는 시설로써 매립이 완료된 매립지를 다른 용도로 사용하기 위해서는 수 십 년의 안정화 기간이 요구된다. 따라서 대부분의 폐기물 매립지는 장기간에 걸쳐 방치됨으로써 주변경관을 해칠 뿐만 아니라 매립지의 표면으로부터 방출되는 매립가스에 의해 주변의 대기환경이 악화되어 주민의 건강 뿐 아니라 경제적 사회적 환경을 크게 저하시키는 요인이 되고 있다.

이에 따라 도시 근교의 넓은 면적을 차지하고 있는 폐기물 매립지를 조속히 안정화하여 재활용하고자 하는 요구가 커지고 있다. 예를 들어, 방치된 폐기물 매립지를 자연생태공원, 체육시설 및 골프장 등으로 개발함으로써 주민의 생활환경을 개선시키고 시민들에게 휴식공간을 제공할 뿐만 아니라 환경의 중요성을 알려줄 수 있는 교육장으로 활용하고자 하는 것이다.

그러나 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 폐기물 매립지(1) 위에 골프장,공원 및 체육시설 등의 시설물(70)을 그대로 설치하는 경우에는 여러 가지 문제가 발생되게 된다. 즉, 도면에서 보는 바와 같이, 일반적으로 폐기물 매립지(1)는 다수의 폐기물 층(10)과 중간 복토층(또는 일일복토층)(13)이 교호적으로 적층되고 그 최상단에는 폐기물 층(10)에서 발생되는 매립가스가 외기로 방출되는 것을 방지하고 표층의 빗물이 폐기물 층(10)으로 흘러 들어가는 것을 방지하기 위한 여러 층들로 이루어진 최종 복토층(20)이 설치되어 있다. 그러나 이러한 종래의 최종 복토층(20)은 안정화가 종료되기 전에 그 위에 골프장, 공원 및 체육시설 등을 설치하는 것을 고려하여 만든 것이 아니기 때문에 종래의 최종 복토층(20) 위에 골프장 등의 시설물을 설치하면, 시설이용자가 폐기물 층(10)에서 발생되는 매립가스에 노출되어 건강이 위험 받게 되고, 화재나 붕괴사고 및 식생 고사 등의 문제가 발생하게 된다.

즉, 종래의 최종 복토층(20)이 매립가스의 방출을 차단하기 위해서 표층, 식생차단층, 여과층, 배수층, 차단층, 가스배제층 등 다양한 기능을 갖는 층들로 이루어져 있다 하더라도 일반적으로 최종 복토층(20)은 시간의 경과에 따라 강우, 기온, 바람 등과 같은 외부조건과 매립된 폐기물의 불균등 분해, 온도차 및 온도 변화 등과 같은 내부조건에 의해서 균열되거나 부등 침하 되는 것이어서 매립가스의 방출 및 우수의 침투를 완전히 차단할 수 없기 때문이다.

따라서 종래의 최종 복토층 위에 그대로 자연생태공원, 체육시설 및 골프장(70) 등을 조성하게 되면, 균열된 최종 복토층 틈으로 방출되는 메탄가스, 악취물질 및 휘발성 유기화합물(VOCs) 등의 유해가스가 시설 이용자의 건강을 해칠뿐만 아니라 폐기물의 분해로 인하여 발생되는 고열로 수분증발산량을 증가시켜 표층을 건조시키고, 표층에 심어져 있는 잔디나 관목 등이 고사되는 문제가 있다.

이에 따라 최근에는 폐기물 매립지로부터 방출되는 매립가스를 보다 원천적으로 차단할 뿐만 아니라 폐기물 분해열을 단열하여 표층에 심어져 있는 각종 식물이 잘 자랄 수 있도록 수분증발산량을 감소시키는 새로운 형태의 최종 복토층 구조가 요구되고 있다.

본 고안은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 기존의 최종 복토층 위에 그대로 생태공원, 체육시설 및 골프장을 조성하는 것이 아니라 폐기물 분해과정에서 발생되는 매립가스를 생물학적으로 산화시킬 수 있는 동시에 폐기물의 분해열을 차단할 수 있는 비표면적이 크고 단열기능이 우수한 재질로 구성된 미생물 활성 반응층을 기존 최종 복토층 위에 더 설치함으로써 안정화 중인 폐기물 매립지를 조기에 재활용할 수 있는 최종 복토층 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안이 또 다른 목적은 기존의 최종 복토층 위에 수분 보유력과 물리적 완충능이 우수한 재질로 이루어진 미생물 활성 반응층을 설치함으로써 표층의 건조를 방지하고 최종 복토층의 부분 침하에 의한 표층의 변형을 완화시킴으로써 폐기물 매립지를 조기에 재활용할 수 있는 최종 복토층 구조를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 폐기물 매립지의 구조를 보여주는 개략적이 단면도,

도 2는 본 고안에 따른 최종 복토층 구조가 적용된 폐기물 매립지를 보여주는 개략적인 단면도,

도 3은 본 고안에 따른 미생물 활성 반응층을 보여주기 위한 개략적인 단면도,

도 4는 본 고안에 따른 최종 복토층 구조의 다른 실시예를 보여주는 개략적인 단면도이다.

**** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****

10 : 종래의 최종 복토층 30 : 미생물 활성 반응층

33 : 공기주입수단 35 : 가스배출수단

50 : 본 고안에 따른 표층 70 : 골프장 등 시설물

100 : 본 고안에 따른 최종 복토층

상술한 본 고안의 목적은 다수의 폐기물 층과 최종 복토층을 포함하여 구성된 폐기물 매립지 구조에 있어서, 상기 최종 복토층의 상단에 전면적으로 설치되며공기를 공급하기 위한 공기공급수단과 매립가스 또는 반응가스를 배출시키기 위한 가스추출수단이 구비된 다공성 재질의 미생물 활성 반응층과; 상기 미생물 활성 반응층의 상단에 전면적으로 형성되며 잔디 또는 관목 등을 심을 수 있는 표층을 포함하여 구성된 폐기물 매립지의 조기 재활용을 위한 최종 복토층 구조에 의해 달성된다.

본 고안에 따른 상기 미생물 활성 반응층은 공극율이 40∼50%이상이고 투수계수가 1.0×10^-3cm/sec이상인 재질 또는 혼합재질로 이루어짐으로써 상기 공기주입수단에 의해 주입되는 공기에 의해 호기성 상태로 전환됨과 아울러 폐기물 층으로부터 유입된 매립가스가 체류될 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 고안에 따른 상기 미생물 활성 반응층은 입자의 비표면적이 30m²/g 이상인 재료로 구성됨으로써 토양미생물과 매립가스의 접촉효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 미생물 활성 반응층은 열전도율이 0.1W/m·k이하인 재질로 이루어짐으로써 폐기물 층의 반응열을 차단하는 것을 특징으로 한다.

이에, 본 고안에 따른 미생물 활성 반응층은 왕겨, 톱밥, 우드칩, 고무조각, 모래, 자갈 등과 같이 공극율 및 투수계수가 큰 재질 및 퇴비, 이토, 규조토, 분쇄왕겨, 탄화왕겨 등과 같이 단위중량 당 입자의 표면적이 큰 재질 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 재질을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명한다. 먼저 도 2는 기존의 최종 복토층(20) 위에 본 고안에 따른 미생물 활성 반응층(30)과 표층(50)을 설치한 본 고안에 따른 최종 복토층(100)의 구조를 보여주는 단면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 상기 미생물 활성 반응층(30)의 구조를 보다 상세히 도시한 단면도이다.

즉, 도면에서 보는 바와 같이, 종래의 최종 복토층(20)은 위로부터 표층(21), 여과층(22), 배수층(23), 단열층(24), 차단층(25) 및 가스 배제층(26) 등이 차례로 적층되어 있으며 본 고안에 따른 최종 복토층(100)은 이러한 종래의 최종 복토층(20) 위에 토양미생물을 이용한 매립가스 산화기능, 단열기능, 수분보유기능 및 물리적 완충기능을 갖는 소정 두께의 미생물 활성 반응층(30)을 더 형성한 다음 그 위에 다시 소정 두께의 표층(50)을 형성하여 이루어진다. 따라서 골프장, 공원 및 체육시설 등의 시설물(70)은 본 고안에 따른 상기 표층(50)에 설치되게 된다.

이때, 상기 미생물 활성 반응층(30)은 호기성 반응조건에 적합하도록 하기 위해서 공극율이 30∼50%이상이고 투수계수가 1.0×10^-3cm/sec이상인 재질 또는 혼합재질로 이루어진다. 예를 들어, 상기 미생물 활성 반응층(30)은 왕겨, 톱밥, 우드 칩, 고무조각, 모래, 자갈 등과 같이 공극율과 투수계수가 큰 재질 또는 이들의 혼합재질로 이루어지며, 더욱 바람직하기로는 퇴비, 이토, 규조토, 분쇄왕겨, 탄화왕겨, 팽연왕겨 등과 같이 단위중량 당 입자의 표면적이 큰 재질 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 재질을 혼합하여 이루어진다.

그리고 상기 미생물 활성 반응층(30)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 공기를 공급하기 위한 공기주입수단(33)과 생성된 가스를 추출하기 위한 가스추출수단(35)이 설치된다. 즉, 상기 공기주입수단(33)은 미생물 활성 반응층(30)의 하부에 전면적으로 설치된 공기주입용 유공관(31)과 이 공기주입용 유공관(31)에 연통되게 설치되어 공기를 주입하는 송풍기(32)로 구성된다. 여기서 전면적으로 설치된다는 것은 상기 공기 주입용 유공관(31)을 기존 최종 복토층(20) 위에 균등하게 설치하여 상기 미생물 활성 반응층(30)이 전체적으로 호기성 상태가 될 수 있도록 하는 것을 말한다.

또한, 상기 가스추출수단(35)은 미생물 활성 반응층(30)의 상부에 전면적으로 설치된 가스 추출용 유공관(37)과 이 가스 추출용 유공관(37)에 연통되게 설치되어 가스를 배출시키는 흡입 펌프(36)를 포함하여 구성된다. 따라서 상기 미생물 활성 반응층(30)을 호기성 상태로 유지하고자 하는 경우에는 상기 송풍기(32)를 작동시켜 공기를 주입하고, 상기 미생물 활성 반응층(30)에서 발생되는 매립가스 또는 반응가스를 제거하고자 하는 경우에는 상기 흡입 펌프(36)를 작동시켜 가스를 배제시킨다. 그리고 이렇게 추출된 매립가스는 도시되지 않은 별도의 매립가스 처리시설에서 처리된다.

한편, 도4는 본 고안에 따른 최종 복토층(100)의 다른 실시예로서 도시된 바와 같이, 미생물 활성 반응층(30)의 상단에 설치되는 표층(50)에 왕겨, 분쇄왕겨, 탄화왕겨, 팽연왕겨, 톱밥 등과 같이 단위중량 당 입자의 표면적이 크고 수분보유력(FC)이 크며 공극율과 투수계수가 큰 재질 또는 이들의 혼합재질을 혼합하여 형성함으로써 폐기물 층으로부터 전달되는 고열을 차단하고 수분증발산량을 억제하여 표층(50)이 건조되는 것을 방지할 뿐만 아니라 표면으로부터 유입되는 잔류농약 등을 흡착시켜 제거함으로써 농약 등에 의한 환경오염을 방지한다.

이하에서는 본 고안에 따라 미생물 활성 반응층(30)이 형성된 최종 복토층(100)의 작용 및 효과를 살펴본다. 먼저, 기존의 최종 복토층(20)은 설치 후 시간이 경과됨에 따라 외부 환경의 변화, 폐기물 층의 부등 침하, 급격한 온도차 및 온도변화에 의한 차단층의 균열 등으로 매립가스의 방출이 불가피하였으나 본 고안에 따른 최종 복토층(100)은 균열된 최종 복토층(20)을 통해 상승되는 매립가스가 미생물 활성 반응층(30)에서 토양 미생물에 의해 유해성이 적거나 무해한 물질로 산화처리되기 때문에 매립지 표면으로부터 악취물질이나 유해물질이 누출되는 것을 근본적으로 방지한다.

이를 위해 상기 미생물 활성 반응층(30)은 호기성 상태와 토양 미생물이 최적 성장온도 범위(20∼30℃) 내로 유지되어야 한다. 따라서 필요한 경우, 상기 공기주입수단(33)을 통해 공기, 물, pH조절물질, 영양물질 및 미생물 등을 공급하거나 공기를 가열하여 주입함으로써 호기성 상태와 적정 온도범위를 유지할 수 있다. 또 필요한 경우에는 상기 미생물 활성 반응층(30)의 반응가스를 상기 가스추출수단(35)을 통해 적절히 배출시킴으로써 최적 환경을 조성할 수 있다.

한편, 상기 미생물 활성 반응층(30)을 구성하는 왕겨, 톱밥, 우드칩 등과 같은 재료는 열전도율이 0.1W/m·k 이하이므로 토양 미생물의 활성에 적합한 온도범위를 용이하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 폐기물 층으로부터 전달되는 고열을차단함으로써 수분증발산량을 억제하여 표층(50)이 건조되는 것을 방지한다. 또한 상기 미생물 활성 반응층(30)은 종래의 최종 복토층(20)으로 전달되는 외기의 온도를 차단함으로써 급격한 온도차 및 온도변화에 의한 차단층의 균열을 방지하여 최종 복토층(20)이 손상되는 것을 막아준다.

또한, 본 고안에 따른 상기 미생물 활성 반응층(30)은 왕겨, 톱밥, 우드칩, 퇴비, 이토, 규조토, 분쇄왕겨, 탄화왕겨 등과 같이 단위중량 당 입자의 표면적이 크고 수분보유력(FC)이 큰 재질로 구성되므로 표층(50)이 건조되는 것을 방지한다. 예를 들어, 가뭄 등에 의해 표층(50)이 건조되더라도 미생물 활성 반응층(30)이 보유하고 있는 수분이 공급되기 때문에 식물의 생육에 필요한 수분을 확보할 수 있게 된다.

아울러 본 고안에 따른 상기 미생물 활성층(30)은 왕겨, 톱밥, 우드칩, 고무조각, 모래, 자갈, 퇴비, 이토, 규조토, 분쇄왕겨, 탄화왕겨 등과 같은 재질로 구성되어 물리적 충격을 완화시킬 수 있다. 따라서 최종 복토층(20)이 부분 침하되거나 각종 시설물의 설치과정에서 표층(50)에 외압이 가해지더라도 그 충격을 상기 미생물 활성 반응층(30)이 흡수하기 때문에 표층(50)이 변형되는 것을 최소화하여 골프장, 공원 및 체육시설 등과 같은 시설물(50)을 보호할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 기존의 최종 복토층 위에 미생물 활성 반응층과 표층을 더 설치하는 것이다. 그러나 본 고안에 따른 기술적 사상은 기존의 최종 복토층 뿐만 아니라 최종복토가 진행 중인 매립지에도 적용될 수 있다. 또한 본 고안에 따른 최종 복토층을 적용함에 있어서 상기 반응층과 표층의 두께등과 같은 구체적인 수치나 형태는 실제 설계과정에서 당해 분야의 전문가에 의해 극히 용이하게 변형되거나 응용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 최종 복토층 구조는 폐기물 분해 과정에서 발생되는 매립가스를 생물학적으로 산화시키는 동시에 폐기물의 분해열을 차단함으로써 폐기물 매립지에 설치된 시설물 이용자에게 쾌적한 환경을 제공하고 표층에 심어진 식물이 고사되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한 본 고안에 따른 미생물 활성 반응층은 수분 보유력과 물리적 완충능이 우수한 재질로 이루어져 표층의 건조 및 균열을 방지함으로써 식생대층의 식물생장에 적당한 수분공급과 지반안정으로 최종복토의 기능을 향상시키고, 매립지 주변의 환경오염 감소와 매립지의 조기재활용을 실현할 수 있다.

Claims (6)

1. 다수의 폐기물 층과 최종 복토층을 포함하여 구성된 폐기물 매립지 구조에 있어서,

   상기 최종 복토층의 상단에 전면적으로 설치되고 공기를 공급하기 위한 공기공급수단과 매립가스 또는 반응가스를 배출시키기 위한 가스추출수단이 구비된 다공성 재질의 미생물 활성 반응층과;

   상기 미생물 활성 반응층의 상단에 전면적으로 형성되며 잔디나 관목 등을 심을 수 있는 표층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지의 조기 재활용을 위한 최종 복토층 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 미생물 활성 반응층은 공극율이 30∼50%이상이고 투수계수가 1.0×10^-3cm/sec이상인 재질 또는 혼합재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지의 조기 재활용을 위한 최종 복토층 구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 미생물 활성 반응층은 입자의 비표면적이 30m²/g 이상인 재료로 구성됨으로써 토양미생물과 매립가스의 접촉을 향상시키는 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지의 조기 재활용을 위한 최종 복토층 구조.
4. 제1항에 있어서, 상기 미생물 활성 반응층은 열전도율이 0.1W/m??k이하인 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지의 조기 재활용을 위한 최종 복토층 구조.
5. 제1항 내지 제4항에 있어서, 상기 미생물 활성 반응층은 왕겨, 톱밥, 우드칩, 고무조각, 모래, 자갈 등과 같이 공극율 및 투수계수가 큰 재질과 퇴비, 이토, 규조토, 분쇄왕겨, 탄화왕겨 등과 같이 단위중량 당 입자의 표면적이 큰 재질 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 재질을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지의 조기 재활용을 위한 최종 복토층 구조.
6. 제1항에 있어서, 상기 미생물 활성 반응층의 상단에 형성된 표층은 왕겨, 분쇄왕겨, 탄화왕겨, 팽연왕겨, 톱밥 등과 같이 수분보유력(FC)이 크며 공극율과 투수계수가 큰 재질 또는 이들의 혼합재질을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지의 조기 재활용을 위한 최종 복토층 구조.