커피잔재물 개질 활성탄과 복토 토양의 혼합비율에 따른 메탄 저감 평가 = Evaluation of Methane Reduction according to the mixing ratio of activated carbon derived from coffee grounds and landfill cover soil
저자
김란희 ( Ran-hui Kim ) ; 박진규 ( Jin-kyu Park ) ; 윤수철 ( Su-chul Yoon ) ; 이남훈 ( Nam-hoon Lee ) 연구자관계분석
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학술지명
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발행연도
2019
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학술저널
수록면
132-132(1쪽)
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폐기물 매립지는 폐기물 분야에서 배출되는 온실가스 양의 47.5%를 차지하고 있어, 매립지에서의 메탄 저감을 위해 매립가스 자원화가 대표적으로 활용되고 있다. 그러나 대규모 매립지를 제외한 중·소규모의 매립지에서는 매립가스의 회수 및 이용이 어려워 대부분의 메탄이 대기 중으로 배출되고 있는 실정이다. 이에 중·소규모 매립지들을 대상으로 비교적 경제적이며, 저농도의 메탄을 처리할 수 있는 생물학적 메탄산화 기술이 연구되고 있다. 생물학적 메탄산화 기술은 호기성 조건에서 메탄산화세균을 이용하여 메탄을 산화하는 것으로 메탄산화세균의 성장 및 활성을 위한 다양한 담체를 개발하고자 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 생물학적 메탄산화효율을 향상시키기 위한 최적 담체의 조건은 넓은 비표면적과 메탄가스의 균일한 확산을 위해 다공성 물질이어야 하기에 최근에는 탄소계 물질을 개질하여 메탄 흡착이 가능한 활성탄을 이용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 탄소계 물질 중 커피잔재물을 개질한 활성탄을 이용하여 매립지 복토층 표면을 통해 대기 중으로 방출하는 메탄을 흡착반응과 담체로써의 메탄 산화반응에 의한 메탄저감을 평가하고자 하였으며, 매립지 복토 토양과 개질한 활성탄의 혼합비율을 다르게 하여 메탄저감효율의 차이를 비교·분석하고자 하였다.
본 연구에서는 커피잔재물을 0.7M KOH를 사용하여 활성탄으로 개질한 후, 매립지 복토 토양와 활성탄의 혼합비율에 따른 메탄저감능력을 평가하고자 하였다. 커피잔재물 개질한 활성탄의 물리적 특성으로 원소분석, WHC, TOC, 겉보기밀도, pH를 분석하였다. 메탄저감을 평가하기 위해 총 10g의 활성탄과 매립토에 대한 혼합비율을 1:9(Case 1), 2:8(Case 2), 3:7(Case 3), 4:6(Case 4), 5:5(Case 5)로 설정하여 110ml 세럼병에 비율별로 섞어서 주입한다.
메탄을 20% 주입하여 밀봉한 뒤 1일 1회 세럼병 내부 가스 농도를 Gas Chromatography로 측정한다. 메탄 20%를 주입하여 7일간 실험을 진행한 결과, 메탄저감율은 Case 1, Case 2, Case 3의 경우는 15%로 동일하게 나타났으며, Case 4는 16%로 가장 높은 메탄 저감율을 보였으며, Case 5는 6%로 가장 낮은 저감율을 보였다. 메탄산화속도는 Case 1, Case 2, Case 3의 경우 13.4 mmol/g·day로 나타났으며, Case 4는 14.3 mmol/g·day, Case 5는 5.4 mmol/g·day로 나타났다.
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