'폐기물 매립장'의 포화 어떻게 극복해야 하나

한국, 폐기물 5년새 2배 이상 증가 

해양쓰레기도 문제

각 지자체, 후속 대체 매립지 확보해야

해상처분장 가장 현실적 대안으로 부상

해양과학기술원, 

‘관리형 해상처분장 조성 기술’ 개발

침출수 지반 내 이동 특성 규명, 

수치해석 연구 진행

토목섬유 차수막 적용 시 

효과적 설계적용 방안 도출 성과

 

   산업발전과 인구증가, 도시화 등으로 인해 해마다 폐기물의 발생량이 크게 증가하고 있다. 

싱가포르 세마카우 해상처분장 전경

출처 Terradis

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국내에서는 2013년 한해 폐기물 발생량은 1억 3천9백만 톤이었다. 이는 1998년에 비해 2배 이상 증가한 수치로 이러한 폐기물 발생량의 증가는 앞으로도 계속될 것으로 예상되고 있다.

비단 육상 폐기물뿐만 아니라 바다에서는 폐어구와 어망, 항구 내 부유쓰레기, 해외에서 유입되는 쓰레기 등 해양쓰레기도 큰 문제로 대두되고 있다. 지난 2012년에 수거된 해양쓰레기는 약 6만 8천 톤이었으며, 발생량은 17만 6천 톤 정도로 추정되고 있다.

이 같은 폐기물들은 주로 재활용이나 소각, 매립 등의 방식으로 처리되는데 육상 폐기물의 경우 재활용이 증가하고는 있지만, 폐기물의 최종적인 처리 단계인 매립 처분 수요는 매년 1천 3백만 톤 정도가 지속적으로 발생하고 있다. 해양쓰레기의 경우에도 수분과 염분으로 인해 재활용이나 소각처리에 한계가 있어 대부분 매립 처분되고 있는 실정이다.

국내의 경우 현재 이용 중인 육상 폐기물 매립장의 매립 가능 용량은 한정돼 있어 향후 매립 종료에 따른 추가적인 매립장 건설 등 후속 대책이 필요한 실정이다. 제주, 대전, 전북, 광주 등 4개 지자체의 경우 현재 운영 중인 매립지는 2025년 이전에 매립지의 수용능력이 포화될 것으로 예상되며, 강원, 충북, 충남, 전남, 부산, 경북 등 6개 지자체는 향후 20년 이내 현재 매립지의 사용종료가 예상된다.

특히, 서울, 인천, 경기도의 경우 현재 사용 중인 수도권 매립지의 경우 2016년 매립 종료에 따른 후속대책을 둘러싸고 지자체간에 장기간 갈등을 빚어왔다. 결국 수도권 매립지를 추가적으로 개발해 2017년 이후 6년간 연장 사용키로 2015년 6월에 합의에 이르렀지만, 이 기간 동안 각 지자체는 후속 대체 매립지를 확보해야만 하는 실정이다.

하지만, 육상에서의 신규 매립장 건설은 여유부지의 부족과 민원 등으로 인해 부지 확보조차 매우 어려운 것이 현실이다.

이러한 이유들로 인해 해상처분장에 대한 필요성과 관심이 증폭되고 있다.

해상처분장은 해양쓰레기와 소각재 등 전처리 과정을 거친 육상 폐기물의 매립을 분담, 육상에서의 폐기물 매립지 부족과 새로운 부지 확보 문제를 해결할 수 있는 가장 현실적인 대안으로 평가받고 있다.

특히, 단순한 매립 목적의 개발에서 벗어나 해양환경과 공존할 수 있는 친환경적인 공간으로 개발하고, 사후 조성된 부지는 수요에 따라 항만이나 산업단지, 녹지, 신재생에너지발전단지 등으로의 활용을 통해 해양 공간 개발을 통한 부가가치 창출과 자원순환형 개발을 구현할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

현재 국내에서는 해상처분장 조성이 아직까지 구체적으로 실현되지는 않았지만, 일본과 싱가포르에서는 폐기물 처리와 해양에서의 국토창출을 목적으로 해상처분장을 조성, 운영 중에 있다.

 

연구내용

해상처분장이 해양환경에 대한 안전성 확보를 위해서는 관리형 해상처분장 개념으로 조성돼야 한다. 관리형 해상처분장은 호안에 차수시스템을 설치, 내·외부를 격리시켜 내부에 안전하게 매립이 가능토록 해상에 조성된 시설을 의미한다.

해상처분장은 해양에 건설되기 때문에 육상 폐기물 매립지와는 기본적인 구조 자체가 다르기 때문에 적용 기술도 차이가 있어 건설과 운영을 위한 별도의 기술개발이 요구된다.

특히, 해상처분장에서는 해일이나 쓰나미, 파랑 등의 외력으로부터 처분장을 보호하는 호안구조물의 안정성 확보는 물론 처분장 내부의 침출수가 외해로 유출되지 않도록 하기 위한 높은 차수성능의 확보가 매우 중요하다.

또한, 처분장 운영과 매립부지 활용을 위해서는 매립지반에 대한 오염도 저감과 강도 증진을 포함하는 지반 안정화 기술의 적용도 필요하다.

한편, 해양과학기술원에서는 지난 2009년부터 2011년까지 ‘친환경 인공섬 조성 핵심기술 개발’ 연구를 수행한 바 있다. 이 연구에서는 매립지반의 오염도 저감과 연약지반의 강도 증진이 동시에 이뤄질 수 있는 지반 안정화 공법으로 반응성 연직배수공법 개발에 성공했다.

이 공법은 연약지반의 강도 증진을 위한 연직배수공법의 배수재에 반응성 매질을 적용, 배수과정에서 오염 성분을 제거할 수 있는 공법이다. 반응성 매질로는 제올라이트나 산업부산물인 제강슬래그 등을 적용할 수 있으며, 오염물질에 따라 반응성 재료를 선택하거나 다수의 재료를 혼합해 적용하는 것도 가능하다.

제올라이트와 제강슬래그를 적용한 실내실험을 통해 중금속에 대한 오염저감 효과를 검증했으며, 모형실험과 수치해석을 통해 압밀촉진으로 인한 지반의 안정화 효과도 확인됐다. 이 공법은 해상처분장 내부 매립지반의 안정화 처리에도 효과적으로 적용 가능하다.

이 같은 연구를 기반으로 올해 5월부터 해상처분장 조성을 위한 기술적 기반 마련을 위해 ‘관리형 해상처분장 조성 기술’ 연구가 수행되고 있다.

관리형 해상처분장에서는 해양으로의 침출수 유출방지를 위한 차수시스템이 가장 핵심적인 요소이며, 차수시스템을 효과적으로 설계, 적용하기 위해서는 하부지반을 통한 침출수의 지반 침투와 이동 특성 규명이 선행돼야 한다.

따라서 해양과기원에서는 해상처분장에서의 침출수 유출을 방지할 수 있는 효과적인 차수시스템의 구성과 설계 기반 구축을 목적으로 침출수의 지반 내 이동 특성 규명을 위한 수치해석 연구를 수행하고 있다.

현재 호안구조물의 형식을 비롯해 호안 내외부의 수위 차, 하부지반의 투수계수와 같은 주요 영향인자를 도출하는 한편, 다양한 조건에 대한 침출수의 지반침투 거동을 파악했다. 이를 통해 연직 차수공과 토목섬유 차수막 적용 시 효과적인 설계적용 방안을 도출하는 성과를 거뒀다.

향후 이 연구에서는 해상처분장의 차수시스템 설계를 위한 가이드라인 개발을 통해 해양환경에 대한 안전성을 확보하는 한편, 최적의 설계 방안을 도출할 예정이다. 이 같은 연구를 통해 해상처분장 조성 기반을 구축하고, 건설 경제성을 향상시킬 수 있을 것으로 전망된다.   

오성덕 기자 건설기술신문

[전문]

http://www.ctman.kr/news/11552 

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