폐기물이란 인간의 활동으로 발생한 부산물로서 이용가치가 없는 모든 물질과 자연재해로 인간의 생활에 지장을 초래하는 물질, 재활용되지 못한 물질등을 아울러 말한다.
인간의 쾌적한 생활을 위해 이러한 폐기물이 처분되어야 하는데 근래에는 소각과 더불어 매립에 의한 처분이 최종처분방법으로 활용되고 있다. 소각에 의한 처분은 엄밀히 말해 중간처분개념에 속하는데 그 이유로는 소각후에도 소각량의 약 10%정도가 잔재로 발생되어 이를 다시 매립처분함이다. 따라서 최종처분이라 함은 매립에 의한 처분이 유일한 방법이라 할 수 있다.
매립지(Landfill)란 지반에 폐기물을 매립처분하기 위하여 사용되는 물리적 시설을 말하는데 과거에는 계곡진 지형이나 움푹파인 구덩이에 폐기물을 밀어넣고 상부에 토사로 덮는 비위생적 처분이 주를 이루었다면 근래에는 환경적인 영향을 최소화하기 위해 바닥부나 사면부에 차단시설 설치와 매립작업후의 매일복토, 중간복토를 시행하며 매립이 완전종료되면 최종복토를 시행하는 위생매립지(Senitary Landfill)가 오늘날의 우리가 사용하고 있는 매립시설 형태이다.
한편, 매립시설은 차단형 매립시설과, 관리형 매립시설로 나뉘는데 본 글에서는 관리형 매립시설에 대하여 다루기로 한다. 그 이유로는 우리나라의 대다수 매립시설이 관리형 매립시설이 주를 이루고 있기 때문이다. 참고로 차단형 매립시설은 빗물을 차단할 수 있는 덮개(지붕, 에어돔)가 설치된 매립시설을 말하며, 민간매립시설에서 주로 많이 사용한다.
1. 매립지조성 시설계획
위생매립지를 구성하는 시설들에 대하여 일반적으로 살펴보면 크게, 토공, 침출수차수공, 침출수배제공, 지하수배제공, 우수배제공, 가스포집공, 부대시설공, 침출수처리공 등으로 나뉘어지는데, 이중 매립시설만의 톡특하고 중요한 공종들을 살펴보면 매립지 바닥부에서 상부로 부터 하부순으로 다음과 같은 시설들이 설치되어야 한다.
- 침출수 배재시설
- 침출수 차수시설
- 지하수 배제시설
이러한 매립시설들을 국내 폐기물관리법의 기준과 비교검토해보면 다음과 같다.
1.1 침출수 차수시설
침출수 차수시설은 침출수가 매립지 내에서 흘러 나가는 것을 방지하기 위하여 매립시설의 바닥과 측면에 설치하는 시설로서 점토류 라이너나 고밀도폴리에틸렌 또는 이에 준하는 재질의 토목합성수지 라이너를 사용해야 한다고 폐기물관리법 시행규칙 별표9(폐기물 처분시설 또는 재활용시설의 설치기준)에 명시되어 있다.
1.1.1 고밀도폴리에틸렌이나 이에 준하는 재질의 토목합성수지 라이너를 사용하는 경우
- 두께 2.0밀리미터(지정폐기물을 매립하는 경우에는 2.5밀리미터) 이상의 것을 1겹 이상 포설할 것.
- 토목합성수지 라이너 하부에는 점토·점토광물혼합토 등 점토류를 다져 투수계수가 1초당 1천만분의 1센티미터 이하이고 두께가 50센티미터 이상(지정폐기물을 매립하는 경우에는 1미터 이상)인 라이너를 설치할 것. 다만, 매립시설 측면 및 내부 진입도로의 경사가 급하여 토목합성수지 라이너 하부에 점토류 라이너를 설치하는 것이 불가능하면 토목합성수지 라이너 하부에 같은 수준 이상의 차수효과를 가지는 토목합성수지 점토라이너 등으로 포설할 수 있다.
1.1.2 점토·점토광물혼합토 등 점토류를 사용하는 경우 투수계수가 1초당 1천만분의 1센티미터 이하이고 두께가 1미터 이상(지정폐기물을 매립하는 경우에는 1.5미터 이상)인 라이너를 설치할 것.
1.2 침출수 배제시설
1.2.1 매립시설 바닥의 차수시설 위에는 침출수 집배수층(투수계수가 1초당 1백분의 1센티미터 이상이고 두께가 30센티미터 이상이어야 한다), 집배수관로 등 수평 집배수시설 및 수직집수정 등의 침출수 집배수시설을 설치할 것.
1.2.2 매립시설 측면에 토목합성수지 라이너로 차수시설을 설치한 경우에는 토목합성수지 라이너 위에 매립무게 상태에서 투과능계수가 1초당 3만분의 1제곱미터 이상인 지오컴포지트·지오네트 또는 지오텍스타일 등 토목합성수지 배수층을 설치할 것.
1.2.3 매립시설 측면에 점토류 라이너로 차수시설을 설치한 경우에는 점토류 라이너 위에 투수계수가 1초당 1백분의 1센티미터 이상이고 두께가 30센티미터 이상인 모래 등을 포설할 것.
1.2.4 집배수관로의 주변에는 집배수관로가 막히지 아니하도록 충분한 공극을 가지는 골재(골재의 최대치수는 50밀리미터 이하이어야 하며, 최소치수는 5밀리미터 체의 통과량이 5퍼센트 이하이어야 한다) 등을 설치할 것.
1.2.5 침출수 집배수시설의 바닥기울기는 2퍼센트 이상(침출수 집배수시설이 매립지 내외부의 침출수 이송시설과 연결되어 있어 침출수의 수위를 저감할 수 있는 경우에는 적용하지 아니한다)이 되도록 할 것.
1.3 지하수 배제시설
지표면에 도달한 강우는 대부분 지표면 유출을 통해 배제되지만 그중 일부는 지중으로 침투되어 지하수를 형성하게 된다. 일반적으로 매립지내 하부에 매립지 차수층을 포설하여 지표수의 유출 및 지하수의 유입을 차단하였지만 매립지 외곽에서 지중으로 침투된 강우는 지하수를 형성하여 지대가 낮은 매립시설 차수층 하부를 흐르게 된다. 만일 지하수가 매립시설 하부를 통과하여 장기간 흐르게 될 경우 토사입자가 지하수를 통해 유출되므로 이로 인한 토사의 쇄굴등에 의한 안전에 문제가 야기될 것이다.
한편, 폐기물관리법을 살펴보면 매립시설 바닥과 측면의 라이너 밑에는 주변에서 집수된 빗물 또는 지하수를 배제할 수 있는 시설을 설치하여야 한다고 명시되어 있다. 다만, 빗물이 흘러들지 아니하거나 지하수가 발생하지 아니하는 지역에 매립시설을 설치하거나 빗물 또는 지하수배제시설을 설치할 필요가 없는 구조로 매립시설을 설치하는 경우에는 그렇지 아니하다로 되어있다.
2. 매립운영중 복토계획
2.1 복토계획 개요
일반적으로 복토는 매립된 폐기물이 바람에 의한 흩날림과 악취를 방지하고, 유해한 해충 및 동물의 서식을 차단하며, 화재와 빗물의 침투를 방지하는 역할을 하며 경관의 향상 등 주변 환경 보전 등을 위해 시행하는 시설로서 폐기물관리법 관리기준에 적합하게 시행하여야 한다.
폐기물관리법상 관리기준
| 구분 | 폐기물관리법상 관리기준 내용설명 |
| 일일복토 | 매립작업 종료후 투수성이 낮은 흙, 고화처리물 또는 건설폐재류를 재활용한 토사 등을 사용하여 15㎝ 이상의 두께(화학복토재 등 인공복토재를 사용하는 경우에는 환경부장관이 고시하는 두께)로 다져 일일복토를 시행함단, 화학복토재 등 인공복토재는 폐기물공정시험방법에 의한 용출시험을 실시하여 유해성이 없다고 판단한 후 사용하여야 함 |
| 중간복토 | 매립작업이 7일 이상 중단되는 때에는 노출된 매립층의 표면부분에 30㎝이상의 두께로 다져 기울기가 2% 이상이 되도록 중간복토를 시행함 |
| 최종복토 | 매립시설의 사용이 종료된 때에는 최종복토층을 기울기가 2% 이상이 되도록 설치하여야 함. 이 경우 최종복토층은 하부로부터 다음과 같은 가스배제층, 차단층, 배수층 및 식생대층을 차례대로 설치하여야 함. (가) 가스배제층 : 두께 30㎝ 이상 설치 (나) 차단층 : 점토, 점토광물혼합토 등으로 두께 45㎝ 이상이고 투수계수가 1×10-6㎝/s이하가 되도록 설치하거나, 점토․점토광물혼합토 등으로 두께 30㎝ 이상, 투수계수가 1×10⁻⁶㎝/s 이하가 되도록 설치한 후 그 위에 1.5㎜ 이상인 합성고분자차수막 설치 (다) 배수층 : 모래, 재생골재 등을 30㎝ 이상 두께로 포설하거나 복토층 무게상태에서 투과능계수가 3×10-4㎡/s 이상인 지오컴포지트·지오네트 또는 지오텍스타일 등의 토목합성수지를 설치 (라) 식생대층 : 식물심기와 생장이 가능한 양질의 토양으로 두께 60㎝ 이상 설치 |
2.2 복토계획 구분 및 내용
2.2.1 일일복토 및 중간복토
일반적인 생활폐기물 매립장의 경우 일일복토를 신속하게 하여 폐기물의 흩날림과 악취등을 예방하여야 한다. 한편 근래 매립장들은 소각재 및 불연성폐기물을 매립하는 시설이 많아져서 이러한 매립장의 일일복토 및 중간복토 방법을 살펴보면 폐기물로 인한 악취발생이나 흩날릴 우려가 없을 경우에는, 폐기물관리법 시행규칙 제42조 제1항 관련 [별표11]에 따라 일일복토 및 중간복토를 아니할 수 있다.
그러나, 셀의 상부는 매립작업시 7일 이상 장기간 노출됨에 따라 중간복토 30cm를 시행하여 우수의 침출수화 등을 최소화하고, 셀의 사면부는 방수포(PE탑지) 등을 일일 매립작업이 완료된 후 설치하였다가 제거하고 재매립하는 방법으로 매립작업계획을 수립하여 시행하고 있는 실정이다.
| 폐기물관리법 시행규칙 제42조 제1항 관련 [별표 11] 폐기물 처분시설 또는 재활용시설의 관리기준 |
| 나. 최종처리시설의 경우 2) 관리형 매립시설 차) 매립시설의 복토는 다음 기준에 맞게 하여야 한다. (1) 매립작업비 끝난 후 투수성이 낮은 흙, 고화처리물 또는 건설폐재류를 (중략) 다만, 지정폐기물로 분류되지 아니하는 폐기물 중 복토의 필요성이 없다고 인정되는 소각재․도자기조각․광재류․폐석고․폐석회나 폐각류 등 악취의 발생이나 흩날릴 우려가 없는 폐기물만 매립하는 경우와 빗물의 침투를 방지하고 폐기물이 외부로 흩날리거나 악취가 발산되는 것을 막을 수 있는 시설을 설치하여 주변지역에 영향을 줄 우려가 없다고 인정되는 매립시설의 경우에는 일일복토와 중간복토를 하지 아니할 수 있다. |
2.2.2 최종복토
폐기물 매립이 더 이상 시행되지 않는 구간에 시행하는 최종복토는 폐기물관리법 기준에 적합하게 매립시설 사용종료후 기울기가 2% 이상이 되도록 설치하여야 하며,
하부로부터 가스배제층(유기성폐기물을 매립하여 가스가 발생하는 경우만 해당한다) 30㎝ 이상
차단층(점토ㆍ점토광물혼합토 등으로 45㎝ 이상(k=1×10-6㎝/sec 이하) 또는 점토·점토광물혼합토 등으로 30㎝ 이상(k=1× 10-6㎝/sec 이하) 설치 후 상부에 1.5㎜ 이상인 합성고분자차수막 설치)
배수층(모래, 재생골재 등으로 30㎝ 이상 또는 투과능계수가 1/30,000㎡/sec 이상인 토목합성수지)
식생대층(60㎝ 이상)을 차례대로 설치하여야 한다.
2.3 복토재의 선정 및 유지관리
2.3.1 복토재 선정
중간복토층 및 최종복토층 중 차단층, 식생대층에 사용할 수 있는 흙의 종류는 여러가지가 있으며, 복토의 역할에 따라 선택되어져야 하고, 여러 복토재료의 차이는 입도의 차와 점토광물학적 성질(Clay Mineralogy)의 차이에서 비롯된다.
점토는 수분함량에 따라 밀도, 침투율 등에 관하여 압축할 경우 입자간의 접착현상이 일어나 물의 침투율이 매우 낮아져 복토재로서 적절한 뿐만 아니라, 매립지 바닥과 사면의 Lining 재료로도 사용되어 침출수의 유출방지 및 가스의 이동을 제어할 수 있으나, 건조시 균열이 발생되는 단점이 있다.
모래나 자갈을 많이 포함한 토사는 물의 침투율이 높고 가스방출은 좋으나, 유해생물의 서식을 막을 수 없으며, 제어작용은 매우 좋지 않다. 그러나 입도의 균일성, 형태, 점토 또는 침적토 등의 포함량에 따라 복토로써 기능을 발휘할 수 있다. 즉, 균등한 형태를 가지며 10～15%의 모래와 5% 이상의 미세입자를 포함할 경우 복토재로서 사용이 가능하다. 또한, 형태가 일정한 토사는 압축율이 좋으며, 수축 등에 의한 균열을 일으키지 않으며, 유기물의 함량이 큰 것은 압축이 잘 안되며 침투율이 높고 유해생물을 서식하게 최종복토층의 식생층에 사용하는 것이 적합하다.
토양의 종류에 따른 복토재료로서의 적합성
| 기 능 | 순수한 자갈 | 점토실트성 자갈 | 순수한 모래 | 점토 실트성 모래 | 실 트 | 점 토 |
| 설치류의 토양훼손 방지 | G | F-G | G | P | P | P |
| 해충의 접근 방지 | P | F | P | G | G | P* |
| 수분침투의 최소화 | P | F-G | P | G-E | G-E | E* |
| 발생가스의 표면을 통한 유출최소화 | P | F-G | P | G-E | G-E | E* |
| 쾌적한 외형의 제공 및 비산 방지 | E | E | E | E | E | E* |
| 식물경작 | P | G | P-F | E | G-E | P-G |
| 분해가스의 유출시 통과기능** | E | P | G | P | P | P |
주) E(최적), G(적합), F(양호), P(불량) : 균열이 전 표면에 퍼졌을 경우 제외 * : 배수가 잘 되었을 경우에만 해당
2.3.2 복토층 유지관리방안
가) 복토시행 준수
매립장의 복토는 일일 및 중간복토, 최종복토 등 이용목적별로 복토기능을 부여 시행하는 바, 각 기능별 설치목적을 숙지하여 우수가 매립층으로 유입되는 양을 최소화하도록 해야 한다.
강우로 중간복토의 작업시행이 불가하다고 판단되는 경우에는 중간복토를 당일 마감하여야 하고, 강우 등으로 복토작업이 지연되는 경우에는 매립작업이 시행되어 폐기물이 노출된 지점에 차단시설 등으로 가복토를 시행하여 우수의 침투량 및 우수와 폐기물로부터 누출된 침출수와 혼합된 미분리 표면 침출수량이 최소화되도록 해야 한다.
나) 복토층 관리
중간복토층은 이상 국부 침하로 인한 물고임, 인장크랙 발생 등을 수시로 점검하여 적정 관리되도록 해야 한다. 매립작업 시행시 중간복토(매립작업 하부 복토층)층은 익일 폐기물 운반차량이 작업지점에 용이하게 접근 및 작업할 수 있도록 정지 및 다짐작업을 시행, 계획고에 의한 우수배제형태가 유지되도록 해야 한다.
매립작업이 시행되지 않는 다른 구역에 부등침하정도가 심각하여 우수배제가 불가능한 경우 정지 및 더돋기를 하여 신속한 우수배제가 되도록 관리해야 한다.
매립작업을 제외한 구역에서 반입차량, 매립장비의 운행 및 폐기물층의 부등침하 등으로 인하여 중간복토면이 손상되어 빗물의 침투 및 가스의 발산 등이 발생하지 않도록 복토면 유지관리를 주기적으로 하여야 한다.
3. 매립시설 조성 및 운영 개념
