폐기물 매립장에서의 매립가스(LFG) 생성량 계산

한 지역의 폐기물 매립장에서 발생하는 매립가스를 이용하여 발전소를 운영하려고 한다. 매립지에 매립된 폐기물 중 일정 비율의 유기탄소가 분해되어 메탄(CH₄)과 이산화탄소(CO₂)를 생성한다고 가정한다. 이에 따라 1kg의 폐기물에서 발생하는 매립가스의 양(Sm³/kg)을 산출하고자 한다.

---

주어진 조건

1. 매립된 폐기물 중 유기탄소 함량은 35%이다.
2. 유기탄소 중 분해 가능한 유기물질의 비율은 40%이다.
3. 생성된 가스는 100% CH₄와 CO₂로 이루어져 있다.
4. 매립가스 생성량은 다음 식을 따른다.  (여기서 C는 가스화 가능한 유기물의 양 (kg)이다.)

---

계산 과정

① 가스화 가능한 유기물량 계산 C = 1kg × 0.35 × 0.4 = 0.14kg
② 총 매립가스 생성량 계산 Qgas = 1.867 × 0.14 = 0.26Sm³/kg
 
답:
1kg의 폐기물은 약 0.26Sm³의 매립가스를 생성한다.
 
계산 결과, 1kg의 폐기물에서 0.26 Sm³의 매립가스(LFG)가 생성된다는 것을 확인했다. 이를 바탕으로, 해당 매립장에서 하루에 발생하는 총 매립가스의 양과 이를 발전소에서 활용할 경우의 에너지 생산량을 분석해 보자.

---

1. 매립장에서 하루 동안 발생하는 매립가스 양

해당 매립장은 하루에 약 200톤(200,000 kg)의 폐기물을 매립한다고 가정한다.

하루 총 매립가스 생성량 = 0.26 Sm³/kg × 200,000 kg = 52,000 Sm³

즉, 매립장에서 하루에 52,000 Sm³의 매립가스가 발생한다.

---

2. 매립가스를 활용한 발전량 계산

매립가스 중 메탄(CH₄) 함량은 약 50%라고 가정하고, 메탄 1Sm³의 발열량은 약 10MJ(메가줄)이다.
발전 효율이 35%인 발전소에서 매립가스를 연료로 사용한다고 하면, 하루 동안 생산할 수 있는 전력량은 다음과 같다.

사용 가능한 메탄량 = 52,000 Sm³ × 0.50 = 26,000 Sm³ 총 에너지량 = 26,000 Sm³ × 10MJ/Sm³ = 260,000 MJ 발전량 = 260,000 MJ × 0.35 ÷ 3.6 MJ/kWh = 25,278 kWh (약 25.3 MWh)

 
즉, 이 매립장은 하루에 약 25.3MWh의 전력을 생산할 수 있으며, 이는 약 8,000가구(1가구당 3kWh/일 소비 기준)의 하루 전력 사용량을 충당할 수 있다.