2013 춘계학술발표회 통합본

유기성 자원학회 KOREA ORGANIC RESOURCES RECYCLING ASSOCIATION

2013년 유기성자원학회 춘계학술발표회 및 심포지엄 자료집

서기 2013년 5월 1일 인쇄 | 서기 2013년 5월 1일 발행

2013 SPRING

『유기성폐기물류 자원화의 과거와 현재 그리고 미래』 2013년 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술대회 전체일정표 시

간

내

용

09:00-09:30

등록 및 발표회 준비

09:30-11:40

학술논문발표

11:40-12:30

(사)유기성자원학회 2013년 정기 총회

12:30-13:30

점심식사

심포지엄

13:30-14:10

개회식

14:10-17:00

“유기성폐기물류 자원화의 과거와 현재 그리고 미래”

17:00-18:00

유기성폐기물류 자원화의 미래를 위한 종합 토론

18:00-

폐회 및 간친회

학회 창립 20주년 기념 심포지엄 발표 일정표 진행순서 (사회 : (사)유기성자원학회 김영준 부회장)

13:30~14:10

인사말 / (사)유기성자원학회 구자공 회장 축 사 / 윤성규 환경부 장관 격려사 / 국회농림축산식품위원회 최규성 위원장 회고사 / (사)유기성자원학회 문국현 고문

제 1 부: 유기성 폐기물류 자원화의 과거와 현재 _ 좌장 : 이채영 (수원대학교) 14:10~14:40

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 신진수 (환경부 폐자원관리과)

14:40~15:10

가축분뇨 자원화 추진대책 최정록 (농림축산식품부)

15:10~15:20

휴 식 (Coffee Break)

15:20~15:40

음식물자원화 정책 및 기술 : 문제점 및 대안 제시 김영준 (가톨릭대학교)

15:40~16:00

가축분뇨를 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 윤영만 (한경대학교)

16:00~16:20

하수 오니류를 이용한 고화물 처리공법 박준서 (한국화학융합시험연구원)

16:20~16:40

하수처리장의 바이오가스 기술현황과 발전방안 배성수 (SK케미컬(주))

16:40~17:00

휴식 및 포스터 발표

제 2 부: 유기성 폐기물류 자원화의 미래를 위한 종합토론 _ 좌장 : 신항식 (KAIST)

17:20~18:00

18:00~

종합 토론 토론자 : 김영준(가톨릭대학교), 윤영만(한경대학교), 배윤환(대진대학교) 윤석표(세명대학교), 오길종(국립환경과학원), 유기영(서울시정개발연구원), 한인호(코오롱글로벌) 폐회 Symposium and presentation, SPRING, 2013

학술발표 구두 발표 일정표 시 간

발표제목 및 발표자

학술논문 구두 발표 09:30-09:50

09:50-10:10

10:10-10:30

10:30-10:40

좌장 : 김상현 (대구대학교)

O1 간헐적 저강도 초음파가 methanogenic granule에 미치는 영향 신항식 , 조시경, 김동훈*, 오세은** / KAIST, 한국에너지기술연구원*, 한밭대학교**

O2 멤브레인 고질화 기술을 이용한 바이오가스 활용 허남효 , 신태섭, 박재규, 육재훈, 안윤엽, 이진욱 / 삼천리ES

O3 담수 내 미세조류로부터 Bio-hydrogen 생산 이채영 , 최재민, 이동형, 황선진*, 한선기** / 수원대학교, 경희대학교*, 방송통신대학교**

휴 식 (Coffee Break) O4 탄소중립형 재생 바이오에너지 생산을 위한 미세조류 바이오매스 대량생산의 율속단계

10:40-11:00

11:00-11:20

김현우, 전만성, 이만식, 김억수, 이원태*, Bruce E. Rittmann* / 한국생산기술연구원, 국립금오공과대학교*, Arizona State University

O5 유기성 폐기물의 열플라즈마 가스화에 의한 에너지 회수 정재우 , 변영철*, 조무현* / 경남과학기술대학교 환경공학과, 경남과학기술대학교 녹색기술연구소, 포항공과대학교* O6 유기성 폐기물 에너지화를 위한 이중유동층 가스화기 개념 설계 및 운전

11:20-11:40

김성수, 박성열, 최재명*, 김재민*, 손양승**, 이동민** / 한국에너지기술연구원, 고려대학교*, 서강대학교**

학술발표 포스터발표 일정표 시 간

발표제목 및 발표자

학술논문 포스터 발표 (09:30 ~ 18:00까지 전시) P1 P2 P3

좌장: 김동훈 (한국에너지기술연구원)

RPS 제도하에서의 환경기초시설 신재생에너지 설비 경제성 평가 서종관 , 김여환, 김충곤*, 신현곤** / (주)청마, 도화엔지니어링*, 신흥대학교 도시환경관리과**

메탄발효 유출수 재순환 이단발효 시스템을 이용한 다시마로부터 수소·메탄가스 생산 정경원 , 김동훈*, 신항식 / 한국과학기술원 건설 및 환경공학과, 한국에너지기술연구원 청정연료연구단*

음식물폐수 이용 혐기성소화의 암모니아 농도에 따른 미생물 군집 윤여명 , 정다영, 이은진, 조시경, 신항식 / 한국과학기술원 건설 및 환경공학과

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

학술발표 포스터발표 일정표 시 간 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22

발표제목 및 발표자 축산폐수 주입에 따른 음폐수의 유기산 생성 특성 김문환 , 김민호, 조시경*, 오세은 / 한밭대학교 건설환경공학과*, 한국과학기술원 건설 및 환경공학과

수동형샘플러(diffusive gradient in thin film probe)를 이용한 물환경내의 용존인(PO43-) 농도 측정 홍용석 , 사공선영, 이세희, 이미영 / 대구대학교 환경공학과

기질 농도 및 F/M 비에 따른 슬러지 회분식 혐기성 분해능 평가 김상현 , 주현준, 고시현, 조윤수 / 대구대학교 환경공학과

해조류 유래 당 성분 연속 수소발효 시 구성비 및 체류시간의 영향 김상현 , 주현준, 박종훈, 김은형, 홍영재 / 대구대학교 환경공학과

홍조류를 이용한 Biohydrogen생산 타당성 연구 윤정준 , 박정훈, 김상현*, 박희등** / 한국생산기술연구원 그린소재기술센터, 대구대학교 환경공학과*, 고려대학교 건축사회환경공학부**

음식물쓰레기를 이용한 연속 광발효 수소생산 김동훈 , 이지혜, 김미선 / 한국에너지기술연구원 청정연료연구단

하수잉여슬러지 혐기소화공정의 탈수/열가용화 적용검토 김용근 , 박성준, 문세흠, 서형석 / (주)삼성물산 건설부문 기술연구센터

와류발생 분리막을 이용한 라이신(L-Lysine) 제조공정 발효액의 균체분리와 부산물(Condensed Molasses Solubles)의 에너지화 황호재 , 박인근, 정민기, 양의진, 유명중, / (주)부강테크

유기성폐기물 병합처리 및 바이오가스 발전 시스템 개발 적용 사례 지상현 , 배민수*, 유영섭** / 금호건설, 한국환경공단*, 대우건설**

수위변동형 공기환원전극 미생물연료전지의 성능 송영채 , 우정희, 최태선, 유규선*, 정재우**, 이채영*** / 한국해양대학교, 전주대학교*, 경남과학기술대학교**, 수원대학교***

분리막에 수직인 3차원 공기환원전극 미생물 연료전지의 성능 송영채 , 우정희, 최태선, 유규선*, 정재우**, 이채영*** / 한국해양대학교, 전주대학교*, 경남과학기술대학교**, 수원대학교***

빛과 영양염류 환경에 따른 시아노 박테리아의 성장특성 김현우 , 전만성, 이만식, 김억수, Bruce E.Rittmann* / 한국생산기술연구원, Arizona State University*

탄소기반 나노물질을 이용한 기질 내 지방산의 분리기술 강석태 , 최선미, 김동훈 / 경희대학교, 한국에너지기술연구원*

음식물폐수 혐기성 소화 시 메탄 발생 극대화를 위한 유지성분 전처리 최적화 이채영 , 최재민, 나동채, 이재기* / 수원대학교, (주)엔바이로앤에너지*

주방용 오물분쇄기를 연계한 음식폐기물의 중온·고온에서의 수소가스발생 및 특징 이채영 , 유황룡, 고인범, 전양근, / 수원대학교 , 코오롱워터앤에너지

음식물 탈리액의 가용화 및 산생성이 온도에 미치는 영향 전항배 , 전동걸, 임현숙, 안찬현, 변병수* / 충북대학교, 한국환경공단*

중온 및 고온 혐기성 소화에서 유기물 부하가 미치는 영향 전항배 , 임현우, 임효진, 이봉규* / 충북대학교, 충청북도 보건환경연구원

음식물 소화액의 전기분해 및 생물학적 처리특성 연구 정형석 , 강기훈 / 대림산업

음식물류 폐기물로부터 연속적인 건식 및 습식 메탄 발효 이동열 , 황광현, 정창환, 이용진, 김창용, 오영기, 최광호 / GS건설

Symposium and presentation, SPRING, 2013

KOWREC 역대 임원명단 1대 [1992-1995]

2대 [1995-1997]

직위

성명

직장/주소

직위

성명

직장/주소

회장

신항식 교 수

한국과학기술원

회장

신항식 교 수

한국과학기술원

김의재 교 수

서울시 공무원교육원

김의재 교 수

서울시 공무원교육원

박봉선 교 수

중앙대학교

박봉선 교 수

중앙대학교

문국현 교 수

(주)유한킴벌리

문국현 교 수

(주)유한킴벌리

엄원탁 교 수

영남대학교

엄원탁 교 수

영남대학교

김양현

세동회계법인 회계사

김양현

세동회계법인 회계사

총무 이사

배영진 박 사

한국건설기술연구원

총무 이사

배영진 박 사

한국건설기술연구원

회계 이사

안중우 박 사

한국P&G

회계 이사

안중우 박 사

한국P&G

기획 이사

지재성 박 사

한국거설기술연구원

기획 이사

지재성 박 사

한국거설기술연구원

김남천 박 사

서울보건전문대학교

김남천 교 사

서울보건전문대학교

남궁완 교 수

건국대학교

남궁완 교 수

건국대학교

정영륜 교 수

경상대학교

정영륜 교 수

경상대학교

이무춘 교 수

상명여자대학교

이무춘 교 수

상명여자대학교

여운호 교 수

시립인천전문대학 환경공업과 인천시 남구 도화동 235

여운호 교 수

시립인천전문대학 환경공업과 인천시 남구 도화동 235

이건주 교 수

상지대학교 환경공학과 강원도 원주시 우산동 660번지

이건주 교 수

상지대학교 환경공학과 강원도 원주시 우산동 660번지

홍보 이사

정재춘 교 수

연세대학교

홍보 이사

정재춘 교 수

연세대학교

사업 이사

구자공 교 수

한국과학기술원

사업 이사

구자공 교 수

한국과학기술원

배우근 박 사

국립환경연구원

배우근 박 사

국립환경연구원

송준상 박 사

국립환경연구원

송준상 박 사

국립환경연구원

남궁은 박 사

P&G Far East Inc.

남궁은 박 사

P&G Far East Inc.

최지림 박 사

유니레버

최지림 박 사

유니레버

신장수 법무사

덕수협동법률사무소

신장수 법무사

덕수협동법률사무소

부회장

감사

학술 이사

편집 이사

편집 이사

국제 협력 이사

법률 이사

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

부회장

감사 감사

학술 이사

편집 이사

편집 이사

국제 협력 이사 법률 이사

3대 [1997-1999] 직위

고문

성명

직장/주소

신항식 교 수

한국과학기술원 건설환경공학과, (우)305-701 대전광역시 유성구 구성동 373-1

문국현 사 장

(주)유한킴벌리, (우)135-090 서울 강남구 대치3동 942

부회장

양창옥 사 장

(주)다나바이오시스템 (우)330-813 충남 천안시 직산면 마정리 526 마정공단내

정재춘 교 수

연세대학교 보건과학대학 환경과학과 (우)220-710 강원도 원주군 흥업면 매지리 234

김남천 교 수

서울보건대학 환경공학과 (우)461-250 경기도 성남시 수정구 양지동 212

곽태헌 상 무

대우건설 상무이사 서울 중구 남대문로 5가 541번지

학술 이사

편집 이사

기획 이사

대진대학교 공과대학 환경공학과 김병태 (우)487-711 경기 포천 포천읍 선단리 교 수 산11-1

국제 협력 이사

(주)해창 (우)134-012 서울시 강동구 길동 236-7 정윤빌딩 5층

김영준 가톨릭대학교 생명과학부 환경생물학 교 수 부천시 원미구 역곡2동 산 43-1 최석순 교 수

세명대학교 환경공학과 충북 제천시 신월동 산 21-1

여운호 교 수

시립인천전문대학 환경공업과 인천시 남구 도화동 235

이건주 교 수

상지대학교 환경공학과 강원도 원주시 우산동 660번지

김종오 교 수

경상대학교 도시공학과 (우)660-701 경남 진주시 가좌동 900

포항공과대학교 화학공학과 차형준 (우)790-784 경북 포항 남구 효자동 교 수 산31

홍보 이사

유종하 전 무 이기영 교 수 최훈근 박 사

사업 이사

서울시정개발연구원 도시환경연구부 유기영 (우)100-250 서울시 중구 예장동 산 박 사 4-5 김창회 사 장

직장/주소

안양대학교 환경공학과 이남훈 (우)430-082 경기 안양 만안구 안양 교 수 5동 708-113

배재근 서울산업대학교 환경공학과 교 수 (우)130-743 서울 노원구 공릉동 172

총무 이사

성명

유한킴벌리 환경연구소 소장 안중우 (우)135-090 서울시 강남구 대치3동 박 사 942번지

박봉선 중앙대학교 교 수 서울시 은평구 불광동 281-158(3층)

지재성 한국건설기술연구원 수자원환경부 박 사 (우)411-410 경기 일산구 대화동 2311

회장

직위

함선규 박 사

유한킴벌리(주) 435-831 경기 군포시 당정동 27-4 산업용품사업부 호서대학교 자연과학부 식품생물공학 (우)337-850 충남 아산 배방면 세출리 산29-1 국립환경연구원 폐기물연구부 폐기물자원과 (우)404-170 인천시 서구 경서동 수도권매립지 2-109 한국잔디연구소 (우)135-826 서울 강남 논현 202-16 성욱빌딩 6층

서효원 여명창업환경(주) 사 장 서울특별시 영등포구 여의도동 36-2 법률 이사

김용일 법무사

김용일 법무사 사무실 서울 서초구 서초동 1694-8

Symposium and presentation, SPRING, 2013

4대 [1999-2001] 직위 회장

부회장

감사 감사 총무 이사 회계 이사 기획 이사

학술 이사

편집 이사

홍보 이사

사업 이사

국제 협력 이사 법률 이사 고문

성명 신항식 교 수 양창옥 교 수 박봉선 교 수 엄원탁 교 수 김양현 안중우 박 사 정윤진 교 수 지재성 박 사 남궁완 교 수 정영륜 교 수 이무춘 교 수 배우근 박 사 정재춘 교 수 김남천 교 사 유종하 박 사 구자공 교 수 이정전 교 수 허목 교수 장기운 교 수 배영진 박 사 남궁은 박 사 이석태 법무사 김의재 박 사

5대 [2001-2003] 직장/주소

직위

한국과학기술원 (주)다 나 중앙대학교 영남대학교

고문

직장/주소

신항식 교 수

한국과학기술원 건설환경공학과, (우)305-701 대전광역시 유성구 구성동 373-1

문국현 사 장

(주)유한킴벌리, (우)135-090 서울 강남구 대치3동 942

김병채 이사장

유기성폐기물자원화기술개발 연구조합 (우)412-190 경기고양시 덕양구 현천동 673-2

정재춘 연세대학교 보건과학대학 환경과학과 교 수 (우)222-701 강원도 원주군 흥업면 매지리 234

세동회계법인 회계사 한국P&G 아주대학교 회장 한국거설기술연구원 건국대학교 경상대학교

성명

부회장

상명여자대학교

양창옥 사 장

(주)다나바이오시스템 (우)330-813 충남 천안시 직산면 마정리 526 마정공단내

장기운 교 수

충남대학교 농화학과 (우)305-764 대전광역시 유성구 궁동 220

김남천 교 수

서울보건대학 환경공학과 (우)461-250 경기도 성남시 수정구 양지동 212

최 롱 박 사

PoCasi대표 서울 광진구 중곡1동 637-5 동원B/D207호

박상욱 회 장

태농비료산업사대표 (우)467-873 경기도 이천시 모가면 소가리 121

국립환경연구원 연세대학교

총무 이사

유기영 박 사

서울시정개발연구원 도시환경연구부 (우)100-250 서울시 중구 예장동 산 4-5

서울보건전문대학교

기획 이사

정덕영 교 수

충남대학교 농화학과 (우)305-764 대전 유성구 궁동 220

회계 이사

한국잔듸연구소 함선규 (우)135-826 서울 강남구 논현동 202-16성옥빌딩 연구원 6층

학술 이사

안중우 박 사

유한킴벌리 환경연구소 소장 (우)135-090 서울시 강남구 대치3동 942번지

편집 이사

배재근 교 수

서울산업대학교 환경공학과 (우)130-743 서울 노원구 공릉동 172

(주) 유한킴벌리 한국과학기술원 전남대학교 제주대학교 충남대학교 한국건설기술연구원

국제 협력 이사

P&G Far East Inc. 덕수협동법률사무소 거술시상수도사업본부장

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

홍보 이사

이남훈 안양대학교 환경공학과 교 수 (우)430-082 경기 안양 만안구 안양5동 708-113 정덕영 교 수

충남대학교 농화학과 (우)305-764 대전광역시 유성구 궁동 220

유종하 전 무

유한킴벌리(주) 435-831 경기 군포시 당정동 27-4 산업용품사업부

손영묵 (주)화랑크린테크 사 장 (우)430-817 경기 안양시 만안구 안양7동 213-26

5대 [2001-2003] 직위

성명

직장/주소

최훈근 박 사

국립환경연구원 폐기물연구부 폐기물자원과 (우)404-170 인천시 서구 경서동 수도권매립지 2-109

남 이 박 사

농협 중앙회 영농자재부 흙살리기팀 (우)100-151 서울 중구 충정로 1가 75 번지

이무춘 교 수

배병호 변호사

배병호 법률사무소 (우)137-070 서울 서초 서초동 169425 정안빌딩 202호

이성택 한국과학기술원 생물공학과 교 수 (우)305-701 대전 유성구 구성동 373-1

구자공 농업기반공사(KARICO) 상임기술고문 평이사 박 사 (우)430-600 경기도 의왕시 포일동 487

연세대학교 생물자원공학과 이주삼 (우)200-701 강원 원주 흥업면 매지리 교 수 234

김종오 교 수

경상대학교 도시공학과 (우)660-701 경남진주시 가좌동 900

이혜경 IUT환경주식회사 박 사 (우)135-080 서울 강남 역삼동 788-28

남궁완 교 수

건국대학교 환경공학과 (우)143-701 광진구 모진동 93-1

정영륜 경상대학교 자연과학대학 미생물학과 교 수 (우)660-701 경남 진주시 가좌동 900

박창수 사 장

(주) 한삶바이오텍 (우)482-850 경기도 양주군 회천읍 옥정리 18-10

아주대학교 환경공학과 정윤진 (우)442-749 경기 수원 팔달구 원천동 교 수 산5

배우근 교 수

한양대학교 토목ㆍ환경공학과 (우)425-791 경기도 안산시 사동

사업 이사

법률 이사

평이사

직위

성명

직장/주소

이명규 상지대학교 자연과학대학 환경공학과 교 수 (우)220-702 강원 원주시 우산동 373-1 연세대학교 보건과학대학 환경과학과 (우)222-701 강원 원주 흥업면 매지리 234

지재성 박 사

한국건설기술연구원 수자원환경부 (우)411-410 경기 일산구 대화동 2311

허 목 교 수

제주대학교 환경공학과 (우)690-756 제주도 제주시 아라동 1

김영신

서울산업대학교 환경공학과 내 (우)130-743 서울 노원 공릉동 172

감사 성낙창 동아대학교 환경공학과 교 수 (우)604-020 부산 사하구 하단동 840

송준상 국립환경연구원 환경기술개발관리센타 박 사 (우)122-040 은평구 불광동 613-2

김병태 교 수

사무국

대진대학교 공과대학 환경공학과 (우)487-711 경기 포천 포천읍 선단리 산11-1

호서대학교 식품영양학과 이기영 (우)337-850 충남 아산 배방면 세출리 교 수 산29-1

Symposium and presentation, SPRING, 2013

6대 [2003-2005] 직위

고문

회장

부회장

성명

직장/주소

신항식 교 수

한국과학기술원 건설환경공학과, (우)305-701 대전광역시 유성구 구성동 373-1

문국현 사 장

(주)유한킴벌리, (우)135-090 서울 강남구 대치3동 942

직위

기획 이사

직장/주소

유한킴벌리 환경연구소 소장 안중우 (우)135-090 서울시 강남구 대치3동 박 사 942번지

학술 이사

김영준 가톨릭대학교 생명과학부 환경생물학 교 수 부천시 원미구 역곡2동 산 43-1

박봉선 중앙대학교 교 수 서울시 은평구 불광동 281-158(3층)

최석순 교 수

세명대학교 환경공학과 충북 제천시 신월동 산 21-1

지재성 한국건설기술연구원 수자원환경부 박 사 (우)411-410 경기 일산구 대화동 2311

여운호 교 수

시립인천전문대학 환경공업과 인천시 남구 도화동 235

이건주 교 수

상지대학교 환경공학과 강원도 원주시 우산동 660번지

양창옥 사 장

(주)다나바이오시스템 (우)330-813 충남 천안시 직산면 마정리 526 마정공단내

정재춘 교 수

연세대학교 보건과학대학 환경과학과 (우)220-710 강원도 원주군 흥업면 매지리 234

김남천 교 수

서울보건대학 환경공학과 (우)461-250 경기도 성남시 수정구 양지동 212

곽태헌 상 무

대우건설 상무이사 서울 중구 남대문로 5가 541번지

편집 이사

안양대학교 환경공학과 이남훈 (우)430-082 경기 안양 만안구 안양 교 수 5동 708-113 국제 협력 이사

대진대학교 공과대학 환경공학과 김병태 (우)487-711 경기 포천 포천읍 선단리 교 수 산11-1 서울시정개발연구원 도시환경연구부 유기영 (우)100-250 서울시 중구 예장동 산 박 사 4-5 김창회 사 장

(주)해창 (우)134-012 서울시 강동구 길동 236-7 정윤빌딩 5층

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

김종오 교 수

경상대학교 도시공학과 (우)660-701 경남 진주시 가좌동 900

포항공과대학교 화학공학과 차형준 (우)790-784 경북 포항 남구 효자동 교 수 산31

배재근 서울산업대학교 환경공학과 교 수 (우)130-743 서울 노원구 공릉동 172

총무 이사

성명

유종하 전 무

유한킴벌리(주) 435-831 경기 군포시 당정동 27-4 산업용품사업부

이기영 교 수

호서대학교 자연과학부 식품생물공학 (우)337-850 충남 아산 배방면 세출리 산29-1

최훈근 박 사

국립환경연구원 폐기물연구부 폐기물자원과 (우)404-170 인천시 서구 경서동 수도권매립지 2-109

홍보 이사

사업 이사

한국잔디연구소 함선규 (우)135-826 서울 강남 논현 202-16 박 사 성욱빌딩 6층

6대 [2003-2005] 직위

성명

직장/주소

사업 이사

서효원 사 장

법률 이사

직위

성명

직장/주소

여명창업환경(주)

조준형 차 장

삼성건설 플랜트사업본부 차장 우)463-721 경기도 성남시 분당구 서현동263

김용일 법무사

김용일 법무사 사무실 서울 서초구 서초동 1694-8

이성택 교 수

한국과학기술원 생물공학과 (우)305-701 대전 유성구 구성동 373-1

양진우 박 사

부산발전연구원 부산광역시 동구 범일5동 825-3

양철주 교 수

순천대학교 동물자원학과 전남 순천시 매곡동 315

IUT 환경주식회사 이혜경 (우)135-080 서울 강남 역삼동 788박 사 28 남궁완 교 수

건국대학교 환경공학과 (우)143-701 광진구 모진동 93-1

평이사

평이사

농업기반공사(KARICO) 상임기술고문 구자공 (우)430-600 경기도 의왕시 포일동 박 사 487

이정임 박 사

경기개발연구원 경기 수원시 장안구 파장동 179-26

이창호 교 수

양산대학교 바이오환경과 경남 양산시 명곡동 922-2번지

이명규 교 수

상지대학교 자연과학대학 환경공학과 (우)220-702 강원 원주시 우산동 373-1

강인국 이 사

드림바이오tm (우)153-801 서울시 금천구 가산동 60-4 코오롱테크노벨리401호

정영륜 교 수

경상대학교 자연과학대학 미생물학과 (우)660-701 경남 진주시 가좌동 900

배윤환 대진대학교 생명과학과 교 수 경기도 포천군 포천읍 선단리 산11-1

정윤진 교 수

아주대학교 환경공학과 (우)442-749 경기 수원 팔달구 원천동 산 5

김인수 교 수

장기운 교 수

충남대학교 농화학과 (우)305-764 대전광역시 유성구 궁동 220

광주과기원 환경공학부 광주광역시 북구 오륭동 1번지

국립환경연구원 폐기물연구부 오길종 폐기물자원과장 박 사 우)404-170인천광역시 서구 경서동 종합환경연구단지 조을현 부 장

감사 허 목 제주대학교 환경공학과 교 수 (우)690-756 제주도 제주시 아라동 1

동부건설 동부금융센터 15층 플랜트팀 서울 강남구 대치동 891-10

손영묵 사 장

(주)화랑크린테크 (우)430-817 경기 안양시 만안구 안양7동 213-26

김영신

서울산업대학교 환경공학과 내 (우)139-743 서울 노원구 공릉2동 172

사무국 류희찬 가톨릭대학교 생명과학부 환경생물학 교 수 부천시 원미구 역곡2동 산 43-1 정기락 사 장

(주)이에이테크 대표이사

Symposium and presentation, SPRING, 2013

7대 [2005-2007] -1 직위

고문

성명

직장/주소

신항식 교 수

한국과학기술원 건설환경공학과, (우)305-701 대전광역시 유성구 구성동 373-1

문국현 사 장

(주)유한킴벌리 (우)135-090 서울 강남구 대치3동 942

장기운 교 수

충남대학교 농화학과 (우)305-764 대전광역시 유성구 궁동 220

직위

회장

(주)다나바이오시스템 (우)330-813 충남 천안시 직산면 마정리 526 마정공단내

정재춘 교 수

연세대학교 보건과학대학 환경과학과 (우)220-710 강원도 원주군 흥업면 매지리 234

김남천 교 수

서울보건대학 환경공학과 (우)461-250 경기도 성남시 수정구 양지동 212

염익환 상 무

동부건설 플랜트사업본부 서울시 강남구 대치동 891-10 동부금융센터 29층

학술 이사

여운호 교 수

시립인천전문대학 환경공업과 인천시 남구 도화동 235

박순철 교 수

중앙대학교 생명과학과 서울시 동작구 흑석동 221

이건주 교 수

상지대학교 환경공학과 강원도 원주시 우산동 660번지

최석순 교 수

세명대학교 환경공학과 충북 제천시 신월동 산 21-1

김영준 교 수

가톨릭대학교 생명공학부 부천시 원미구 역곡2동 산 43-1

편집 이사

국제 협력 이사

유한킴벌리 환경연구소 소장 안중우 (우)135-090 서울시 강남구 대치3동 박 사 942번지 유종하 전 무

유한킴벌리(주) 435-831 경기 군포시 당정동 27-4 산업용품사업부

배재근 서울산업대학교 환경공학과 교 수 (우)130-743 서울 노원구 공릉동 172

이기영 교 수

호서대학교 자연과학부 식품생물공학 (우)337-850 충남 아산 배방면 세출리 산29-1

안양대학교 환경공학과 이남훈 (우)430-082 경기 안양 만안구 안양 교 수 5동 708-113

주)태영 환경사업부 김종일 경기도 고양시 일산 서구 주엽동 73 상 무 번지 태영프라자 동관3층 환경사업부

부회장

총무 이사

직장/주소

서울시정개발연구원 도시환경연구부 유기영 (우)100-250 서울시 중구 예장동 산 박 사 4-5

지재성 한국건설기술연구원 수자원환경부 박 사 (우)411-410 경기 일산구 대화동 2311 양창옥 사 장

성명

대진대학교 공과대학 환경공학과 김병태 (우)487-711 경기 포천 포천읍 선단리 교 수 산11-1 최훈근 박 사

국립환경연구원 폐기물연구부 제품안전성평가과 (우)404-170 인천시 서구 경서동 수도권매립지 2-109

김창회 사 장

(주)해창 (우)134-012 서울시 강동구 길동 236-7 정윤빌딩 5층

기획 이사

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

홍보 이사

사업 이사

법률 이사

주)천호기계 대표 고일환 경기도 안산시 상록구 건건동 943사 장 20 서효원 대 표

여명창업환경(주 서울시 영등포구 여의동동 36-2 여의도백화점B/D 1019호

김용일 대 표

김용일 법무사 사무실 서울 서초구 서초동 1694-8

7대 [2005-2007] -1 직위

성명

직장/주소

직위

이성택 교 수

한국과학기술원 생물공학과 (우)305-701 대전 유성구 구성동 373-1

삼성엔지니어링 환경기술영업팀 정재성 서울시 강남구 도곡2동467-14 삼성 차 장 sei타워 9층

남궁완 교 수

건국대학교 환경공학과 (우)143-701 광진구 모진동 93-1

조을현 부 장

동부건설 동부금융센터 15층 플랜트팀 서울 강남구 대치동 891-10

조준형 차 장

삼성건설 플랜트사업본부 차장 우)463-721 경기도 성남시 분당구 서현동263

고한경 차 장

한화건설 에너지환경팀 서울시 중구 장교동 1번지 한화B/D 6층

이정임 경기개발연구원 박 사 경기 수원시 장안구 파장동 179-26

장직순 차 장

효성에바라 환경엔지니어링 자원순환팀장 서울시 서초구 방배동1006-2 방배 7층

신현곤 교 수

임근송 대 표

주)세창환경 대표 성남시 수정구 태평1동 7004번지 성남시 폐기물종합처리장 내

배윤환 대진대학교 생명과학과 교 수 경기도 포천군 포천읍 선단리 산11-1

곽현주 대 표

주) 나 엔 대표 서울시 강동구 고덕동 360번지

이창호 교 수

허 목 제주대학교 환경공학과 교 수 (우)690-756 제주도 제주시 아라동 1

농업기반공사(KARICO) 상임기술고문 구자공 (우)430-600 경기도 의왕시 포일동 박 사 487 정영륜 교 수

평이사

경상대학교 자연과학대학 미생물학과 (우)660-701 경남 진주시 가좌동 평이사 900

신흥대학 환경과학계열 경기도 의정부시 호원동 117번지

양산대학교 바이오환경과 경남 양산시 명곡동 922-2번지

성명

직장/주소

감사 염승호 교 수

강릉대학교 환경응용화학공학과 강원 강릉시 지변동 123

국립환경연구원 폐기물연구부 오길종 자원순환과장 박 사 우)404-170인천광역시 서구 경서동 종합환경연구단지 IUT 환경주식회사 이혜경 (우)135-080 서울 강남 역삼동 788박 사 28 강인국 이 사

드림바이오스 (우)153-801 서울시 금천구 가산동 60-4 코오롱테크노벨리401호

허형수 부 장

환경사업본부 강남구 역삼동 GS타워 21층

정윤진 교 수

아주대학교 환경공학과 (우)442-749 경기 수원 팔달구 원천동 산 5

손영묵 사 장

(주)화랑크린테크 (우)430-817 경기 안양시 만안구 안양7동 213-26

김영신

서울산업대학교 환경공학과 내 (우)139-743 서울 노원구 공릉2동 172

사무국

Symposium and presentation, SPRING, 2013

7대 [2005-2007] -2 직위

성명

직장/주소

신항식 교 수

한국과학기술원 건설환경공학과, (우)305-701 대전광역시 유성구 구성동 373-1

문국현 (주)유한킴벌리 사 장 (우)135-090 서울 강남구 대치3동 942 김병채 원 장

직위

학술 이사

명지대학교 종합연구소 연구위원 / 서울 강서구 등촌3동 75-1 삼부 르네상스 101동 1212호

성명

직장/주소

유기영 박 사

서울시정개발연구원 도시환경연구부 (우)100-250 서울시 중구 예장동 산 4-5

여운호 시립인천전문대학 환경공업과 교 수 (우)402-750 인천시 남구 도화동 235 박순철 중앙대학교 생명과학과 교 수 (우)156-756 서울시 동작구 흑석동 221

고문 충남대학교 농화학과 장기운 (우)305-764 대전광역시 유성구 궁동 교 수 220

회장

부회장

지재성 박 사

한국건설기술연구원 수자원환경부 (우)411-410 경기 일산구 대화동 2311

최석순 교 수

세명대학교 환경공학과 (우)390-711 충북 제천시 신월동 산 21-1

양창옥 사 장

(주)다나바이오시스템 (우)330-813 충남 천안시 직산면 마정리 526 마정공단내

김영준 교 수

가톨릭대학교 생명공학부 (우)420-743 부천시 원미구 역곡2동 산 43-1

김남천 교 수

서울보건대학 환경공학과 (우)461-250 경기도 성남시 수정구 양지동 212

안중우 박 사

유한킴벌리 환경연구소 소장 (우)135-090 서울시 강남구 대치3동 942번지

염익환 상 무

동부건설 플랜트사업본부 서울시 강남구 대치동 891-10 동부금융센터 29층

유종하 전 무

유한킴벌리(주) 435-831 경기 군포시 당정동 27-4 산업용품사업부

배재근 교 수

국제 협력 이사

홍보 이사

서울산업대학교 환경공학과 (우)130-743 서울 노원구 공릉동 172

대진대학교 공과대학 환경공학과 김병태 (우)487-711 경기 포천 포천읍 선단리 교 수 산11-1 최훈근 박 사

기획 이사

상지대학교 환경공학과 (우)220-702 강원도 원주시 우산동 660번지

편집 이사

안양대학교 환경공학과 이남훈 (우)430-082 경기 안양 만안구 안양5 교 수 동 708-113 총무 이사

이건주 교 수

김종일 상 무 사업 이사

국립환경연구원 폐기물연구부 폐기물자원과 (우)404-170 인천시 서구 경서동 수도권매립지 2-109

(주)해창 김창회 (우)134-012 서울시 강동구 길동 236사 장 7 정윤빌딩 5층

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

호서대학교 자연과학부 식품생물공학 이기영 (우)337-850 충남 아산 배방면 세출리 교 수 산29-1

법률 이사

주)태영 환경사업부 경기도 고양시 일산 서구 주엽동 73번지 태영프라자 (우)411-370 동관3층 환경사업부

고일환 주)천호기계 대표 사 장 경기도 안산시 상록구 건건동 943-20 서효원 대 표

여명창업환경(주 서울시 영등포구 여의동동 36-2 여의도백화점B/D 1019호

김용일 대 표

김용일 법무사 사무실 서울 서초구 서초동 1694-8

7대 [2005-2007] -2 직위

성명

직장/주소

직위

직장/주소

이성택 교 수

한국과학기술원 생물공학과 (우)305-701 대전 유성구 구성동 373-1

(우)135-856 삼성엔지니어링 정재성 환경기술영업팀 차 장 서울시 강남구 도곡2동467-14 삼성sei 타워 9층

남궁완 교 수

건국대학교 환경공학과 (우)143-701 광진구 모진동 93-1

동부건설 동부금융센터 15층 플랜트팀 조을현 (우)135-523 서울 강남구 대치동 891부 장 10

구자공 박 사

서울 강남구 도곡2동 467-24 우성캐릭터 199 오피스텔 2507호 (주)예임 대표이사 부사장

조준형 차 장

이정임 박 사

삼성건설 플랜트사업본부 차장 (우)463-721 경기도 성남시 분당구 서현동263

(우)100-797 한화건설 에너지환경팀 고한경 서울시 중구 장교동 1번지 한화B/D 6 차 장 층

정영륜 경상대학교 자연과학대학 미생물학과 교 수 (우)660-701 경남 진주시 가좌동 900 경기개발연구원 (우)440-290 경기 수원시 장안구 파장동 179-26

신흥대학 환경과학계열 신현곤 (우)480-701 경기도 의정부시 호원동 교 수 117번지 평이사

성명

장직순 부 장

(주)태영 플랜트 영업부

임근송 대 표

주)세창환경 대표 성남시 수정구 태평1동 7004번지 성남시 폐기물종합처리장 내

배윤환 교 수

대진대학교 생명과학과 (우)487-711 경기도 포천군 포천읍 선단리 산11-1

곽현주 대 표

주) 나 엔 대표 서울시 강동구 고덕동 360번지

이창호 교 수

양산대학교 바이오환경과 (우)626-740 경남 양산시 명곡동 922-2번지

허 목 교 수

제주대학교 환경공학과 (우)690-756 제주도 제주시 아라동 1

감사 염승호 교 수

강릉대학교 환경응용화학공학과 (우)210-702 강원 강릉시 지변동 123

오길종 박 사

국립환경연구원 폐기물연구부 폐기물자원과장 우)404-170인천광역시 서구 경서동 종합환경연구단지

이혜경 박 사

IUT 환경주식회사 (우)135-080 서울 강남 역삼동 78828

강인국 이 사

드림바이오스 (우)153-801 서울시 금천구 가산동 60-4 코오롱테크노벨리401호

김종태 부 장

GS건설 환경사업본부 (우)135-985 서울 강남구 역삼동 GS 타워 21층

아주대학교 환경공학과 정윤진 (우)442-749 경기 수원 팔달구 원천동 교 수 산5 (주)카보텍 BTL사업본부 손영묵 (우)135-830 서울시 강남구 논현동 사무국장 234-27 명진B/D 7층 사무국 김영신

서울산업대학교 환경공학과 내 (우)139-743 서울 노원구 공릉2동 172

Symposium and presentation, SPRING, 2013

8대 [2007-2009] 직위

고문

성명

직장/주소

신항식

문국현

김병채

성명

직장/주소

한국과학기술원 건설 및 환경공학과 (우)305-701 대전광역시 유성구 구성동 373-1

유기영

서울시정개발연구원 도시환경연구부 (우)137-070 서울특별시 서초구 서초동 391

국회의원(창조한국당)

이창호

양산대학교 바이오환경과 (우)626-740 경남 양산시 명곡동 922-2

안대희

명지대학교 환경생명공학과 (우)449-728 경기도 용인시 남동 산 38-2

박순철

중앙대학교 생명과학과 (우)156-756 서울특별시 동작구 흑석동 221

최석순

세명대학교 바이오환경공학과 (우)390-711 충북 제천시 신월동 산 21-1

전 충

강릉대학교 환경응용화학공학과 (우)210-702 강원도 강릉시 강릉대학로 120

(주)엔텍스/그린자연연구원 (우)135-963 서울특별시 강남구 개포동 1228-2 영광빌딩 4층

직위

학술 이사

판코리아 농업환경과학연구소 장기운 (우)305-335 대전광역시 유성구 궁동 458-7 1층

회장

양창옥

(주)다나바이오시스템 (우)330-813 충남 천안시 직산면 마정리 526 마정공단내

지재성

한국건설기술연구원 국토환경연구실 (우)411-712 경기도 고양시 일산서구 대화동 2311

편집 이사

대진대학교 환경공학과 김병태 (우)487-711 경기도 포천시 선단동 산 11-1 부회장

총무 이사

기획 이사

배재근

서울산업대학교 환경공학과 (우)130-743 서울특별시 노원구 공릉동 172

이혜경

(주)기계환경운반엠유티 / (주)IUT (우)135-080 서울특별시 강남구 역삼동 702-10 아남타워 1206호

김석구

한국건설기술연구원 첨단환경연구실 (우)411-712 경기도 고양시 일산서구 대화동 2311

김영준

가톨릭대학교 생명공학부 (우)420-743 경기도 부천시 원미구 역곡2동 산 43-1

포항공과대학교 환경공학부 황석환 (우)790-784 경북 포항시 남구 효자동 산 31

국제 협력 이사

사업 이사

유한킴벌리 환경연구소 안중우 (우)135-090 서울특별시 강남구 대치 3동 942 이건주

상지대학교 환경공학과 (우)220-702 강원도 원주시 우산동 660

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

홍보 이사

중원대학교 에너지자원공학부 구자공 (우)367-805 충청북도 괴산군 괴산읍 동부리 5 건국대학교 환경공학과 남궁완 (우)143-701 서울특별시 광진구 모진동 93-1 김종일

(주)태영 플랜트사업본부 (우)150-777 서울특별시 영등포구 여의도동 10-2 태영빌딩

김수철

와이앤지솔루션 (우)135-010 서울특별시 강남구 논현동 6-21 세양에이펙스타워 921호

손영묵

(주)캐로스 환경연구소 (우)156-743 서울특별시 동작구 상도동 511 숭실대학교 벤처중소기업센터 201호

호서대학교 자연과학부 식품생물공학 이기영 (우)337-850 충남 아산 배방면 세출리 산 29-1

8대 [2007-2009] 직위

홍보 이사

성명

직장/주소

직위

한국환경기술진흥원 박찬혁 (우)122-706 서울특별시 은평구 불광동 진흥로 290 환경산업진흥팀 폐기물에너지 재활용아카데미

직장/주소

흙살림 이태근 (우)363-883 충북 청원군 오창읍 강리 642-6

곽무영

드림바이오스 서울특별시 금천구 가산동 60-4 ( 우)153-770 코오롱 테크노밸리 4층

정영륜

김충선

동부건설 플랜트사업부 (우)135-523 서울특별시 강남구 대치동 891-10 동부금융센터 15층

안양대학교 환경공학과 이남훈 (우)430-082 경기도 안양시 안양5동 708-113

김학두

대림산업 토목사업부 (우)110-732 서울특별시 종로구 수송동146-12 대림빌딩

국립환경연구원 영산강물환경연구소 최훈근 (우)500-480 광주광역시 북구 오룡동 1110-8

김종태

GS건설 환경사업본부 (우)100-722 서울특별시 중구 남대문로 5가 537 GS역전타워

시립인천전문대학 환경공업과 여운호 (우)402-750 인천광역시 남구 도화동 235

현대건설 플랜트사업부 최 윤 (우)110-920 서울특별시 종로구 계동 140-2 현대건설빌딩 정대제

평이사

성명

임남재

그린엔텍 (우)153-787 서울특별시 금천구 평이사 가산동 371-28 우림라이온스 B동 11층 포스코건설 토목환경사업본부 (우)135-935 서울특별시 강남구 역삼동 826-20 포스코건설

이정임

경상대학교 미생물학과 (우)660-701 경남 진주시 가좌동 900

경기개발연구원 (우)440-290 경기도 수원시 장안구 파장동 179-26

신흥대학 도시환경관리과 신현곤 (우)480-701 경기도 의정부시 호원동 117 대진대학교 생명과학과 배윤환 (우)487-711 경기도 포천시 선단동 산 11-1

삼성건설 플랜트사업팀 서현근 (우)137-857 서울특별시 서초구 서초2 동 1321-20 삼성물산빌딩 22층

국립환경연구원 오길종 (우)404-170 인천광역시 서구 경서동 자원순환연구센터

GS건설 최광호 (우)135-985서울특별시 강남구 역삼동 논현로465 GS타워 18층

탁성제

세경대학교 토목환경과 (우)230-809 강원도 영월군 영월읍 하송리 57

한라산업개발 기술영업실 김시현 (우)138-811 서울특별시 송파구 가락동 174-14 한라산업개발

허목

제주대학교 환경공학과 (우)690-756 제주도 제주시 아라동 1

지영환

(주)그린니스 (우)425-906 경기도 안산시 단원구 고잔동 729-7 시티프라자 406호 그린니스

대우건설 플랜트영업기술팀 허일상 (우)100-714 서울특별시 중구 신문로 1 가 57 금호아시아나 1관 하천용

(주)엔백 (우)427-704 경기도 과천시 별양동 1-16 교보생명빌딩 5층

두산건설 토목사업본부 이후재 (우)135-714 서울특별시 강남구 논현동 105-7 두산빌딩

Symposium and presentation, SPRING, 2013

8대 [2007-2009] 직위

9대 [2009-2011]

성명

직장/주소

김남천

조을현

직위

성명

직장/주소

을지대학교 보건환경학전공 (우)461-250 경기도 성남시 수정구 양지동212

신항식

한국과학기술원 건설 및 환경공학과 (우)305-701 대전광역시 유성구 구성동 373-1

동부건설 플랜트사업부 (우)135-523 서울특별시 강남구 대치동 891-10 동부금융센터 15층

문국현

국회의원(창조한국당)

감사

고문

회장

부회장

총무 이사

판코리아 농업환경과학연구소 장기운 (우)305-335 대전광역시 유성구 궁동 458-7 1층 양창옥

(주)다나바이오시스템 (우)330-813 충남 천안시 직산면 마정리 526 마정공단내

김남천

을지대학교 보건환경학전공 (우)461-250 경기도 성남시 수정구 양지동212

대진대학교 환경공학과 김병태 (우)487-711 경기도 포천시 선단동 산 11-1 배재근

서울산업대학교 환경공학과 (우)130-743 서울특별시 노원구 공릉동 172

이혜경

((주)동호 / (주)기계환경운반엠유티 (우)431-060 경기도 안양시 동안구 관양동 1588-8

하천용

(주)엔백 (우)427-704 경기도 과천시 별양동 1-16 교보생명빌딩 5층

김영준

가톨릭대학교 생명환경공학부 (우)420-743 경기도 부천시 원미구 역곡2동 산 43-1

한국환경기술진흥원 박찬혁 (우)122-706 서울특별시 은평구 불광동 진흥로 290 녹색산업육성실 폐기물에너지화·재활용아카데미 김수철

와이앤지솔루션 (우)135-010 서울특별시 강남구 논현동 6-21 세양에이펙스타워 921호

이건주

상지대학교 환경공학과 (우)220-702 강원도 원주시 우산동 660

기획 이사

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

9대 [2009-2011] 직위

성명

직장/주소

기획 이사

한기봉

가톨릭대학교 생명환경공학부 (우)420-743 경기도 부천시 원미구 역곡2동 산 43-1

학술 이사

편집 이사

국제 협력 이사

사업 이사

홍보 이사

직위

성명

직장/주소

유기영

서울시정개발연구원 도시환경연구부 (우)137-070 서울특별시 서초구 서초동 391

이종연

환경관리공단 환경에너지처 바이오매스팀장 (우)404-708 인천시 서구 경서동 종합환경연구단지 GS건설 환경사업본부 (우)100-722 서울특별시 중구 남대문로 5가 537 GS역전타워

홍보 이사

최석순

세명대학교 바이오환경공학과 (우)390-711 충북 제천시 신월동 산 21-1

이채영

수원대학교 토목공학과 (우)445-743 경기도 화성시 봉담읍 와우리 산2-2

김종태

박준석

강원대학교 삼척캠퍼스 환경방재공학과 (우)245-711 강원도 삼척시 중앙로 1

건국대학교 환경공학과 남궁완 (우)143-701 서울특별시 광진구 모진동 93-1

대진대학교 생명과학과 배윤환 (우)487-711 경기도 포천시 선단동 산 11-1

삼성건설 플랜트사업팀 서현근 (우)137-857 서울특별시 서초구 서초2 동 1321-20 삼성물산빌딩 22층

권순익

국립농업과학원 기후변화생태과 (우)441-707 경기도 수원시 권선구 수인로 150

(주)패로스 환경연구소 손영묵 (우) 156-743 서울특별시 동작구 상도동 511 숭실대학교 벤처중소기업센터 201호

김승수

강원대학교 삼척캠퍼스 화학공학과 (우)245-711 강원도 삼척시 중앙로 1

신흥대학 도시환경관리과 신현곤 (우)480-701 경기도 의정부시 호원동 117

포항공과대학교 환경공학부 황석환 (우)790-784 경북 포항시 남구 효자동 평이사 산 31

시립인천전문대학 환경공업과 여운호 (우)402-750 인천광역시 남구 도화동 235

구자공

중원대학교 에너지자원공학부 (우)367-805 충북 괴산군 괴산읍 동부리 5

오길종

서효원

(주)여명창업환경 서울시 영등포구 여의도동 36-2 여의도백화점 1019호

호서대학교 자연과학부 식품생물공학 이기영 (우)337-850 충남 아산 배방면 세출리 산 29-1

김종일

(주)태영 플랜트사업본부 (우)150-777 서울특별시 영등포구 여의도동 10-2 태영빌딩

안양대학교 환경공학과 이남훈 (우)430-082 경기도 안양시 안양5동 708-113

이창호

중앙생명과학원(주) 경기도 남양주시 별내면 청학리 215-4

곽무영

드림바이오스 서울특별시 금천구 가산동 60-4 ( 우)153-770 코오롱 테크노밸리 4층

이정임

국립환경과학원 자원순환연구센터 (우)404-170 인천광역시 서구 경서동

경기개발연구원 (우)440-290 경기도 수원시 장안구 파장동 179-26

두산건설 토목사업본부 이후재 (우)135-714 서울특별시 강남구 논현동 105-7 두산빌딩

Symposium and presentation, SPRING, 2013

9대 [2009-2011] 직위

성명

직장/주소

최윤

현대건설 플랜트사업부 (우)110-920 서울특별시 종로구 계동 140-2 현대건설빌딩

직위

성명

직장/주소

한라산업개발 영업본부 허남효 (우)138-811 서울 송파구 가락동 17414 평이사

국립환경과학원 영산강물환경연구소 최훈근 (우)500-480 광주광역시 북구 오룡동 1110-8

홍승모

대우건설 기술연구원 (우)440-210 경기도 수원시 장안구 송죽동 60번지

제주대학교 환경공학과 (우)690-756 제주도 제주시 아라동 1

지재성

한국건설기술연구원 국토환경연구실 (우)411-712 경기도 고양시 일산서구 대화동 2311

조을현

동부건설 플랜트사업부 (우)135-523 서울특별시 강남구 대치동 891-10 동부금융센터 15층

허목

감사 대우건설 플랜트영업기술팀 허일상 (우)100-714 서울특별시 중구 신문로 1 가 57 금호아시아나 1관

평이사

기중길

(주)도움E&T 경기도 화성시 마도면 고모리 135-1

김기성

포스코건설 토목환경사업본부 (우)135-935 서울특별시 강남구 역삼동 826-20

김창근

(주)로터스이앤씨 경기도 안산시 단원구 고잔동 729-7 씨티프라자 406호

수도권매립지관리공사 녹색기술관리센터 기획연구부 류돈식 (우)404-706 인천광역시 서구 백석동 58번지 한국환경자원공사 에너지사업실 박석현 (우)404-708 인천광역시 서구 경서동 종합환경연구단지내 (주)리-텍솔루션 이영민 경기도 고양시 일산동구 장항동 864-1 로얄프라자 Ⅲ 707호 정태영

연세대학교 환경공학부 (우)220-710 강원도 원주시 흥업면 매지리 234

(주)에코데이 최홍복 (우)139-749 서울시 노원구 월계동 산 76 인덕대학 창업센터 521호 추 용

한국음식물류폐기물자원화협회 서울 광진구 광장동 184-3 광장빌딩

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

ORAL PRESENTATION

구두발표

구두발표 목 차

23

25

27

간헐적 저강도 초음파가 methanogenic granule에 미치는 영향 신항식 , 조시경, 김동훈*, 오세은** / KAIST, 한국에너지기술연구원*, 한밭대학교**

멤브레인 고질화 기술을 이용한 바이오가스 활용 허남효 , 신태섭, 박재규, 육재훈, 안윤엽, 이진욱 / 삼천리ES

담수 내 미세조류로부터 Bio-hydrogen 생산 이채영 , 최재민, 이동형, 황선진*, 한선기** / 수원대학교, 경희대학교*, 방송통신대학교**

탄소중립형 재생 바이오에너지 생산을 위한 미세조류 바이오매스 대량생산의 율속단계 28

김현우, 전만성, 이만식, 김억수, 이원태*, Bruce E. Rittmann* / 한국생산기술연구원, 국립금오공과대학교*, Arizona State University*

유기성 폐기물의 열플라즈마 가스화에 의한 에너지 회수 32

33

정재우 , 이현돈*, 변영철**, 조무현** / 경남과학기술대학교 환경공학과, 경남과학기술대학교 녹색기술연구소*, 포항공과대학교**

유기성 폐기물 에너지화를 위한 이중유동층 가스화기 개념 설계 및 운전 김성수, 박성열, 최재명*, 김재민*, 손양승**, 이동민** / 한국에너지기술연구원, 고려대학교*, 서강대학교**

구 두 발 표

구두발표

간헐적 저강도 초음파가 methanogenic granule에 미치는 영향 23

ORAL PRESENTATION

구두발표

간헐적 저강도 초음파가 methanogenic granule에 미치는 영향 신항식 , 조시경, 김동훈*, 오세은** 한국과학기술원 건설 및 환경공학과, 한국에너지기술연구원*, 한밭대학교 환경공학과** e-mail: hangshin@kaist.ac.kr

Keywords 녹색보전성

경제성장성

사회발전성

과학기술성

자율자발성

친환경적 발전

바이오가스 생산

폐자원 에너지화

혐기소화

미생물

초록 본 연구에서는, 간헐적인 저강도 초음파가 methanogenic granule에 미친는 물리화학적 특성 (permeability, 비표면적 등), 생물학적 (박테리아 군집, 가수분해효소) 에 미치는 영향에 관해 실험을 진행하였다. 실험결과, 간헐적인 저강도 초음파에 의해 settling velocity, permeability, fluid collection efficiency 등의 증가가 확인되었으며, E-SEM을 통해 입상슬러지 표면을 관찰한 결과, control에 비해 보다 울퉁불퉁한 모습으로 변하였으며, 특히 crater 등이 많이 생겼음을 확인하였다. 이를 통해, 저강도 초음파는 입상슬러지 표면에 cave나 crater 와 같은 crack을 만들게 되고, 이로 인해 permeability 및 fluid collection efficiency가 증가된 것으로 사료된다. 또한 비표면적 측정 결과, 0.1624 m2/g에서 0.5337 m2/g 로 약 2.3배가 증가된 것을 확인하였다. 생물학적 분석결과, 간헐적인 저강도 초음파에 의해 델타-프로테오 박테리아 (신트로픽 박테리아군)가 선택적으로 우점종 되는 것을 확인하였다. 우점된 박테리아는 Smithella spp., Desulfogaleba spp, Syntrophobacteria spp, Syntrophus spp.들로 확인되었으며, 이로 인해 초음파가 부착된 UASB 반응조에서 보다 원활한 acetogenisis가 이루어 진 것으로 판단된다. 또한 amylase (15%), cellulase (213%), protease (41%) 의 활성도가 각각 증대 된 것을 확인하였으며, 이를 통해 저강도 초음파가 부착된 UASB 반응조에서 보다 높은 가수분해율이 예상된다. 위의 결과들을 종합하면, 간헐적인 저강도 초음파에 의해 methanogenic granule에 발생된 물리화학 및 생물학적 변화들은 혐기성 미생물들에게 긍정적으로 적용되었으며, 이로인해 궁극적으로 메탄 발생량이 증대 된 것으로 판단된다.

Symposium and presentation, SPRING, 2013

구 두 발 표

24

신항식 , 조시경, 김동훈*, 오세은**

[Fig. 1] Summary of positive effects of low strength ultrasonication on methanogenic granules.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

구두발표

멤브레인 고질화 기술을 이용한 바이오가스 활용 25

ORAL PRESENTATION

구두발표

멤브레인 고질화 기술을 이용한 바이오가스 활용 허남효 , 신태섭, 박재규, 육재훈, 안윤엽, 인진욱 삼천리ES, 환경에너지팀 e-mail: bionhheo@samchully.co.kr

Keywords 녹색보전성

경제성장성

사회발전성

과학기술성

자율자발성

CO2 활용

바이오가스

대체에너지

바이오가스 재생에너지

멤브레인 고질화 기술

산업혁명 이후 급속한 산업화와 도시화로 인한 화석연료의 무분별한 생산 및 소비로 대기중의 온실가스(CH4, CO2, CfCS, NOX)농도의 급격한 증가 및 자원고갈 등의 문제가 대두되고 있으며, 이는 국가적인 차원을 넘어 국제적 현안으로 큰 관심의 대상이 되고 있는 실정이다. 이에 따라, 세계적으로 유기성폐자원을 활용한 재생에너지(바이오가스)생산에 대한 관심이 급등하고 있으며 최근까지 국ㆍ내외적으로 유기성 폐기물의 대부분은 매립과 소각에 의존하여 처리되어 왔으나, 메탄가스가 이산화탄소에 비하여 온실효과가 약 21배 정도 높다는 사실이 밝혀지면서 유럽을 비롯한 세계 각지에서 유기성폐기물에 대한 매립, 소각, 해양배출을 규제하고 기후변화협약 및 에너지 위기 문제등과 맞물려 유기성폐기물의 자원화 및 에너지화를 위한 기술개발에 박차를 가하고 있다. 유기성폐기물을 혐기성 소화시켜 바이오가스를 생산하는 것은 악취문제에 대한 효율적 대처, 효율적인 CO2감축으로 기후변화협약에 대응, 재생가능 에너지의 생산, 혐기성 소화 이후 부산물의 자원활용 등의 장점을 가지고 있으며, 생산된 바이오가스를 고질화(Upgrading)하여 CHP, 자동차 연료, 도시가스관망 주입 등 천연가스 및 화석연료 대체에너지로서 사용될 수 있다. 멤브레인을 이용한 바이오가스 고질화 기술의 장점은 기존 상용화되어 있는 PSA, Water Scrubbing, Chemical Scrubbing 등의 고질화 공법에 비하여 높은 메탄 회수율, 낮은 전력 소모, 확장 및 유지보수의 간편함 등을 들 수 있으며 또한, 멤브레인 후단에서 배출되는 고농도의 CO 2 (>98%)를 회수 및 액화(저장)하여 수요처(공업, 농업)에 공급함으로써 ‘저탄소 녹색성장’산업화라는 국가적인 전략사업에 부합하고 유기성폐자원 해양배출 금지에 따른 육상처리대책 마련 및 온실가스 감축 이행과 원유 수입 대체를 통한 범 국가 에너지안보에 기여하는 등 사회적, 환경적, 기술적, 경제적인 효과를 기대할 수 있다. 따라서 본 고에서는 바이오가스를 재생에너지로 사용하기 위한 멤브레인 고질화 기술과 회수된 배가스 CO2에 대한 액화 및 저장 기술에 대하여 검토하였다.

Symposium and presentation, SPRING, 2013

구 두 발 표

26

허남효 ,신태섭, 박재규, 육재훈, 안윤엽, 인진욱

[Fig. 1] Biogas upgrading system & Liquefied CO2 storage tank.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

구두발표

담수 내 미세조류로부터 Bio-hydrogen 생산 27

ORAL PRESENTATION

구두발표

담수 내 미세조류로부터 Bio-hydrogen 생산 이채영 , 최재민, 이동영, 황선진*, 한선기** 수원대학교 토목공학과, 경희대학교 환경학 및 환경공학과*, 한국방송통신대학교 환경보건학과** e-mail: chaeyoung@suwon.ac.kr

Keywords 녹색보전성

경제성장성

사회발전성

과학기술성

자율자발성

청정에너지

담수 이용

수소 생산

Bio-hydrogn생산

미세조류 이용

ABSTRACT 수소에너지는 연소 시 부산물이 물만 존재하는 청정에너지이며 열량은 122 kJ/g으로 기존 화석연료에 비해 높다. 최근 에너지 소비 증가에 따라 수소 등의 바이오 가스를 포함하는 신·재생에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 미세조류의 경우, 바이오 에탄올, 바이오 디젤, 및 바이오 가스 등의 신·재생에너지의 생산을 위한 3세대 바이오매스로 주목받고 있다. 본 연구에서는 한강에서 가장 많은 분포를 나타나고 있는 미세조류 중의 하나인 Chlorella vulgaris를 기질로 이용하여 혐기성 암발효 공정을 통해 수소를 생산하고자 하였다. 식종은 접종미생물-기질 비(inoculum-substrate ratio, ISR) 0.3:1.0 으로 수행하였으며 운전 시작 후 별도의 pH 조절은 수행하지 않았다. 전처리를 수행하지 않은 기질로부터 수소 전환율 및 수소 발생율은 각각 2.8±0.0 mL H2/g dry cell wight(dcw) 및 0.7±0.1 mL H2/g dcw·hr 으로 나타났다. 전처리를 수행한 기질로부터 수소 전환율 및 수소 발생율은 전처리를 수행하지 않은 기질에 비해 높게 나타나 전처리를 이용한 수소생산은 효과적인 것으로 나타났다.

Symposium and presentation, SPRING, 2013

구 두 발 표

28

구 두 발 표

김현우, 전만성, 이만식, 김억수, 이원태*, Bruce E. Rittmann*

ORAL PRESENTATION

구두발표

탄소중립형 재생 바이오에너지 생산을 위한 미세조류 바이오매스 대량생산의 율속단계 김현우, 전만성, 이만식, 김억수, 이원태*, Bruce E. Rittmann** 한국생산기술연구원 친환경청정기술센터, 국립금오공과대학교 토목환경공학부, The Biodesign Institute at Arizona State University

Rate-limiting steps on the mass production of microalgae biomass for carbon-neutral renewable bioenergy production Hyun Woo Kim, Manseong Jeon, Man Sig Lee, Eok Soo Kim, Won-Tae Lee*, Bruce E. Rittmann**

Keywords 녹색보전성 빛에너지

경제성장성

사회발전성

바이오에너지 생산 미세조류 대량생산

과학기술성

자율자발성

광반응조

초록 미생물의 광합성은 풍부한 빛에너지를 이용하여 배생가능한 바이오에너지와 바이오재료를 만들 수 있다. 이러한 광합성 미생물의 생산성을 조절하는 인자들을 이해하기 위해 고안된 광반응조를 이용하여 Synechocystis sp. PCC6803의 반연속식 성장 실험을 다양한 영양조건에서 수행하였다. 그결과 기존에 사용되던 BG11배양액은 심각한 무기인(inorganic P, Pi) 부족현상을 초래하였다. Pi의 추가 공급은 바이오매스 생산성 향상을 가져오지만, 무기탄소(inorganic C, Ci) 혹은 빛이 율속인자로 작용하게 됨을 알 수 있었다. 실험결과로부터 Ci에 의한 율속을 pH의 변동으로 파악할 수 있음을 보였다. 종합하면, 본 논문은 광반응조의 화학양론, 성장 동역학 및 성장제한인자에 대한 정량적인 판단 근거를 제시하였다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

구두발표

탄소중립형 재생 바이오에너지 생산을 위한 미세조류 바이오매스 대량생산의 율속단계 29

1. 서 론

2. 실험방법

가속화 되는 지구온난화와 높아지는 원유가격은 재생가능한 대체 바이오에너지 및 바이오재료 생 산 연구를 촉진하고 있다. 이러한 연구는 식물, 조 류 및 시아노박테리아를 통해 진화되어온 효율적 인 광합성 조직을 활용하여 재생 가능한 형태의 바 이오에너지 및 바이오재료 생산을 수행하기 때문 에 매력적이다. 이러한 광시스템은 햇빛의 광전자 를 환원된 전자 전달체로 이용하여 이산화 탄소를 동화하고 바이오매스를 대규모로 생성할 수 있다.

Single cell cyanobacteria인 Synechocystis sp.

광반응조는 두 개의 사각 아크릴 평판을 수직으 로 세운 직사각형의 몸체를 갖고 샘플 채취 및 배 출 밸프를 갖추고 있다. 내부에는 막대형 산기석 이 바닥에 설치되어 있으며 내부 액체의 원활한 교 반을 위한 두 개의 전동 임펠러 막대를 설치하였 다. 두 개의 평판 옆에는 빛조사를 위한 조명장치 가 각각 설치되어 있다. 광반응조의 유효 부피는 16L 이며 완전 혼합되는 것으로 간주하였다. 압축 공기와 이산화탄소는 질량조절장치에 의해 산기석 으로 전달되며, 조명장치는 각 평면에 급접한 위치

PCC6803은 넓은 온도, 염도, 수소이온농도의 범 위에서도 높은 바이오매스 수율을 보일 수 있어 유 망한 광합성 미생물이다.1),2) 바이오매스의 생산성 향상에 있어 근본적인 성 장제약 인자를 인식하고 그러한 인자의 공학적 극 복방안을 마련하는 것은 중요하다. 지난 수 십 년 간, 생물학적 바이오반응 시스템이 성공할 수 있었 던 열쇠는 바로 미생물학적 반응 동역학과 화학양 론의 정량적 이해였다. 이러한 이해는 PCC6803 성장의 율속단계를 파악할 수 있게 함과 동시에 최 적의 바이오매스 생산율을 유지할 수 있게 하는 성 장조건 확립의 근간이 된다(3).

PCC6803과 같은 광합성 독립영양 미생물은 무 기질의 탄소, 질소, 인 및 조사하는 빛의 광전자가 잠재적 율속인자이다. 이들은 기존에 잘 알려진 폐 수처리공정에서 발견되는 화학합성 종속영양미생 물 혹은 독립영양미생물에 비해 매우 특이한데 그 이유는 전자공여체와 전자수용체가 율속인자인 화 학합성미생물과 다르기 때문이다.1),2),3) 본 연구는 실험실규모의 광반응조를 반 연속식 으로 운전하였으며 빛을 실제 빛과 유사하게 변화 시켜 가며 무기탄소와 무기 인의 가용정도를 조절 하여 종합적으로 이들 인자들이 어떻게 율속단계 로 발전되는가를 탐구하였고 또한 대량의 바이오 매스 생산을 위한 율속단계의 제어방안에 대해 논 의하였다.

에 8개의 형광등을 조밀하게 설치하였으며 활성 방 사선 (photosynthetically active radiation)을 측 정하는 광센서를 활용하여 측정한 값은 각 측면에 서 공히 3-209W/m2 로 나타났다. 사용한 식종균은 Synechocystis sp. strain PCC6803 이었으며, 10L의 투명 아크릴 반응조에 서 멸균상태로 배양되던 것을 활용하였다. 식종균 의 배양온도는 약 30℃였으며 형광등 사이에 위치 하였다. 배양액으로는 알려진 문헌을 따라 BG-11 을 사용하였으며 배양액은 멸균된 상태로 사용하 였다(4). [Table 1]은 개별적 실험조건을 종합적으 로 요약하여 보여주며, 각 실험조건에 따른 샘플의 분석은 Standard Methods를 따랐다.5) [Table 1] I norganic Carbon and Phosphorus Supply Conditions According to Experimental runs (unit: mgC/L/d) Item

Unit

Run 1 Run 2 Run 3 Run 4

Ci supply mgC/L/d

120

230

230

350

Pi supply mgP/L/d

2.4

2.4

12

5.4

3. 결과 및 고찰 [Table 2] 는 는 서로 다른 Ci 공급률과 Pi 공급 률을 사용할 경우의 cell density 변화를 비교한 Symposium and presentation, SPRING, 2013

30

김현우, 전만성, 이만식, 김억수, 이원태*, Bruce E. Rittmann*

다. Run 1 대비 Run 1이 더 높은 정상상태 cell density를 나타낸다. cell density는 4일째에 건 조중량 기준 730 mg/L로 안정화 되었다. 이런 큰 차이의 원인은 적어도 Phase I에서 부분적인 율 속단계가 존재함을 의미한다. 여기서 빛의 조사 는 모든 경우에 동일하였기 때문에 율속인자로 보 기 어렵지만 무기 인 (Pi)은 유력한 율속인자 후보 이다. 그 이유는 일반적인 BG11 배양액은 풍부한 질소성분을 갖지만 인의 함량은 근본적으로 적은 데(N:P=100:2), 원소분석을 통해 알아본 바이오 매스의 질소:인의 비율은 100:12로 나타났기 때 문이다. 이에 따라 본 논문은 율속인자로서 Pi의 역할에 대한 연구를 위해 BG11 배양액에 5배의 Pi (27.4 mgP/L) 를 넣어 Run3과 Run4 실험을 수행하 였다. Run 3에서 5배의 Pi 농도는 정상상태 cell density를 840 mg/L까지 늘렸으며 이는 Run2를 초과하는 수치였다.

HRT를 3일에서 5일로 증가시킨 Run4의 결과 로부터 cell density가 1,300 mg/L까지 증가하였 는데 이는 Run 1과 Run 3대비 최대 각각 53% 및 69%의 증가가 가능함을 보여준다.

Run4 에서 Ci 공급률과 HRT를 동시에 늘리면 서 cell density는 급격하게 증가하여 1,300mg/L 에 이르게 되었으나 바이오매스 생산율은 오히려 감소하는 경향을 보였으며 더불어 비성장율 역시 0.22 d-1로 감소되었다. 이때 Pi는 율속인자로 작 용하고 있지는 않았으며 pH역시 7.7에서 9.0사이 로 유지되면서 가용 Ci의 농도 역시 매우 높게 유지 되었다. 이러한 모든 정황은 Ci와 Pi모두 주된 율 속인자로 작용하고 있지 않음을 뜻하며 결국 Pi와 Ci가 풍부할 때 제 3의 율속인자가 작용하며 빛이

가장 유력한 후보로 판단된다. 빛의 가용성에 대한 평가는 고농도의 광합성 바 이오매스를 함유한 광반응조 내부에서 매우 중요 하며, 아마도 Run II-2에서의 주된 생산성 저해 요 소로 작용하였을 것이다. 따라서 빛이 PCC6803 의 저해요소가 됨을 확증하기 위해 빛의 감쇠 효과 를 수학적으로 표현한 Beer-Lambert의 법칙을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였고, 정상상태에서 의 빛의 분포를 예측해본 결과 Run4의 내부에 가 장 높은 외부 빛 조사량에서도 내부로 전혀 빛이 도 달하지 않음을 확인하였다. 특히 시뮬레이션 결과 는 99%의 빛이 1.4cm 이내에서 감쇠하는 것으로 나타났으며 45%의 전체부피가 완전한 암흑 상태 에 있음을 보여주었다.

4. 결론 본 논문은 반연속식 광반응조에서 PCC6803 을 배양할 경우 시아노박테리아 배양시 일반적으 로 사용되는 BG11의 사용은 심각한 Pi 부족을 초 래하여 바이오매스 생성효율에 악영향을 미칠 수 있음을 보였고, 이를 보충하기 위해 부가적으로 Pi 를 공급하여 생산율 증대가 가능하지만 Ci와 빛 이 다시 율속인자로 작용할 수 있음을 확인하였다.

5. 참고문헌 1. Rittmann, B. E., “Opportunities for renewable bioenergy using microorganisms”, Biotechnology and Bioengineering, 100, pp.

203~212. (2008).

2. Chisti, Y. and Yan, J., “Energy from

[Table 2] Cell Density and Mass Balances of Ci and Pi according to Experimental runs

(unit : mgC/L/d)

Item

Unit

Run 1

Run 2

Run 3

Run 4

Cell density

g/L

0.520

0.730

0.840

1.350

Ci mass balance

Recovery%

100

70

81

50

Pi mass balance

Recovery%

100

100

33

66

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

구두발표

탄소중립형 재생 바이오에너지 생산을 위한 미세조류 바이오매스 대량생산의 율속단계 31

algae: Current status and future trends: Algal biofuels – A status report”, Applied Energy, 88, pp. 3277~3279. (2011).

3. Rittmann, B. E.; Hausner, M.; Loffler, F.; Love, N. G.; Muyzer, G.; Okabe, S.; Oerther, D. B.; Peccia, J.; Raskin, L.; Wagner, M. A vista for microbial ecology and environmental biotechnology. Environmental Science & Technology 40, pp. 1096~1103. (2006).

4. Aiba, S., “Growth kinetics of

photosynthetic microorganisms. In Microbial Reactions”, Fiechter, A., Ed. Springer: Berlin Heidelberg NewYork, 23, pp. 85~156. (1982).

5. Eaton, A. D., Clesceri, L. S., Rice, E. W., Greenberg, A. E. and Franson, M. A. H., Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21 ed.; American Public Health Association: Washington, D.C., (2005).

Symposium and presentation, SPRING, 2013

32

구 두 발 표

정재우 , 이현돈*, 변영철**, 조무현**

ORAL PRESENTATION

구두발표

유기성 폐기물의 열플라즈마 가스화에 의한 에너지 회수 정재우 , 이현돈*, 변영철**, 조무현** 경남과학기술대학교 환경공학과, 경남과학기술대학교 녹색기술연구소*, 포항공과대학교 환경공학부** e-mail : jwchung@gntech.ac.kr

Energy Recovery from Thermal Plasma Gasification of Municipal Solid Wastes Jae-Woo Chung , Hyun-Don Lee*, Youngchul Byun**, Moo-Hyun Cho** Author to whom correspondence should be addressed , Department of Environmental Engineering Gyeongnam National University of Science and Technology (GNTECH), Green Technology Institute, GNTECH*, School of Environmental Science and Technology, POSTECH**

Keywords 녹색보전성

경제성장성

사회발전성

과학기술성

자율자발성

Sustainability

Energy recovery

Energy and environmental problems

Thermal plasma gasification

Economic feasibility

초록 에너지 문제와 환경문제를 동시에 해결할 수 있는 대안의 하나로서 열플라즈마 기술을 활용한 유기성 폐기물 가스화 방안이 주목받고 있다. 열플라즈마 가스화 기술은 원료물질의 가스화 열원으로 열플라즈마를 이용하는 기술로서 원료물질의 유기성분은 일산화탄소(CO)와 수소(H 2)가 주성분인 합성가스로 전환시키고 무기성분은 유해물질의 침출이 일어나지 않는 안정화된 물질로 전환시키는 기술이다. 유기성 폐기물의 가스화를 위한 열플라즈마 기술의 원리, 기술개발 현황, 적용현황, 에너지 회수방안 및 경제성 평가, 향후 전망에 관한 연구결과를 발표하고자 한다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

구두발표

유기성폐기물 에너지화를 위한 이중유동층 가스화기 개념 설계 및 운전 33

ORAL PRESENTATION

구두발표

유기성폐기물 에너지화를 위한 이중유동층 가스화기 개념 설계 및 운전 김성수, 박성열, 최재명*, 김재민*, 손양승**, 이동민** 한국에너지기술연구원, 고려대학교 화공생명공학과*,서강대 화공생명공학과**

Keywords 녹색보전성

경제성장성

사회발전성

과학기술성

자율자발성

유기성 폐기물

에너지 회수

유기성 폐기물 에너지화

에너지 전화 효율 증대 가능

폐자원 에너지원 사용

초록 유기성폐기물로부터 중발열량 합성가스를 생산하기 위하여 기포유동층 연소기와 Riser 방식 가스화기로 구성된 이중 유동층 가스화기를 제작하여 가스화 실험을 수행하였다. 원료로 사용된 유기성폐기물은 목분, 음식폐기물, 하수슬러지였다. 유동사로 평균입경 274 μm의 silica sand가 사용되었으며 운전변수는 원료 투입량, 가스화 온도, 수증기/원료 무게비였다. 원료 투입량은 2.5∼5 kg/시간이었고 스팀/원료 무게비는 0.35∼0.7이었으며 가스화 온도는 830∼880oC였다. 실험결과 전반적으로 가스화 온도와 원료 공급량이 증가할수록 발생되는 합성가스 중 H2와 CO 농도, 합성가스 유량, 냉가스 효율은 증가하였다. 수증기/원료 비가 증가할수록 발생되는 합성가스 중 H2와 CO 농도, 합성가스 유량, 냉가스 효율 등은 감소하였으며 체류시간의 감소와 관계있는 것으로 보인다. 원료가 목분인 경우 H2 농도 41%, CO 농도 32%, 냉가스 효율 70.1%, 합성가스 저위발열량 3,428 kcal/ Nm3이 가능하였다. 원료가 음식폐기물인 경우 H2 농도 37%, CO 농도 23.9%, 냉가스 효율 66.7%, 합성가스 저위발열량 3,670 kcal/Nm3이 가능하였다. 원료가 하수슬러지인 경우 H2 농도 22.9%, CO 농도 24.1%, 냉가스 효율 42.2%, 합성가스 저위발열량 2,916 kcal/Nm3이 가능하였다.

Symposium and presentation, SPRING, 2013

구 두 발 표

POSTER PRESENTATION

포스터발표

포스터발표 목 차 ( P1 ~ P22 )

37(P1)

RPS 제도하에서의 환경기초시설 신재생에너지 설비 경제성 평가 서종관 , 김여환, 김충곤*, 신현곤** / (주)청마, 도화엔지니어링*, 신흥대학교 도시환경관리과**

40(P2)

메탄발효 유출수 재순환 이단발효 시스템을 이용한 다시마로부터 수소·메탄가스 생산

44(P3)

음식물폐수 이용 혐기성소화의 암모니아 농도에 따른 미생물 군집

47(P4)

축산폐수 주입에 따른 음폐수의 유기산 생성 특성

50(P5)

수동형샘플러(diffusive gradient in thin film probe)를 이용한 물환경내의 용존인(PO43-) 농도 측정

51(P6)

기질 농도 및 F/M 비에 따른 슬러지 회분식 혐기성 분해능 평가

52(P7)

해조류 유래 당 성분 연속 수소발효 시 구성비 및 체류시간의 영향

53(P8)

정경원 , 김동훈*,신항식 / 한국과학기술원 건설 및 환경공학과, 한국에너지기술연구원 청정연료연구단*

윤여명 , 정다영, 이은진, 조시경, 신항식 / 한국과학기술원 건설 및 환경공학과

김문환 , 김민호, 조시경*, 오세은 / 한밭대학교 건설환경공학과*, 한국과학기술원 건설 및 환경공학과

홍용석 , 사공선영, 이세희, 이미영 / 대구대학교 환경공학과

김상현 , 주현준, 고시현, 조윤수 / 대구대학교 환경공학과

김상현 , 주현준, 박종훈, 김은형, 홍영재 / 대구대학교 환경공학과

홍조류를 이용한 Biohydrogen생산 타당성 연구 윤정준 , 박정훈, 김상현*, 박희등** / 한국생산기술연구원 그린소재기술센터, 대구대학교 환경공학과*, 고려대학교 건축사회환경공학부**

54(P9)

음식물쓰레기를 이용한 연속 광발효 수소생산

55(P10)

하수잉여슬러지 혐기소화공정의 탈수/열가용화 적용검토

김동훈 , 이지혜, 김미선 / 한국에너지기술연구원 청정연료연구단

김용근 , 박성준, 문세흠, 서형석 / (주)삼성물산 건설부문 기술연구센터

다음페이지에 계속...

포 스 터 발 표

56(P11)

와류발생 분리막을 이용한 라이신(L-Lysine) 제조공정 발효액의 균체분리와 부산물(Condensed Molasses Solubles)의 에너지화 황호재 , 박인근, 정민기, 양의진, 유명중, / (주)부강테크

57(P12)

61(P13)

62(P14)

63(P15)

유기성폐기물 병합처리 및 바이오가스 발전 시스템 개발 적용 사례 지상현 , 배민수*, 유영섭** / 금호건설, 한국환경공단*, 대우건설**

수위변동형 공기환원전극 미생물연료전지의 성능 송영채 , 우정희, 최태선, 유규선*, 정재우**, 이채영*** / 한국해양대학교, 전주대학교*, 경남과학기술대학교**, 수원대학교***

분리막에 수직인 3차원 공기환원전극 미생물 연료전지의 성능 송영채 , 우정희, 최태선, 유규선*, 정재우**, 이채영*** / 한국해양대학교, 전주대학교*, 경남과학기술대학교**, 수원대학교***

빛과 영양염류 환경에 따른 시아노 박테리아의 성장특성 김현우 , 전만성, 이만식, 김억수, Bruce E.Rittmann* / 한국생산기술연구원, Arizona State University*

64(P16)

탄소기반 나노물질을 이용한 기질 내 지방산의 분리기술

65(P17)

음식물폐수 혐기성 소화 시 메탄 발생 극대화를 위한 유지성분 전처리 최적화

66(P18)

주방용 오물분쇄기를 연계한 음식폐기물의 중온·고온에서의 수소가스발생 및 특징

67(P19)

음식물 탈리액의 가용화 및 산생성이 온도에 미치는 영향

70(P20)

중온 및 고온 혐기성 소화에서 유기물 부하가 미치는 영향

72(P21)

음식물 소화액의 전기분해 및 생물학적 처리특성 연구

76(P22)

음식물류 폐기물로부터 연속적인 건식 및 습식 메탄 발효

강석태 , 최선미, 김동훈 / 경희대학교, 한국에너지기술연구원*

이채영 , 최재민, 나동채, 이재기* / 수원대학교, (주)엔바이로앤에너지*

이채영 , 유황룡, 고인범, 전양근, / 수원대학교 , 코오롱워터앤에너지

전항배 , 전동걸, 임현숙, 안찬현, 변병수* / 충북대학교, 한국환경공단*

전항배 , 임현우, 임효진, 이봉규* / 충북대학교, 충청북도 보건환경연구원

정형석 , 강기훈 / 대림산업

이동열 , 황광현, 정창환, 이용진, 김창용, 오영기, 최광호 / GS건설

포스터발표

RPS 제도하에서의 환경기초시설 신재생에너지 설비 경제성 평가 37

POSTER PRESENTATION

P1

RPS 제도하에서의 환경기초시설 신재생에너지 설비 경제성 평가 서종관 , 김영환, 김충곤*, 신현곤** (주)청마, (주)도화엔지니어링*, 신흥대학교 도시환경관리과** e-mail : sjkhope21@naver.com

Economic Evaluation of New Renewable Energy Facility in Environmental Facilities under RPS Jong-Kwan SEO , Young-Hwan KIM, Choong-Gon KIM*, Hyun-Gon SHIN** CHUNGMA Engineering Co., Ltd, DOHWA Engineering Co., Ltd*, Dept. of Urban Environmental Management, ShinHeung College University**

Keywords 녹색보전성

경제성장성

사회발전성

과학기술성

자율자발성

신재생에너지

녹색성장

지속가능

녹색기술

저탄소

초록 RPS제도 하에서 환경기초시설에 태양광발전설비 등의 신재생에너지설비를 설치할 경우의 경제성분석을 실시하였다. 발전판매수익은 SMP단가와 REC단가에 의해 이루어지며, 발전설비 설치 장소에 따라 REC 가중치를 달리 적용받는다. 환경기초시설은 기존의 건축물과 시설물에 해당함으로 가중치 1.5를 적용하며, 이 경우 다른 지목에 설치한 발전설비에 비해 경제성이 우수하다.

1. 서 론 2008년 한국은 녹색성장을 한국의 신성장동 력으로 천명하였다. 녹색성장은 지속가능한 성장 이며, 녹색기술과 청정에너지 분야의 새로운 일자 리를 창출하는 국가발전 패러다임이다. 이러한 녹 색성장 개념 하에 정부는 에너지 및 온실가스 배출

문제 등을 극복하려 하고 있다. 한편, 환경기초시 설은 신재생에너지설비 설치가 용이하며, 탄소제 로화 개념을 달성할 수 있는 장소로 알려져 있다. 환경기초시설 특성상 온실가스 배출량이 높지 않 고, 부지가 넓어 신재생에너지설비 적용이 탁월하 기 때문이다. 이러한 장점에도 불구하고 설비 보급 률은 높지 않은데, 이는 신재생에너지설비 설치시 Symposium and presentation, SPRING, 2013

포 스 터 발 표

38

서종관 , 김영환, 김충곤*, 신현곤**

높은 초기 투자비로 발전사업자가 투자를 꺼려하 는 데 그 이유가 있다. 본 연구는 2012년도부터 실 시된 RPS(Renewable Portfolio Standard)제도1) 하에서 사업자가 환경기초시설에 사업비를 투자하 여 태양광발전설비를 설치하고 설비에서 생산되는 전력을 판매했을 경우 경제성을 평가 하고자 한다.

2. 연구방법

기, 2012년 하반기의 REC평균 입찰가를 평균한 178.42원을 적용하였다. 유지보수비용은 총 투자 비의 1%, 소내소비율 및 계통연계손실율은 전체 발전량의 1%, 세금은 20%, 할인율은 5.5%를 각각 고려하였으며, 기초시설 부지 임대료는 공시지가 의 1,000분의 50을 납부하는 것으로 산정하였다.

3. 결과 및 고찰

2.1 경제성 분석 방법 경제성을 분석하기 위해 내부수익률법(Internal Rate of Return), 비용편익비율법 (Benefit-Cost Ration), 현재가치법(Net Present Value), 투자 회수기간법(Payback Period) 등을 사용하였다.2) 2.2 분석대상지 선정 경제성분석 대상을 선정하기 위해, 환경기초 시설 탄소중립 프로그램 실행계획3)에서 조사된 1,210개의 기초시설 중 유휴부지면적이 크고 태 양광발전설비를 1MW 이상 설치할 수 있는 Y시 A매립장, Y군 B하수처리장, K시 C정수장을 선 택하였다.

2.3 경제성분석 입력 및 적용값 기초시설에 대한 태양광발전설비 총 투자비 산 정은 환경기초시설 탄소중립 2차 실시설계 보고서 4) 에 제시된 설치단가를 토대로 추정하였다. SMP 단가는 2012년 육지 SMP의 평균값인 161.64원/ kWh를, REC단가는 2011년 하반기, 2012년 상반

신재생에너지를 판매할 경우 신재생에너지판매 자는 발전량에 SMP단가와 REC를 합산한 값을 곱하여 수익을 발생시킨다. REC의 경우 신재생 에너지원별 가중치를 달리 부과하게 되는데, 환 경기초시설 등 기존의 건축물 또는 시설물을 이 용하여 발전할 경우 가중치 1.5를 적용받는다. 또 한, 전, 답, 과수원, 목장용지, 임야 등의 5개용지 에 발전시설이 있을 경우 가중치 0.7을, 나머지 23개 지목에 30kW용량을 초과하는 발전시설을 설치하였을 경우 가중치 1.0을 부과한다. 본 연구 에서는 A매립장, B하수처리장, C정수장 등 기존 의 시설물에 발전설비를 설치는 경우이기에 가중 치 1.5를 적용하여 내부수익률을 산정하였으며 각 각 5.8, 5.2, 3.7%의 수익률을 얻는 것으로 나타났 다. 이 경우 투자회수기간은 약 11년에서 13년 사 이였다. 하지만 동일한 용량을 다른 지목에 설치할 경우를 가정하여 REC가중치를 0.7과 1.0으로 바 꾸어 경제성분석을 실시한 결과, 가중치 0.7일 경 우 내부수익률이 -1.7∼0.1%로, 가중치 1.0일 경 우 0.4∼2.3%로 드러났다.

[Table 1] Economic Evaluation According to B/C Ratio, NPV, Payback Period 시설명

IRR(%)

B/C Ratio

NPV

Payback Period(yr)

A매립장 B하수처리장 C정수장 A매립장 B하수처리장 C정수장 A매립장 B하수처리장 C정수장

0.1 -0.5 -1.7 2.3 1.8 0.4 5.8 5.2 3.7

1.004 0.963 0.872 1.192 1.143 1.035 1.505 1.443 1.306

35,015 -212,594 -1,530,010 1,544,455 830,029 412,119 4,060,178 2,567,734 3,648,999

Y+20 Y+15 Y+16 Y+19 Y+11 Y+11 Y+13

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

비고 REC가중치 0.7 REC가중치 1.0 REC가중치 1.5

포스터발표

RPS 제도하에서의 환경기초시설 신재생에너지 설비 경제성 평가 39

[Fig. 1] Economical Efficiency due to variation of weighting on REC cost.

4. 결론 1. 환경기초시설 내에 발전설비를 설치할 경우 REC가중치 1.5를 적용받으며 이 경우 내부수익 률이 3.7∼5.8%였으나, 동일한 용량을 다른 지목 에 설치할 경우 수익률은 급격히 떨어지는 것으 로 나타났다.

2. 투자비가 동일하다고 가정하였을 경우, 환경 기초시설 및 기존의 건축물을 이용하여 신재생에 너지를 발전, 판매하는 것이 경제성면에서 유리한 것으로 드러났다.

참고문헌 1. 윤석기, 신재생에너지 의무할당제(RPS)에 대한 경제성 및 장애요인 분석, 경북대학교 석사 논문 (2010).

2. 남경수, 폐목질계 바이오매스를 활용한 열 병합 발전 경제성 연구, 광운대학교 석사논문 (2008).

3. 한국환경공단, 환경기초시설 탄소중립프로 그램 실행계획 (2012).

4. 한국환경공단, 환경기초시설 탄소중립 2차 실시설계보고서 (2011).

Symposium and presentation, SPRING, 2013

40

정경원 , 김동훈*, 신항식

POSTER PRESENTATION

P2

메탄발효 유출수 재순환 이단발효 시스템을 이용한 다시마로부터 수소ㆍ메탄가스 생산 정경원 , 김동훈*, 신항식 한국과학기술원 건설 및 환경공학과,한국에너지기술연구원 청정연료연구단* e-mail : kw512@kaist.ac.kr

Continuous fermentative H2 and CH4 production from Laminaria japonica using a two-stage fermentation system with recycling of CH4 fermented effluent Kyung-Won Jung , Dong-Hoon Kim*, Hang-Sik Shin Department of Civil and Environmental Engineering, KAIST, Republic of Korea Clean Fuel Deportment, Korea Institute of Energy Research, Republic of Korea*

포 스 터 발 표

Keywords 녹색보전성

경제성장성

사회발전성

과학기술성

자율자발성

저탄소 녹생성장

유기산 생산

해조류시장발전

새로운 바이오매스 이용

탄소배출권 획득

초록 In this study, a two-stage fermentation system to produce H2 and CH4 from Laminaria japonica was developed. In the first stage (dark fermentative H2 production, DFHP), response surface methodology (RSM) with a Box-Behnken design (BBD) was applied for optimization of operational parameters, including cycle-frequency, HRT, and substrate concentration, using an intermittent-continuously stirred tank reactor (i-CSTR). Overall performance revealed that the degree of importance of the three variables in terms of H2 yield is as follows: cycle-frequency>substrate concentration>HRT. In the confirmation test, H2 yield of 113.1 mL H2/g dry cell weight (dcw) was recorded, corresponding with 96.3% of the predicted response value under desirable operational conditions (cyclefrequency of 17 hr, HRT of 2.7 days, and substrate concentration of 31.1 g COD/L). In the second stage, an anaerobic sequencing batch reactor (ASBR) and an up-flow anaerobic sludge blanket reactor (UASBr) were employed for CH4 production from H2 fermented solid 2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

포스터발표

메탄발효 유출수 재순환 이단발효 시스템을 이용한 다시마로부터 수소ㆍ메탄가스 생산 41

state (HFSS) and H2 fermented liquid state (HFLS), respectively. The CH4 producing ASBR and UASBr showed a stable CH4 yield and COD removal until a HRT of 12 days and OLR of 3.5 g COD/L/d, respectively. Subsequently, for recycling of CH4 fermented effluent from the UASBr (MFEUASBr) as diluting water in DFHP, the tap water and MFEUASBr mixing ratio (T/M ratio) was optimized (a T/M ratio of 5:5) in a batch test using heat pretreated MFEUASBr at 90 oC for 20 min, resulting in the best performance. Although slight decreases of H2 yield (7.6%) and H2 production rate (3.5%) were recorded, 100% reduction of alkali addition was possible, indicating potential to maximize economic benefits.

However, a drastic decrease of H2 productivity and a change of liquid-state metabolites were observed with the use of non-heat pretreated MFEUASBr. These results coincided with those of the microbial analysis, where non-H2 producing bacteria, such as Selenomonas sp., were detected. The results indicate that pretreatment of MFEUASBr may be required in order to recycle it in DFHP.

1. 서론 해조류는 외부에너지 주입 없이 바다에서 쉽게 배양할 수 있으며, 빠른 생산속도, 높은 이산화탄 소 흡수율 등의 장점을 가지고 있으며, 특히 해조 류 세포 내에 리그닌이 존재하지 않기 때문에 미생 물에 의한 생분해가 쉽게 일어날 수 있다는 장점을 지니고 있다. 선행 연구결과, 다양한 해조류 중 다 시마에서 가장 높은 수소 전환율을 보임으로써 수 소암발효에 가장 적절한 기질로 선택하였다. 본 연 구에서는 다시마를 이용한 연속 이단 발효 시스템 에 대한 연구를 진행하였으며, 메탄발효 액의 수소 발효조로의 재순환을 통한 알칼리공급 대체 가능 성을 평가하였다.

2. 실험방법 식종 슬러지는 대전 하수처리장 소화조 (35℃, HRT 25일) 내부 반송관에서 채취한 슬러지를 90℃, 20분 동안 끓인 것을 이용하였다. 수소발 효조는 유효부피 5.0 L의 i-CSTR을 이용하였으 며, 메탄발효조는 유효부피 3.0 L, 3.5 L의 ASBR (for solid state)과 UASB 반응조(for liquid state)를 이용하였다. 또한 메탄발효액의 수소발

효 희석수 이용 가능성 평가를 위해 회분식 실험 을 진행하였다.

3. 결과 및 고찰 3.1 수소 및 메탄 이단발효 최적화 수소발효조 최적화에서는 반응표면법 중 하나인 Box-Behnken Design (BBD)을 이용하여 총 14 개의 조건을 이용하여 실험을 진행한 결과, 17 hr cycle-frequency, HRT 2.7 d, 기질농도 31.1 g COD/L에서 115.53 mL H2/g dcw의 가장 높은 수 소전환율이 예측되었다. 예측된 결과의 검증을 위 해 본 조건에서 40일 동안 연속운전을 시행한 결 과 113.1 mL H2/g dcw로 예측된 결과와 약 98% 의 일치한 결과를 얻을 수 있었다. 이 결과를 바 탕으로 메탄발효조의 최적화를 시행하였다. 이때 수소발효액은 25um채를 이용하여 고상과 액상으 로 나눠서 이를 각각 ASBR과 UASBr에 주입하였 다. ASBR의 경우 HRT 조절을 통하여 OLR에 대 한 최적화를 시행한 결과, OLR 2.5 g COD/L/d 에서 227 mL CH4/g COD의 가장 높은 전환율을 나타냈다. 반면, UASBr의 경우 HRT는 2 d에 고 정하고 기질 농도를 통하여 OLR에 대한 최적화를 시행한 결과 3.5 g COD/L/d에서 가장 높은 전환 Symposium and presentation, SPRING, 2013

42

정경원 , 김동훈*, 신항식

율을 나타내었으며, 4.5 g COD/L/d에서 가장 높 은 메탄생산속도를 보였다. 실공정에서 중요한 요 소는 전환율보단 생산속도가 더 중요시 되기 때문 에 본 이단발효 시스템의 mass balance계산을 위 해 4.5 g COD/L/d의 결과를 이용하였다. 그 결 과 아래 그림 1과 같이 주입된 COD에서 수소발효 조에서 7.1%, 메탄반응조에서 각각 35.1%, 38.7% 가 전환이 됨으로써 31.1 g/L의 다시마가 주입되 어 총 80.9%가 바이오가스로 전환이 되었고 이때 총 90%의 COD 제거가 이루어졌다. 본 결과를 다 른 이단발효 연구와 비교한 결과, 합성폐수를 이 용한 경우를 제외하고 상이하거나 보다 높은 결 과를 보임으로써 다시마가 수소 및 메탄가스 생산 의 탄소원으로서 높은 잠재력을 가진 적절한 기질 로 판단된다.

3.2 메탄발효액 수소발효조 희석수 재순환 가능성 평가 열 전처리한 메탄발효액(MFEUASBr)의 수소발효 조 희석수 재순환 가능성을 평가하기 위하여 다 양한 tap water : MFEUASBr (T/M) ratio 조건에 서 회분식 실험을 시행한 결과 T/M ratio 5:5에서 가장 높은 수소전환율을 나타내었다. 이를 이용하 여 연속 수소발효조 기질과 함께 주입한 결과 비 록 7.6%와 3.5%의 수소전환율과 수소생산속도의 감소를 보였지만 추가적인 알칼리 공급이 전혀없 이 안정적으로 수소가 생산됨으로서 보다 경제적

인 운전이 가능하였다. 이후 열 전처리를 하지 않 은 메탄발효액을 이용하여 연속운전을 시행한 결 과 지속적으로 수소생산이 감소됨을 보였다. 이에 대한 이유를 알아보기 위해 유기산과 미생물 분석 을 한 결과, 수소생산과 전혀 무관한 propionate 가 발견되었으며 열 전처리를 하지 않은 조건에서 만 propionate 생산 미생물인 Selenomonas 종이 발견되었다. 따라서 메탄발효액으로부터의 타 미 생물 유입으로 인해 수소발효에 영향을 준 것으로 판단되며, 메탄발효액의 희석수 재순환을 위해서 는 적절한 전처리가 선행되어야 한다고 사료된다.

4. 결론 다시마를 이용한 연속 수소발효조 최적화를 위해 반응표면법을 이용한 결과 17 hrcyclefrequency, HRT 2.7 d, 기질농도 31.1 g COD/ L에서 가장 높은 수소전환율을 나타내었다. 수소 발효액의 고상 및 액상을 이용한 메탄발효에서는 HRT 12 d, OLR 3.5 g COD/L/d 조건에서 ASBR 과 UASBr에서 가장 높은 메탄전환율을 나타내었 다. 이 결과를 바탕으로 본 이단 발효 시스템의 mass balance를 계산한 결과 89.3%의 COD 제 거율과 함께 총 80.9%의 바이오에너지 전환을 보 였다. 메탄발효액 희석수 가능성 평가에서는 비록 약간의 수소생산 감소현상을 나타냈지만 알칼리공

[Fig. 1] Bioenergy recovery and COD removal efficiency of the two-stage fermentation system.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

포스터발표

메탄발효 유출수 재순환 이단발효 시스템을 이용한 다시마로부터 수소ㆍ메탄가스 생산 43

급이 전혀 없는 조건에서도 안정적으로 운전이 가 능함에따라 이단발효 운전의 경제적인 이득을 극대 화했다고 판단된다. 하지만 유기산 분석 및 미생물 분석을 시행한 결과 메탄발효액의 희석수 재순환을 위해서는 반드시 적절한 전처리가 선행되어야 함을 알 수 있었다.

사사 본 연구는 2012년도 정부(교육과학기술부)의 재 원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임 (NRF-20120M1A2A2026587).

참고문헌 1. Jung, K. W., Kim, D. H. and Shin H. S., “Fermentative hydrogen production from Lamianria japonica and optimization of thermal pretreatment conditions”, Bioresource technology, 102, pp. 2745~2750. (2011).

2. Jung, K. W., Kim, D. H., Kim, H. W. and Shin H.S., “Optmization of combined (acid + thermal) pretreatment for fermentative hydrogen production from Laminaria japonica using response surface methodology (RSM)”, International journal of hydrogen energy, 36, pp. 9626~9631. (2011).

Symposium and presentation, SPRING, 2013

44

윤여명 , 정다영, 이은진, 조시경, 신항식

POSTER PRESENTATION

P3

음식물폐수 이용 혐기성소화의 암모니아 농도에 따른 미생물 군집 윤여명 , 정다영, 이은진, 조시경, 신항식 한국과학기술원 건설 및 환경공학과 e-mail : ymyun@kaist.ac.kr

Change of microbial community with different ammonia levels on anaerobic digestion from food waste leachate Yeo-Myeong Yun , Da-Young Jeong, Eun-Jin Lee, Si-Kyung Cho, Hang-Sik Shin Department of Civil and Environmental Engineering, KAIST, Republic of Korea

포 스 터 발 표

Keywords 녹색보전성

경제성장성

지구온난화 방지

바이오가스 생산

사회발전성

과학기술성

자율자발성

안정적 암모니아 농도에 따른 자발적 음식물폐수 혐기성소화 운전 미생물 군집도 변화 처리 시스템 구축

Abstract In this study, the performance of anaerobic digestion fed by food waste leachate (FWL) was investigated with or without control of ammonia concentration. In addition, the evolution of anaerobic methanogenic community was investigated using the PCR-DGGE. Similar biogas yield was achieved in both reactor regardless of different free ammonia and acetic acid concentration.

The methanogenic community structure of the seed sludge and anaerobic digestion effluent, respectively, was investigated. A dominant methanogenic shift from hydrogenotrophic to acetoclastic group were observed. Almost all sequences of the anaerobic digester were closely related with the genus Methanosarcina.

초록 본 연구에서는 음식물폐수를 기질로 혐기성 소화 연속 운전 중에 암모니아 농도 조절 유무에 따른 바이오 2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

포스터발표

음식물폐수 이용 혐기성소화의 암모니아 농도에 따른 미생물 군집 45

가스 전환율 및 미생물의 군집도 변화를 비교 분석했다. 그 결과, 두 반응조의 바이오가스 전환율은 암모니 아 농도가 다름에도 불구하고 비슷한 효율을 보였다. 이는 알칼리도 및 pH의 증가에 의한 Free ammonia 와 아세트산의 증가에 의한 반응조의 안정성은 떨어졌으나 누적 농도에 의한 최종적인 바이오가스 전환율 에 저해작용을 주지 않은 것으로 나타났다. 결론적으로 이는 반응조 내부 높은 농도의 암모니아와 아세트 에도 견딜 수 있는 Methanosarcina sp.의 우점에 의해 기인된 것으로 사료된다.

1. 서론 최근 해양생태계 보전을 위한 국제협약 및 폐기 물 해양배출 규제 강화됨에 따라 음폐수의 육상처 리 전환체계 구축의 필요성과 지구온난화를 방지 하기 위한 온실가스 감축 필요성이 대두됨에 따라 화석연료 대체에너지로서 유기성폐기물 혐기성 소 화 등 신·재생에너지를 생산하는 방법이 모색되 고 있다. 이러한 측면에서 혐기성 소화(에너지화) 는 국내·외 유기성 폐기물 관리 추세를 반영한 적절한 육상처리 대안이 될 수 있으며, 환경문제 를 해결하는 동시에 화석연료 대체에너지를 생산 하여 국내 온실가스 감축에 기여할 수 있을 것으 로 기대된다. 현재 국내 유입 유기성 폐기물을 이용한 혐기성 소화조 운전에 있어서 가장 중요한 인자중 하나로 알려져 있는 암모니아(Free ammonia)와 아세트 산 농도는 밀접한 관련이 있으며 이에 따라 미생 물에 저해작용을 일으키므로 안정적이고 지속적인 반응조 운전을 위해 이들 농도를 적정 범위에서 유 지하는 것이 중요하다.1) 따라서 본 연구에서는 음식물폐수 (이하 음폐수) 를 기질로 혐기성 소화 연속 운전 중에 암모니아 농 도 조절 유무에 따른 바이오가스 전환율의 비교 분 석을 했다. 이때 운전 초기와 운전 200일 시점의 미생물 군집 변화 및 운전 중의 암모니아 농도 및 아세트산 누적에 따른 메탄생산 미생물 군집도 변 화에 대해 분석 및 논의하였다.

2. 실험방법 기질로 사용되는 음폐수는 대전시에 위치한 음

식물 자원화 시설에서 채취하였고 1×1 mm sieve 를 이용하여 고형물 제거 및 TS 10%로 조절하기 위해 하수 처리수를 이용해 희석했다. 미생물 식종 을 위한 슬러지는 대전시 하처리장 소화조 유출수 를 TS 2%로 하여 Lab-scale CSTR 반응조(Total volume of 45 L; working volume of 35 L) 2 개 조에 각각 주입했다. 주입 후 5일간 기질 주입 없이 100 rpm으로 교반 이후 기질 주입을 시작했 고 유기물 부하량(Organic loading rate: OLR) 을 0.35 kg VS/m3/d로 시작하여 실제 바이오가 스 전환율이 이론적 전환율의 80% 이상으로 도달 했을 때 단계적으로 OLR(0.7, 1.4 kg VS/m3/d) 을 각각의 목표지점에 도달할 때까지 상승시켰다. 이때 R1과 R2는 같은 OLR에서 내부 암모니아 조 절 유무에 따른 바이오가스 전환율 및 미생물 군집 도 변화 분석을 했다.

3. 결과 및 고찰 200일 운전 동안 반응조 R1은 암모니아 농도 를 600~700 mg NH4+-N/L로 조절한 반면, R2 는 조절하지 않았으며 1,600~1,900 mg NH4+N/L 범위 내외의 농도까지 누적되었다. 이때 알칼 리도 (R1: 3,500~3,800 mg/L as CaCO3, R2: 9000~10,000 mg/L as CaCO3)와 pH(R1: 7.6, R2: 7.9)의 범위는 내부 암모니아 조절유무에 따라 다르게 유지가 되었다. 그러나 R1과 R2의 바이오 가스 전환율은 암모니아 농도가 다름에도 불구하 고 0.86~0.90 m3/kg VS removed로 비슷한 효 율을 보였다. 이는 R2의 누적 암모니아 농도가 현 재까지 보고된 암모니아에 의한 혐기성 소화조의 독성 한계농도인 5,000~6,000 mg NH4+-N/L Symposium and presentation, SPRING, 2013

46

윤여명 , 정다영, 이은진, 조시경, 신항식

보다 훨씬 낮은 수치이다. 따라서 본 실험 결과에 도 pH의 증가에 의한 Free ammonia 비중의 증 가는 했으나 누적 농도에 의한 바이오가스 전환율 에 저해작용을 주지 않은 것으로 나타났다. 반면, 두 개의 반응조 R1, R2의 내부 아세트산 농도를 비 교했을 때, R1은 0~75 mg COD/L, R2 100~320 mg COD/L 각각의 범위를 보였다. 운전 최초 및 200일 운전 이후 내부 미생물 분석 결과 비교에 의하면 R1과 R2 반응조 공통적으로 운전 최초 메탄균 미생물은 주로 Hydrogenotroph methanogen이 6종, Acetoclastic methanogen 이 2종으로 Hydrogenotrophic methanogen 이 우점하는 것으로 나타났으나 200일 운전 이후에는 Acetoclastic methanogen이 7종, Hydrogenotroghic methanogen이 3종으로 바 뀜에 따라 200일간의 연속 운전 동안 미생물 군 집도가 변화한 것으로 나타났다. 이는 반응 초기 에는 성장속도가 빠르고 주위환경 변화에 좀더 유 연성을 지닌 Hydrogenotrophic methanogen 이 발현한 것으로 나타나며 운전 200일 이후에는 반응조의 안정화를 통해 Acetate를 기질로 하는 Acetoclastic methanogen이 우점을 이루는 것으 로 나타났다. 내부 암모니아 조절 유무에 따른 R1과 R2 의 미생물 군집도 변화에 의하면 R1 내부에는 Methanosarcina sp. 2종, Methanosaeta sp.

3종으로 나타났으며 R2 내부에는 암모니아 농 도 누적에 따라 Methanosaeta sp.이 1종으로 감 소한 반면, Methanosarcina sp. 4종으로 증가 한 것으로 나타났다. 이는 미생물의 형태학적 특 성에 따라 암모니아 및 아세트산 농도에 민감한 Methanosaeta sp.의 발현이 감소한 반면 상대적

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

으로 고농도의 암모니아와 아세트산에 비교적 잘 견딜 수 있는 Methanosarcina sp.가 우점한 것으 로 사료된다.2)

4. 결론 암모니아와 아세트산 누적에 의한 바이오가스 전환율의 변화는 없었으나 결론적으로 이는 반응 조 내부 높은 농도의 암모니아와 아세트에도 견 딜 수 있는 미생물종의 우점에 의해 기인된 것으 로 사료된다.

사사 This work was supported by the National Research Foundation of Korea grant funded by the Korean government (MEST) (NRF2012M1A2A2026587).

참고문헌 1. Callia, B., Mertoglua, B., Inancb, B. and Yenigunc, O., “Effect of high free ammonia concentrations on the performances od anaerobic bioreactors” Process Biochem. 40, pp. 1285~1292. (2005).

2. Callia, B., Mertoglua, B., Inancb, B. and Yenigunc, O., “Community changes during start-up in methanogenic bioreactors exposed to increasing levels of ammonia” Environ. Tech. 26, pp. 85~91. (2005).

포스터발표

축산폐수 주입에 따른 음폐수의 유기산 생성 특성 47

POSTER PRESENTATION

P4

축산폐수 주입에 따른 음폐수의 유기산 생성 특성 김문환 , 김민호, 조시경*, 오세은 한밭대학교 건설환경공학과*, 한국과학기술원 건설 및 환경공학과 e-mail : 33mhwan@naver.com

The characteristics of VFA production of food waste leachate and livestock waste water in the conditions of mixture ratio Moon-Hwan Kim , Min-Ho Kim, Si-Kyung Cho*, Sae-Eun Oh Department of Environmental Engineering, Hanbat National University, Republic of Korea Department of Civil and Environmental Engineering, KAIST, Republic of Korea*

Keywords 녹색보전성

경제성장성

사회발전성

축산분뇨

유기산 생산

축산폐수 처리

과학기술성

자율자발성

발효미생물 이용 지역축산분뇨 처리

Abstract The effect of mixture ratio between food waste leachate and livestock waste water on the volatile fatty acid (VFA) production. Mixture ratio was adjusted from 9:1 to 5:5, and external alkaline agent was not added during the acid fermentation. As results, lactate production was increased with the increase of mixture ratio, while propionate was the dominant at lower mixture ratio, and lactate production was minimal under 5:5 of mixture ratio at HRT 3days. VFA yield(VFA/TCOD) was increased by 0.14, 0.22, 0.36, 0.51 and 0.51 from the mixture ratio of 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 and 5:5.

초록 본 연구는 실제 사업장에서 발생되는 음폐수와 축산폐수를 대상으로 산발효 시 혼합비율에 따라 생성되 는 유기산 특성을 관할하는 실험으로 외부 Alkalinity 주입량을 축산폐수로 대체함으로써 경제성을 높이 Symposium and presentation, SPRING, 2013

포 스 터 발 표

48

김문환 , 김민호, 조시경*, 오세은

는 것이 본 연구의 목적이다. 음폐수와 축산폐수의 혼합비율은 부피기준, 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5로 하였 으며, HRT 3일 기준으로 평가하였다. 그 결과, 음폐수의 비율이 높을수록 Lactate의 발생이 많았으며, 축 산폐수의 비율이 높을수록 Propionate의 발생이 많았다. VFA 생산수율은 혼합비율 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5에서 각각 0.14, 0.22, 0.36, 0.51, 0.51로 나타났다.

1. 서론 국내 음식물류 폐기물과 가축분뇨의 발생량은 2009년 기준, 각각 14,118톤/일. 135,761톤/일이 며, 음식물류 폐기물의 경우, 재활용 과정에서 다 량의 음폐수(Food waste leachate, FWL)가 발생 되어 2008년도 기준 9,142톤/일인 것으로 나타났 다. 최근 해양투기가 금지됨에 따라 음폐수의 처 리에 있어서 많은 문제가 되고 있으며, 이에 따른 처리방법으로 메탄발효, 하수처리에서의 외부탄소 원, 제설제, 생분해성 플라스틱 등의 재활용 연구 가 활발히 진행되고 있다. 하지만 국내 음폐수의 경우, 처리에 있어서 pH조절제 등 다량의 약품사 용을 요구하고 있어 경제성 부분에서 상당한 단점 이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 약품대신 축 산폐수(Livestock waste water, LWW)를 음폐수 에 주입하여 산발효 특성 변화를 관찰하였고, 이러 한 결과를 유기성 폐수 처리의 경제적 관리 측면에 기초적 자료로써 활용하고자 한다.

2. 실험방법 2.1 기질 및 식종균 본 연구에 사용된 음폐수는 TCOD 66.0 g/L, SCOD 42.0 g/L, pH 4.1로써 D시의 매립지내 음 식물류 폐기물 자원화시설에서 발생되는 음폐수를 사용하였고, 어느 정도 산발효가 진행되어 VFA 농도가 15.5 g COD/L로 나타났다. 축산폐수는 TCOD 50.5 g/L, SCOD 28.0 g/L, pH 7.9로써 N시의 가축분뇨 자원화 사업장에서 돈분뇨의 고액 분리 후 발생되는 액상부분을 채취하여 실험에 사 용하였고, 식종균은 D시의 하수처리장 소화액을 90℃에서 가열하여 사용하였다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

2.2 회분식 실험 500 ml Bottle(유효용량 300 ml)를 이용하여 음 폐수와 축산폐수를 부피기준, 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5로 혼합하였고, Shaking Incubator를 이용하 여 35℃, 150rpm의 조건으로 실험을 진행하였다. 본 연구는 실제 사업장에서 발생되는 유기성 폐수 의 혼합비율별 산발효 특성을 관찰하는 실험으로 써 별도의 희석이나 pH조절은 적용하지 않았고, HRT 3일을 기준으로 혼합비율별 산발효 효율을 평가하였다.

3. 결과 및 고찰 3.1 혼합비율별 VFA 생산 및 구성 HRT 3일 기준, 음폐수와 축산폐수의 혼합비율 별 VFA생산수율(VFA/TCOD)은 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5에서 각각 0.14, 0.22, 0.36, 0.51, 0.51 로 나타났으며, 단순 부피에 따른 원액 혼합이므 로 TCOD기준으로 보았을 때, VFA생산량 증가 는 5:5에서 415%으로 가장 높았다. VFA 발생 구 성에 있어서 음폐수의 비율이 높을수록 Lactate 의 발생이 많았으며, 축산폐수의 비율이 높을수록 Propionate의 발생이 많았다. 또한 음폐수와 축 산폐수의 혼합비율인 5:5에서는 Lactate가 검출 되지 않은 대신 Valerate가 급격히 증가하는 모 습을 보였다.

4. 결론 1. 음폐수에 대한 축산폐수의 주입량이 증가할수 록 Propionate의 발생량은 증가하였고, Lactate 의 발생은 감소하였다.

2. VFA생산수율 기준, 음폐수와 축산폐수의 혼

포스터발표

축산폐수 주입에 따른 음폐수의 유기산 생성 특성 49

[Fig. 1] Profile of VFA distribution and yield.

[Table 1] VFA Production Yield Mixture ratio of Food waste leachate and Livestock wastewater Yield

9:1

8:2

7:3

6:4

5:5

0.14

0.22

0.36

0.51

0.51

합비율 6:4와 5:5에서 VFA/TCOD가 0.51로 가장 높게 나타났다.

참고문헌

특성에 관한 연구”, 대한환경공학회, 24(6), pp.

957~965. (2002).

2. 환경부., “음식물류 폐기물 처리시설 발생폐 수 육상처리 및 에너지화 종합대책”. (2008).

3. 환경부., “환경통계연감”. (2011)

1. 임성일, 강성재, 김정래, 이병헌., “음식물 쓰 레기와 일차 하수슬러지의 혼합비에 따른 산발효

Symposium and presentation, SPRING, 2013

50

홍용석 , 사공선영, 이세희, 이미영

POSTER PRESENTATION

P5

수동형샘플러(diffusive gradient in thin film probe)를 이용한 물환경내의 용존인(PO43-) 농도 측정 홍용석 , 사공선영, 이세희, 이미영 대구대학교 환경공학과 e-mail : yshong@daegu.ac.kr

The application of diffusive gradient in thin film probe to detect labile phosphate(PO43-) in aquatic environments Yong-seok Hong , Sun-young Sagong, Se-hee Lee, Mi-young Lee Department of Environmental Engineering, Daegu University

포 스 터 발 표

초록 수동형샘플러(diffusive gradient in thin film probe)를 실험실에서 제작하여 물환경내 존재하는 낮은 농도의 인(PO43-)를 측정할 수 있는지 시도해 보았다. 수동형샘플러의 가장 바깥쪽에는 필터가 있고, 중 간에는 아가로스(agarose)로 만든 분산매질(diffusion layer)이 있고, 가장 안쪽에는 인(PO43-)을 강하게 흡착하는 2가철 침전물(ferrihydrite, amorphous ferric iron)로 만들어진 흡착매질로 만들었다. DGT 샘플러 7개를 제작하여, 대구대학교 인근의 저수지(문천지) 2곳과 하천(금호강)지류 4곳에 20시간동안 설 치를 하였다. 1개는 control(blank) 샘플러로 사용하였다. 설치 후 흡착매질에 흡착된 PO43-는 1 mL 1 M NaOH로 탈착시킨후, 몰리브덴 발색법을 이용하여 측정하였다. 그리고 다음 공식을 이용하여 용존 PO43-의 농도를 예측하였다: C=M·Δg/(D·A·t), 여기서 C는 용존인의 농도(mg/L), M은 흡착매질 에 흡착된 PO43-농도, Δg는 agarose 분산젤의 두께 (0.5 mm), D는 PO43-의 분산속도 (7.4 cm2/s), A는 DGT 샘플러 노출 면적 (3.14 cm2), t는 노출 시간(20 hour)이다. 실험결과 저수지의 인의 농도는 0.017, 0.037 mg/L 이었고, 하천지류의 인의 농도는 0.014, 0.28, 0.29, 0.035 mg/L 이었다. 비록 모든 지점에 서 낮은 PO43-농도가 측정되었으나, 저수지와 같이 고인물에서는 낮은 인농도에도 여름에 물온도가 올라 가면 부영양화의 가능성이 있다고 판단되었다. 또한 DGT를 설치한 곳 모두에서 물샘플을 채취하여 인농도 를 측정하려 시도하였으나 낮은 농도로 인해 측정되지 않았다(몰리브덴 발색법의 가장 낮은 측정가능농도 ~0.1 mg/L). 본 연구는 DGT가 하천 및 저수지의 인의 농도를 파악하는데 효과적이라는 것을 보여주었다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

포스터발표

기질 및 미생물 농도에 따른 슬러지 회분식 혐기성 분해능 평가 51

POSTER PRESENTATION

P6

기질 및 미생물 농도에 따른 슬러지 회분식 혐기성 분해능 평가 김상현 , 주현준, 고시현, 조윤수 대구대학교 환경공학과 e-mail : sanghkim1@daegu.ac.kr

Anaerobic Treatability Dependent on the Concentrations of Feed and Microorganism Sang-Hyoun Kim , Hyun-Jun Ju, Si-Hyun Ko, Youn-Su Jo Department of Environmental Engineering, Daegu University Author to whom correspondence should be addressed

Keywords 녹색보전성

경제성장성

사회발전성

과학기술성

자율자발성

신재생에너지

녹색성장

지속가능

고농도 소화슬러지

메탄생성

초록 다양한 기질 및 미생물 주입 농도에 따른 농축슬러지의 혐기성 분해능을 회분식 실험을 통해 평가하였다. 그 결과 F/M (feed to microorganism) 비 0.6 g VS/g VS 이하에서 원활한 혐기성 분해가 진행됨이 확인 되었다. 기질이 고농도 (≤ 30 g VS/L)로 주입되더라도 F/M비가 0.6 g VS/g VS 인 경우 메탄 수율이 유 지되었으며, 반대로 F/M비가 g VS/g VS 이상인 경우에는 기질 농도가 2 g VS/L 이더라도 유기산 축적 및 메탄 발생 감소가 관찰되었다. 따라서, 농축 시설 확충 등 시설 및 운영 변경을 통해 혐기성 소화조 유입 농 도가 높아질 경우, 고농도의 소화 슬러지 보유를 통해 F/M비를 유지하는 방안에 필요할 것으로 사료된다.

Symposium and presentation, SPRING, 2013

포 스 터 발 표

52

김상현 , 주현준, 박종훈, 김은형, 홍영재

POSTER PRESENTATION

P7

홍조류 유래 당 성분 연속 수소발효 시 기질 구성비 및 체류시간의 영향 김상현 , 주현준, 박종훈, 김은형, 홍영재 대구대학교 환경공학과 e-mail : sanghkim1@daegu.ac.kr

Effects of sugar composition and hydraulic retention time on continuous hydrogen fermentation of sugars from red seaweed Sang-Hyoun Kim , Hyun-Jun Ju, Jong-Hun Park, Eun-Hyung Kim, Young-Jae Hong Department of Environmental Engineering, Daegu University Author to whom correspondence should be addressed*.

포 스 터 발 표

Keywords 녹색보전성

경제성장성

사회발전성

과학기술성

자율자발성

저탄소

녹색성장

해조류시장

바이오매스

수소생산

초록 홍조류 유래 당을 이용한 연속 바이오수소 생산 공정 운전 시 기질 구성비와 수리학적 체류시간 (hydraulic retention time, HRT)의 영향을 고찰하였다. 기질로는 glucose, galactose, 혼합당(galactose 8 : glucose 2)이 사용되었으며 총 농도는 15 g/L로 고정되었다. 반응조 형태로는 완전혼합형 반응조 (CSTR, continuously stirred tank reactor)가 사용되었으며, 운전 중 pH는 3 N KOH를 통해 자동적으 로 5.3±0.1 이상으로 조절되었다. 식종균으로는 G 시 소재 공공 하수처리장 내 소화조 슬러지를 사용하 였다. HRT는 12, 9, 6 hr 으로 운전하였으며, 각 조건 별 운전 기간은 총 기간 15일 이상, 안정적 수소 생 산(변동 범위 ±10%) 기간 5일 이상이었다. 그 결과 galactose와 혼합당이 기질로 사용될 경우 glucose에 비해 수소발효 효율이 감소함이 확인되었으며, 이는 galactose의 대사 과정이 glucose에 비해 보다 많은 효소가 필요하기 때문인 것으로 판단된다. 또한 HRT가 감소할수록 수소 수율은 감소하고 수소 생산 속도 는 증가하는 경향을 보였다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

포스터발표

홍조류를 이용한 Biohydrogen생산 타당성 연구 53

POSTER PRESENTATION

P8

홍조류를 이용한 Biohydrogen생산 타당성 연구 윤정준 , 박정훈, 김상현*, 박희등** 한국생산기술연구원 그린소재기술센터, 대구대학교 환경공학과*, 고려대학교 건축사회환경공학부** e-mail : jjyoon@kitech.re.kr

초록 전통적인 수소발효의 기질로 음식물 쓰레기나 생활하수를 이용한 수소생산연구는 활발히 진행되었다. 그러나, 음식물 쓰레기나 생활하수에는 경제적으로 수소발효를 진행할 만큼 충분한 영양분이 포함되어 있 지 않아 효율이 낮은 편이다. 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 새로운 자원의 필요성이 증대되는 가운데 해조류는 수소발효의 원료로서 막대한 잠재력을 가지고 있다. 해조류는 생장성이 우수하고 CO2고정 능력 이 육상실물보다 우수하다. 특히, 홍조류는 가용 재배 면적이 넓고 에너지 전환 수율이 매우 높다. 또한 담 수, 토지, 비료 등 원가가 높은 자원의 사용이 적을 뿐 아니라, 양질의 탄수화물로 이루어져 있다. 이번 연 구에 쓰인 모로코산 우뭇가사리의 탄수화물 함량은 67.3%이고, 갈락토스는 우뭇가리 구성 요소의 주요 단 당이었다. 갈락토스와 글루코스의 농도(5.0-50.5g/L)에 따른 수소 생산율은 각각 1.2-2.8 mol H2/mol galactose, 0.6-1.5 mol H2/ mol glucose 로 갈락토스의 수소 생산율이 더 높았다. 해조류로부터 얻은 당 화액에서는 수소발효가 진행되지 않았다. 이는 해조류 당화과정에서 생기는 발효 저해물질인 5-HMF의 영향으로 확인되었다. 5-HMF의 농도가 1.37g/L일 때 수소 생성량이 50%로 감소하였다.

Symposium and presentation, SPRING, 2013

포 스 터 발 표

54 김동훈, 이지혜, 김미선

POSTER PRESENTATION

P9

음식물쓰레기를 이용한 연속 광발효 수소생산 김동훈 , 이지혜, 김미선 한국에너지기술연구원 청정연료연구단 e-mail: dhkim@kier.re.kr

Continuous photo-fermentative hydrogen production from food waste Dong-Hoon Kim , Ji Hye Lee, Mi-Sun Kim Clean Fuel Center, Korea Institute of Energy Research, Republic of Korea

Keywords

포 스 터 발 표

녹색보전성

경제성장성

사회발전성

과학기술성

자율자발성

초록 본 연구는 음식물쓰레기로부터 수소를 생산하는 2단계의(젖산발효+광합성발효) 통합 발효 시스템을 개 발하였다. 음식물쓰레기는 5 mm 미만의 직경으로 분쇄하여 젖산발효조에 공급된다. 그 외 추가적인 식 종균은 주입하지 않았으며 젖산발효조에서 hydraulic retention time(HRT)을 1일로 하였을 때, 1.9 mol lactate/mol hexoseadded의 높은 젖산생성효율을 보였다. 그 후, lactate fermented effluent(LFE)는 고체 와 액체를 분리하기 위해 침전조로 보냈으며, 분리된 발효액은 수돗물을 이용해 약 20 mM lactate 농도로 희석하여 HRT 3일인 20 L 광수소발효조에 주입하였다. Rhodobacter sphaeroides KD131은 수소생산을 위해 할로겐램프를 사용하여 110 W/m2 세기로 조사하였다. 배양 초기 5일간은 약 30 %의 높은 수소전환 율(SCE)을 보였지만 배양기간이 길어질수록 전환율이 유지되지 못하고 떨어지는 경향을 보였다. 이 시점의 electron balance를 분석한 결과 기질의 30~40%가 수소생산이 아닌 soluble microbial products(SMPs) 생산에 이용된 것으로 나타났으며, 배양기간이 길어질수록 SMPs가 누적되어 수소생성이 억제된 것을 알 수 있었다. 이 실험은 새로운 균으로 교체하여 4회 추가 실시하였으며 똑같은 현상이 반복되었다. 이를 보 완하기 위한 방안으로 0.2% 에탄올을 첨가하였으며 에탄올의 nitrogenase 활성강화효과와 SMPs 생산 억제효과는 이전 실험에서 밝혀진바 있다. 0.2% 에탄올을 20 L 광수소발효조에 첨가한 결과 수소전환율 이 약 50 %로 증가하였으며, SMPs의 생성이 저해되어 수소생성효율이 30 일 이상 유지되었다. 최종적으 로 음식물 쓰레기를 이용한 통합발효시 7.16 mol H2/mol hexoseadded 수소생성효율 및 91.4 L/d/kg의 수 소생산속도를 얻었다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

포스터발표

하수잉여슬러지 혐기소화공정의 탈수/열가용화 적용 검토 55

POSTER PRESENTATION

P10

하수잉여슬러지 혐기소화공정의 탈수/열가용화 적용 검토 김용근 , 박성준, 문세흠, 서형석 삼성물산(주) 건설부문 기술연구센터 e-mail: yk82.kim@samsung.com

초록 하수 잉여슬러지의 혐기소화는 슬러지 감량 및 에너지화를 목적으로 하수처리시설에 적용되었으나, 긴 체류시간 및 낮은 메탄전환율로 인해 에너지화를 통한 경제성 확보에 어려움이 존재한다. 이에 따라, 열처 리를 통해 세포막을 파괴하여 처리시간을 단축시키고, 메탄전환율을 향상시키는 열가용화 전처리공정이 개발되었으나 비용 대비 효과가 잘 알려져 있지 않으므로 시설/운영비를 추산하여 비교검토를 수행하였다. 열가용화공정으로 “탈수→가용화→소화→탈수→처분”과 일반적인 처리공정인 “농축→소화→탈수→처분” 를 비교하였으며, 실적용 문헌값을 바탕으로 시설비는 원단위를 도출하여 추산하였으며, 운영비는 전력 및 폐열판매를 통한 수익과 전력비, 약품비, 탈수케익 처리비 等의 지출을 고려하였다. 슬러지 처리계열의 신 규 설치 시에는 先탈수로 인해 소화조 용적이 감소되어 일반 공정 대비 시설비 절감과, 감량화/탈수율 상 승으로 인한 탈수케익 처리비용 절감을 통해 경제성 향상을 기대할 수 있었다. 반면, 전력생산량 증가로 인 한 운영수익 향상은 상대적으로 크지 않았다. 다만, 국내 적용사례가 거의 없고 적용현장의 슬러지 특성에 따라 변할 수 있는 가용화효율이 탈수케익 처리비용 절감분과 직결되어 있으므로, 경제성 확보를 위해 사 전 적용실험이 필요할 것으로 판단된다.

Symposium and presentation, SPRING, 2013

포 스 터 발 표

56

황호재 , 박인근, 정민기, 양의진, 유명중

POSTER PRESENTATION

P11

와류발생 분리막을 이용한 라이신(L-Lysine) 제조공정 발효액의 균체분리와 부산물(Condensed Molasses Solubles)의 에너지화 황호재 , 박인근, 정민기, 양의진, 유명중 (주)부강테크 e-mail: hjh@bkt21.com

초록

포 스 터 발 표

라이신 생산 공정은 원료의 발효에서부터 시작되며, 발효액의 균체분리에는 원심분리기와 세라믹 멤 브레인이 주로 이용되고 있다. 원심분리기는 균체의 완벽한 제거가 불가능하고, 세라믹 멤브레인의 경우 fouling으로 인한 잦은 CIP(Cleanig in place)와 전력 과다소비의 문제가 있어, 이에 보다 효과적인 균 체분리공정 도입의 필요성이 대두되고 있다. 또한, 후단 공정에서 발생하는 부산물인 CMS(Condensed Molasses Solubles)는 고농도의 유기물과 질소를 함유하고 있어 에너지 생산을 위한 좋은 원료로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 라이신 제조공정 중 발효액의 균체분리에 와류발생 분리막을 적용하여 농축 율 및 경제성을 평가하고, 부산물인 CMS의 혐기성 생분해도(Biochemical Methane Potential) 실험을 통 해 에너지 발생 가능성을 검토하였다. 세라믹 멤브레인과 비교하여 약 30%가량 높은 Flux를 나타냈으며 미세 균체의 유출 없이 안정적인 처리가 가능하였다. 또한, CMS의 혐기 소화를 통하여 생산되는 메탄가스 (169.0 m3 CH4/kg COD at 35℃)로 제조 공정의 에너지를 절감하고, 와류발생 분리막을 병행하여 고농도 질소가 함유된 액비 생산 등 공정 부산물로부터 에너지 회수가 가능할 것으로 판단된다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

포스터발표

유기성폐기물 병합처리 및 바이오가스 발전시스템 개발 적용 사례 57

POSTER PRESENTATION

P12

유기성폐기물 병합처리 및 바이오가스 발전시스템 개발 적용 사례 지상현 , 배민수*, 유영섭** 금호건설 기술연구소, 한국환경공단 환경에너지처*, 대우건설 기술연구원** E-mail: shjee2@kumhoenc.com

Treatment of high strength organic waste and development of the power generation system using the biogas Sang-Hyun Jee , Young-Seob Yu*, and Min-Su Bae** Kumho Institute of Construction Technology, Korea Environment Corporation* Daewoo Institute of Construction Technology**

Keywords 녹색보전성

경제성장성

사회발전성

과학기술성

자율자발성

유기성폐기물처리

지자체처분 비용감소 및 에너지 생산

유기성폐기물 처분 문제 해결

고효율 혐기소화 기술

에너지 생산 및 폐기물 처분 기술을 인식

초록 음식물류폐기물, 하수슬러지 및 가축분뇨 등의 유기성폐기물은 최종 처리와 처분에 다양한 문제를 일으 키고 있으며, 2012년부터 해양처분이 전면 금지되면서 지방자치단체의 유기성폐기물에 대한 처분에 큰 어 려움을 격고 있다. 이에 본 연구에서는 해당 폐기물을 병합하여 처리할 수 있는 시스템을 개발하였으며, 음 식물류폐기물과 하수슬러지가 병합된 유기성 폐기물을 대상으로 고농도와 액상으로 분리하여 액상은 체 류시간 10일 이내의 이상 혐기소화방식으로 처리하고 고농도는 30일 이내의 수평형 단상 혐기소화방식으 로 처리하여 유기성폐기물로부터 발생시킬 수 있는 메탄의 생산을 최대화 시켜, 열병합 발전을 통해 에너 지 생산을 최대화 시킬 수 있도록 적용하였다. 본 연구에서는 유기성폐기물 처분에 최적화된 공정으로 적 용된 사례를 소개하였다.

Symposium and presentation, SPRING, 2013

포 스 터 발 표

58

지상현 , 배민수*, 유영섭**

1. 서론

2. 실험방법

정부에서는 국가 폐기물 에너지화 종합대책 수 립과 더불어, 폐기물 정책의 패러다임 변화가 가속 화되고 있다. 2012년부터 육상폐기물의 해양투기 를 전면 금지하면서 해양투기를 대체할 환경 친화 적인 육상폐기물 처리기술 개발이 절실히 요구되 고 있다. 또한 2030년까지 신재생에너지 보급 목 표를 전체 에너지 소비의 11%까지 높이겠다는 정 부의 정책에 부합하기 위해서는 폐기물 부분의 에 너지화를 가속화 하기 위한 기술개발이 필요하다. 가축분뇨, 음식물류폐기물, 하수슬러지 등의 유

[Fig. 1]에 제시된 기본 공정을 바탕으로, 인천광 역시 송도에 위치한 음식물류폐기물 자원화시설에 서 발생되는 음식물류 80 ton/d과, 인근 하수처리 장에서 발생되는 잉여슬러지 20ton/d을 처리하기 위한 시설을 계획하였으며, 유기성폐기물 총 100 ton/d 용량을 처리할 수 있는 시스템을 구성하였 다. 주요설비는 폐기물 반입 및 고액분리 설비, 액 상 바이오가스화 설비, 고농도 바이오가스화 설비 및 바이오가스 저장 및 발전설비 이다. 기존 처리시설에서 초과하는 용량의 폐기물과,

기성페기물의 성상은 혐기성소화 및 분해에 악영 향을 미치는 성분을 상대적으로 많이 함유하고 있 으며, 영양 밸런스가 불균형하여 소화효율이 저하 될 수 있어, 각 유기성 폐기물의 단독처리 보다 병 합 소화시 상대적으로 효율적이고 경제적이며, 일 정규모 이상이 되면 발생되는 바이오가스를 이용 한 에너지화에 유리한 기술이다. 본 연구에서는 유 기성폐기물을 병합하여 혐기성 처리하는 최적 시 스템을 구축하였으며, 해당 시스템을 바탕으로 적 용된 사례를 소개하였다.

하수잉여슬러지를 병합하여 혐기소화 하는 것으로 계획하였으며, 고농도와 액상으로 분리하여 액상 은 체류시간 10일 이내의 이상 혐기소화방식으로 처리하고 고농도는 30일 이내의 수평형 단상 혐 기소화방식으로 처리하여 유기성폐기물로부터 발 생시킬 수 있는 메탄의 생산을 최대화 시켜, 열병 합 발전을 통해 에너지 생산을 최대화 시킬 수 있 도록 적용하였다. 폐기물의 성상조사를 수행하여 원료성상을 결정하였으며, 가스발전기를 통해 전 기와 온수를 생산하고, 소화조 가온에도 사용하도 록 하였다.

[Fig. 1] Process overview.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

포스터발표

유기성폐기물 병합처리 및 바이오가스 발전시스템 개발 적용 사례 59

[Fig. 1] Process overview.

[Fig. 1] Process overview.

3. 결과 및 고찰 반입 원료의 성상은 총 6회에 걸쳐 성상조사를 진행하여, 최종 유입 원료의 성상을 아래와 같이 결정하였다. 원료의 성상 조사 결과를 바탕으로 고 농도 소화설비와 저농도 액상 소화설비, 바이오가 스 발전설비의 설계인자 및 처리효율을 산정하였 으며, 병합된 유기성 폐기물의 고액분리를 통한 혐 기소화 공정을 구성하여 바이오가스 발생량을 최 대화 시킬 수 있도록 하였다.

[Table 1] Raw Material Characteristics Concentration (mg/L) Loading rate (kg/d) TS TSS VS BOD5 CODCr T-N T-P

80,000 38,000 63,000 89,000 143,000 2,800 650

8,000 3,800 6,300 8,900 14,300 280 65

Symposium and presentation, SPRING, 2013

60

지상현 , 배민수*, 유영섭**

원료를 고액분리하여, 액상 혐기소화 시설에서 80%를 처리하고, 고농도 혐기소화 시설에서 20% 를 처리하는 것으로 적용하였으며, 소화폐액은 기 존 시스템과 연계하여 처리하도록 하였다. 악취 처 리는 인근 소각시설의 연소공기로 공급하여 처리 하는 것으로 계획하였다.

1.9배로 에너지화 효율을 목표로 하였다.

사사 본 연구는 환경부 ECO-STAR Project “폐자 원 에너지화ㆍNon-CO2 온실가스 사업단”에 의해 지원되었습니다.

4. 결론 참고문헌 음식물류 폐기물 80 ton/d와 하수잉여슬러지 20 ton/d를 병합하여 고액분리 후 고농도 소화, 저농도 액상소화 시설 설치 계획을 수립하였으며, 소화효율(VS분해율)은 고농도 소화설비는 75%, 저농도 소화설비는 65%, 발전기 효율은 28.0%로 적용하였다. 에너지화 효율 목표를 산정하여 제시 하였으며, 제3자 공급가능 에너지량의 비율은 투 입원료 폐기물 에너지량의 44%로 설정하였으며, 외부로부터 공급받은 제반 형태의 에너지 소비량 을 고려하여 35%로 설정하였다. 제3자 공급가능 에너지량은 외부로부터 공급받은 에너지 소비량의

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

1. Cesaro A., Belgiorno V., and Naddeo V. “Comparative technology assessment of anaerobic digestion of organic fraction of MSW,” The Sustainable World, Ed. by Brebbia C. A., pp. 355-366. (2011).

2. Speece R. E. “Anaerobic biotechnology for industrial wastewaters”, Archae Press, pp. 69-112. (1996).

포스터발표

수위변동형 공기환원전극 미생물연료전지의 성능 61

POSTER PRESENTATION

P13

수위변동형 공기환원전극 미생물연료전지의 성능 송영채 , 우정희, 최태선, 유규선*, 정재우**, 이채영**** 한국해양대학교 환경공학과, 전주대학교 토목환경공학과*, 경남과학기술대학교 환경공학과**, 수원대학교 토목공학과*** e-mail: soyc@hhu.ac.kr

Performance of air cathode microbial fuel cell with changing water level Young-Chae Song , Jung-Hui Woo, Kyu-seon Yoo*, Jae-Woo Chung**, Chae-Young Lee**** Department of Environmental Engineering, Korea Maritime University, Korea Department of Civil and Environmental Engineering, Jeonju University, Korea* Dept of Environ. Engin., Gyeongnam National University of Science and Technology, Korea** Department of Civil Engineering, The University of Suwon, Korea***

하부의 산화전극부와 산화전극부 상부의 환원전극부로 구성한 수위변동형 공기환원전극 미생물연료전지 는 고안하였다. 산화전극부에는 산화전극을 충진하였으며, 환원전극은 산화전극부의 상부의 수면과 직각으 로 설치하였으며, 산화전극과 환원전극 사이에는 분리막으로 사용한 폴리프로필엔 부직포를 설치하였다. 이때 산화전극은 흑연직물을 스테인리스망에 물리적으로 결합하여 준비하였으며, 환원전극은 탄소나노튜 브에 FePc 및 CuPc를 고정한 촉매를 스테인리스망에 스크린 프린팅하여 제작하였다. 유입폐수는 산화전 극 하부로부터 주입되어 공기환원전극 상부까지 상승한 뒤 환원전극부 하단의 벽에 설치된 솔레노이드 밸브 를 통하여 주기적으로 배출되도록 설계하였다. 따라서, 폐수가 미생물연료전지로 유입되면 수위는 환원전 극의 하단부에서 환원전극부 상단까지 점차적으로 올라간 뒤 환원전극부 하단부의 벽에 설치된 유출밸브가 개방되면 환원전극의 하단부까지 급격하게 배출하게 된다. 준비가 완료된 수위변동형 공기환원전극 미생물 연료전지의 환원전극과 산화전극을 도선으로 연결하여 외부회로를 구성하였으며, 회로에는 30Ω의 외부저 항을 설치하였다. 수위변동형 공기환원전극 미생물연료전지는 30℃의 항온조 내에 설치하였으며, 초기운전 을 위하여 혐기성 소화조에서 채취한 슬러지와 acetate(1,000mg/L), phosphate buffer solution(50mM), mineral(12.5mL/L), vitamin(12.5mL/L)으로 구성된 합성폐수를 3 : 7로 혼합하였으며, 전지에 연속주입 하였다. 초기운전이 완료된 후에는 합성폐수만을 전지에 연속주입하였다. 수위변동형 공기환원전극 미생물 연료전지를 운전하는 동안 DMM(digital multimeter, Keithley 2700)과 컴퓨터를 이용하여 미생물연료전 지에서 발생하는 전압을 모니터링 하였다. 수위변동형 공기환원전극 미생물연료전지를 연속운전한 결과 관 측한 전압은 운전 3-4일경부터는 약 0.4V 내외를 유지하였다. 수위변동형 공기환원전극 미생물연료전지의 전압이 안정화된 후에 외부회로를 개방하여 OCV 값을 측정하고, 분극실험을 수행하였다. OCV는 651mV으 로 측정되었으며, 최대전력밀도는 140.8W/m3로서 높은 최대전력수율을 얻을 수 있었다. 수위변동형 공기 환원전극 미생물연료전지는 실용화 가능한 미생물연료전지 형상 중의 한가지로 평가되었다.

Symposium and presentation, SPRING, 2013

포 스 터 발 표

62

송영채 , 우정희, 최태선, 유규선*, 정재우**, 이채영****

POSTER PRESENTATION

P14

분리막에 수직인 3차원 공기환원전극 미생물연료전지의 성능 송영채 , 우정희, 최태선, 유규선*, 정재우**, 이채영**** 한국해양대학교 환경공학과, 전주대학교 토목환경공학과*, 경남과학기술대학교 환경공학과**, 수원대학교 토목공학과*** e-mail: soyc@hhu.ac.kr

Performance of microbial fuel cell with 3 dimensional air cathode perpendicular to separator Young-Chae Song , Jung-Hui Woo, Kyu-seon Yoo*, Jae-Woo Chung**, Chae-Young Lee**** Department of Environmental Engineering, Korea Maritime University, Korea Department of Civil and Environmental Engineering, Jeonju University, Korea* Dept of Environ. Engin., Gyeongnam National University of Science and Technology, Korea** Department of Civil Engineering, The University of Suwon, Korea***

포 스 터 발 표

지금까지 연구된 여러 가지 형상의 미생물연료전지들의 특징들을 조합하여 운전이 용이하고 규모확대 가 가능하며 전력생산 성능이 대단히 우수한 새로운 형상의 분리막에 수직인 3차원 공기환원전극 미생물 연료전지를 고안하였으며, 합성폐수를 이용한 성능시험을 수행하였다. 성능시험에 사용된 3차원 공기환 원전극 미생물연료전지는 3개의 산화전극부, 4개의 배수로, 그리고 산환전극부 상부 및 양쪽 면에 설치된 분리막으로 구성하였다. 미생물연료전지 하단에는 다공판으로 된 유입부를 설치하여 폐수가 산화전극부 로 유입되도록 하였으며, 폐수는 산화전극부를 통과한 뒤 양쪽 벽면을 월류하여 배수로로 이동하도록 설 계되었다. 산화전극부 상부에 설치된 분리막으로는 부직포를 사용하였으며, 부직포 위에는 환원전극을 설 치하였다. 또한, 0.1μm 한외여과막을 2겹을 겹쳐 산화전극부의 양쪽 벽면으로 사용하였으며, 산화전극부 를 통과한 폐수 일부가 한외여과막을 투과함으로서 벽면 환원전극으로의 양성자 전달에 도움을 주도록 하 였다. 준비된 3차원 공기환원전극 미생물연료전지는 초기운전을 위하여 혐기성 소화조에서 채취한 슬러지 를 식종하였으며, acetate, phosphate buffer solution, minerals, vitamins로 구성된 합성폐수를 연속 주입하였다. 3차원 공기환원전극 미생물연료전지를 운전하는 동안 DMM(digital multimeter, Keithley 2700)과 컴퓨터를 이용하여 전지에서 발생하는 전압을 관측하였다. 3차원 공기환원전극 미생물연료전지 를 연속 운전하는 동안 누수 등의 운전상의 문제는 전혀 발생하지 않았으며, 관측한 전압은 안정하게 유지 되었다. 3차원 공기환원전극 미생물연료전지의 전압이 안정화되고 난 뒤 외부회로를 개방하여 OCV 값을 측정하였으며, 외부저항을 단계적으로 감소시키는 방법으로 분극실험을 수행하였다. 이때 3차원 공기환 원전극 미생물연료전지에서 얻어진 최대전력수율은 평균 최대전력밀도는 497.02W/m3(401-648W/m3) 로서 세계최고 수준이었다. 분리막에 수직으로 설치된 3차원 공기환원전극 미생물연료전지는 운전의 용이 성과 규모확대성 그리고 전력생산수율 등으로 평가할 때 현재 실용화에 가장 근접한 미생물연료전지 형상 중의 한가지로 평가되었다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

포스터발표

빛과 영양염류 환경에 따른 시아노박테리아의 성장특성 63

POSTER PRESENTATION

P15

빛과 영양염류 환경에 따른 시아노박테리아의 성장특성 김현우 , 전만성, 이만식, 김억수, Bruce E. Rittmann* 한국생산기술연구원 친환경청정기술센터, The Biodesign Institute at Arizona State University* E-mail: hyunwoo.kim@kitech.re.kr

Growth Characteristics of Single Cell Cyanobacteria According to Light Irradiance and Nutrient Conditions Hyun-woo Kim , Man-seong Jeon, Man-sig Lee, Eok-soo Kim, Bruce E. Rittmann*

초록 The growth characteristics of single cell cyanobacteria (Synechocystis sp. PCC6803) can be controlled by the light irradiance (LI), the concentration of an inorganic nutrient, or both. We propose a novel multi-component kinetic model that multiplies a LI self-inhibition model for a spatially average LI times a Monod model for the minimum-limiting nutrient. We test the model with batch experiments that allow us to estimate each kinetic parameter independently and accurately.

Experimental results for limitation by LI and each nutrient match well with the patterns predicted by the model. The estimated parameters are maximum specific growth rate (mmax) = 2.8 d-1,halfmaximum-rateLI(KL)=11Wm-2,half-inhibition-rateLI(KL,I)=39Wm-2,andhalf-maximum-ratecon centrationsforinorganiccarbon(KS,Ci)=0.5mgCL-1,inorganicnitrogen(KS,Ni)=1.4mgN/L-1,andinorgani cphosphorus(KS,Pi)=0.06mgPL-1. Compared to algae, PCC6803 has a relatively high mmax, which makes it a fast-growing R-strategist (i.e., a copiotroph). Its K values identify the ranges of LI and nutrient concentrations that PCC6803 needs to achieve a high specific growth rate.

Symposium and presentation, SPRING, 2013

포 스 터 발 표

64

강석태 , 최선미, 김동훈*

POSTER PRESENTATION

P16

탄소기반 나노물질을 이용한 기질 내 지방산의 분리기술 강석태 , 최선미, 김동훈* 경희대학교 사회기반시스템공학과, 한국에너지기술연구원 청정연료연구단* e-mail : seoktae.kang@khu.ac.kr

Separation of fatty acids in growth medium by carbon-based nanomaterials Seok-tae Kang , Seon-Mi Choi, Dong-Hoon Kim* Department of Civil Engineering, Kyung Hee University, Republic of Korea Clean Fuel Center, Korea Institute of Energy Research, Republic of Korea*

포 스 터 발 표

초록 지방산은 바이오디젤, 계면활성제, 윤활유 및 건강보조식품등으로 다양하게 이용되고 있어 이에 대한 수 요가 증가하고 있으나, 원료물질의 공급부족과 기존 생산공정의 비경제성에 따라 다양한 제조법에 대한 연 구가 진행되고 있다. 이중 광합성세균을 이용하여 미생물로부터 분비된 지방산을 기질로 분비시키는 연구 는 기질에 존재하는 미량의 지방산을 기질과 분리하는 기술이 핵심이다. 이를 위해 본 연구에서는 기질내 에 미량으로 존재하는 지방산을 회수할 수 있는 후속공정을 위해 탄소기반 나노물질을 이용한 지방산의 분 리·회수기술을 개발하였다. 회수를 위한 지방산 흡착제로 흑연을 팽창시켜 평면상의 다공성 팽창흑연 소 재를 제작하였고, 이를 이용하여 지방산이 포함된 용액내에서의 흡착특성을 회분식 실험 및 연속컬럼을 이 용한 실험을 통해 평가하였다. Stearic acid를 이용한 실험에서 탄소기반의 팽창흑연은 최대 8.8 g/g의 비 흡착량을 나타내었다. 흡착후 원심분리를 통해 흡착된 지방산을 물리적으로 분리하였으며, 이때 흡착량대 비 회수율은 약 65%로 나타났다. 분리된 지방산은 기질농도대비 5.1배 농축되어 후속 분리공정의 효율성 을 증진시킬 수 있는 것으로 나타났다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

포스터발표

음식물폐수 혐기성 소화 시 메탄 발생 극대화를 위한 유지성분 전처리 최적화 65

POSTER PRESENTATION

P17

음식물폐수 혐기성 소화 시 메탄 발생 극대화를 위한 유지성분 전처리 최적화 이채영 , 최재민, 나동채, 이재기* 수원대학교 토목공학과, (주)엔바이로앤에너지* e-mail: chaeyoung@suwon.ac.kr

ABSTRACT 음식물폐수에 평균 12.0% 함유된 유지성분은 비중이 낮아 채소나 과일류에 포함된 섬유질과 결합하여 혐기성 소화조 상부로 부상한다. 부상된 성분들은 스컴으로 변환되어 혐기성 소화조 상단에 두꺼운 층을 형 성하여 교반, 미생물과 기질의 접촉 등을 방해하며 혐기성 소화조 운전의 실패의 원인 중 하나로 작용한다. 또한, 음식물폐수 내 존재하는 불포화지방산의 경우에도 가수분해 되어 긴사슬지방산(long chain fatty acids, LCFA)을 형성하여 혐기성 소화조의 성능을 저해한다. 따라서, 본 연구에서는 음식물폐수 내 존재 하는 유지성분만을 분리하여 알칼리-열 병합전처리를 통해 혐기성 소화 시 저해요인을 제거하고 메탄 발 생량을 극대화 하고자 하였다. 알칼리-열 병합전처리의 최적화를 위해 반응표면분석법(response surface methodology, RSM)을 이용하였다. 전처리를 수행하지 않은 유지성분에서는 최종 누적 메탄발생량 및 최 대 메탄발생율은 각각 281.4±2.6 mL CH4/g VS, 12.0±1.3 mL CH4/g VSㆍd 로 나타났다. 전처리를 수 행한 유지성분에서는 전처리를 수행하지 않은 유지성분에 비해 최대 메탄 발생율이 높게 나타나 혐기성 소 화 시 체류시간 감소 및 안정적 운전에 효과적인 것으로 판단된다.

사사 본 논문은 중소기업청에서 지원하는 2012년도 산학연공동기술개발사업(No. C0033389)의 연구수행으 로 인한 결과물임을 밝힙니다.

Symposium and presentation, SPRING, 2013

포 스 터 발 표

66

송영채 ,유황룡, 고인범, 전양근

POSTER PRESENTATION

P18

주방용 오물분쇄기를 연계한 음식폐기물의 중온·고온에서의 수소가스발생 및 특징 이채영 , 유황룡, 고인범, 전양근 수원대학교 토목공학과 , 코오롱워터앤에너지 미래성장연구소 e-mail : chaeyoung@suwon.ac.kr

초록

포 스 터 발 표

2011년 음식물류폐기물의 발생량은 13,264톤/일로 전체 생활폐기물의 27.7%를 차지하고 있으며 2008 년부터 2011년까지의 발생량은 13,264∼14,026 톤/일로 점차 증가하고 있다(환경부, 2012). 특히 음식물 류폐기물은 방치 시 해충과 악취 등의 문제가 발생하며 소각 시 음식물 자체의 수분으로 인해 추가적인 연 료가 필요하게 된다(주택도시연구원, 2006). 신·재생에너지 중 수소가스는 높은 상업적 가치를 갖고 다 양한 산업에 공급이 가능하며 깨끗한 에너지로 발생되는 산생성단계의 잔존물에서 메탄생산이 가능한 장 점이 있다(Fang & Liu, 2002). 본 연구에서는 음식물류폐기물의 방치 시 발생되는 위생문제를 해결하기 위해 주방용 오물분쇄기를 연계하여 중온 및 고온에서 청정에너지인 수소가스를 발생하는 혐기성 회분식 실험을 수행하였다. 또한 오물분쇄기 전 후의 음식물류폐기물의 특징을 분석하고자 체가름시험을 하였다. 오물분쇄기 전 4.75mm 이상이 90% 이며 오물분쇄기 후 2.00∼4.75 mm가 35.74%, 0.85∼2.00mm가 19.07%로 나타났다. 또한 최대수소가스발생량은 중온에 비해 고온에서 약 2.97배 높게 나타나 중온에 비 해 고온에서 더 효율적이다. 입경에 따른 수소가스발생량은 0.85∼2 mm가 1.70 mol H2/mol hexose로 가장 높게 나타났다.

사사 본 연구는 국토해양부가 출연하고 한국건설교통 평가원에서 위탁시행한 2009년도 성능ㆍ환경 복 원 기술(07도시재생04B)에 의한 도시재생 사업단 의 지원으로 수행되었습니다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

참고문헌 1. 환경부, “2011 전국폐기물통계”, (2012).

2. 주택도시연구원, “아파트 음식물 쓰레기의 효율적 감량요소 기술의 개발:목질바이오칩을 활 용한 음식쓰레기 소멸기술을 중심으로”, (2006).

3. Fang, H. H. P. and Liu, H., “Effect of pH on hydrogen production from glucose by a mixed culture”, Bioresource Technology 82, pp. 87~93, (2002).

포스터발표

음식물 탈리액의 가용화 및 산생성이 온도에 미치는 영향 67

POSTER PRESENTATION

포스터발표 P19

탄소기반 나노물질을 이용한 기질 내 지방산의 분리기술 전항배 , 전동걸, 임현숙, 안찬현, 변병수* 충북대학교 환경공학과, 한국환경공단 * E-mail: jhbcbe@cbnu.ac.kr

Temperature effects on solubilization and acidification of food waste leachate Hang-Bae Jun , Dong-Jie Tian, Hyun-Sook Lim, Chan-Hyun An, Byoung-Su Byun* Department of Environmental Engineering, Chungbuk National University, Republic of Korea Korea Environment Corporation*

초록 Solubilization and acidification of the food waste leachate were tested at various temperatures in 116 hr. Solubilization efficiencies of the food waste showed high at elevated temperatures, which showed 35.8% and 32.6% in terms of SCOD and VSS, respectively at 70℃. Solubilization efficiencies of protein and carbohydrate was also high at 70℃, and that of carbohydrate was 90.1% which was much higher than that of protein at 70℃. Solubilization rates of protein increased gradually as temperature increased to 70℃, however, those of carbohydrate increased up to 60℃, then they decreased rapidly above 60℃. Activation energy for protein, 5554 cal/mol was much higher than that for carbohydrate, 3,763 cal/mol. Lactic acid increased in a first 30hr operation and decreased after it reached maximum level. Acetic acid increased continuously from the early experiments, and then propionic acid appeared followed by butyric acid. The levels of both propionic and butyric acids were as low as 1,000mg/L, while the maximum concentrations of lactic and acetic acids were 10,500 and 5,000 mg/L at 60 and 55℃, respectively. Maximum increase in acetic acid occurred at 55℃ and its production efficiency was 69.3%.

Symposium and presentation, SPRING, 2013

포 스 터 발 표

68

전향배 , 전동걸, 임현숙, 안찬현, 변병수*

1. 서론

3. 결과 및 고찰

최근 음식물 쓰레기와 같은 유기성폐기물은 혐 기성소화 시 메탄이 발생하게 되며, 이는 곧 바로 에너지원으로 활용됨으로써 화석연료를 대체할 훌 륭한 바이오에너지가 될 수 있다.1) 혐기성 소화공 정은 가수분해, 산생성, 메탄발효 세 개의 큰 단계 로 구분될 수 있으며2), 그 중 가수분해는 단백질, 다당류 및 지방과 같은 고분자유기물을 아미노산, 단당류 및 고급지방산이 저급지방산으로의 저분자 물질로 만들어져 미생물들로 하여금 이러한 영양 분을 이용하여 메탄생성이 이루어지게 한다. 유기

3.1 온도에 따른 가용화율 실험기간동안 35℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 70℃의 각각의 VS 제거효율은 [Table 1]에 나타낸 바와 같이 27.3%, 27.1%, 28.1%, 30.6%, 31.5%, 32.6% 이였다. VS의 감소는 70℃에서 가장 컸 으며, 온도가 낮아 질수록 감소는 떨어지는 것을 [Fig. 1]에서 볼 수 있다. VS와는 반대로 SCOD는 Fig. 5에서 보듯이 시간이 지남에 따라 농도가 높 아지는 것을 볼 수 있는데 각각 온도의 가용화율은 27.4%, 35.2%, 30.1%, 33.4%, 33.7%, 35.8%로

성폐기물의 혐기성 분해에 영향을 미치는 인자는 미생물의 활성, 환경인자, 기질의 특성 등으로 구 분되어지며, 회분식 반응조를 이용한 혐기성생분 해도 평가실험은 실험의 목적에 따라 서로 다른 반 응의 제한 인자들이 고려할 수가 있다. 따라서, 본 연구에서는 혐기성 회분식 실험을 통하여 각 온도 별 VFAs 생산 및 가용화율에 미치는 영향을 평가 하고자 하였다.

VS가 제거되는 농도와 SCOD가 증가하는 농도가 비슷한 수치를 나타내었다.

2. 실험방법 실험은 116시간동안 이루어 졌고 온도는 각각 35℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 70℃에서 수행하 였으며, 실험에 사용된 회분식 반응기는 500mL의 serum bottle를 사용하였다. 음식물 탈리액과 메 탄슬러지는 0.7:1의 비율로 혼합하여 사용하였으 며, 실험 시작 전 혐깃조건을 맞춰주기 위하여 헬 륨가스로 퍼징하였다.

4. 결론 실험기간동안 35℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 70℃의 각각의 VS 제거효율은 27.3%, 27.1%, 28.1%, 30.6%, 31.5%, 32.6% 이었으며, 온도에 따른 가용화율 또한 각각 27.4%, 35.2%, 30.1%, 33.4%, 33.7%, 35.8%를 나타내었다.

참고문헌 1. Tafdrup S., “Viable energy production and waste recycling from anaerobic digestion of manure and other biomass materials”, Biomass and Bioenergy, 9(5), pp. 303~314. (1995).

[Table 1] Solubilization Rates Accroding to SCOD and VS Solubilization rate (%) Item 35˚C

45˚C

50˚C

55˚C

60˚C

70˚C

SCOD base

27.4

35.2

30.1

33.4

33.7

35.8

VS base

27.3

27.1

28.1

30.6

31.5

32.6

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

포스터발표

음식물 탈리액의 가용화 및 산생성이 온도에 미치는 영향 69

[Fig. 1] Process overview.

2. Kim, M., Gomec, C. Y., Ahn, Y. and Speece, R. E., “Hydrolysis and acidogenesis of particulate organic material in mesophilic and thermophilic anaerobic digestion”,

Environmental Technology, 1183~1190. (2003).

24,

pp.

Symposium and presentation, SPRING, 2013

70

전향배 , 임현우, 양효진, 이봉규*

POSTER PRESENTATION

P20

중온 및 고온 혐기성 소화에서 유기물 부하가 미치는 영향 전항배 , 임현우, 양효진, 이봉규* 충북대학교 환경공학과, 충청북도 보건환경연구원* E-mail: jhbcbe@cbnu.ac.kr

Effect of organic load rate in the mesophilic and thermophilic anaerobic digestion Hang-Bae Jun , Hyun-Woo Lim, Hyo-Jin Yang, Bong-Gyu Lee* Department of Environmental Engineering, Chungbuk National University, Republic of Korea Chungbuk research institute of health & environment*

포 스 터 발 표

초록 본 연구는 음식물쓰레기를 혐기성 소화를 이용하여 중온 및 고온에서의 OLR에 따른 처리효율을 평가하 였다. 실험은 중온 (35°C) 및 고온(55°C)의 온도조건에서 연속실 실험을 실시하였다. 산발효조에서 Acetic acid의 경우 원수에 비해 중온에서 30, 32, 35%의 증가를 보였고, 고온은 40 , 41%의 증가를 보여 중온보 다 고온에서 1.2배 정도 더 높은 농도를 보였다. SMP(Specific Methane Production)는 중온에서 조건별 0.29, 0.26, 0.15 L CH4/gCODadded이고, 고온에서 0.26, 0.21 L CH4/gCODadded로 나타났다.

1. 서론 음식물쓰레기와 같은 유기성 폐기물은 혐기소 화 과정으로 알려진 미생물학적 분해과정을 거치 며 일부가 메탄으로 전환되는데, 이는 곧 바로 다 양한 에너지원으로 활용됨으로써 화석연료를 대체 할 훌륭한 바이오 에너지가 되고 있다.1) 우리나라는 지속적인 산업발전과 생활수준의 향 상으로 음식물쓰레기와 같은 유기성폐기물 발생 량이 점차적으로 증가하고 있다. 이러한 유기성폐 기물의 처리방법으로는 대부분 직매립 또는 해양 투기에 의존해왔지만, 런던협약에 의해 2012년부 2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

터 해양투기가 금지 되었다. 한편 저탄소녹색성장 을 국가성장의 패러다임으로 제시된 사회적 배경 에 힘입어 유기성폐기물의 처리방법으로 최근 에 너지 회수를 도모할 수 있는 혐기성 소화공정이 주 목을 받고 있다. 본 연구에서는 음식물 쓰레기를 이용하여 lab sacle의 이상 혐기성 소화를 중온과 고온으로 나 누어 수행하였다. HRT와 OLR(Organic Loading Rate)을 3단계에 걸쳐 실험을 시행하여 각 단계별 로 시스템에서의 효율을 평가하였다.

포스터발표

2. 실험방법 본 실험에서 사용된 이상 혐기성 소화조의 실험 장치는 온, 고온 모두 산생성 반응조, 농축조, 메 탄생성 반응조와 가스포집기로 구성되어있다. 중 온소화조와 고온소화조 각각 산생성 반응조는 완 전혼합 반응조(CSTR)로 유효용적 32L, 농축조는 20L, 메탄생성 반응조는 132L 이다. 이 공정은 run1 , run2, run3의 3가지의 조건으로 운전을 하 였다. run1은 전체 HRT는 21.5일, 메탄생성조의 유기물 부하는 6 kg TCOD/m3/day이고, run2는 전체 HRT는 18일 이고, 메탄생선조의 유기물 부 하는 7 kg TCOD/m3/day이고. run3는 전체 HRT 는 14일 이고, 메탄생선조의 유기물 부하는 10 kg TCOD/m3/day로 운전하였다.

3. 결과 및 고찰

중온 및 고온 혐기성 소화에서 유기물 부하가 미치는 영향 71

높은 농도를 보여주고 있다.

[Fig. 2]의 SMP(Specific Methane Production) 는 중온에서 조건별 0.29, 0.26, 0.15 L CH4/ gCODadded이고, 고온에서 0.26, 0.21 L CH4/ gCODadded로 부하변동에 따른 초기 발생량은 고온 소화가 더 높게 나타났으나, 정상상태 도달 후 중 온소화에서의 메탄가스 발생량이 많아졌다.

4. 결론 중온 산발효 조보다 고온 산발효조가 acetic acid의 생성이 약 1.2배 더 많이 생성 되었지만, 산 발효 최종산물인 acetic acid로의 전환율은 중온에 서 높게 나타났다. 초기 가스발생량은 중온소화에 비해 고온소화가 높게 나타나고 있으나, 중온소화미생물이 안정화 되면서 중온소화의 메탄가스 발생량이 높게 나타 나고 있다.

3.1 온도 및 OLR에 따른 VFAs 변화 및 메탄생성 특성

참고문헌 [Fig. 1]은 중온과 고온산발효조 유출수의 acetic acid의 변화를 나타낸 것이다. 중온의 경우 각각 조건 별 acetic acid의 농도 변화는 원수에 비해 30, 32, 35%의 증가를 보였는데 유기물부하율이 증가함에 따라 산발효 최종산물인 acetic acid의 생성도 증가하고 있는 것을 보이고 있다. 고온의 경우 각 조건별 40 , 41 %로 중온에 비해 약 1.2배

1. Tafdrup S., “Viable energy production and waste recycling from anaerobic digestion of manure and other biomass materials”, Biomass and Bioenergy. 9(5), pp. 030~014.

(1995).

[Fig. 1] Acetate Concentration of The Acid Fermentation According to the OLR.

[Fig. 2] Time series of SMP according to temperature and OLR. Symposium and presentation, SPRING, 2013

72

장형석, 강기훈

POSTER PRESENTATION

P21

음식물 소화액의 전기분해 및 생물학적 처리특성 연구 장형석 , 강기훈 대림산업 기술개발원 E-mail: jang36090@daelim.co.kr

Electrochemical and biological treatment of anaerobic supernatant of food wastes Hyung-Suk Jang , Ki-Hoon Kang, Technology Research & Development Institute, Daelim Industrial Co., Korea

포 스 터 발 표

Abstract In this study, Anaerobic supernatant treatment of food wastes was studied for optimization, Electrochemical and biological treatment were employed. Chloride ion could be used for electrolyte during the electrolysis, on the contrary, The generated HOCl during the electrolysis could affect biosolid in biological treatement, In biological batch test of A2O, The removal efficiency of COD and nitrate showed the possibility of biological treatement. About 200mg/L of HOCl is estimated not to affect biosolid in biological treatement.

초록 본 연구는 음식물 혐기소화액의 최적처리방안에 대한 연구를 수행한 것으로 음식물 소화액의 고농도 염 소이온농도를 이용하여 전기분해를 수행하였다. 전기분해과정 중 발생하는 차아염소산은 산화제로서 전 기분해처리에는 유리한 요소로 작용하지만, 생물학적 처리시에는 불리한 요소로 작용할 것으로 예측되었 다. 60시간의 A2O 회분식 실험결과 종속영양탈질을 주로한 COD 및 질산성 질소가 처리되는 것을 확인 하였으며, 전기분해에서 발생한 약 200mg/L의 차아염소산은 독성을 크게 주지 않은 것으로 판단되었다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

포스터발표

1. 서론 음식물은 높은 농도의 탄소원을 함유하고 있어 많은량의 바이오가스를 발생시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 소화액의 오염물질 농도는 매 우 높아 처리에 많은 어려움이 있다. 이에 대해 화 학적 처리, 생물학적 처리등 많은 처리방법을 강구 하고 있으나 막대한 시설비 및 운전비 등으로 많은 어려움을 지니고 있다. 화학적 처리의 경우 많은 량의 약품 사용량, 생물학적 처리의 경우 많은 체 류시간을 요구하는 점이 큰 문제점으로 보여진다. 이에 대해 전기분해처리 방법이 대안이 될 수 있 다.1) 특히 음식물 소화액은 높은 농도의 전해질을 함유하고 있어 전기분해 처리에 유리한 특성을 지 니고 있다.2) 그러나 후처리로서 생물학적 처리 도 입시에는 전기분해시 발생하는 차아염소산으로 인 해 생물학적 영향을 줄 수 있을 것으로 판단된다. 실제 전기분해에서 발생하는 차아염소산을 이용하 여 소독처리하는 사례도 나타나고 있다.3) 본 연구 에서는 전기분해처리수를 대상으로 A2O의 Batch Test를 수행하였으며, 실험을 통해 생물학적 처리 가능성을 살펴보고자 하였다.

2. 실험방법 2.1 전기분해 방법 전기분해에 사용된 양전극재질은 Ti/RuO2을, 음전극재질은 SUS를 사용하였으며 전력공급은 10A 까지 전류공급이 가능한 DC power supplyer 를 사용하였다. 전기분해 실험장치는 Batch식으로 수행하였으 며 1 시간 운전한 후 시료를 채취하여 오염물질 을 분석하였다. 전기분해장치의 전극재질의 특성 을 [Table 1]에 나타내었다.

[Table 1] The Characteristics of Electrods Anode

Cathod

Ti/RuO2

SUS

Area of electrodes Current density Current(A) (cm2) (mA/cm2) 45

3

67

음식물 소화액의 전기분해 및 생물학적 처리특성 연구 73

2.2 생물학적 처리방법 전기분해 후의 생물학적 처리 영향을 살펴보기 위하여 전기분해 처리수를 원수로 한 실험을 수행 하였다. 이 때 전기분해 전 처리수는 원심분리기로 분리한 상등액을 사용하였다. 생물학적 고도처리 가능성을 살펴보기 위하여 반응조내에 혐기조건, 호기조건, 무산소조건을 각각 4 시간, 44 시간, 12 시간을 주어 Batch식으로 수행하였다. 150 ml 실 험병에 하수슬러지와 원수를 각각 50 ml씩을 반 응시켰다. 이 때 4시간 단위로 시료를 채취하였으 며, 이 때 분석한 항목은, COD, 질산성 질소를 대 상으로 하였다. 실험병에 혐기 및 무산소조건을 유 지시에는 실험병의 기밀을 유지할 수 있도록 N2가 스를 purging하여 혐기, 무산소조건을 유지할 수 있도록 하였으며, 호기조건에서는 소형 blower와 ball type diffuser를 통하여, 실험병에 호기조건 을 유지할 수 있도록 하였다.이 때 식종된 슬러지 의 MLSS 및 MLVSS농도는 원수와의 혼합전 각각 8,200 mg/L 6,100 mg/L 정도의 하수 반송슬러 지를 이용하였다.

3. 결과 및 고찰 3.1 전기분해 처리결과 COD농도는 원수 8,400mg/L에서 전기분해를 통해 약 1,490 mg/L 까지 처리가 가능함을 알 수 있는데, 이는 전기분해를 통해 발생된 산화제 HOCl에 의하여 처리효과가 발생한 것으로 풀이 된다(식 1, 2).

At the anode : 2Cl- → Cl2 +2Cl2+ OH- ⇔ HOCl + Cl-

(1) (2)

총 인의 농도는 135에서 50 mg/L까지 처리가 가능하며 초기 30분 동안에는 처리효율이 발생하 다가 그 이후부터는 반응이 전혀 발생하지 않았다 [Fig. 1]. 인처리는 전기분해메카니즘에 의한 것은 아닌 것으로 판단되며, 유기성 또는 부유성 인이 제거된 이후 별도의 처리는 일어나지 않은 것으로 Symposium and presentation, SPRING, 2013

74

장형석, 강기훈

판단된다. 용존성 물질인 암모니아성 질소의 경우 차아염소산에 의해 질산화 및 탈질이 일어나며, 반 응식 3, 4에 의하여 암모니아가 제거되고, 반응식 5에 의하여 질산성 질소가 소폭 증가하고 있은 것을 파악할 수 있다. 반응결과 암모니아성 질소는 100% 처리가 가능 하며, 질산성질소는 20에서 380 mg/L로 증가하였 음을 [Fig. 8]을 통해 알 수 있다.

HOCl + (2/3) NH3 → (1/3) N2 + H2O + H+ + Cl(3) HOCl + (2/3) NH4+→ (1/3) N2 + H2O + (5/3) H+ + Cl(4) + HOCl + (1/4) NH4+→ (1/4) NO3 + (1/4)H2O + (3/2) H + Cl (5) 3.2 생물학적 처리결과 TiRuO2양전극을 이용한 전기분해 반응 후에는 식 1, 2에 의하여 차아염소산이 발생한다. 차아염소 산은 식 3~5에 의하여 염소이온으로 환원되어지는 데, 암모니아성 질소가 모두 처리가 될 경우, 식, 1, 2 반응에 의하여 차아염소산은 시스템내에 축적되 게 된다. 그와 관련된 결과를 [Fig. 3]에 나타내었 다. 그림에 나타난 바와 같이 암모니아성 질소 제거 가 거의 완료된 시점인 약 45분 이후에는 차아염소 산 농도가 지속적으로 증가함을 볼 수 있다. 차아염 소산은 정수처리시설에서 소독제로 사용되는 대표 물질로 생물학적 처리에 영향을 줄 수 있을 것으로 판단하였다. 본 연구에서는 차아염소산 200 mg/L

[Fig. 1] COD, TP concentration during the electrolysis of the anaerobic supernatant.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

농도의 전기분해 처리수를 대상으로 Batch식 생물 학적 고도처리를 시도하였고 그 결과를 Fig. 4 나 타내었다. 그림에 나타난 바와 같이 차아염소산 농 도 약 200 mg/L 수준에서는 생물학적 처리에 큰 영향을 주지 않는 것으로 파악되었다. 초기 혐기조 반응조건에 단시간(4시간)에 COD 및 질산성 질소 의 농도가 급속히 제거된 것을 알 수 있으며, 호기 시간(44시간)에는 제거속도가 작은 것을 알 수 있 었다. 즉 생물학적 주 반응은 탄소원 농도가 높은 혐기조건에서 종속영양탈질이 일어난 것을 확인할 수 있는데, 초기 혐기조건은 높은 농도의 질산성 질 소 농도로 인해 무산소반응이 주로 일어났기 때문 으로 파악된다. 호기 및 무산소 시간동안 낮은 속도 로 유기물질 및 질산성 질소가 처리 된 것을 알 수 있다. 48~60시간 동안의 무산소 조건에서는 탄소 원(COD)농도가 낮아 종속영양탈질 속도가 낮은 것 으로 파악된다. 생물학적 반응을 통해 COD농도는 1,490에서 200 mg/L로 질산성 질소는 380에서 81 mg/L로 처리되어 처리효율은 각각 86%, 78%로 비 교적 높은 처리효율을 보여주었다.

4. 결론 1. 음식물 소화액을 대상으로 전기분해 1시간 66mA/cm2로 회분식 실험한 결과 COD, 암모니 아성 질소, 질산성질소 농도를 각각 1490, zero,

[Fig. 2] NH3-N, NO3-N concentration during the electrolysis of the anaerobic supernatant.

포스터발표

음식물 소화액의 전기분해 및 생물학적 처리특성 연구 75

[Fig. 3] Variation of NH3-N and HOCl concentration during the electrolysis.

[Fig. 4] Biological result after electrolysis.

380mg/L까지 처리가 가능하였다.

2. 전기분해 처리수에서 발생한 약 200mg/L 의 차아염소산 농도에도 생물학적으로 크게 영향 을 주지 않는 것으로 나타났으며 60시간의 회분식 실험결과 COD, 질산성질소를 각각 200, 81mg/L 까지 처리할 수 있음으로서 생물학적 처리가능성 을 보여주었다.

Materials, 16, pp. 1010~1016. (2009).

2. Jang, H. S. and Kang, K. H., “Electrochemical treatment of anaerobic supernatant of food wastes: Effect of operation condition and water quality of supernatant”, IWA Conference 2012 Pusan 3. Jeonga, J. S., “The effect of electrode material on the genearation of oxidants and microbial inactivation in the electrochemical disinfection process”, Wat. Res. 43, pp.

895~901. (2009).

참고문헌 1.

Liang, “Ammonia removal in electrochemical oxidation: Mechanism and seudo-kinetics”, Journal of Hazardous

Symposium and presentation, SPRING, 2013

76

이동열 , 황광현, 정창환, 이용진, 김창용, 오영기, 최광호

POSTER PRESENTATION

P22

음식물류 폐기물로부터 연속적인 건식 및 습식 메탄 발효 이동열 , 황광현, 정창환, 이용진, 김창용, 오영기, 최광호 GS건설 환경연구팀 e-mail: dylee03@gsconst.co.kr

Continuous Dry & Wet Fermentation from Food Waste Dong-Yeol Lee , Kwang Hyun Hwang, Chang-Hwan Jung, Yong Jin Lee, Chang-Ryoung Kim, Young Khee Oh, Kwang-Ho Choi Environmental Research Technology Team, GS E&C

포 스 터 발 표

초록 본 연구는 음식물쓰레기로부터 바이오 가스화 생산량을 극대화하기 위한 건식 및 습식 공정 개발에 관 련된 것이다. 음식물 쓰레기는 국내 G사 식당에서 수집하였고, 약 5~10mm 직경으로 분쇄한 후 고액분 리 장치를 이용하여 분리하여 자동화 건식 및 습식 혐기소화 발효기에 투입하였다. 건식 및 습식 혐기 소 화조는 중온 및 고온 조건에서 운전하였고, 이 조건에서 바이오 가스 생산량 및 유기물 분해율을 검토하여 운전 조건을 최적화하였다. 혐기소화액의 pH는 약품 투입 없이 운전하였다. 생산된 바이오가스 중의 메탄 함량은 61 ~ 63% 이었고, 이산화탄소 함량은 31 ~ 36%의 범위를 나타냈다. 바이오가스 수율은 0.7 m3/ kgVS-removal 이상을 나타냈고, VS 분해율은 76% 이상을 나타냈다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

SYMPOSIUM

심포지엄

심포지엄 발표 목 차 인사말 / (사)유기성자원학회 구자공 회장 축 사 / 윤성규 환경부 장관 격려사 / 국회농림축산식품위원회 최규성 위원장 회고사 / (사)유기성자원학회 문국현 고문

82

108

122

129

151

167

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 신진수 / 환경부 폐자원관리과

가축분뇨 자원화 추진대책 최정록 / 농림축산식품부

음식물자원화 정책 및 기술: 문제점 및 대안 제시 김영준 / 가톨릭대학교

가축분뇨를 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 윤영만 / 한경대학교

하수 오니류를 이용한 고화물 처리공법 박준서 / 한국화학융합시험연구원

하수처리장의 바이오가스 기술현황과 발전방안 배성수 / SK케미컬(주)

심 포 지 엄

인사말 바쁘신 국정, 사업, 연구/ 교육에도 참여해 주신 내빈 여러분들, 존경하고 사랑하는 회원여러분 반갑습니다. 우리 학회는 1993년에 설립하여 협의회를 거쳐 학회로 발전하여 오늘에 이 르고 있으며, 지난 20년의 역사 속에서 우리나라 유기성 폐기물의 학술연구와 기술발전에 기이하여 왔습니다. 최근에는 온실가스 감축 목표에 따른 유기성폐기물이 새로운 자원으로 인 식되면서 유기성폐기물과 관련된 학술연구는 물론 새로운 산업으로 부각되 고 있습니다. 이미 선진국인 독일, 영국, 노르딕 국가 등에서는 신재생에너지 확보 측 면에서 바이오매스를 적극 활용하는 정책을 펴고 있으며, 각국은 이러한 독 일 등의 정책을 적극 도입하여 바이오매스를 기반으로 경제(BBE: Biomass Based Economy), 온실가스 감축과 신재생에너지 확보 정책들을 적극 도입

(사) 유기성자원학회 회장

구자공(具滋公) 중원대학교 교수

하고 있습니다. 이러한 국내외적 상황으로 고려할 때 우리 유기성자원학회의 역할과 책무 는 매우 중요하다 할 것입니다. 자에강초(자원/에너지 강국의 초석)와 KSBMW(Korean Society for Biomass Worldwide) 비전으로써 2년간의 학회 회장으로 우리 임원들과 깊고 의미있게 달려있습니다. 모두에게 고맙습니다. 오늘 여기 유기성자원의 과거를 되돌아보고 현실을 정확히 직시하여 미래 의 후손에게 아름답고 건강한 우리 사회를 물려줄 수 있기를 기대하며 함께 고민하고 함께 모색하고 함께 나누는 자리가 되기를 간절히 바랍니다. 감사합 니다. 더 밝아진 오각 노색별(★), SSaM-GG로 말입니다! “2012년 녹색독립 만세!”에서 “2013년 안녕강국 대한민국 만만세”로 전진합시다! 감~사합니다.

§지속성장5축[=Green Star; 綠星]의 중간지표들; SSaM-GG § 자율자발성 § => (5)자 - 동기의 원동력, 사랑,인정 Voluntary - Brand 및 고객 + 비 혐오 시설/사업/행위 =>

水

+ 시민모두참여, 文化

과

위험(Risks)성 감쇄 (=Well-being)

안녕 안녕( (安寧 安寧) )성 强國 强國! !

(1)녹

(4)

金

Sci. & Tech.

§ 과학기술성 - 기술, 최적화, 성장동력, 에자공. 등 - 현장 과학화, 융합화, “Smart-Xs” + 농산림업, 조경, 공단 등과의 융단합

土

木

- Safety, - Health, - Environment, - Nature, & +Quality of Life

火 경

(2)

사

(3)

Equity & Justice

Economy § 경제성장성

§ 사회발전성 - 오지,지역, 국가, 세계 및 생태 - 전/현/차 세대 들간에, 전쟁 ,歷史 + 고용창출 , 후발주자 강/장점!

Global Sustainer,JWU@gs

Green § 녹색보전성(SHENQ)

-“Ubiquitous-Xs”-

- 투자성 - 순 부가 가치 - 에너지/ 자원화 + 산업체, 협회 참여제고 + 수출화 (JK2. 2013.4.11.(목)=) 1

축 사 유기성자원학회의 창립 20주년과 이를 기념하여 개최되는 ‘유기성폐기물류 자원화의 과거와 현재 그리고 미래’ 심포지엄 및 춘계 학술대회를 축하합니다. 갈수록 가속화 되는 고갈성 자원과 에너지의 소모속도는 인류의 지속적 발 전과 생존을 위협하게 될 가능성이 농후해지는 시점에 이르렀습니다. 이에 선 진 각국은 유기성폐기물이 불멸의 에너지원임을 일찌감치 깨닫고 에너지화에 힘써왔고 우리가 상상할 수 없을 정도의 성공을 거두고 있습니다. 유기성자원 으로 바이오가스를 생산하여 연료로 이용하고, 매립지가스로 전력을 생산하는 등 유기성자원의 활용가능성은 무궁무진 합니다. 우리 환경부도 유기성오니는 2003년 7월부터, 음식물류폐기물은 2005년 1월부터 매립을 전면 금지하였고 대안처리방법의 하나로 에너지화가 조명을 받아 왔습니다. 자원빈국, 에너지 원 빈국이어서 2030년 신재생에너지 보급 목표(11%)의 60% 이상을 폐자원과 바이오매스로 공급하겠다는 계획을 추진해오고 있습니다. 2008년에 수립한 ‘ 폐자원 및 바이오매스 에너지화 대책’이 그것으로 정부차원에서 역점 추진하 고는 있으나 여러 가지 난제를 안고 있는 것도 사실입니다. 우리나라에 혐기 성 소화공법이 최초로 도입된 지 30여년 되었음에도 초보수준을 벗어나지 못 하고 있는 것이 엄연한 현실입니다. 독일의 경우 2011년 한 해에만 1,300여 개 혐기성 소화시설을 새로이 건설하였고, 전국적으로 운영되는 7,300여 바 이오가스화 시설에서 외부에 공급하는 전력량만도 2천만 명이 소비하는 전력 량에 달하고 있습니다. 말하자면 혐기성 소화시설을 장난감 자동차 만들 듯이 설치하여 문제없이 운전하면서 거기에서 생산한 바이오가스로 자체 소비 에 너지(전력 등)를 충당하고도 남아 개소 당 평균 9백 가구, 2,700명에게 전력 을 공급하고 있습니다. 그런데 우리의 상황은 어떠합니까? 정부에서 바이오가스화 기술의 연구개 발을 적극적으로 지원해왔지만 독일 수준으로 운전되는 혐기성 소화시설은 찾 기가 매우 어렵습니다. 이론과 오랜 실전 체험으로 무장한 진정한 기술자가 드 물어서가 아닌가 싶습니다. 천직 의식, 소명 의식과 투철한 직업관으로 평생 한 우물을 파는, 그런 진정한 기술자 열 분만 계셨더라도 우리의 상황은 완전 히 달라졌을 것입니다. 스무 살을 맞이한 유기성자원학회가 밀알과 소금이 되 는 한편 이번 심포지엄과 춘계 학술대회가 이러한 시대적 과제의 해결에 단초 를 제공하고 발판을 마련하는 좋은 기회가 되었으면 하는 소망을 가져봅니다. 현세대는 물론이고 태어나지 않은 후세대들도 행복할 수 있는 지속가능한 미래형 환경복지를 실현하기 위한 차원에서 바이오가스 기술의 명의, 명장들 을 어찌 양성해낼 것인지 지혜를 모아주시리라 믿습니다. 다시 한 번 유기성자원학회의 창립 20주년과 이를 기념하는 심포지엄 및 춘 계 학술대회의 개최를 축하하며, 유기성자원에 관한 학술연구와 이용·관리 기술의 발전에 쏟아온 땀과 열정에 박수를 보냅니다. 감사합니다.

2013년 5월 03일 환경부 장관

환경부 장관

윤 성 규

윤성규 Symposium and presentation, SPRING, 2013 79

격려사 안녕하십니까? 전북 김제시, 완주군 출신 국회 농림축산식품해양수산위원 회 위원장 최규성입니다. (사)유기성자원학회 20주년 기념‘유기성폐기물류 자원화의 과거와 현재 그 리고 미래’심포지엄 개최를 진심으로 축하드립니다. 먼저 오늘 행사준비를 위 해 노고를 아끼지 않으신 (사)유기성자원학회 구자공 회장님과 임직원 여러분 께 감사의 말씀을 드리며, 바쁘신 중에도 오늘 행사를 빛내주기 위해 참석하신 국회농림축산식품위원회 위원장

최 규 성

신계륜 국회환경노동위원장님과 윤성규 환경부장관님을 비롯한 내외 귀빈 여 러분과 오늘 발표를 맡아주신 연사분들께도 감사와 격려의 말씀을 드립니다. 우리는 과거 개발주도형 산업 환경에 힘입어 물질적 풍요와 함께 비약적 인 생활수준의 향상을 이루어 왔습니다. 하지만 최근 각종 자원의 남용으로 인한 환경파괴와 자원고갈의 문제는 우리의 삶의 질을 위협하는 요소로 부각 되고 있습니다. 각 가정에서 배출되는 음식물류 폐기물과 상하수도처리시설에서 발생하는 하수슬러지를 비롯한 축산농가에서 발생하는 가축분뇨 등이 단순 골치를 안 겨주던 쓰레기에서 벗어나 이제는 소중한 자원이라는 인식의 전환이 필요합 니다. 하지만 이러한 폐기물의 발생을 억제하고 자원순환형 사회 형성을 위한 패러다임이 필요한 때입니다. 이러한 의미에서 (사)유기성자원학회가 학회 20주년을 기념하여 개최하 는‘유기성폐기물류 자원화의 과거와 현재 그리고 미래’는 과거 우리의 모습을 거울을 통해 바라보듯 바르게 인식하여 내일을 제대로 설계하는 계기가 되기 를 진정으로 바랍니다. 다시 한 번, (사)유기성자원학회 20주년 기념‘유기성폐기물류 자원화의 과 거와 현재 그리고 미래’심포지엄 개최를 축하드리며, (사)유기성자원학회의 무 궁한 발전과 이 자리에 참석하신 모든 분들의 가정에 건강과 행복이 가득하길 기원합니다. 감사합니다.

2013년 05월 03일 국회농림축산식품해양수산 위원장

80

Symposium and presentation, SPRING, 2013

최규성

회고사 주요경력 2010 - 현재 2008 - 2009 2003 - 2007 1995 - 2007 1974 - 2007

뉴패러다임 인스티튜트 대표이사 제 18대 국회의원 (은평을) 킴벌리클라크 북아시아 총괄 사장 유한킴벌리 대표이사 사장 겸 이사회 회장 유한킴벌리

주요학력 2004 - 2007 2004 1977 1972

명예박사: 경영학, 경제학, 환경학 서울대 지속가능경영포럼 서울대학교 경영학 석사 한국외국어대학교 영어과 졸 / 경영학 복수전공

(사)유기성자원학회

문 국 현

주요임직 2013 - 현재 2012 - 현재 2012 - 2013 2011 - 현재 2011 - 현재 2010 - 2010 2008 - 현재 2007 - 2009 2006 - 현재 2005 - 현재 2004 - 2007 2004 - 2005 2003 - 2007 2003 - 2006 2002 - 2009 1998 - 2009 1984 - 현재

서울과학종합대학원 겸임교수 가톨릭대학교 드러커경영센터장 가톨릭대학교 석좌교수 유엔사막화방지협약(UNCCD COP10) 기업인 포럼 조직위원회 의장 드러커연구소 자문이사 드러커 탄생 100주년 기념교수 세계경제포럼(WEF) GAC 위원 자연환경국민신탁 창립이사장 UNEP 에코피스리더십센터 등기이사 한국 피터드러커소사이어티 명예이사장 학교법인 유한학원 이사장 대통령자문 사람입국신경쟁력특별위원회 위원장 윤경포럼 공동위원장 서울대학교 환경대학원 초빙교수 천리포수목원 재단이사장 생명의 숲 공동대표 우리강산 푸르게푸르게 창안, 운영

주요상훈 2006. 02. 제 19회 ‘경영자대상’ (한국경영학회) 2005. 04. 대한민국 금탑산업훈장 2004. 12. 제 12 회 ‘참 경영인상’ (중앙대학교) 2003. 08. 제 13 회 ‘일가상’- 산업부문/사회공익부문 (일가 기념 사업 재단) 2003. 02. 제 4 회 ‘경영인대상’ (전국경제인연합회) 2002. 10. ‘Global Korea Award 2002' (Michigan State University) 2002. 07. 제 3 회 기업이미지 대상 ‘최고 경영자상’ (한국능률협회컨설팅) 1998. 10. 제 4 회 ‘韓日 국제 환경상’ (조선일보/마이니치신문) 1998. 06. 제 2 회 ‘기업윤리 경영자 대상’ (연세대 경영대학) 1997. 06.

‘Global 500’ Award (유엔환경계획(UNEP)

Symposium and presentation, SPRING, 2013 81

82

신진수

SYMPOSIUM

심포지엄

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 신진수 환경부 폐자원관리과

유기성 폐기물류 자원화 정책 방향

2013. 4.

심 포 지 엄

1

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 83

목 차 1. 일반 현황 2. 음식물쓰레기 줄이기 정책 가. 음식물쓰레기 종량제 나. 발생원별 맞춤형 대책

3. 음식물쓰레기 자원화 4. ’13년 음폐수 해양배출금지에 따른 육상처리대책

목 차

1. 일반 현황 2. 음식물쓰레기 줄이기 정책 가. 음식물쓰레기 종량제 나. 발생원별 맞춤형 대책

3. 음식물쓰레기 자원화 4. ’13년 음폐수 해양배출금지에 따른 육상처리대책 5. `14년 폐수오니 해양배출금지 에 따른 대책마련

Symposium and presentation, SPRING, 2013

84

신진수

일반 현황

음식물쓰레기란?

식품의 생산•유통•가공•조리과정 등에서 발생한 농•수•축산물 쓰레기와 남겨서 버려지는 음식물 전체 쓰레기발생량의

28%

이상 차지

5

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 85

심포지엄

음식물쓰레기 구성 유통/조리과정 쓰레기

57%

먹고 남은 음식물

30% 보관 폐기 식재료

9% 먹지 않는 음식물

4% 6

음식물쓰레기 발생원 유통과정 집단급식 대형음식점 가정•소형음식…

4% 10% 16%

70%

7

Symposium and presentation, SPRING, 2013

86

신진수

음식물쓰레기 발생량 (단위: 톤/일) 15,142 12,977

14,452

14,118

13,671

13,537

11,398

‘05

‘03

‘07

‘08

‘09

’10

’11

연간 약 500만톤 발생(’11년 기준) 8

음식물쓰레기로 발생하는 문제 1. 환경훼손 § 에너지 낭비, 온실가스 배출 § 악취 발생, 수질오염, 토양오염 유발

온실가스 724kgCO2e 배출 소나무

148그루 흡수량

서울-부산 왕복

4.8회

4인가족 1년간 버리는 음식물로 인해

에너지 718kwh 낭비 연간 가정소비 전력량의 연탄

20%

76장

발열량 9

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 87

음식물쓰레기로 발생하는 문제 2. 경제적 낭비 연간 처리비용 약 8천억원 소요 식량자원의 경제적 가치 산정시 약 20조원 낭비

3. 사회적 문제 낮은 식량 자급율은 농수산물 수입 확대 à 식량 자급율 50%, 곡물 자급율 27% 10

음식물쓰레기줄이기 가. 음식물쓰레기 종량제

Symposium and presentation, SPRING, 2013

88

신진수

관계부서 합동 음식물쓰레기 줄이기 종합대책 친환경 음식문화 조성과 에너지 절약으로 「저탄소 녹색성장」실현

2012년까지 음식물쓰레기 발생량

20% 이상 저감

경제적 인센티브 도입 등 제도 구축

현실성 있는 대책 지속 추진

주요 발생원 별 맞춤형 대책 추진

범국민 실천운동 및 생활패턴 변화 유도

음식물쓰레기 종량제 강화

소형·복합찬기 보급

가정·식당·호텔·휴게소 등 분야별 대책 추진

녹색생활 실천 연계

지자체 감량화 시책 도입

식품 나눔문화 확산 한식 낭비요인 제거 식재료 공급단계에서 사전 저감

관계부처 합동 TF 팀 구성 ·운영

민간주도 거버넌스 구축

12

「음식물쓰레기 종량제」 전국 시행 음식물쓰레기 종량제란?

• 쓰레기 무게를 계량 후 배출량에 따른 수수료 부과 • 음식물쓰레기 분리 배출하는 144개 지자체 대상으로 확대 유도(‘13) (’12년말 현재 126개 지자체 시행)

배출량 관계없이 동일요금부과 1,000원

1,000원

배출량에 따라 차등요금부과 1,000원 500원

13

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 89

심포지엄

「음식물쓰레기 종량제」 시행 방식 RFID 시스템 (무선주파수 인식)

납부칩, 스티커

음식물 전용 봉투 14

「종량제」 방식별 장단점 방식별

RFID

개별 계량

제작 단가

장․단점 장점

단점

비고

∙계량정확도 높음(무게측정)

1,750,000 ∙배출편리(비용기 방식) (원/대)

차량 15,000,000 (원/대) 계량 칩/ 30~350 (원/개) 스티커 납부 필증 1,300,000 개별칩 (원/대) 전용봉투

※ 공동주택 유형 중심

∙타 방식에 비해 설치 및 유지비용 높음

세대 부과

∙세대별 체감이 미흡하여 감량 효과 저조

공동 부과

∙초기투자비 매우 저렴 ∙세대별 체감이 미흡하여 ∙기존 방식(정액제)과 차이가 감량 효과 저조 없어 민원 발생이 적음

공동 부과

∙통계관리 선진화 용이 (누진제 방식 적용 등 용이) ∙초기투자비 비교적 저렴

∙RFID방식에 비해 구축비용 저렴 및 유지관리 용이 (전기 불필요)

50원/20ℓ봉투 ∙ 투자비 가장 저렴

∙계량 정확도 미흡 (부피측정) ∙용기사용에 따른 불편 ∙재활용(자원화) 불리 ∙’15.6월 이후 사용금지

세대 부과 세대 부과 15

Symposium and presentation, SPRING, 2013

90

신진수

RFID 방식 종량제 시범사업 추진 17개 지자체 대상 시범사업 시행 2010년 (7개 지자체): 영등포구(상부 ∙ 용기), 청주시(상부 ∙ 비용기), 고양시(상부 ∙ 비용기), 광주남구(하부 ∙ 비용기), 광양시(차량계량), 제주서귀포(차량계량) ※ 전주시(고도화)

2011년 (10개 지자체): 서울금천, 양주시, 평택시, 김천시, 포항시, 익산시, 제주제주, 정읍시(하부 ∙ 비용기), 군포시, 광주광산 (차량계량)

☞

시범사업 도입 초기에 발생한 기기 오작동, 주민 불편 사례 개선∙보완 16

’12년도 시범사업 운영 성과 기간 : ‘12.1 ~’12.12 (1년) 대상 : 서울 금천구 등 6개 지자체 (개별 계량 방식) * 371개 단지 187,700세대

감량율 : 최대 28.7% (0.87 à 0.62 kg/세대∙일)

※ 주민편리성 설문조사 결과 75% 종량제 시행이 줄이기에 도움이 될 것이다!

8% RFID 장비 작동법이 쉽지 않다.

17

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심포지엄

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 91

’12년도 시범사업 운영 성과

18

’12년도 시범사업 운영 성과

19

Symposium and presentation, SPRING, 2013

92

신진수

국고지원 및 평가 RFID 방식 종량제 기반 구축사업비 국고지원사업 추진 ‘12년(서울 금천구 등 23개 지자체) : 38억원 지원 ‘13년(서울 영등포구 등 41개 지자체) : 85억원 지원 음식물쓰레기 종량제 추진 상황을 점검∙평가, 부진 지자체 독려 (‘13. 1~) 행안부 주관, 정부합동평가 실시 (‘13. 3～7, 우수 지자체 특별 교부세 지원) 쓰레기 종량제 시행 성과평가 및 종량제 발전방안 연구용역 추진(‘13. 3~) - 사업성과 분석, 방식별 감량 효과 검증, 경제성 비교 등

20

향후 계획 : 시행 초기 예상되는 부작용 철저 대비 음식물쓰레기 종량제 평가 용역 후 개선 방안 추진 주민 불편 해소, 환경영향 저감 등

지자체별 “RFID 운영관리 매뉴얼” 마련 ∙ 활용 운영 지원, 하자 및 유지 관리를 통한 조기 정착 지원 강화

부녀회 중심 등 주민 ∙ 민간 자율 단속반 운영 음식물류폐기물 혼합 배출, 무단투기 최소화 21

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심포지엄

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 93

음식물쓰레기줄이기 나. 발생원별 맞춤형 대책

음식물을 버리게 하는 사회적 구조

푸짐한 상차림 선호 체면문화

국물이 많은 음식문화 음식점에서 반찬 과다 제공

국민소득 증가로 외식 증가

낮은 처리비용, 무상처리

‘낭비적 음식문화’

23

Symposium and presentation, SPRING, 2013

94

신진수

발생원 별 맞춤형대책 전국 확산 발생원 별 특성에 맞추어 식재료, 식품의 구매∙유통∙조리∙식사 등 각 단계별 구체적 감량 실천 ’10년 학교∙음식점∙병원 등 10개 분야 시범시행 초 ∙ 중 ∙ 고교

공공 기관

고속도로 휴게소

대학교

음식점

호텔 ∙ 뷔페

대기업급식소

군부대

유통업체

장례식장

대학병원

가정 24

발생원별 맞춤형대책 주요 성과 약간의 실천만으로도 빠른 감량 성과

국립생물자원관

2개월만에 50.8%

감소

디지텍고등학교

3개월만에 65.4% 감소 25

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심포지엄

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 95

발생원 별 맞춤형대책 주요 성과 40.1%

정부청사 급식소

141g 85g

식판교체

퇴식구 이원화

그린데이 실시

10년 3월 113g

대학교

10년 12월

36% 72g

잔반 저울

잔반 그래프

대소량 구분배식

10년 8월

10년 11월

13.8% 호텔·뷔페

54g

리필용 이중 접시

뷔페 접시 축소

즉석요리 확대

10년 8월

46g

10년 11월 26

향후 계획 : 발생원 별 맞춤형대책 전국 확산 환경 ∙ 농림 ∙ 위생 부서 합동 TF 구성 ∙ 운영 완료 (‘11.6) - 관내 직능 및 시민단체 협조

☞

맞춤형대책 시행

100개 지자체(2,400개 업소) è 197개 지자체 확산 (’12년말) 27

Symposium and presentation, SPRING, 2013

96

신진수

음식물쓰레기자원화

음식물쓰레기 재활용 추진경과 음식물쓰레기의 직매립 금지제도 마련(‘97) - 1997년 市 ∙ 區 지역에 대해 직매립 금지 결정, 2005년 1월부터 시행 - “음식물류폐기물 수집․운반 및 재활용 촉진을 위한 조례준칙('97. 12)" 으로 자원화를 위한 분리배출 기준 마련

『음식물쓰레기 줄이기 종합대책 ('96. 12) 』, 『음식물쓰레기 자원화 기본계획 ('98. 9)』 등을 통해 음식물류폐기물 분리배출 및 재활용 유도 음식물류폐기물 처리과정에서의 환경오염발생 저감 및 자원의 재활용 등을 위해 사료화 ∙ 퇴비화 등 추진 § ‘96～’11까지 재활용시설 설치지원(128개소, 7,129톤, 국고 1,610억원) 29

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 97

심포지엄

음식물쓰레기 발생 및 처리 음식물쓰레기는 고형물(20%)와 수분(80%)으로 구성 § 파쇄 ∙ 탈수 ∙ 선별 등의 전처리를 통해 고형물과 수분을 분리, 고형물은 재활용하고 수분은 폐수(음폐수)로 배출 § 음식물쓰레기 + 부형재(톱밥 등) → 제품 + 음폐수 + 협잡물

음식물쓰레기는 1일 13,537톤이 발생(‘11)되며, 이 중 95.3%가 사료 ∙ 퇴비화 등의 방법으로 재활용, 나머지는 소각 ∙ 매립처리 매립 1.2%(167톤/일)

소각 3.4%(465톤/일)

기타 1,377(톤/일) 퇴비화 5,237(톤/일)

재활용

사료화 6,291(톤/일)

95.3%(12,905톤/일)

30

음식물쓰레기 발생 및 처리 재활용시설은 총 241개소 운영 중 공공처리시설 94개소 + 민간처리시설 147개소 사료화 114개소 + 퇴비화 127개소 ※ 퇴비 제품 품질은 비료공정규격, 사료제품은 사료기준 준수여부로 관리

사료․퇴비화에 따른 음폐수 발생 및 처리 (’13. 1월) 1일 9,431톤의 음폐수 발생 전량 육상 처리 31

Symposium and presentation, SPRING, 2013

98

신진수

재활용 공정 및 제품공급 음식물쓰레기는 유기물질 및 영양물질이 풍부하여 사료․퇴비제품의 원료로 이용 § 건식 사료화와 퇴비화는 폐수의 유기물 부하가 높아 처리에 어려움 § 습식 사료화는 악취 발생이 심함

산발효과정을 거쳐 메탄발효시설에서 발생하는 메탄가스(Biogas)는 연료 등 에너지로 활용하고, 소화액은 퇴비의 원료로 활용 § 바이오 가스화시설은 밀폐구조로 악취발생 저감 및 발생폐수 오염부하가 낮아 연계처리가 용이

재활용량(10,263톤/일, ’11년)의 48%는 사료, 43%는 퇴비로 재활용(에너지화 등 9%) § 사료, 퇴비 등 제품생산은 3,052톤 (사료 2,008톤, 퇴비 1,044톤) § 생산사료는 무상제공 88%, 판매 12% 등, 퇴비는 무상제공 37%, 유상판매 58% 등으로 자가사용 또는 농가 무상공급 32

자원화의 문제점 음식물류 폐기물은 동물성 단백질과 염분이 많이 함유되어 있어 재활용 사료와 퇴비의 유가성이 낮음 사료화, 퇴비화 과정에서 발생하는 음폐수 처리를 위한 추가 비용 발생 - 고농도 음페수 처리 문제, 악취 발생 등 환경적 문제로 추가비용 소요, 민원 등의 우려

자원화 정책 방향 에너지화 등으로 재활용 방법 다변화 - 사료화 ∙ 퇴비화 방식에서 바이오가스화로 재활용 방식 다각화 추진 - 신규시설은 경제성, 환경성이 높은 바이오가스화시설 중심으로 설치

중장기적 방안 - 음식물쓰레기를 혐기성 소화조에서 처리하는 방안 검토 33

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심포지엄

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 99

’13년 음폐수 해양배출금지에 따른 육상처리대책

추진 배경 폐기물 해양배출을 금지하는 런던의정서(한국은 ’09년 가입)가 ’06년 발효됨에 따른 해양환경관리법령 개정(‘11. 12)으로 ’13년 1월부터 음폐수 해양배출 금지 ※ 하수슬러지와 분뇨는 ’12년부터 해양배출을 기 금지, 음폐수는 ’13년, 유기성오니는 ’14년부터 각각 금지

음폐수 발생 현황 (발생과정) 음식물류 폐기물의 사료∙퇴비화 등 재활용 시 탈수, 세척과정에서 발생 ※ 음폐수 BOD농도 : 약 74,000mg/l 35

Symposium and presentation, SPRING, 2013

100 신진수

음폐수 처리 현황 (음폐수 발생∙처리) 지난해 해양 배출했던 물량(약 3,800여톤/일)을 포함한 전체 음폐수(9,431톤/일)를 금년부터 육상에서 처리 중 ※ 하 ∙ 폐수 및 침출수 처리장 연계처리(약 70%), 소각처리(약 4%), 민간 위탁(약 13%), 사료 ∙ 퇴비화(약 13%) 등 다각적인 방법으로 처리 < ’13. 1월 음폐수 처리방법별 처리현황 (단위 : 톤/일) > 구분

계

하수처리장 폐수처리장 매립지

소각

민간위탁 퇴비화 등

계

9,431

5,192

189

1,222

377

1,206

1,245

공공

6,005

4,548

141

529

177

108

502

민간

3,426

644

48

693

200

1,098

743

36

문제점 전국적으로 음폐수 처리시설 용량은 확보하고 있음에도 서울시 일부 자치구와 민간처리업체 간 음식물류폐기물 처리비용에 대한 이견이 음식물류폐기물 수거지연으로 이어져 시민 불편 초래 ※ 음식물 폐수 평균 처리비용 : 해양처리 40,000~45,000원/톤, 육상처리 70,000원/톤 ※ 1월 중순경 서울 양천(600여 톤), 영등포(320여 톤), 성북(270톤), 노원(500톤), 관악(600톤) 등 약 23백여 톤의 음식물쓰레기 적체 사례 발생

37

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심포지엄

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 101

음폐수 대란의 원인 서울시를 제외한 타 자치단체는 사전에 착실히 준비하여 음폐수로 인한 문제가 없었음 ※ 인천∙대구∙광주광역시의 경우 공공처리시설 지속 확충 ※ 대전광역시는 작년 말 음폐수를 하수처리장에 연계 처리하는 대책 수립 ※ 부산광역시는 민간 처리업체와 머리를 맞대고 수거처리단가 협의 완료

다만, 서울시 일부 자치구에서 처리비용 상승에 대비가 부족해서 음식물류 폐기물 수거처리 지연사태 발생

38

향후 계획 【음폐수 육상처리 지속 관리】 음폐수 육상처리대책 강화 § 하∙폐수처리장 연계 처리, 매립시설 침출수처리장 병합 처리 등을 통한 육상처리방법 지속 확대

음식물류 폐기물처리업체에 대한 관리 강화 § 지방자치단체, 환경청 등 관계기관 합동으로 음식물류 폐기물처리시설 (공공 94, 민간 147)에 대한 점검 실시

39

Symposium and presentation, SPRING, 2013

102 신진수

향후 계획 【음폐수 발생저감을 위한 제도개선】 음식물류 폐기물 종량제를 분리수거대상 전체 지자체(144개)로 확산 유도 음식물류 폐기물 및 음폐수를 안정적으로 처리할 뿐만 아니라 유가성 에너지를 추출하는 바이오가스화 시설 확충 § 시운전 중인 수도권매립지 바이오가스화 시설(500톤/일)은 금년 6월부터 정상가동하고, 연말까지 11개 바이오가스화 시설 운영(약 2,100톤/일)

위탁처리 적격업체 평가기준 개선을 통한 음폐수 재활용 유도 § 음식물류 폐기물의 재활 공정 개선 등을 통해 음폐수 배출률이 낮은 업체가 우대받을 수 있도록 평가기준 마련 40

[참고] 바이오가스화 시설

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2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 103

’14년 폐수오니 해양배출금지에 따른 대책마련

추진 배경 폐기물 해양배출을 금지하는 런던의정서(한국은 ’09년 가입)가 ’06년 발효됨에 따라 국토해양부에서 육상폐기물 해양배출 제로화 추진계획을 마련(’12.7)하고 해양환경관리법 시행규칙을 개정(‘12.

12) ※ ’12년 하수슬러지, 분뇨, ’13년부터 음폐수 해양배출을 금지한데 이어 ’14년부터 폐수오니도 금지

폐수오니 발생 현황 (발생과정) 식품제조업체, 섬유 및 피혁, 제지 등 폐수배출 업체의 폐수 처리과정에서 침전된 오니를 탈수 후 발생 43

Symposium and presentation, SPRING, 2013

104 신진수

폐수오니 발생 처리 현황 (폐수오니 발생∙처리) ’11년 기준 해양배출의 대부분을 차지하는 유기성오니는 연간 344만톤 중 28.7%가 해양으로 배출(약98만톤) ※ ’14년부터 해양배출되던 물량이 전량 육상처리로 전환 예정 (단, 매립, 소각, 재활용 등 다른 방법으로 육상처리가 현저히 곤란하여 불가피한 사유가 있다고 해양수산부장관이 인정할 경우 ’15년까지 한시적 허용)

< ’11년 폐수(공정)오니 처리방법별 처리현황 > 폐수오니

구분 발생량

처리 방법

(단위 : 톤)

공정오니

합계

일일

연간

일일

연간

일일

연간

8,401.8

3,066,657

1,033.3

377,154

9,435.1

3,443,811

매립

759.5

277,217

158.5

57,852

918

335,070

소각

2,024.9

739,088

58.4

21,316

2,083.3

760,404

재활용

3,113.9

1,136,573

610.4

222,796

3,724.3

1,359,365

해양배출

2,503.5

913,777

206.0

75,190

2,709.5

988,967 44

문제점 폐수오니 처분규정상 매립규정 엄격 [처분규정 : 폐기물관리법 시행규칙 별표 5] ⇒ 매립규정 개선여부 검토필요 § 유기성오니는(고형물 중 유기성 물질의 함량이 40%이상인 것) 다음의 어느 하나의 방법으로 처리하여야 한다.

- 소각하거나 시멘트 · 합성고분자화합물의 이용, 그 밖에 이와 비슷한 방법으로 고형화 또는 고화처분 - 수분함량이 85%이하로 탈수 · 건조한 후 관리형 매립시설에 매립 - 1일 처리용량 1만㎥ 이상 하 · 폐수종말처리시설, 1일 폐수배출량 700㎥이상 폐수배출시설은 직매립 불가 - 매립가스회수시설이 설치된 매립시설은 수분함량 75%이하로 처리하여 매립이 가능, 다만 1일 500톤 이상은 매립할 수 없다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

45

심포지엄

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 105

문제점 폐수오니 재활용 방법이 제한적 [재활용규정 : 폐기물관리법 시행규칙 별표 5의 2]

현 행 재활용 방 법

퇴비화

분변토 시멘트원료

확 여 검 필

대 부 토 요

토양개량 복토재 건설자재

퇴비화 녹생토 (현재 하수오니만 가능) 분변토 시멘트원료 연료화 (현재 하수오니만 가능) 토양개량 복토재 건설자재 46

문제점 폐수오니 재활용업체의 영세성에 따른 안정적 위탁 불안 ※ (일일 폐수오니가 50톤 규모로 발생하는 식품가공업체) - 함수율이 높아 매립 · 소각이 어렵고 퇴비를 생산하는 재활용업체는 1일 처리능력이 50~60톤 정도밖에 되지 않아 안정적 위탁 곤란 - 퇴비수요가 없는 여름철 등 계절적 요인에 따라 위탁 불가능

동시 육상처리 전환시의 지역별 육상처리업체 부족 ※ 해양배출비용이 육상처리비에 비해 상대적으로 저렴하여 ’13년 말까지 해양배출을 하고 ’14년 1월에 동시에 육상처리로 전환할 것이 예상되므로 업체별로 인근 처리업체 부족현상 발생 47

Symposium and presentation, SPRING, 2013

106 신진수

향후 계획 오니 해양투기 금지 대응 대책 마련 연구(’13.3 ~ 9, 서울과기대 ) § 폐수오니의 처리방법별 문제점 분석, 매립규정 개선 및 재활용확대방안 등을 도출하고 관계기관 · 사업장별 대책 및 정책 · 제도적 지원방안 마련

【단기 대책마련】 폐수오니 적정 처리대책 마련(6월) 및 제도 개선(12월까지) § 매립규정 개선 ⇒ 연구용역에서 제시되는 방안을 고려하여 개선안 마련(폐자원관리과) § 재활용 에너지화 확대 ⇒ 유기성슬러지의 발전연료 사용확대 타당성 검토연구 결과를 종합검토 후 개선안 마련(폐자원에너지과) 48

향후 계획 【단기 대책마련】 폐수오니 적정 처리 대책 마련(6월) 및 제도 개선(12월까지) § 영세 재활용업체 지원 ⇒ 재활용산업육성자금 확대 등 지원방안 강구 § 동시 육상처리 전환에 따른 처리시설 부족에 대처 ⇒ 지역별 처리시설 부족 등 불가피한 업체에 한해 최소한 범위 내에서 일부 유예 검토 (해양수산부 주관, 환경부 협조)

【장기 대책마련】 폐수오니의 재활용 에너지화 과제 지속 발굴 및 육상처리시설 확충 49

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

유기성 폐기물류 자원화 정책방향 107

환경부

Symposium and presentation, SPRING, 2013

108 최정록

SYMPOSIUM

심포지엄

가축분뇨 자원화 추진대책 최정록 농림축산식품부 방역관리과

2013. 5. 3

심 포 지 엄

-0/26-

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

가축분뇨 자원화 추진대책 109

Contents 1

가축분뇨 발생 및 처리현황

2

주요 추진실적 및 성과

3 4

가축분뇨 자원화 및 에너지화 대책

-1/26-

-2/26-

Symposium and presentation, SPRING, 2013

110 최정록

-3/26-

12년 분뇨 발생량 4,649만톤, 돼지분뇨가 38%(1,775만톤) 차지 - 발생량은 구제역 발생 이후 사육두수 증가로 8.9%(11년 4,269만톤 è 12년 4,649만톤) 증가

가축분뇨는 퇴·액비화 88.7%, 정화처리 9.1%, 기타 2.2%

구분 2009 2010 2011 2012

연 간 발생량

자원화 물량

정화방류

(천톤)

퇴비

액비

개별농가

공공처리장

해양 배출

43,534 (100) 46,534 (100) 42,685 (100) 46,489 (100)

34,742 (79.5) 37,220 (80.0) 34,393 (80.6) 37,656 (81.0)

2,654 (6.1) 3,006 (6.6) 3,003 (7.0) 3,580 (7.7)

1,199 (2.7) 1,427 (3.1) 1,527 (3.6) 1,999 (4.3)

2,973 (6.8) 2,727 (5.9) 2,057 (4.8) 2,211 (4.8)

1,171 (2.7) 1,070 (2.3) 767 (1.8) (0)

-4/26-

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

기타 (증발 등) 964 (2.2) 1,024 (2.2) 938 (2.2) 1,023 (2.2)

심포지엄

가축분뇨 자원화 추진대책 111

[참고1] 가축분뇨 특성과 가치 부적절한 처리 : 대기, 물, 토양 등 환경오염원 - 악취, 부영양화, 질소·인·중금속 등 토양 집적

적절한 처리 : 재생 가능한 퇴액비 및 에너지원 - 토양생태계 유지 및 개선 - 토양 미생물 활성화, 비옥도 증진, 물리성 개선, 완충 기능

è 가축분뇨는 처리대상이 아닌, 활용 대상

-5/26-

[참고2] 돼지 슬러리 특성 (국립축산과학원 : ‘09) 비료성분(%) - 수분(94.6), 질소(0.17), 인산(0.24),칼리(0.14), 칼슘(0.37) 마그네슘(0.04), 유기물(3.91, 2.95-4.8) * (공정규격) 질소전량, 인산전량, 칼리전량 각각의 성분합계량 0.3% 이상

오염물질(mg/L) - pH(7.42), BOD(23,547), SS(41,816), T-N(2,994), T-P(541)

중금속 함량(함량/발효액비규격) - Cu(12.47/50), pb(0.2/15), Cd(0.02/0.5), Cr(0.19/30) -6/26-

Symposium and presentation, SPRING, 2013

112 최정록

-7/26-

1. 주요 추진실적 (농식품부) 91년부터 개별·공동처리시설에 14,762억원 투입 - (08)664 è (09)754 è (10)791 è (11)801 è (12)708 * (환경부) 소규모 농가 분뇨처리를 위한 공공처리장 112개소(가동 89, 공사 23) 추진

가축분뇨를 활용한 자연순환농업 활성화 대책 수립 수립((06.7) - 자연순환농업 정립, 퇴액비 살포조직 육성, 시비 처방서 활성화 등

가축분뇨의 관리 및 이용에 관한 법률 제정, 시행(07.9) - 가축분뇨를 정화처리에서 자원화로 전환하는 제도적 기반 마련

가축분뇨 해양배출 감축대책 수립(07.7) - 11년까지 공동자원화 70개소, 유통센터 140개, 액비저장조 7,000기

가축분뇨 자원화 및 효율적 관리방안 수립(10.11) - 처리시설 및 유통기반 구축, 퇴액비 품질 향상, 사후관리체계 구축 등 -8/26-

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

가축분뇨 자원화 추진대책 113

2. 추진성과 사업비 확대, 자원화조직 확충, 제도개선 및 교육·홍보 강화 등으로 자원화 촉진, 12년부터 가축분뇨 해양배출 제로화 달성 - 사업비 : (08)664억원 è (10)791 è (11)801 è (12)708 - 공동자원화(누계) : (08)19개소 è (10)56 è (11)68 è (12)88 - 유통센터(누계) : (08)78개소 è (10)121 è (11)147 è (12)162

자원화율 : (08)84.3% è (10)86.6 è (11)87.6 è (12)88.7 해양투기량 : (08)146만톤 è (10)107 è (11)77 è (12) 0 - 해양투기 농가수 : (08)1,531호 è (09)1,204 è (10)974 è (11)354

축산농가는 환경에 대한 관심고조 등 인식전환, 경종농가는 가축분뇨 퇴액비 이용 증가 추세 -9/26-

3. 미래 비젼 (자연순환 농업 활성화 : 우리 농업의 Blue Ocean) 자연순환농업 : 가축분뇨를 자원화하여 토양에 환원하고 친환경 농산물 및 조사료를 생산․공급하여 경종과 축산이 상호 상생하는 농업 가축분뇨 퇴액비 등 유기질자원 토양 환원, 화학비료와 농약사용 감축하여 토양을 건전하게 유지 유지· ·보전 하고 농업 생산성을 확보하고자 하는 농업 농약/제초제 저감

친환경 사료생산 가축 생산 가축분뇨 퇴/액비

축산업

작물 생산

지력증진/토양개량 환

경``

화학비료 저감

경종 농업

• 고품질 안전 축산물생산

• 흙과 물의 정화

• 고품질 안전농산물 생산

• 분뇨자원화

• 깨끗한 `농촌경관

• 생산비절감, 수량확대

• 고부가가치 창출

• 휴식/정주 공간`` -10/26-

Symposium and presentation, SPRING, 2013

114 최정록

-11/26-

기본방향 (정책목표) 가축분뇨 효율적 관리 및 자원화 촉진 등을 통한 자연순환농업 활성화로 녹색성장 구현 ▶ 자원화율 : (09) 85% è (11) 87.6 è (12) 88.7 è (13) 90

15년까지 돼지분뇨 발생량 중 50% 이상 공공/공동시설 처리 - 3천두 미만 농가는 공동/공공처리장에서 처리, 3천두 이상 기업형은 자체적으로 처리시설 설치 유도

가축분뇨 효율적 관리 및 자원화 촉진 등을 위해 개별농가 신규 지원 지양, 사육밀집지역 등 대상 공동자원화시설 확충 수요자들이 찾는 친환경 퇴액비 자원화 시설로 탈바꿈 - 혐오시설 인식 탈피, 양질 퇴액비 생산·유통, 품질관리 강화 -12/26-

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

가축분뇨 자원화 추진대책 115

공동자원화시설 기본방향 : 가축분뇨 효율적 관리를 위해 사육밀집지역 등 집중 지원 설치지역 : 가축사육 밀집지역, 4대강 및 5대 지류하천 유역 등 설치유형 : 퇴액비 등 자원화로 1일 70톤 이상 처리. 단, 지역 여건에 따라 정화처리 병행 가능(정화처리 최소화) 지원한도/조건 : 30/45억원(국고보조 40%, 융자 30%, 지방비 30%) - 예산의 효율적 편성 및 집행률 제고 등을 위해 12년부터 2년차 사업으로 추진

지원내용 개선 방향 : 처리물량 è 품질관리 - (현행) 제조시설, 유통시설 및 장비 위주로 지원 - (개선) 미생물 배양실, 검사실, 검사장비, 조경, 교육장 등 지원

지원현황(누계) : (08)19개소 è (09)39 è (10)56 è (11)68 è (12)88 - 12년까지 지원된 88개소 중 가동중 54, 공사중 11, 인허가중 23 -13/26-

[참고1] 가축분뇨 액비화 공정 호기처리 액비화 - 산소공급 è 호기성미생물 활성화 è 유기물 분해 è 부숙

혐기처리 액비화(에너지 연계) - 공기차단(저장탱크) è 혐기성미생물(산 생성 박테리아 등) 작용 è 유기산, H2O, CO2 생성 è 메탄균 작용(메탄가스 생성) è 유기물 분해(소화액) è 호기성 액비화 과정

-14/26-

Symposium and presentation, SPRING, 2013

116 최정록

< 다살림 공동자원화시설 >

< 창녕우포농장 바이오플랜트 >

-15/26-

농가 처리시설 산간지역, 분산사육지역 등 공동시설 설치가 곤란한 지역 위주로 지원 - 지원대상 : 축산농가, 축산단지, 농업법인, 지역 농·축협 등 - 지원조건 : (13년) 국고 20%, 지방비 20%, 융자 60% è (16년) 융자전환 * 지원내용 : 가축분뇨 퇴비화·액비화·정화방류 처리시설 및 부대 기계·장비 등

액비 유통기반 ’12년까지 액비유통센터 162개소, 액비저장조 8,400개소 설치 - 액비유통센터 : 농경지 200ha 이상 확보, 액비화시설이 구비된 농가 참여 - 액비저장조 : 공동자원화, 액비유통센터, 경종농가 작목반 등에 우선 지원

액비살포비 : 액비 성분·부숙도 판정 결과, 적합한 경우에만 지원 성분분석기 및 부숙판정기 : 농업기술센터 보급, 조직체에 확대 보급 -16/26-

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

< 액비운반살포차량 >

< 액비저장조 >

가축분뇨 자원화 추진대책 117

< 액비 살포 >

< 액비부숙도판정기 >

< 액비성분분석기 >

-17/26-

목

표

’20년까지 100개소를 설치, 가축분뇨 365만톤(돼지분뇨 20% 수준) 처리 년도별

’10

’13

’20

개소/물량

3(11만톤)

15(55만톤)

100(365만톤)

기본 방향 에너지화사업 경제성 확보를 위한 기술개발, 제도개선 등에 주력 - 가스 생산량 증대기술, 음식잔재물이 혼합된 발효액의 액비 사용 허용 등

경제성이 있을 경우 정부지원 감축, 민간투자 적극 유도 13년 에너지화시설 2개소 선정, 전문가 그룹에 의한 관리 및 평가

-18/26-

Symposium and presentation, SPRING, 2013

118 최정록

[참고1] 가축분뇨 에너지화 체계도

-19/26-

[참고2] 자원순환형 에너지화사업 기본방향 : 에너지와 퇴액비 생산하는 자원순환형 - 가축분뇨+음식잔재물 : 에너지 ⇒ 판매 또는 축사 등 재활용 소화액 ⇒ 퇴액비 ⇒ 농경지 살포

대상지역 : 가축분뇨, 농축부산물 등 이용하여 에너지 생산·이용 및 퇴액비화 계획이 수립된 지역 지원대상 : 민간기업, 지역 농·축협, 농업법인 등 처리규모 및 사업비 : 1일 70톤 이상, 70억원(보조 60%) - 1일 처리계획 물량중 가축분뇨는 반드시 70% 이상 처리

사업관리 : 축산환경자원화협의체에서 사업자 선정, 모니터링 등 지원내용 : 에너지화, 퇴·액비화에 필요한 시설·장비 등 지원현황(누계) : (10)3개소 è (11)5 è (12)6 è (13)8 -20/26-

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

가축분뇨 자원화 추진대책 119

[해외 폐자원 에너지화 시설 운영 사례] 스웨덴(Swedish) 바이오가스 생산 시설

- 시설규모 (소화조 용량) : 3,700 ㎥ 2기 - 가축분뇨, 음식물쓰레기 등을 활용하여 바이오가스 7.7백만 N㎥/년 생산 ⇒ 정제 후 자동차연료 등으로 활용 ( 스톡홀롬 린셰핑 시)

이탈리아 Lomellina 고형연료 생산 시설

- 시설규모 : 20만톤/년 - 생활 및 사업장 폐기물을 활용하여 고형연료 생산 ⇒ 열 및 전기 생산(19NW)

( 밀란시 인근의 로멜리나시 )

-21/26-

4. 자원화 조직체 및 민간관리 조직 육성 공동자원화, 액비유통센터 등 자원화조직체 확대 공동자원화 /액비유통센터 : (10) 56개소/121개소 ⇒ (12) 88/162 경종·축산간 자연순환농업협약체결 : (10) 90개소 ⇒ (12) 100 조직체를 지역별 자원화 전문조직으로 집중 육성·지원 자원화조직체 평가를 통해 우수 조직체에 대한 인센티브 자금 추가 지원 - (유통센터) 살포비 차등 지원, 인센티브 자금(2억원) 추가 지원 - (공동자원화) 퇴·액비 생산·유통 등을 위한 운영비 지원(융자 20억원 이내)

공동자원화 등 조직체를 컨설팅 전문가로 육성, 개별농가 처리기술 등 지원 가축분뇨 자원화 등 종합적 관리를 위한 민간조직 설립 검토 (필요성) 다수 축산농가 관리에 관 주도는 한계, 전문가에 의한 기술지도 필요 (기

능) 컨설팅, 사업평가, 정책개발, 사후관리, 전문인력 육성 업무 등 수행 -22/26-

Symposium and presentation, SPRING, 2013

120 최정록

5. 퇴액비 품질·유통관리 강화 및 수요 확대 자원화조직체(공동자원화, 유통센터) 평가 및 사후관리 강화 등을 통해 퇴·액비 품질 향상 및 경종농가 신뢰 구축 - 자원화조직체 컨설팅 의무화 및 평가제 도입, 평가결과에 따라 인센티브 및 액비살포비 등 차등 지원 액비의 성분·부숙도 기준에 적합한 액비만 농경지 등 살포를 허용 하도록 시비처방서 발급제도 개선 가축분뇨·액비의 무단방류 방지 등을 위해 액비이력추적제 도입 - 경기(여주), 제주도 시범사업을 통해 15년 이후 전국으로 확대 생산된 액비의 이용 활성화를 위한 액비살포 가능지역 확대 - (현재) 농경지, 골프장, 시험림 è (확대) 임야내 유실수 -23/26-

6. 제도개선 및 교육 홍보 강화 지역단위 축산환경 컨설턴트 육성을 통한 지역단위 관리체계 구축 - 17년까지 300명 육성, 관내 개별시설·공동시설에서 악취 등 문제 발생시 즉시 대응할 수 있는 관리체계 구축

가축분뇨 효율적 관리 및 이용을 위한 민간관리기구 설립 추진(14) - 연구용역(11.5~10월), 장관보고(12.4월), 가축분뇨법 개정(13.12월)

가축분뇨 자원화 중장기 대책 마련(13.3) - 기존정책 재점검, 퇴액비 품질향상 등을 위한 중장기 로드맵 마련

가축분뇨의 효율적 관리 및 이용 촉진 등을 위한 교육·홍보 강화 - 축산환경·조사료 담당 지자체 공무원 연찬회 개최(3월) - 가축분뇨 공동자원화사업 활성화 방안 워크샵 개최(6월) - 가축분뇨 자원화조직체 컨설팅 집합교육 실시(10월) - 지역단위 전문 컨설턴트 육성 집합교육 실시 및 워크샵(6월/11월) -24/26-

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

가축분뇨 자원화 추진대책 121

-25/2625 -

Symposium and presentation, SPRING, 2013

122 김영준

SYMPOSIUM

심포지엄

음식물자원화 정책 및 기술 : 문제점 및 대안 제시 김영준 가톨릭대학교 생명환경공학부

음식물자원화 정책 및 기술: 문제점 및 대안제시

가톨릭대학교 생명환경공학부 김영준

심 포 지 엄 2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

음식물자원화 정책 및 기술 : 문제점 및 대안 제시 123

음식물 배출 현황 2012년 발생량

: 17천톤/일

1인당

연평균 3% 증가

0.35kg

§ 연간 약 18조원 식량자원 낭비 (’05년) § 처리비용 약 6천억 원 이상 소요

온실가스 885만톤/년 배출

에너지 88억 kwh/년 낭비

승용차 234만대

가정부문 소비전력의 16%

(전체승용차의18%) 소나무 18억그루

연탄 932백만장

(전국토의11.5%면적)

음식물 배출 현황 유통/조리과정 쓰레기

57% 먹고 남은 음식물

30% 보관폐기 식재료

9% 먹지않은 음식물

4% Symposium and presentation, SPRING, 2013

124 김영준

음식물 배출원

발생원 별 음식물 쓰레기 구성 A B C D

음식점

가정

집단 급식소

조리과정 쓰레기 먹고 남은 음식물 먹지 않은 음식물 보관 후 폐기 식재료

웨딩∙뷔페

음식물자원화정책 : 문제점 Ø 매립, 소각 -> 자원화, 감량화 Ø 과거 퇴비화 및 사료화 -> 현재 혐기소화, 고형연료화 추세 Ø 문제점 v 남은음식물의 발생원인 소득증대, 푸짐한 식문화, 에너지 및 자원절약에 대한 국민의 의식부재 v 배출에서 처리과정까지의 문제점 § § § §

배출의 불편함 비위생성 : 배출 및 수거과정에서 음식물의 부패, 악취 발생 전처리과정의 과다비용 : 수거, 파봉, 파쇄, 선별 등에 과도한 비용 투자 처리장 민원발생 : 악취로 인한 민원발생 및 악취저감에 들어가는 비용 과다지출

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

음식물자원화 정책 및 기술 : 문제점 및 대안 제시 125

음식물자원화기술 : 문제점

v 자원화 문제점 퇴비화 :염분 및 이물질의 포함문제 사료화 : 배출,수거과정중 부패물질의 발생으로 인한 사료화 한계 v 혐기소화의 문제점 시설의 고비용, 혐기소화의 저효율 발생된 혐기소화액 재처리의 문제발생 v 종량제 문제점 비용지출을 피하기 위한 각종 편법 동원 예상 (일반쓰레기 봉투, 디스포저의 사용 등)

자원화정책 및 기술 : 대안제시

방안제시 Ø 남은 음식물에 대한 인식 및 자세변화유도 – (각 가정, 식당, 급식 소를 대상으로 자원화 필요성 및 정책에 적극적 부응자세 유도) Ø 기존 자원화과정에서의 문제점 해결 필요 Ø 발생원별 (아파트, 단독주택, 호텔, 단체급식소, 식당 등)로 발생즉 시 처리하는 기술의 보급 및 확산정책 필요 Ø 에너지보존측면에서 남은음식물의 최고 자원화기술은 사료화

Symposium and presentation, SPRING, 2013

126 김영준

오일기반 진공저온감압 처리에 의한 남은음식물의 고급 사료화 기술

개요

발생된 음식물을 즉시 진공, 저온, 감압상태에서 오일로 처리하여 남은음식물을 고급사료로 전환시키는 기술

특징 Ø 신선도 : 음식물의 발생즉시 처리하여 신선도를 유지 Ø 편리성 : 배출시의 불편함 및 불결함을 청산 Ø 고급사료화 : 음식물의 신선도와 영양분이 보존되어 고급사료로 전환 가능 (최적의 에너지화 실현) Ø 사료대체효과 : 수입사료를 대체하고 양돈농가에 저렴하게 보급하여 양돈 농가의 파산을 방지하고 이산화탄소의 배출감소로 지구온난화에 기여

오일기반 진공저온감압시스템

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

음식물자원화 정책 및 기술 : 문제점 및 대안 제시 127

심포지엄

오일기반 진공저온감압공정

생산제품 특성비교

중탕 조건 및 특성

일반 남은음식물 사료화

오일기반 진공저온감압

시료상태

비동결

동결

온도범위 압력

조건

시료특성

Ø

수분 함량

Ø 35%미만

Ø 2~3%

Ø

유분 함량

Ø 35%이상

Ø 25%미만

Ø

조직 감

Ø 물렁한 경향

Ø 바삭 한 경향

Ø

영양 특성

Ø 이화학적 포화변성

Ø 파괴가 적다

Ø

색상

Ø 갈 변화 현상 심함

Ø 산패가 거의 없다

Ø

기호 성

Ø 이질적 냄새 및 낮은 기호

Ø 고소한 냄새 및 높은 기호

Ø

환경 성

Ø 악취 및 비 위생 염려

Ø 호취 및 위생적 환경 조성

Symposium and presentation, SPRING, 2013

128 김영준

www.catholic.ac.kr

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

가축분뇨 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 129

SYMPOSIUM

심포지엄

가축분뇨 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 윤영만 한경대학교 바이오가스 연구센터

유기성자원학회 창립 20주년 기념 심포지엄 “유기성폐기물류 자원화의 과거와 현재 그리고 미래”

가축분뇨 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향

2013. 5. 3 한경대학교 바이오가스연구센터 윤영만

심 포 지 엄 Symposium and presentation, SPRING, 2013

130 윤영만

발표 순서 1. 가축분뇨 관리 현황 2. 바이오가스화 정책 현황 3. 바이오가스화 기술 및 사업 현황 4. 일본 바이오매스 타운 추진 사례 5. 가축분뇨 바이오가스화 발전 방향

1. 가축분뇨 관리 현황

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

2

가축분뇨 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 131

심포지엄

유기성 자원 분류 및 관리 체계 바이오매스 구분

종류

4

관리 법률(통계원)

음식물쓰레기

바이오매스

오니류 폐식용유 종이

폐기물계 바이오매스

폐기물 관리법 (전국폐기물 발생 및 처리통계)

폐지 폐목재 동식물성 잔재물 가축분뇨

가축분뇨 관리 및 이용에 관한 법률 (가축분뇨 통계, 가축통계)

임지잔재 미이용계 바이오매스

간벌재

임산자원 조성 및 관리에 관한 법률 (임업통계)

가로수전정지 작물재배부산물

(작물통계)

가축분뇨 총에너지 잠재량(%)

5

80.0 68.0

70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0

16.6

11.4 4.1

0.0 농산부산물

가축분뇨

도시고형폐기물

임산부산물

구분

종류

농산부산물

볏짚, 왕겨, 보릿짚, 콩줄기, 고구마 줄기, 사과 전정지

가축분뇨

우분, 계분, 돈분

도시고형폐기물

음식물쓰레기, 종이, 나무, 고무피혁, 플라스틱, 기타

임산부산물

침엽수, 활엽수, 혼효림

<자료 : 신재생에너지센터, 신재생에너지 자원지도>

Symposium and presentation, SPRING, 2013

132 윤영만

관련 법규 및 정책 현황

6

자원화 중심의 가축분뇨 적정관리→수질오염감소, 축산업발전

가축분뇨 관리 및 이용에 관한 법률 (2007. 9. 28)

‘04년 농식품부-환경부 합동 가축분뇨 종합관리대책 수립 후속으로 제정 가축분뇨 자원화 방식에 바이오가스화 명시

가축분뇨 전과정 관리 체계 수립, 방류수질 관리 강화

가축분뇨 관리 선진화 종합대책 (환경부, 2012. 5)

‘20년까지 공공처리시설 처리율 50% 달성 환경순환형 공공처리시설 시범사업 추진(바이오가스 등), ‘20년까지 30개소 가축분뇨 바이오에너지화 및 소화액비 자연순환

가축분뇨 에너지화 실행계획 (농식품부, 2009. 9)

‘20년까지 가축분뇨 에너지화 시설 100개소 설치, 양돈분뇨 365만톤 처리 환경오염방지, 화석에너지대체, 온실가스감축, 화학비료대체, 농촌생활개선 효과 기대

가축분뇨 관리 체계 허가대상

7

농가개별처리 (농식품부)

정화처리시설

공동자원화 (농식품부)

퇴액비화시설

공공처리 (환경부)

정화처리시설

소, 말 900m2 이상 돼지 1,000m2이상 공공수역

신고대상 소, 말 100m2~허가미만 돼지 50m2~허가미만

퇴비화 등 자체처리

신고미만 방류수질 항목

공공처리

BOD (mg/L) SS (mg/L) TN (mg/L) TP (mg/L) 대장균수 (개수/ml)

30 30 60 8 3,000

허가대상 일반지역 특정지역 150 50 150 50 850 260 200 50 -

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

농경지 신고대상 일반지역 특정지역 350 150 350 150 850 200 -

심포지엄

가축분뇨 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 133

가축분뇨 관리 현황(천톤, %, 2012년 기준) 자원화 연도

정화방류

발생량 소계

퇴비

액비

개별처리

공공처리장

8 해양 투기

기타

2006

40,255 (100)

33,298 (82.7)

31,998 (79.5)

1,300 (3.2)

870 (2.2)

2,784 (6.9)

2,607 (6.5)

696 (1.7)

2008

41,743 (100)

35,208 (84.3)

32,912 (78.8)

2,295 (5.5)

1,184 (2.8)

2,907 (7.0)

1,460 (3.5)

985 (2.4)

2010

46,534 (100)

40,286 (86.6)

37,220 (80.0)

3,066 (6.6)

1,427 (3.1)

2,727 (5.9)

1,070 (2.3)

1,024 (2.2)

2011

42,685 (100)

37,396 (87.6)

34,393 (80.6)

3,003 (7.0)

1,527 (3.6)

2,057 (4.8)

767 (1.8)

938 (2.2)

2012

46,489 (100)

41,236 (88.7)

37,656 (81.0)

3,580 (7.7)

1,999 (4.3)

2,211 (4.8)

(0)

1,023 (2.2)

2. 바이오가스화 정책 현황

Symposium and presentation, SPRING, 2013

134 윤영만

국가 신재생에너지 기본계획(산업통상자원부)

q

10

신∙재생에너지 Mix : 바이오에너지가 핵심 – – –

폐기물: 73.7%(2008) → 33.4%(2030) 바이오: 8.1%(2008) → 31.4%(2030) 풍 력: 1.7%(2008) → 12.6%(2030)

(자료: 지식경제부, 제3차 신재생에너지 기술개발 및 이용·보급 기본계획(2009~2030), 2008.12)

폐기물에너지화 종합대책(환경부) 유기성폐기물

음식물류 폐기물

음폐수

가축분뇨

하수슬러지

11 시설설치계획

구분

2008년

2013년

에너지화 잠재량

23

76

101

에너지화량(누적)

23

76

101

잠재량 대비 비율

100%

100%

100%

에너지화 잠재량

187

206

209

에너지화량(누적)

5

56

74

잠재량 대비 비율

2.7%

27.2%

35.4%

에너지화 잠재량

261

261

261

에너지화량(누적)

2.6

2.9

13.1

잠재량 대비 비율

1.0%

1.1%

5.0%

에너지화 잠재량

205

242

242

에너지화량(누적)

0

83

83

잠재량 대비 비율

0%

34.3%

34.3%

(자료: 환경정책평가연구원, 산업계 유기성 폐기물의 자원화 촉진방안 연구, 2012)

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

완료시점

심포지엄

가축분뇨 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 135

가축분뇨 에너지자원화 사업(농식품부)

12

l

근거법령 : 가축분뇨 관리 및 이용에 관한 법률

l

정책근거 : 가축분뇨 바이오에너지화 실행계획 (2009.7.17)

l

정성적 목적 : 저탄소 녹색성장과 기후변화에 대응, 신∙재생에너지 확충에 기여, 가축분뇨 에너지화 추진

에너지화 시설 100개소를 설치하여 365만톤 (20%) 처리

정량적 목적

사업량 : (‘10) 3 → (‘13) 15 → (’20) 100 개소 온실가스 감축량 : (현행) 0 → (‘13) 3 → (’20) 20 만CO2톤

1개소 준공, 5개소 추진 중

추진현황

’10년 3개소(정읍, 순천, 서귀포), ’11년 3개소(용인, 부여, 완주), ’12년 1개소 (아산) 선정 정읍(’10년) 시설 설치 완료, 용인(’11년) 사업포기, 5개소 추진 중

정읍 가축분뇨 에너지 자원화 시설

13

Symposium and presentation, SPRING, 2013

136 윤영만

3. 바이오가스화 기술 및 사업 현황

국내 가축분뇨 바이오가스화 시설 현황(2011) 구분

단독

병합1

15

설치지역

운영주체

설치기관

원천기술

설치년도

사업형태

충남공주

공주시

㈜쌍용건설

한국(쌍용건설)

2001

환경부

제주제주1

제주시

㈜쌍용건설

한국(쌍용건설)

2005

환경부

㈜대우건설

한국(대우건설)

경기이천

모전영농 조합법인

충남청양

여양농장

충남홍성

운용농장

㈜유니슨 하이테크 독일(바이오가스협회) ㈜DHM

한국(DHM)

2006

연구사업

2007

연구사업

2008

연구사업

전남순천

㈜정림

㈜정림

독일(LIPP사)

2008

민간투자설치

경남창녕

㈜이지바이오

㈜이지바이오

덴마크(NIRAS사)

2008

민간투자설치

경기안성1

광일농장

㈜DHM

한국(DHM)

2009

연구사업

전북무주

무주군

㈜대우건설

한국(대우건설)

2009

지경부

제주제주2

㈜제주축산 바이오

㈜유니슨 하이테크 독일(바이오가스협회)

2010

지경부

전북고창

농협 종돈사업소

㈜유니슨 하이테크 독일(바이오가스협회)

2010

지경부

경남밀양

밀양시

㈜쌍용건설

한국(쌍용건설)

2003

환경부

경기파주

파주시

㈜한라산업 개발

독일(HAASE사)

2004

환경부

충남아산

㈜대우건설

㈜대우건설

한국(대우건설)

2008

연구사업

경기안성2

한경대학교

㈜금호산업

한국(금호산업,한경대)

2008

연구사업

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

가축분뇨 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 137

심포지엄

국내 운전 현황(2011) 운전 특성

구 분

설치지역

원료

충남공주 제주제주1 경기이천 충남청양 충남홍성 단 전남순천 독 경남창녕 경기안성1 전북무주 제주제주2 전북고창

양돈 슬러리 양돈 슬러리 양돈 슬러리 양돈 슬러리 양돈 슬러리 양돈 슬러리 양돈 슬러리 양돈 슬러리 양돈 슬러리 양돈 슬러리 양돈 슬러리 양돈슬러리(100) 경남밀양 음식물(20)기타(80) 양돈슬러리(60) 경기파주 음식물(50)

병 합 1

양돈슬러리(50) 음폐수(25) 하수슬러지(20) 양돈슬러리(3.5) 음식물(1.5)

충남아산 경기안성2

16 시설 특성 시설 용량 발전 용량 (kW) (m3/일) 250 30 100 20 30 20 60 10 20 20 54 100 541 20 50 50 75 50 80 50 80

비고

공정

운전상태

시설구분

가동 가동 중지 가동 중지 가동 가동 가동 가동 가동 가동

공공처리 시설 공공처리 시설 농가형 농가형 농가형 농가형 공동형 농가형 공공처리 시설 농가형 농가형

가동

공공처리 시설

200

-

단상,AF

가동

공공처리 시설

110

500

이상, CSTR

중지

공공처리 시설

95

150

이상, UASB 고율소화

가동

농가형(연구시설)

5

30

단상,AF 정화처리 단상,AF 정화처리 이상, ASB 고율소화 단상, CSTR 단상, CSTR 단상, CSTR 단상, CSTR 고온 단상, CSTR 이상, UASB 고율 단상, CSTR 단상, CSTR 정화처리

단상, PFR

국내 바이오가스화 기술 수준 항목 구분

기술 현황

기술 성숙 도

17

내용

분야

기술수준

기술 개발 방향

-

자원 탐색

70 %

한국

유럽 선진국(독일)

· 가축분뇨, 음식물 처리와 에너지 생산 연계 · 경제적, 기술적 타당성 평가 중

· 에너지생산 극대화 및 농업생산과 에너지 생산 연계

· 가축분뇨, 남은음식물

· 가축분뇨, 남은음식물, 식품가공 부산물, 에너지작물(옥수수, 구근류, 사탕수수)

설계 운전 기술

50 %

· 외국기술 직수입, 설계 운전 노하우 축적 중 · 원료 종류별 맞춤형 설계, 운전 기술· 노하우 보유 · 바이오가스 시설의 안정적 보급 확대를 · 지속적인 기초연구 수행 위한 기초기술이 취약 · 플랜트 에너지 효율 극대화, 노하우 축적 · 플랜트 에너지 효율 낮음

공정 기술

80 %

· 외국기술 직도입(산업체) · PFR 국산화 완료(한경대)

· 안정적인 혐기소화 공정 기술 보유

소화액 활용

80 %

· 자원화 중심, 자연순환체계 확립

· 자연순환체계 확립 운영

가스 활용

50 %

· 바이오가스 직접 연소 (전력생산 및 가스보일러 활용)

· 저장성 연료화 기술 확립, 이용 · 바이오가스 CNG화 : 자동차, 기차 연료

도입

●

성장 성숙

●

Symposium and presentation, SPRING, 2013

138 윤영만

국내 시설의 경제성(KREI, 2011)

18

경제성 평가 범주 경제적 편익

비용

잉여전력 판매

인건비

화석연료 대체

수선유지비

화학비료 대체

수도광열비

온실가스 저감

감가상각비 등 소화액 처리

농산 바이오매스

바이오가스 플랜트

혐기 소화액

퇴∙액비 이용 정화 방류

처리수익

소화액 처리 비용 액비 판매 수익

액비 살포 비용

사례분석 조건

19

구분

사례 분석 조건 인건비1 전력비2

비용

초과 공동형 시설 60,000천원/년 기준 ·생산전력의 15% 적용 ·초기 시설비 대비 년간 0.2% 적용

수도광열비

·유기성 폐자원 에너지 활용시설 현황(환경부, 2010) 자료 적용

기타

·시나리오1(총공사비기준), 시나리오2(민간부담비기준) 분석 ·내구연한 15년, 잔존가액 10% 기준 ·유기성 폐자원 에너지 활용시설 현황(환경부, 2010) 자료 적용

잉여전력판매5

·2010년도 계통한계가격(SMP) 평균 116.7원/kWh

액비살포수입6

·계상하지 않음

화석연료

대체7

(수입대체) 간접 편익

규모 이하 농가형 시설 24,000천원/년 기준, 시설규모 100 m3/일 규모

수선유지비3

감가상각비4

직접 편익

·시설규모 50

m3/일

화학비료 대체8

·천연가스 가격 : $4.58/MMBtu, $1 = 1,140원(2010년 평균환율) ·혐기소화액 농지환원에 따른 복합비료 대체효과 : 복합비료 대체비용(원/톤) ·바이오가스 발전에 따른 기존 발전시설에서 감소할 수 있는 CO2 배출량 원단위9 3.98×10-4

온실가스 저감

ton-CO2/kWh, 등유 보조연료 사용에 따른 CO2 배출계수 2.49 ton-CO2/kL 적용 ·유럽기후거래소(ECX) 탄소가격 평균10 : $15.68/ton-C

환경적 편익

해양배출 경감

·1,100원/톤(해양환경개선부과금)11

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

가축분뇨 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 139

심포지엄

20

경 기 이천

충 남청 양

14000

18000 16000 14000 3

10000

수 입 -비용 (원 /m )

3

수 입 -비용 (원 /m )

12000

직 접 편 익+간접 편 익+환 경 편 익

8000 직 접 편 익+간접 편 익

6000 4000

비용 직접편익

2000 40.4

0 0

20

직 접 편 익+간접 편 익+환 경 편 익 직 접 편 익+간접 편 익

8000 6000

비용

4000

직접편 익

2000

53.1

40

12000 10000

60

80

0

100

39.7 0

20

설 치비 보조 비율 (%)

47.4

40

60

80

100

설 치비 보조 비율 (%)

전 남순 천

경 남창 녕

16000

18000

14000

16000

12000

14000 3

직 접 편 익+간접 편 익+환 경 편 익

10000

직 접 편 익+간접 편 익

8000 6000 4000

비용 직접편 익

2000 0

수 입 -비용 (원 /m )

3

수 입 -비용 (원 /m )

21

45.5

36.2 0

20

40

60

설 치비 보조 비율 (%)

80

100

직 접 편 익+간접 편 익+환 경 편 익 직 접 편 익+간접 편 익

12000 10000 8000

직접편익

6000 4000

비용

2000 0

66.0

8.3 0

20

40

60

80

100

설 치비 보조 비율 (%)

Symposium and presentation, SPRING, 2013

140 윤영만

22

경 기안 성 1

제주 제주 2 12000

20000

직 접 편 익+간접 편 익+환 경 편 익

3

15000

수 입 -비용 (원 /m )

3

수 입 -비용 (원 /m )

10000

직 접 편 익+간접 편 익+환 경 편 익

10000

직 접 편 익+간접 편 익

비용

5000 81.7

72.3 0

6000

직접편 익

4000 2000

직접편 익 0

직 접 편 익+간접 편 익 8000

20

40

60

80

0

100

비용 66.2 0

20

40

60

80

100

설 치비 보조 비율 (%)

설 치비 보조 비율 (%)

23

경 기 안 성2

50000 직 접 편 익+간접 편 익+환 경 편 익

6000

직 접 편 익+간접 편 익

40000 3

수 입 -비용 (원 /m )

8000 3

수 입 -비용 (원 /m )

충 남아 산 10000

4000 비용

2000 0

10.1 0

20

30000 직 접 편 익+간접 편 익+환 경 편 익

20000

직 접 편 익+간접 편 익 비용

10000

직접편익

직접편익

28.1 40

60

80

설 치비 보조 비율 (%)

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

100

0

69.4 0

20

40

60

설 치비 보조 비율 (%)

72.1 80

100

심포지엄

가축분뇨 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 141

4. 일본의 바이오매스 타운 추진 사례

일본(323개소, 2012.6)

25

Symposium and presentation, SPRING, 2013

142 윤영만

바이오매스 일본 종합전략(2002. 12) 지원 구분 지원방향

Soft 지원

사업내용

내용 -

바이오매스 타운의 구상과 책정 등, 바이오매스 타운의 실현을 향한 지역의 창의 적이고 주체적인 조직화를 지원

<바이오매스 타운 구상 책정> - 구상책정 및 책정에 필요한 조직 정비 <이활용 시스템 구상> - 바이오매스 구상 실현을 위한 종합적인 이활용 시스템의 구상 - 구상을 실현하기 위한 조직 정비(바이오매스 연료 제조 조직 등)

지원율

-

사업비의 1/2(50%)

담당부서

-

축산기획과, 농촌진흥과(중산간지역진흥과)

-

바이오매스 이활용 시설의 정비, 바이오매스 발생시설, 이용시설 등, 바이오매스 이활용에 관여하는 시설을 일체적으로 정비

지원방향

Hard 지원

26

사업내용

지원율 담당부서

<사업종별> - 지역모델 실증형 : 바이오매스 발생, 이용, 변화시설 정비 - 신기술 실증형 : 바이오매스 변화시설의 모형 정비 <대상공정> - 변환시설 : 메탄발효 및 탄화 시설 등 - 발생·이용 시설 : 농산물 집출하저장시설. 공동육묘시설 등 (※지역모델 실증형에 한정) - 축산분뇨 이활용 시설 : 퇴비화 시설 등 공동이용시설 - 사업비의 1/2(50%), 민간사업자는 원칙적으로 사업비의 1/3 -

축산기획과, 지역정비과(중산간지역진흥과)

바이오매스 타운 특성 분석 구분

폐기물계 바이오매스

미이용계 바이오매스

자원식물

종류 가축분뇨 농업계폐기물(폐균상 등) 식품폐기물 폐식용유 수산가공잔사 제재공장 등 잔사 건설발생목재 가로수, 공원, 가정전정지, 예초 고지, 폐지 하수슬러지 등 기타 쌀겨 등 야초 등 비식용부분 간벌재, 임지잔재 과수전정지 대나무 기타 자원작물

건수 297 41 296 251 44 236 165

구분

물질 이용

168 54 260 14 275 90 263 110 58 39 80

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

에너지 이용

27 종류

건수

퇴비화(토양개량, 비료 등 포함)

318

사료화

230

바이오매스 플라스틱 제조

21

기타

156

바이오가스화(메탄발효)

177

직접연소

97

가스화

48

탄화

131

고형연료화

250

바이오디젤연료화

256

바이오에탄올화

78

기타

17

심포지엄

가축분뇨 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 143

바이오매스 활용추진 기본계획(2010, 12) 구분 취지

목적 시책의 기본 방침 국가달성 목표 (목표년도 2020년) 목표 달성 방침

28

내용 - 바이오매스활용추진기본법에 기초하여 바이오매스 활용·촉진에 관한 시책으로서 기본 적인 방침, 국가의 달성목표, 기술의 연구개발에 관한 사항 등을 정하는 계획 - 종래 바이오매스 일본 종합전략에서 추진한 각 지역에서 바이오매스 타운 구상과 조직 등의 관해 남은 과제는 본 기본계획에 따라서 해결 - 농산어촌의 활성화 - 산업발전과 국제 경쟁력 강화 - 지구온난화 방지와 순환형 사회 형성 - 바이오매스 공급자인 농림어업자, 바이오매스 제품의 제조사업자, 지방공공단체, 관계 府省이 일체적으로 바이오매스의 활용 극대화 추진 - 농촌활성화 : 600시정촌에 대해서 바이오매스 활용 추진계획을 책정 - 산업창출 : 바이오매스를 활용하는 약 5,000 억엔 규모의 신산업 창출 - 지구온난화 방지 : 약 2,600 만탄소톤의 바이오매스 활용 - 바이오매스 활용추진 계획의 책정 市頂村에 대해서는 조직효과의 검증, 과제해결을 위 한 기술정보의 공급 등 확실한 효과의 발현을 꾀함 - 현재 대부분 활용되지 있지 않는 임지 잔재의 유효활용 등 바이오매스의 활용을 추진

정부가 종합적이고 - 상충되는 목표달성을 위해서 바이오매스의 활용에 필요한 기반의 정비, 농산어촌의 6 차 산업화 등에 의한 바이오매스 제품 등을 공급하는 사업의 창출, 연구개발, 인재축성 효과적으로 해결하고자하는 시책 등을 추진 바이오매스의 새로운 유효기술의 개발로 바이오매스 수집·운반부터 가공·이용까지 종합 기술 및 연구개발에 적인 기술체계의 확립을 추진 관한 사항 장기적인 관점으로부터 바이오매스 생산효율이 우수한 조류 등, 미래 이용이 기대되는 새로운 바이오매스 자원의 창출을 추진

바이오매스 활용추진 기본계획 추진체계

29

Symposium and presentation, SPRING, 2013

144 윤영만

추진 모델

30

l 기존 바이오매스 타운 → 바이오매스 산업도시 •

지역 바이오매스를 활용한 Clean 산업 창출과 지역 순환형 에너지 시스템구상을 향한 바이오매스 산업도시 구상(바이오매스 타운의 발전·고도화)

l 바이오매스 산업도시 모델 •

지산지소형(local biomass형) : 지역수준의 바이오매스 활용 모델

•

광역형 : 광역에서의 바이오매스 활용 모델

•

고부가가치형 : 고부가가치 제품 생산 모델(바이오매스 refinery)

•

개발수입형 : 외국으로부터의 원료 또는 바이오매스 제품의 개발 수입모델

5. 가축분뇨 바이오가스화 발전 방향

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

가축분뇨 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 145

제도개선 •

32

폐기물에너지와 바이오에너지의 기준 모호, 폐기물 에너지화와 가축분뇨에너지화가 별개로 추진

<신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법 시행령 제2조관련 별표1 바이오에너지 등의 기준 및 범위> 구분

기준 및 범위 1. 생물유기체를 변환시켜 얻어지는 기체, 액체 또는 고체의 연료 기준

2. 제1호의 연료를 연소 또는 변환시켜 얻어지는 에너지 ※ 제1호 또는 제2호의 에너지가 신ㆍ재생에너지가 아닌 석유제품 등과 혼합된 경우에는 생물유기체로부터 생산된 부분만을 바이오에너지로 본다.

바이오 에너지

1. 생물유기체를 변환시킨 바이오가스, 바이오에탄올, 바이오액화유 및 합성가스 범위

2. 쓰레기매립장의 유기성폐기물을 변환시킨 매립지가스 3. 동물ㆍ식물의 유지(油脂)를 변환시킨 바이오디젤 4. 생물유기체를 변환시킨 땔감, 목재칩, 펠릿 및 목탄 등의 고체연료 1. 각종 사업장 및 생활시설의 폐기물을 변환시켜 얻어지는 기체, 액체 또는 고체의 연료 2. 제1호의 연료를 연소 또는 변환시켜 얻어지는 에너지

기준 3. 폐기물의 소각열을 변환시킨 에너지

폐기물

※ 제1호부터 제3호까지의 에너지가 신ㆍ재생에너지가 아닌 석유제품 등과 혼합되는

에너지

경우에는 각종 사업장 및 생활시설의 폐기물로부터 생산된 부분만을 폐기물에너지로 본다. 범위

“해당사항없음”

※ IEA 재생에너지 기준 재생에너지원

기준 매립지가스

(Landfill gas) 바이오매스 바이오가스 (Biomass)

(Biogas)

하수슬러지 가스 (Sewage sludge gas) 기타 바이오가스 (Other biogas)

사업장 폐기물 (Wastes)

도시고형 폐기물

33

재생가능 도시고형 폐기물 (Renewable MSW)

매립지에서 바이오매스의 혐기소화에 의해 발생하는 메탄과 이산화탄소를 주성분으로 하는 기체 하수슬러지의 혐기 발효를 통해 얻어지는 하수슬러지 가스 도축장, 양조장 등 농식품 가공산업으로부터 발생하는 폐기물 또는 가축분뇨 등의 혐기 발효를 통해 얻어지는 가스 ※ 가정이나 산업활동으로부터 더 이상 필요하지 않으면서 매 립 또는 소각처리 되는 물질로서 재생가능 도시고형폐기물은 본 범위에 포함하지 않으며, 바이오매스의 범주로 분류

(Industrial 재생불가 도시고형 폐기물 산업공정, 병원 등에서 기인하는 매립 또는 소각처리 되는 MSW)

(Non-renweable MSW) 물질로서 소각열을 회수·이용하는 경우 폐기물 에너지로 분류

(자료 : DECISIONS ON PRODUCTS, IEA(Paris, 28-30 October 2008))

Symposium and presentation, SPRING, 2013

146 윤영만

강력한 FIT 제도 재도입

34

<독일 EEG 2009 (€-ct/kW)> l 에너지 작물이용 전력생산에 비중 l 전략 및 폐열 회수 이용을 통한 국가 신재생에너지 목표에 부합하도록 운영

가축분뇨 보너스 (Manure bonus)

경관보전 보너스 (Landscape conservation material bonus)

방출경감 보너스 (Emission reduction bonus)

기술 보너스 (technology bonus)

CHP 보너스 (CHP bonus)

시설 용량 (kW)

기본율 (Basic tariff)

에너지작물 보너스 (Cultivated biomass bonus)

≦150

11.44

+6.86

+3.92

+1.96

+0.98

+1.96

+2.94

9.00

+6.86

+0.98

+1.96

+0.98

+1.96

+2.94

8.09

+3.92

≦20,000

7.63

≦500

≦5,000

+1.96

※ 일본 FIT 시행(2012.7) 신재생에너지원 태양광 풍력

10 kW 이상 10 kW 미만 20 kW 이상 20 kW 미만 1,000 kW 이상 30,000 kW 미만 200 kW 이상 1,000 kW 미만 200 kW 미만 15,000 kW 이상 15,000 kW 미만

조달가격 조달기간 (년) (￥) 42.00 20 42.00 10 23.10 20 57.75 20 20

30.45

20

35.70 27.30 42.00

20 15 15

-

40.95

20

-

33.60

20

-

25.20

20

폐기물(목질제 외) 연소발전

-

17.85

20

Recycle목재 연소발전

-

23.65

20

지열

바이오 매스

구분

25.20

수력

메탄발효 가스화 발전 미이용목재 연소발전 일반목재 등 연소발전

+2.94 +2.94

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

35 비고

주택 등의 태양광 발전에 대해서는 여유전력을 매수 소형풍력발전을 포함

30,000 kW 미만의 중소수력을 대상으로 함

미이용계 임이 확인가능한 것으로부터 유래하는 바이오매스를 연소하는 발전 미이용목재와 recycle목재 이외의 목재를 연소하는 발전 일반폐기물, 하수슬러지, 식품폐기물, RDF, RPF, 흑액 등 폐기물 유래 바이오매스를 연소하는 발전 건설폐재에서 유래하는 바이오매스를 연소하는 발전

심포지엄

가축분뇨 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 147

청정에너지 농업 연계→에너지 수요처 개발 지구 온난화 대비 (탄소 배출 감축)

환경 문제 대응 (지속 가능 농업)

36

화석연료 고갈 대비 (대체 에너지 이용)

에너지 문제

에너지 효율성 제고 에너지 절감수단 이용 간접에너지 사용 감축

신∙재생에너지 이용 바이오매스 지열, 하천수 등 이용

청정에너지 농업 (생산 수량 증대)

※ 농촌 에너지 소비 비중

37

농사용 : 91.1%, 농가용 8.9% 농사용 수송 5.7%

농사용 건물/사무실 가정 냉방 9.2% 가정 난방 3.9%

0.2%

농사용 온실/축사

가정 온수

28.1%

2.1%

가정 취사 0.8% 가정 조명 0.2% 가정 기기 농사용 기계

1.7%

48.0%

자료 : 지식경제부, 에너지총조사보고서, 2009

Symposium and presentation, SPRING, 2013

148 윤영만

※ 청정에너지 농업시스템(시설재배) 흡수식냉온수기

동절기 가온, 하절기 냉방

시설오이농가

오이잔사

메탄

이산화탄소 양돈농가

양돈분뇨

배추부산물

혐기소화조

바이오가스 고질화장치

바이오가스

혐기소화액

고압필터프레스

김치가공장

38

고상

안성시 공동자원화 시설

액상

관비이용

관비생산시스템

액비저장조

에너지 자립마을 사업 추진

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

농지환원

39

가축분뇨 바이오가스화 기술, 정책 현황 및 발전 방향 149

심포지엄

※ 국내 에너지 자립형마을 사업 추진 사례

40

모델

주관부처

도시형

환경부

농촌형

농식품부

도농복합형

협력부처

행정안전부 지식경제부

지식경제부 환경부 산림청

농림부 지식경제부 행정안전부 환경부 산림청

산촌형

산림청

행정안전부 지식경제부

지역

사업추진현황 재생에너지원

광주광역시 승촌마을

음식물류폐기물 농업부산물

경남 거창군 양기음기마을

음식물쓰레기 가축분뇨, 농업부산물

생산(활용방식) 전기 열(비닐하우스) 부산물(액비) 전기 열(비닐하우스) 부산물 (액비)

전북 완주 덕암마을

자연력, 산림부산물

전기 열(지역난방)

자연력 펠렛보일러

충남 공주 금대리

가축분뇨, 음폐수, 식품폐기물

전기 열(지역난방)

바이오가스 우드칩 보일러

경기 포천시 영송

혐기소화고형물 축산분뇨

고형연료 (열난방)

경북 봉화 솔빛마을

목질계 바이오매스

전기 열(지역난방)

강원 화천 느릅마을

목질계 바이오매스

전기 열(지역난방)

비고 바이오가스

바이오가스

축분연료화 (50톤/일) 축분연료 보일러 화목 보일러 산림바이오매 스센터 화목 보일러 산림바이오매 스센터

바이오가스 사업 추진상의 문제점 - 공법사의 기술적 취약성 (중소 영세기업) - 외국 기술 의존성 높음 (국내 기술력 취약)

- 사업성격 모호 (가축분뇨처리?, 재생에너지 생산?)

- 정책 거버넌스 취약 (top-down 방식, 주민참여 유도 없음) - 사업관리 인력 부족 (사업관리에 집중, 홍보/촉진 노력 부족)

기술적 측면

정책적 측면

41

- 재원확보의 어려움 (자부담, 지자체부담) - 부지확보의 어려움 (민원, 주민반대) - 지역주민참여 소극적 (지역 기여도가 낮음) - 시장 중심 사업 체계 (공법사 사업 모델에 의존)

사회적 측면

사업지연

정책추진 부담 가중 사업 지속성 저하

Symposium and presentation, SPRING, 2013

150 윤영만

개선 방안 : 보조사업자 발굴, 육성 종합적인 바이오가스 추진 조직체 육성 전략 추진 가축분뇨 에너지화 사업에 “구상-공표”단계 설치

보조사업자의 의식 수준 향상 유도

잠재 보조사업자 발굴 육성

협회 및 민간 기구화 유도

대외적인 정책추진 당위성, 필요성 확보 축산분야 바이오가스 잠재적 시장가치 확대

기업의 기술 개발 의지 고취

사회적 의식 전환 유도

실질적인 정책 추진 효과 유도

경청해주셔서 감사합니다.

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

42

심포지엄

하수 오니류를 이용한 고화물 처리공법 151

SYMPOSIUM

심포지엄

하수 오니류를 이용한 고화물 처리공법 박준서 한국화학융합시험연구원

심 포 지 엄 Symposium and presentation, SPRING, 2013

152 박준서

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

개발배경

기술내용 제조설비

순서 적용사례

효 과

결 론

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

1. 개발배경 1) 국내 오니류 처리현황 ①

□ 해양배출에 의존하던 오니류의 2012년 이후 전면적인 해양배출 금지로 육상처리 시급

< 유기성 오니의 종류별 처리현황 (1일 발생량 대비) > 구분

￮ 매립장 신규건설의 어려움 ￮ 오니류 매립에 따른 매립지 안정화 지연 및 침출수 과다발생 등의 이유로 직매립을 금지 (환경부2003.7.1)

발생량

하수 오니

폐수오니 공정오니

정수 오니

7,779.50

939

355.9 7,538.00 16,612.40

합계

비율 (%)

100

￮ 이러한 이유로 해양배출 의존도가 컸던 실정임 ￮ 2012년부터 런던협약 96의정서가 발효됨에 따라 오니류의 해양 투기 금지에 따른 대책이 시급

□ 오니류의 적정처리 방안 모색 및 관련 기술 개발이 시급히 요구되고 있는 실정

처리

매립

446.7

163.6

0.5

289.3

900.1

5.4

방법

소각

1,925.50

65

1.2

1,440.50

3,432.20

20.7

재활용

3,094.10

578.9

348.3 2,006.90

6,028.20

36.3

해양배출 2,313.20

131.5

6,251.90

37.6

5.4

20.7

37.6

매립 소각 재활용 해양배출

36.3

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

5.9

3,801.30

<환경부, 2010>

심포지엄

하수 오니류를 이용한 고화물 처리공법 153

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

1. 개발배경 2) 국내 오니류 처리현황 ② □ 해양에 배출되는 폐기물 종류별로는 2009년 기준으로 하·폐수처리 오니, 가축분뇨와 음식물류 폐기물 처리 폐수(이하 음폐수)가 총 해양배출량 중 약 92%로 거의 대부분을 차지함. <폐기물 종류별 해양배출량 추이>

*출처. 워터저널 _ 김대수 국토해양부 해양보전과 서기관 기고문

1. 개발배경 3) 하수 오니류 처리현황 ① 100% 80%

72%

77%

78%

73%

60%

68%

재활용

61% 47%

육상매립 43%

40%

소각 해양투기 연료화

20%

기타

0% 2003

2004 2005 2006

2007 2008 2009

2010

※ 2012년 환경부 집계자료

Symposium and presentation, SPRING, 2013

154 박준서

1. 개발배경 4) 하수 오니류 처리현황 ②

발생량(톤/년)

2010년 처리량 연료화

4.E+06

238,710

3,079,870

7.7%

3.E+06

0.3%

3.E+06 2.E+06

기타 9,490

2,267,015

재활용

’03년 대비 ’10년 36%증가

해양투기

635,465

1,314,000

20.6%

42.7%

처리장 수

소각 544,580

470

500

17.7% 육상매립

242 단위:톤/년

’03년 대비 ’10년 94%증가

0

337,990 11.0%

※ 2012년 환경부 집계자료

1. 개발배경 5) 하수 오니류 육상 처리시대 도래 하수 처리량 대도시 인구

증가

하수 오니류 발생량 증가

집중 현상

90년대

• 단순매립 처리방법 • ’93년 총 발생량의 11.2%만이 해양배출

후반까지 • 폐기물관리법 : 직매립 금지

환경오염

’97년

• 해양배출제도 선호(저렴한 비용) • ’05년 총 발생량의 77.9% 해양배출 급증

유발 • 런던협약 ’96의정서(해양 오염방지에 관한 국제협

’09년 1월 ’12년

약) 채택 • 유기성 오니의 해양배출 기준 강화

•

해양환경관리법 시행규칙 개정

• 하수 오니류 및 가축 분뇨의 해양투기 금지

1월

해양투기에 의존하던 하수 오니류 처리량의 육상처리 대체 방안 시급 2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

하수 오니류를 이용한 고화물 처리공법 155

1. 개발배경 6) 육상처리 방법의 한계

육상매립 - 폐기물관리법에 따른 직매립 금지 - 매립지 포화 및 신규 부지확보 곤란

소각처리 - 하수슬러지 수분(통상75%~80%)에 따른 고비용 처리비 및 대기오염물질 발생 문제 - 대형시설의 경우 소각에 대한 부정적 인식으로 입지 확보 어려움

재활용방법 - 퇴비화, 시멘트 연료화, 녹생토 제조, 지렁이사육, 고화(채석자 복구용), 비료, 연료화

- 재활용 제품의 사용처 한계로 많은 어려움이 있음

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

1. 개발배경 7) 국외 오니류 처리현황 □ 환경문제에 대한 관심이 고조되면서 오니의 처리방법 개선 즉 환경적으로 안정하고 재 자원화 할 수 있는 방법 등의 지향추세가 뚜 렷해짐 ￮ 일례로서 소각을 통한 재의 자원화, 녹농지 등에의 이용 및 기타 재활용 방향 등으로 진행되고 있는 실정

해양투기 5% 소각

<유럽에서 발생한 오니의 처리현황 국가별비율> 단위 : (%)

구분

농토 재이용

육상매립

소각

해양투기

산지 및 재경작지 13

오스트리아

18

35

34

-

벨기에

29

55

15

-

1

덴마크

54

20

24

-

2

핀란드

25

75

-

-

-

프랑스

58

27

15

-

-

독일

27

54

14

-

5

영국

44

8

7

29

11

산지 및

그리스

10

90

-

-

-

재경작지

아일랜드

12

45

-

29

8 10

6%

11%

농토 재이용 36%

이태리

33

55

2

-

룩셈부르크

13

88

-

-

-

네덜란드

26

51

3

-

20

노르웨이

56

44

-

-

-

포르투갈

11

29

-

2

58

스페인

50

35

5

10

-

육상매립

스웨덴

40

60

-

-

-

42%

스위스

45

30

25

-

-

<유럽에서 발생한 오니의 처리현황 전체 비율 비율> >

Symposium and presentation, SPRING, 2013

156 박준서

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

1. 개발배경 8) 국제정세 및 국내현황 ① □ 2011년 3월 기준, 86개 런던협약 당사국과 40개 ‘런던의정서’ 당사국 중 우리나라를 제외한 모든 당사국들은 하수 오니류에 대한 해양배출을 전면 금지 □ 우리나라도 2012년 1월부터 하수오니와 가축분뇨의 해양배출 금지, 그리고 2013년 1월부터는 음폐수의 해양배출 금지 전면 시행.

<육상폐기물 발생량 대비 해양배출 비중>

*출처, 워터저널 - 김윤호 국토해양부 해양보전과장 기고문

□ 현재 해양에 배출되는 유기성 오니류은 적정하게 처리할 경우 퇴비, 건설자재 원료 및 에너지회수 자원 등으로서 활용가치가 매우 높음. ￮ 외국에서는 환경에 미치는 영향과 경제적 이익 등을 고려해 폐기물을 자원으로 인식하고 이러한 접근 방식을 폐기물 관리정책에 적극적으로 반영

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

1. 개발배경 9) 국제정세 및 국내현황 ② □ 해양배출 현황 및 전망 ￮ '12.1월 부터, 하수 오니 및 가축분뇨의 해양투기를 금지하고, ’13년부터는 분뇨와 분뇨오니, 음폐수, ’14년부터는 산업폐수와 폐수 오니를 전면 금지할 예정임 ￮ 2014년이면 1988년부터 시작된 산업폐기물의 해양투기 제도가 26년 만에 종료되어 육상폐기물 해양투기 제로화가 공식적으로 달성됨 -국토해양부 해양보전과 (2012.08.30) □ 해양배출 금지 대비 예외적 조치 ￮ 예외적으로 육상위탁처리나 자체 처리시설 설치가 현저히 곤란한 위탁업체*의 경우 사전심사를 거쳐 해양배출을 한시적으로 허용(*최근 2년간 산업폐수․폐수오니를 연간 1천㎥ 이상 해양배출을 위탁한 업체에 한함) ￮ 해양배출업체가 운영하는 저장시설의 잔류 폐기물은 해양투기 금지 이후 6개월 이내에는 해양 배출을 허용함(한시적 해양배출에 따른 저장시설 잔류 폐기물의 경우 해양배출 종료 후 3개월 이내 해양배출 허용) -국토해양부 해양보전과(2012.08.30) □ 이에 대한 방안으로 환경부에서는 하기의 방안을 검토 중에 있음

(상하수도정책관실 정책보도자료)

설치비, 유지관리비가 저렴한 공법 추진 원칙 하수 오니류 처리시설 조기 완비 추진 하수 오니류 감량화 추진 하수 오니류 재활용 활성화 추진

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

하수 오니류를 이용한 고화물 처리공법 157

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

2. 기술내용 GR M 9020 : 2012

폐석산 복구용 고화물

폐자원 재활용 원료명

자원의 절약과 촉진에 관한 법률에 따른 재활용 자재 오니 (하수처리 오니, 폐수처리 오니), 연소재, 소각재

제품유형

고형화(분말형태)

제품사진

제품용도

- 폐석산 복구용 고화물

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

2. 기술내용 1. 배합성분 □ 제품을 구성하는 성분의 95% 이상을 재활용 자원으로 사용하고 있음 - 오니류 및 연소재, 소각재 등을 사용 <제품의 구성> 폐자원

재활용자원 오니류

구분

구성비(%)

하수처리오니

폐수처리오니

45

10

신재

연소재

소각재

기타 (고화제 등)

합계

15~35

5~15

5~15

100

2. 대상제품 원료공급 □ 공급처 - 폐수처리오니 : 폐수처리장 발생오니(삼성전자) - 하수처리오니 : 지자체에서 발생하는 하수처리오니 (전주, 익산, 대전외 다수) - 소각재 : 제지업체의 폐목재 및 제지슬러지 소각재(플라이애쉬) - 연소재 : 화력발전소 발생 석탄재(플라이애쉬)

Symposium and presentation, SPRING, 2013

158 박준서

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

2. 기술내용 1. 제품의 특징 □ 95% 이상 재활용 자원으로 사용 □ 대기오염 물질 없음 □ CBR, 일축 압축 강도 등의 물리적 성질 높음(KCL, KTR) □ 토양오염 우려 기준 이내(KCL, KTR, (사)한국환경분석학회) □ 20년 장기 침하시 일반토사류 보다 작게 나타남(한국건설기술연구원) □ 복합악취가 낮게 측정(익산시 보건환경연구원 ) □ 고화제 45%이상을 사용(안정적 고화처리를 통한 재슬러리화 차단) □ 폐석산 복구 지역 인근의 지하수 오염없음((사)한국환경분석학회) □ 폐석산 복구를 통한 석산의 환경오염방지

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

2. 기술내용 1. 고화물 품질 시험항목

기준치

결과값

수정 CBR(%)

2.5 이상

13.8

다짐 후 최대건조밀도(g/㎤)

1.0 이상

1.131

일축 압축 강도(㎫)

0.2 이상

0.4

pH

6.0 이상 ~ 12.4 이하

11.1

유기이물질 함유량(부피%)

1.0 이하

0.0

수분함량(%)

50 이하

47.9

재슬러리화

재슬러리화 되지 않을 것

안됨

투수계수

10-4 ∼ 10-7

2.0x10-5

복합악취 희석배수

10 이하

3

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

하수 오니류를 이용한 고화물 처리공법 159

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

2. 기술내용 1. 유해물질 시험결과 -폐기물공정시험 유해물질 시험항목

기준치

시험결과

납 또는 그 화합물(mg/ℓ)

2.5 미만

검출안됨

구리 또는 그 화합물(mg/ℓ)

2.5 미만

0.305

비소 또는 그 화합물(mg/ℓ)

1.0 미만

검출안됨

수은 또는 그 화합물(mg/ℓ)

0.004 미만

검출안됨

카드뮴 또는 그 화합물(mg/ℓ)

0.2 미만

검출안됨

6가크롬화합물(mg/ℓ)

1.3 미만

검출안됨

시안화합물(mg/ℓ)

0.9 미만

검출안됨

유기인화합물(mg/ℓ)

0.9 미만

검출안됨

테트라클로로에틸렌(mg/ℓ)

0.08 미만

검출안됨

트리클로로에틸렌(mg/ℓ)

0.25 미만

검출안됨

시험방법

폐기물공정 시험기준 (2011)

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

2. 기술내용 토양오염 우려물질 시험결과 토양오염우려 물질

기준치

시험결과

카드뮴(㎎/㎏)

9 이하

0.44

구리(㎎/㎏)

490 이하

60.6

비소(㎎/㎏)

45 이하

2.88

수은(㎎/㎏)

9 이하

0.08

납(㎎/㎏)

360 이하

14.4

6가크롬(㎎/㎏)

13 이하

1.1

아연(㎎/㎏)

590 이하

93.3

니켈(㎎/㎏)

180 이하

17.3

불소(㎎/㎏)

360 이하

검출안됨

유기인화합물(㎎/㎏)

9 이하

검출안됨

폴리클로리네이티드비페닐(㎎/㎏)

3.6 이하

검출안됨

시안(㎎/㎏)

1.8 이하

0.29

페놀(㎎/㎏)

3.6 이하

검출안됨 검출안됨

벤젠(㎎/㎏)

0.9 이하

톨루엔(㎎/㎏)

18 이하

0.5

에틸벤젠(㎎/㎏)

45 이하

검출안됨

크실렌(㎎/㎏)

13 이하

검출안됨

석유계총탄화수소(TPH)(㎎/㎏)

720 이하

검출안됨

트리클로로에틸렌(TCE)(㎎/㎏)

7 이하

검출안됨

테트라클로로에틸렌(PCE)(㎎/㎏)

3.6 이하

검출안됨

시험방법

토양오염 공정 시험기준 (2009)

Symposium and presentation, SPRING, 2013

160 박준서

3. 제조설비

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

⑤ 제어실 ④ 혼합시설

③ 이송시설 ② 저장 사이로 ① 오니류 호퍼

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

3. 제조 설비

심포지엄

하수 오니류를 이용한 고화물 처리공법 161

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

3. 제조설비

⑥ 세정설비

⑦ 닥트시설

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

4. 적용사례

① 복구하기 전 폐석산 (2007년 11월)

② 약 40m를 복구한 모습 (2009년 2월)

③ 약 50m를 복구한 모습 (2009년4월)

Symposium and presentation, SPRING, 2013

162 박준서

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

4. 적용사례

④ 최상부 복구 및 다짐 모습 (2009년 8월)

⑤ 복구지 최상부 전경 (침하 없음, 2009년 10월)

⑥ 복구지 측면 전경 (침하 없음, 2011년 5월)

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

4. 적용사례

⑦ 복구대기 중인 폐석산 (2010년 10월)

⑧ 고화설비 철거 및 복구 모습 (2009년 2월)

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

⑨ 상부표면 순성토 작업 모습 (2011년 9월)

심포지엄

하수 오니류를 이용한 고화물 처리공법 163

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

4. 적용사례

⑩ 순성토 후 경사면 잔디 식재 모습 (2011년 10월)

⑪ 순성토 후 소나무 식재 모습 (2011년 10월)

⑫ 복구 완료된 폐석산 (2012년 8월)

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

4. 적용사례

⑬ 복구 전 폐석산 (익산 낭산면) (2007년 11월)

⑭ 복구 후 폐석산 (익산 낭산면) (2012년 8월)

Symposium and presentation, SPRING, 2013

164 박준서

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

5. 효과 : 시장성 □ 국내시장 규모는 해양배출 오니류 기준 2012년 약 1,900억원 이상으로 추정 □ 석산복구용 고화토의 주재료 자원으로 사용되는 오니의 발생량은 매년 증가 추세 <오니의 연도별 발생현황> 구분

1999년

2000년

2001년

2002년

단위:천톤/년

2003년

2004년

2005년

2006년

유기성 오니

5,853

5,495

5,245

6,461

6,705

6,677

6,959

6,247

무기성 오니

2,221

3,117

4,676

3,800

3,815

4,586

4,642

6,006

합계

8,074

8,613

9,922

10,261

10,520

11,263

11,602

12,253

*출처. 환경부, 2007 유기성 오니

8,613

2,221

3,117

4,676

5,853

5,495

5,245

1999년

2000년

10,261

9,922

8,074

2001년

무기성 오니 10,520

3,800

3,815

6,461

2002년

6,705

2003년

합계 11,602

11,263 4,586

4,642

6,006 6,247

6,677

2004년

12,253

6,959

2005년

2006년

5. 효과 : 산출근거 (단위 : 억원) 구분

현재의 시장규모(2012년)

예상 시장규모(2015년)

국내 시장규모 (고화 처리시)

1,970

2,000 이상

현행 하수오니 처리비용 : 평균 8~10만원/톤 수도권매립공사 : 4만원/톤 산출 근거

평균 6만원/톤으로 하고 일일 하수오니 발생량 약 9,000톤 ※ 9,000톤x6만원x360일 = 1,971억원/년 연간 하수오니 처리량 평균 증가량 5% 2015년 11,000톤 예상

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

하수 오니류를 이용한 고화물 처리공법 165

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

6. 결론(1) Ø 폐기물관리법 시행규칙 별표5의2 제도 부재로 인해 신기술 사장 Ø 이해관계자들의 논리에 따른 시장 진입의 어려움

Ø 유기성 오니의 육상에서의 안정적인 처리방법에 대한 연구과제 도출 - 부정적 결론이 아니라 긍정적 결론에 도달할 수 있는 방법 검토 (하수 오니류와 고화제 혼합시 중금속이 용출된다면, 이에 따른 대책마련 및 저감대책을 통해 활성화 방안모색. 실례로, 중금속 안정화제 첨가를 통해 중금속 용출이 거의 없음. Ø 탄소배출을 최소화 하는 유기성 오니의 재활용 방법 확대 시행 Ø 국가의 큰 발전을 위한 이해관계자들의 양보와 협력모색 Ø 신규공법 및 기술에 대한 정부의 제도적 지원책 필요

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

6. 결론(2)

유기성 오니 자원 재활용

비용 감소

폐석산 복구용

일반 토사류

고화물

대체

환경파괴 방지

Symposium and presentation, SPRING, 2013

166 박준서

Solidification Soil for Recovering an Abandoned Stony Mountain

감사합니다

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

심포지엄

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 167

SYMPOSIUM

심포지엄

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 배성수 (주)SK케미칼 화학연구소

심 포 지 엄

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

Symposium and presentation, SPRING, 2013

168 배성수

한국형 바이오가스 생산 및 활용기술 통합시스템 구축

고온∙고율 혐기소화

핵심기술 총괄 및 Integration 혐기성소화조 설계∙시공∙운영

에너지 절약형 고온∙고율 혐기성 소화기술

경기 대학교

핵심기술 Integration

슬러지가용화 에너지순환형 슬러지 감량 전처리 기술

소화가스 정제 및 발전

DH-M㈜

엔텍스㈜

바이오가스를 이용한 정제 발전 및 에너지 회수 기술

2

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

기술개발 내용 바이오가스 통합 제어시스템 구축 하수 슬러지 전처리 가용화 기술

하수 슬러지 혐기성소화 기술

바이오가스 정제 발전 활용기술

열적가용화 운전 및 제어인자

혐기성소화공정 운전 및 제어인자

바이오가스 활용 공정 운전 및 제어

혐기소화공정과 연동 운전

바이오가스 활용 공정 연동운전

열적가용화 공정과 연동 운전

Operation & Control System Integration 가용화 최고의 단위 기술 확립

혐기소화

활용기술

바이오가스 생산 및 활용기술 통합시스템 구축

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

최적의 통합 기술 구축

3

심포지엄

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 169

기술개발 필요성 필

요

성

본 기술개발의 차별성 § 기존 기술

하수 슬러지 발생량 증가

- 건식 열적 가용화 전처리 - 건조 후 고형연료화

10,259t/d 8,739t/d

§ 본 기술의 특성

7,631t/d

2007.12 발생량

2011.01 발생량

- 습식 열적 가용화 전처리 - 고온 단상 혐기소화 - 가스정제 발전 활용 및 차량연료화

2011.12 발생 예상량

개선에 따른 소화효율증가 미비 평균 34.2%

개선후

고온고율 소화기술 개발

평균 39.7%

양질 바이오 가스생산

개선전 28.7~37.4%

31.5~43.8% (Ç2.8~7..5%)

기술 최적화 및 국산화

에너지 자립화 필요 해양투기 금지에 따른 슬러치 처리의 어려움

4

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

기술개발 필요성 Biogas Plant 및 바이오가스 고품질화 시장의 급성장

출처: Biogas Plants Markets Worldwide 2011-2030 (Helmut Kaiser Consultancy )

• • • •

2020년 세계 바이오가스 플랜트 시장 30조원 미국, 유럽 및 아시아 중심으로 급성장 바이오가스 정제를 통한 고품질화 시장 급성장 고품질화 2010년 기준 전세계 105개소 운영

출처: FLOTECH“Options for upgrading digester biogas to pipeline quality”2010)

• 스웨덴, 독일 등이 105개소 중 70개소 운영 • 국내 바이오가스 고품질화 플랜트 5개소 (대부분 외국기술로 국산화 기술개발 시급함)

바이오가스 고품질화란 “ 유해가스(H2S, 실록산) 및 수분정제를 통해 CH4 순도를 높여 다양한 목적으로 활용 하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

5

Symposium and presentation, SPRING, 2013

170 배성수

국외 기술동향 하수 슬러지의 감량화 및 에너지화를 위한 다양한 물리, 화학, 생물학적 공정들이 연구 개발 중

가용화

국내·외 주요 가용화 기술로는 고압파쇄, 초음파, 오존, 건식 및 습식 열가용화 공정 등이 있음 가용화 효율 및 슬러지 감량화 효율이 높은 열가용화 공정에 대한 활발한 연구개발이 진행 중

고압파쇄 공정(CANADA)

초음파 공정(ENGLAND)

습식 열가용화 공정(KOREA)

고압을 이용한 전단력을 발생시켜 세포를 파괴시키는 기술

초음파에 의한 공명효과에 의해 미생물을 가용화하는 기술

농축슬러지의 최대 가용화 온도 및 압력 조건에서 내부 교반과 함께 가용화하는 기술

건식 열가수분해 공정(NORWAY)

자가발열 고온호기성 공정(JAPAN)

탈수슬러지를 스팀에 의한 가온과 압력공급을 통해 가수분해시키는 기술

산소를 억제한 상태에서 호기성 미생물에 의해 유기물을 분해하여 가용화하는 기술

6

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

국외 기술동향 하수슬러지의 혐기성소화 공정은 습식 중온 방식이 주류를 이루고 있음

혐기소화

소화조의 교반 방식은 교반기를 통한 기계식 교반, 발생 가스의 압력차 교반 및 가스 순환 방식이 있음 하수슬러지의 빠르고 효율적인 소화를 위해 고온 및 완전 교반 방식에 대한 연구개발이 활발히 진행 중

DRANCO 공법(BELGIUM)

BIOREK 공법(DENMARK)

DBES 공법(KOREA)

TS 농도 20% 이상의 건식, 고온 혐기성소화 공정

고온(중온 가능), 습식 연속흐름 기계식 교반 방식 혐기성소화조와 자원화 공정 결합

국내 자체 개발된 중온 습식 혐기성소화 공법으로 상하좌우 기계식 교반 시스템

BIMA 공법(AUSTRIA)

GBU 공법(GERMANY)

TS 농도 10% 이하의 습식, 중온 소화 방식으로 가스압에 의한 교반방식

산발효조 및 메탄발효조의 이상 중온, 습식 공법으로 가스압에 의한 교반

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

7

심포지엄

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 171

열적 가용화 전처리 시스템 5톤/일 규모 Plant 시스템 구축 및 운전 결과 구

분

단위 : mg/L

원수

협잡물처리

슬러지 농축

열적 가용화

단위 공정

운 전 결 과

TCOD

10,600 ~ 16,700

8,065 ~ 14,600

31,400 ~ 67,000

38,900 ~ 64,600

SCOD

38 ~ 91

30 ~ 82

820 ~ 2,870

4,780 ~ 22,900

6,042 ~ 13,183

38,158 ~ 55,266

32,303 ~ 59,676

TS

8,234 ~ 14,280

VS

6,669 ~ 10,791

5,773 ~ 9,988

30,717 ~ 44,268

25,541 ~ 47,025

TSS

8,000 ~ 14,000

6,000 ~ 13,000

35,714 ~ 53,000

14,000 ~ 35,000

VSS

6,000 ~ 10,000

4,667 ~ 9,000

28,000 ~ 43,000

6,600 ~ 30,200

T-N

460 ~ 990

450 ~ 800

1,720 ~ 2,860

1,380 ~ 3,320

NH4+-N

4 ~ 18

2 ~ 21

48 ~ 202

33 ~ 595

T-P

660 ~ 1,160

420 ~ 1,130

1,820 ~ 3,440

1,880 ~ 3,500

PO4-P

15 ~ 102

13 ~ 99

100 ~ 680

120 ~ 940 8

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

열적 가용화 기술 성능 열적가용화 반응 온도에 따른 농축슬러지의 가용화 Ø 열적가용화 전후 농축슬러지의 SCOD 증가율은 160℃ 이상에서 700~1,300%의 증가율을 보임 Ø VSS의 가용화율은 가용화 온도에 따라 크게 변하나 160℃ 이상에서는 45~78%를 보임

VSS reduction(%)

Ø 하수처리장(진건)에서 발생하는 잉여슬러지의 농도변화 폭이 커 농축슬러지의 TS범위는 3.5~5.5%를 보임

0 40 60 80 100 130

140

150

160

170

180

Operation temp.(℃) 하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

9

Symposium and presentation, SPRING, 2013

172 배성수

통합 시스템 소화성능 하수도 설계 기준 대비 운전결과(VS 제거율) 100 90

VS 제거율 (%)

80 70

Lab. Scale (중온+가용화)

통합 Plant 결과

60 50 생슬러지

40

Lab. Scale (중온+농축)

Lab. Scale (고온+농축)

잉여슬러지

30

통합시스템 Plant

20

Lab.Scale(중온+농축)

10

Lab. Scale(중온+가용화) Lab. Scale(고온+농축)

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

VS 부하율 (kgVS/m3) 10

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

소화가스 고질화 시스템 이온교환 탈황·정제 시스템 성능개선 최적화 탈황정제 운전조건

Figure 1. BMP test for sewage sludge

이온교환섬유를 이용한 탈황정제장치 현장운전

이온교환 운전조건 이온재생

8~8.9

농도

5~6

PH %

회전수

3~4

RPM

운전동력

9.6

Kw/일

가성소다

10

리터

고온 혐기소화가스

바이오 정제가스 CH₄

84~96

%

CO₂

6.9

%

O₂

0.1

%

NH3

10

ppm

H2S

36~10

ppm

수분

7,519

mg/㎥

유량

1.5~2

㎥/h

바이오가스

탈황정제 가스

CH₄

63~68

%

CO₂

37~32

%

O₂

0.3~0.1

%

NH3

250~380

ppm

H2S

1700~2000

ppm

수분

7,519

mg/㎥

유량

1.5~2

㎥/h

성능개선을 통한 운전 및 유지관리비 최적화 확보함 하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

11

심포지엄

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 173

통합시스템 슬러지 탈수 탈수 Test

응집조건선정

Jar Test

응집 슬러지

탈수조건선정

탈수기운전 Test(Filter Press Type)

탈수케익 함수율 65~71%

12

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

5톤/일 통합 바이오가스 Plant 개

요

- 남양주시 진건푸른물센터 내 - 부지면적 : 30m Ⅹ 16.2m

②

- 처리 대상 : 농축잉여슬러지 - 처리 규모 : 5톤/일 · TS 7%기준 잉여 농축 슬러지 - 설비 구성 ① 열적가용화 전처리 공정

③

② 고온·고율 혐기성소화공정

①

③ 탈황, 정제, 압축, 발전 공정 - 참여기관 ① 엔텍스㈜ : 전처리 공정 ② SK 케미칼㈜ : 혐기소화공정 ③ DH-M(주) : 탈황, 정제, 발전 ④ 경기대학교 : 운전인자 도출

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

13

Symposium and presentation, SPRING, 2013

174 배성수

5톤/일 통합 바이오가스 Plant 열적가용화 전처리 Pilot Plant 진건 하수처리장

잉여슬러지 유입펌프

협잡물 제거기

저속회전 드럼 농축기

습식 열적가용화 반응기

미세 온도조절기

14

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

5톤/일 통합 바이오가스 Plant 고온·고율 혐기성소화 Pilot Plant 고온·고율 혐기성소화조

소화조 내부 교반기 1

소화조 내부 교반기 2

혐기미생물 배양기

열교환기

소화슬러지 탈수기

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

15

심포지엄

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 175

5톤/일 통합 바이오가스 Plant 바이오가스 탈황, 저장, 압축, 발전 Pilot Plant 탈황 정제 장치

가스 포집조

소화가스 저장

수분 제거기

수분·실록산 제거시스템

열병합 발전설비

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

16

하수처리장 에너지 자립을 위한 한국형 바이오가스 생산·회수 및 활용 통합 실증화 기술개발

Symposium and presentation, SPRING, 2013

176

제 2 부 : 유기성 폐기물류 자원화의 미래를 위한 종합토론 좌장 : 신항식 (KAIST)

토론자 : 배윤환(대진대학교)

윤석표(세명대학교)

오길종(국립환경과학원)

유기영(서울시정개발연구원) 16:20~16:40

한인호(코오롱글로벌)

발표자 : 김영준(가톨릭대학교)

윤영만(한경대학교)

청중 Q/A :

2013 유기성자원학회 심포지엄 및 춘계학술발표회

“세상풍경은우리책임이다”

세상의풍경을만드는대림의정신입니다.

집을 세우고 다리를 짓고 길을 내고 그 위를 달리는 운송수단을 만드는 것이 저희의 실체입니다만 결국 이 모든 것이 세상의 풍경을 만드는 일이라고, 그것이 우리의 책임이라고 대림은 생각합니다. 대림은 이름 뜻 그대로 큰 숲처럼 쾌적하고, 풍요롭고, 무한한 기업이 되고자 노력합니다. 뾰죽 드러난나무이기보다는 우직하고 풍성한 숲이기를 바라는 대림人! 앞으로도 세상을 위한 큰 숲이 되고자 노력할 것입니다. 大林은 큰 숲입니다

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대회집은

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