골칫거리 축산분뇨가 에너지 자원으로 활용된다

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2006-08-23 11:39

서울--(뉴스와이어)--연간 5,100만톤씩 발생하고 있는 축산분뇨를 발전연료로 전환 사용할 수 있게 되는 길이 열렸음

대우건설은 하루 축산분뇨 10톤(돼지 800두)을 처리하여 얻은 메탄가스로 시간당 5 kW 발전이 가능한 바이오가스 plant 개발을 완료하고, 현재 상업화를 위한 시범보급사업(20톤/일, 30kW)을 추진
* 이천시 모전영농단지에 100가구에 전기 공급이 가능한 30kWh급 plant 지원

산업자원부는 총 23억원이 소요되는 동 연구와 실증사업(‘04~’06)에 6억원, 시범보급에 8억원을 지원하였으며, 국내의 축산분뇨를 혐기소화(밀폐공간에서 미생물에 의해 발효)시켜 얻은 메탄가스를 에너지로 전환 이용할 경우 연간 약 36만toe의 에너지를 얻을 수 있다고 함

* 그간 우리나라는 해양투기, 소각, 토양살포, 매립 등에 의해 축산분뇨를 처분하여 왔으나, ‘05년부터 쓰레기 매립이 금지되었고 ’06년에는 해양투기가 금지되어 대응책 수립이 시급한 실정이었음

바이오가스플랜트에 대한 실증사업 완료 및 금년 말 시범보급사업을 성공적으로 마무리하게 되면 내년부터 축산농가에 시범보급사업을 확대 추진하여 축산분뇨처리 지원 및 전력판매를 통한 농가소득 증대를 도모할 예정임

산업자원부는 축산분뇨를 이용한 발전으로의 투자유도를 위해 금년 하반기부터 전력시장거래가격과의 차액을 보전해주는 발전차액 지원 대상에 바이오 가스 발전을 신규로 포함시킬 계획임

* 2004년 12월 현재 운영 중인 축산폐수 공공처리장은 44개소중 2개소만이 혐기소화방식이며, ‘03년 말 현재 43천개소의 자가처리시설은 퇴ㆍ액비화(95.5%), 정화(4.5%) 처리하고 있어 바이오가스 플랜트의 보급전망은 밝음

현재까지 축산분뇨의 일반적인 재활용 방법은 퇴비화와 사료화이며 이에는 소각과 마찬가지로 열이 필요함

처리를 위해 필요한 열공급을 위해 화석연료를 사용하면 연소시 CO₂가 발생하기 때문에 교토의정서와 대치되는 문제가 발생됨

그러나 축분으로부터 발생된 바이오 가스는 탄소 중립적(carbon neutral)이므로 추가적인 CO₂발생이 없어 온실가스저감을 위한 유력한 대안으로 부상하고 있음

OECD 선진국에서는 온실가스 저감을 위한 환경규제와 재활용 정책이 정착되어 바이오가스 플랜트 보급이 활발하다고 함

덴마크에서는 ‘03년 현재 22개의 집중형 바이오가스 플랜트와 55대의 개별형 바이오가스 플랜트가 가동중

* 유기성폐기물의 소각처리시 비용이 6만원~10만원(폐기물세 3~4만원 포함)/톤임에 비해 바이오가스 플랜트에 위탁처리하면 8천원~1만5천원/톤으로 저렴

독일의 바이오가스 플랜트는 농가가 단독으로 운영하는 개별형 바이오가스 플랜트가 ‘02년 현재 1,900개에 달하며 집중형 플랜트도 11기나 가동 중

일본도 특히 축산분뇨로부터의 질소성분이 다량으로 흘러나와 지하수 오염정도가 환경기준을 초과한 홋카이도 지역에서의 보급이 활성화되어 ‘04년 현재 31개의 플랜트가 운영 중임

<축산폐수의 에너지 계산>

□ 전 제
ㅇ 축산폐수 5,100만톤(‘04기준, 환경부 백서) (BOD 3만mg/ℓ=30kg/㎘)
ㅇ BOD제거율 80%를 목표
ㅇ 1kgBOD당 0.35㎥의 메탄가스(CH4) 발생
ㅇ 메탄의 발열량 8,500㎉/㎥

□ 에너지효과 계산
ㅇ BOD 3만mg/ℓ×5,100만톤/년=153,000만 kgBOD/년
ㅇ 153,000만 kgBOD/년×0.35㎥/kgBOD×0.8(제거율=반응율)
= 41,840만㎥/년(CH4) <메탄발생량>
ㅇ 41,840만㎥/년×8,500㎉/㎥=3.6조㎉/년=36만toe/년 <에너지발생량>

〈 Biogas 발전〉

□ 바이오가스 발전 기술개요

혐기성 소화는 유기물이 분해되는 과정의 일부로서, 유기물이 가수분해 ⇒ 소화되면서 유기산, 메탄가스와 암모니아 등으로 순차적으로 분해되는 과정을 공정화 한 것

이 과정은 자연계에서도 일어나는 현상이나 혐기성 소화공정은 온도, 유기물 농도 등의 조건을 최적화하여 효율적으로 유기물을 분해하고 메탄가스를 생성하게 한 것임

메탄가스는 수분, 부식성 가스(H2S)를 제거한 다음 보일러나 가스엔진 발전기의 연료로 사용되어 온수, 증기 혹은 전기로 전환하여 필요시설에 공급되거나 한전에 판매할 수 있음

* 한편, 미소화 잔사를 포함한 유출수는 액비로 농지에 살포되거나 탈수 건조되어 퇴비로 판매되고 액상은 추가 수처리하여 방류하기도 함

□ 농가형 Biogas 발전시설의 처리시스템

시스템의 구성 및 처리 절차는 저류조(input tank), 메탄발효조(fermentor1 or 2)로 혐기소화 처리 ⇒ 메탄가스는 가스저장조(gas tank)와 가스엔진 발전기로 구성된 발전시설에서 전력을 생산 판매 ⇒ 나머지는 액비저장조(storage tank)에 3개월 이상 저장후 사용

〈36만 toe를 원유수입비용 환산식〉

① 1toe=7.41bbl → 36만toe=2,667,600bbl

② 8.21자 두바이유 $68.43/bbl, Brant유 $71.79/bbl, WTI유 $72.46/bbl
8.22일자 기준환율은 956.30원/$

③ 두바이油 174,600백만원
Brant 油 183,100백만원
WTI 油 184,800백만원

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