축산분뇨, 새로운 에너지 자원으로 각광받기 시작

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2007-03-14 11:00

서울--(뉴스와이어)--환경오염의 대표적인 사례로 문제되었던 축산분뇨가 친환경적인 신재생에너지원으로 새로이 각광을 받을 전망임

산업자원부가 지원하여 국산화한 축산분뇨 바이오 가스 열병합발전설비가 3.14일 준공, 가동됨으로서 향후 국산 설비에 의한 상용보급시대가 활짝 열리게 됨

경기도 이천시 모전 영농단지에 국내기술로 건설한 플랜트는 하루 축산분뇨 20톤(돼지 2,500두 규모)을 처리, 30 kW 발전(480 kWh/일) 및 열(약 860Mcal: 60℃ 온수 약 20톤/일)을 생산할 계획임

금번 시범사업을 통해 원천 설계기술의 우수성과 경제성을 확인할 수 있어 농가 소득증대 및 환경개선에도 크게 기여할 것으로 예상

* 연간 수익 전망 : 전력 1,200만원, 열(온수) 1,160만원 정도

이재훈 차관은 금년 9월 축산분뇨의 自家 또는 公共 처리가 의무화되고 ‘12년 축산폐수 해양투기가 전면 금지됨에 따라 향후 전국적으로 동 설비의 보급을 확대하겠다는 의지를 밝힘

‘05년말 기준 축산분뇨 발생량은 5,100만톤/년으로 대부분 해양투기, 소각, 토양살포, 매립 등에 의해 처분되는 실정

국내에서 발생하는 축산분뇨를 바이오가스로 전환하여 열병합발전에 이용할 경우, 연간 약 36만 toe의 에너지 생산 가능

* ‘06년 신재생에너지 전체 생산량 530만toe의 6.8%에 해당

산자부는 지자체의 신재생에너지 보급을 지원하는 지방보급 사업으로 금년도에 전북의 축산분뇨 처리시설 3개소를 지원중

또한, 바이오가스 열병합발전설비는 하수슬러지 및 음식폐기물에도 적용이 가능하므로 관련 부처간 협조체제를 구축하고 설비 보급 대상범위를 점차 확대할 계획

현재 환경부와는 ‘하수 슬러지의 에너지 전환 사업(가칭)’을 추진하고 있으며 농림부와의 연계도 모색 중

참고로, 산자부는 축산분뇨, 하수 슬러지 등을 이용한 바이오 발전부문 투자를 견인하기 위해 작년 10월부터 바이오발전에 대해 발전차액을 새로이 지원중임

* 발전차액 : kW당 68.99원 또는 SMP(전력계통 한계가격) + 5원

〈신설 축산분뇨 바이오가스 열병합 발전설비의 기술적 특징〉
ㅇ 기존의 축산 분뇨만을 사용하는 재래식 바이오가스 열병합 발전설비에 비해 효율이 높고, 하수 슬러지와 음식물쓰레기에도 적용 가능
- 설비 소형화(1/5), 재래식 대비 생산성 5배 증가, 건설비 60%, 유지관리비용 20%까지 절감 가능

[참고1]

□ ‘05년 축산폐수발생량 기준 에너지량과 원유대체 효과

① 전 제
ㅇ 축산폐수 5,100만톤(‘05기준, 환경부 백서) (BOD 3만mg/ℓ=30kg/㎘)
ㅇ BOD제거율 80%(메탄전환률)를 목표
ㅇ 1kgBOD당 0.35㎥의 메탄가스(CH4) 발생
ㅇ 메탄의 발열량 8,500㎉/㎥

② 에너지효과 계산
ㅇ BOD 3만mg/ℓ × 5,100만톤/년 = 153,000만 kgBOD/년
ㅇ 153,000만 kgBOD/년 × 0.35㎥/kgBOD×0.8(제거율=메탄전환율)
= 41,840만㎥/년(CH4) (메탄발생량)
ㅇ 41,840만㎥/년 × 8,500㎉/㎥ = 3.6조㎉/년 = 36만toe/년(에너지발생량)

③ 36만 toe의 원유수입비용 대체효과 (유가, 환율은 ‘07.3.12 기준)

ㅇ 1toe = 7.41bbl → 36만toe = 2,667,600bbl
ㅇ 두바이油 $57.73/bbl, Brant油 $60.55, WTI油 $58.90, 환율 944.60원/$
ㅇ 두바이油 1,454억원, Brant油 1,525억원, WTI油 1,484억원

□ 20톤/일 처리시설의 에너지 발생량(시범보급설비)

① 메탄 발생량 : 168㎥CH₄/일
ㅇ 처리용량(Q) : 20㎥/일, 유입 BOD농도(S) : 30,000kcal/㎥, BOD 제거율 : 80%, 운전온도 : 35°C, 메탄발열량 : 8,500kcal/㎥, 메탄 변환율 : 35%
ㅇ 산출공식 Q×제거된 BOD×0.35×273+T/273
ㅇ 유입농도에 따라 에너지량은 변화될 수 있슴

② 에너지 생산량 : 1,428Mcal/일(가스발전 30% + 온수 60% + 손실 10%)
ㅇ 전력량 : 480kWh/일(열병합 가스발전기효율 30%)
- 12,087천원/년, 전력단가 68.99원/kWh
ㅇ 발열량 : 온수 860Mcal/일(열교환율 60%)
- 11,614천원/년 , 난방단가 37원/Mcal
ㅇ 열 환산 손실량 : 142Mcal/일(10%)

[참고2]

□ 바이오 가스 발전기술 개요(대우건설 기술연구원 제공)

혐기성 소화는 유기물이 분해되는 과정의 일부로서, 유기물이 가수분해 ⇒ 소화되면서 유기산 ⇒ 메탄가스 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 가스보일러나 가스엔진 발전기의 연료로 사용되어 온수, 증기 혹은 전기로 전환하여 필요시설에 공급되거나 한전에 판매할 수 있음

* 한편, 혐기화 소화가 되지 못한 부분을 포함한 流出水는 액체비료 또는 탈수 건조하여 퇴비化, 아니면 추가적인 물처리를 통해 방류/하수연계 처리

□ 고효율 Biogas 발전시설의 처리시스템

시스템의 구성 및 처리 절차는 유량조정조(input tank), 협잡물 제거 및 고액분리후 산발효조, 고율 메탄발효조로 혐기소화 처리 ⇒ 메탄가스는 수분 및 탈황 후 가스저장조(gas tank)에 저장 ⇒ 가스보일러 또는 가스엔진 열병합발전기(CHP: combined heat & power)로 구성된 발전시설에서 전력을 생산 판매 ⇒ 나머지는 액체비료저장조에 저장 후 사용

웹사이트: http://www.mke.go.kr