Anaerobic digestion (AD) is the most promising method of treating and recycling of different organic wastes, such as OFMSW, household wastes, animal manure, agro-industrial wastes, industrial organic wastes and sewage sludge. During AD, i.e. degradation in the absence of oxygen, organic material is ...
Anaerobic digestion (AD) is the most promising method of treating and recycling of different organic wastes, such as OFMSW, household wastes, animal manure, agro-industrial wastes, industrial organic wastes and sewage sludge. During AD, i.e. degradation in the absence of oxygen, organic material is decomposed by anaerobes forming degestates such as an excellent fertilizer and biogas, a mixture of carbon dioxide and methane. AD has been one of the leading technologies that can make a large contribution to producing renewable energy and to reducing $CO_2$ and other GHG emission, it is becoming a key method for both waste treatment and recovery of a renewable fuel and other valuable co-products. A classification of the basic AD technologies for the production of biogas can be made according to the dry matter of biowaste and digestion temperature, which divide the AD process in wet and dry, mesophilic and thermophilic. The biogas produced from AD plant can be utilized as an alternative energy source, for lighting and cooking in case of small-scale, for CHP and vehicle fuel or fuel in industrials in case of large-scale. This paper provides an overview of the status of biogas production and utilization technologies.
Anaerobic digestion (AD) is the most promising method of treating and recycling of different organic wastes, such as OFMSW, household wastes, animal manure, agro-industrial wastes, industrial organic wastes and sewage sludge. During AD, i.e. degradation in the absence of oxygen, organic material is decomposed by anaerobes forming degestates such as an excellent fertilizer and biogas, a mixture of carbon dioxide and methane. AD has been one of the leading technologies that can make a large contribution to producing renewable energy and to reducing $CO_2$ and other GHG emission, it is becoming a key method for both waste treatment and recovery of a renewable fuel and other valuable co-products. A classification of the basic AD technologies for the production of biogas can be made according to the dry matter of biowaste and digestion temperature, which divide the AD process in wet and dry, mesophilic and thermophilic. The biogas produced from AD plant can be utilized as an alternative energy source, for lighting and cooking in case of small-scale, for CHP and vehicle fuel or fuel in industrials in case of large-scale. This paper provides an overview of the status of biogas production and utilization technologies.
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문제 정의
바이오가스를 화석연료를 대신하여 에너지원으로 이용할 경우 Table 9에 나타낸 바와 같이 활용 용도에 따라 제거해야 할 가스상 물질 종류 및 농도는 각각 다르며, 특히 바이오가스를 자동차 연료로 사용 혹은 천연가스 배관망에 연결 할 경우 수분제거와 함께 가스 정제가 필수적으로 선행되어야 한다. 본고에서는 주로 열병합발전과 자동차 연료에 대한 내용을 제시하고자 한다.
특히, 에너지의 해외 의존도 97%인 우리나라의 경우 최근 고유가에 따른 국가 경쟁력을 제고해야하는 현 시점에서 대체에너지 개발과 이용이 국가 에너지 정책의 중요한 목표 가운데 하나가 되어야 할 것이며, 이에 본고에서는 유기성폐기물의 혐기성소화 처리방식을 통한 다양한 바이오가스 생산 및 활용 기술을 제시하였다.
성능/효과
(3) 유기성폐기물은 혐기성 미생물(anaerobes)에 의해 생물학적으로 분해되고, 부산물인 소화슬러지는 퇴비로 재이용되어 토양으로 환원되고, 에너지 생산과정에서 발생되는 이산화탄소는 생물의 생장과정에서 흡수한 것으로 대기중에 이산화탄소 양을 증가시키지 않는 “탄소 중립(carbon neutral)” 즉, CO2 zero emission의 특징을 지닌다.
(5) 특히, 국내･외에서 발생되는 음식물쓰레기의 메탄수율은 축산분뇨와 농공산업 폐기물에 비하여 월등히 높은 반면, 하수슬러지의 경우 다른 폐기물에 비하여 상당히 낮은 메탄수율을 나타내고 있다.
(6) 각 소화공법에서 고온소화는 중온보다 짧은 HRT 조건에서 높은 유기물 부하율을 나타내는데 이는 유기물을 분해하는 소화미생물의 활성도가 중온보다 고온에서 월등히 높기 때문이다.
5에 나타낸 바와 같이 하수슬러지(SS)와 축산분뇨(LW)의 경우 생분해성 도시고형폐기물(OFMSW)에 비하여 C/N비, 생분해성 유기물 그리고 고형물 함량이 낮은 반면, 혐기성소화에서 소화균의 성장과 신진대사에 필요로 하는 영양성분 및 미량원소 함량은 상대적으로 높다. 따라서 SS 혹은 LW와 OFMSW 혹은 농산폐기물의 혼합은 영양성분의 균형과 C/N비 향상 효과로 인하여 소화공정의 안정성을 증가시켜 줄 뿐만아니라 생분해 가능한 유기 성분의 증가에 따른 메탄가스의 발생량 증가와 같은 긍정적인 효과를 얻을 수 있다.(5-7)
후속연구
우리나라는 소비에너지의 97%를 수입에 의존하고, 2013년부터 온실가스 의무감축 대상국으로 편입이 예상됨에 따라 에너지와 환경 문제를 동시에 해결해야 하는 난제에 직면하게 될 것이 자명하며, 이에 폐기물 바이오매스를 중시하지 않을 수 없음에도 불구하고 여전히 유기성폐기물에 대한 종합 전략 수립이 미흡한 실정이다. 따라서 폐기물 바이오매스의 이용 활성화를 위해서는 우선적으로 국민들의 유기성폐기물에 대한 이해 확산과 이용 확대를 위한 정책적인 지원이 그 무엇보다 중요하며, 특히 정부의 관련 부처는 국내 전반적인 제반 여건과 활용 가능성, 기술보급 실태, 관련제도에 대한 폭넓은 검토가 있어야 할 것으로 사료된다.
최근 국제환경 규제가 가시화되고 에너지 및 자원을 둘러싼 국제 정세가 다변화하면서 자원순환형 폐기물관리 시스템에 대한 관심이 증대됨에 따라 국내에서도 유기성폐기물을 폐기물이라는 관점에서 벗어나 생물자원(biomass)로 재인식하고 있다. 자원 재활용과 에너지 생산 측면에서 혐기성소화는 유기성폐기물의 효과적인 감량화, 재이용화, 안정화를 만족시키는 동시에 유용 에너지원인 메탄가스를 회수할 수 있는 바이오가스 전환기술로 최근에 전 세계적으로 주목을 받고 있으며, 현 시점에서 유기성폐기물의 혐기성소화 기술을 널리 보급하기 위해서는 요소기술 개발과 정부의 적극적인 정책적 지원 방안이 마련되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
3E 시대의 3E는 무엇인가?
21세기는 환경과 에너지 시대라고 표현해도 과언이 아닐 것이다. 세계는 환경(Environment), 에너지(Energy), 경제(Economy)를 동시에 고려해야 하는 3E 시대 도래로 에너지 및 자원 확보 경쟁이 한층 격화됨에 따라 자원민족주의가 대두하게 되었고, 이에 대응하기 위해 국가 에너지 및 자원 정책의 패드라임을 과거의 “안정적 도입”에서 “자주개발”로 전환하는 추세이다.
환경기술에서 혐기성소화 공정이 가진 장점이 무엇인가?
환경기술(environmental technology, ET)에 있어 혐기성소 화공정은 유기물의 감량화 효과 뿐만아니라 무엇보다도 유용한 biogas를 얻을 수 있는 장점 때문에 각광을 받는 biotechnology 중의 하나다. 호기성공정(aerobic process)의 경우 처리과정에서 다량의 에너지를 소비하는 반면, 혐기성소화 공정은 에너지를 생산하며, 또한 최종 부산물(소화슬러지) 생성량도 호기성의 10%에 불과하다는 장점이 이를 뒷받침해 주고 있다.
교토의정서로 인해 바뀌고 있는 것은 무엇인가?
특히, 교토의정서(Kyoto protocol) 발효 이후 온실가스 감축의무가 본격화되고 국제유가 폭등에 따른 국제 에너지시장 불안정이 한층 심화됨에 따라 세계는 자국의 환경규제 대응과 동시에 에너지 자립도를 높이기 위하여 청정 대체에너지 개발에 다각적인 노력을 기울이고 있으며, 그 일환으로 EU, 미국, 영국, 일본 등은 바이오매스 자원의 일부인 유기성폐기물(Organic waste)의 혐기성소화 방식을 통한 바이오가스 생산 및 활용 기술개발과 시설 보급화를 위한 다양한 신 에너지 정책을 제시하고 있다.
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