본 연구는 국내에서 추진중인 에너지자립도 제로마을의 구축을 위하여 다양한 바이오매스의 활용방안에 대하여 소개하였고, 각 지역에서 발생하는 바이오매스의 활용가능성을 구체적으로 구현하고자 마을단위에서 음식물류폐기물, 가축분뇨, 각종 임업 및 산림폐기물의 생성량 및 그 현황을 조사, 분석하였으며, 마을단위별 추정 에너지량을 바탕으로 에너지 자립마을 조성을 위한 3가지 시나리오를 설정하였으며, 이를 기준으로 행정단위별 100% 에너지 자립마을의 크기 및 규모를 분석하였다.
본 연구는 국내에서 추진중인 에너지자립도 제로마을의 구축을 위하여 다양한 바이오매스의 활용방안에 대하여 소개하였고, 각 지역에서 발생하는 바이오매스의 활용가능성을 구체적으로 구현하고자 마을단위에서 음식물류폐기물, 가축분뇨, 각종 임업 및 산림폐기물의 생성량 및 그 현황을 조사, 분석하였으며, 마을단위별 추정 에너지량을 바탕으로 에너지 자립마을 조성을 위한 3가지 시나리오를 설정하였으며, 이를 기준으로 행정단위별 100% 에너지 자립마을의 크기 및 규모를 분석하였다.
This paper introduces about the study on the construction of zero energy villages in Korea using waste and biomass, and explains how to analyze the quantity of various resources from agriculture, livestock industry, forestry, and food waste with a village as a unit. Finally, three different scenario...
This paper introduces about the study on the construction of zero energy villages in Korea using waste and biomass, and explains how to analyze the quantity of various resources from agriculture, livestock industry, forestry, and food waste with a village as a unit. Finally, three different scenarios for the construction of zero energy villages were suggested, based on the presumed amount of energy per each town.
This paper introduces about the study on the construction of zero energy villages in Korea using waste and biomass, and explains how to analyze the quantity of various resources from agriculture, livestock industry, forestry, and food waste with a village as a unit. Finally, three different scenarios for the construction of zero energy villages were suggested, based on the presumed amount of energy per each town.
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문제 정의
본 연구에서는 2020년을 대비하여 전국에 600개의 에너지 자립마을을 구축하기 위한 일환으로 전국의 바이오매스 잠재자원량을 파악하였고, 가용가능한 자원을 바탕으로 3가지 유형의 시나리오를 제시하고 이를 바탕으로 100%의 에너지 자립을 위한 마을 단위와 규모 등을 고찰하였다. 최근 비록 바이오매스에 대한 관심 및 이용도는 지속적으로 높아지고 있으나 이를 통한 100% 에너지 자립마을의 구축은 기술적, 정책적으로 많은 어려움과 숙제를 안고 있는 것이 사실이다.
가설 설정
리’단위의 행정규모를 산출하였다. [Table 2] 시나리오 1의 경우에는 ‘면 지역에서 발생하는 농업부산물, 축산폐기물, 임산부산물, 음식물폐기물을 모두 사용한다고 가정하였으며, 이를 모두 에너지(TOE) 로 환산하여 각 해당 ‘리’ 지역의 에너지 사용량(TOE) 으로 나눠 에너지 자립율 100%인 지 역을 조사하였다. 시나리오 2의 경우, 정부에서 구축중인 시범 마을에서 임산부산물의 실제 에너지 사용양은 전무한 것으로 판단되어 제외시켰으며, 농업부산물 및 축산폐기물 은퇴비 및 사료 등으로 사용하는 양을 제외하여 각각 발생량의 15%, 17%를 고려하였다10).
제안 방법
가축분뇨 발생량은 축종별 사육두수에 발생 원단 위를 곱해서 산출하였다. 가축분뇨 발생원단위는 축사의 형태, 축종, 사육여건 등에 따라 차이가 있으며, 조사대상 주체에 따라 차이가 있으며, 조사대상 주체에 따라 상이한 결과를 제공하고 있는데, ’ 08년 환경부에서 발표한 가축분뇨 배출원 재산정’ 결과를 이용하였다9>.
'리’ 인구수는 조사된 통계자료가 없어서 '면’ 단위 인구수를 대상으로 이에 속한 총 '리’ 의 개수로 나누어 '리’ 단위의 인구수를 산정하였다. 각 리 단위의 마을별 에너지 자립율은 에너지 발생량을 에너지 소비량으로 나눈 값으로 계산하였고 면단위별로 수집된 에너지화 가능 부산물을 기초로하여 에너지자립율 100%를 기준으로 설정하였다.
농업계 바이오매스는 농업부산물과 가축분뇨가 대표적이며, 산림계는 임목벌채량, 폐기물계는 음식폐기물, 하수 및 분뇨 슬러지, 가연성 폐기물이 대표적이다. 각 폐자원 및 바이오매스의 대표적 자원을 바탕으로 에너지로 환산 가능한 자원을 분류하여 폐자원 및 바이오매스의 에너지 자원량 산정 인벤토리로 선정하고 그 항목을 [Table 1]에 제시하였다.
시 . 군 단위의 음식물폐기물 발생량을 TOE로 환산한 뒤, 인구수로 나누어 원단위 발생량을 구한 다음, 면단위 인구수를 곱하여 해당 면의 음식물폐기물 에너지 발생량을 추정하였다5).
따라서 작물별 부산물 발생량은 여러 연구자들의 연구결과를 바탕으로 작물별 생산원단위와 부산물 발생 원 단위를 정리하여 사용하였다.
마을단위별 발생가능한 바이오매스 및 이용가능한에너지량을 기준으로 3가지 유형의 시나리오를 설정하였으며 이에 따른 100% 에너지 자립마을 구축에 필요한 리’단위의 행정규모를 산출하였다. [Table 2] 시나리오 1의 경우에는 ‘면 지역에서 발생하는 농업부산물, 축산폐기물, 임산부산물, 음식물폐기물을 모두 사용한다고 가정하였으며, 이를 모두 에너지(TOE) 로 환산하여 각 해당 ‘리’ 지역의 에너지 사용량(TOE) 으로 나눠 에너지 자립율 100%인 지 역을 조사하였다.
본 연구는 이 같은 정부의 에너지 자립마을 (녹색마을) 구축에 대한 추진책의 일환으로 지역별 폐자원 및 바이오매스의 잠재량 및 가용량을 산정하여 이를 바탕으로 에너지 자립마을 조성을 위한 3가지 시나리오를 설정하였으며, 이를 기준으로 행정단위별 100% 에너 지 자립 마을의 크기 및 규모를 분석하였다.
에너지 공급량을 산정하기 위하여 사용된 부산물은 농업부산물, 임업부산물, 도시폐 기물(음식물폐 기물), 축산폐기물로 하였으며, 에너지 사용량은 도시지역과 농촌 지역의 차이를 고려하여 계상된 각 지역의 원 단위 TOE의 값에 '리’ 단위 인구수를 곱하여 총 '리’ 에서 사용하는 에너지사용량을 산정하였다. '리’ 인구수는 조사된 통계자료가 없어서 '면’ 단위 인구수를 대상으로 이에 속한 총 '리’ 의 개수로 나누어 '리’ 단위의 인구수를 산정하였다.
활용 가능한 폐자원 및 바이오매스 목록화를 위하여 농산 바이 오매 스, 축산바이오매 스, 도시폐기물, 임산폐기물로 분류하여 발생 및 이용현황에 대한 내용을 분석, 정리하였다.
대상 데이터
농산부산물의 바이오매스 잠재량 산출에 있어서 작물통계를 기본 통계로 활용하였으며, 주요 작목별 시군구별 경작지 현황에 대한 통계조사 자료를 활용하였다*8)
임산 바이오매스 자원량은 산림기본통계조사 (2005)에 임상별(활엽, 침엽, 혼효림) 임목축적량 자료를 수집하여 임목바이오매스 잠재량 추정에 이용하였다. 바이오매스량은 임목축적량과 임상별 전 건량 비중을 곱하고, 에너지량 환산을 위해 임상별 발열량을 적용하여 잠재 에너지량을 산출하였다7®.
축산폐기물 바이오매스 에너지 잠재량 산출에 있어서 가축통계(2009)를 이용하였으며, 소육우, 젖소), 돼지, 닭(닭, 오리)의 사육두수에 대한 현황 통계자료를 이용하였다. 소는 각각의 축종에 따라 우분 배출량이 다르고, 닭과 오리도 별도의 산출 계수의 어려움을 감안하여잠정적으로 동일한 발생량 계수를 적용하였다"8).
성능/효과
본 연구에서는 600개의 에너지 자립마을로 조성 가능한 지 역을 추정하기 위한 기본적인 마을단위를 리' 단위로 설정하였는바, 이는 국내 전 지역에서 조사된 잠재 에너지량을 검토한 결과에 따른 것으로, 총 부산물 수거에 따른 에너지 공급량을 산정하기 위한 행정단위는 '면’ 단위로 하되 에너지 자립마을 위한 단위는 해당 면내의 리’ 단위가 합당할 것으로 판단된 결과이다.
4]에 나타내었다. 폐자원과 바이오매스 에너지는 농산부산물, 축산폐기물, 도시폐기물(음식폐기물), 임산부산물로 구분하였으며 에너지 잠재량을 추정한 결과, 지역 별로 농산부산물은 경북>전남> 충남>전북>경기>경남 , 축산폐기물은 경기>충남> 경북>전남>전북>경남, 도시폐기물은 서울>경기> 울산, 임산부산물은 강원>경북>경남 순으로 높게 나타났다.
후속연구
최근 비록 바이오매스에 대한 관심 및 이용도는 지속적으로 높아지고 있으나 이를 통한 100% 에너지 자립마을의 구축은 기술적, 정책적으로 많은 어려움과 숙제를 안고 있는 것이 사실이다. 본 연구에서 조사된 마을단위별 에너지사용량 및 에너지발생량에 따른 분석에 의하면 잠재적 바이오매스에 의한 에너지 자립도는 이론상 100%를 충족시키는 것으로 나타났지만 실제적으로 바이오매스에 의한 에너지의존도는 매우 낮을것으로 예상되며 마을 단위의 에너지자립도를 제고하기 위해서는 조사된 바이오매스 이외에 태양, 풍력, 지열에너지 등의 자연력을 활용해야 할 것이다.
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