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문제 정의
- 따라서 본 연구는 현재 국내에 설치, 운영되고 있는 가축분뇨 처리 시설의 형태와 특성을 분석하기 위하여 6년간에 걸쳐서 수집한 자료와 현장실태 조사결과를 종합 분석하는 방법으로 수행되었다.
- 농가규모는 개별농가가 설치하여 운용하는 시설로서 1일 수톤에서 30톤 미만의 분뇨를 처리하는 능력을 가진 규모의 시설이다. 본 연구결과는 2008년부터 시작하여 현재까지 6년간에 걸쳐 수행하고 있는 가축분뇨 처리시설 및 관련기술 조사결과를 바탕으로 하여 분석한 것이다. 조사는 국내에 설치된 가축분뇨 처리시설 중에서 본 평가에 응한 업체가 설치한 시설을 대상으로 실시하였다.
제안 방법
- 현재 국내에는 20여개소의 가축분뇨 혐기소화 시설이 설치, 운영되고 있는데 혐기소화 시설에 대해서도 시설형태와 운영상황에 대한 분석을 동시에 실시하였다.
- [Table 3]에 기재된 시설규모의 결정은 본 조사 연구의 분석기준을 따라 양돈규모 1,000두 이하를 소규모 농가형 시설로 구분하였고 돼지 1,000두∼6,000 규모를 중규모 시설로 그리고 돼지 6,000두 이상을 공동처리 규모 즉 대규모 시설로 구분하여 평가하였다.
- 88%)에 달하였다. 가축분뇨를 혐기소화 하는 시설 또는 연료화 하는 기타 유형의 시설 6개소(5.83%)에 대해서도 조사, 분석을 실시하였다. 현재 국내에는 20여개소의 가축분뇨 혐기소화 시설이 설치, 운영되고 있는데 혐기소화 시설에 대해서도 시설형태와 운영상황에 대한 분석을 동시에 실시하였다.
- 2차 현지분석 시에 채취한 분석용시료는 냉장상태로 실험실로 이송한 후 표준분석법(AOAC, APHA)에 준하여 성분분석을 실시하였다14,15). 이와는 별도로 가축분뇨 혐기소화 시설에 대한 분석도 현지를 직접 방문하여 조사하는 방식에 의해 수행하였다.
- 조사대상 가축분뇨 처리시설은 공동처리 규모에 해당하는 시설과 개별농가에서 운영하는 수준인 농가규모 시설로 구분하여 분석을 수행하였다. 공동처리 규모 가축분뇨 처리시설이라 함은 가축분뇨를 여러 농가에서 수집한 후 일괄적으로 한 장소에서 처리할 수 있는 규모의 시설을 의미하며 통상적으로 1일 수십 톤에서 100톤 내외를 처리하는 시설이 이에 해당한다.
- 조사는 국내에 설치된 가축분뇨 처리시설 중에서 본 평가에 응한 업체가 설치한 시설을 대상으로 실시하였다. 조사방법은 평가신청 업체가 제시한 공법과 시설의 특성을 서면으로 1차 평가한 후, 시설이 설치되고 가동되는 현지에서 시설유형 및 적용기술 그리고 그 실제 처리 및 가동현황에 대한 2차 분석을 실시하였다. 1차 평가 분석에서는 처리시설의 공정 및 물질수지 등을 분석하였고, 2차 평가분석에서는 시설의 가동현황, 악취발생 등의 시설 운영상태 그리고 시설의 적용에 따른 가축분뇨 부숙상태 등 가축분뇨 퇴ᆞ액비의 품질분석을 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구결과는 2008년부터 시작하여 현재까지 6년간에 걸쳐 수행하고 있는 가축분뇨 처리시설 및 관련기술 조사결과를 바탕으로 하여 분석한 것이다. 조사는 국내에 설치된 가축분뇨 처리시설 중에서 본 평가에 응한 업체가 설치한 시설을 대상으로 실시하였다. 조사방법은 평가신청 업체가 제시한 공법과 시설의 특성을 서면으로 1차 평가한 후, 시설이 설치되고 가동되는 현지에서 시설유형 및 적용기술 그리고 그 실제 처리 및 가동현황에 대한 2차 분석을 실시하였다.
데이터처리
- 조사방법은 평가신청 업체가 제시한 공법과 시설의 특성을 서면으로 1차 평가한 후, 시설이 설치되고 가동되는 현지에서 시설유형 및 적용기술 그리고 그 실제 처리 및 가동현황에 대한 2차 분석을 실시하였다. 1차 평가 분석에서는 처리시설의 공정 및 물질수지 등을 분석하였고, 2차 평가분석에서는 시설의 가동현황, 악취발생 등의 시설 운영상태 그리고 시설의 적용에 따른 가축분뇨 부숙상태 등 가축분뇨 퇴ᆞ액비의 품질분석을 실시하였다. 2차 현지분석 시에 채취한 분석용시료는 냉장상태로 실험실로 이송한 후 표준분석법(AOAC, APHA)에 준하여 성분분석을 실시하였다14,15).
이론/모형
- 1차 평가 분석에서는 처리시설의 공정 및 물질수지 등을 분석하였고, 2차 평가분석에서는 시설의 가동현황, 악취발생 등의 시설 운영상태 그리고 시설의 적용에 따른 가축분뇨 부숙상태 등 가축분뇨 퇴ᆞ액비의 품질분석을 실시하였다. 2차 현지분석 시에 채취한 분석용시료는 냉장상태로 실험실로 이송한 후 표준분석법(AOAC, APHA)에 준하여 성분분석을 실시하였다14,15). 이와는 별도로 가축분뇨 혐기소화 시설에 대한 분석도 현지를 직접 방문하여 조사하는 방식에 의해 수행하였다.
- 국내에서 운용되고 있는 가축분뇨 퇴비화 방법은 가축분뇨를 단순하게 퇴적하여 두고서 필요시 스키드로더 등을 이용하여 뒤집기를 하는 단순퇴적식 방법과 퇴적 후 바닥부분에서 송풍을 하여주는 송풍식 퇴비화 방법 그리고 송풍과 기계적 교반을 동시에 하여주는 송풍 교반식 방법이 사용되고 있었다. 적용하는 방법은 소규모 시설의 경우 단순퇴적식이나 송풍식을 사용하고 규모가 큰 시설에서는 송풍 교반식 방법을 사용하였다. [Fig.
성능/효과
- 1) 국내 가축분뇨 처리시설에 보급된 시설유형은 축분 퇴비화 시설이 많았고. 그 다음으로 정화와 액비화 시설이 비슷한 수준을 보였다.
- 2) 공동처리 시설이나 규모가 큰 농가에서는 퇴비교반시설을 설치하여 운영하고 있었으며 교반설비 형태는 에스컬레이터식이 주를 이루었다.
- 3) 국내 액비화 시설의 주요 형태는 원형과 장방형으로 이루어져 있으며. 재질은 콘크리트와 법랑코팅 철재 그리고 스테인리스 철재 등이 주를 이루고 있다.
- 4) 액비저장조의 침전물 제거문제는 액비저장 시설의 운영효율과 직결되는 사항이므로 침전물 제거방안 확보가 필요한 것으로 나타났다.
- 5) 가축분뇨 정화처리시설은 양돈의 경우처럼 액상분뇨가 배출되는 농가에서 사용하고 있었으며, 소규모 농가 보다는 규모가 큰 양돈 농장위주로 보급되는 추세에 있었다.
- 6) 가축분뇨 혐기소화 시설은 돼지분뇨를 원료로 하는 습식 혐기소화 시설이 보급되어 있으며 소화조 형태는 단상과 이상이 혼재되어 있었다.
- 교반설비를 갖춘 퇴비화 시설에 적용된 교반기의 형태를 분석한 결과 에스컬레이터형 교반설비를 적용한 경우가 조사대상 시설의 57%를 차지할 정도로 채택 비율이 높은 것으로 나타났다. 그 다음으로 로타리형 교반기가 14%를 차지하였고 밀폐식 수직원통형 교반조가 12%, 스크루형태의 교반기가 10%, 그리고 패들형 교반기가 7%로 그 뒤를 이었다.
- 조사, 분석했던 시설들에서 탈취탑을 설비함에 있어서 고려했던 사항을 조사한 결과는 다음과 같다. 냄새 발생시설은 최대한 별도의 밀폐구조로 구획하도록 하고, 냄새발생 시설은 급기량보다 배기량을 많게 하여 실내를 부압으로 형성하여 냄새확산을 방지하고, 냄새 포집을 완전하게 할 수 있도록 하며 냄새 처리설비는 효과가 좋은 방식을 채용하되 충분한 용량을 확보하도록 하는 것이 중요한 요소인 것으로 나타났다.
- 가축분뇨 혐기소화 시설은 ʹ14년 현재 국내에서 약 20여개소가 운영되고 있었는데 모든 시설이 공히 돼지분뇨 슬러리를 혐기소화용 기질로 하는 습식 혐기소화 방식을 적용하고 있다. 돼지분뇨 슬러리의 수분함량은 약 97% 내외정도이고, VS/TS 함량은 약 70% 내외인 것으로 분석되었다. [Table 1]은 가축분뇨 처리시설에 유입되는 가축분뇨의 형태에 따라 적용되는 공정과 최종 산물을 나타낸 것이다.
- 가축분뇨 바이오가스화 시설은 2010년을 전후하여 그 개소 수가 늘어나고 있는 상황이다. 본 연구에서 조사한 시설의 분포 상황을 보면 전북 6 개소, 경기 4 개소, 경남 3 개소이었으며 전남과 충남 그리고 제주가 각각 2 개소씩이다. 2010년 이전에는 개별농가나 조합에서 설치하는 경우가 주를 이루었지만 2010년 이후에는 공동자원화 시설이나 지자체 운영시설에 설치하는 경우가 증가하는 상황이었다.
- 가축분뇨 정화처리의 경우 고액분리 과정에서 분리 배출된 슬러지를 퇴비로 활용하는 경우가 많으므로 후단퇴비화 공정의 안정성에 관심을 가지고 운영하는 경우가 많았다. 색도는 현행 가축분뇨 방류수 수질기준 항목에 해당되지는 않은 항목이지만 시각적 요인에 의해 많은 수의 농가가 방류수의 색도를 제거하기 위한 고도처리 시설의 설치 및 운용에 관해 높은 관심을 가지는 것으로 나타났다. 현재 국내에서 운영되고 있는 가축분뇨 정화처리시설의 주요 공정은 [Fig.
- 가스 저장시설은 저장 백을 사용하는 경우가 대부분이었다. 소화액 처리는 액비화 처리방식을 사용하는 시설이 10개소로서 정화처리 하는 시설 7개소에 비해 더 높은 분포상황을 보이고 있었다. 일부 공공처리 시설의 경우에는 하수 연계처리를 하고 있었다.
- 가축분뇨 정화처리 시설은 양돈의 경우처럼 액상분뇨가 배출되는 농가를 위주로 하여 설치되는 경향이 강했고 소규모 농가보다는 양돈 규모 3,000두 이상 되는 중규모 이상의 농가 위주로 보급되는 추세에 있다. 시설의 경제성을 분석한 결과, 정화시설의 경우 초기 설치비용 부담이 액비화 시설에 비해 상대적으로 큰 것으로 나타났으나 운영비용 측면에서는 톤당 처리비용이 10,000원 내외로서 오히려 부담이 덜한 것으로 조사되었다. 가축분뇨 정화 처리시설은 표준 활성슬러지 공법이 보급되었으나 최근 들어 질소제거율이 높은 시설이 보급되고 있으며 고도처리시설의 수요도 늘고 있는 실정이었다.
- 액비나 침전물에서의 규정 성분 함량은 비료성분 기준인 비료공정 규격에서 정한 수치에 적합한 것으로 분석되었다. 최근에 설치되는 액비조의 대부분은 냄새 확산방지와 외부 강수나 기타 환경적 요인에 의한 영향을 덜 받는 상태로 액비화를 수행하기 위한 목적으로 지붕을 설치하고 있다.
- 조사, 평가대상 가축분뇨 처리시설을 유형별로 구분해보면 액비화 시설의 수가 34개소(33%)로 가장 높은 비율을 차지하고 있었고 그 다음으로 퇴비화 시설이 29개소(28.16%), 정화 시설 18개소(17.48%)의 순이었다. 퇴비화 시설과 액비화 시설 그리고 정화 시설을 동시에 갖추고 운영하는 곳은 12개소(11.
- 현지평가 중에 채취한 가축분뇨 퇴비시료 분석결과 전 항목에 걸쳐서 비료공정 규격에서 정하는 성분기준을 충족하고 있었다. 대부분의 시료에서 비소와 카드뮴 그리고 납은 정량적으로 검출되지 않고 흔적만 보이는 결과를 나타냈다.
후속연구
- 가축분뇨는 폐기물이 아닌 자원으로 재활용되는 것이 최선의 방안이고, 현재의 가축분뇨 처리 관련 정책방향도 퇴비화와 액비화 등의 자원화 과정을 적용하여 유기성 비료자원으로서 농지에 순환하는 것이다. 가축분뇨는 유용자원 순환의 잠재적 가치가 아주 큰 유기물 발생원이므로, 장기적 관점에서 안정적으로 토양이 충분하게 수용할 수 있는 형태로 변화시킬 수 있는 가축분뇨 자원화 기술이 지속적으로 개발되어야 할 것이다. 이런 상황에 따라 국내에서도 가축분뇨 퇴비화와 액비화에 대한 연구가 시설 측면에서부터 미생물에 관한 연구에 이르기까지 각 분야에서 다양하게 진행되고 있다2,3,4).
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