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문제 정의
- 본 연구는 음식물쓰레기 제로하우스 시스템의 실용화를 위해 목질바이오칩을 이용한 발효·소멸하는 장치를 공동주택단지에 설치하여 현장모니터링을 수행함으로써 음식물쓰레기의 자원화를 평가하였다.
- 9,10,13) 따라서, 기존의 음식물쓰레기 저장, 운반, 중간처리 및 최종 처분(매립 또는 소각) 등 일련의 과정이 없을 뿐만 아니라 음식물쓰레기의 부산물을 자원화 하고, 나아가 음식물쓰레기 처분에 소요되는 비용을 절감할 수 있어 공동주택단지 내 에너지화 하는 자원순환 체제를 구축하여 저탄소 주거환경을 조성할 수 있게 된다. 이에 본 연구는 음식물쓰레기 제로하우스 시스템(ZFWS)을 도심지 내 공동주택 단지에 설치하여 그 시범운영 결과와 거주자평가를 분석하고자 한다.
제안 방법
- 공동주택에서 음식물쓰레기 제로하우스 시스템을 실용화하기 위한 시험 운영에 참여한 거주자를 대상으로 음식물쓰레기 투입 기록 일지 작성과 설문조사를 실시하였다. 단지 내 설치된 음식물쓰레기 제로하우스 실험장치에 거주자가 가정 내에서 발생한 음식물쓰레기를 직접 가져와서 투입한후 투입량과 투입시간을 사전에 배포한 일지에 2013년 11월 11일부터 2014년 2월 14일까지 96일 중 40일을 기록하도록 하였다.
- 구체적으로, 발효·소멸용 목질바이오칩과 투입된 음식물쓰레기의 혼합물에 대한 유기물 함량, 함수율, 염도, 수소이온농도(pH), ATP(Adenosine Tri Phosphate)을 살펴보면 다음과 같다.
- 0% 이하로 설정하였다. 다음으로, 음식물쓰레기 소멸처리용 목질바이오칩은 침엽수계열 목질세편을 4~8% 이산화황 혹은 과산화수소 수용액(1 L)에 1~2시간 함침하여 무균처리한 후 복합효소(탄수화물, 지방, 단백질 분해효소)를 첨가하여 자연 건조시켰다. 목질바이오칩과 음식물쓰레기의 발효·소멸 반응에서의 배합비는 3~4:1로 설정하였고, 목질바이오칩은 5~6개월마다 1회 추가 투입·교체할 수 있도록 하였다.
- 2%p 줄어들었는데, 이는 혼합 반응조의 투입 음식물쓰레기와 목질바이오칩의 혼합물이 자연 건조 등과 같은 부숙 과정을 거치면서 비료공정규격의 퇴비조건(55% 이하)을 충분히 만족시키고 있음을 나타낸다. 또한, 시험운영 기간이 겨울철이라는 계절적 요인이 음식물쓰레기와 목질바이오칩의 반응과 그 혼합물 함수율 안정화에 일부 기여한 점도 작용하였다.
- 5), 현장 님비현상 저감, 우천 등을 대응하는 시설과 함께 현장 실험장치 설치공간 내 전원공급, 수도공급 설비는 물론 목질바이오칩, 최종부산물, 음식물쓰레기 등의 보관용기를 구비하였다. 또한, 음식물쓰레기 투입량, 최종부산물 발생량은 실험진행에 따라 계측을 실시하여 그 추이들 뿐만 아니라 성분별 특성, 재활용성을 현장 모니터링하였다.
- 목질바이오칩과 음식물쓰레기의 발효·소멸 반응에서의 배합비는 3~4:1로 설정하였고, 목질바이오칩은 5~6개월마다 1회 추가 투입·교체할 수 있도록 하였다.
- 발효·소멸 운전인자로는 음식물쓰레기 무게감량 90% 이상을 달성하도록 하고, 반응조 내의 발효·소멸 온도 30~40℃, pH 6 이상 9 미만(중성), ATP 100 nmol/L 이상, 유기물 함량 30% 이상(감량률 10% 이하), 염분농도 1.0% 이하로 설정하였다.
- 본 연구는 목질바이오칩을 이용하여 음식물쓰레기를 발효·소멸하는 장치인 음식물쓰레기 제로하우스 시스템(ZFWS)을 실제 공동주택 단지에 설치하여 그 시범운영을 통한 현장조사와 설문조사를 실시하였다.
- 설문조사는 음식물쓰레기 제로하우스 시스템의 시험장치 이용에 참여한 거주자를 대상으로 시범운영 기간 동안 음식물쓰레기 투입일지를 작성하도록 하였고, 장치 이용 전반에 대한 설문지를 응답하도록 하였다. 이를 위하여 음식물쓰레기 제로하우스 장치 설치 기간 동안 시험운영에 참여할 세대를 아파트 관리사무소를 통해 참여세대를 모집 공고하였다.
- 6%)은 음식재료를 주로 슈퍼마켓이나 인근 대형마트에서 주고 구입하고 있었고, 주당 1회 외식을 하고, 월 평균 12만원(118,431원)을 외식비로 지출하고 있었다. 식재료 구매와 음식물 소비에 관한 일련의 문항을 리커트 척도(5점 만점)로 조사하여 평균값을 구하였고, 평균 3.5점 이상의 문항을 중심으로 결과를 정리하였다. 응답자들은 ‘구입 시 유통기한이나 제조년월일을 잘 확인’하고 있었으며(평균 4.
- 음식물쓰레기 제로하우스 시스템(ZFWS) 현장 실험장치는 발효·소멸 혼합 반응조, 시료 채취부, 최종부산물, 냄새측정용 포트, 전력 소모량의 모니터링이 가능한 시스템으로 구성하였으며(Fig. 4), 구체적인 설계는 발효·소멸장치의 처리용량 산정, 발효·소멸 운전인자 설정, 목질바이오칩 제조, 음식물쓰레기와 목질바이오칩의 배합비, 목질바이오칩의 교체주기, 시스템의 적정설치 위치선정의 순으로 기술하면 다음과 같다.
- 목질바이오칩과 음식물쓰레기의 발효·소멸 반응에서의 배합비는 3~4:1로 설정하였고, 목질바이오칩은 5~6개월마다 1회 추가 투입·교체할 수 있도록 하였다. 음식물쓰레기 제로하우스 시스템(ZFWS)은 거주자들의 주거동 입구로부터 5~10 m 거리의 분리수거 시설과 조경(텃밭)식재 공간에 연계하여 설치하였고(Fig. 5), 현장 님비현상 저감, 우천 등을 대응하는 시설과 함께 현장 실험장치 설치공간 내 전원공급, 수도공급 설비는 물론 목질바이오칩, 최종부산물, 음식물쓰레기 등의 보관용기를 구비하였다. 또한, 음식물쓰레기 투입량, 최종부산물 발생량은 실험진행에 따라 계측을 실시하여 그 추이들 뿐만 아니라 성분별 특성, 재활용성을 현장 모니터링하였다.
- 4), 구체적인 설계는 발효·소멸장치의 처리용량 산정, 발효·소멸 운전인자 설정, 목질바이오칩 제조, 음식물쓰레기와 목질바이오칩의 배합비, 목질바이오칩의 교체주기, 시스템의 적정설치 위치선정의 순으로 기술하면 다음과 같다. 음식물쓰레기 현장 실험장치의 처리용량은 음식물쓰레기 1일 배출량(0.25 kg/인)을 고려하고, 『폐기물관리법 시행령 제5조 별표3』의 폐기물처리시설 요건(음식물쓰레기 처리용량 100 kg/일 이하)에 저촉되지 않는 점에 근거하였다. 즉, 단지 규모, 처리 효율성을 고려하여 하루 100 kg의 음식물쓰레기를 처리 가능한 용량으로, 1.
- 음식물쓰레기가 발효·소멸된 후 잔류하는 최종 부산물은 유기물함량, 유기물대질소비(VS/N), 수분함량, 염분, 비소(As), 카드뮴(Cd), 수은(Hg), 납(Pb), 크롬(Cr), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn)을 정밀분석을 하였다.
- 음식물쓰레기를 버릴 때 선호하는 방법으로 ‘부엌에서 쓰레기 발생 즉시 버릴 수 있기’(73.7%%)를 희망하였고, 그 다음으로 ‘수거용기에 모아 단지 내 쓰레기장으로 가져가서 버리는(15.8%)’ 것을 원하였다.
- 총 20세대가 참가하였으며, 2013년 11월 11일부터 2014년 2월 14일까지 총 3개월 간 거주자들은 각 가정에서 발생한 음식물쓰레기를 거주자가 직접 제로하우스 시스템에 가져와서 투입하도록 하였으며, 세대별 음식물쓰레기 투입 후 투입시간과 투입량을 기록하는 일지를 40일 간 작성하였다. 이후 2014년 2월 19일 거주자의 시험운영 일지와 설문지를 수거하였으며, 운영일지와 응답 설문지를 분석하였다. 총 19가구가 응답한 설문조사지는 음식물쓰레기 발생 전(예, 식재료 구매, 음식물 소비)과 후(예, 음식물쓰레기 수거 및 배출)의 거주자 행위, 음식물쓰레기 제로하우스 시스템 사용 평가, 가구의 일반적 특성 등 총 4가지 부분으로 구성하였다.
- 즉, 단지 규모, 처리 효율성을 고려하여 하루 100 kg의 음식물쓰레기를 처리 가능한 용량으로, 1.8 m (L) × 1.2 m (W) × 1.1 m(H) 크기로 제작하였으며, 중량 700 kg, 호기성 발효·소멸 방식, 예상전력 하루 19.2 kW로 설계하였다.
- 이후 2014년 2월 19일 거주자의 시험운영 일지와 설문지를 수거하였으며, 운영일지와 응답 설문지를 분석하였다. 총 19가구가 응답한 설문조사지는 음식물쓰레기 발생 전(예, 식재료 구매, 음식물 소비)과 후(예, 음식물쓰레기 수거 및 배출)의 거주자 행위, 음식물쓰레기 제로하우스 시스템 사용 평가, 가구의 일반적 특성 등 총 4가지 부분으로 구성하였다. 수거된 설문지는 코딩하여 SPSS window version 22.
- 현장실험조사 참여 희망 가구를 대상으로 2013년 11월 초 설명회를 개최하였고, ‘음식물쓰레기 제로 하우스 현장 실험장치 음식물쓰레기 투입방법 설명자료’, ‘음식물쓰레기 제로 하우스 현장 실험장치 입주민 시험운영 일지’ 그리고 설문지를 배포하였다. 총 20세대가 참가하였으며, 2013년 11월 11일부터 2014년 2월 14일까지 총 3개월 간 거주자들은 각 가정에서 발생한 음식물쓰레기를 거주자가 직접 제로하우스 시스템에 가져와서 투입하도록 하였으며, 세대별 음식물쓰레기 투입 후 투입시간과 투입량을 기록하는 일지를 40일 간 작성하였다. 이후 2014년 2월 19일 거주자의 시험운영 일지와 설문지를 수거하였으며, 운영일지와 응답 설문지를 분석하였다.
- 음식물쓰레기가 발효·소멸된 후 잔류하는 최종 부산물은 유기물함량, 유기물대질소비(VS/N), 수분함량, 염분, 비소(As), 카드뮴(Cd), 수은(Hg), 납(Pb), 크롬(Cr), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn)을 정밀분석을 하였다. 최종 부산물 성상은 음식물쓰레기 투입 후 발효․소멸된 잔류물을 한국시험분석연구원에 의뢰하여 성분별 정밀분석을 실시하였다.
- 현장 실험장치에 투입하는 음식물쓰레기와 혼합 반응조의 음식물쓰레기와 목질바이오칩의 혼합물은 100 mL 멸균 채수병에 시료를 채취하였고, 채취한 시료는 실험실로 운반하여 데시케이터에 보관하면서 성분 분석을 실시하였다. 투입 음식물쓰레기와 혼합반응조의 혼합물의 성상은 유기물 함량(Volatile Solids), 수분함량(Water Content), 염분(Salinity), pH, ATP (Adenosine Tri Phosphate)를 분석하였다. 유기물 함량은 강열감량 및 유기물함량-중량법(Humidity and Total Organics-Gravimetry), 수분 함량은 수분 및 고형물-중량법(Humidity and Total Solid-Gravimetry), 염도는 염도 측정기(SB-2000), 수소이온농도(pH)는 수소이온농도-유리전극법(pH-Electrometric Method), ATP는 ATP 측정기(DKK TOA, AF-50)로 측정하였다.
- 한편, 투입 음식물쓰레기는 단지 내에서 입주민들이 배출하고 있는 음식물쓰레기 전용 수거용기에서 채취하였으며 투입시간대는 오전 7시에서 8시 사이에 실시하였으며 시료는 투입 음식물쓰레기와 전일 발효·소멸된 부산물을 시범운영 기간 동안 40일 간 지속적으로 채취하였다.
- 5의 오른편과 같다. 현장 실험장치에 투입하는 음식물쓰레기와 혼합 반응조의 음식물쓰레기와 목질바이오칩의 혼합물은 100 mL 멸균 채수병에 시료를 채취하였고, 채취한 시료는 실험실로 운반하여 데시케이터에 보관하면서 성분 분석을 실시하였다. 투입 음식물쓰레기와 혼합반응조의 혼합물의 성상은 유기물 함량(Volatile Solids), 수분함량(Water Content), 염분(Salinity), pH, ATP (Adenosine Tri Phosphate)를 분석하였다.
- 현장실험조사 참여 희망 가구를 대상으로 2013년 11월 초 설명회를 개최하였고, ‘음식물쓰레기 제로 하우스 현장 실험장치 음식물쓰레기 투입방법 설명자료’, ‘음식물쓰레기 제로 하우스 현장 실험장치 입주민 시험운영 일지’ 그리고 설문지를 배포하였다.
- 본 연구는 목질바이오칩을 이용하여 음식물쓰레기를 발효·소멸하는 장치인 음식물쓰레기 제로하우스 시스템(ZFWS)을 실제 공동주택 단지에 설치하여 그 시범운영을 통한 현장조사와 설문조사를 실시하였다. 현장조사를 위하여 음식물쓰레기 제로하우스 시스템을 서울시 강남구 소재 공공임대아파트 단지에 구축하였으며, 2013년 11월 초부터 2014년 2월 하순까지 3개월 동안 가동시켰고, 그 장치에 투입된 음식물쓰레기와 혼합 반응조의 혼합물의 성상, 음식물쓰레기 처리 효율, 최종 부산물의 성상을 분석하였다.
대상 데이터
- 2013년 11월부터 3개월에 걸친 운영기간 중 음식물쓰레기 제로하우스 시험 장치에 투입된 음식물쓰레기는 1일 최소 12.4 kg, 최대 24.7 kg, 하루 평균 17.5 kg이었으며, 총 666.6 kg이 누적 투입되었다. 시험운영 기간 중 총 음식물쓰레기 투입량은 666.
- 공동주택에서 음식물쓰레기 제로하우스 시스템을 실용화하기 위한 시험 운영에 참여한 거주자를 대상으로 음식물쓰레기 투입 기록 일지 작성과 설문조사를 실시하였다. 단지 내 설치된 음식물쓰레기 제로하우스 실험장치에 거주자가 가정 내에서 발생한 음식물쓰레기를 직접 가져와서 투입한후 투입량과 투입시간을 사전에 배포한 일지에 2013년 11월 11일부터 2014년 2월 14일까지 96일 중 40일을 기록하도록 하였다. 참가 가구 20세대의 이용 일지를 회수하여 일일 투입량을 분석한 결과, Fig.
- 음식물쓰레기 제로하우스 시스템 이용일지를 작성한 22가구 중 20가구가 설문조사에 참여하였고, 19부가 회수되어 분석한 결과를 정리하면 다음과 같다. 참가 가구의 가구주연령은 평균 61.
- 음식물쓰레기 제로하우스 시스템의 설치 장소로 집에서 ‘5-10 m (44.4%)’ 떨어진 곳으로, ‘분리 수거시설 옆(82.4%)’을 선호하였다.
- 설문조사는 음식물쓰레기 제로하우스 시스템의 시험장치 이용에 참여한 거주자를 대상으로 시범운영 기간 동안 음식물쓰레기 투입일지를 작성하도록 하였고, 장치 이용 전반에 대한 설문지를 응답하도록 하였다. 이를 위하여 음식물쓰레기 제로하우스 장치 설치 기간 동안 시험운영에 참여할 세대를 아파트 관리사무소를 통해 참여세대를 모집 공고하였다. 현장실험조사 참여 희망 가구를 대상으로 2013년 11월 초 설명회를 개최하였고, ‘음식물쓰레기 제로 하우스 현장 실험장치 음식물쓰레기 투입방법 설명자료’, ‘음식물쓰레기 제로 하우스 현장 실험장치 입주민 시험운영 일지’ 그리고 설문지를 배포하였다.
데이터처리
- 총 19가구가 응답한 설문조사지는 음식물쓰레기 발생 전(예, 식재료 구매, 음식물 소비)과 후(예, 음식물쓰레기 수거 및 배출)의 거주자 행위, 음식물쓰레기 제로하우스 시스템 사용 평가, 가구의 일반적 특성 등 총 4가지 부분으로 구성하였다. 수거된 설문지는 코딩하여 SPSS window version 22.0 통계분석 프로그램을 사용하여 분석하였고, 백분율 및 빈도분석의 기술통계를 활용하여 결과를 정리하였다.
이론/모형
- 투입 음식물쓰레기와 혼합반응조의 혼합물의 성상은 유기물 함량(Volatile Solids), 수분함량(Water Content), 염분(Salinity), pH, ATP (Adenosine Tri Phosphate)를 분석하였다. 유기물 함량은 강열감량 및 유기물함량-중량법(Humidity and Total Organics-Gravimetry), 수분 함량은 수분 및 고형물-중량법(Humidity and Total Solid-Gravimetry), 염도는 염도 측정기(SB-2000), 수소이온농도(pH)는 수소이온농도-유리전극법(pH-Electrometric Method), ATP는 ATP 측정기(DKK TOA, AF-50)로 측정하였다. 음식물쓰레기가 발효·소멸된 후 잔류하는 최종 부산물은 유기물함량, 유기물대질소비(VS/N), 수분함량, 염분, 비소(As), 카드뮴(Cd), 수은(Hg), 납(Pb), 크롬(Cr), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn)을 정밀분석을 하였다.
성능/효과
- 1) 음식물쓰레기 발생량은 2009년 들어 감소세를 보여주고 있으며, 수거된 음식물쓰레기 대다수는 재활용되고 있다. 실제, 2005년부터 전국 생활계 폐기물 1일 발생량의 약 1/3 수준이고, 전체 음식물쓰레기의 약 1/4은 서울에서 발생하며 이중 약 10%는 강남구에서 배출되고 있다(Fig.
- 그러므로 응답 가구들 대다수는 현재의 음식물쓰레기 수거와 처리에 개선이 필요하고, 거주자의 음식물쓰레기 배출과정에서 애로사항(예, 악취저감, 해충근절, 수거용기 주변의 청결성, 쓰레기 발생 즉시 자원화 가능 등)을 상당 부분 해결된다는 점에서 음식물쓰레기 제로하우스 시스템 설치에 매우 긍정적이었다. 다만, 발효·소멸 기술을 이용한 음식물쓰레기 제로 하우스 시스템의 편리성 증진을 위해 투입구 개폐 용이성, 탈취를 통한 쾌적성, 야간 조명 설치, 외관 디자인 개선, 발효·소멸 반응의 안정성 확보 등 최적 설계방안이 모색되어야 할 것이다.
- 따라서, 투입된 음식물쓰레기의 ATP보다 혼합 반응조 내 음식물쓰레기와 목질바이오칩의 혼합물 ATP가 높게 나타난 결과는 혼합 반응조 내에서 미생물의 활성도가 높다는 것을 입증하며 나아가 발효·소멸반응에 따른 생물학적 분해가 활발히 일어나고 있음을 보여준다.
- 또한, 음식물쓰레기 제로 하우스 현장 실험장치에서 발효·소멸된 최종 부산물 시료를 잘게 분쇄하여 균질화시킨 후 중금속 성분을 세 번에 걸쳐 측정한 결과, 비소, 카드뮴, 납 등 중금속은 검출되지 않았을 뿐만 아니라 수은(0.2~0.4 mg/kg), 크롬(9.5~39.7 mg/kg), 구리(14.9~18.2 mg/kg), 니켈(3.8~17.6 mg/kg), 아연(17~25.8 mg/kg) 등 중금속함유 농도도 현저히 낮아 친환경 퇴비로서 활용가능성이 매우 높았다.
- 또한, 음식물쓰레기 제로 하우스 현장 실험장치에서 발효·소멸된 최종 부산물은 비료공정규격의 기준(예, 유기물 함량, 유기물대질소비, 함수율, 염도, 각종 중금속 등)에 부합할 뿐만 아니라 친환경 퇴비로서 충분한 성능을 보유한 것으로 나타났다.
- 발효·소멸 장치에 유입되는 음식물쓰레기와 반응조 내 부산물의 수분 함량 변화에서 음식물쓰레기의 평균 함수율(Water Content)은 1일 최대 88.1%, 최소 44.6%, 평균 69.7%인 반면, 반응조 내 부산물의 평균 함수율은 최대 60.4%, 최소 31.4%, 평균 45.5%로 나타났다.
- 시험운영 기간 중 음식물쓰레기의 평균 염도(Salinity)는 1일 최대 0.3%, 최소 0.1%, 평균 0.2%이었으며, 반응조 내 부산물의 평균 염도는 각각 0.2%, 0.7%, 0.5%로 나타났다. 즉, 투입 음식물쓰레기에서의 염도 보다 혼합 반응조 내의 음식물쓰레기와 목질바이오칩의 혼합물 염도가 약 2.
- 시험운영 기간 중 이용 상의 불편 사항으로 ‘거리(37.5%)’, ‘냄새(31.3%)’, ‘카드키 사용(25.0%)’이 가장 많이 지적되었다.
- 2%p 감소하였다. 염도(Salinity)는 평균 0.2%에서 0.3%p 증가하여 0.5%로 나타났고, 투입된 음식물쓰레기의 수소이온농도(pH)는 평균 4.6이었으나, 발효․소멸 반응 후 평균치는 7.8로 약 3.2 증가하여 약알칼리성으로 변하였다. 또한, ATP 농도는 218.
- 음식물쓰레기 제로하우스 시스템의 현장 실험장치에 투입된 음식물쓰레기와 반응조 내 부산물의 유기물 함량(Volatile Solids)은 건조중량 및 습윤중량을 기준으로 산출하였으며, 그 결과를 정리한 Fig. 6에서 보는 바와 같이 투입된 음식물쓰레기의 유기물 함량은 최대 98.8%, 최소 74.5%로서 평균 유기물 함량은 87.9%이었다. 투입된 음식물쓰레기는 현장 실험장치 내의 혼합 반응조에서 발효․소멸용 목질바이오칩과 혼합되며 처리되며, 목질바이칩과 투입 음식물쓰레기의 혼합물에서 유기물 함량은 최대 95.
- 음식물쓰레기 제로하우스 시험장치에 주입된 음식물쓰레기의 수소이온농도(pH)는 1일 최대 5.5, 최소 3.8, 평균 4.6이었고, 반응조 내 부산물에서는 각각 8.6, 6.9, 7.8로 나타나 3.2 증가하였다. 즉, 음식물쓰레기의 pH가 산성이었으나, 발효·소멸 반응 후 약알칼리성으로 유지되면서 발효·소멸 반응이 적절히 이루어지고 있음을 보여준다.
- 음식물쓰레기 제로하우스 시험 장치에서 투입된 음식물쓰레기와 혼합 반응조 혼합물의 성상을 분석한 결과, Table 1에서 보는 바와 같다. 음식물쓰레기의 유기물 함량(Volatile Solids, VS)은 건조중량 및 습윤중량을 기준으로 산출한 결과 9.4%p 줄었고, 함수율(Water Content)은 24.2%p 감소하였다. 염도(Salinity)는 평균 0.
- 음식물쓰레기의 함수율은 발효·소멸용 목질바이오칩과 혼합되어 처리되면서 24.2%p 줄어들었는데, 이는 혼합 반응조의 투입 음식물쓰레기와 목질바이오칩의 혼합물이 자연 건조 등과 같은 부숙 과정을 거치면서 비료공정규격의 퇴비조건(55% 이하)을 충분히 만족시키고 있음을 나타낸다.
- 더불어 음식물쓰레기 제로하우스 시스템 시범운영에 참여한 가구들을 대상으로 한 설문조사에서 대다수 참가자들은 현재의 음식물쓰레기 수거와 처리에 개선이 필요하고, 음식물쓰레기 제로하우스 시스템은 음식물쓰레기 배출과정에서 애로사항(예, 악취, 해충, 청결, 자원화 등)을 크게 해결해 준다고 평가하였다. 이러한 결과들을 토대로 음식물쓰레기 제로하우스 시스템은 현행 음식물쓰레기의 처리방식을 개선하고 지속가능한 정주환경을 구축할 수 있는 대안으로서, 공동주택 단지 내 발생하는 음식물쓰레기의 감량과 퇴비화를 실현시키는 최적의 모델로서 가능성을 확인하였다.
- 조사대상가구의 음식물쓰레기 배출과 관련한 내용을 분석한 결과, 전체 가구의 약 3/4 (70.6%)은 음식재료를 주로 슈퍼마켓이나 인근 대형마트에서 주고 구입하고 있었고, 주당 1회 외식을 하고, 월 평균 12만원(118,431원)을 외식비로 지출하고 있었다. 식재료 구매와 음식물 소비에 관한 일련의 문항을 리커트 척도(5점 만점)로 조사하여 평균값을 구하였고, 평균 3.
- 즉, 음식물쓰레기의 pH가 산성이었으나, 발효·소멸 반응 후 약알칼리성으로 유지되면서 발효·소멸 반응이 적절히 이루어지고 있음을 보여준다.
- 즉, 투입 음식물쓰레기는 산성의 pH를 나타내지만, 지속적인 음식물쓰레기의 누적 투입에도 불구하고 반응조에서 목질바이오칩과 혼합되어 발효·소멸반응이 진행되면서 약 알카리성의 pH 영역(7~9)으로 변화되었다고 볼 수 있었다.
- 5%로 나타났다. 즉, 투입 음식물쓰레기에서의 염도 보다 혼합 반응조 내의 음식물쓰레기와 목질바이오칩의 혼합물 염도가 약 2.3배 정도 높았다. 이는 발효·소멸 반응의 진행에 따라 수분함량이 감소되면서 투입 음식물쓰레기의 염분이 누적되고 있는 현상으로 볼 수 있다.
- 최종 부산물을 활용하여 생산된 퇴비의 성능을 비료공정규격과 비교하여 분석하였으며, Table 2에서 보는 바와 같이 유기물함량(VS)은 평균 71.6%로 비료공정규격의 기준보다 2.4배로 높았고, 유기물대질소비(VS/N)는 평균 20.4로 비료 공정규격의 16~36% 수준이었다. 최종 부산물인 퇴비의 함수율(Water Content)은 평균 25.
- 4로 비료 공정규격의 16~36% 수준이었다. 최종 부산물인 퇴비의 함수율(Water Content)은 평균 25.6%로 비료 기준의 절반수준이었고, 염도(Salinity)는 평균 0.44로 규준의 1/4에 불과하였다. 또한, 음식물쓰레기 제로 하우스 현장 실험장치에서 발효·소멸된 최종 부산물 시료를 잘게 분쇄하여 균질화시킨 후 중금속 성분을 세 번에 걸쳐 측정한 결과, 비소, 카드뮴, 납 등 중금속은 검출되지 않았을 뿐만 아니라 수은(0.
- 9%이었다. 투입된 음식물쓰레기는 현장 실험장치 내의 혼합 반응조에서 발효․소멸용 목질바이오칩과 혼합되며 처리되며, 목질바이칩과 투입 음식물쓰레기의 혼합물에서 유기물 함량은 최대 95.1%, 최소 62.7%로서 평균 유기물 함량은 78.5%이었다. 투입한 음식물쓰레기가 발효․소멸 반응이 진행되면서 유기물 함량은 약 9.
- 투입한 음식물쓰레기가 발효․소멸 반응이 진행되면서 유기물 함량은 약 9.5%p 감소하였지만, 혼합 반응조 내에서 음식물쓰레기가 발효·소멸 반응이 원활이 진행하도록 일정한 유기물 함량이 유지되었음을 알 수 있다.
- 현장 실험장치 내에 주입된 음식물쓰레기의 ATP (Adenosine Tri Phosphate) 농도는 시험운영 기간 중 1일 최대 1,070 nmol/L, 최소 54 nmol/L, 평균 505.3 nmol/L이었고, 투입 음식물쓰레기가 발효·소멸용 목질바이오칩과 혼합되어 처리된 부산물의 ATP 농도는 각각 1,820 nmol/L, 112 nmol/L, 평균 723.5 nmol/L으로, 평균 ATP 농도는 약218.2 nmol/L 감소하였다.
- 현장조사와 설문조사로 구성된 시범운영에서 먼저 음식물쓰레기 발효·소멸 성능에 의한 감량률이 양호하였고, 시험 장치에 투입된 음식물쓰레기와 혼합 반응조 혼합물의 성상 분석에서 유기물함량과 함수율은 안정화되었고, 염도는 목질바이오칩이 투입 음식물쓰레기와 원활히 배합되어 낮은 수준을 유지하였으며, 수소이온농도는 약칼리성을 유지하였고, ATP 농도에서 발효·소멸반응에 따른 생물학적 분해가 활발히 일어나고 있었다.
후속연구
- 냄새는 ‘쓰레기 투입 시 발생한다’(73.3%)고 하여 향후 이에 대한 기술적 보완이 수반되어야 할 듯하다.
- 다만, 발효·소멸 기술을 이용한 음식물쓰레기 제로 하우스 시스템의 편리성 증진을 위해 투입구 개폐 용이성, 탈취를 통한 쾌적성, 야간 조명 설치, 외관 디자인 개선, 발효·소멸 반응의 안정성 확보 등 최적 설계방안이 모색되어야 할 것이다.
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