초록 ▼

I. 제목 축산폐기물의 바이오가스 이용 발전 타당성 조사 용역 II. 목적 충남 도내 축산농가에서 미처리되고 있는 폐기물을 이용하여 바이오가스 화로 환경문제를 해결하고 대체에너지개발(발전)이 기술적으로 타당한지 여 부와 경제성 분석을 통하여 범용성 있는 지역에너지 사업을 도모하고자 함. III. 용역수행결과 농가의 바이오가스화 발전 이용은 발전용량 100kW 이상의 가스발전기 를 구동할 수 있는 축산규모 3,000두 이상이 타당성이 있는 것으로 나타났 으며, 이 경우 시설투자비 회수기간은 7.8년으로 평가

I. 제목 축산폐기물의 바이오가스 이용 발전 타당성 조사 용역 II. 목적 충남 도내 축산농가에서 미처리되고 있는 폐기물을 이용하여 바이오가스 화로 환경문제를 해결하고 대체에너지개발(발전)이 기술적으로 타당한지 여 부와 경제성 분석을 통하여 범용성 있는 지역에너지 사업을 도모하고자 함. III. 용역수행결과 농가의 바이오가스화 발전 이용은 발전용량 100kW 이상의 가스발전기 를 구동할 수 있는 축산규모 3,000두 이상이 타당성이 있는 것으로 나타났 으며, 이 경우 시설투자비 회수기간은 7.8년으로 평가되었다. 기존 공공처리장의 바이오가스화 시설 개선을 위하여는 수거되는 축산 분뇨의 고형물 농도를 5% 이상으로 수거하는 것이 바이오가스 이용 측면 에서 타당할 것으로 평가되었다. 기존 공공처리장의 바이오가스화 발전이용 시설개선이 이루어지면 생산 된 에너지가 소비되는 에너지량 보다 많아 자체 에너지 수급이 이루어지며, 공주시는 7.5년, 논산시는 8년에 시설투자비를 회수할 수 있는 것으로 평가 되었다. 기존 축산폐수 공공처리장의 바이오가스화 발전이용 시설개선은 에너지 의 자체수급 측면에서 상당한 타당성을 보이는 것으로 나타났으나, 현재 대 부분의 기존 축산폐수 공공처리장에서 처리되고 있는 축산폐수는 난분해성 물질이 많아 처리에 어려움을 겪고 있으며, 따라서 바이오가스화 발전 이용 시설로 개선한다 하여도 메탄발효 유출수를 처리해야 하는 만큼 이 경우에 도 완벽한 폐수처리를 기대하기는 힘들 것으로 판단된다. 바이오가스화 발전이용 플랜트를 신설하는 경우 톤당 처리비용이 28,405 원(A), 25,179원(B), 24,841원(C)으로 평가되어 공주시 공공처리장의 톤당 처리비용 33,540원, 아산시 29,097원보다 낮아 경제성을 갖는 것으로 나타났 다. 그러나 논산시의 22,951원 보다는 높은 것으로 나타났다. 축산분뇨의 바이오가스화 발전 이용은 축산분뇨의 자원화와 에너지의 자체수급 측면에서 볼 때 상당한 잇점이 있는 것으로 평가되었다. 메탄발효후 발효액의 액비 사용은 시비실험에서 화학비료와 비슷한 것 으로 조사되어 액비사용 제한요인이 해소되면 바이오가스화 시설투자비를 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 또한 액비사용이 일부에 국한되므로 축산분뇨 바이오가스화 공정은 폐 수처리장 시설을 갖추어야 하며, 그렇지 못할 경우 하수 혹은 폐수처리장과 연계하는 방안이 바이오가스 이용 발전시설 초기투자비용의 저감을 위하여 필요하다고 할 것이다. 결론적으로 동 보고서는 농가 바이오가스 이용시설이 가장 경제성이 있 으며, 대규모 처리시설은 신설하는 것이 타당성이 있고, 기존 공공처리장의 유사한 개선은 가장 힘든 것으로 나타났다. 상기와 같은 결과는 혐기소화 유출수의 처리문제와 관련이 있으며, 농가 는 유출수를 액비로 사용할 수 있고, 신설의 경우에는 폐수처리가 혐기소화 유출수 처리를 위하여 최적화 되고 있기 때문이다. 기존 공공처리시설에의 바이오가스화 대안 적용은 유출수 처리에 문제 가 있을 가능성이 있고, 질소제거를 위하여 외부탄소원의 추가투입과 운전 모드 변경이 불가피하다. 왜냐하면, 경제성 있는 바이오가스 생산을 위하여 TS 5% 이상의 축산분뇨 투입이 불가피하며, 따라서 폐수처리(후처리) 시설 의 부하상승, 혐기소화에 의한 탄질비의 감소가 예견되기 때문이다.

목차 Contents

• 제1장 서 론...15
• 제1절 용역 추진계획...15
• 1. 용역의 목표...15
• 2. 용역 내용 및 추진계획표...15
• 제2절 용역 추진경위...16
• 제2장 바이오가스화...17
• 제1절 개요...17
• 제2절 바이오가스화 메카니즘...19
• 1. 가수분해단계...19
• 2. 산형성단계...20
• 3. 메탄형성단계...21
• 제3절 바이오가스화 영향 인자...22
• 1. pH와 알칼리도...22
• 2. 온도...23
• 3. 독성물질...23
• 4. 바이오가스 발생인자...25
• 제3장 도내 지역별 축종별 축산경영실태 기초조사...26
• 제1절 도내 축종별, 규모별 사육두수 및 축산분뇨 배출량 조사...26
• 1. 충청남도내 축산단지 현황...26
• 2. 충청남도내 축종별, 규모별 가축 사육두수와 분뇨 발생현황...28
• 제2절 축사구조, 반출 저류방식 및 축산분뇨 처리현황...33
• 1. 도내 축산규모별 축산농가의 축사구조...33
• 2. 도내 축산규모별 축산분뇨 처리시설 현황...36
• 제3절 도내 축산폐수 공공처리시설 및 운전현황...41
• 제4장 축산분뇨 바이오가스화 기술동향 및 적용사례조사...44
• 제1절 축산분뇨의 처리기술 및 문제점...44
• 1. 축산분뇨 처리기술 개요...44
• 2. 바이오가스화 기술...47
• 3. 축산분뇨의 혐기성 처리시 문제점...49
• 제2절 국내 적용사례 및 운영실태 조사...51
• 1. 일반현황...51
• 2. 국내 적용사례 및 운영형태...52
• 제3절 해외 우수 적용사례 및 운영실태 조사...55
• 1. 개요...55
• 2. 해외 축산분뇨의 바이오가스 처리사례...58
• 제4절 관련법규 조사...70
• 1. 축산폐수 관련법률의 변천과정(허가/신고/기타)...70
• 2. 축산폐수 기준...71
• 제5장 축산분뇨 바이오가스화 기초실험 및 바이오가스 이용...73
• 제1절 축산분뇨 바이오가스화 기초실험...73
• 1. 실험장치 및 방법...73
• 2. 시료채취 및 분석...74
• 3. 실험결과 및 고찰...74
• 제2절 바이오가스 이용...85
• 1. 가스보일러 연료이용...87
• 2. 바이오가스 발전이용...88
• 제6장 농가의 바이오가스 이용시설 설치방안...90
• 제1절 중소규모 농가의 바이오가스화 시설이용...90
• 1. W농장의 바이오가스 보일러 연료이용...90
• 2. Y농장의 바이오가스 발전이용...95
• 제2절 농가의 축산규모별 바이오가스 발전 이용 타당성 분석...100
• 1. 비용 산정기준...100
• 2. 농가형 바이오가스화 발전 공정도...101
• 3. 축산규모별 경제성 비교...102
• 제7장 기존 공공처리장의 바이오가스화 시설개선에 의한 발전 이용 92 제1절 공주시 축산폐수 공공처리장...106
• 1. 축산폐수 공공처리장 현황...106
• 2. 바이오가스화 공정 개선안...108
• 제2절 논산시 축산폐수 공공처리장...113
• 1. 축산폐수 공공처리장 현황...113
• 2. 바이오가스화 공정 개선안...114
• 제3절 아산시 축산폐수 공공처리장...117
• 1. 축산폐수 공공처리장 현황...117
• 2. 바이오가스화 공정 개선안...118
• 제4절 기존 시설개선의 문제점...120
• 제8장 신설 바이오가스화 플랜트의 타당성 분석...122
• 제1절 바이오가스화 처리공정도...122
• 제2절 바이오가스화 처리공정의 기본설계...126
• 1. 물질수지...126
• 2. 공정계통 및 개요...126
• 제3절 바이오가스화 처리공정의 설비사양 및 사업비...127
• 1. 설비사양서...127
• 2. 사업비...129
• 3. 유지관리비...130
• 제4절 바이오가스의 이용과 공정의 경제성...131
• 1. 바이오가스의 이용...131
• 2. 공정의 경제성...131
• 제9장 혐기소화 유출수의 액비 사용...137
• 제1절 국내외 액비 사용현황...137
• 제2절 액비 제조공정과 이용효과...137
• 1. 액비의 제조공정...137
• 2. 액비 이용효과...138
• 제3절 액비 사용시 문제점과 주의사항...139
• 제10장 축산분뇨 바이오가스화에 따른 환경영향평가...141
• 제1절 수질오염 및 악취저감 효과...141
• 1. 수질오염에 미치는 영향...141
• 2. 악취발생 및 제어방안...141
• 3. 병원균의 감소...144
• 제2절 대체에너지 이용효과...145
• 1. 경제성 제고...145
• 2. 온실가스 저감효과...147
• 제11장 결론...149
• 참고문헌...152