초록 ▼

최종목표
- 비산재를 담체로 하는 고부가가치의 다기능성 비료 개발
- 농업적 활용을 목적으로 비료공정규격에 등록, 법적 재활용용도 기반 마련
- 상업용 비료 제조시설에서 제작된 석탄회 비료 및 상토를 농경지에 직접 시비하여 효과 검증 및 최적 실용화 방안 제시
개발내용 및 결과
1. 비산재
- 비산재 자체 내 주성분 및 미량원소 함량은 비료공정규격 기준에 미치지 못하는 수준
- 비료공정규격 “기타비료재”에 준하여, 비산재 공정규격 신청
- 비산재을 활용한 다양한 기능성 비료 개발 (아래 참

최종목표
- 비산재를 담체로 하는 고부가가치의 다기능성 비료 개발
- 농업적 활용을 목적으로 비료공정규격에 등록, 법적 재활용용도 기반 마련
- 상업용 비료 제조시설에서 제작된 석탄회 비료 및 상토를 농경지에 직접 시비하여 효과 검증 및 최적 실용화 방안 제시
개발내용 및 결과
1. 비산재
- 비산재 자체 내 주성분 및 미량원소 함량은 비료공정규격 기준에 미치지 못하는 수준
- 비료공정규격 “기타비료재”에 준하여, 비산재 공정규격 신청
- 비산재을 활용한 다양한 기능성 비료 개발 (아래 참조)
2. 기능성 비료 제조 입제화 공정
- 바인더물질로 벤토나이트 사용
- 기능성 물질 첨가(유용미생물, 영양성분, X 파우더)
- 경량성 및 기공률 증가로 수분 흡수율을 상승시키기 위해 발포제 사용(CaCO₃)
- Cross-linking agent 물질로 Xantan-Gum 사용
3. 비산재 비료공정규격 신청 내역
4. 기능성 비료 제조 및 안정성 평가
가. 비산재 비료 (비산재: 벤토나이트 = 9: 1)
- 비산재 비료 시용 후 토양의 치환성 양이온(Ca, K, Mg) 함량 증가
- 농작물과 토양 유해 중금속 함량은 기준치 미만으로 농작물과 토양 중금속에 대한 안정성이 확보됨
나. 비산재 석회질 비료 (비산재: 벤토나이트: Ca(OH)2 = 3: 1: 6)
- 비산재 석회질 비료는 알카리분 50.96%, 가용성 석회 23%로, 유해물질도 기준치 미만으로 비료공정규격 부산석회의 공정규격에 만족함
- 농작물의 생육, 영양성분, 토양의 화학성이 관행인 석회고토 비료와 비슷하고, 고추 작물에서 무처리구보다 수량이 16%증대된 효과를 보았음
- 농작물과 토양 유해 중금속 함량도 기준치 미만으로 농작물과 토양 중금속에 대한 안정성이 확보됨
다. 비산재 복합영양제 (비산재: 벤토나이트: Ca(OH)2 = 8: 1.5:0.5 + N, P, K)
- 벼의 생육, 영양성분, 토양 화학성이 관행인 화학비료와 비슷한 수준임
- 무처리구보다 백미 수량이 7%, 논토양의 유효인산, 유효규산, 치환성 칼슘과 마그네슘의 함량이 소폭 증가함
- 백미 중 Cd, Pb이 검출되지 않아 농작물과 토양 모두 중금속에 대한 위해성이 없었음
라. 비산재 화훼용 인공토 (비산재: 벤토나이트 = 9: 1, pH 7.0, 소성; 비산재: 벤토나이트: CaCO₃ = 8.5: 1: 0.5, 소성)
- 대조구인 하이드로볼(황토볼)과 생육에서는 차이를 보이지 않았으나, 비산재로 제조한 인공토에서 꽃과 열매를 맺은 것을 확인. 비산재 인공토가 하이드로볼보다 영양성분적인 측면에서 효율이 좋은 것으로 평가됨
마. 비산재 다기능성 비료 (비산재: 벤토나이트 = 9: 1, pH 7.0, 소성; 비산재: 벤토나이트: CaCO₃ = 8.5: 1: 0.5, 소성; 비산재: X파우더: CaCO₃ = 8.5: 1: 0.5, 건조)
- 비산재 미생물 담체가 식물생장 촉진균인 Bacillus altitudinis를 고정할 수 있는 기능을 보임. pH 조건과 영양원 조건을 적절히 맞추어 줘야 함 (왼쪽: 인공토의 미생물 고정 기능, 오른쪽: 화훼용 인공토)
바. 비산재 선충 방제제 (비산재: X파우더= 3: 7)
- 무처리구와 대조구에 비해 비산재를 담체로 한 방제제의 상추 생육이 월등히 좋았음
- 뿌리 무게 1 g 당 난낭수가 대조구인 시중에서 판매되는 선충탄(방제제)과 유사한 효율성을 나타냄
- 선충방제제가 방제효과가 있는 것을 확인
사. 바닥재 수도용 & 원예용 상토
- 원예용 상토의 경우 바닥재가 질석, 제올라이트, 펄라이트의 대체 원료로 10% 사용 가능성이 높은 것으로 평가됨
- 수도용 상토의 경우 인산용액으로 pH를 조절한다면 최대 30%까지 바닥재를 사용 가능 할 것으로 평가됨
- 비료 등록 신청
- 석탄회 재활용 확대를 위한 협의체 구성
기술개발 배경
- 최근 전력사용량의 증가로 인해 화력발전에 의한 전기 생산이 증가함에 따라 석탄회 발생량도 증가하고 있으며, 국내 발전사의 경우 발생되는 석탄회의 매립장 용량이 부족한 실정
- 국내 발전소에서 발생된 석탄회는 재활용 수요처를 찾지 못해 매립되는 상황에서, 이를 해소하기 위해 지식경제부, 환경부에서는 법정 재활용율을 70→ 75%로 상향 조정함
- 정부에서 제시하는 재활용율 75% 달성을 위해 석탄회의 농업 분야활용 가능성 검토.
- 석탄회를 안전하게 사용할 수 있는 기능성 비료 개발, 법정 재활용 용도 확대를 위한 자료를 제공하여 대량으로 석탄회를 활용할 수 있는 제도적, 기술적 기반을 구축
핵심개발 기술의 의의
- 석탄회의 물리화학적 특성을 고려한 기능성 비료 제조
- 석탄회 가루를 과립형으로 정형함으로써 비산에 의한 환경문제 최소화
- 석탄회의 알칼리 특성을 고려한 산성토양 개량제
- 식물 필수영양소를 공급하여 수량 증대 및 품질 향상
- 석탄회에 다소 함유된 유해물질의 용출을 억제하여 안전성 확보
- 다양한 유묘 생산을 위한 상토로서의 개발 및 안전성 확보
- 토양개량, 작물생육촉진, 골프장, 신규농지개간, 오염지 등에 활용가능
적용 분야
- 폐기물 자원화 분야
- 농업환경 분야
- 온실가스 배출저감을 통한 기후 변화 대응 분야

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 12
• 목차 ... 16
• 표 차례 ... 19
• 그림 차례 ... 23
• 제 1 장 서론 ... 26
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 26
• 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 34
• 1. 국내 기술 현황 ... 34
• 2. 국외 기술 현황 ... 36
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 경제적·파급 효과 ... 37
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 38
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 38
• 1. 최종 목표 ... 38
• 2. 평가방법 ... 38
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 39
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 40
• 1. 1차년도 ... 40
• 2. 2차년도 ... 41
• 3. 3차년도 ... 43
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 45
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 45
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 45
• 가. 1차년도 ... 45
• 나. 2차년도 ... 46
• 다. 3차년도 ... 47
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 48
• 가. 석탄회 특성 분석 ... 49
• 1) 석탄회 시료채취 ... 49
• 2) 석탄회 물리·화학적 특성 ... 50
• 3) 석탄회 안전성 평가 ... 60
• 4) 석탄회의 재활용 편이를 위한 발전소별 석탄회 grouping ... 63
• 나. 석탄회의 비료공정 규격 적합성 평가 ... 67
• 1) 석탄회에 함유된 비효 성분 및 유해 성분 평가 ... 67
• 2) 석탄회 pH 중화능력 평가 ... 70
• 다. 비료공정기술 개발 ... 73
• 1) 인공토 제형기술 (담체화) 개발 ... 73
• 2) 기능성 물질의 탐색 ... 80
• 3) Cross-linking agent ... 80
• 라. 기능성 비료 제조 및 작물 생육 및 토양환경에 미치는 영향 평가 ... 81
• 1) 석탄재(비산재) 및 비산재 석회질 비료 ... 81
• 2) 비산재를 담체로 한 복합영양제 ... 107
• 3) 비산재 화훼용 인공토 및 미생물 고정 담체 ... 117
• 4) 비산재를 담체로 한 선충방제제 ... 128
• 마. 석탄회를 활용한 상토 제조 가능성 평가 ... 133
• 1) 상토의 주요 원료와 특성 ... 133
• 2) 상토 원료의 혼합비율 및 대체 원료의 필요성 ... 134
• 3) 석탄회 및 무기원료의 물리·화학적 특성 ... 135
• 바. 바닥재를 활용한 상토 제조 기술 개발 ... 138
• 1) 수도용 상토 대체제로서의 Bottom ash 평가 ... 138
• 2) 제올라이트 대체제로서 Bottom ash의 적정 혼합량 평가 ... 144
• 3) 제올라이트 대체제로서 Bottom ash의 pH 저감전략 개발 ... 146
• 4) pH를 개선한 Bottom ash를 활용한 상토제조 ... 151
• 5) Bottom ash의 원예용 상토 첨가제로의 이용가능성 평가 ... 152
• 6) 현장 적용성 평가 ... 159
• 7) 상토 원료로서 활용되는 Bottom ash 자체 품질 평가 개발 ... 164
• 사. 석탄회 비료의 실용화 ... 170
• 1) 비료공정규격 등록 ... 170
• 2) 석탄회 재활용 관련 제도 및 사례 분석 평가 ... 171
• 3) 석탄회 비료 재활용 협력체계 구축 ... 174
• 3. 결론 ... 176
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 183
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 187
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 191
• <참고문헌> ... 192
• 부 록 ... 199
• 끝페이지 ... 299