초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
○ 연구개발 최종목표: 전기적 영양공생(DIET) 촉진 기반 고효율 고안정성 바이오가스화 기술 개발
- DIET 촉진 전도성 물질/투입량 선정: 철계/탄소계 전도성 물질 2종 테스트
- 실험실 규모 연속식 소화조 장기운전(≥6개월) 결과 바탕으로 최적 DIET 촉진 조건 선정: 바이오가스 생성속도 또는 메탄 수율 ≥10% 향상
- 유기산 축적 저항성 및 미생물 활성 회복력 향상: 프로피온산 및 부틸산 축적 환경에서 유기산 분해 및 메탄생성활성 회복속도 ≥20% 향상

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
○ 연구개발 최종목표: 전기적 영양공생(DIET) 촉진 기반 고효율 고안정성 바이오가스화 기술 개발
- DIET 촉진 전도성 물질/투입량 선정: 철계/탄소계 전도성 물질 2종 테스트
- 실험실 규모 연속식 소화조 장기운전(≥6개월) 결과 바탕으로 최적 DIET 촉진 조건 선정: 바이오가스 생성속도 또는 메탄 수율 ≥10% 향상
- 유기산 축적 저항성 및 미생물 활성 회복력 향상: 프로피온산 및 부틸산 축적 환경에서 유기산 분해 및 메탄생성활성 회복속도 ≥20% 향상
- 유기물 고부하 저항성 및 공정 안정성 향상: 정상상태 운전 가능 유기물 부하율 ≥ 20% 향상
- 파일럿 혐기소화 연구시설(1톤/일 처리 규모) 장기운전 테스트 수행: 최적 DIET 촉진 조건 적용 운전 6개월 이상(총괄과제 연계)
전체
내용
○ 1차년도: DIET 촉진 기반 고효율 혐기소화 요소기술 개발
- 전도성 물질 선정 및 특성 분석
- 실험실 규모 연속식 소화조 이용 전도성 물질 투입 DIET 촉진 테스트
- DIET 촉진에 의한 혐기소화 미생물 군집의 유기산 분해능 향상 효과 평가
○ 2차년도: DIET 촉진 기반 고효율 고안정성 바이오가스화 요소기술 최적화
- 전도성 물질 투입 DIET 촉진 연속식 혐기소화공정 효율 향상 최적화
- DIET 촉진에 의한 혐기소화공정 안정성 향상 효과 평가
- DIET 촉진 기술 적용 파일럿 혐기소화 연구시설 구축/운전 지원
○ 3차년도: DIET 촉진 기반 고효율 고안정성 혐기소화공정 장기운전 안정성 평가
- 기질 유입량 및 유기물 부하율 변동에 대한 저항성 평가(유기물 제거율, 메탄 수율)
- DIET 촉진 연속식 혐기소화공정 운전 이상 상황 회복 탄력성 평가
- DIET 촉진 기술 적용 파일럿 혐기소화 연구시설 장기운전 테스트 지원

해당
연도
목표 DIET 촉진 기반 고효율 고안정성 바이오가스화 요소기술 개발
내용
전도성 물질 선정 및 특성 분석
실험실 규모 연속식 소화조 이용 전도성 물질 투입 DIET 촉진 테스트DIET 촉진에 의한 혐기소화 미생물 군집의 유기산 분해능 향상 효과 평가

연구개발성과
● 혐기소화 DIET 활성 촉진을 위한 철계(마그네타이트) 및 탄소계(분말활성탄) 전도성 물질 각 1종 선정 및 물리화학적 특성 분석을 완료
● 전도성 물질(마그네타이트, 분말활성탄) 투입 및 미투입 조건을 각 2반복 실험하기 위한 반응용량 4L의 실험실 규모 CSTR 혐기소화조 6기 구축 완료
● 구축한 6기의 반응기를 이용한 연속식 운전 및 공정효율 모니터링 수행 중(보고서 작성 시점(2021년 10월 25일) 기준 3개월 이상 – 목표치 6개월 이상)
● 전도성 물질 미투입 안정화 조건 및 전도성 물질 농도 0.8g/L 투입 조건 실험을 완료 - 전도성 물질 농도를 1.6g/L로 높여 실험 계속 예정
● 유기산 분해능 향상 평가 SMA 테스트를 위한 전도성 물질 농도 0.8g/L 조건의 정상상태 슬러지 확보 완료 - 전도성 물질 농도 조건별 SMA 테스트 수행 계획
● 현재까지 전도성 물질 농도 0.8g/L 조건에서 유의미한 바이오가스화 효율 향상 미확인 - 차년도 연구에 필요한 최적 전도성 물질 및 투입량 선정 연구 계속 중
● 학술회의 발표 국내 2건(목표치 1건), 국제 3건(목표치 1건) 달성으로 당해연도 성과지표 초과 달성

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 현장적용 및 사업화
- 총괄과제 주관기관인 ㈜KEC시스템 보유 바이오가스화시설 부지에 구축 예정인 파일럿 연구시설을 활용한 현장 적용 및 실증을 통하여 사업화에 필요한 scale-up 기술 확보
- 실험실/파일럿 규모 테스트 및 실증화 후속연구를 통하여 기술 신뢰도를 확보하여 기존 및 신규 바이오가스화시설 대상 사업화
- 전문기업(총괄주관)이 연구개발을 총괄하므로 개발기술의 사업화 및 시장진입 유리
○ 탄소중립 환경산업기술 확보
- 유기성폐기물 에너지화 효율과 바이오가스 고질화 방식을 획기적으로 개선하는 신기술 개발로 선도적 환경산업기술 확보
- 유기성폐기물 바이오가스화/고질화 신기술 실용화를 통한 국가 환경산업기술력 제고 및 탄소중립 기여
- 바이오가스화/고질화 시스템의 안정적 고품질 가스연료 생산·공급원 활용
○ 기술이전 및 후속연구
- 개발기술 적용 단위/통합공정 설계·제작·시공·운영기술 수출, 현지사업 수주, 실시권 계약, 기술이전 등을 통한 해외 시장 진출 추진
- 다양한 (잠재)바이오가스화 원료 대상 후속연구와 가격 효용성이 높은 전도성 물질 발굴·개질·개발 후속연구를 통한 기술 확장성·경제성 향상

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 제안기술의 개요 ... 4
• (2) 연구개발의 필요성 ... 5
• (3) 국내외 기술 수준 및 시장 현황 ... 9
• (4) 선행연구 내용 및 결과(본 연구팀 선행연구 소개) ... 12
• (5) 기존 기술과의 차별성 및 혁신성 ... 16
• 2. 당해연도(1년차) 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 17
• (1) 전도성 물질 선정 및 특성 분석 ... 17
• (2) 실험실 규모 연속식 완전교반 혐기소화조 구축 ... 19
• (3) 실험실 규모 연속식 소화조 이용 전도성 물질 투입 DIET 촉진 테스트 ... 22
• 3. 당해연도(1년차) 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 32
• 1) 정성적 연구개발성과 ... 32
• 2) 정량적 연구개발성과 ... 32
• 3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 34
• 4) 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 34
• 5) 목표 달성 수준 ... 34
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 35
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 35
• 2) 자체 보완활동 ... 35
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 35
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 36
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 37
• 7. 연구개발비 사용실적 ... 38
• 8. 중요 연구변경 사항(2차년도부터 적용) ... 38
• 9. 다음 연도 연구개발계획 ... 39
• 끝페이지 ... 50