[축산신문 기자]
김남천 연구소장(원천환경기술)
개요

혐기성 소화에 의한 바이오가스화 기술
혐기성 소화처리는 일명 ‘메탄발효’라고도 한다. 이는 예전부터 기술이 확립되어 발전된 전통적인 기술로서 비교적 기온이 온난한 지역에서 가축분뇨처리에 이용되었다.
혐기성소화는 유기성고형물이 10% 이내인 것에 적용된다. 우리나라의 슬러리 돈사의 축분에서는 pH가 중성범위에 있는 7.8~8.3이며 BOD(생물학적산소요구량)는 6만9천362~7만3천576mg/L. VS(휘발성고형물)은 2만4천449~3만300mg/L정도이며 암모니아(NH3)는 4천438 ~ 5천560mg/L로 볼 때 혐기성 소화로 바이오가스를 생산할 수 있으나 많은 양을 생산 할 수 없다.
그 이유는 돈사구조상 피트내에서 분뇨가 장기간 머무는 사이 이미 혐기분해되어 탄산가스와 메탄가스로 이미 빠져나갔기 때문이며 그 결과 암모니아가 축적되어 혐기소화시에 방해를 주는 300mg/L을 초과했기 때문에 재차 혐기분해가 어렵다. 그러므로 바이오가스량을 많이 생산시키려면 돈방에있는 생분뇨를 슬러리에 소량 첨가시켜 BOD와 VS농도를 높일 때 많은 양의 바이오가스를 생산할 수 있게 된다. 경우에 따라서는 생분뇨대신 지자체가 운영하고있는 음식물자원화센터의 음폐수를 축분량 대비 20~30% 정도 첨가혼합했을 때도 가스발생량은 상당량 증가된다.
혐기성 바이오가스화시설
개량형소화조 운영 시 성공여부는 연중내내 소화액의 온도를 35~37℃로 유지할 때 성공률이 높다. 우리나라는 10월부터 이듬해 4월까지는 외부기온이 저하되어 외부에서 열원을 공급해서 소화조온도를 높혀야되므로 비경제적이다. 그러므로 경제적인 소화조 운영을 위해 소화조 온도를 높혀야 하는 계절(10월~이듬해 4월까지)에 태양열시스템에서 온수를 생산하여 그 온수를 소화조외벽 가온시설로 공급하면 항상 소화내의 온도를 일정하게 유지할 수 있어 생산되는 바이오가스량은 년중 내내 변동없이 생산되므로 항상 유용하게 활용할 수 있게 된다.
바이오가스 생산량 대비 전력량 환산
조건
(1) 돈분슬러리 10m3/일+생분뇨 0.7 ~1.0m3첨가/혼합 또는 돈분슬러리 10m3/일+음폐수 3m3/일 첨가/혼합
(2) 중온소화, 체류시간 20일 기계적 혼합
(3) 예측 바이오가스 생산량 : 250~300m3/일
이 경우 메탄함량 62~66% (평균 65%기준)
바이오가스량 중 메탄가스량: 163~195m3/일 (평균 180m3)
열에너지 생산량 -바이오가스내의 수분함유할 때(발열량 5천978Kcal/m3 기준): 69만9천426Kcal
- 바이오가스내의 수분제거했을 때(발열량 8천540Kcal/m3기준) : 99만9천180Kcal
열에너지생산량 대비 전력대응량
- 전기 KWh당 열량은 860Kcal기준일 때: 813~1천162KWh에 상응함
맺음말
양돈슬러리 분뇨 10m3/일에 생분뇨 0.7 ~1.0m3(또는 음폐수 3m3)를 혼합해서 중온소화시켜을때 축산분뇨처리는 물론 LPG와 유사한 바이오가스연료생산으로 농가에서 직접 취사용, 난방용 및 온수생산에 활용할 수 있다.
양돈슬러리 분뇨 10m3/일에 의해 바이오가스는 하루 250~300m3/일이 생산되며 연소시에 에너지 생산량은 69만9천426~99만9천180Kcal가 되며 이는 전기 813~1천162Kcal에 해당된다.
양돈슬러리 분뇨 10m3/일을 바이오가스로 전환했을 때 축산농가 경제에 크게 도움이 되는 것은 물론 지구온난화에 크게 기여할 것으로 기대된다.

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