[축산신문 박윤만 기자]

최소 에너지로 최대 효과…‘축분뇨 발효·건조 시스템’ 공급
미생물 자가발효열 활용…사계절 처리로 에너지 비용 절감
축분뇨 부피·무게 70% 감축…플라즈마 탈취로 냄새 차단
퇴비·고체연료·펠릿·바이오차 전환…축종별 순환모델 구현

   가축분뇨 이상적인 처리   
 

축산 농가에서 발생하는 가축분뇨 처리 해결에는 ‘이것이다’라는 하나의 솔루션을 제공할 정답은 있을 수 없다.
농가의 사육 축종과 규모에 따른 발생량, 분뇨를 해결할 수 있는 부지 여건, 주변 환경 및 지역 내 자원 수요에 따라 달라지므로 지역에 맞고 내 농장에 적합한 최적의 기술을 조합하는 맞춤형 분뇨처리 자원 순환 모델이 가장 이상적인 처리 방법이다.
1980년부터 사육 두수 증가와 전업과 기업형태 등으로 분뇨처리 문제가 대두되기 시작, 당시에는 단순 톱밥과 혼합 교반하는 퇴비화와 태양열을 이용한 선 드라이 건조가 주를 이뤘으나, 이후 양돈분뇨의 처리에서 95%의 슬러리 돈사에서 발생하는 액비 처리에 초점을 맞췄다.
산업화와 문화의 변천에 따른 경작지 감소와 냄새 민원, 탄소중립 정책으로 인해 현재는 에너지화+고부가가치 소재화+분뇨 내 질소와 인 등 자원회수+스마트 무냄새 처리가 결합한 통합 처리 체계가 가장 이상적인 모델로 전환되고 있다.
다나농업회사법인(주)(회장 천범철)은 7년간 이상적인 가축분뇨 처리를 위한 톱밥 대체 기능성깔개를 생산 공급하면서 축분 깔개의 재활용으로 농가 부담을 줄이고, 자원의 효율적 활용에 초점을 맞추면서 축사 깔개 재활용 시스템으로 ‘축산분뇨 발효 건조기’를 공급하고 있다.
천범철 회장은 “축산 분뇨는 특성상 입지 및 축종별 맞춤형 처리에서 낙농과 한우의 분뇨 형상이 다르다. 낙농 우분은 수분이 많고 바닥재 부형물인 톱밥과 왕겨 등 유기물 혼합이 쉬우므로 축분 고체연료와 펠릿 및 바이오차(Biochar) 등 에너지화에 최적이다. 돈분은 수분 함량이 높고 유기물 분해가 잘 되므로 바이오가스를 통한 전력·열 생산 및 바이 오차 활용에 유리하다. 계분은 질소와 질산염 함량이 높아 고품질 맞춤형 유기질 비료 생산 또는 고체 연료화로 사용하는 것이 효율적으로 각기 특성을 살리는 활용 방안이 중요하다”며 활용 방안을 제시했다.
천 회장에 따르면 잉여되는 축분뇨 처리에는 새로운 에너지 신소재로 패러다임을 전환하여 단순히 땅에 뿌리는 퇴비화에서 벗어나 지역 특성에 맞는 맞춤형 퇴비화와 연료화로 전기와 열을 생산해야 하는데 가장 먼저 해결해야 할 문제점은 축분뇨 수분 건조에 있다는 것이다.
건조에는 많은 에너지가 필요한 만큼 건조를 위해 최저의 에너지로 최대의 효과를 얻을 수 있는 시스템이 중요하다. 그래서 개발한 것이 축산 미생물을 활용한 ‘축산분뇨 발효 건조기’이다.
이 발효 건조기는 1차 처리로 축사에서 배출된 분뇨를 수분이 70∼80%에 맞도록 부형제나 고액분리 후 24∼32시간에 수분을 20% 이하로 건조·성형하면 제철소, 화력발전소, 보일러의 무연탄 대체 연료로 공급이 가능하다. 2차 활용으로 펠릿을 만들어 퇴비와 보일러의 무연탄 대체 연료 또는 축분을 무산소 고온 열분해하여 탄소를 반영구적으로 감금하는 고체 물질로 만들어 토양 개량제 및 탄소배출권 확보 수단으로 활용할 수 있는 바이오차로 활용할 수 있다.
축산 농가에서 농가 부지 내 또는 마을형 공동 처리로 냄새 없이 짧은 기간(1~1.5일) 내 건조·부숙 후 지역 농산물 부형제와 혼합, 판매하거나 자체 활용으로 처리비용 최소화와 냄새 민원 제로화를 달성할 수 있다. 이를 통해 지역 상생과 함께 계절 영향 없는 연중 상시 처리 중심의 미래형 ‘가축분뇨 자원 순환 클러스터’로 전환, 가장 이상적인 ‘가축분뇨 자원 순환 클러스터(신재생에너지 파크)’로 발전시키고 있다.

   ‘축산분뇨 발효 건조기’   
‘축산분뇨 발효 건조기’는 미생물을 활용한 축분 저온 발효 기술이 장착됐다. 사계절이 뚜렷한 한국 지형과 환경에 맞도록 개발한 건조기로 최저 비용으로 1년 12개월 매일 활용할 수 있는 전천후 건조기이다.
동절기나 낮은 외부 온도 환경에서도 건조기 내에서 일정 온도를 올려 줌으로 미생물의 높은 활성을 유지하고 발효 과정에서 생성되는 자발적 발효열(미생물 호흡열)을 활용해 축산 분뇨를 효율적으로 분해·부숙시키는 친환경 처리 장비이다. 발효기 내 내장된 오존 플라즈마에 의한 냄새 분해로 민원도 해결되면서 사용자의 만족도를 높여 주고 있다.
발효기의 주요 핵심 효과는 부숙 기간 단축 및 분해 효율 향상으로 일반 자연 건조 및 전통 발효 방식(최소 60일 이상 소요) 대비, 미생물 발효 촉진을 통해 완전 부숙 기간을 투입 수분 함수량에 따라 1~1.5(24시간∼32시간)일 수준으로 부숙 시간을 감축, 매일 가동해 분뇨에 따른 환경을 개선한다.
내부 미생물의 최적 발효 번식에 맞도록 설계, 유기물 분해 및 수분 증발의 촉진으로 축분의 무게 및 부피를 50~70% 이상 대폭 줄여 처리 효율성을 제고하며, 발효조 내부 온도는 항시 45℃ 이상 유지하고, 축분을 투입하면 발효열에 의한 60℃ 내외로의 상승으로 축분 내 유해 물질 분해 감축과 유해균을 소멸시킨다.
냄새 물질(암모니아·황화수소)의 획기적 저감으로 밀폐된 도크(Tank)나 반응조 내부에서 발효가 진행되며, 발생한 가스는 탈취 장치(플라즈마 분해)를 거쳐 배출되므로 외부 냄새 유출을 극대화하여 차단한다. 발효 과정에서 발생하는 수분과 가스인 냄새 원인물질은 특화된 유용 미생물(고초균, 광합성 균, 효모 등)이 암모니아(NH3), 황화수소(H2S) 등 냄새 유발 물질을 분해하여 민원과 대기환경 규제를 위한 암모니아 및 황화수소를 90% 이상 분해 배출함으로 민원과 대기환경 규제를 근본적으로 해소한다.
난방 및 건조 에너지 비용을 절감한다. 축분 투입 직전에 살포하는 미생물이 축분의 유기물을 분해할 때 기계적으로 조작 제공하는 45℃의 자체적으로 발생시키는 히팅 열에 의한 미생물의 활성화와 축분뇨 투입 후 미생물의 활성화에 따른 자체 발효열(45∼65℃)을 통해 발효 과정에 외부 열원 투입 없이도 수분을 효과적으로 증발시킨다.

발효 촉진 미생물은 저온 내성 미생물과 고초균의 고밀도 배양 기술을 적용하여, 추운 겨울철에도 저온에서도 발효를 촉진, 에너지 소모를 줄이고 부숙 건조한다. 사용하는 미생물은 20ℓ(1 말)를 1톤 용량에 혼합 투여하되, 발효 건조기 내부에 축분 투입 전 일부 발효조 내 남겨둔 시드 축분뇨에 살포하고 교반하여 고르게 혼합 후 축분뇨를 5톤을 투입하여 발효한다. 희석된 미생물은 30회 사용하며 1회 투입 2천600원대의 비용으로 5톤의 축분을 발효 부숙한다.
부숙 발효 중 발생하는 자발적 발열 반응으로 분뇨 내 잔류 병원균, 유해 유충, 잡초 종자를 완전히 사멸시키며 토양에 순환 환원함으로써 양질의 미생물 퇴비 및 액비로 전환되어 토양 유기물 함량을 높이고 작물의 뿌리 발달과 면역력을 증진하고 농산물의 당도나 품질을 향상시킨다.

   발효 건조기 수익성   
분뇨처리 장비는 농장의 규모 설비 용량(일일 처리 능력) 및 냄새 제어 장치 스펙에 따라 차이가 발생한다.
공급하고 있는 제품은 1일 고형분 5톤 처리 용량으로 본체와 주변장치에 2억5천만 원이 발생한다. 기존 공급하고 있는 제품의 교반 장치, 공기 주입 및 온도 자동 제어 장치 포함 약 2억 ~5억 원(10톤/일 규모 기준)에 냄새 제어 시스템(바이오필터/세정 탑) 등 5천만~1억원과 부대 토목 및 전기 증설 공사 3천만~5천만원이 소요된다. ‘축산분뇨 발효 건조기’ 설치는 보다 저렴하고 스테인리스로 내구성을 높였다.

농가 자부담은 정부의 ‘가축분뇨 자원화 시설 보조 사업(국비+지방비 지원)’ 활용 시, 총설치비의 30~50% 자부담으로 충당할 수 있으며 마을 단위 공동처리장 설비에서는 부담을 더 완화할 수 있다.
발효건조기는 미생물의 호기성 산화 발열(45∼65℃)을 활용하므로 일반 열풍 건조기 대비 연료비를 대폭 절감할 수 있으며 교반 모터, 송풍기, 보조히팅, 탈취 장치 작동 에너지비로 농업용 전기 사용할 때 연간 약 1천만~1천500만 원과 미생물 월 8만 원으로 연 96만 원이 소요된다.
천범철 회장은 “발효기는 규모가 큰 농장은 자체 처리를 위한 자가 구입하거나 지역별 낙우회 등 마을 공동처리 목적 외 자연순환센터에 설치를 권장하고 있다”며 “낙농 및 한우의 경우 건조된 축분뇨를 바닥 깔개로 재순환 할 경우 바닥 깔개 비용을 줄일 수 있다. 일부 지역에서는 발효기에서 부숙된 퇴비에 지역 농산물 40% 이내로 혼합하여 펠릿과 바이오차를 제조하여 경종농가 농자재로 공급하여 사용하고 있으며 지역별 특성에 맞는 맞춤형 상담도 하고 있다”고 알렸다.

박윤만

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