축산폐기물 바이오매스

재활용시스템 기술동향

2013. 10

본 분석물은 미래창조과학부 과학기술진흥기금과

복권기금을 지원받아 작성되었습니다.

머 리 말

축산폐기물 바이오매스는 퇴비와 액비, 바이오에너지와 소화액 등

을 경지에 이용해서 화학비료와 농약 사용을 감소하고, 토양 지력을

증진하는 효과, 바이오에너지는 농림어업에 자급에너지 및 탄소중립

에 의한 온실효과가스를 감축하는 효과 등이 있습니다.

축산폐기물 바이오매스 재활용시스템은 호기성 고형화 및 액상퇴비

화, 퇴비화 및 축산폐기물 바이오에너지 이용 등으로 널리 보급되었

으며, 건조와 배양 등으로 비료와 사료생산에 사용되고, 양송이 재배

와 효모생산 등에도 활용되고 있습니다.

퇴비를 농지에 과잉투입해서 지하수오염, 농축산폐기물 수집운반의

경제성, 변환과정에서 발생된 폐기물이용 등이 과제로 남아있습니다.

이러한 여건을 극복하는 방안으로 폐기물 바이오매스의 효율적인 재

활용을 지향하고 있지만, 경제성과 기술적인 문제로 답보상태에 있

습니다. 이러한 국내 상황을 감안한다면 지금까지의 축산폐기물 바

이오매스재활용 시스템의 환경부하감축에 더욱 정진할 때입니다.

본 기술동향 보고서는 미래창조과학부 과학기술진흥기금과 복권기

금 출연사업으로 저희 한국과학기술정보연구원이 수행하고 있는 고

경력과학기술인을 활용한 기술정보분석사업(ReSEAT Program)에

참여하고 있는 홍지형, 이복춘, 전영섭 전문연구위원이 집필한 것으

로 이분들의 노고에 감사드리며 책자의 내용은 저희 연구원의 공식

견해가 아님을 밝혀둡니다.

2013년 10 월

한국과학기술정보연구원

원 장 박 영 서

목 차 　

제1장 서 론 ······················································································1

1. 연구목적 ····················································································· 1

2. 연구의 필요성 ············································································ 2

3. 연구방법 ····················································································· 3

제2장 기술의 개요 ·············································································4

1. 축분 고형 퇴비화 ······································································ 4

2. 액상폐기물(슬러리) 퇴비화 ······················································· 5

3. 폐사가축 퇴비화 ········································································ 6

4. 퇴비화 취기의 생물학적 탈취 ··················································· 7

5. 퇴비화 악취물질의 액비 이용 ··················································· 8

6. 바이오에너지 및 소화액 재활용 ··············································· 8

7. 축분 탄화물 재활용 ································································· 13

제3장 기술동향 ·················································································16

1. 비료화 현상과 전망 ································································· 16

2. 비료화 국내기술 동향 ····························································· 17

3. 비료화 해외기술 동향 ····························································· 26

4. 퇴비화 악취물질의 생물학적탈취 및 재활용동향 ·················· 29

5. 바이오에너지 및 소화액 재활용 동향 ···································· 30

6. 축분 탄화물 이용 기술동향 ···················································· 32

제4장 정보분석 ················································································34

1. 국내 특허 및 해외학술 정보를 통한 재활용 기술동향 ········· 34

2. 가축분뇨 처리방안에 대한 타당성평가 ·································· 37

3. 온실가스 배출저감정책 ···························································· 38

제5장 재활용 시스템 전망과 정책적 제언 ·······································40

1. 축산폐기물 바이오매스 재활용 전략 ······································ 40

2. 축산폐기물 비료화 이용시스템 개선방안 ······························· 47

3. 축산폐기물 퇴비화 악취물질 재활용 시스템 증진방안 ········· 48

4. 축산폐기물 바이오가스 열병합발전시스템 과제와 대책 ······· 50

제6장 결론 ·······················································································53

참고문헌 ·························································································55

저자소개 ··························································································61

요약 ································································································62

표 목차

<표 2-1> 가축분뇨 메탄가스발생량 ························································· 11

<표 3-1> 축분 고형퇴비화 방식 ······························································· 20

<표 3-2> 축분 퇴비화 품질평가기준 ························································ 22

<표 4-1> 축산폐기물 바이오매스 재활용 국내특허 및 해외학술정보 ··· 35

<표 5-1> 바이오매스 재활용시스템 평가지표 ········································· 46

그림 목차

<그림 2-1> 축분 퇴비화 ············································································· 5

<그림 2-2> 폐사가축 퇴비화개략도 ··························································· 6

<그림 2-3> 축분 바이오필터 개략도 ························································· 7

<그림 2-4> 메탄발효원리 ············································································· 9

<그림 2-5> 2상식 메탄발효장치 ······························································· 11

<그림 3-1> 액상폐기물 퇴비화 ································································· 23

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제 1장

서 론

1. 연구목적

○ 우리나라 축산업정책과 축산경영인들은 축산농가가 당면하고

있는 해결과제인 가축분뇨와 폐사가축을 처리대상이 아닌 자원

화와 바이오에너지 활용대상으로 인식전환이 요청된다. 에너지

와 환경문제, 식물생육에 필요한 자원 및 환경오염물질 확산방

지 등의 관점에서 폐기물바이오매스의 퇴비화, 액비화, 메탄발

효, 탄화 등과 같이 지역사회여건에 적합한 처리기술이 도입되

어야 한다.

○ 축산폐기물 바이오매스 순환방법의 용도별 분류는 퇴비화, 바

이오에너지 회수, 탄화 및 기타 재활용 등이 있으며, 퇴비화이

용은 유기농산물생산을 위한 고품질 퇴비와 액비제조, 바이오

에너지이용은 메탄발효, 퇴비발효열, 직접연소 등이 있다. 사료

이용은 축분 중에 소화되지 않은 영양성분을 재활용하는 방법

이며, 축분 탄화물은 토양 개량제와 환경정화재로 순환한다.

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○ 본 연구는 축산폐기물 바이오매스 퇴비화, 액비화, 악취물질의

생물학적 탈취, 바이오에너지회수 및 탄화처리 등의 재활용에

관한 환경기술동향과 과제를 평가 분석해서, 관계자에게 장단

기 정책수립 및 연구개발 전략 등을 지원하는 것이 목적이다.

2. 연구의 필요성

○ 우리나라는 지난해부터 가축분뇨 해양투기가 전면 금지되었기

때문에 급증하는 폐사가축과 가축분뇨 등의 바이오매스 퇴비화

와 액비화, 바이오에너지 자원순환 활성화 촉진에 관한 지자체

의 조례추진이 점증하는 추세로서, 가축분뇨와 폐사가축 등의

자원순환 활성화대책, 바이오매스 자원화센터육성 및 자원순환

방안 등이 필요한 실정이다.

○ 축산물수요가 급증해서 우리나라 축산업은 비약적으로 발전하

였으며, 가축배설물과 폐사가축 등의 축산폐기물 바이오매스가

급증하므로 합리적인 축산폐기물 바이오매스자원화를 촉진하는

축분 퇴비화와 액비생산 및 이용시스템, 퇴비품질기준, 퇴비화

악취물질 활용 등에 관한 기술정보지원이 필요하다.

○ 축산폐기물 바이오매스 에너지회수방식은 메탄발효의 메탄가스

처리를 비롯해서 퇴비화 발효열처리, 열분해가스와 탄화처리 및

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직접연소열의 소각처리 등이 있으나, 처리원료당 처리비용은 메

탄발효, 탄화, 연소보다 퇴비화가 가장 저렴하나, 환경부하로 인

해서 실용화보급이 어려워 건식 중온의 메탄발효가 필요하다.

3. 연구방법

○ 양돈, 낙농, 한우 및 양계산업 등에서 배출된 축산폐기물 바이오

매스 재활용기술의 현상과 과제 및 재활용시스템 과정 등을 평

가하고, 축산폐기물 바이오매스 퇴비화, 액비화, 메탄발효, 탄화,

연소 등의 자원순환 촉진방안 및 활성화대책 등을 분석한다.

○ 본고는 축산폐기물 바이오매스 재활용기술인 퇴비화, 액비화,

퇴비화 악취물질의 생물학적 탈취처리, 메탄발효 및 탄화처리

등의 기술 동향 및 환경부하저감화 연구개발 방안을 소개한다.

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제 2장

기술의 개요

1. 축분 고형 퇴비화(solid manure composting)

○ 가축배설물 및 폐사가축 등의 축산폐기물을 재활용하는 효과는

작물에 대한 양분공급원, 토양의 이화학적 개선효과 및 토양

중에 생물상의 활성유지와 증진 등이다. 고형 축분 및 폐사가

축 퇴비화(solid manure & carcass composting)는 오물감과 악

취를 없애고 병원세균도 사멸시켜서 사용자가 위생적으로 안전

하게 처리된 유기비료를 쉽게 취급하게 한다.

○ 축산폐기물 바이오매스를 호기성으로 퇴비화 하는 원리와 공정

은 <그림 2-1>과 같다. 원리는 퇴적된 재료인 유기물(폐기물

바이오매스)에 일정량의 산소를 공급하면, 유기물 내부의 호기

성 미생물이 이분해성 유기물을 분해해서 숙성된 퇴비를 얻게

한다.

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<그림 2-1> 축분의 퇴비화

출처: 한국유기폐자원협회, 농축산폐기물의 퇴비화, p.23 동화기술, 1995

2. 액상분뇨 퇴비화(liquid manure composting)

○ 액상가축분뇨(liquid manure)는 슬러리상태로서 액상폐기물이라

고도 부른다. 가축배설물인 분과 오줌, 오수가 혼합된 상태로서

고형분과 오줌, 오수가 혼합된 형상을 슬러리라고 부른다. 슬러

리 처리는 액상분뇨를 자연 부숙화 하는 혐기성처리와 폭기 조

작을 가한 호기성처리로서 구별한다. 전자는 병원성세균과 잡

초종자 등이 사멸치 않고, 염류농도가 높아서 작물생육에 문제

가 있으나, 후자는 중온의 발효온도를 통과해서 세균, 잡초종자

등이 사멸되지만, 폭기 장치 운전용 동력비가 많다.

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3. 폐사가축 퇴비화(carcass composting)

○ 폐사되는 가축사체 퇴비화처리는 지하수와 대기오염방지는 물

론, 가축질병확산을 방지하고, 매립지 부족 등을 해결하는데 목

적이 있다. 일반적으로 폐사가축의 수분은 70～80%, 탄질비는

5～12이며, 부자재인 왕겨, 톱밥 및 볏짚 등의 수분이 45～55%,

탄질비는 각각 94 내외, 200- 920 및 49 내외 정도 등이다.

○ 탄소재료인 부자재와 질소재료인 폐사가축은 중량비로 탄질비가

25에 근접하는 범위가 가장 좋다. 폐사가축 주위에 50～60%의

부자재(왕겨, 볏짚, 수피 등)의 수분, 530kg/㎥의 용적중량과 함

께 40～65℃의 퇴비분해온도 등의 상태가 최적조건이다.¹³⁾<그림 2-2> 폐사가축 퇴비화 개략도

출처: 홍지형, 농축산폐기물퇴비화, 한국농업기계학회지26(1), pp.72

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4. 퇴비화 취기의 생물학적 탈취처리(biofiltration)¹¹⁾

○ 축분 퇴비 바이오필터(manure compost biofilter)에 의한 탈취

처리는 개방형<그림 2-3> 및 밀폐형 등이 있으며, 전자는 다

량의 저농도 취기에 적합하고, 후자는 소량의 고농도 취기에

적합하다. 축분 퇴비 바이오필터의 적정한 처리범위는 다음과

같다. 취기 가스량은 연속통기의 퇴비화 통기량과 동일하며

150L/min.㎥이다. 공기 공극률은 30%, 압력강하 70-110Pa/m,

체류시간 30-60s/m, 온도 15-40℃, 수분 50-70%, 퇴적 높이

0.5-1.5m, 입경크기와 분포는 4mm 이상이 60% 정도, 산도는

6.5-8.5이다.¹²⁾<그림 2-3> 축분퇴비 바이오필터 개략도

출처: 홍지형, 농축산폐기물퇴비화, 한국농업기계학회지 26(1), pp.71

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5. 퇴비화 악취물질이 액비(liquid fertilizer)이용

○ 가축배설물의 호기성 퇴비화에 의해 유황화합물과 휘발성 지방

산에서 기인하는 악취가 억제되지만, 퇴비재료의 탄질비가 20

이하로 되어 암모니아가 발생한다. 따라서 숙성 단계의 퇴비

또는 완숙퇴비 재료에 수피, 왕겨, 톱밥 등의 부자재를 각각

1:1 중량 비율로 혼합하여 만든 바이오필터에 암모니아 가스를

통과시키는 흡착처리가 바람직하다.¹⁵⁾ ¹⁶⁾○ 교반식과 통기 퇴적식 퇴비화시설에서 밀폐된 흡인배기방식으

로 퇴비화 악취물질인 암모니아가스를 자원화 처리하는 간이

스크러버(scrubber) 및 배기 열 교환시스템은 호기성 퇴비화촉

진과 함께 취기 확산을 방지하고, 배기열을 이용하는 고농도

질소액비생산이 가능하다.¹⁾○ 여기에 배기열 및 탄산가스를 이용하는 인터넷하우스를 병설하

면, 시설원예의 열과 가스를 조절할 수 있으므로 저비용의 시

설채소생산이 가능하다.

6. 바이오에너지 및 소화액 재활용

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가. 메탄발효

○ 메탄발효는 가축배설물이나 음식물쓰레기 가운데 들어있는 유

기물(탄화수소)이 세균류에 의하여 단당류 등으로 저분자로 되

고, 다시 식초산 등의 유기산을 생성하는 산 발효과정과 유기

산이 혐기성세균에 의해 메탄 등으로 가스화하는 메탄발효과정

으로 구성되어 있으며, 메탄발효원리<그림 2-4>는 이 두 가지

공정이 동시에 병행해서 일어남으로서 정상적인 발효가 이루어

진다.

<그림 2-4> 메탄발효원리

출처: 홍지형 외3인, 축산폐기물자원화, pp.136 동화기술 1999

○ 혐기성 소화기술은 낙농산업과 축산업이 발달한 유럽의 독일,

네덜란드, 덴마크 및 영국 등을 중심으로 발전되어 왔으며, 유

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기성폐기물인 가축배설물, 음식물쓰레기, 식품공장폐기물 등을

처리하는 동시에 에너지로서 메탄가스를 생성하므로 혐기성소

화를 이용하는 바이오가스 플랜트가 지속적으로 증가하는 추세

에 있다.

○ 가축배설물의 혐기성 소화과정에서 발생된 바이오가스에서 전

기와 열을 생산하고 동시에 소화액에서 퇴비와 액비를 생산해

서 친환경농산물 생산에 활용하는 자연 순환형의 시스템이 필

요하다.

○ 메탄발효는 중온발효(35℃) 및 고온발효(55℃)의 2가지 종류가

있다. 전자는 운전이 쉽고, 가온열량이 적으나, 후자는 가온열

량이 많고, 중온발효에 비해 발효 속도가 빠르고, 병원미생물을

살균하는 능력이 크다. 고온발효는 중온발효에 비해 병원세균

소독효과가 크고, 종자발아억제가 가능해서 소화액을 액비화로

재활용할 수 있다.

○ 메탄발효장치<그림 2-5>에서 얻어진 메탄가스는 가스홀더에

저장해서 송풍기로 가압한 후에 건식 탈황탑에서 황화수소를

제거한 뒤에 발전기의 연료로 공급된다. 여기서 얻어진 온수는

소화조 가온, 급탕 및 난방의 열원으로 재활용되고 발전에서

얻은 전기는 농업용 동력원으로 활용된다.

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<그림 2-5> 2상식 메탄발효장치

출처: 홍지형 외 3인, 축산폐기물자원화, pp.143 동화기술 1999

나. 바이오에너지 및 소화액

○ 메탄발효는 미생물작용으로 연료가 되는 메탄가스<표 2-1>와

액상 유기질비료인 소화액 등을 자원화 하는 기술로서 바이오

에너지 생성과 투입액과 동일한 양의 소화액(액비)이 생산된다.

<표 2-1> 가축분뇨의 메탄가스 발생량

가축종류분배설량

(㎏/두·일)

고형물량

(㎏/두·일)

유기물량

(㎏/두·일)

메탄가스 발생량 발효조

용적(㎥)(l/㎏유기물) (l/두·일)

소 30 4.5 3.6 200∼350 720∼1,260 1.8

돼지 25 10 330 300∼500 150∼250 0.15

닭 0.12 5 495 300∼600 6.75∼13.5 0.0072

출처: 홍지형 외 3인, 축산폐기물자원화, pp.136 동화기술 1999

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○ 바이오에너지(약 22 MJ/㎥)는 바이오가스 플랜트에서 축산폐기

물 메탄발효와 바이오가스 발전으로 구성되며, 바이오에너지회

수와 소화액의 비료화가 가능하다. 축산폐기물 바이오매스 재

활용 관점에서 메탄발효가 유효한 에너지회수방법으로 음식물

쓰레기와 함께 통합 소화시키는 중온 건식 메탄발효처리36)가

주목되고 있다.

○ 메탄발효 후에 소화액을 탈수기로 분리해서 고형분은 퇴비화시

설에 이송하고 가축분뇨와 혼합해서 1차, 2차 호기성 퇴비화과

정에서 완숙퇴비로 재활용하고, 분리액은 정화처리 또는 호기

성 액비화 시설에 이송해서 방류 또는 액비로 된다.

다. 바이오가스 플랜트

○ 바이오가스를 생성시키는 설비인 바이오가스 플랜트는 가축배

설물 바이오가스플랜트, 음식물쓰레기 바이오가스플랜트 및 가

축배설물과 음식물쓰레기의 혼합 바이오가스플랜트 및 바이오

가스플랜트에서 바이오가스와 비료성분(질소, 인산, 칼리 등)을

추출할 수 있는 바이오가스플랜트 등이 있다.

○ 이들 가운데 가축배설물과 음식물쓰레기의 혼합 바이오가스플

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랜트는 가축배설물을 원료로 사용하는 바이오가스플랜트보다

더 많은 바이오가스 생성이 가능하다.

○ 퇴비화 및 메탄발효는 미생물에 의해 바이오에너지와 유기비료

를 생성하는 변환기술로서 퇴비화 발효열은 50～60℃의 후발효

가 1개월 이상 지속되어 연속식 퇴비화발효열로 온수와 온열을

회수해서 시설 난방, 가축 보온에 이용가능하며, 상향류식 혐기

슬러지 블랭킷(UASB: upflow anaerobic sludge blanket)은 에

너지생산이 많고, 비용이 저렴한 발효조이다.

○ 개발도상국가에서 가축분뇨 메탄발효는 연속식교반 발효조

(CSTR: continuous stirred tank reactor) 및 플러그유동 발효

조(PFR: plug-flow reactor) 등이 많이 사용되며, 건설비가 많

고, 가축분뇨수송비 등이 많아서 반드시 전 과정 평가(LCA:

life cycle assessment ) 및 바이오매스 공급체인(BSC: biomass

supply chain) 모델링분석이 필요하다.

7. 축분 탄화물 재활용

가. 축분 탄화처리(manure carboniztion)

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○ 가축배설물의 에너지이용은 메탄발효의 메탄가스, 퇴비화 발효

열, 열분해가스와 탄화처리 및 직접 연소열의 소각처리 등이

있으나, 축분 퇴비와 액비의 이용과 유통과정에서 문제가 있다

면 메탄발효처리, 탄화처리, 소각처리 등으로 대체하는 방안을

고려해야 한다.

○ 가축배설물의 에너지를 이용하는 과정에서 건조된 분의 열분해,

가스화 연료 및 탄화처리는 건조된 분을 800℃ 전후의 온도로

열분해하며, 이산화탄소, 일산화탄소, 수소 및 탄화수소 등의

건류가스를 2초 이상 연소 후에 급히 냉각시키면 탄산가스, 일

산화탄소, 수소, 메탄, 에틸렌 등의 가스성분 연료 및 타르와

유기산, 페놀, 암모니아 등의 응축된 탄화물이 발생한다.

나. 축분 탄화방식

○ 탄화장치는 운전방식에 따라서 회분식과 연속식으로 분류되나

현재 대부분이 연속식 탄화로가 이용되고 있으며, 가열방식에

따라서 내열식과 외열식 등으로 구분된다. 내열식은 탄화재료

와 열풍을 직접 접촉시켜 효율이 좋으며 로터리 킬른 형과 유

동층 형 등이 실용화되고 있고, 외열식은 탄화재료를 접촉 가

열하는 장치 외부의 가열방식으로 로터리 킬른 형(rotary kiln

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type)과 스크루 컨베이어 형(screw conveyor type) 등이 있다.

○ 가축배설물은 질소, 유황, 염소 등이 많이 함유해서 건류가스

내에도 이들 성분이 들어 있으므로 연소하면, NOx, SOx, 염화

수소 및 다이옥신(dioxin) 등이 발생하므로 대책이 필요하다.

건류 가스는 건조된 축분을 800℃ 이상의 온도에서 2초 이상

연소 후에 급히 냉각처리(탄화처리)해서 탄화물질을 얻게 된다.

다. 탄화물 이용⁸⁾○ 가스성분 연료의 주성분은 유독성분인 일산화탄소이며 발열량

은 약 8,400 kJ/㎥ 정도이고, 열분해과정의 발생 가스는 연소처

리해서 탄화재료건조와 탄화열원으로 활용된다. 부산물인 탄화

물은 토양개량제, 수분조정제, 탈취제, 연료 및 건축용 조습제

등으로 사용된다.

○ 퇴비화처리, 탄화처리, 소각처리, 메탄발효처리, 활성탄처리 등

의 다양한 에너지 자원화방법이 있으나, 탄화처리는 제품 당

처리비용이 퇴비화처리의 2배 정도이고 나머지 처리방법으로

활성탄처리가 4배, 소각처리가 8배이므로, 퇴비화 입지여건이

불량한 조건에서는 가축배설물 탄화처리가 가장 유력한 자원

순환형 농업생산자재 생산수단이다.

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제 3장

기술 동향

1. 비료화 재활용 현상과 전망

○ 폐기물 바이오매스 재활용시스템의 기본구상은 해당 지자체가

지역 바이오자원의 부존량 및 활용상황을 조사해서 재활용목표

및 기대효과를 정성적 및 정량적으로 검토하고 계획해야 한다.

○ 비료이용은 유기농업과 유기농산물 등이 주목적이어서 고품질

퇴비가 필수적이다. 가축분뇨에서 고품질 퇴비생산과 유통이용

은 지역자원의 자연적인 순환관점에서 대단히 중요한 과제이다.

○ 사료이용은 축분 가운데 소화되지 않은 영양성분을 재활용하는

것으로, 가축의 체내부에서 소화처리 후에 남은 축분에서 소화

가능한 영양분은 많지 않다. 위생적인 과제가 많으며 시험연구

사례도 많다. 소각재의 사료이용은 위생적인 문제가 적지 않다.

○ 에너지이용과제로서 직접 연소법은 배기가스와 분진처리, 열분

- 17 -

해는 타르 등의 폐기물처리, 석유화는 시험연구단계이며, 퇴비

화과정의 발효열회수는 에너지발생량이 작고, 메탄발효처리는

소화액 재활용과 유통 등이 과제이다.

○ 축산폐기물 바이오매스재활용은 지역 바이오산업조합에서 지역

에 합당한 다양한 제품종목을 선정해서 추진하는데, 주로 비료

와 에너지회수가 대부분이지만, 가축배설물 탄화처리로서 탄화

물을 토양개량재로 재활용, 가축배설물 가운데 들어있는 유기

물과 무기물을 영양원으로 새로운 바이오매스를 생산하는 클로

렐라, 효모 등의 단세포 바이오매스생산과 사료이용, 양송이재

배 및 지렁이 퇴비화의 분변토 생산 등도 있다.12),13)

2. 비료화 국내기술 동향

가. 축분 퇴비화처리 적정 조건10),12)

○ 호기성 퇴비화 또는 퇴비화처리는 적정한 제어조건에서 호기성

미생물이 생물계 폐기물(축산폐기물, 음식쓰레기, 농림수산폐기

물 등)의 바이오매스 중에서 이분해성유물을 분해해서 악취가

없는 양질의 유기비료를 생산하는 것이다.

- 18 -

○ 박테리아 등 호기성 미생물의 영양분은 이분해성 유기물로서

가축배설물의 80%로 충분하며 탄질비는 8-20 정도로서 질소가

높다. 따라서 퇴비화과정에서 유기물 분해 시에 다량의 암모니

아가스가 발생하니 탈취처리가 필요하다.

○ 축산폐기물 바이오매스 및 톱밥 등의 부자재 바이오매스의 적

정수분은 60～65%에 맞추고, 통기량은 0.3～0.6 L /㎏·dm가 좋

다. 퇴비화온도는 상온에서 시작해서 2～3일 사이에 최고온도

인 55～60℃로 3～4일간 지속된 다음에, 발효시작 7일 이후 상

온에 도달하는 상태가 이상적인 조건이다. 퇴비화 소요시간은

난분해성 유기물질함유량에 따라 3～6개월 지난 후에 완숙된다.

○ 축분 고형퇴비화 공정은 재료의 전처리 공정, 분해공정, 안정화

공정, 숙성공정 및 탈취 공정 등으로 아래와 같이 진행된다.

○ 퇴비재료의 전처리 공정은 퇴비원료 및 부자재의 입경, 탄질비

및 수분 등을 조절해서, 혼합물의 호기성미생물 유기물분해활

동을 촉진하는데 있다. 재료 입경은 25～50mm, 탄질비는 20～

40, 수분은 60～65% 등이다.

○ 분해공정에서 미생물의 유기물분해로서 발생되는 퇴비화 발효

열제거, 병원세균멸균, 휘발성 유기물제거 등을 위해 퇴비화 발

효온도는 최고 55～60℃로서 3～4일 지속되어야 한다. 이때에

적정 산소 공급량은 연속통기에서 0.3～0.6 L /㎏・dm 이다.

- 19 -

○ 안정화공정은 퇴비화 최고온도에서 40℃ 이하로 접어들기 시작

하는 시점부터 상온에 도달하는 동안을 말하며, 퇴비재료 내의

독성물질을 분해해 작물에 유해가스가 없도록 하는 공정으로

20일에서 60일 정도가 소요된다.

○ 숙성공정은 안정화된 퇴비를 혼합, 교반해 시장성을 향상시키는

과정으로 수분이 40～50%, 산도가 5.5～8.5 범위로 유지한다.

○ 탈취공정에서 취기를 제어하는 방법은 퇴비화 분해공정에서 배

출되는 온실가스를 안정시키거나, 숙성공정단계의 퇴비재료

(biofilter)에 흡입시켜 탈취한다. 생물학적 탈취법은 미숙퇴비

또는 숙성퇴비 내부에서 퇴비의 분해과정으로 발생한 퇴비화

악취가스를 통과시켜 취기를 제거하는 과정이다.9)¹

나. 축분 퇴비화 방식

○ 우리나라 가축배설물처리는 분뇨를 분리해서 분은 톱밥 등의

부자재와 함께 퇴비화 처리하고 오줌은 오수와 섞어서 액비 또

는 정화처리를 주로 실시해왔으나, 대규모 전업화로서 분뇨를

혼합한 슬러리처리 형태로 되어가는 추세에 있다.

○ 축분 고형퇴비화 처리방식<표 3-1>은 퇴적형(통기 또는 무통기

- 20 -

간이)방식, 개방형 교반방식, 밀폐형 교반방식 및 교반식 건조/퇴

비화 복합방식 등이 있으나, 퇴비화 방법선정은 농지면적, 사육두

수, 입지조건, 사회적인 조건, 기상조건, 노동력 및 경영 조건 등

을 충분히검토하고, 퇴비화시설채산성을 고려해 선정한다.12),28)

<표 3-1> 축분 고형퇴비화 처리방식

처리방식 처리시설 장점 문제점 적용지역

퇴

적

발

효

처

리

간이 퇴

적처리

퇴비사 간

이 발효조

컨테이너백

①시설비, 처리비용 및

퇴비생산비가 적다

②고장이 적다

③소량처리에 적당하다

①퇴적,교반에노동력필요

②퇴비화 기간이 길다

③퇴비품질 불안정

④수분조정(70% 전후)

전국

(소량

처리)

통 기 발

효처리

박스통 기

발효 시설

과 퇴비사

①구조가 간단하고

고장이 적다

②시설비가 적다

①통기방식에 따라

불균일한 발효발생

②수분조정(70% 이하)

전국

교

반

·

통

기

발

효

처

리

개 방 형

발 효 처

리

개방형 발

효시설과

퇴비사

①개방이 자동화되어

에너지절약가능

②퇴비화 기간 단축

③대량처리가 가능

④퇴비품질 안정

①교반기 부식이 생겨

고장발생 가능

②생산비가 높다

③악취발생이 많다

전국

밀폐형발

효시설및

퇴비사

밀폐형 발

효시설과

퇴비사

①에너지절약 가능

②부숙 속도가 빠르다

③좁은 면적에도 가능

④위생적이며 탈취가 용이

①생산비가 높다.

②수분조정(60% 이하)

③악취발생이 많다

전국

(주로

계분

처리)

출처: 홍지형 외 3인, 축산폐기물자원화, pp.62 동화기술 1999

○ 퇴적형 퇴비화 방식은 통기형과 무통기형 등이 있으며, 퇴적형

- 21 -

퇴비화 방식은 발효구조가 간단하고 시설비와 운영비가 저렴하

나 넓은 설치면적이 필요하다. 무통기형 퇴비화는 소규모 낙농

과 한우시설에 자주 이용되고, 통기형 퇴비화는 중대형 낙농,

한우 및 양돈시설에 활용하는 경우가 많다.

○ 개방형 교반통기 퇴비화방식은 자주식 교반기로서 발효조 내

퇴비를 교반, 이송하는 로터리식(rotary type) 또는 스쿠프식

(scoop type) 교반기를 사용하고 있으며 이것은 중대규모의 축

분 퇴비화 처리시설에서 처리능력향상, 제품퇴비의 고품질화

및 작업부담경감 등이 가능하다.

○ 일반적으로 우리나라 축분 퇴비화시설은 통기형 또는 무통기형

퇴적퇴비화 방식 및 개방직선형 교반통기방식 등을 많이 사용

하고 있다.12)

다. 축분 퇴비 품질기준6),9),17),29)

○ 축분 퇴비 품질평가는 생물학적 산소요구량 등의 미생물 활동

법, 발아성적 등에 의한 생물학적 방법, 퇴비화 온도와 색도

등의 물리화학적 방법, 탄질비 등의 화학적인 방법 및 부식물

질 등에 의해 판정해왔으나, 최근에 가장 편리하게 판단하는

- 22 -

완숙퇴비(최상급) 기준은 일반적으로 <표 3-2>와 같다.

<표 3-2> 품질평가기준

항목 기준

부숙도 유식물 발아율 90% 이상 또는 〉5.0mg·CO2-C/gr·compost-C (day)

용해염도 〉4.0ds/m

pH 6.0∼8.0

입경 13∼30㎜

수분 30∼40%

탄질비 20 이하

병원균 사멸 퇴비 분해과정 온도 55∼60℃ 연 3일 이상유지

* 이물질(유리, 플라스틱, 철재 등) 직경 4㎜ 이하로서 건물 중량 1.5% 이내

출처: 홍지형 외 3인, 축산폐기물자원화, pp.60 동화기술 1999

라. 액상 퇴비화시스템 구성12)

○ 고형 퇴비화와 같이 산소를 충분히 공급하면서 교반하면 액비

내부에 미생물이 질소, 인의 혼합물질 및 악취물질 등을 분해

하고 호기성 미생물의 분해열로서 액비온도가 상승하게 되어

저온성 병원균 등이 사멸된다.

○ 축사에서 배출되는 가축분뇨와 잡배수의 혼합물인 액상분뇨는

혐기성처리 및 호기성처리로 구분되지만 여기에서는 후자를

지칭하며, 축사에서 분뇨를 분리하거나, 배출 후에 고액분리기

로서 고형분과 착즙액을 분리해서 고형분은 고형퇴비로 처리

- 23 -

하고, 착즙액은 호기성 액상퇴비로 처리하는 것을 말한다.

○ 액상폐기물(슬러리) 퇴비화시스템은 <그림 3-1>과 같으며 1차

저류조, 폭기조 및 2차 저류조 등으로 구성되었다. 퇴비화원리

는 고형 퇴비화와 동일하며 폭기조를 지상에 설치하는 경우는

철제가 보통이며 지하에 설치하는 경우는 콘크리트제가 많다.

지상식이 보온과 시공관리에서 유리하나 건설비가 많다.

○ 액비발효가 불완전하면 수질과 토양을 오염시키고 악취를 발생

시키며, 살포량이 과다하고 성분이 불균일하면 작물생장에 지장

을 초래하므로, 액비 부숙도, 살포지역, 살포시기, 농도, 살포량

및 살포지 토양 등을 고려해 세균성 미생물을 차단해야 한다.

<그림 3-1> 액상폐기물 퇴비화

출처: 홍지형 외 3인, 축산폐기물자원화, pp.78 동화기술 1999

○ 교반 폭기장치는 폭기조의 액상분뇨를 교반하면서 공기를 보

- 24 -

내는 장치로서 폭기장치는 플로트식(float type)과 수중폭기 방

식(submerged type)이 있는데 전자는 표면 폭기로서 기포발생

이 적으나 후자는 대량의 기포가 발생해서 소포기가 필요하다.

○ 발효가 완료된 액상퇴비(liquid compost)를 토양에 환원하는

방법은 배관과 진공차를 이용하는 지상 살포식 및 슬러리 인

젝터와 트렌처를 이용하는 지중 살포식 등이 있다. 전자는 취

기와 강우로 양분손실 많기 때문에 처리 후에 신속한 경운작

업이 필요하다.

마. 국내 기술 현상과 향후과제2),3),7)

○ 축산폐기물 바이오매스발생 및 처리현황(2010년) 은 다음과 같

다. 총 발생량은 4,653만 톤이며, 돼지 분뇨가 1,784만 톤으로

38%이며, 사육두수의 증가로 발생량이 2009년 4,370만 톤에서

2010년 4,653만 톤으로 6.5% 증가했다. 한편 재활용자원화로

퇴비화처리가 80%, 액비화처리가 6.6%, 정화처리(개별 및 공

공처리장)가 9.0%, 해양투기는 2.3%(2012년도부터 금지함), 기

타가 2.2% 등이다.

○ 부적절한 처리에 따른 수질오염과 악취발생을 방지하는 축산폐

- 25 -

기물 바이오매스의 효율적인 재활용대책과 가축배설물관리 선

진화 및 규제강화에 대한 대책 등의 친환경 축산생산기반을 구

축해야 한다. 지난 100년 동안에 지구의 평균온도가 0.74℃, 한

반도는 같은 기간에 약 1.7℃ 상승했다. 21세기말에 한반도의

기온이 4℃ 상승하고, 극도의 고온 및 호우빈도증가, 아열대기

후의 북상 등의 지구온난화에 따른 축산대응전략이 중요하다.

○ 경종과 축산이 연계된 자연 순환형 농업으로 환경오염방지와

농축산물 품질향상과 안전성을 추구한 바이오가스 플랜트를

중심으로 하는 자연 순환형 농업모델의 완전 자연 순환시스템,

원활한 수집과 재활용유통을 위한 협동조합설립 및 기후변화에

따른 취약성을 극복하기 위한 LCA가 필요하다.

○ 축산폐기물바이오매스 효율적인 재활용 정책방향은 경종과 축

산이 연계한 자연 순환 농업으로 부숙도, 살포비용과 방법 등

과 같이 사용상의 문제해결, 퇴비와 액비의 품질기준설정, 비

료공정 규격개선, 안전성이 확보된 양질퇴비와 액비의 생산기

반구축과 함께, 자원화 공동시설 및 바이오가스플랜트 등에 관

한 지역가축분뇨와 음식쓰레기 재활용시스템의 LCA검토가 유

기성 폐기물에너지를 개발하기 위한 과제이다.

- 26 -

3. 비료화 해외기술 동향

○ 축분 퇴비화 기술과제9)는 악취물질 감축, 고품질, 저비용 등의

퇴비화기술 및 양질 퇴비의 유통과 이용 등이다. 호기성 퇴비

화원리에서 퇴비화는 환경부하가 높은 온실 가스를 악취물질

로 배출하는 처리방법이다. 그러므로 악취물질 배출량을 저감

시키는 연구가 중요하다. 또한, 제조된 퇴비를 경종농가가 이

용하기 위해서는 고품질 저비용이 불가결하다. 악취와 함께 중

금속 등의 혼입물질이 없어야 한다.

○ EU 및 미국 등은 가축배설물을 액비로 이용하는 기술이 기간

기술이지만, 동남아시아, 일본, 중국 등은 퇴비화가 기간기술이

다. 퇴비화기술은 전통적인 기술로서 과학적인 기술개선과 현

장에 적합한 시설에 충실할 필요가 있다. EU 및 일본의 축분

고형 및 고액을 분리한 착즙액을 대상으로 하는 액상 퇴비화

기술의 최근 기술동향은 다음과 같다.

가. 퇴비화 암모니아가스 배출감축8) ¹⁸⁾ ³⁰⁾ ³²⁾

○ 다양한 퇴비화 조건별로 암모니아가스 휘산량을 정량적으로

- 27 -

평가해서 휘산량을 최소화하는 퇴비화 조건을 현장에서 실현

하는 것이 과제이다. 배출량과 배출 패턴은 강제 통기식 퇴비

화, 퇴적식 퇴비화, 통기량 차이 등의 퇴비화조건에 따라서 다

양하다. 예를 들면, 통기량이 많을수록 메탄가스와 아산화질소

가스 휘산량이 적고, 암모니아가스가 현저히 증가한다. 통기량

이 많으면 유황화합물과 저급지방산 등의 악취물질발생이 적

게 된다.

○ 따라서 퇴비화의 경우에 암모니아를 제외하면, 대부분의 환경

부하 가스배출은 통기량이 많은 호기 상태에서 저감이 가능하

다. 퇴비화과정에서 효과적인 악취대책기준으로 암모니아 발생

저감을 평가할 필요가 있다.

나. 양질의 퇴비생산

○ 퇴적방식 퇴비화에서 퇴적물 중심의 하부에 혐기부분이 출현

해서 이곳에 작물생장에 해로운 페놀(phenol) 성상의 유해물질

및 악취물질인 저급지방산이 현저하게 축적된다. 이러한 혐기

성 조건에서는 유기물의 분해율이 저조하고 부숙 진행이 지연

된다. 따라서 퇴비화에 호기성조건을 유지해서 유해물질과 악

취물질을 분해해서 부숙을 촉진하는 것이 중요하다.⁵⁾

- 28 -

○ 가축분뇨 중에는 중금속함유량이 극히 적으나, 돼지사료 중에

성장촉진을 위해 구리와 아연 등이 첨가되는데 이들이 돼지

배설물 중에 배설된다. 가축에 투여된 동물의약품이 배설되어

퇴비 중에 남게 되어 작물로 이동할 수 있다. 따라서 가축 크

기별로 적정량의 성장촉진제 및 의약품투여가 요망된다.

다. 낮은 비용의 퇴비생산시설2)

○ 적절한 퇴비화 조건을 유지하고, 양질의 퇴비를 제조하는 퇴비

화시설이 필요하다. 퇴비화시설은 퇴적방식과 교반방식으로 대

별되는데 전자는 통기형과 무통기형 등이 있으며, 후자는 밀폐

형(종형과 횡형)과 개방형(로터리형과 스쿠프형) 등으로 구분

된다. 퇴적방식이 가장 저렴하나, 교반장치와 밀폐 발효조는

장치가 많아서 비용이 많이 든다.

○ 축종별 퇴비생산시설은 우분에서는 퇴적방식과 개방형이 일반

적으로 많고, 돈분과 계분 등은 개방형과 밀폐종형이 많다. 현

재 축분 퇴비제조방법은 일반적으로 퇴적교반 퇴비화가 가장

많고, 로터리식 교반 퇴비화 등이 주류를 이루고 있다.

- 29 -

라. 가축배설물 처리이용 LCA 및 재활용시스템 검토19)

○ LCA를 사용한 가축분뇨처리시설의 영향평가: 조사범위는 퇴비

화, 액비화, 정화처리, 메탄발효시설 등의 분뇨처리시설도입과

운용단계이며, 기능단위는 가축분뇨 단위중량인 1kg처리기준으

로 평가한다. 데이터 수집은 시설 설계치 및 이용사례 등의 환

경부하 배출량을 참고한다.

○ 가축분뇨처리와 살포시스템 LCA: 조사범위와 기능단위설정,

데이터수집과 결과, 개요 등은 분뇨처리와 살포 등의 운영단계

에 소비된 전력과 경유로, 관련자재 등에 수반된 환경부하는

LCA 소프트 원단위를 사용한다.

○ 지역 가축분뇨처리 이용시스템 LCA검토: 처리기술 선정, 시설

입지장소선정, 퇴비와 액비의 이용선정, 수송경로선택 등을 검

토한다. 시나리오별 온실가스배출량과 처리비용을 비교 검토해

서 결정한다.

4. 퇴비와 악취물질 생물학적 탈취처리 및 재활용

가. 생물학적 탈취처리기술의 실태와 전망³³⁾ ³⁴⁾

- 30 -

○ 생물학적 탈취처리(biolfiltration)는 개방형과 밀폐형 등이 있으

며 전자는 다량의 저농도 취기제거에 양호하며, 후자는 소량의

고농도 축분 퇴비화 취기탈취에 적합하다.1)

○ 축분 퇴비 바이오필터에 의한 생물학적 산화법으로 탈취재료

의 미생물이 취기성분을 분해해서 취기를 제거하지만, 분해미

생물이 활동할 수 있는 조건이 필요하며, 퇴비탈취가 이상적이

다.

나. 퇴비화 악취물질 자원화 현상과 과제

○ 통기교반식과 퇴적식 축분 퇴비화시설에서 밀폐 흡인방식으로

퇴비화 악취물질(암모니아가스)을 간이 스크러버(scrubber) 및

배열교환 장치로 호기성 발효촉진, 고농도 질소액비생산, 배기

열 회수 등이 가능하다. 한편, 배기 열과 이산화탄소를 활용하

는 인터넷하우스를 병설하면 시설원예의 열과 가스 환경 조정

이 가능하여 시설채소 생산이 가능하다.1)

5. 바이오에너지 및 소화액 재활용

- 31 -

가. 바이오에너지 이용기술 현상

○ 가축배설물 메탄발효는 메탄세균으로 슬러리상태의 분뇨에서

바이오가스(메탄가스)를 생산해서 연료로 이용하고, 슬러리 악

취를 저감해서 액비로 이용하거나 정화처리 한다. 최근 가축배

설물과 음식물쓰레기를 함께 하는 건식 메탄발효시설이 도입되

어 메탄가스량은 100-200㎥/ton, 메탄가스열량은 20-25 MJ/㎥,

및 전력량은 100-150 kWh/ton 등이다.5)

○ 생산한 바이오가스를 열과 전기로 변환하는 메탄발효시설은

다른 재활용방법보다 좋으나, 장래 과제는 메탄발효 후에 소화

액 재활용이 가능한 장소에서 경제성과 에너지효율 측면에서

안정된 운전이 가능하고, 메탄가스의 적극적인 활용으로 이산

화탄소 배출을 감축해서 기후변화 문제를 해결하는 것이 중요

한 과제이다.

나. 소화액 처리실태와 향후과제

○ 메탄발효 후에 소화액처리는 순환형의 재생 가능한 에너지생

- 32 -

산기술을 구축하는데 대단히 중요하며 메탄발효시스템의 입지

환경을 좌우한다.

○ 소화액을 활성슬러지법으로 고도 정화처리는 대량의 에너지가

소요되므로, 에너지회수 측면에서 액비화해서 시설재배에 활용

하는 것이 중요하다.

6. 축분 탄화물 이용4)

○ 적절하게 처리된 가축배설물은 비료자재와 에너지원으로 이용

가능한 귀중한 자원이다. 메탄발효시설과 퇴비화시설로 이용할

수 없으면 탄화시설 또는 소각시설의 도입을 검토하게 되는데,

이때에 처리비용이 판매비용보다 많게 되는 경우는 곤란하다.

특히 100톤/일 이하의 규모에서는 바이오가스화 발전시설을 실

현할 수 없다.

○ 퇴비화처리, 메탄발효처리, 탄화처리, 소각처리, 활성탄처리 등

의 다양한 에너지자원화 처리방법이 있으나, 탄화처리 제품당

비용은 퇴비처리비용의 2배 정도이고, 나머지 처리방법으로서

활성탄처리가 4배, 소각처리가 8배 등으로 퇴비화 및 메탄발효

처리 입지여건이 불량한 조건에서 아래에서는 탄화처리가 가

- 33 -

장 유력한 자원순환시스템이다.

○ 생산된 탄화물은 특수비료, 토양개량제 및 융설제 등으로 사용

되고 있으나, 앞으로는 유기물 등과 혼합해서 농업용, 녹화사

업용 등의 토양개량사업에 활용이 기대되고 있다.

- 34 -

제 4장

정보 분석

1. 국내특허 및 해외학술정보를 통한 재활용 기술동향

○ 축산폐기물(가축분뇨 및 폐사가축) 바이오매스 재활용(자원화)

내용은 <표 4-1> 축산폐기물 바이오매스 재활용 국내특허 및

해외학술정보에서 ①비료이용(고형 축분 및 폐사가축 퇴비화,

퇴비화 취기탈취 및 액비화, 액상분뇨 퇴비화, 소화액 액비화,

건조비료), ②바이오에너지 이용(메탄가스생산, 중온건식 메탄

발효, 축분 퇴비발효열, 열분해, 직접연소) 및 ③기타 (탄화, 재

배 또는 효모생산, 건조 사료화) 등으로 구분되어, 이용형태, 생

산물, 효과 및 현상과 과제 등이 게재되었다.

○ <표 4-1>에서 2007년 이후부터 2012년까지 5년간 “한국특허정

보검색(KIPRIS)”에서 축산폐기물 바이오매스 재활용 관련 국내

특허정보 분석결과 “가축분뇨 고형퇴비화 6건, 퇴비 살포와 퇴

비화 발효열 7건, 가축분뇨 퇴비화 취기 퇴비탈취 및 액비화 8

- 35 -

건, 액비화 살포 9건, 액상퇴비화 1건, 메탄발효 20건, 소화액

액비화 3건, 타 폐기물혼합 건식발효 2건, 축분 탄화물 토양개

량재 4건, 폐사가축퇴비 지력증강재 3건, 축분건조 비료화 5건,

열분해가스 3건, 온수와 발전용 직접연소 3건 및 효모생산 1건”

등이었다.

○ <표 4-1>에서 축산폐기물 바이오에너지 생산기술 관련 국내특

허 및 해외논문은 각각 25건(33%) 및 1,667건(44%)으로서 압도

적인 주류를 이루고, 다음으로는 축분 고형 및 액상분뇨 퇴비

화 등이었다.

<표 4-1> 축산폐기물 바이오매스 재활용 국내특허 및 해외학술정보

재활용 기술 생산물, 이용형태 및 효과국내특허

(건수)

해외논문

(건수)현상/과제

축분 고형

퇴비화

유기질 비료, 축분해 부숙도 6 597 고품질, 유통

타 폐기물혼합(퇴비화발효열) 7 103 (저 발효열)

탈취처리, 악취물질 액비화 8 54 액비화연구

액상분뇨 퇴비화착즙액, 뇨오수 혼합, 액비 살포 9 65 고비용, 품질

액상퇴비 부숙도 및 기타 1 146 유통이용

바이오에너지/소

화액

메탄가스 생산, 에너지 이용 20 1144 이용조건

소화액 액비 이용 3 25 액비화유통

(중온건식발효), 타 폐기물 혼합 2 498 (시험연구)

축분 탄화처리 탄화물, 토양개량재 4 13 용도확대

폐사가축퇴비화 폐사가축퇴비, 지력증강자재 3 61 장소확보

건조 처리 건조분 비료, 미소화영양분사료 5 125 소화율저조

열분해 열분해가스, 연료생산 3 156 타르폐기물

직접 연소법 직접연소(온수, 발전)축분 감량 3 12 배기가스, 분진

기타 (효모)생산, 양송이재배 1 798 (시험연구)

소계 75 3,796

- 36 -

○ 2003년 이후부터 2013년 6월 현재까지 가축배설물 및 폐사가축

재활용 관련 해외논문<표 4-1>을 “ISI Web of knowledge”에

서 축분 고형 퇴비화(solid manure composting) 597건, 축분퇴

비 살포(compost spreading) 및 퇴비화발효열(composting heat)

103건, 축분퇴비화 취기 탈취처리와 액비화(composting manure

odor and liquid fertilizer) 54건, 액비살포(liquid compost

spreading) 65건, 액상분뇨 퇴비화(liquid manure composting)

146건, 메탄발효(methane fermentation) 1,144건, 소화액 비료화

(digested manure fertilizer) 25건, 건식 메탄발효(dry type

methane fermentation) 498건, 축분탄화(manure carbonization)

13건, 폐사가축퇴비화(carcass composting) 61건, 축분건조

(manure drying) 125건, 축분열분해(manure pyrolysis) 155건,

온수발전용 직접연소(manure direct combustion) 12건, 버섯재

배(mushroom cultivation) 798건 등이었다.

○ <표 4-1>에 알 수 있는 바와 같이, 축산폐기물 바이오매스 재

활용에 관한 국내특허 및 해외논문 정보 분석 결과에서 바이오

에너지생산을 위한 혐기성발효 및 건식메탄발효가 가장 많았고,

축분 및 액상분뇨 퇴비화 등이 다음으로 많았다.

○ 축산폐기물 바이오에너지 및 퇴비화 관련 해외논문 주요내용은

고품질과 저비용의 바이오에너지, 소화액 비료, 퇴비와 액비

- 37 -

등의 이용과 유통조건 및 타 폐기물(음식폐기물, 식품폐기물, 임

산폐기물)과 혼합건식 메탄발효가 과제의 중심이 되어있었다.35)

○ 가축배설물 한 가지 종류로서는 바이오가스발생량이 많지 않으

므로 식품폐기물, 음식폐기물 및 임산폐기물 등의 지역 전체유

기성폐기물을 혼합하는 중온건식 메탄발효시스템 연구개발이

필요하며, 바이오에너지활용 및 메탄발효 후에 소화액 비료이

용 등의 제 조건을 충족시키는 것이 선결과제이다.36)

○ 혐기성 소화기술은 가축배설물과 타 폐기물(음식폐기물, 식품폐

기물 등)을 통합한 건식메탄발효기술 연구개발이 필요하며, 중,

고온 조건에서 체류시간, 가수분해 등에 관한 연구 및 유해물

질추적에 대한 연구가 중심을 이루고 있었다.35)

○ 축분 고형퇴비화 기술은 우리나라 가축분뇨 처리기술의 주요

기간기술로서 퇴비화 악취물질인 온실가스배출저감, 고품질, 저

비용의 퇴비생산 및 양질퇴비 유통 등이 향후과제이다.1),2),9),10)

2. 가축분뇨처리방안에 대한 타당성평가37)

○ 가축분뇨처리에 따른 수익성을 확보하기 위해서는 ①정부지원

에 의한 발전차액도입, ②분뇨회수율의 제고, ③에너지작물의

- 38 -

혼합발효, ④적정한 발전규모 등에 대한 검토가 선행되어야 했

다.

○ 이탈리아 Bari 현에서 실시한 타당성조사 결과에 따르면, 바이

오가스 발생과 발전을 포함하지 않는 상태에서 분뇨회수율은

26%이며, 타당성 평가에서는 분뇨회수율을 50%로 고려했다.

○ 에너지작물로서 라이밀(triticale)을 선정해서 혼합발효를 평가했

지만, 에너지작물재배를 위한 농약, 용수 비용 때문에, 에너지

작물은 발전시설의 규모 확대를 위해 필요하다고 주장했다.

○ 전력생산규모는 50, 125, 250, 500㎾ 및 1㎿ 등의 5개 규모를 검

토했으나, 250㎾ 규모에서 내부수익률(IRR: internal rate of

return)이 22.9%로 나타나서 수익성이 가장 높았다.

○ 발전과정에서 필연적으로 발생하는 난방열을 축산농가에 판매

해야 하고, 에너지작물재배와 가축분뇨를 회수하기 위해 지역

의 축산농가 협동조합이 발효, 발전시설의 운영을 전담하는 시

나리오를 구성했다.

3. 온실가스 배출저감 정책38)

- 39 -

○ 미국 Wisconsin 주 Madison 시는 온실가스 배출을 저감하기

위해 유기폐기물의 처리방안의 대안을 강구하고 있다. 유기폐

기물에는 음식물쓰레기 애완동물 분뇨, 하수처리장 잉여슬러지

및 정원쓰레기를 포함한다.

○ 도시고형쓰레기의 유기성분을 매립하면 1톤당 691㎏·CO2-eq

온실가스를 배출하지만, 혐기성발효에 의해 바이오가스를 회수

하면 470㎏·CO2-eq의 온실가스 배출 저감효과가 있다.

○ 1톤의 정원쓰레기 퇴비는 335㎏·CO2-eq의 온실가스를 배출하

지만, 혐기성 건식발효에 의해 30.8㎏·CO2-eq 만큼의 온실가스

배출 저감효과가 있다.

- 40 -

제 5장

재활용시스템전망과 정책적 제언

1. 축산폐기물바이오매스 재활용 시스템 전략

○ 사업계 바이오매스(축산폐기물, 임업폐기물, 식품가공잔사, 수산

가공잔사) 및 생활계 바이오매스(하수슬러지, 정화조슬러지, 음

식물쓰레기) 등의 변환기술은 ①바이오메탄 가스화플랜트(가축

배설물, 식품수산가공잔사, 및 생활계 바이오매스), ②퇴비화 플

랜트(폐사가축, 가축배설물, 임산폐기물) 및 ③사료화 플랜트(식

품과 수산가공잔사) 등이며, 전력, 열, 퇴비, 액비 및 사료 등으

로 재활용한다.⁵⁾○ 지역바이오매스 재활용플랜트에서 지역바이오매스 이용시스템

을 구축할 경우에 기본적으로 고려할 사항은 ①지역바이오매스

자원의 종합적인 상호관련 이용으로서 바이오매스발생, 수집,

운반, 변환, 저장, 수송, 이용까지 전 과정에서 여러 종류의 바

이오매스 이용을 상호 유기적으로 결합시키고, ②바이오매스이

- 41 -

용은 가치가 높은 순위에서 순차적으로 이용하고, ③하나의 바

이오매스를 가급적으로 다양하게 이용하고, ④폐기물 바이오매

스는 순환시스템으로서 연료, 퇴비 및 토양개량자재 등으로 지

역에 순환 이용한다.

○ 실용화 수준에 있는 축산폐기물 바이오매스 메탄발효기술과제

는 아직도 효율화 및 소화액 처리기술 등의 개선이 필요하나,

발효조를 포함한 플랜트건설비용이 많아서, 생산된 바이오가스

에서 발생된 전력을 판매하는 사업은 현재로서는 곤란하다.

○ 지역에 존재하는 바이오매스(폐기물계, 미이용계, 자원작물 등)

는 재생 가능한 탄소중립자원으로서 바이오매스활용이 지역 활

성화와 지구온난화방지에 기여한다. 바이오매스변환(생물학적

및 열화학적 변환 등)은 바이오매스 특성에 따라서 제품이용

(비료, 사료, 화학제품, 자재, 플라스틱재료 등) 및 에너지이용

(전기, 열, 연료 등) 등의 2 가지 활용방법이 있다.19)

○ 환경부의 저탄소 녹색마을사례(광주시 광산구 내산동 망월마을)

에서 가축배설물, 음식물쓰레기, 농업부산물 등의 메탄발효시설

(30톤/일 및 사업비 50억 원)에서 축산폐기물 바이오에너지산업

은 농산어촌 활성화, 에너지절약과 효율개선, 일자리 창출 등의

다양한 효과로서 창조경제 사회를 구현시킨다.14)

○ 축산 폐기물바이오매스를 변환시켜 생성된 퇴비와 액비, 바이

- 42 -

오에너지, 소화액, 탄화물 등을 농지에 이용(순환)하면 화학비

료와 농약사용을 감소하고 농지토양의 활력을 증강하며, 또한

바이오에너지활용은 농축산업 에너지자급 및 탄소중립에 의한

온실효과가스 감축효과(저탄소) 등이 발생된다. 바이오매스 변

환과정에서 영향평가기법으로 LCA소프트웨어가 필요하다.

○ 농지에 과잉으로 투입된 퇴비와 액비에 의한 지하수오염, 자원

작물재배와 가축배설물, 부자재(간벌재, 작물잔사 등)의 이용

시스템 확립 및 수집운반에 있어서 경제성문제, 변환과정에서

발생하는 폐기물처리 등과 같은 바이오매스재활용 LCA³⁹⁾를

검토할 필요가 있다.

가. 축산폐기물바이오매스 재활용시스템2),3),10),12)

○ 바이오매스자원은 농림축수산업에서 얻어지는 식량, 식료, 사료,

소재 등의 농, 림, 축, 수산자원의 바이오매스(식료, 사료, 소재,

건재, 펄프, 식량, 등), 식료와 원료생산을 위한 가공과정에서

폐기물과 부산물인 폐기물계 바이오매스(농업, 임산, 축산, 수

산) 및 공업재료와 에너지용도에 사용되는 플랜테이션 바이오

매스(수목, 초본, 수생) 등이 있다.

- 43 -

○ 축산폐기물 바이오매스는 생물자원으로 지역에 존재하는 재생

가능하고 탄소를 중립화하는 자원으로서 바이오매스활용이 지

역 활성화와 지구온난화 방지에 기여한다. 바이오매스 특성에

따라서 바이오에너지이용 및 퇴비와 기타 제품(material)이용

등의 2가지 이용방법이 있지만, 바이오에너지는 태양광, 풍력

등과는 달리 기후에 관계없는 지속가능한 재생에너지이다.

○ 축산폐기물 바이오매스 재활용시스템은 물리화학적인 변환과

생물적인 변환으로 전기, 열, 연료 및 퇴비(compost) 등을 생산

하는데, 전자에는 바이오에너지, 열분해가스, 탄화( 또는 연소열

이용) 변환법이 있고, 후자에는 고형퇴비와 액상퇴비처리시스템

등이 있다.

○ 축산폐기물바이오매스 재활용 현상 및 과제는 다음과 같다.

- 비료이용은 퇴비화와 액비화가 있으며 전자는 품질, 악취,

비용 및 유통이용 등이 과제이며, 퇴비화 발효열 에너지이용

은 발생 에너지량이 적고, 액비화는 자가 이용이 중심이다.

- 메탄발효처리는 메탄가스 이용형태로서 연료를 생산하는데

소화액처리와 이용 등이 과제이며, 직접연소는 배기가스와

분진이 문제이다. 탄화물은 토양개량자재로서 활용되나 용도

확대가 필요하다.

- 44 -

○ 메탄발효 바이오에너지와 소화액 비료화, 축분 퇴비와 액비, 건

조된 가축 분 등은 고품질, 저비용 및 유통과 이용이 과제이

며, 건조 처리된 계분사료는 소화효율이 낮고, 열분해가스

이용은 타르 등의 폐기물처리가 과제이며, 사료 및 사료첨가

자재생산을 위한 배양처리, 회화처리, 석유화 처리, 결정화처

리 등은 실증 및 시험연구단계이다.

○ 축산폐기물 바이오매스 재활용시스템의 기본구상은 퇴비플랜트

및 바이오에너지플랜트 등의 변환시설에서 퇴비와 액비 등의

유기질비료 및 전력과 열을 생산해서 지역자원으로 지역 내의

자연 순환자원으로 유통시켜야 한다.

○ 우리나라 축산폐기물 재활용시스템은 지역의 바이오매스 재활

용시스템을 구축해서 다양한 바이오매스자원의 종합적인 상호

관련시스템을 준비해서 바이오매스의 발생, 수집, 운반, 변환,

저장, 수송, 이용 등 까지 토털시스템으로서 여러 바이오매스

활용을 상호 유기적으로 결합시켜야 한다.

○ 바이오매스이용은 가치가 높은 순위부터 재활용한다. 축산폐기

물 바이오매스는 퇴비화 다음에 메탄발효에 의한 발전, 액비 등

의 다단계적 이용시스템 및 하나의 바이오매스의 다양한 이용시

스템 그리고 지역의 자연 순환시스템으로 퇴비와 액비 이용, 연

료이용 및 토양개량자재 등으로 유효하게 활용 되게 한다.

- 45 -

나. 축산폐기물 바이오매스 재활용시스템 LCA5),14),20),26)

○ 축산폐기물 바이오매스 LCA는 비용평가, 에너지수지평가, 온실

가스 감축평가 등의 영향평가기법이다. 바이오매스산업은 환경

사업, 공익사업 측면에서 다양한 경제적인 지원이 필요하다. 또

한 직접 경제평가 뿐만 아니라, 환경보전평가, 지역농업 진흥,

지역 활성화 등의 영향평가도 필요하다.

○ 바이오에너지 재활용의 경우는 제조과정 등에 필요한 투입에너

지 대비 산출에너지가 더 많아야 한다. 이산화탄소감축이 필요

하다. 이를 위해 화석연료를 절감하고 바이오에너지를 많이 사

용하는 것이 중요하다. 최근에 바이오에너지에 대한 지속가능성

을 평가하고 있는바, 생물다양성 보전과 증진을 포함한 환경, 사

회, 경제와 에너지 안전보장 등의 관점에서도 평가가 필요하다.

○ 바이오매스재활용 변환기술(퇴비화, 액비화 및 바이오가스화

등), 방식구분(고속강제 발효방식, 습식 액비화 방식, 습식 고액

분리방식 및 건식 등) 및 활용제품(퇴비, 액비, 전기, 열, 등) 등

의 활용 측면에서, ①가축배설물과 음식물쓰레기 등의 퇴비화

는 전기와 열을 사용하는 고속강제 퇴비화시설에서 완숙퇴비를

생산하고, ② 가축배설물 바이오가스(메탄발효)화는 발전과 열

- 46 -

을 생산해서 활용하고, 발효소화액을 액비로 이용한다.

○ 위와 같은 축산폐기물 바이오매스 퇴비화 및 메탄발효 변환기

술에 의한 재활용은 지구온난화방지, 순환형 사회형성, 에너지

안전보장수단이다. 지역에 존재하는 다양한 바이오매스를 배분

해서 적절한 규모로 변환, 재활용하는 시스템을 구축하기 위해

서는 재활용 시나리오를 용이하게 검토할 수 있는 바이오매스

공급체인 모델링분석이 필요하다.

○ 종합적인 바이오매스재활용 시나리오 평가모델의 환경성 및 경

제성평가는 다음과 같다. 재활용바이오매스 탄소량, 화석에너지

감축량 및 열과 전기 등의 에너지 및 퇴비와 액비 등의 제품판

매금액을 수입으로 하고 시설 감가상각비, 유지관리비, 자원조

달비등을 지출로 해서 경제성을 분석한다.

<표 5-1> 바이오매스 재활용시스템 평가지표

지표시스템 정량적인 지표 정성적인 지표

자원역량평가 배출량, 배출패턴, 자원의 성질 안전성. 성장성. 수익성

수집운반 수집, 운반비용과 거리 취급의 난이도(시간, 노동, 쾌적 등)

메탄발효, 퇴비화공정 메탄발효 또는 퇴비화 효율 환경 보전성, 유지관리, 안전성 등

포장, 저장 포장저장 비용 안전성, 쾌적성 등

배송 반출 배송반출 이용 취급의 용이, 안전, 쾌적성 등

퇴비 이용 퇴비의 성분, 이용기기의 가격 이용 상의 난이도, 안전성 등

전체시스템단위 생산비, 종래의 처리비용, 에너

지와 물질수지, 시스템규모의 경제성

경제 파급효과(농업 및 타 부분)

사회적 수용성

출처: 홍지형 외 3인, 축산폐기물자원화, pp.154, 동화기술 1999

- 47 -

○ <표 5-1>은 농축산계 폐기물바이오매스 재활용시스템에 대한

정량적, 정성적인 기술평가지표로서 운영상에 나타나는 파급효

과를 예측할 수 있으므로 재활용시스템관리에 곧 잘 활용된다.

2. 축산폐기물 바이오매스 비료화 이용시스템 개선방안

가. 축분 퇴비생산 및 이용시스템 개선과제2),5)

○ 축산농가와 경종농가의 상생관계 구축, 양질퇴비생산과 이용으

로 신뢰형성, 지역지자체 영농상황 등을 고려한 지역 단위별

바이오매스산업의 협동조합설립이 향후과제이다.

○ 양질의 축분 퇴비와 액비조건은 발효온도가 50～65℃로서 3일

이상 지속되어 병원성 균이 없고, 중금속 유해물질이 없으며,

암모니아가스농도가 50ppm 이하 등으로 비료효과와 토양개량

효과가 크고 오물감이 없어야 한다.

○ 양질의 축분 퇴비 구비조건은 건조상태에서 유기물이 60% 이

상이며, 전질소와 전인산은 1% 이상, 전 칼리는 1% 이하, 탄질

비 20 이하, 고형 축분 퇴비의 수분은 40% 이하, 산도는 8.5 이

하, 전기전도율은 5 ds/m, 이하, 염분농도 1% dm 이하, 발아율

- 48 -

(GI: germination index) 80% 이상, 산소호흡지수(ORI: oxygen

respiratory index) 1.5 mg/g·VS.hr 이하, 유해 중금속 성분은

기준치 이하 등이다.12)

나. 폐사가축 퇴비화과제와 장래12),13)

○ 우리나라는 축산업의 대규모전업화로서 폐사가축이 급증해서

농업환경을 오염시키고 있다. 양돈농가에서 배출되는 돼지폐사

가 전체 폐사가축발생량의 47%를 차지하며 폐사가축처리실태

는 산지와 과수원 등에 매몰이 42%, 축분에 투기가 36%로서

일반적으로 매몰과 투기가 78%로서 수질과 대기오염, 질병확

산, 유해동물번식 등에 의한 환경오염이 문제가 되고 있었으며,

렌더링(rendering)과 기계처리에 의한 폐사가축 처리비용이 비

싸므로 지역별 폐사가축 퇴비화 협동조합설립이 필요하다.

3. 축산폐기물 퇴비화 악취물질의 재활용시스템 중진방안

가. 축분 퇴비화 악취물질의 재활용과제21),22),23),24),25),26)

- 49 -

○ 흡인 통기식 퇴비화처리는 압송 통기식 퇴비화처리에 비해 배

기 내의 암모니아농도가 1/10～1/100 정도까지 저감된다. 간이

스크러버(scrubber) 장치에서 질소농도가 높은 인산암모늄 또

는 유산암모늄 등의 고농도의 질소액비가 얻어지고, 퇴비에서

휘산된 질소성분은 무기태의 질소로서 보충할 수 있다.

○ 퇴비화 배기가스를 열교환해서 얻어진 배열로 가까운 시설원예

부분의 지온상승, 축사 세정수 가온, 퇴비를 가온시켜 건조와

후숙 촉진 및 배기 내의 이산화탄소를 시설원예에 사용해서 과

실 품질향상과 수확량증대가 추후 더 가능해질 것 이다.

○ 생물계폐기물 퇴비화시설의 악취저감효과는 확인되었으나, 회

수된 암모니아의 용도확대, 배기열량의 증대와 탄산가스의 효

율적인 활용 등의 시설원예농업에서 이용기술체계의 확립, 배

기열의 이용확대, 퇴비화과정의 온실가스감축 및 시설비와 운

영비절감 등이 장래의 기술개발과제이다.

나. 퇴비화악취의 생물학적 탈취처리과제8)

○ 생물학적 탈취법은 악취물질을 영양원으로 미생물이 증식하므

로 반영구적인 이용이 가능하며, 대부분의 경우가 약품을 사용

- 50 -

하지 않아서 안전성이 높고, 유지관리가 용이하며, 생물대사에

의한 처리로서 유해물질로 인한 2차공해가 없고, 자연계로부터

이용하므로 에너지절약, 비용절감 등의 효과가 있다.

○ 축산폐기물 퇴비화과정의 암모니아가스를 액체질소비료로 회수

하는 밀폐형 축분 퇴비화기술은 배기가스 내의 악취물질을 회

수해서 자원화 하는 실용화 기술보급촉진이 과제이다.

4. 축산폐기물 바이오가스 열병합발전시스템 과제와 대책

가. 가축분뇨 바이오가스플랜트의 과제와 전망

○ 건식메탄발효처리법으로 가축분뇨와 음식쓰레기 등의 지역 바

이오매스로부터 바이오가스를 생산해서 전기와 열에너지를 이

용하면, 화석연료절감, 재생에너지생산, 온실가스감축, 메탄발효

소화액 비료이용이 가능하다.

○ 가축분뇨 메탄발효는 음식쓰레기 등의 식품폐기물과 함께 혼합

처리가 가능하며, 원료수집, 바이오매스 건식메탄발효, 소화액

의 호기성퇴비화 및 액비화 등의 변환기술 및 변환제품의 활용

과 유통이용 등의 종합적인 전과정평가(LCA)20) 및 바이오매스

- 51 -

공급체인(BSC)31) 모델링분석이 선결과제이다.

○ 바이오연료와 바이오에너지를 얻기 위한 바이오매스사용으로 인

한 많은 장점이 에너지안정, 농촌개발, 온실가스감축 등의 잠재력

으로 확인되지만, 바이오매스 변환기술과 공급체인 등도 재생에너

지실용화에 큰 영향을 미친다. 바이오매스 공급체인은 상향식과

하향식의 바이오매스 공급체인으로 의사결정에서 내부적으로 상

호 연결된 혼합시스템이다. 모델링의 복잡성은 이러한 시스템을

설계할 때에 현저히 많아지므로, 모델링기법은 실제적으로 문제가

되는 요인을 충분히 고려해야 한다.

나. 소화액 재활용방안과 대책

○ 메탄발효 후에 소화액처리는 순환형 재생에너지 생산기술을 구

축하기 위해 매우 중요하다. 메탄발효시스템은 입지환경에 좌

우되는데, 도시근교의 경우에는 소화액을 하천에 방류하는 기

준을 충족하는 배수처리가 필요하므로 소요경비와 소비에너지

가 과제이다. 농촌지역에서 소화액은 액비로서 농지환원이 가

능하므로 배수처리비용을 절약하고 비료비용이 절감가능하다.19)

○ 가축배설물 액비는 액체상태로 균일성을 유지하고, 점착력이

낮고, 악취가 없어야 하며, 작물에 피해를 주지 않아야 한다.

- 52 -

발효가 불완전하면 악취가 발생하고 살포량이 과다하거나 불균

일하면 작물생육에 장해가 된다. 농경지 액비살포의 경우에 액

비 부숙도, 살포지역과 시기, 액비농도와 살포량을 고려해서 악

취를 방지하고 기생충과 세균성 미생물감염을 차단해야 된다.

○ 액비 품질인증을 위한 평가요소로서 질소, 인산 칼리 함량, 병

원성미생물, 중금속 함량여부, 악취 방지를 위한 액비 부숙도

등이 포함되어야 하며, 액비생산 공정의 표준화, 품질인증기준

의 규정화, 유통과정에서 발생하는 악취물질규제 및 작물에 필

요한 영양분요소 및 농도 등이 고려되어야 한다.

- 53 -

제 6장

결 론

○ 에너지와 환경문제, 지력증강과 토양개량 및 지구온난화방지와

생태계보전 등의 관점에서 축산폐기물 바이오매스 에너지화 및

퇴비화 등의 재활용시스템 LCA가 필요하다.

○ LCA를 이용한 가축분뇨처리 및 이용기술평가: 가축분뇨처리와

이용시스템의 환경측면 개선책 검토는 각종 처리 및 이용기술

이 환경영향에 미치는 가능성을 ①LCA를 이용한 가축분뇨처리

시설평가 및 ②가축분뇨처리와 살포시스템 LCA 등을 정량적으

로 파악해야 된다.

○ LCA를 활용한 지역가축분뇨 재활용시스템 검토: 시나리오별

재활용기술선택, 수거분뇨, 퇴비, 액비의 집배수송을 고려한 입

지장소의 선정, 수송경로선택 등이 검토과제이다.

○ 지자체별 폐기물바이오매스 에너지생산과 소비 및 환경보전을

위한 지역바이오매스 재활용산업 협동조합 설치하고, 지역자원

순환으로 열병합발전과 지력증강, 일자리창출 및 온실가스감축

- 54 -

등의 기후변화에 적응하는 산업을 육성할 지자체의 조례가 필

요하다.

○ 지역바이오매스 가운데 가장 많은 축산폐기물(가축배설물과 폐

사가축), 농림수산폐기물 및 음식폐기물 등의 바이오매스 재활

용은 수익성과 환경보전차원에서 결정 되는데 적자운영이 예상

되므로, 품질관리를 철저히 하고, 가치가 높은 순위로 재활용해

야 한다.

○ 바이오매스 발생에서 수집, 운반, 변환, 저장, 수송, 이용 등의

전과정에서 활용을 상호 유기적으로 연결하고, 퇴비 한 종류

보다 연료, 토양 개량재 및 기타 재료전환 등의 다양한 용도로

재활용해야 한다.

○ 지역바이오매스 재활용산업 협동조합설립은 지역 경종농가와

축산농가 중심의 바이오매스 자원화산업 LCA 및 바이오매스

공급체인(BSC: biomass supply chain) 모델링 분석결과기준에

의한 지역 바이오매스재활용 환경경영 시스템개발이 향후과제

이다.

- 55 -

참고문헌

1. 홍지형, “생물계폐기물 퇴비화 악취물질의 자원화 회수처리기술”,

한국도시환경학회지, 10(3), pp.341～343, 2010

2. 홍지형, “우리나라 축분 퇴비 생산 및 이용시스템 개선 방안”, 한

국도시환경학회지, 9(2), pp.1～5, 2009

3. 홍지형 “가축배설물 처리이용 평가 및 효율적 활용방안”, 한국축

산시설환경학회지, 15(1), pp.69～74, 2009

4. 홍지형, “가축배설물 탄화처리와 탄화물 이용”, 한국도시환경학회

지, 8(1), pp.1～4, 2008

5. 홍지형, “순환형 사회를 위한 가축배설물 자원화 과제”, 한국도시

환경학회지, 8(2), pp.9～12, 2008

6. 홍지형, “축분 퇴비화 운영실태 및 퇴비 부숙도에 관한 연구”, 한

국도시환경학회지, 6(2), pp.13～19, 2006

7. 홍지형, “순천시의 가축배설물 처리 및 이용실태에 관한 연구”, 도

시환경학회지, 5(2). pp.1～9, 2005

8. 홍지형, “퇴비화 암모니아 휘산의 축분퇴비 생물학적 탈취처리”,

한국도시환경학회지, 5(1), pp.1～11, 2005

9. 홍지형, “가축분뇨퇴비품질 기준 및 퇴비화 악취 저감기법”, 한국

축산시설환경학회지, 9(1), pp.57～60, 2003

10. 홍지형,“농축산폐기물퇴비화”, 한국농업기계학회지, 26(1), pp.67～

73, 2001

- 56 -

11. 홍지형,“축사와 퇴비시설 취기 제어를 위한 생물학적 탈취기술”,

한국축산시설환경학회지 6(3), pp. 153～160, 2000

12. 홍지형 등 “축산폐기물 자원화”, 동화기술, pp.56～124, 1999

13. 한국유기성페기물자원화협의회, “농축산폐기물의 퇴비화”, 동화기

술, pp.89～157, 1995

14. 환경부 “폐기물 에너지화 기술현황 및 시장전망”, 미래 유망 환

경산업기술 세미나, pp.67～88, 2013

15. Doi, K. "Evaluation methods of biomass total use scenario in

the regions", Environmental Technology(In Japanese), 38(3),

pp.197～202, 2009

16. Elwell, D. L. et al., “Composting hog manure/sawdust mixtures

using intermittent and continuous aeration: ammonia emissions”,

Compost Science and Utilization, 10(2), pp. 142～149, 2002

17. Epstein E., "The Science of Composting", Technomic

Publishing Co. Lancaster, Penn., pp.107～136, 1997

18. Fukumoto, Y. et al., "Patterns and quantities of NH3, N2O and

CH₄ emissions during swine manure composting without

forced aeration-effect of compost pile scale", Bioresource

Technology 89, pp.109～114, 2003

19. Haga, K. "Compost production and utilization as biomass from

animal wastes", Environmental Technology(In Japanese), 38(3),

- 57 -

pp.165～170, 2009

20. Hishinuma T, Kurishima H, Yang C, Genchi Y. , "Using a life

cycle assessment method to determine the environmental

impacts of manure utilization: biogas plant and composting

systems", Australian Journal of Experimental Agriculture, 48,

pp.89～92, 2008

21. Hoki, M.,"Biomass utilization in southeast asian countries-

present situation and future subjects", Environmental

Technology(In Japanese), 38(3), pp.184～188, 2009

22. Hong, J. H. et al., "Compost biofiltration of ammonia gas from

bin composting", Bioresource Technology, 96(6), pp.741～746,

2005

23. Hong, J. H. et al., "Woodchips biofilter performance of

ammonia gas from composting manure", Compost Science and

Utilization, 12(1), pp.25～30, 2004

24. Hong, J. H. et al., "Biofiltration of ammonia emissions from

dairy manure composting", Waste Recycling and Management

Research, 7(1), pp.63～73, 2002

25. Hong, J. H. “Biological control of composting odor and gas

emission" Journal of Korean Society of Urban Environment,

4(1), pp.23～31, 2004

- 58 -

26. Kuroda et al., "Emissions of malodorous compounds and

greenhouse gases from composting swine feces", Bioresource

Technology 56, pp 265～271, 1996

27. Osada, T. et al., "Evaluation procedure of malodor gases

emission from livestock waste management", Environmental

Technology(In Japanese), 35(12), pp.897～901, 2006

28. Park, K. J. et al., "Present state and perspective of livestock

manure treatment in Korea" Proc. of 2008 Joint Conf. of

Sunchon-Taiwan Univ. in Bioresource and Agr., 10(4), pp.14～

19, 2008

29. Park, K. J. et al., "Control of composting odor using

biofiltration" Compost Science & Utilization 10(4), pp.356～362,

2002

30. Shane M. Troy et al., "Effect of sawdust addition on

composting of separated raw and anaerobic digested pig

manure", Journal of Environmental Management, 111, pp.70～77,

2012

31. Sharma, B., et al. "Biomass supply chain design and analysis:

Basis, overview, modeling, challenges and future", Renewable

and Sustainable Energy Reviews, 24, pp.608～627, 2013

32. Shinogi, Y. "Making plan and achievement of biomass refinery

- 59 -

systems at rural area case study at Miyako-island, Okinawa,

Japan", Environmental Technology(In Japanese), 38(3), pp.154～

159, 2009

33. Takahara, Y. "Odor characteristics and control of livestock

facilities," Environmental Technology(In Japanese), 35(12),

pp.886-892, 2006

34. Takahashi, M. "Offensive odor occurrence and deodorization

countermeasure from livestock breeding facility and composting

facility of livestock excreta" Environmental Technology(In

Japanese), 35(12), pp 893～896, 2006

35. Xiao D. "Study on characteristics of fermentation of waste

biomass by dry type methane fermentation method", Doctor

Thesis of Hokkaido University, 2007

36. Xiao D., Matsuda J., Liu B., Ohmiya K., "Mesophilic dry

anaerobic co-digestion of municipal solid waste and swine

manure", J. JSAM, 70(2), pp.72～79, 2008

37. Antonio Pantaleo et al, "Assessment of optimal size of

anaerobic co-digestion plants: An application to cattle farms in

the province of Bari(Italy), Renewable and Sustainable Energy

Reviews, 20, pp.57～70, 2013

38. Hiroko Yoshida et al, "Evaluation of organic waste diversion

- 60 -

alternatives for greenhouse gas reduction", Resources,

Conservation and Recycling, 60, pp.1～9, 2012

39. Hishinuma. T, "Assessment of environmental aspects at

livestock manure treatment and food residuals utilization from

LCA", J. JSAM, 74(3), pp.168～173, 2012

- 61 -

저자소개

홍 지형

․서울시립대학교 농공학과 농학사(1969)

․일본 Hokkaido 대학 대학원 농학박사(1986)

․순천대학교 산업기계공학과 교수(1979-2011)

․현, 한국과학기술정보연구원 전문연구위원 겸 순천대 명예교수

․저서 : 축산폐기물자원화(1999, 동화기술) 등 다수

이 복춘

․서울대학교 공과대학 화학공학 공학사(1969)

․ LG엔지니어링 상무이사, 환경기술사

․현, 한국과학기술정보연구원 전문연구위원

․저서: 수자원 보호를 위한 부영양화 대책 등 다수

진 영섭

․연세대학교 공과대학 세라믹공학과 공학사(1979)

․ASAHI Glass Engineering 상무이사, 환경기술사

․현, 한국과학기술정보연구원 전문연구위원

․저서: 휘발성 유기 화합물 제어기술 최신동향 등 다수

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요 약

축산폐기물 바이오매스의 환경에너지문제 극복과 재활용은 장래에 한

국축산업의 미래를 걸머지고 있다. 비료자원과 에너지회수 변환기술은

환경보전기술과 직결된다. 축산폐기물 바이오매스 산업의 지속가능성은

지역 자원순환 활성화 및 기후변화와 정보통신 산업 진흥에 달려있다.

축산폐기물 바이오매스를 적정하게 관리하고 환경과 조화된 지속 가능

한 농업생산을 추진하는 재활용시스템은 메탄발효 바이오에너지회수 및

소화액의 퇴비와 액비 등의 유기비료생산이 가장 바람직하다.

저비용, 고품질의 퇴비와 액비 및 온실가스감축 등의 생산기술, 퇴비와

액비의 지역 자연자원 순환이용, 메탄발효 후의 바이오에너지회수와 이

용 및 소화액의 액비이용 등을 촉진하기 위한 지역 바이오매스산업 협

동조합 육성전략에 관한 정책추진 및 연구개발 등이 향후과제이다.

퇴비화처리는 온실가스 배출량이 많은 처리 방법으로서 배출량의 감

축, 온실가스 재활용 및 생물학적 탈취와 액비화처리 등의 실용화보급

이 중요하며, 제품화된 퇴비와 액비 등을 경종농가에 활용하기 위해서

는 품질이 안정되고, 악취와 유해물질이 없는 지역 축분 퇴비화 재활용

시스템 LCA가 필요하다.