국내에서 발생되는 고형폐기물 중 자원으로 재활용 가능한 유기성폐기물은 하수슬러지, 음식물류폐기물, 축산분뇨 등을 대표 할 수 있다. 이들 유기성폐기물은 환경적인 측면에서 볼 때 다른 유기성 폐수 및 폐기물에 비하여 오염부하량이 상대적으로 높지만, 이를 생물자원 (Biomass)으로 인식하고 이용 할 경우 지구온난화와 같은 환경문제 뿐만아니라 향후 자원고갈문제를 동시에 해결할 수 있는 대체에너지 자원이다. 유기성폐기물을 대체에너지 자원으로 효율적으로 이용하기 위해서는 우선적으로 국제적 환경규제와 에너지 정책에 능동적으로 대응할 수 있는 자원순환형 폐기물관리 시스템 구축이 필요하며, 이를 위한 체계적인 정책적 지원책과 기술 개발이 뒷받침 되어야 할 것이다. 자원 재활용과 에너지회수 기술에 있어 혐기성소화(anaerobic digestion)는 유기성폐기물의 효과적인 감량화, 재이용화, 안정화를 만족시키는 동시에 유용 에너지원인 메탄가스를 회수할 수 있는 바이오가스 전환기술로 최근에 주목을 받는 biotechnology 중의 하나로 자리매김 하고 있다. 특히, 소비자원의 대부분이 해외에 의존하는 국내현실과 최근 고유가에 따른 국가 에너지 정책을 제고해야하는 현 시점에서 유기성폐기물을 이용한 바이오가스화 기술을 널리 보급하기 위해서는 요소기술 개발과 정부의 적극적인 정책적 지원 방안이 마련되어야 할 것이다.
천연자원의 고갈과 온실가스의 감축은 우리가 당면하고 있는 현안이다. 이러한 이유로 폐기물의 재활용은 국제사회적으로도 큰 관심사이며, 국내에서도 비용 대비 효과적인 처리 및 재활용 기술의 개발이 지속적으로 이루어져야 하는 과제를 안고 있다. 본 연구에서는 유기성 폐기물의 처리 및 재활용에 따른 비용원단위 등을 비교 분석 함으로써 효과적인 자원화 방안에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서 조사된 유기성 폐기물은 폐수처리오니류, 공정오니, 동 식물성 잔재물 등이며, 해당 폐기물을 배출하는 80개 사업장을 대상으로 처리현황 및 처리비용을 조사하였다. 유기성 폐기물의 경제성 있는 적정 처리방법은 퇴비화와 시멘트 부원료로 사용되는 것으로 나타났다. 유기성 폐기물의 성상, 유해물질 등에 따라 경제성 분석이 다를 수 있겠지만, 조사대상 업체로부터 현실적인 폐기물의 처리결과를 바탕으로 분석하였다. 특히, 유기성 폐기물을 퇴비화 제품으로 재활용한다면, 비료의 원료가격 등이 상승됨에 따라 비료가격은 증가 추세로 보이기 때문에 경제적인 효과가 있을 것으로 판단된다. 유기성 폐기물의 안정적인 처리 및 재활용을 위해서는 폐수처리오니 등 유해특성을 갖고 있는 폐기물과 유기성 폐기물의 재활용 처리시 기술적 어려운 점인 악취, 침출수, 이물질에 대한 기술적인 노력을 기울여야 할 것이다.
본 논문은 쓰레기 소각로에서 발생하는 폐열을 활용하여 유기성 폐기물의 재활용하는 방안을 제시한다. 파쇄된 유기성 폐기물을 증류 건조시켜 건조된 고형물과 응축수로 분리하여 응축수는 액비나 탈취제로 활용하고 고형물은 단미사료로 활용하는 완벽한 재활용시스템이다. 탈리액의 해양투기가 금지될 경우 탈리액을 획기적으로 줄이는 대안이라 여겨진다.
본 연구에서는 국내 유기성 폐기물의 발생 현황과 자원화 가능성을 산출, 평가하고 현재의 퇴비화 처리 및 이용을 조사한 후 앞으로의 활성화 방안을 제시하였다. 먼저, 유기성 폐기물의 대표격인 음식물찌꺼기는 정부의 꾸준한 감소노력으로 점차 발생량이 감소하고 재활용율도 '97년 9.6%까지 점차 증가하는 추세에 있음을 알 수 있었다. 그러나 이러한 재활용율은 아직 미진한 수준으로 더욱 더 향상시키는 것이 필요하며 적극적인 분리수거, 재활용 체계 구축이 꾸준히 진행되어야 하는 것으로 판단되었다. 한편 '97년 전국 축산분뇨의 발생량은 126,339톤/일로서 '94년 발생량 112,750톤/일 보다 11.2%가 증가한 것으로 산출되었고, 전국 77개소의 하수종말처리장에서 발생되는 하수처리슬러지는 '96년도에 하수처리량의 0.03%에 달하는 하루 3,500톤 정도가 발생되는 것으로 나타났다. 사업장 일반 유기성 폐기물과 별도의 관리를 필요로 하는 사업장 지정 폐기물 중 유기물류 등 '96년도 전체 유기성 산업폐기물의 잠재에너지함량은 연간 288만TOE로 산출되었으며 이는 '96년 우리나라 1차에너지 총소비량 1억6천5백만TOE (통상산업부, 1997)의 1.75%에 달하는 것으로 평가되었다. 이중 폐수처리 오니는 재활용율이 31%대에 그치고 상대적으로 매립처리의 비율이 높은 상태로서 발생량이 큰 것을 감안할 때 향후 보다 더 재활용에 대한 고려가 필요한 것으로 분석되었다. 퇴비화 원료는 주로 축산폐기물, 인분, 식품가공 부산물, 어박류, 부엽토, 톱밥 등이었으며, 최근에 이르러 비로소 음식물쓰레기, 오니류의 퇴비화가 시도되고 있었다. 퇴비생산량은 '96년 4월 현재 288개 생산업체에서 약 42만톤 정도를 생산하고 있었으며, 농업용으로의 사용이 가장 많았고 그 외 산림용이나 조경용으로의 사용은 매우 제한되어 있었다. 결론적으로, 퇴비 이용의 활성화를 위해 퇴비제품 규격의 표준화, 퇴비분석 및 품질관리 방법의 확립, 분리수거 및 퇴비화를 통한 품질 개선 등이 필요한 것으로 사료되었다. 특히 도시 산업 유기성 폐기물 퇴비의 사용 증대를 위해 확실한 부숙퇴비의 생산과 함께 중금속 등 유해물질을 줄이는 것이 퇴비 생산량의 증가 못지 않게 중요하다 판단되었다.
본 논문은 고온 고압 수증기를 활용한 유기성 폐기물의 가수분해현상과 이를 이용한 퇴비 등의 재활용 방안을 제시한다. 사료화의 경우는 3.27 기압 $135^{circ}C$ 전후의 포화수증기로 교반처리하여 영양소 파괴를 줄이고 멸균 및 가수분해가 일어나게 하여 소화가 잘되는 사료를 만들 수 있고, 퇴비화의 경우는 16기압. $200^{circ}C$ 전후의 포화수증기로 교반처리하여 가수분해, 산가수분해, 열분해 및 탄화가 일어나도록 하여 목초액과 활성탄을 함유한 보온성, 보비성 및 통기성이 양호한 퇴비를 만든다. 응축수는 액비로 사용가능하므로 완전 재활용이 가능하다.
근래 우리나라에는 음식물류 폐기물 등 유기성 폐기물과 관련하여 두 가지 주요한 정책이 추진되었다 하나는 1995 년에 전면 시행된 폐기물 종량제이고 또 하나는 폐기물관리법에 의한 유기성폐기물의 매립금지 조치이다. 이 두 정책의 시행으로 유기성폐기물의 발생원 감량과 퇴비화 및 사료화 등 재활용 기술의 발전이라는 긍정적인 효과를 거 두고 있으나 다른 한편으로는 법률적, 재활용의 하부구조, 기술적 측면에서 음식물류 폐기물 정책을 추진하는데 걸림돌로 작용하는 잠재된 문제점도 공존하고 있다. 본 연구에서는 음식물류 폐기물 자원화 정책의 문제점을 살펴보고 이에 대한 개선방안을 제시하고자 한다.
동 식물성잔재물의 재활용을 활성화하기 위해서는 동 폐기물에 대한 배출원, 배출량과 처리방법 등에 대한 통계가 세부적으로 작성되어 이를 재활용하려고 하는 폐기물재활용업자가 이에 대한 정보를 쉽게 얻을 수 있어야 하고, 법규에서 재활용을 허용하는 방법이 적정하여야 한다. 본 연구에서는 이를 위해 우리나라의 동 식물성잔재물의 세부 분류와 법규에서 허용하는 재활용 가능 유형의 적정성을 검토하였다. 또한, 세부 분류의 개선방안을 마련하기 위해 유럽과 일본의 동 폐기물에 대한 세부 분류를 문헌을 통해 조사하였고, 국내의 동 폐기물의 재활용 현황을 파악하기 위해 동 식물성유 제조업과 전분 및 당류 제조업체와 이들 업종에서 발생하는 동식물성잔재물을 재활용하는 업체에 대한 현장방문 조사를 실시하였다. 그 결과를 바탕으로 폐기물관리법 시행규칙의 세부분류와 재활용 가능 유형의 개선방안을 제시하였다.
본 연구에서는 유기성 폐기물의 분해시 발생되는 열을 재활용하고, 혐기성 소화액의 퇴비화를 위한 혐기성 소화 - 고온 호기법(Anaerobic Digestion-Thermophilic oxic process, ADTOP)을 고안하고, 유기물 분해와 수분의 증발 그리고 생성열의 적용성을 검토하였다. 유기성 폐기물인 중화요리 잔반은 TOP에 의해 완전처리가 가능하며, 최대 용적부하는 $55kg/m^3{\cdot}d$, 투입된 수분은 거의 완전히 증발되었으며 탄소수지에 의한 탄소성 유기물의 이산화탄소 전환율은 90.5%이었다. 고온 혐기성 소화를 위한 적정온도(약$55^{\circ}C$)를 유지하기 위한 최소용적부하는 $45.0kg/m^3{\cdot}d$이었다. 혐기성 소화조의 온도는 수리학적 체류시간이 짧아짐에 따라 지수적 온도강하를 나타내었으며 고온 혐기성소화를 위한 최소 HRT는 약 10일 정도로 판단된다. 따라서 고온 호기법을 이용한 유기성폐기물의 처리시 발생되는 열에너지는 혐기성 소화와 같은 체류시간이 비교적 긴 공정에서 효과적일 것으로 판단된다. 혐기조의 유기물 부하 $1.1kg-COD/m^3{\cdot}d$, 고온 호기조 유기물의 투입량 $50kg/m^3$, 공기 유입량 $250{\ell}/m^3{\cdot}min$의 조건에서 혐기성 소화효율은 90% 이상으로 나타났다.
본 연구는 생활계폐기물 중 별도로 분리 배출되어 재활용 선별장으로 반입된 재활용 폐기물에 대한 수집운반에서부터 최종처리까지의 흐름을 분석하였다. 연구는 실제 현장조사를 기본으로 실시하였으며, 조사 결과, 최종 재활용 측면에서는 대체적으로는 적정 처리가 이루어지는 것으로 파악 되었으나, 불필요한 이동 및 중간처리 경로를 통해 처리되는 품목이 상당수 있는 것으로 조사되었다. 지자체에서 선별된 폐자원을 처리 또는 수집운반 하는 업체들은 오로지 경제성 원리에 입각한 폐기물 처리비와 운반비 차익을 주요 수익원으로 하기 때문에 불필요한 중간단계 및 장거리 폐기물 이동현상이 나타나게 된다. 따라서 합리적인 자원순환망 구축을 위한 첫 번째 단계는 폐기물 발생원의 근거리에 있는 재활용업체에서의 우선처리원칙이 필요하며, 필요에 따라 인근 지역의 폐기물을 동시에 처리 할 수 있는 광역처리체계 도입이 타당하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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