서울시민을 대상으로 퇴비화 및 퇴비에 대한 일반시민의 의식조사를 실시하였다. 대부분의 시민들이 음식물쓰레기의 처리문제를 심각한것으로 인식하고 있었으며 응답자의 91.9%가 음식물쓰레기로 퇴비를 만들수 있다는 사실을 알고 있었다. 또한 화학비료보다 음식물쓰레기로 만든 퇴비를 선호하고 있었으며 가축분뇨로 만든 퇴비보다 음식물쓰레기로 만든 퇴비의 품질을 더 좋게 생각하고 있었다. 그리고 화학비료를 주고 재배한 채소보다 퇴비를 주고 재배한 채소를 좋게 생각하고 있었으며 10~20%정도의 비싼가격을 감수할 의사가 있었다. 또한 대다수의 사람들이 퇴비화를 위한 분리배출에 대해 협조할 의사를가지고 있었으며 음식물쓰레기는 소각이나 매립보다 퇴비화로 처리해야 한다고 생각하고 있었다.
음식물쓰레기중 다량 함유된 식염은 음식물쓰레기 퇴비의 농업적 이용을 저해하는 가장 큰 요인으로 알려져 있으며, 본 연구는 농업적으로 안전하게 사용할 수 있는 음식물쓰레기 퇴비제조를 위하여 식염 함량이 낮은 부재료로 희석하는 방안을 시험하였다. 시험재료로 사용된 건조음식물쓰레기, 발표음식물쓰레기, 생음식물쓰레기는 생돈분, 톱밥, 왕겨 등과 혼합하여 $1m^3$ 규모로 퇴적하여 12주간 퇴비화하였다. 퇴비화과정중 온도, 탄질율, 암모니아가스 발생량을 주기적으로 조사하였고, 최종퇴비의 부숙도, 식물독성, 화학적 특성 등을 분석하였다. 탄질율은 퇴비화과정 동안 지속적으로 감소하였으나 최종/최초 탄질율의 감소는 크지 않았다. 퇴비더미의 온도와 6주째 암모니아가스 발생량을 고려할 때 모든 음식물쓰레기는 40일 전후에 퇴비화가 종료되는 것으로 판단되었고, 최종퇴비의 부숙도, 식염함량, 식물독성의 결과로부터 음식물쓰레기 종류별로 퇴비제조에 이용 가능한 몇 가지 배합비율을 선발하였다. 그러나 음식물쓰레기중 과다 함유된 식염을 희석하기 위하여 과량의 톱밥 또는 왕겨를 첨가한 때문에 최종 퇴비의 탄질비가 높고, 비료성분인 총 N-P-K 함량이 낮아 보다 양질의 음식물쓰레기 퇴비를 제조하기 위해서는 식염함량이 낮은 질소원 개발 또는 무기질 질소비료를 적절히 혼합하는 방안이 필요할 것으로 판단되었다.
음식물쓰레기를 원료로 제조한 퇴비(이하 음식물쓰레기퇴비라 한다)의 경우 염분함량이 높고 이물질이 섞여 있어 생산된 퇴비가 원활히 사용되지 못하고 적체되는 문제점이 발생하고 있어, 수요의 확대가 필요한 실정이다. 축분을 원료로 퇴비를 제조하는 경우 수분조절제로 쓰이는 톱밥의 가격이 높아 톱밥의 대체재로 개발이 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 음식물쓰레기와 톱밥(수분조절제)을 원료로 제조한 퇴비를 축분의 수분조절제로 사용하기 위한 가능성을 파악하기 위하여 수행하였다. 실험방법은 호기성으로 유지되도록 공기가 공급되는 4개의 퇴비화 장치에 음식물+톱밥, 축분+톱밥, 음식물+부숙퇴비, 축분+부숙퇴비의 시료를 투입하여 퇴비화 진행상태와 온도, pH, 함수율, 중금속 항목 등을 조사하였다. 실험결과 음식물쓰레기를 자원화 후 발생되는 부숙퇴비를(음식물과 톱밥이 퇴비화된 물질을 의미함) 음식물과 가축분에 수분조절제로 투입하여 혼합한 함수율은 음식물이 72~77%, 축분은 64~65%로 나타나 적정 퇴비화 진행을 촉진하기 위해서는 건조하여 사용하는 것이 필요하다고 판단되었으며 부숙퇴비를 음식물쓰레기의 수분조절제로 사용하는 경우 부산물퇴비 기준인 염분1%를 맞추기가 어려웠으나 가축분의 희석효과로 인하여 부숙된 퇴비의 염분농도가 낮아져 기준이하로 유지가 가능한 것으로 나타나 부숙퇴비를 이용하여 염분문제를 해결할 수 있는 가능성을 발견하였다.
음식물 쓰레기로 만든 퇴비 중의 염분함량을 1% 이하로 조절하기 위해 지금까지 여러 가지 방법이 개발되었다. 그러나 이런 방법들은 침출수 과다로 인한 환경오염 또는 높은 설치비 등의 문제를 가지고 있어 실용화에 어려움이 있다. 염분이 충분히 제거되지 않은 음식물 쓰레기로 만든 퇴비를 농지에 사용할 경우 염해로 인한 식물의 성장 장애 및 염류축적이 일어날 수 있다. 본 연구는 음식물 쓰레기 퇴비에 함유된 염분을 $KHSO_5$, $KHSO_4$, $K_2SO_4$로 구성된 삼중염을 이용하여 분해하는 방법이며 기존 화학적 처리방법과 달리 염분을 분해하여 칼륨비료의 원료인 KCl로 전환시켰다. 또한 음식물 쓰레기 퇴비화 발효설비에서 음식물 쓰레기 600톤에 삼중염을 적용해본 결과 발효시의 온도가 평균 $5^{\circ}C$가 상승되었다. 온도상승과 함께 전처리 공정 및 발효공정에서 현저한 악취저감 효과가 나타났으며 이는 삼중염으로 인한 염분함량 감소로 호기성균의 활성화 및 악취원인물질을 효과적으로 제거하기 때문이다.
도시형 음식물 쓰레기 처리를 위한 감량 퇴비화 장치개발에 대한 연구의 일환으로 폭 3m, 길이 21.36m, 높이 3.95m의 $300m^3$ 규모의 음식물 쓰레기 감량 퇴비화 장치를 이용하여 1단계로 매일 각각 $2m^3,\;3.5m^3$ 씩 49일간 음식물 쓰레기를 투입하여 투입량에 따른 공정의 효용성과 공정중의 성분 변화 및 투입 음식물 쓰레기에 대한 감량율을 조사하였다. 장치내 퇴비단의 온도는 투입량에 관계없이 모두 평균 $60^{\circ}C$ 이상 유지되었으며, 최종 생산퇴비의 수분함량은 각각 43.6%와 47.2였다. 최종 생산 퇴비의 pH는 각각 6.2, 6.6이었고 유기물 함량은 각각 84.3%와 79.6%였다. $K_2O,$ CaO과 NaCl등의 양이온은 투입 기간이 증가할수록 퇴비에 농축되었는데, 특히 최종 생산퇴비중 NaCl은 1단계 4.62%, 2단계 4.92%로 매우 높게 조사되었다. 1단계와 2단계의 최종 생산 퇴비의 Pb, Cu, Cr, Ni, Cd는 각각 37.82㎎/㎏, 56.87㎎/㎏, 9.8㎎/㎏. 22.21㎎/㎏, 3.69㎎/㎏과 44.55㎎/㎏, 95.54㎎/㎏, 12.22㎎/㎏, 24.94㎎/㎏, 3.86㎎/㎏로 조사되었다. 한편 음식물 쓰레기 투입량에 따른 본 장치의 음식물 쓰레기 감량율은 초기에 투입한 Wood chip의 분해율을 고려할 경우 실제적인 음식물 쓰레기 부피기준 감량율은 1단계 78.8%, 2단계 77%로 98일간의 평균 77%의 우수한 감량효율을 나타내어 본 처리장치가 도시형 음식물 쓰레기 퇴비 장치로 이용이 가능함을 알 수 있었다.
우리나라 음식물쓰레기의 특징은 높은 수분함량과 고농도의 염분(NaCl)을 함유한다. 음식물쓰레기 수분함량은 가정의 경우 80.0%이고 음식점이나 농수산물시장에서 발생되는 것은 각각 76.9%와 90.0%의 함량을 가지며 염분 함량은 가정쓰레기와 음식점쓰레기가 각각 3.36%와 4.84%를 함유하고 있다. 음식물쓰레기 퇴비 중 염분함량을 1% 이하로 조절하기 위해 지금까지 여러 가지 방법이 개발되었다. 그러나, 이런 방법들은 침출수 과다로 인한 환경오염 또는 높은 장치비 등의 문제를 가지고 있어 실용화에 어려움을 가지고 있다. 염분이 충분히 제거되지 않은 음식물쓰레기 퇴비를 농경지에 사용할 경우 염해로 인한 식물의 성장장애 및 염류축적이 일어날 수 있다. 본 연구는 음식물쓰레기 퇴비에 함유된 염분을 $KHSO_5$, $KHSO_4$, $K_2SO_4$로 구성된 삼중염을 이용하여 분해하는 방법이며, 기존 화학적 처리방법과 달리 염분을 분해하여 칼륨비료의 원료인 KCl로 전환시켰다. 또한 상추재배시험 결과 음식물쓰레기 퇴비와 삼중염을 처리한 음식물쓰레기 퇴비 간에는 발아율 및 성장상태에서 많은 차이를 나타냈다.
음식물쓰레기 퇴비사용에 따른 감 과실의 특성 변화는 경도, 당도 등이 증가하였으며, 상주둥시의 경우 색이 더욱 밝아지고 과육이 황색 빛을 많이 띄게 되고, 갑주백목의 경우 색이 다소 어두워지는 반면 붉은색을 많이 띄는 특징을 나타내었다. Total phenol 함량과 가용성 탄닌은 음식물쓰레기 및 음식물 퇴비 처리에 의해 감소하는 경향을 나타내어 떫은맛이 다소 줄어들리라 판단되었고, 비타민 C의 함량이 일반비료에 비해 증가하여 상큼한 맛을 더 많이 느끼게 될 것이라 생각되었다. 음식물쓰레기 퇴비사용에 따른 수확한 감과실의 저장성을 검토하여본 결과 상온저장 시에는 음식물 쓰레기 처리에 의한 저장성의 증대는 기대하기 어려웠으나 저온저장 시에는 음식물 쓰레기 퇴비 처리에 의해 경도가 상당기간 유지되는 것으로 나타나 음식물 쓰레기 퇴비사용이 상온저장조건에서 미치는 영향은 크지 않으나, 저온저장조건에서는 감과육의 물성 및 성분 조성에 효과적인 영향을 미칠 수 있다고 판단된다.
음식물쓰레기는 우리 생활쓰레기의 약 30%를 차지하여 단일 항목으로 가장 많은 점유율을 차지하는 것으로서 그 처리에 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다. 가정에서 발생하는 음식물쓰레기는 음식물쓰레기 봉투에 넣어진 후 운반되어 매립, 소각 및 퇴비나 사료로서 재활용되는 것이 일반적인 처리방법이다.(중략)
음식물쓰레기의 발생량과 조성점유율이 증대됨에 따라 음식물쓰레기의 효율적인 처리 및 처분이 쓰레기 관리행정의 성공여부를 좌우하므로 도시규모별, 발생원별 음식물쓰레기의 양과 조성 그리고 단위 가정 및 퇴비화 의무대상업소에서의 배출현황을 조사하여 이를 통한 수거체제를 고찰하였다. 대전시와 충청남도 5개 표본도시로부터 조사한 음식물쓰레기의 연평균 조성은 50%를 넘고 있으며 주택가, 아파트, 상가지역간 조성비의 차이는 거의 없다. 종이류가 약 25% 정도를 유지하고 있기 때문에 매립장에 유입되는 일반폐기물의 75% 이상이 퇴비화로 처리가 가능하다. 음식물쓰레기 발생원단위는 단위가정조사의 경우 200~250g/인 일이며 매립장에서 전체 발생 쓰레기를 기준으로 조사할 경우 380~400g/인 일이다. 이는 가정의 구성원이 가정에서보다 가정 밖에서 2배에 가까운 음식물쓰레기를 배출하고 있음을 시사해 주고 있다. 음식물쓰레기 감량화 의무대상업소인 연구소와 관공서의 음식물쓰레기 원단위는 각각 166g/인 일과 215g/인 일로 조사되었고 대중음식점의 경우 수준에 따라 발생원단위는 현저하다. 고급인 경우 670g/인 일, 중급은 190g/인 일 그리고 대중음식점은 평균 60g/인 일이다. 1급 호텔의 경우 400g/인 일이며 집단급식소인 대학교 학생회관의 경우 170g/인 일로 조사되었다. 가정용 퇴비화 용기내에서 자연감량율은 1일 3~4%의 수준을 나타내고 있다.
본 연구는 실험실 규모의 회분식 반응기로 음식물쓰레기와 돈분을 퇴비화하였으며, 수분, C/N비 및 비중 조절재로써 톱밥과 코코넛 피트를 사용하였다. 첨가재로 톱밥만을 이용하여 생산된 퇴비와 톱밥과 코코넛 피트를 이용하여 생산된 퇴비를 비교하여 볼 때, 전자가 후자보다 감량율과 분해율이 약간씩 높게 나타났다. 이는 코코넛 피트가 톱밥보다 보습력이 뛰어났기 때문이며, 초기 수분량이 낮고, 통기성이 좋아 적정의 비중조절이 가능하여 호기성 발효를 촉진할수 있었다. 음식물 쓰레기만에 의한 퇴비는 그 비료성분이 부산물 비료의 기준을 만족시킬 수 없으며, 따라서 음식물쓰레기와 돈분을 동일 비율로 혼합하여 양질의 퇴비를 생산할 수 있었다. CEC값은 평균적으로 63.8me/100g 이었다. 톱밥의 높은 C/N비 때문에 퇴비화 초기의 C/N비는 적절하게 조절되었다. C/N비(>40)가 높을수록 감소율이 컸으며, 퇴비화하는 동안의 C/N비는 점점 향상되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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