• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.101-101
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• 2010

Anaerobic digestion(AD) is the most promising method for treating and recycling of different organic wastes, such as organic fraction of municipal solid waste, household wastes, animal manure, agro-industrial wastes, industrial organic wastes and sewage sludge. During AD, i.e. organic materials are decomposed by anaerobic forming bacteria and fina1ly converted to excellent fertilizer and biogas which is a mixture of carbon dioxide and methane. AD has been one of the leading technologies that can make a large contribution to produce renewable energy and to reduce $CO_2$ and other green-house gas(GHG) emission, it is becoming a key method for both waste treatment and recovery of a renewable fuel and other valuable co-products. Currently some 80% of the world's overall energy supply of about 400 EJ per year in derived from fossil fuels. Nevertheless roughly 10~15% of this demand is covered by biomass resources, making biomass by far the most important renewable energy source used to date. The representative biofuels produced from the biomass are bioethanol, biodiesel and biogas, and currently biogas plays a smaller than other biofuels but steadily growing role. Traditionally anaerobic digestion applied for different biowaste e.g. sewage sludge, manure, other organic wastes treatment and stabilization, biogas has become a well established energy resource. However, the biowaste are fairly limited in respect to the production and utilization as renewable source, but the plant biomass, the so called "energy crops" are used for more biogas production in EU countries and the investigation on the biomethane potential of different crops and plant materials have been carried out. In Korea, with steadily increasing oil prices and improved environmental regulations, since 2005 anaerobic digestion was again stimulated, especially on the biogasification of different biowastes and agro-industrial biomass including "energy crops". This study have been carried out to investigate anaerobic biodegradability by the biochemical methane potential(BMP) test of animal manures, different forage crops i.e. "energy crops", plant and industrial organic wastes in the condition of thermophilic temperature, The biodegradability of animal manure were 63.2% and 58.2% with $315m^3CH_4/tonVS$ of cattle slurry and $370m^3CH_4/tonVS$ of pig slurry in ultimate methane yields. Those of winter forage crops were the range 75% to 87% with ultimate methane yield of $378m^3CH_4/tonVS$ to $450m^3CH_4/tonVS$ and those of summer forage crops were the range 81% to 85% with ultimate methane yield of $392m^3CH_4/tonVS$ to $415m^3CH_4/tonVS$. The forge crops as "energy crops" could be used as good renewable energy source to increase methane production and to improve biodegradability in co-digestion with animal manure or only energy crop digestion.

• 유기물자원화
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• 제25권3호
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• pp.99-111
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• 2017

본 연구는 유기성폐자원 (가축분뇨, 음식물류폐기물, 음식물류폐수 등)을 병합 소화하는 시설을 대상으로 적정 설계 기준치를 충족하기 위한 설계 및 운전 기술지침서 마련하고자 현장조사와 정밀모니터링을 실시하였다. 현장조사시 도출된 결과를 바탕으로 설계 및 운전 사항, 모니터링 항목 및 주기, 시운전 기간 등 바이오가스화 시설의 전반적인 가이드라인을 제시하였다. 초기 혐기소화 처리용량 설계시 유입 원료별 배출 특성을 고려하여 처리용량의 10~30 %의 여유율을 적용하였다. 공정별 설계 지침의 경우, 반입 및 전처리 설비의 유기물 반입 농도를 TS 10 % 이하로 제한하고 혐기소화조 운전시 저해요인 제한 농도을 제시하였다. 또한 병합기준 유기물부하율 $1.5{\sim}4.0kgVS_{in}/(m^3{\cdot}day)$, 소화가스 이용설비는 탈황 및 제습 방법, 호기액비화조의 적정 설계 운영인자 등을 제안하였다. 바이오가스화 시설의 운전인자는 pH (산발효조 4.5~6.5, 메탄발효조 6.0~8.0), 온도변화폭 $2^{\circ}C$ 이내, 휘발성지방산과 암모니아를 각각 3,000 mg/L 이하로 유지할 것을 권장하였다.

• 유기물자원화
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• 제26권2호
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• pp.95-103
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• 2018

바이오가스 이용 최적화를 위해 탈황 및 제습 전처리시설 가이드라인으로 $H_2S$ 농도는 철염으로 처리가능한 150 ppm으로 설정하고, 제습은 발전기 운전 적정수분 값이며 EU회원국에서 바이오가스 활용 시 적용하는 상대습도 60 %로 설정하였다. 국내 바이오가스 평균 온도인 $31^{\circ}C$에서 상대습도 60 %으로 적용한다면 노점온도 $22^{\circ}C$, 절대습도 $20.57g/m^3$으로 나타낼 수 있으며, 전처리 설비가 적절히 가동된다면 가이드라인에 만족하여 바이오가스의 이용이 최적화 될 것으로 사료된다. 바이오가스 이용 최적화를 위해 발전기 설비 가이드라인을 설정하고자 하였다. 바이오가스 적정 이용량으로는 전체 가스 발생량의 90 % 이상을 이용해야하며, 발전기 시설의 용량은 여유율을 10~30 %로 설정해야 한다. 발전기에 유입가스의 압력을 균등화하기 위해서는 가스 균등조(buffer tank)를 설치하며, 발전실 평균온도는 $45^{\circ}C$이하로 유지한다. 소화조에서 일정한 메탄농도로 가스가 생성되지 않아 효율이 저하되므로 메탄농도에 변화에 따른 공기연료비 제어시스템을 설치가 요구된다. 본 연구에서는 유기성폐자원의 바이오가스 생산 및 이용을 최적화를 위해 현장시설의 정밀모니터링과 시설별 에너지수지를 분석하고, 현장문제 해결방안에 대해서 조사하여 전처리시설 및 발전기 등의 설계 및 운전 가이드라인을 제시하고자 한다.

• 유기물자원화
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• 제24권2호
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• pp.15-29
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• 2016

본 연구는 바이오가스화 처리 유 무에 따라 하수슬러지 처리방법별, 즉 소각, 탄화, 건조, 고형화 등에 대한 환경성 및 경제성 분석을 실시하였다. 혐기소화에 대한 B/C분석에 대하여, 하수처리장 시설규모 $270,000m^3/d$ (하수슬러지 처리규모 $1,150m^3/day$)에서 B/C가 1이 되었다. 함수율을 95 %일 경우, B/C 는 하수처리장 규모 $100000m^3/d$ (하수슬러지 처리규모 $400m^3/day$)에서 1이 되었다. 혐기소화 + 고형화가 가장 경제성이 있었으며, 다음으로는 혐기소화 +소각과 혐기소화 + 건조였으며, 혐기소화 + 탄화가 가장 경제성이 약한 것으로 분석되었다. 유기물 분해율을 45 % 까지 증대시킨 경우 혐기소화를 시키지 않는 경우보다 혐기소화를 하여 후처리를 하는 경우가 처리비용이 3,000 - 5,000 원/톤 감소하고, 다만, 고형화로 후처리 하는 경우는 처리비용이 2,000 - 3,000 원/톤 감소하는 것으로 분석되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권9호
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• pp.5-12
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• 2014

슬러지의 안정화, 휘발성 고형물 감소, 바이오가스 생산을 위해 혐기성 소화공정이 슬러지의 처리 방안으로 연구됐다. 본 연구에서는 하 폐수 슬러지(MWS, IWS), 혼합슬러지(Mix), 탈수슬러지(MWSC)를 대상으로 바이오가스 생산 가능성을 살펴보기 위해 Total solids, Volatile solids, 원소분석, BMP 실험을 하였다. Total solids 함량은 11.2~20.6 %의 값을 가지며 Volatile solids의 함량은 TS의 62.1~83.1 %의 값을 가지고 있다. C/N비는 4.96~8.33의 값을 나타났다. BMP test를 한 결과 혼합슬러지의 경우 약 20일, 하 폐수 슬러지의 경우 약 16~17일에 메탄발생이 종료되었다. 탈수케이크는 약 10일까지 메탄이 발생하였으며 가장 빨리 메탄발생이 종료되었다. 누적 메탄발생량의 경우 혼합슬러지가 395.50 mL $CH_4/g$ VS으로 가장 높은 누적 메탄 발생량을 가진다. 누적 이산화탄소 발생량은 탈수케이크를 제외하고 비슷한 값을 보이고 있다.

• 유기물자원화
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• 제24권3호
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• pp.5-13
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• 2016

본 연구는 바이오가스화 처리 유 무에 따라 하수슬러지 처리방법별, 즉 소각, 탄화, 건조, 고형화 등에 대한 환경성 및 경제성 분석을 실시하였다. 환경성 분석에 대하여, 소각 및 탄화로부터의 대기오염물질은 기준치의 1-34 % 수준으로 배출되고 있었다. 건조 및 고형화는 악취 기준치의 30 % 정도 배출되고 있었다. 나머지 오염물질들은 검출되지 않거나 기준치 이하에서 관리되고 있었다. 고형화에서 부산물은 매립지 복토재로서 사용될 때, 일축강도가 기준치보다 못미쳐서 차량 통해서 불완전하고 토양유실의 가능성이 있다. 또한 고형화는 빈번한 공정 막힘과 운전 중단 등의 어려움이 많은 것으로 조사되었다. 결과적으로, 환경성 및 경제성을 고려할 때 혐기소화 이후 후처리로 소각 또는 건조하는 경우가 가장 타당한 것으로 분석되었으며, 후처리로 탄화처리하는 경우가 가장 타당성이 적은 것으로 분석되었다. 고형화 처리는 가장 경제적이었으나 환경적 및 운전성이 부족하여 타당성이 부족한 것으로 분석되었다.

• 유기물자원화
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• 제27권2호
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• pp.57-66
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• 2019

본 연구는 유기성폐자원(가축분뇨, 음식물류폐기물, 음식물류폐수 등)의 바이오가스 이용에 대한 적정 설계 및 운전 기술지침서 마련하고자 현장조사와 정밀모니터링 등을 실시하였다. 정부의 중장기 바이오가스화 정책에 따라 폐자원의 자원화 시설 확충이 활발히 추진되고 있다. 하지만 생산된 바이오가스를 이용하여 도시가스 및 수송용으로 활용하는 시설은 효율이 아직은 저조하다. 전국 7개소 유기성폐자원 바이오가스화 시설을 대상으로 정밀모니터링을 실시하였다. 사계절 평균으로 정밀모니터링 결과를 정리하였을 때, 유기성폐자원 별 효율성 분석에서 유기성분해율은 VS기준 평균 66.3 %로 분석되었다. 전처리 전후 바이오가스 성상을 분석한 결과 철염 및 탈황(건식, 습식)을 이용하여 전체 시설의 $H_2S$ 평균은 949.7 ppm으로 측정되었으며, 고품질화 정제설비 전단 및 후단에서 29.0 ppm과 0.3 ppm으로 나타났다. 메탄 함량은 소화조 후단에서 65.6 %, 고품질화 정제설비 전단 및 후단에서 63.5 %와 97.5 %까지 감소하는 것을 확인하였다.

• 유기물자원화
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• 제26권1호
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• pp.65-78
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• 2018

본 연구는 유기성폐자원(가축분뇨, 음식물류폐기물, 음식물류폐수 등)의 바이오가스 이용에 대한 적정 설계 및 운전 기술지침서 마련하고자 현장조사와 정밀모니터링 등을 실시하였다. 정부의 중장기 바이오가스화 정책에 따라 폐자원의 자원화 시설 확충이 활발히 추진되고 있다. 하지만 생산된 바이오가스를 이용하여 발전 및 스팀으로 활용하는 시설은 효율이 아직은 저조하고 잦은 고장이 발생되고 있다. 전국 11개소 유기성폐자원 바이오가스화 시설을 대상으로 정밀모니터링을 실시하였다. 사계절 평균으로 정밀모니터링 결과를 정리하였을 때, 유기성폐자원 별 효율성 분석에서 유기성분해율은 VS기준 음식물/음폐수는 68.2 %, 가축분뇨는 66.8 %, 하수슬러지의 경우 46.2 %로 전체 평균 58.8 %로 분석되었다. 전처리 전후 바이오가스 성상을 분석한 결과 철염 및 탈황(건식, 습식)을 이용하여 전체 시설의 $H_2S$ 평균은 560 ppm으로 측정되었으며, 저감효율이 90% 이상인 경우 약 40 ppm 까지 감소할 수 있는 것을 확인하였다. 특히 소화조 내에 철염을 투입하면 처리효율 약 93 %이며, 평균 150 ppm까지 감소하는 것을 확인하였다. 제습의 경우 노점온도를 적용한 절대습도와 가스온도에 따른 상대습도를 분석하였으며, 제습설비가 유지보수가 잘되어 가동 중인 시설의 노점온도는 $14^{\circ}C$, 절대습도는 $12.6g/m^3$이며, 상대습도는 35 %로 측정되었다. 따라서 유기성폐자원의 바이오가스화 시설의 단점을 보완하고 바이오가스 이용 최적화 방안을 마련하기 위하여 정밀모니터링을 실시하였다.