우분을 전처리하는 방법을 적용함에 따라 열량값이 변화하는 정도를 측정하는 실험을 수행하였다. 전처리 방법으로는 퇴비화 방법, 건식 혐기소화 방법, 물리적 압착 방법 등 3가지 방법을 적용하였다. 실험결과, 우분을 퇴비화하거나 혐기소화를 실시하는 경우에 열량값이 감소하는 것으로 나타났다. 퇴비화 처리를 적용하였을 경우 완숙퇴비의 열량값은 퇴비화 초기 원료에 비해 약 5% 정도 감소하였다. 우분을 건식 혐기소화한 뒤 수거된 혐기소화 잔재물의 열량값은 혐기소화 원료로 사용한 우분에 비해 약 25.7% 정도가 감소하였다. 우분을 압착하는 방법에 의해 수분을 감소시킨 경우에는 압착을 거친 우분의 열량값이 압착 전의 원료 우분에 비해 약간 높아지는 결과를 보였다. 또한 총 고형물 중에서 휘발성 고형물이 차지하는 비율도 높아진 것으로 나타났다. 반면에 우분을 압착하는 과정에서 발생된 침출수의 열량값과 총 고형물 중의 휘발성 고형물의 비율은 원료로 사용한 우분에 비해 더 낮아졌다.
고분자 합성물질로 제조된 팽화제를 첨가하여 음식물쓰레기를 퇴비화하였다. 합성팽화제 첨가 효과는 초기 수분함량, 톱밥 첨가와 같은 퇴비화 조건이 적절할 때는 뚜렷이 관찰할 수 없었으나 수분함량이 70%이상이거나 식종퇴비 무첨가 등의 퇴비화 조건이 좋지 않은 상태에서 나타났다. 합성팽화제 첨가에 따른 긍정적 효과는 퇴비더미의 통기성이 개량되었기 때문으로 판단된다. 또한 합성팽화제를 첨가하면 일반적인 팽화제인 톱밥의 첨가량을 50% 정도 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다. 그렇지만 합성팽화제는 수분을 조절히는 기능이 없기 때문에 음식물쓰레기의 수분함량을 적정 수준으로 조절하기 위해서는 건조, 탈수 등의 전처리 공정이 필요한 것으로 판단되었다. 또 톱밥을 첨가하지 않으면 퇴비 뭉침 현상에 나타나기 때문에 합성팽화제를 투입하더라도 일정량의 톱밥 첨가는 필요하였다.
2003년과 2005년 각각 하수슬러지 및 음식물쓰레기 직매립이 금지되는 시기에 지렁이를 이용한 유기성폐기물처리기술은 환경 친화적 처리방법으로 유기성폐기물 처리비용적 측면에서도 매우 저렴한 처리방법으로 이용되고 있는 기술이다. 그러나 지렁이 이용기술은 도입초기의 이용기술이 현재에도 적용되고 있으며, 체계적인 연구 및 정책적인 지원의 부족 등으로 지렁이 퇴비화 산업의 발전에 많은 영향을 미치고 있다. 따라서 향후 지렁이 이용기술의 보급과 아울러 지렁이 퇴비화 산업의 발전을 위하여 기술적인 문제점인 과대한 사육부지이용 및 처리공정의 자동화 연구가 필요할 것으로 판단된다. 또한 지렁이 이용기술의 체계적인 연구와 국가적 차원의 정책적인 지원방안이 필요하다.
미세조류를 이용한 생물학적 이산화탄소 고정화 방법은 이산화탄소를 효과적으로 제거할 수 있는 방법으로 널리 알려져 있다. 따라서 발전소 등에서 배출되는 폐탄산가스를 고정화하기 위하여 미세조류의 성장에 영향을 주는 운전 조건을 평가하였다. 본 실험에서 사용된 Euglena gracilis는 산성 조건에서도 잘 성장하여 오염의 가능성이 적고, 고농도 이산화탄소(10-20%)에 대한 내성이 강한 것으로 알려져 있다 또한, 단백질 함량이 풍부하고 세포벽이 얇아 배양 후 사료로의 이용성도 크다. 광반응기에서 회분식 배양을 이용하여 운전 조건을 평가한 결과 실험 조건에서 최적 pH는 3.5, 온도는 $27^{\circ}C$, 이산화탄소 농도는 5~10%, 광도는 $520{\mu}mol/m^2/s$로 각각 조사되었다. 또한 이러한 자료를 기초로 하여 연속 운전을 실시한 결과 $CO_2$농도 10%, HRT 4일에서 최종 건조 무게 $1.2g/{\ell}$로 높은 성장율을 얻었다.
최근 신재생 연료에 대한 관심이 증가하고 있다. 그중에서도 신재생 연료 혼합의무화 제도(Renewable Fuel Standard, 이하 RFS)는 정부가 내년부터 시행을 추진하겠다고 밝혔고 그에 따른 관심이 집중되고 있다. RFS란 차량 등의 수송용 연료 공급자로 하여금 자신이 공급하는 연료의 일정비율을 재생연료, 즉 바이오 연료로 혼합하여 공급하도록 의무화하는 제도를 말한다. 이미 유럽, 미국 등 선진국들에서는 에너지원을 다양화하고 있는데 이와 더불어 자국의 농촌 발전을 위해 오래전부터 RFS를 도입하여 시행해 오고 있다. 또한 RFS를 통해서 이루어 질 기후변화에 대한 대처를 알아보고자 한다. RFS의 지속성을 다섯 개의 축으로 나타내보기도 할 것이다.
환경기초시설에 대한 시민의 의식을 알아보기 위하여 설문조사를 실시하였다. 대부분의 시민이 쓰레기 처리문제의 심각성을 인식하고 있었으며 퇴비화시설을 가장 많이 지어야 한다고 느끼고 있었다. 시민들이 가장 싫어하는 시설은 매립장이었고 분뇨처리장, 소각장, 퇴비화시설의 순이었다. 집과의 허용이격거리는 매립장은 4km 이상, 소각장과 퇴비화시설은 2km 이상, 하수처리장은 1km 이상 떨어져야 한다고 응답한 사람들이 많았다. 지역주민이 원하는 보상정도는 이사비용 + 토지가 + 불편 감수비용 (토지 및 건물가격과 비등한 금액) 을 원하는 사람이 가장 많았다. 처리시설에 대한 수용도에 있어서는 완벽한 처리시설이라도 30% 정도의 응답자가 허용을 하지 않겠다고 응답하였다.
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.
음식물쓰레기를 사료화하여 산란계(Gallus gallus) 또는 청둥오리(Anas platyrhynchos)에게 급이하고 그 음식물을 먹은 닭 또는 오리의 배설물을 줄지렁이(Eisenia fetida)에게 급이하여 퇴비화하는 recycling system 구축 가능성을 검토하기 위하여 음식물 쓰레기에 대한 닭과 오리의 섭식률, 배설률 및 계분, 오리분에 대한 지렁이의 섭식효율을 조사하였다. 음식물쓰레기를 닭 또는 오리에게 급이하였을 때 음식물쓰레기 처리량과 배설율은 닭의 경우 0.40kg/일, 71.0%, 오리의 경우 0.79kg/일, 53.7%로 나타났다. 계분과 오리분을 처리하기 위해 건조된 제지슬러지나 인분케익과 혼합하여 부숙후 지렁이에게 급이한 결과, 지렁이 생장에 제지슬러지를 혼합한 시료가 인분케?보다 효율적인 것으로 나타났다. 또한 계분 또는 오리분에 건조된 제지슬러지를 혼합하여 21일 이상 부숙시킨 시료에 대한 지렁이의 섭식효율이 21일 미만 부숙시킨 것보다 효율적이었다.
고속발효기에 의해 처리된 음식물찌꺼기 퇴비의 부숙정도를 알아 보기 위해, 고속발효기 두 대를 이용하여 추천 운영조건으로 96시간동안 음식물 찌꺼기의 퇴비제조 실험을 실시한 후, 2차적으로 고속발효기를 통해 처리된 처리품을 약 1루베 규모의 정체식 퇴비화 장치를 이용하여 퇴비화 적정조건으로 재차 퇴비화를 실시하면서 각 단계별로 처리품의 이화학적 특성 및 식물독성을 측정하여 퇴비의 부숙정도를 분석하였다. 고속발효기를 이용한 음식물찌꺼기의 퇴비화시 약 60%정도의 감량효과를 가져와 취급성이 좋은 처리품을 얻을 수 있었다. 이에 반해 음식물찌꺼기 혼합물의 초기분해만을 도모 할 뿐 2~3일만에 완숙퇴비 제조는 불가능하였고, 식물에 시용시 발아억제와 뿌리생장 장해를 유발시켰다. 고속발효기에서 얻어진 처리품을 재차 정체식 퇴비시설을 이용하여 부숙시 최소한 6주 이상 부숙을 시켜야만 완숙된 퇴비로서 이용할 수 있을 것으로 판단되었다.
음식물찌꺼기를 $1.1m^3$ 규모로 퇴적하여 강제 송풍방식으로 80일 이상 호기적 퇴비화를 실시하였으며, 퇴비화기간 동안 몇가지 이화학적인 특성을 조사하였다. 음식물찌꺼기의 퇴비화 과정중 색도 및 탄질율의 변화를 분석한 결과, 음식물찌꺼기의 유기성 물질들은 신속하게 분해되어 약 30일이면 안정화에 도달하는 것으로 보인다. 그러나 pH는 40일 이후에 중성범위에서 안정화되고, 원형여지크로마토그램은 45일 이후에 특정적인 변화가 나타났으며, EC값은 50일이 경과한 후 안정화에 도달하는 것으로 평가되었다. 이러한 결과들은 음식물찌꺼기를 이용한 퇴비의 안정화 평가를 위해서는 몇가지 이화학적인 특성을 종합적으로 고려해야 함을 의미하는 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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