수분함량과 유기물 함량이 80% 이상으로 매우 높고, 염도가 높은 국내 음식물쓰레기는 저장 및 운송과정에서 쉽게 부패하는 문제가 있어 적정 처리에 대한 효과적 기술 개발 필요성이 증대되고 있다. 유기물질을 분해하는 미생물이 산소를 이용하는 호기성 퇴비화방법은 유기물을 안정화시키는 것으로 미생물이 음식물 쓰레기를 분해하여 부식질인 퇴비물질, 물과 이산화탄소로 전환시킨다. 본 연구에서는 음식물쓰레기 발효 소멸 시스템을 이용 음식물쓰레기를 처리 하여 음식물 쓰레기의 발효특성을 알아보았다. 이를 통해 운전 안정화를 위한 미생물 활성기반 제어인자를 도출 하고자 하였다. 수분 조절을 위한 통기 개량제는 우드칩이 사용되었고 교반기의 혼합은 3rpm으로 진행되었다. 반응온도는 가온없이 자체발열로 운전 하고 흡인송풍으로 공기가 공급되었다. 운전인자 도출을 위한 발효물질 분석은 공업분석, 원소분석 등이 수행되었고 pH, 함수율, 염도 등이 측정되었다.

국내 대표적인 유기성 폐기물은 음식물류 페기물이며, 음식물쓰레기는 환경적, 경제적, 사회적으로 많은 문제를 나타내고 있다. 음식물쓰레기는 파쇄-탈수-선별 전처리를 통해 고형물과 수분을 분리하여, 고형물은 재활용하고 수분은 음폐수로 배출되어 별도처리하며, 부형제(톱밥, 왕겨 등) 등을 섞어 처리하고 있다. 또한 매립, 소각, 바이오가스화 공법은 각각 2차적으로 대기, 수질, 토양에 오염을 일으킬 수 있다는 점과 최종 부산물(BGP,바이오가스부산물)의 처리가 어려움을 겪고 있다. 그동안 유기성 폐기물을 자원화하기 위한 방법으로 퇴비화 기술이 많이 연구되어 왔으나, 이 역시 퇴비화 과정에서 발생되는 악취로 인하여 민원이 잦아지고 결국 퇴비화 시설이 폐쇄되는 경우가 많았다. 그러나 초고온 호기성 발효공법(발효온도 95℃ 이상)은 수분조절제가 불필요하고, 음폐수가 발생하지 않으며, 악취저감 효과 및 폐기물 감량효과가 기존의 공법과 비교해 탁월하다. 본 연구에서는 강릉시 하수종말처리장에 초고온 호기성 발효 Pilot Plant를 설치하여, 강릉시에서 배출되는 음식물 쓰레기를 대상으로 초고온 호기성 발효공정을 통해 음식물쓰레기의 퇴비화 진행에 따른 온도변화, 발효가스 분석, pH, C/N비, 수분함량, 고형물 유기물 변화, 부피 및 무게변화, 중금속 분석, 혼합 및 교반과 같은 반응인자들을 도출하여 운전변수를 분석하였다. 음식물쓰레기의 퇴비화 진행에 따른 시료와 발효 종료된 퇴비의 중금속 및 유해인자 분석을 통하여 퇴비의 발효 메커니즘 및 안정성을 검증하고, 초고온 호기성 퇴비화 기술의 정립과 데이터베이스 확보를 목적으로 하였다. 또한 퇴비화 과정에서 발생되는 악취물질 및 악취도를 알아보기 위하여 악취방지법에 지정되어있는 복합악취와 지정악취물질 12개 항목을 알아보고자 하였다.

우리나라는 런던협약 이행을 위하여 2012년부터 하수슬러지의 해양투기를 금지하고, 매립용 복토재, 발전소 보조연료, 바이오가스 생산 원료 등 하수슬러지를 다양한 재활용 물질로써 활용하기 위한 방법을 모색하여왔다. 이중 수열탄화(Hydrothermal carbonization)방법은 닫힌계에서 180℃~250℃온도조건과 이때 생성되는 반응기내 압력으로 운영되는 기술로, 기존 건조기술대비 에너지소비가 적은 연료화 기술이나 수열탄화 공정이후 다량으로 발생하는 탈리액의 처리가 필요하다. 이처럼 수열탄화 공정이후 고액분리된 액체생성물을 효과적으로 처리·활용하고자 본 연구는 하수슬러지 수열탄화 액체생성물의 단독 혐기소화 및 음폐수와의 혼합소화실험을 통하여 바이오가스 생산추이를 비롯한 혐기소화 특성변화를 관찰하였다. 실험은 유효용적 5L 규모의 혐기성소화조를 이용하였고, 35℃ 항온조건을 유지하기 위하여 water jacket형태로 반응기를 구성하였으며, 반응기 내부 균질화를 위하여 80rpm속도로 기계적 교반을 진행하였다. 유기물부하율(OLR)은 1g VS/L-day로 운영후 1.5g VS/L-day까지 증대시켰다. 실험 결과, OLR 1g VS/L-day 조건에서 하수슬러지 수열탄화 액체생성물의 경우 0.17L/g COD의 메탄전환율을 보였고, 음폐수혼합액의 경우 메탄전환율은 0.30L/g COD로 수열탄화 액체생성물 단독소화일 때 보다 높은 값을 보였다. OLR 1.5g VS/L-day 조건에서는 수열탄화액 액체생성물 단독처리시 OLR 1g VS/L-day 조건보다 메탄전환율이 크게 감소하는 경향을 보였고, 음폐수 혼합액은 OLR 1g VS/L-day 조건과 유사한 메탄전환율을 나타냈다.

음식물류폐기물은 배출, 수거 및 처리단계에서 여러 문제점을 내포하고 있다. 배출 및 수거 단계에서는 보관용기 주변에서 발생되는 악취 및 해충 등 위생상의 문제점, 처리 단계에서는 음식폐기물 재활용 산물의 낮은 품질로 인한 유통상의 문제점 등을 들 수 있다. 또한 서울연구원에서 실시한 설문조사에 따르면, 가정 생활폐기물을 배출하는 데 있어서 가장 어려움을 느끼는 것이 음식폐기물의 배출(50.7%)이라고 응답하였고 주방용오물분쇄기(이하 디스포저) 사용이 허용된다면 사용할 의사가 있다는 응답이 매우 높았다(82.8%). 이에 따라 서울시에서는 디스포저 도입의 타당성을 평가하기 위하여 2009년과 2010년 및 2015년에 배수전처리, 정화조병합, 고액분리 등 총 3가지의 전처리시스템에 대한 시범사업을 실시하였다. 모니터링 항목에는 음식폐기물발생원단위, 디스포저 오수 발생량 및 오염부하량, 디스포저 사용 전후 오수의 성상 변화, 및 주민설문조사 등이 포함되었다. 시범사업의 모니터링 결과, 음식물류폐기물 발생원단위는 0.12~0.15kg/cap･dayfh 측정되었는데, 이는 환경부 통계 자료의 30~50% 수준이었다. 주방오수발생량원단위는 29.9L/cap･day, 분쇄오수발생량원단위는 4.1L/cap･day로 측정되었으며, 이는 일본의 국토교통성에서 제시한 자료(30L/cap･day, 5L/cap･day)와 거의 일치하였다. 디스포저 사용 후 배수전처리시설과 정화조병합처리시설 및 고형물회수시설 후단에서 측정된 각각의 BOD는 20.9, 67.8 및 129.0mg/L, SS는 63.7, 47.5 및 63.0mg/L, n-Hexane 추출물질은 18.8, 27.5 및 54.0mg/L를 나타내었다. 시범사업을 통해 전처리시설을 설치하고 디스포저를 사용하는 경우에 공공하수도에 미치는 영향이 매우 적은 것으로 확인되었고, 사용 주민을 대상으로 한 설문조사에서도 현재 법으로 금지되어 있는 디스포저 사용이 허용될 경우 90% 이상의 주민이 사용할 의향이 있다고 조사되었다.

하수슬러지, 음폐수, 가축분뇨 등의 유기성폐기물의 해양투기 금지와 육상처리에 대한 대책 마련이 시급해지면서 유기성폐기물을 통합소화하여 메탄 등의 신재생에너지를 생산할 수 있는 바이오가스화 기술이 대안으로 부각되고 있다. 국내에서 가동 중인 바이오가스화 시설 중 하수슬러지 혐기소화의 경우, 현행 법령에서 제시하는 유기물분해율과 메탄생성율 기준을 만족하지 못하고 있다. 또한 음식물류폐기물의 혐기소화는 다른 유기성 폐기물에 비하여 처리효율은 높으나 안정적인 시설 운영을 도모하기 어려운 실정이다. 본 연구에서는 12개소 하수슬러지 바이오가스화 시설을 대상으로 유기물 분해율, 메탄생성율을 산정하여 음식물류폐기물 투입 비율에 따른 영향을 평가하였다. 소화조 유입 및 유출수에 대한 TS, VS, 영양물질 (탄수화물, 단백질, 지방) 함량을 분석하여 이론적인 메탄생성율을 계산한 후 실제 현장에서 발생되는 메탄생성율과 비교하여 효율성을 판단하였다. 또한 사계절 정밀모니터링에서 도출된 휘발성지방산, 알칼리도, 암모니아성 질소 등 저해인자를 측정･분석하고 대상 바이오가스화 시설의 안정적 운전 여부를 진단하였다.

혐기성소화는 폐기물처리뿐만 아니라 대체에너지인 메탄가스가 발생하여 에너지를 회수할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 혐기성소화 효율을 높이기 위해 미량중금속을 투입하기도 한다. 이는 대표적인 유기성 폐기물인 음식물류폐기물에 미량중금속의 함량이 낮고, 미량중금속이 미생물의 생장에 중요한 역할을 하기 때문이다. 이에 본 연구에서는 미량중금속의 함량이 낮고 대표적인 유기성폐기물인 음식물류폐기물을 기질로 사용하여 혐기성소화를 진행하였고 식종은 음식물류폐기물과 축산폐수를 병합처리하는 혐기성소화조 소화슬러지를 사용하였다. 사용한 시료는 A시의 폐기물자원화시설에서 채취하였으며 음식물류폐기물은 2 mm, 소화슬러지는 0.85 mm 채로 걸러서 사용하였다. Ni는 메탄생성미생물의 성장에 필수적으로 필요하고 아세트산의 이용효율을 증가시키는 효과가 있어 대상 미량중금속을 Ni로 하였다. Ni 투입량은 0, 0.1, 1, 10, 50 mg/L로 변화를 주었으며 소화온도는 중온(35℃)과 고온(55℃)로 실험을 진행하였다. 실험은 음식물류폐기물과 소화슬러지를 휘발성고형물(volatile solid, VS) 기준으로 1:1 비율로 섞어 500 mL serum bottle에 300 mL를 채워 진행하였고, 반응기에 농도별로 Ni를 투입하였다. 이 후 질소를 이용하여 2분간 퍼지하고, 고무마개와 알루미늄씰(aluminium seal)을 이용하여 밀봉하였다. 제작된 반응기를 항온 진탕배양기(VS-8480, VS-8480SF, KR)에서 중온 및 고온에서 소화를 진행하였다. 발생하는 가스는 기압계(Keller LEO-2, Germany)를 이용하여 반응기 내 압력을 측정하여 발생량을 계산하는 방식을 이용하였다. 본 연구는 아직 진행 중에 있어 결과는 추후 학회에서 발표할 예정이다.

국제연합식량농업기구(FAO, United Nations Food and Agriculture Organization)의 보고서에 따르면 21세기 전 세계의 인구는 2050년 약 90억에 달할 것으로 예측되며, 이러한 인구팽창으로 인한 식량부족 및 사료공급의 문제는 생산 시 야기되는 탄소, 질소의 손실로 인한 자원고갈 및 환경영향에 대한 우려와 함께 전 세계의 큰 관심사로 화두되었다. 또한, 대두, 유채, 팜을 이용한 식물성 바이오오일의 생산은 식량작물을 에너지작물로 활용함에 따라 개발도상국의 식량부족 문제를 심화시키는 악효과를 야기했다. 이렇듯 현대사회가 직면한 복합적인 문제점을 해결하기 위해 전 세계적으로 새로운 미래자원에 대한 탐색이 이루어졌으며, 곤충이 하나의 유망자원으로서 새롭게 각광받기 시작하였다. 다양한 곤충 중 흰개미의 경우, 분류계통상 고등 및 하등 흰개미로 분류되는데 종류에 따라 섭식대상이 다양하며 소화기작에서도 약간의 차이를 보인다. 특히 목질을 섭식하는 흰개미는 난분해성 물질인 리그닌과 셀룰로오스의 분해능력으로 인해 해외에서는 이미 오래전부터 흰개미의 장내 미생물을 이용하여 목질계 바이오매스로부터 바이오에탄올을 생산하는 방법에 대해 연구가 진행되어왔다. 하지만 국내에서는 흰개미를 목조 문화재를 가해하는 해충으로 분류하여 흰개미의 방제에 초점을 맞추어 연구가 많이 진행되어왔을 뿐 유용자원으로서의 흰개미의 잠재성에 대한 관심과 연구가 미흡한 실정이다. 또한, 흰개미는 우수한 단백질 공급원으로서 일부 국가에서는 식용 및 사료로서 활용을 하고 있지만 이에 따른 환경영향 및 효율에 관한 연구 역시 미흡하다. 따라서 본 연구는 국내에 분포하는 흰개미 중 일본흰개미(Reticulitermes speratus kyushuensis Morimoto)를 대상으로 흰개미가 주로 섭식하는 폐목재를 먹이로 주어 사육하였을 때, 생산되는 오일과 식용의 온실가스 발생량과 탄소와 질소의 순환효율을 정량화하여 흰개미를 산업용으로서 활용하는 것에 대한 타당성과 전체 탄소와 질소의 물질흐름에 있어서 환경적･경제적 이점을 정량화하고자 하였다.

식품제조업에서 발생하는 동식물성잔재물은 발생량이 많고 성상이 균질하여 재활용에 유리하다. 동 폐기물을 재활용할 때 경제성이 있는 것은 배출업체와 재활용업체가 협력하여 재활용이 효율적으로 이루어지고 있으나 발생량이 적고, 영양성분의 함량이 높지 않은 업체의 폐기물은 경제성이 낮아 원활히 재활용되지 못하고 있다. 폐기물배출업체는 재활용에 따른 환경보전 효과보다는 처리비용 절감을 중요시하기 때문에 사료원료로 쓰일 수 있는 것이 퇴비원료로 사용되거나 퇴비원료로 사용할 수 있는 것이 소각이나 해역배출 등으로 처리되고 있는 실정이다. 따라서 식품제조업에서 발생하는 동･식물성잔재물의 배출과 재활용 및 처리실태, 유통 현황을 파악하고 재활용 활성화 대책을 마련하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 식품제조업체 중 다량 발생하는 업종인 동식물성유지제조업과 전분 및 당류제조업을 선정하여 대상 업종에서 발생하는 폐기물(부산물)의 발생원단위를 파악하였고, 이를 통해 대상 업종별 물질흐름도(Material Flow Analysis) 작성을 통해 국내 전체의 물질흐름을 추정하였다. 또한 해당업종에서 발생하는 동식물성잔재물을 재활용함으로써 현재 사료용으로 수입되고 있는 품목에 대한 수입대체효과를 산출하였고, 일선 현장에서의 폐기물의 발생, 처리, 재활용 실태를 조사하였다. 조사결과를 통해 동식물성잔재물의 세부 분류번호를 보완하는 방안과 재활용 가능한 동식물성잔재물의 재활용 가능 유형을 실제 재활용형태를 고려하여 개선하는 방안을 제시하였다. 동 폐기물의 재활용을 활성화하기 위해서는 외국의 식품폐기물 발생억제와 재활용 정책의 추진성과를 참고하여 식품의 제조, 유통과정에서 발생하는 식품폐기물 재활용 대책을 마련할 필요가 있으며, 일본에서 시행하고 있는 재생이용사업계획(리사이클루프) 인정제도의 국내 도입과 향후 수요처 감소로 재활용이 원활하게 이루어지지 않을 가능성이 있는 오리가공부산물의 재활용, 그리고 현재 폐기물로 관리되고 있는 깨박의 순환자원인정에 대하여 검토하였다. 본 연구 결과는 국내 식품제조업에서 발생하는 동식물성잔재물의 통계작성과 해당 폐기물의 재활용 정책을 추진하기 위한 기초 데이터로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

This study was conducted to evaluate the effects of physical characteristics. Twelve specific odorous compounds and various sources of bacteria were tested via treatment of food waste using an ultra-thermophilic aerobic composting process. Food waste was mixed with seed material and operated for 47 days. During composting, the temperature was maintained at 80-90°C. The variations in O2, CO2 and NH3 production suggested typical microorganism-driven organic decomposition patterns. After composting, the concentrations of 12 specific odorous compounds other than ammonia did not exceed the allowable exhaust limits for odor. After composting, thermophiles represented 50% of all bacteria. After composting, the percentage of thermophile bacterial increased by 15%. Therefore, both stable composting operation and economic benefit can be expected when an ultra-thermophilic composting process is applied to food waste.

본 연구는 환자용 균형영양식으로 제조하여 감마선 조사처리를 통해 살균한 모델식품의 유전독성 여부를 평가하기 위해 수행되었다. 4 kGy 이상의 흡수선량으로 감마선 조사처리한 시료에서 생균수가 1 log CFU/g의 검출한계 이하로 나타났기 때문에 살균을 위한 조사처리 선량으로 4 kGy를 설정하였다. 복귀돌연변이 유발성 평가 결과, 모델식품의 열수 추출물과 메탄올 추출물은 처리한 용량과 대사활성계존재 여부와는 상관없이 음성대조구(멸균증류수 또는 DMSO)와 유사한 수준의 복귀돌연변이 발생빈도를 나타내었다. 염색체 이상 시험에서 실험군들의 정상 염색체의 수는 음성대조군과 유사하였으며, 용량 및 대사활성계에 대한 비의존성을 나타내어 염색체 이상 유발능은 없는 것으로 판단하였다. 또한 최고 2,000 mg/kg 체중의 농도로 모델식품을 경구 투여한 마우스의 골수세포에서도 소핵 다염성적 혈구의 발생빈도는 음성대조군에 비해 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 따라서 4 kGy의 흡수선량으로 감마선 조사처리한 환자용 균형영양식은 본 실험 조건하에서 유전독성을 나타내지 않는 것으로 사료된다.

Livestock manure treatments have become a more serious problem because massive environmental pollutions such as green and red tides caused by non-point pollution sources from livestock manures have emerged as a serious social issue. In addition, more food wastes are being produced due to population growth and increased income level. Since the London Convention has banned the ocean dumping of wastes, some other waste treatment methods for land disposal had to be developed and applied. At the same time, researches have been conducted to develop alternative energy sources from various types of wastes. As a result, anaerobic digestion as a waste treatment method has become an attractive solution. In this study has three objectives: first, to identify the physical properties of the mixture of livestock wastewater and food waste when combining food waste treatment with the conventional livestock manure treatment based on anaerobic mesophilic digestion; second, to find the ideal ratio of waste mixture that could maximize the collection efficiency of methane (CH4) from the anaerobic digestion process; and third, to promote CH4 production by comparing the biodegradability. As a result of comparing the reactors R1, R2, and R3, each containing a mixture of food waste and livestock manure at the ratio of 5:5, 7:3, and 3:7, respectively, R2 showed the optimum treatment efficiencies for the removal of Total Solids (TS) and Volatile Solids (VS), CH4 production, and biodegradability.

The purpose of this study was to investigate and analyze continuous operation of food waste resources at Dongdaemun Environmental Resources Center and to improve the overall operation of the dry anaerobic digester facility. Korean domestic food wastes consist of 18% total solid (TS) content but food waste is difficult to utilize for dry anaerobic digestion. Other operational trouble-shooting resulted from the inherent design, construction and operation of such a biomass generation facility based on 100% utilization of dewatered cake with 35% TS concentration as feedstock, causing the accumulation of unwanted solid residues. A materials flow analysis obtained from actual operation of the anaerobic digestion facility revealed that the organic material loading rate (OLR) and its residence time were 8.3 kg-VS/m3·day and 18.3 days, which adversely affected stable operation. The OLR was occasionally > 15,000 mg/L organic acid concentration and the facility shut down. Such anomalies drastically reduced biogas production and increased organic matter loading in the wastewater, which exceeded the legally allowed concentration limit. Operation of this facility has been normalized to the targeted facility capacity of 98 m3/day based on the results of this study.

Biogas has been used to remove water content and hydrogen sulfide (H2S). Removing water requires a low temperature process; thus, our study investigated removing H2S under high pressure and low temperature. Several experiments were conducted to investigate removal of H2S from a biogas stream by optimizing chemical absorption and the chemical reaction with a Fe/EDTA solution. The roles of Fe/EDTA were studied to enhance removal efficiency of H2S due to oxidization by Fe+3/EDTA. The objective of this study was to explore the feasibility of enhancing toxic gas treatment in a biogas facility. A biogas purification strategy affords many advantages. For example, the process can be performed under mild environmental conditions and at low temperature, and it removes H2S selectively. As the Fe-EDTA concentration increased, the H2S conversion rate increased because the Fe-EDTA complex was highly stable. The optimal pH to stabilize the chemical complex during oxidation of H2S was 9.0.

정부의 지속적인 음식물 처리 및 감량에 대한 정책추진으로 ’08년부터 음식물류폐기물 발생량 연평균 3% 이상 감량 성과를 달성하였으나 통계청에 따르면 우리나라 인구는 2020년까지 연평균 0.32%씩 증가가 예상되고 1인 가구 증가, 외식문화의 발달로 인한 음식물류폐기물에 대한 지속적인 대책 마련이 필요한 실정이다. 또한, 음식물류폐기물은 분리배출 기준 및 단지별 종량제 등으로 인한 주민불편과 자원화 시설의 기술 및 법･제도상의 문제, 제품의 유통 관리 미비로 인하여 음식물류폐기물의 체계적 관리방안의 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 주민 편의 증대 및 자발적 자가 감량 유도와 지역별 맞춤형 지원 순한 사회 구현을 목적으로 음식물류폐기물의 문제점을 도출하고 개선사항을 검토하고자 한다. 본 연구에서는 음식물류폐기물의 문제점 및 개선사항 검토를 위해 배출부터 이용까지의 물질흐름 분석, 주민 설문 및 문헌조사를 통한 민원 발생･신고 현황, 해외 우수사례 현황, 과거 음식물류폐기물 관련 종합대책 세부추진 비교･분석, 자원화 업체 현장조사, 각종 포럼 참석을 통한 현황 파악, 관련 법 및 제도의 물질흐름 작성 등을 시행하였다. 이를 통해 발생원 관리, 수집･운반 체계 관리 및 선진화, 지역별 맞춤형 자원화 방법 도입, 자원화 시설 관리, 자원화 제품의 이용 촉진에 대한 개선사항과 각각의 세부사항을 검토하였다. 각 단계별로 도출된 대표적인 문제점은 다음과 같다. 배출단계에서는 종량제 봉투 내 이물질 혼입 문제, 낮은 주민부담률로 인한 지자체 청소행정비용의 부담 문제, 음식물류폐기물의 분리배출 기준에 대한 주민 불편 문제 등이 도출되었다. 수집･운반 단계에서는 양질과 저질의 음식물류폐기물이 혼합되어 수거되는 문제, 종량제 방식(종량제 봉투, RFID, 납부필증, 전용용기)별 문제, 공동주택 단지별 종량제(공동용기 배출)로 인한 비용부담의 형평성 문제, 수집･운반 차량으로 인한 악취, 침출수 등의 미관 저해 및 환경문제, 수집･운반 대행자 선정 기준의 공정성 문제 등이 도출 되었다. 또한 자원화(처리) 및 이용단계에서 도출된 가장 큰 문제점으로는 시설의 문제와 음식물류폐기물을 이용하여 생산된 자원화 제품의 유통과 수요창출 등의 문제가 도출되었다. 본 연구에서는 음식물류폐기물의 종합관리체계 구축을 위해 첫째, 발생원 관리를 통한 자가감량 유도대책 추진(분리 배출기준 확대, 가정 내 간이 탈수기 사용 장려, RFID 종량제 확장 및 다양화, 주민부담률 현실화 등) 둘째, 수집･운반 개선을 통한 무게 종량제 확대 및 수거체계 다양화(단독주택 거점 수거 확대, 수거차량 현대화 및 다양화 등) 셋째, 처리 다각화를 통한 지역별, 폐기물특성별 맞춤형 대책 추진(지역별 맞춤형 자원화 방법도입, 바이오 가스화 시설 병합처리 유도, 수분 감량기기 부산물의 이용 확대 등) 넷째, 자원화 제품 관리를 통한 인식제고 및 관리 강화(재활용 사료･퇴비에 대한 인식 개선 홍보 추진, 생산･유통 추적 시스템 구축 등)를 개선사항으로 검토하였다. 향후 연구 진행에 있어서는 중앙정부, 지자체, 관련업체, 주민들의 의견을 수렴하여 음식물류폐기물의 발생억제와 관리체계 선진화, 재활용 다각화 및 활성화를 위한 연구를 진행해야할 것으로 사료된다.

Biological nitrogen removal is generally accomplished by aerobic nitrification coupled with anoxic denitrification. Many commercial wastewater treatment plants (WWTPs) use external carbon source, such as methanol, to support heterotrophic denitrification process. Using organic wastes as an alternative to commercial carbon sources could thus be beneficial by saving the expense as well as reducing the environmental footprint. Here we report a full-scale (treating 2300 m3 wastewater/d) WWTP that previously utilized a butanediol-based organic waste as the sole external carbon source, which diversified the carbon sources by using a second organic waste generated from food waste recycling. Process parameters were extensively monitored for seven months at all biological unit processes, the aerobic and anoxic tanks, as well as the recirculation flow. Bacterial community structures were analyzed at anoxic tank using next-generation sequencing. The WWTP showed a stable nitrogen-removing performance over the seven months period. The estimated COD/N utilization ratio for food waste-recycling wastewater (FRW) was near 30. The bacterial populations significantly shifted during the operation. Lactobacillaceae and Prevotellaceae were the major bacterial families in the FRW, whereas the denitrification tank was populated by many families including Saprospiraceae, Nannocystaceae, Chitinophagaceae, Eubacteriaceae, and Rhodocyclaceae. Detailed discussion of the results will be presented at the conference.

현재 국내에서 발생하는 음폐수의 해양투기 금지와 음식물류 폐기물의 에너지화 정책에 따라 유기성 폐기물의 혐기소화를 통한 바이오가스화 시설이 지속적으로 설치 및 운영되고 있다. 그동안 많은 연구와 운영 경험을 통해 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정은 점차적으로 안정화되어 가고 있는 가운데, 해당 시설에서 발생하는 혐기소화여액에 대한 적정 처리가 전체 시설의 경제성에 큰 영향을 미치고 있다. 해외, 특히 유럽에서는 유기성 폐기물의 혐기소화여액을 대부분 퇴비 또는 비료로 활용하고 있으나 국내에서는 경작 면적 및 시비 시기 등에 대한 제약으로 인해 해외의 경우처럼 혐기소화여액을 퇴비 및 비료로 활용하는데 한계를 가지고 있다. 이에 대다수의 국내 음식물류 폐기물 바이오가스화 시설에서는 혐기소화여액을 별도의 폐수처리 후 하수처리장에 연계 처리하고 있으며, 고형물인 탈수케익은 일부 퇴비원료로 생산하고 있으나 이에 대한 수요 및 구매 매력도가 떨어져 무상공급 또는 유상처리하고 있는 실정이다. 이에 따라 탈수케익을 퇴비원료로 생산하는 대신 매립 또는 소각 처리로 전환하는 시설도 늘어나고 있다. 또한, 음식물류 폐기물의 혐기소화여액은 높은 질소 농도로 인해 하수처리장 연계수질에 따라 단순 응집침전부터 다단 고도처리까지 적용하여 처리하고 있어, 본 과제에서는 국내 음식물류 폐기물 바이오가스화 시설을 직접 방문 조사하여 각 시설의 폐수처리공정 성능 및 애로사항 파악을 통해 주요 연계수질 기준에 따른 최적 폐수처리공정 선정 Guideline을 도출하고자 하였다.

2005년도부터 전국적으로 음식물류폐기물이 분리･배출됨에 따라 음식물류폐기물의 발생억제 및 감량, 분리 배출 및 수거, 자원화를 위한 다양한 제도 및 정책이 시행되었고, 대부분의 국내 음식물류폐기물은 퇴비화, 사료화, 바이오가스화 등의 방법으로 자원화되고 있다. 그러나 배출에서 자원화까지 소요되는 높은 비용 부담률은 음식물류 폐기물 배출자 및 재활용 종사자들의 편익 저해 요인으로 꼽히고 있는 상황이며 도시 외지, 도서 및 산간 지역에 위치한 가정 및 상업시설 (펜션, 요식업소 등) 의 경우 지정학적 위치로 인한 수집운반 비용이 높게 형성되어 있어 음식물류 분리수거 환경 조성을 어렵게 하고 있다. 이러한 문제점들을 해결하고자, 본 연구에서는 도시 외곽 및 산간지역에 위치한 가정 및 상업시설의 음식물류폐기물을 ‘자가 재활용형 도시 음식물 류폐기물 발효소멸 퇴비화장치’ (이하 소형퇴비화장치)를 개발하여 해결하고자 하였다. 본 연구에서는 5kg 내외의 음식물류폐기물을 발효･소멸화시켜 퇴비를 생산하는 장치를 제작하고, 이에 대한 최적 운영조건 도출과, 사용자의 편의를 위한 무인자동화운전 시스템의 운영 가능성을 살펴보았다. 소형 퇴비화 장치는 약 180L의 용적을 가진 밀폐형 육각원통으로 제작하였으며, 구동모터를 설치하여 육각원통을 360°회전시켜 교반작업을 수행할 수 있도록 제작하였고, 내부에 블로워 설치를 통해 1.3L/min의 공기를 주입･배출하는 공기주입구를 제작하여 호기성 반응에 필요한 공기량을 조절 할 수 있도록 제작하였다. 장치운영에 필요한 전력은 단결정 태양광 패널로써 충당하였다. 실험 방법은 퇴비화 장치 내 호기성 소화를 돕는 호기성매질(톱밥+호기성퇴비)을 최초 1회 생성 후 음식물류 폐기물을 5kg/day 투입하였으며, 장치운영 조건은 음식물류폐기물 1회 5kg/day 투입, 교반 작업 6h/1회, 블로워 작동주기 10~15min/h로 하여 소화조 내 호기성 산화 반응에 따른 온도 변화량 및 내부물질의 성분, pH, 염도 변화를 살펴보았다. 또한 장치 운행 중 사용자의 편의를 위한 음식물류폐기물 투입과정 이외의 교반작업, 공기주입 작업은 타이머를 설치하여 자동화 운영 가능성을 살펴보았다. 실험결과 생산된 퇴비의 VS와 FS의 평균 측정값은 각각 82.82%, 17.17%를 나타내었고, 함수율은 평균 56.87% 를 나타내었다. 염도의 평균값은 0.49%로 측정되었으며, pH 값은 7.23으로 확인되었다. 이 같은 결과는 비료 공정 규격에 명시되어있는 기준 항목인 함수율, 염도, pH 중 함수율을 제외한 모든 항목에서 적정수치를 나타냈으며, 함수율은 추후 공기투입량 조정을 통해 일부 개선할 수 있을 것으로 보인다. 블로워 작동주기를 12h/day 미만으로 하였을 시 장치의 전력부족 현상이 발생하지 않았다. 본 연구를 통해 소형퇴비화장치의 발생 재활용물의 퇴비화과정의 적정성을 확인하였으며, 추후 생산된 퇴비에 관한 중금속함량 검사를 통해 음식물퇴비로써의 사용가능성을 검토할 것이다. 또한 장치의 무인 자동화 운영 가능성을 확인 하였고 이를 통한 도시 외지, 도서 및 산간지역에 위치한 가정 및 상업시설에서 소형퇴비화 장치 운영이 가능할 것으로 보인다. 이에 따라 도시 외지에서 발생하는 음식물류폐기물의 효율적인 처리가 가능할 것으로 사료된다.

지속적인 경제 성장으로 인한 생활 패턴 및 소비구조의 변화에 의해 폐기물 발생량은 급격히 증가하였으며, 발생 및 특성에 따른 적정처리에 대한 어려움을 겪고 있다. 특히, 유기성 폐기물은 2012년 해양 투기의 전면금지에 따라서 대체할 수 있는 처리 방안에 대해 지속적으로 방법을 강구하고 있는 실정이다. 음식물 폐기물의 경우 높은 유기물 함량과 높은 수분함량으로 직접적인 연료화보다는 퇴비화 및 사료화 등으로 처리하고 있으나, 악취 및 폐수 처리문제 등이 야기되고 있다. 본 연구에서는 수열탄화를 이용하여 Biochar를 생산하고, 생산한 Biochar 특성변화에 대한 연구를 진행하였다. 수열탄화의 온도변화에 따라서 음식물퓨 폐기물의 유기물의 특성 변화 및 연료 특성 변화에 대한 상관관계와 적용성에 대한 평가하였으며, 실험조건은 180-240℃에서 1시간동안 반응하였다. Biochar의 특성분석을 위행원소분석, 공업분석, 발열량 및 유기물 변화 등을 분석하였다. 수열탄화를 통해 발열량이 증가하였으며, 탈수성이 향상되는 결과를 얻었다. 음식물의 유기물의 용해에 의해 Product yield는 낮아지는 결과를 보였다. 화학적으로는 탄소함량의 증가를 통해 발열량이 증가하였다고 판단되며, 높은 온도에서는 분해율이 높아서 고형물 및 탄소 함량이 낮아지는 결과를 알수있었다. 수열탄화를 통해 얻어진 Biochar는 국내 Bio-SRF 기준에 적합한 결과를 보였으며, 수열처리는 음식물류 폐기물 처리의 한 방법으로 제시가능하다고 판단된다.

우리나라의 식품관련 폐기물정책은 식품자원 흐름의 하류단계인 가정과 식당에서 발생하는 음식물쓰레기를 중심으로 추진되고 있으나 동 폐기물은 성상이 균질하지 않고, 계절적으로 성상이 변동하며, 이물질이 섞여 있어 재활용의 가치가 적다. 한편 식품제조업체에서 발생하는 식품폐기물은 성상이 균질하고 발생원 1개소 당 발생량이 많아서 가정과 식당에서 발생하는 음식물쓰레기에 비하여 재활용의 경제적 효과가 크고 가축의 사료로 재활용할 수 있어 부가가치가 높다. 우리나라의 폐기물관리법에서는 식품제조업에서 발생하는 식품폐기물은 동식물성잔재물로 분류하여 관리하고 있으며, 연간 1,000톤 이상 배출하는 다량배출사업장은 사업장폐기물 감량화제도에 의해 감량과 재활용계획을 수립하고 그 결과를 보고하도록 하고 있으나, 이보다 배출량이 적은 업체에 대해서는 중앙정부나 지방정부 차원에서 감량이나 재활용 정책을 추진하고 있지 않다. 본 연구에서는 식품제조업체 중 전분제품과 당류 제조업, 동물성 및 식물성 유지 제조업을 대상으로 동식물성잔재물이 발생 및 처리실태를 파악하였으며, 배출에서 재활용 및 사용, 처리의 전 과정의 물질흐름을 추정하고, 동 폐기물의 재활용에 대한 경제적 효과를 분석하였다. 우리나라의 동식물성잔재물은 유상으로 판매하는 것과 무상이나 처리비를 지급하면서 위탁 처리하는 경우가 있었다. 또한, 참깨박과 들깨박과 같이 부패성이 없고 유상으로 재활용업체에 판매되어 사료로 생산되고 있었으며, 수요가 안정적으로 확보되어 있어서 방치될 우려가 없기 때문에 순환자원으로 인정하여 폐기물에서 제외하여도 관리상에 문제가 없는 것도 있었다. 또한, 일본의 식품폐기물의 재활용관련 법제도를 분석한 결과 식품재활용사업계획인정제도는 국내의 식품제조업체에서 발생하는 동식물성잔재물의 재활용을 활성화하기 도입이 필요한 것으로 판단되었다.

Anaerobic mesophilic batch tests of food waste and food waste leachate collected from food waste treatment facility were carried out to evaluate their ultimate biodegradability and two distinctive decay rate coefficients (k1 and k2) with their corresponding degradable substrate fractions (S1 and S2), respectively. Each 3 liter batch reactor was operated for more than 60 days at substrate to inoculum ratio (S/I) of 0.5 as an initial total volatile solids (TVS) mass basis. Result of Ultimate biodegradability of 74 ~ 83% for food waste and 85 ~ 90% for food waste leachate were obtained respectively. The readily biodegradable fraction of 85 ~ 93% (S1) of food waste Biodegradable Volatile Solids (BVS, So) degraded within the initial 15 days with a range of of 0.151 ~ 0.168 day−1, whereas the rest slowly biodegradable fraction (S2) of BVS degraded for more than 53 days with the long term batch decay rate coefficients of 0.009 ~ 0.010 day−1. For the food waste leachate, the readily biodegradable portion (S1) appeared to be 92 ~ 94% of BVS (So), which degrades with of 0.172 ~ 0.206 day−1 for an initial 15 days. Its corresponding long term batch decay rate coefficients were 0.005 ~ 0.009 day−1. It is recommended that the hydraulic retention times of mesophilic anaerobic digesters be 16 days for the food waste and 15 days for the food waste leachate, respectively. However a safety factor should be considered when designing a full scale plant.