2005년 유기성폐기물의 직매립이 금지되었다. 또한 유기성폐기물의 해양배출 기준 강화에 따라 2013년부터 음식물류폐기물의 해양배출이 금지되었다. 국내 2013년 음식물류폐기물 발생량은 전체 생활폐기물 중 26.0%인 12,501 톤/일 규모로 배출되고 있으며, 처리량은 2012년 대비 약 58.4%로 매년 급증하고 있다. 최근 음식물류폐기물의 처리방안으로 바이오가스화가 주목받고 있다. 정부는 “폐자원 및 바이오매스 에너지대책 실행계획”(환경부 2009) 등을 바탕으로 바이오가스화 시설의 신규 설치 및 운영을 추진하고 있다. 바이오가스화 시설의 신규 건설이 본격적으로 이루어지는 반면, 운전 효율성은 운전 및 유지관리 미숙, 계절별 영향 등으로 인하여 처리기준에 미치지 못하는 시설이 다수인 실정이다. 본 연구에서는 실제 운영 중인 A지역의 음식물류폐기물 바이오가스화 시설을 대상으로 계절별 산발효조의 정밀모니터링 및 시설 운영인자를 조사･분석하여 계절별 산발효조 상태에 따른 혐기소화조의 운전효율성을 평가하고자 하였다. 산발효조의 현황을 파악하기 위하여 봄, 여름, 가을에 걸쳐 휘발성지방산, 영양물질, CODcr 등의 정밀모니터링을 실시하였다. 또한 해당 시설의 바이오가스 생산량, 휘발성지방산 등과 같은 운영 자료는 2014년 3월부터 2015년 4월까지 약 1년 동안의 데이터를 바탕으로 월별 평균 값을 도출하였다. 분석결과와 운영 자료를 비교·분석한 결과, 여름철 온도의 상승의 영향으로 산발효조 내부에서 음식물류폐기물이 더욱 활발히 분해되어 휘발성지방산의 농도가 증가하였다. 이에 따라 여름철 산발효조의 영향으로 메탄생성율 및 바이오가스의 메탄 함량(%)이 저하되는 경향을 보였다. 특히 메탄생성율은 여름철(6~8월) 30.0~41.03 m³ CH4/tonFWL, 여름을 제외한 다른 계절의 경우 38.6~51.6 m³ CH4/tonFWL로 계절에 따른 차이를 나타내었다.

음식물쓰레기의 적정 혼합비를 결정하기 위하여 음식물쓰레기 혼합량을 10, 20, 30, 40 및 50%로 혼입하여 반죽 후 구형으로 성형한 것을 약 24시간동안 자연 건조시키고 2시간 동안 105℃ dry oven에서 열풍건조, 900±10℃ 전기로에서 1시간동안 소성하여 제조･완성하였다. 적정 음식물쓰레기 혼합량에서 기계적 강도를 향상시키기 위하여 황토와 점토의 혼합비를 6:1, 5:2, 4:3 및 3:4로 혼입하여 황토볼을 제조하였다. 각 제조 조건에서 제조된 황토볼의 물성 평가를 위해 압축강도, 공극율, 흡수율, 비표면적을 측정하였다. 또한, 제조된 황토볼의 표면 및 내부의 형상은 주사전자현미경(Scanning electron microscope: SEM, DSM940A, Germany) 촬영을 통하여 관찰하였다. 황토와 점토의 주성분은 SiO2, Al2O3 및 Fe2O3로 분석되었는데, 특히, SiO2와 Al2O3가 전체 화학조성 중 높은 비율을 차지하고 있는 것으로 나타났다. SiO2의 경우 황토 및 점토에 대해 각각 약 45.28 및 60.38%로 점토가 약 15% 정도 더 높았으며, Al2O3의 경우 황토 및 점토에 대해 각각 약 21.98 및 20.35%로 비슷한 함량을 보였다. Fe2O3의 함량은 황토와 점토에 대해 각각 12.76 및 6.34%로 황토가 점토에 비해 약 2배 정도 더 높았다. SiO2의 경우 성형성, 결합성 및 건조강도를 좋게 하고, Al2O3는 압축강도와 내한성을 좋게 한다. 반면, Fe2O3의 경우 소성시 융제역할을 하여 기공률을 좋게 하지만 소성온도가 낮을 경우 기계적 강도가 낮아지는 것으로 보고되고 있다. 음식물쓰레기 혼합량이 증가함에 따라 압축강도가 감소하는 경향을 나타내었는데, 음식물쓰레기 함량 30%까지는 완만한 감소경향을 보이다가 이후 음식물쓰레기 혼합량이 증가함에 따라 직선적으로 급격한 감소 경향을 보였다. 공극율은 압축강도와는 상반되게 음식물쓰레기의 혼합량이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었는데 음식물쓰레기 함량 30% 까지는 직선적으로 증가하는 경향을 보였으나, 음식물쓰레기 혼합량 30% 이상에서는 증가 경향이 상대적으로 낮게 나타났다. 음식물쓰레기 혼합량 변화에 따라 제조된 황토볼의 흡수율과 비표면적은 음식물쓰레기 함량이 증가함에 따라 흡수율 및 비표면적 모두가 증가하는 경향을 나타내고 있는데, 흡수율은 공극율과 유사한 경향을 보이고 있는데 음식물쓰레기 혼합량 40% 까지 거의 선형적으로 증가하다가 이후 다소 완만한 증가를 보이고 있다. 비표면적은 음식물쓰레기 혼합량이 증가함에 따라 거의 비례적으로 증가하는 경향을 나타내었다.

SiO2 함량이 비교적 높고, 점착성과 소성시 내구성이 매우 크며, 손쉽게 구할 수 있고, 황토와 유사한 입자로 구성된 점토를 부가하여 황토볼의 기계적 강도를 높이고자 본 실험을 수행하였다. 점토의 함량이 증가함에 따라 제조된 담체의 압축강도가 증가하는 경향을 보였고, 반면 공극율, 흡수율 및 비표면적은 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 황토와 점토 혼합량 변화에 따른 황토볼의 압축강도 변화를 보면 점토 혼합비 10% 이상 30%까지는 점토 혼합량이 증가할수록 압축강도가 선형적으로 증가하는 경향을 보였으나 이후 증가율이 다소 완만하게 나타났다. 이로 미루어 볼 때 SiO2 함량이 높은 점토가 황토볼 제조시 기계적 강도를 증가시켜 줄 수 있음을 확인할 수 있었다. 점토 혼합량 변화에 따른 공극율 변화를 보면 압축강도 변화와는 상반되게 점토 함량이 증가함에 따라 공극율이 감소하는 경향을 나타내었는데, 점토 혼합량 20%까지는 감소율이 다소 크게 나타나다가 20% 이상부터는 상대적으로 감소율이 미미하게 나타났다. 흡수율과 비표면적 변화는 점토 혼합량이 증가함에 따라 거의 직선적인 감소 경향을 보였다. 황토만 사용했을 경우에 비하여 점토를 30%를 혼합할 때 압축강도는 매우 향상된 것으로 나타났으나, 공극율, 흡수율 및 비표면적의 감소가 크게 나타나 적정 혼합비라고 판단하기는 어려울 것 같다. 최적 황토 혼합량을 결정하기 위하여 radar graph 상에 총괄적으로 나타내어 평가해본 결과 공극율, 흡수율 및 비표면적의 감소는 다소 나타나지만 어느 정도의 압축강도의 향상을 보이고 있으며 상대적으로 양호한 물성을 가진 것으로 판단되는 점토 혼합량 20%를 최적 혼합비로 결정하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. SEM 촬영 사진을 보면 점토 혼합비가 비교적 적은 10% 및 20%의 경우는 박편이 작고 복잡하게 형성되어 있는 것으로 관찰되는데 반하여, 점토 혼합비가 상대적으로 많은 30% 및 40%는 박편이 다소 크게 형성되어 있는 것이 관찰되었다. 이상의 실험 결과, 기계적 강도를 나타내는 압축강도 및 결합구조 측면에서는 점토의 혼합량이 높은 것이 유리하나 공극율, 흡수율 및 비표면적이 작아지는 단점이 있으므로, 압축강도의 증가율이 크고, 공극율 및 비표면적의 감소율이 다소 작은 점토 혼합량 20%를 최적 혼합비로 결정하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

음식물쓰레기의 혼합량 변화에 따라 제조된 황토볼의 단면 및 외관을 살펴본 결과 동일한 조건에서 소성하였음에도 불구하고 음식물쓰레기의 함량이 높을수록 내부에 탄화물의 잔량이 많은 것으로 나타났다. 또한, 음식물쓰레기의 함량이 상대적으로 높은 경우 외부에도 탄화물이 형성되어 있으며, 소성시 음식물쓰레기의 연소가스가 빠르고 많이 방출됨에 따라 황토볼의 외부표면이 갈라지는 현상이 발생하거나 가스 분출구가 명백히 나타난 것이 관찰되었다. 음식물쓰레기 혼입량이 30%의 경우 내부에 약간의 탄화물이 남아있지만 공극이 많이 관찰되고 외관도 양호한 것으로 나타났다. 10% 및 20%의 경우 외관은 아주 양호하였지만 음식물쓰레기의 함량이 낮아 내부 공극은 많이 형성되지 못한 것으로 관찰되었다. 따라서, 제조된 황토볼의 내부 공극 및 외관상 양호성으로 볼 때 적정 음식물쓰레기 혼합비는 30%인 것으로 판단되었다. 외관이 양호한 황토볼의 내부를 주사전자현미경을 이용하여 관찰해본 결과 음식물쓰레기 혼입량이 많을 경우 내부 기공형성이 매우 잘 되어 비교적 큰 공극이 형성되었을 뿐만 아니라 박편이 매우 작고 복잡한 구조가 형성되어 있음을 알 수 있었으나, 적정량 이하의 경우 박편이 상대적으로 크고 기공 형성이 잘 되지 않아 공극이 작은 것으로 관찰되었다. 이러한 이유는 음식물쓰레기 혼합량이 적으면 소성시 황토볼 내부로부터 방출되는 연소가스가 상대적으로 강도가 약한 부분으로만 방출되기 때문에 내부구조가 단순해지고 기공이 잘 형성되지 않는 것으로 판단된다. 현미경 관찰 결과로부터 본 연구의 기능성 황토볼 제조시 적정 음식물쓰레기 혼합비는 30%임을 재확인할 수 있었다.

한 해 한국의 음식물 폐기물 발생량은 2012년 기준 13,209 ton/day 이며, 이는 전체 생활폐기물 발생량의 약 27%에 해당한다. 이처럼 다량으로 발생하는 음식물 폐기물은 유용한 유기성 자원을 다량 함유함에도 불구하고 재활용이 저조하다. 때문에 음식물 폐기물을 bio-char로 탄화시켜 활용성을 높이는 연구가 전 세계에서 수년전부터 진행 중이다. 문헌고찰을 통해 열수가압탄화반응으로 생성된 bio-char가 중금속 흡착이 가능하다는 것을 확인 하였다. 따라서 광산배수와 같은 고농도의 중금속 오염수 처리에 bio-char를 활용하여 중금속 흡착･침전 여부를 확인해 보고자 하였다. 본 연구에서는, 인공오염수를 제작하여 일정량의 bio-char를 일정시간 교반시켜 투입 전 / 후 농도 차이로 흡착율을 확인하고, 최적의 조건을 찾고자 하였다. 인공오염수는 Accustandard 사의 Reference Standard 를 사용하여 만들었고, 광산배수의 평균 오염농도에 맞추기 위해 증류수와의 희석으로 50ppm, 100ppm, 150ppm 으로 조성하였다. 중금속은 Cd, As, Hg, Pb, 6가 크롬을 분석하였고 한 비커에 복합적으로 혼합하였다. Bio-char 는 음식물폐기물 60kg을 2.2Mpa의 압력 하에 열수가압탄화반응을 통해 4시간동안 반응시켜 생성하였다. 그 후 bio-char의 미세기공을 증가시키기 위하여 KOH를 이용한 화학적 활성화를 시행하였다. 원 시료의 중금속 함량 분석, 교반 시간 별 중금속 제거율 분석, 교반속도 별 중금속 제거율 분석 등을 시행하였으며 인공오염수 및 처리수의 분석 평가는 pH, 중금속, 시안, 등의 항목을 분석하였다.

가축분뇨, 하수슬러지 및 음폐수와 같은 유기성폐기물이 해양투기가 전면 금지되면서 육상처리 및 재활용처리가 관심이 되고 있다. 가축분뇨, 하수슬러지와 음폐수를 육상처리할 뿐만 아니라 신재생에너지를 생산할 수 있는 바이오가스화가 그 처리에 좋은 대안으로 부각되고 있다. 최근 가축분뇨 혐기소화시설에서 음폐수를 병합처리 하는 경향이 늘고 있다. 본 연구에서는 가축분뇨만 혐기소화하는 4개 시설과 가축분뇨 혐기소화시 음식물류폐기물을 병합처리하는 9개 시설을 대상으로 현장조사를 실시하였다. 현장조사의 목적은 병합처리 바이오가스화 시설의 설계 및 운전 기술지침서를 마련하기 위하여 기초자료를 수집하고 시설별 운전시 발생되고 있는 문제점들을 조사하여 개선방안을 마련하기 위한 것이다. 또한 계절별로 가축분뇨 바이오가스화 시설 3개와 병합처리시설 6개에 대하여 정밀모니터링을 실시하였다. 병합처리 바이오가스화는 음식물류폐기물과 가축분뇨가 별도로 반입되어 각각의 전처리 및 이송설비를 거쳐서 혐기소화 전에 설치되어 있는 중간저장조에서 합쳐지게 된다. 중간저장조에서 혼합된 음식물류폐기물 및 가축분뇨는 두 유입물이 하나로 합쳐져 혐기소화 공정 이후의 공정들을 거쳐서 처리되게 된다. 따라서 본 연구에서는 병합처리 바이오가스화 시설에 대하여 중간저장조 이전 공정들까지는 음식물류폐기물과 가축분뇨가 별도로 처리 공정을 거치므로 별도의 문제점들과 설계시 가이드라인을 제시하며, 중간저장조부터는 음식물류폐기물과 가축분뇨가 합쳐진 상태의 공통사항으로 문제점들과 가이드라인을 제시하고 있다.

미국이나 일본 같은 외국의 사례와는 달리, 한국에서는 음식물 분쇄기의 사용이 법적으로 허용되지 않고 있다. 음식물 쓰레기의 성상과 특징상 다른 종류의 그것과는 그것을 일일이 분류하여 일정한 장소에 갖다놓고 수거하는 것에 대한 번거로움과 어려움이 있다는 것은 주지의 사실이다. 또한 많은 사람들이 해외에서 합법적으로 사용되고 있는 주방용 오물분쇄기의 합법화를 원하고 있는 실정이다. 본 연구는 2007년도에 이루어진 가정용 오물분쇄기의 도입에 대한 제주지역 주민들을 대상으로 실시한 설문 분석을 토대로 WTP를 추정하고 이에 영향을 끼치는 요인을 분석한다. 나아가 본 분석을 토대로 현재까지도 논의중에 있는 우물분쇄기 전면허용에 대한 함의점을 찾고 정책적 시사점을 제공 하는 것이다. 제주시의 사례에서 나타난 바는 응답자의 WIP가 초기 제시가격이 높고 환경친화성향이 강할수록 높았으며 비용편익비율이 1.09로 나타났다.

본 연구는 음식물류 폐기물 처리장에서 발생하는 부산물의 활성화 공정을 통해 제조된 친환경 활성탄의 공업분석, 요오드 흡착 성능, 메틸렌블루 등의 특성을 평가하고, 그로 인한 탁도 및 색도 제거능력을 연구하여 활성탄의 대체물질로서의 재활용 가능성을 평가하고자 한다. 실험에 사용된 실험재료는 B시 F사의 음식물류 폐기물 처리시설에서 발생하는 음식물류 폐기물 처리장 부산물을 함수율 10% 미만으로 건조한 후, 분쇄기로 100 mesh 이하로 하여 사용하였다. 연구에 사용한 실험 장치는 최고온도 1,200℃까지 유지 가능한 고온전기로를 사용하였고, 600℃ 90분의 친환경 활성탄 시료의 요오드 흡착 성능이 가장 높게 나타났으며, 한국 활성탄소공업협동조합 수처리용 분말활성탄 기준인 950mg/g 이상의 기준과 비교하였을 경우는 600℃ 90분의 975.11mg/g 및 700℃ 60분의 950.92mg/g이 기준에 만족하는 것으로 나타났다. 메틸렌블루 탈색력 역시, 요오드 흡착성능 분석과 마찬가지로 600℃ 90분의 친환경 활성탄 시료의 메틸렌블루 탈색력이 가장 뛰어나게 나타났다. 또한 대부분의 활성화 온도에서의 메틸렌블루 탈색력이 요오드 흡착 성능과 비슷한 양상을 나타냄을 알 수 있었다. 이와 같이, 본 연구에서는 음식물류 폐기물 처리장 부산물을 이용하여 제조된 친환경 활성탄의 활성탄 대체물질로서 재활용이 충분히 가능할 것으로 판단했다.

This paper describes the performance of the module-type drying apparatus for the composting of a food waste. The drying apparatus mainly consists of a screw-type food waste agitator, an air exhaust blower, a heat supply tube and a heat source. Two different discharging flow conditions of the drying apparatus, 4 and 5 m3/min, are introduced. Partly dried by-products after six hours drying operation in the drying apparatus is obtained while drying temperature keeps constant of 60oC. It is noted that the by-products needs to sufficient decay period for the composting. Deodorizing apparatus having a zigzag flow and a nozzle, which is connected to the drying apparatus, is also designed to enhance the removing performance of the odor. Throughout experimental measurements, time to the drying temperature of 60oC near the screw-type food waste agitator is shortened as discharging flow rate of the system decreases. The moisture content decreases to 50 percent after operation for 4 hours. Furthermore, the odor of the food waste is satisfied with the environment exhaust standard through the deodorizing apparatus.

The objective of this work was to treat complex mal-odor of food waste with micro-bubbles from enhanced wet scrubber system, where the pilot plant was operated. Micro bubbles from the enhanced reactor of venturi scrubber were successfully generated through the air atomizing process with high velocity more than 60 m/sec and played an important role in the removal of mal-odor. Mal-odor was effectively changed into the micro-bubble and treated with washing chemicals together. Through establishing two series connection of the reactors, 85.2 % removal efficiency of complex mal-odor was obtained in case of average 940 times of input air. 0.35 kg/hr of sulfuric acid, 0.188 kg/hr of sodium hydroxide and 0.043 kg/hr of hypochlorite were injected for chemical washing.

This study was initiated to examine the potential impacts on the environment during the management of food waste by anaerobic digestion in Daejeon Metropolitan City (DMC) that is built in 2017. The evaluation was based on both material flow analysis (MFA) and life cycle assessment (LCA). The MFA study was performed using STAN 2.5, while the LCA was conducted according to ISO standards by utilizing Total 4 LCA software with the incorporation of CML 2002 methodology. According to the LCA results, global warming potential (GWP), acidification potential (AP), eutrophication potential (EP), and photochemical ozone creation potential (POCP) were found to be approximately 166 kg CO2-eq/ton of food waste, 0.43 kg SO2-eq/ton of food waste, 0.66 kg PO4 3−eq/ton of food waste, and 0.08 kg C2H4-eq/ ton of food waste, respectively. The disposal stage showed higher impact of GWP on the environment due to the landfilling of solid sludge and screening waste. In case of eutrophication potential, the treatment phase showed the highest impact on the environment, mainly because of the consumption of electricity. Based on the results of normalization, the highest environmental impacts was found in the treatment stage related to eutrophication potential. The results of LCA would provide policy-makers to identify and reduce potential environmental impacts associated with food waste to biogas conversion in DMC by life cycle.

Food waste, a putrescible form of waste, comprised of 30% of the total municipal solid waste stream in Daejeon Metropolitan City (DMC) in 2012. Proper management of food waste is a challenging task for local government. This study was conducted to determine material flows when treated food waste in various recycling facilities. Material flows in the recycling processes were collected by site surveys, field trips and discussion with operators and governmental employees. Material flow analysis (MFA) was conducted to quantify the flow of food waste from generation to disposal for the year 2012. MFA along with its mass transfer coefficients were determined based on the inputs, outputs and waste fluxes. According to the mass transfer coefficient results, treatment efficiency for the dry and wet feed manufacturing facility was found to be higher than other treatment facilities. Water consumption was higher for the composting site, resulting in large volume of wastewater (mass transfer coefficient 1.539). While large amounts of screening materials such as plastic, chopsticks, aluminum foils, and bottle caps were generated at the composting site, mass transfer coefficients (0.312) at the dry and wet feed facility were relatively high, implying effective treatment of food waste occurring. The results of this study help to facilitate waste management policy decision-makers in developing effective food waste management techniques in DMC.

The objectives of this study were to evaluate biogas production and changes of CH4 contents by trace elements solution dosing to improve the operation efficiency of anaerobic digestion. The solution with trace elements was manufactured by Co, Mo, Ni, and Fe, and the trace elements dosages were gradually increased from reactor R1 to R4. Operation was performed as four modes and organic loading rate was increased from R1 to R4. As a result, digestion efficiency of R2 or R3 was higher than R1 without trace elements solution. Also, it showed that biogas production and CH4 contents of R3 were high compared with R2. However, R4 had a negative effect on the efficiency of anaerobic digestion due to the additional dosing of unnecessary trace elements. Moreover, from the results compared with anaerobic digestion conditions on effect of each trace element, it showed that experiment with the mixture of Co, Ni, Mo, and Fe was the highest digestion efficiency and individual trace element showed high digestion efficiency in the order of Fe, Co, Mo, and Ni. In conclusion, the additional dosing of optimum trace elements is essential to enhance the efficiency of anaerobic digestion.

Recycling of food wastes was tried based on fermenting and composting food wastes using a microbial consortium. Manufactured compost (using 11.3% food waste) turned out to be effective in increasing soil fertility and crop growth (radish; Raphanus sativus). More specifically, the treatment of the composted food wastes enabled a stimulated growth of radish leaves by 80% and an increased uptake of δ15NAIR by 250% compared with a commercial organic compost. Moreover, the compost derived from the wastes appeared to allow a sustainable management of nitrogen fertilizer compared with the chemical fertilizer, minimizing nitrogen pollution. The microbial community analysis showed significant difference in the microbial community pattern in soil treated with the composted food wastes relative to soil treated with a commercial organic fertilizer or a chemical fertilizer. The results may indicate that the wastes processed by the consortium could result in an efficient recycling of the nuisance materials such as food wastes and other organic solid wastes.

혐기소화공정은 유기물을 안정화시키고 부산물로 메탄을 회수할 수 있으며, 후속처리공정의 부하를 감소시키는 친환경적인 방법으로 알려져 있다. 하지만 고농도 유기물의 경우 난분해성으로 인해 혐기소화 시 소화기간이 길어지고 메탄생성효율 또한 감소하는 것으로 알려져 있다. 이를 해결하기 위해 현재까지 연구된 방법들은 열처리, 효소첨가처리, 화학적처리, 기계적처리, 오존처리, 마이크로파처리, 초음파처리 등이 있으며, 이 중 초음파처리는 유기물을 더욱 효과적으로 가용화시키고 소화공정효율 향상을 가능케 하는 방법으로 최근 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 음식물류폐기물과 가축분뇨의 가용화효율을 높이기 위해 주파수 20kHz, 최대출력 400W, 유효용적 10L의 초음파처리 장치를 제작하여 조사밀도와 조사시간에 따른 시료의 특성변화를 관찰하였다. 그 결과 용해성 유기물질을 나타내는 SCOD 값과 SCOD/TCOD 값이 증가하였고, 이에 따른 가용화효율 또한 증가하였다. 이에 따라 초음파처리가 소화기간 단축을 위한 혐기소화공정의 전처리로 이용가능하다는 결론을 얻었으며, 향후 Lab-scale 규모의 연구를 진행 한다면 보다 효과적인 소화조 운영이 가능할 것으로 사료된다.

음식물류폐기물은 2011년 기준 13,429ton/day, 축산분뇨는 2011년 기준 135,653ton/day 발생하였다. 2013년 음식물류폐기물과 축산분뇨의 해양 배출이 전면 금지되었고 육상처리기술 대안 중 하나로서 혐기소화공정기술이 떠오르고 있다. 음식물류폐기물은 유분과 염분이 높고, pH는 낮으며, C/N비 및 COD는 높기 때문에 혐기소화 기간이 길고 처리효율이 낮아 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구에서는 음식물류폐기물의 혐기소화 효율을 높이기 위해서 음식물류폐기물과 축산분뇨의 병합처리를 모색하였고, BMP-test를 통하여 혐기소화 효율을 분석 하였다. 사용된 대상 시료의 TS, VS, CODcr, pH 등 기본성상 분석 결과와 문헌조사를 토대로 병합비율을 산정하여 약 30일간 BMP-test를 진행하였다. 그 결과 단일소화에 비해 병합소화에서 바이오가스 발생량(mL/gVS)이 높았고, 병합시료 속에 음식물류폐기물의 비율이 높을수록 초기 바이오가스 발생이 많았는데 이는 축산분뇨에 비해 가용성 유기물질 성분을 많이 포함하기 때문으로 사료된다. 병합소화에서 병합비율은 가장 중요한 인자 중 하나이나 음식물류폐기물과 축산분뇨의 성상은 지역별로 다르고 계절 및 년도에 따라서도 다르며, 발생량도 다르기 때문에 적절한 병합비율을 결정하기 위해서는 향후 음식물류폐기물과 축산분뇨의 병합처리 뿐만 아니라 유기성폐기물의 다양한 병합처리 연구가 필요하다고 사료된다. 본 연구는 혐기소화공정 설계 및 혐기소화 효율을 높이기 위한 기초자료로서 활용될 수 있을 것이다.

국내 음식물류폐기물은 생활폐기물 발생량의 약 30%의 비율로 매우 많은 양 발생되고 있으며, 이러한 음식물류폐기물은 우리나라의 음식문화 특성으로 인한 높은 염분농도와 수분함량으로 침출수 및 악취문제 등 여러가지 환경문제를 야기해왔다. 이에 따라 2005년 이후 직매립을 금지시킴으로써 음식물류폐기물의 재활용 정책이 도입되고 자원화 시설이 설치되었다. 현재 국내에서는 습식 및 건식 사료화, 퇴비화, 탄화, 기계적 감량화 등 다양한 방법을 통하여 음식물류폐기물을 자원화 하고 있으며 그 중 사료화와 퇴비화 시설이 가장 보편적으로 운영되고 있다. 이와 같은 음식물류폐기물 재활용 정책의 적극적인 도입과 시설 증축으로 국내에서는 95%이상의 음식물류폐기물 재활용률을 달성 하였지만 실제 처리시설에서의 낮은 공정수율, 대량의 음폐수 발생, 악취, 운송과정에서의 부패 등 여러 가지 환경 문제점이 여전히 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 실제 처리공정의 효율, 공정의 특징, 문제점 등을 파악하고자 하였으며, 이를 위하여 대전광역시 음식물류폐기물 처리시설 4곳(퇴비화 1곳, 사료화 3곳)을 중심으로 시설별 일반적 사항을 비롯한 투입 및 배출 물질의 종류와 양, 시설별 공정 주요 특징과 문제점 등을 조사하였다. 또한 조사 결과를 바탕으로 처리시설별 물질흐름분석을 통하여 물질수지를 마련함으로써 대전광역시 음식물류폐기물 처리시설의 운영 실태를 파악하고 문제점의 개선방안을 마련하였다. 본 연구에서는 대전광역시에서 발생하는 음식물류폐기물을 처리하는 시설을 바탕으로 현장조사를 실시하였다. 현장조사를 통해 확보된 투입 및 배출 물질에 대한 데이터를 바탕으로 시설별 물질흐름분석을 수행하고 물질전환계수를 산정하였다. 아울러 Stan 2.5 Software를 활용하여 분석을 실시하였다. 연구결과, 대전광역시 음식물류폐기물 처리 시설 중 반입 음식물류폐기물 대비 재활용 제품의 양의 비율은 건식 및 습식사료화 시설에서 가장 높은 것으로 나타났으며, 퇴비화 시설에서 가장 낮은 것으로 나타났다. 음폐수의 경우 퇴비화시설에서 반입되는 음식물류폐기물의 1.5배를 초과하는 대량의 음폐수가 발생되는 것으로 나타났으며, 이는 처리 공정 중 물질의 이동을 위하여 대량의 공정수가 불가피하게 투입되기 때문인 것으로 분석되었다. 이러한 낮은 공정수율, 대량의 음폐수 발생 등과 같은 문제점은 대부분 처리공정의 개선을 통하여 보완 가능한 사항들이기 때문에 보다 효율적이고 친환경적 관리를 위해서 스크류, 탈수기, 선별기 등의 시설개선이 반드시 필요할 것으로 분석되었다. 또한 적정 관리 방안 마련을 위해서는 보다 정밀한 관리시스템의 분석과 다양한 측면에서의 환경평가가 필요할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 음식물 폐기물을 이용한 반탄화물의 고형연료로서 에너지 잠재성 평가를 위하여 반탄화시 특성 및 탄화물의 연소 특성에 관한 결과를 고찰하였으며, 이를 위하여 온도(150~600℃) 조건에서 에너지 수율 및 발열량, 회분 및 가연분, 발생가스 측정을 통한 분석을 하였고, TGA (Thermaogravimetric Analyzer)를 이용하여 음식물 폐기물의 반탄화 반응에 따른 활성화 에너지 변화를 속도론적 해석을 통해 고찰하였다. 또한 탄화물로부터 펠릿을 성형 제조한 후 고형연료화 시설에서 생산된 고형연료(SRF)와 등온, 승온 연소하여 발생되는 가스의 성분을 비교 분석 하였다. 본 연구로부터 반탄화 온도의 증가함에 따라 발열량과 회분함량은 증가 하였으며, 가연분 및 에너지 수율은 감소하였다. 또한 연소 배가스 중 CO2, CO, HCl의 경우 고형연료(SRF) 보다 낮게 발생함을 확인할 수 있었다.

국내에서 발생하는 음식물쓰레기는 퇴비화･액비화, 사료화, 바이오가스화 등의 방법으로 처리되고 있으나 사료화 및 퇴비화 시 과다한 에너지 소비로 인한 비효율성이 대두되면서 음식물쓰레기의 에너지 가치 및 바이오에너지화에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 또한, 가정용 음식물쓰레기 분쇄기(디스포저)를 이용할 경우 음식물쓰레기 보관, 배출, 수거, 운반 등으로 인한 환경적 문제를 해소하고 분쇄물의 메탄화로 에너지 생산이 가능하다. 현재 판매가 허용된 디스포저 제품은 본체와 2차 처리기(거름망, 회수기)가 함께 있는 일체형으로, 그 규격을 음식물쓰레기가 고형물 무게 기준 80% 이상 회수되거나 하수관으로의 배출량이 20% 미만인 제품으로 규정하고 있다. 그러나 현재 개발되어 있는 디스포저를 이용한 음식물쓰레기 처리 시 투입되는 수돗물로 인해 가용 성분이 씻겨나가는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 표준음식물쓰레기를 디스포저로 처리 후 배출되는 오수를 체거름하여 각 시료의 3성분을 분석하고 가연분 함량에 따른 가스발생량 및 바이오에너지화 가능성을 확인하고자 한다. 한국환경산업기술원에서 제시하고 있는 방법에 따라 표준음식물쓰레기를 만들고 회분식 디스포저(KD 132, National社, Japan)를 이용하여 디스포저 오수를 제조하였다. 제조한 디스포저 오수는 6.70, 4.00, 0.71, 그리고 0.25 mm 크기의 체를 연속으로 설치하여 고형물을 분리하였으며 각 크기의 체로 인해 걸러진 고형물과 0.25 mm 이하의 부유물이 포함된 액상의 3성분을 분석하였다. 시료의 3성분 분석은 국내 폐기물공정시험법에 따라 수행되었으며, 이를 바탕으로 수분함량, 회분함량 및 가연분 함량을 구하였다. 분석 결과, 회수된 총 휘발성 고형물(VS)은 6.70 mm 이상이 전체 발생된 음식물쓰레기 중 휘발성 고형물 무게의 30.3%, 6.70 mm 에서 4.00 mm 사이가 25.0%, 4.00 mm 에서 0.71 mm 까지 20.3%, 0.71 mm 에서 0.25 mm 까지 21.0% 이었으며, 0.25 mm 이하의 액상에서 3.3%가 회수되었다. 체거름 후 회수된 액상에도 0.25 mm 이하의 부유물로 인한 휘발성 고형물이 포함되어 있는 것으로 확인되었으며, 이로 인한 가스발생 및 회수가능성이 있을 것으로 판단된다. 이에 Biochemical Methane Potential(BMP) test 등 추가 연구를 통해 음식물쓰레기 분쇄기 오수의 메탄발생량 및 바이오에너지화 가능성의 보다 상세한 분석이 필요할 것으로 사료된다.

사람이 생활하면서 발생하는 대표적인 유기성 폐기물은 분뇨와 음식물쓰레기이며, 이 폐기물들은 주로 혐기성 소화에 의해 처리되고 있다. 중앙 집중식 시스템에 연결되지 않는 소규모 주거지역이나 독립처리 시설을 갖춘 곳에서 발생하는 분뇨와 음식물쓰레기의 병합소화는 유기성 폐기물의 처리에 대안이 될 수 있다. 소변에는 질소와 인과 같이 회수 시 자원으로 재활용할 수 있는 물질들이 다량 포함되어 있으므로, 분뇨과 음식물쓰레기를 병합 소화시 분뇨에서 소변을 미리 분리하는 것을 고려할 수 있다. 본 연구에서 분뇨 분리를 통해 분뇨와 음식물쓰레기의 병합소화에서 대변의 잔류 소변양이 바이오가스 발생량과 처리 효율에 미치는 영향을 확인하기 위해 Biochemical Methane Potential (BMP) test를 실시하였다. 분뇨 기질은 실생활에서 발생하는 조건을 모사하기 위해 소변, 화장지를 포함한 시료를 제조하였다. 본 실험에서 음식물쓰레기, 대변과 화장지 포함량을 동일한 조건으로 하고 잔류 소변량을 다르게 하여 실험을 실시하였다. 국내에서 음폐수를 제외한 음식물쓰레기, 대변과 소변은 각각 0.25 kg/인/일, 0.15 kg/인/일, 1.6 L/인/일 가량 발생되는 것으로 알려져 있다. 각 기질을 1인 기준으로 하여 잔류 소변량은 0, 15, 50 와 100%(v/v) 조건을 설정하고, 실험은 각각의 잔류 소변량 조건에 대해 triplicate로 45일간 진행하였다. 발생되는 가스의 부피는 실린지를 결합한 t-type valve system으로 측정하였으며, 조성은 TCD (Thermal Conductivity Detector)가 장착된 GC (Gas Chromatography, Younglin ACME 6100, Korea)를 이용하여 분석하였다. 이를 바탕으로 시간에 따라 얻어진 누적메탄발생량에 수정된 Gompertz 식을 적용하여 잠재메탄발생량을 구하였다. 0, 15, 50 와 100%(v/v)의 조건에서 45일 동안 측정한 누적메탄발생량은 각각 254.60, 276.85, 264.17와 306.66 mL･CH4/g･VS 로 측정되었고. 수정 Gompertz 식을 적용한 잠재메탄발생량은 281.24, 289.27, 265.34와 298.59 mL･CH4/g･VS 이였다. 소변의 포함량이 100%(v/v)인 경우에서 메탄이 많이 발생하였다. 소변에는 질소, 인을 포함하고 있어 혐기소화에서 영양분으로 사용되나 과량이 포함 된다면 저해요소가 된다. 그러나 BMP test의 잠재메탄생산량 결과는 제한적이고, 잔류 소변양이 가스 생산량과 처리 효율에 미치는 영향에 대한 연구가 더 필요하다.