음식물류폐기물 혼합 가축분 퇴비(이하, 음폐 퇴비) 사용은 농경지의 작물 생산량 증가 및 토양 이화학성 개선 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 반면, 농경지의 과도한 음폐 퇴비 사용은 작물 생육 저해, 농경지 양분 유출로 인한 하천의 부영양화 등 토양 환경에 역효과를 일으킬 수 있다. 이에 본 연구는 음폐 퇴비(Food Waste Compost with Manure, FWC)의 사용량을 달리하여 노지에 처리하였을 때 고추의 생육 및 수량에 미치는 영향을 구명하기 위해 수행하였다. 본 연구의 처리구는 무처리구 (NF), 무기질비료 처리구(NPK50%, NPK 100%), 음폐 퇴비와 무기질비료 50%를 투입한 처리구(NPKFWC1, 2, 3)로 달리하였다. 시험 후 토양 화학성 결과, 음폐 퇴비 사용량이 증가함에 따라 유기물, 유효인산, 교환성 양이온 등의 함량이 증가하였다. 고추 생육 조사 결과, 1년차 전체 주당 생체중과 건물중은 NPKFWC1, 2에서 NPK 100%와 통계적 유의성은 없었으며, 음폐 퇴비를 3배 처리한 NPKFWC3은 NPKFWC1, 2에 비하여 약 10% 감소하였다. 2년차 전체 주당 생체중은 NPKFWC1에서 가장 높았으며, 이는 NPK 100%에 비하여 약 29% 높았다. 또한, 음폐 퇴비 사용량이 증가함에 따라 수량은 감소하는 경향이었다. 본 연구 결과, 음폐 퇴비의 사용량이 증가함에 따라 양분의 과량 축적 및 고추 생육이 저해되는 경향을 보였다. 결론적으로, 음폐 퇴비 사용 시 정량(1,309 kg 10a-1)을 사용할 것을 추천하며, 장기적 사용 시 노지 및 시설 등의 작물 영향 평가 등의 관한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

시설 재배지에 음식물류폐기물 혼합 가축분 퇴비 사용이 늘어나고 있다. 이에 본 연구는 음식물류폐기물 혼합 가축분 퇴비(Food Waste Compost with manure, FWC) 연용 시 시설 토마토(Solanum lycopersicum L.)의 생육과 수량에 미치는 영향을 구명하기 위해 3년간 수행하였다. 퇴비 처리는 사용량에 따른 효과를 알아보기 위하여 농촌진흥청 시설 토마토 표준 시비량(N-P2O5-K2O=20.4-10.3-12.2 kg 10a-1)의 총 질소량 기준 100%로 하여 무기질 비료 반량 + FWC 정량(NPKFWC1), 무기질 비료 반량 + FWC 2배량(NPKFWC2), 무기질 비료 반량 + FWC 3배량 (NPKFWC3)을 처리하였다. 또한, 무기질 비료 사용량에 따른 변화를 퇴비와 비교하기 위해 무기질 비료 반량(NPK 50%) 및 무기질 비료 정량 (NPK 100%, Control) 처리하였다. 초장은 FWC 처리구가 대조구 대비 높았으며, SPAD-502 값은 NPKFWC2에서는 증가하였으나, NPKFWC3는 대조구 대비 낮아지는 경향을 보였다. 3년차 수확 후 토양 pH의 경우 NPKFWC3에서 6.5로 가장 높은 수치를 보였으며, 토양 EC는 NPKFWC1에서 9.5 dS m-1로 가장 높았고, NPKFWC3 처리구에서 6.9 dS m-1 가장 낮은 값을 보였다. 3년간 전체 처리구 간 과실의 평균 횡경, 종경, 당도는 차이가 없었다. 수량은 NPKFWC2까지는 높았으나, NPKFWC3에서는 오히려 대조구보다 낮아지는 경향을 보였다. 따라서 무기질 비료 반량에 음식물류폐기물 혼합 가축분 퇴비 처리 시 추천 시비량 대비 2배량까지는 생육 및 수량이 증가하나 3배량에서는 오히려 감소하는 것으로 판단된다.

음식물류폐기물의 에너지 잠재량은 2,206 천TOE 임에도 대부분 사료화와 퇴비화로 약 85.5%가 재활용 되고 있으며, 해당 시설에서 생산된 제품 중 사료화는 72%, 퇴비화는 61%가 무상판매 되고 있다. 이에 본 연구는 음식물류폐기물을 반탄화 반응을 이용하여 연료화하고자 한다. 하지만 음식 물류폐기물만 단독으로 연료화 할 경우 연료적 가치가 낮아짐을 예방하고자 하수슬러지를 일정 비율로 혼합하여 진행하였다. 음식물류폐기물과 하수슬러지의 혼합비율은 10:0, 8:2, 6:4, 5:5로 하였다. 실험 결과 혼합 비율에 상관없이 반응온도 240℃이상에서 함수율 10% 이하로 감소하는 것을 확인 할 수 있 었다. 고정탄소의 경우 반응온도가 높아질수록, 하수슬러지의 비율이 높아질수록 증가하였으며, 초기 1.1%에서 최대 약 36% 로(혼합비율 6:4, 반응온도 270℃) 측정 되었으며, 발열량의 경우 반응온도 24 0℃부터 고형연료제품기준인 3,000Kcal/Kg 이상에 만족하는 발열량을 나타내었으며, 초기시료보다 약 6 배 정도 증가한 발열량을 얻을 수 있었다. Van krevelen Diagram이 Lignite 범위까지 이동하였으며, 슬 러지 혼합비율이 높아질수록 높은 연료비와 5,500Kcal/kg 이하의 연소성지수를 얻을 수 있었다. 하수슬 러지 혼합 비율이 높아질수록 발열량은 감소하지만, 고정탄소 함량 증가, 연료비 개선 등으로 음식물류 폐기물만 단독 고형연료화 한 것 보다 연료로써의 품질이 좋아지는 것을 확인 할 수 있었다.

From results of three components analysis about food waste, moisture content appeared high in order of school(89.1%), townhouse(64.9%), apartment(63.2%) and home(63.2%). And content of ash also appeared high in order of school(8.8%), townhouse(6.3%), apartment(5.4%) and home(4.2%). This is judged as cause of difference of moisture content according to emission-source, diversity of kind of cooked food and volume-rate disposal system which is not performed. Meanwhile, combustible content is 10.9~32.6% and it is the most highest in order of home, apartment, townhouse and school. And big difference of standard deviation of apartment and townhouse is judged as difference of homogeneity due to co-emission of food waste. In addition, Low heating value appeared high in order of home(1086.07 kcal/kg), apartment(1033.69 kcal/kg), townhouse (678.07 kcal/kg) and school(9.18 kcal/kg). And the reason that heating value of school is very low is error about simple formula which is applied when moisture content is more than 50%. And it can be confirmed that this is difficult in analysis of Low heating value of food waste.

This study evaluated the biochemical methane potential (BMP) of primary sludge, secondary sludge, and food waste in batch anaerobic mono-digestion tests, and investigated the effects of mixture ratio of those organic wastes on methane yield and production rate in batch anaerobic co-digestion tests, that were designed based on a simplex mixture design method. The BMP of primary sludge, secondary sludge and food waste were determined as 234.2, 172.7, and 379.1 mL CH4/g COD, respectively. The relationships between the mixing ratio of those organic wastes with methane yield and methane production rate were successfully expressed in special cubic models. Both methane yield and methane production rate were estimated as higher when the mixture ratio of food waste was higher. At a mixing ratio of 0.5 and 0.5 for primary sludge and food waste, the methane yield of 297.9 mL CH4/g COD was expected; this was 19.4% higher than that obtained at a mixing ratio of 0.3333, 0.3333 and 0.3333 for primary sludge, secondary sludge, and food waste (249.5 mL CH4/g COD). These findings could be useful when designing field-scale anaerobic digersters for mono- and co-digestion of sewage sludges and food waste.

Renewable energy resources from foodwaste have attracted significant interest and, consequently, many alternatives are considered for large-scale biogas treatment processes and small-scale onsite drying processes (heat source: electricity, gas, and dried foodwaste by-product). The pre-treatment process for foodwaste consists of the following sequential steps: collection, transportation, shredding, segregation, and dehydration. After this pre-treatment, the dried foodwaste by-product is recycled into (among others) animal feed, fertilizer/compost or biomass solid fuel. In addition, the leachate?liquid generated by squeezing the foodwaste is used for bio-gasification, achieved through an Anaerobic Digestion (AD) process associated with a sewage co-digestion treatment. In this study, the operation cost and greenhouse gas (GHG) emissions of an improved and simplified small-scale onsite drying treatment are compared with those of a large-scale biogas treatment. The pre-treatment can be improved and simplified via this drying treatment. Through this treatment, operationcost reductions of 45.4%, 50.5%, and 89.6% are achieved when electricity, liquified natural gas (LNG), and biomass solid fuel (dried foodwaste by-product), respectively, are employed as drying heat sources. Furthermore, if the annual amount of foodwaste (5 million ton) is recycled into biomass solid fuel, then significant reductions (7.5 million tCO2-e per annum) in GHG emissions can be realized. Therefore, this study demonstrates that improvement and simplification of the smallscale drying process (i) reduces the operation cost as well as GHG emission levels (to levels lower than those achieved via the large-scale biogas treatment process) and (ii) offers a practical solution for foodwaste treatment and a renewable energy resource.

2005년부터 음식물류폐기물의 직매립이 금지됨에 따라 이에 따른 처리수단으로 자원화(민간 사료화, 공공퇴비화 위주)시설을 많이 설치하여 운영하였다. 하지만 음식물류폐기물을 이용하여 생산된 사료와 퇴비에 대한 사용자들의 부정적인 인식으로, 생산된 부산물이 다시 폐기물로 되는 악순환이 지속되어 왔다. 또한 런던협약에 의해서 2012, 2013, 2014년에 하수슬러지, 음폐수, 축산분뇨 및 하수슬러지 등 유기성폐기물의 해양배출이 금지됨에 따라 고농도의 유기물을 육상에서 처리해야 했기 때문에 부수적으로 바이오가스를 얻을 수 있는 혐기성 소화에 많은 관심을 갖게 되었다. 그러나 많은 지자체에서 혐기성 소화의 이해와 운전기술의 부족으로 시설 운영에 실패 또는 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 음식물류폐기물과 음폐수의 혼합소화 운전을 하고 있는 대전광역시 내 바이오 에너지화 시설의 혐기성 소화 효율을 실험적으로 분석하고 향후 유기성폐기물의 혐기소화를 이용한 처리 가능성을 살펴보았다. 음식물류폐기물과 음폐수의 총 반입량은 평균 353.17 ton/day이며 그 중 296.47 ton/day이 혐기성 소화조에 투입되었으며 나머지 56.7 ton/day는 매립처리하는 것으로 측정되었다. 시설 내 중간 저장조, 혐기성 소화조, 안정화조의 경우 평균 TS 제거 표율은 72.5%, VS는 80.2%로 측정되었으며 평균 바이오 가스 발생량은 26,450 Nm3/day, 이중 CH4 함량은 63.83%로 측정되었다. VS당 바이오 가스 및 CH4 발생량은 0.77 Nm3-biogas/kg-VS, 0.49 Nm3-CH4/kg-VS로 측정되었으며, VS/TS 비는 중간 저장조, 혐기성 소화조, 안정화조에서 각각 87.0%, 72.5%, 62.5%로 나타났다. 이와 같은 결과를 기반으로, 바이오 에너지화 시설 내 혐기성 소화조 및 안정화조에서 메탄생성세균이 활발하게 성장하고 있어 소화조 효율이 높은 것으로 판단되었다.

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.

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.

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.

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.

This study investigated the enzymatic pretreatment of food waste (FW) using Viscozyme L to enhance reducing sugar (RS) production. Response surface analysis was used to study the effects of the pretreatment variables of temperature (T) (35-55oC) and incubation time (IT) (9-15 hr). The results indicated that the generated regression model represented the relationship between the independent variables and the responses. The RS production from FW was affected by IT rather than T. Within the design boundaries, a maximum RS yield (0.72 g/g of total solids of FW) was obtained at 44.5oC and 13.7 hr.

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.

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.

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.

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.