본 연구에서는 파일럿 및 상용급 규모에서 UF 분리막을 결합한 혐기성 소화 공정을 장기간 운영하여 분리막의 성능, 소화효율, 바이오가스 생산량과 수질 등의 다양한 인자를 도출하였다. 파일럿 규모에서 막의 투과 플럭스는 15∼20 LMH, 막간 차압은 1∼3 kgf/cm2로 운전되었다. 유입수의 TCOD 와 SCOD 는 각각 113 g/L, 62 g/L 이었고, 유출수의 TCOD 와 SCOD는 UF 공정 이후 제거효 율이 93% 및 86% 로 나타났다. 상용급 규모의 운전 결과, 분리막의 투과 플럭스는 12∼15 LMH로 나타났다. 유입수의 CODcr, TS, VS는 각각 236 g/L, 62.5 g/L, 50.2 g/L였으며, 농축여과분리막을 통과 후 제거율은 각각 99%, 94% 및 98%로 조사되었다.

우리나라는 인구의 증가 및 도시의 산업화, 소비에 따른 축산업의 발달로 인해 하수처리 및 음식물류와 가축 분뇨폐기물인 유기성폐자원의 처리규모와 발생량이 매년 증가하는 추세이다. 유기성폐기물의 육상처리와 신재생 에너지원으로서 효과적 활용에 대한 정책 추진과 연구가 진행되어왔다. 매립, 소각을 포함한 육상처리 방법 중, 바이오가스화는 혐기소화 과정에서 신재생 에너지원인 메탄가스를 생산하는 시설로 현 상황에 대응하는 새로운 방안으로 각광받고 있다. 국내 유기성폐자원의 바이오가스화 시설은 신규설치가 많이 이루어지는 반면, 시설의 메탄가스 생산량이 아직 미흡하거나 생산된 바이오가스를 이용하지 못하는 경우가 많은 실정이며, 15년도 유기성폐자원 바이오가스화 시설 중 하수슬러지를 이용한 바이오가스 발생량은 10.99 m3/ton이며, 음식물 72 m3/ton, 가축분뇨 14.84 m3/ton, 병합처리 14.51 m3/ton을 생산하고 있어, 혐기소화효율이 미국 등 선진국대비 약 54.2%에 불과한 실정이다. 전국 8개 시설에 대해서 다양한 유기성폐자원의 원료유입에서 기원하는 유입에너지와 바이오가스화 설비 운전을 위한 전력 소비에너지를 유입에너지로 설정하고, 혐기소화를 통한 바이오메탄의 잠재에너지와 미분해 유기물의 잠재에너지를 유출에너지로 산정하여 에너지수지분석을 진행하였다. 음식물/음폐수 시설의 바이오가스 에너지전환율은 80.1%이며, 가축분뇨 86.5%, 하수슬러지 22.8~57.7%로 분석되었다. 유입원료의 생산효율로는 음식물/음폐수 시설이 72.2% 이상으로 분석되었고 일부 유입에너지의 과소평가 및 바이오가스 생산량 과다측정으로 이론적으로 불가능한 수치로도 분석되었다. 따라서 에너지수지분석은 에너지전환효율과 시설 효율과 시설 효율을 평가할 수 있는 중요한 수단이지만 정확한 측정을 위한 유량계측 표준화 및 설비 별 전력사용량을 확인할 수 있는 전력계측 표준화작업이 요구되어진다.

가축분뇨, 하수슬러지, 음식물류폐기물 등의 유기성폐자원을 이용한 바이오가스의 생산은 기존에 버려지고 있던 유기성폐기물을 에너지화 할 수 있을 뿐만 아니라 동시에 온실가스를 감축할 수 있다는 점에서 각광받고 있다. 혐기성 소화조에서 발생하는 바이오가스에는 메탄(CH4)이 60~65%정도를 이루고 이산화탄소(CO2)가 30~35%이며, 미량 가스로 황화수소(H2S), 수분(Vapor) 등이 포함되어 있다. 바이오가스 중에 미량 존재하는 황화수소는 그 유독성이 매우 심하고, 촉매의 활성과 바이오가스의 이용효율을 저하시키며, 배관재질과 반응하여 설비를 부식시키고 연소 후에는 SO2로 산화하여 산성비의 원인 물질로 배출되어 대기 환경을 오염시키는 역할을 하고 있어 그 제거가 필수적이라 할 수 있다. 바이오가스 중에 황화수소 가스는 메탄발효 원료 중에 포함되어 있는 단백질과 아미노산을 구성하는 황과 황산염을 환원하는 황환원세균 등에 의하여 생성하는 유해가스이다. 따라서 원료 물질의 구성에 따라 황화수소의 농도가 달라지며, 황 함유량이 높은 하수슬러지를 이용한 바이오가스 생산설비에서는 황화수소 농도가 2,000 ppm을 상회한다. 이러한 황화수소를 제거하기 위한 정제방법으로는 습식, 건식, 생물이용 등으로 나누어지고 있으며, 처리 가스량, 유지관리비, 탈황 목표치 등을 감안하여 각각의 적정 방법을 선택하여 적용하고 있다. 이러한 황화수소의 거동을 파악하여 바이오가스 생산 및 이용 효율성을 증대시키고자, 국내 바이오가스 플랜트의 탈황설비를 중심으로 정밀 모니터링을 실시하였다.

The study aims to analyze economic of biogas plant in transition of recognition that waste resources has become renewable energy. The traditional investment valuation method using the NPV or IRR has a limitation in a sense that uncertainty of the future is not reflected. Hence, the purpose of this paper is to assess the value of the business by taking advantage of the real option. Biogas plant simulation is applied to the case of Garak Market using the binomial options among a variety of real options. With this analysis, it is assessed that operational expand option is the largest of the value of the binomial options.