가축분뇨 하루만에 10톤 처리…탄소 잡는 친환경 기술

한국에너지기술연구원

한국에너지기술연구원 연구팀이 'F-COMB' 건조 장치에서 처리된 시료를 수집하고 있다. 에너지연 제공.

축산 농가의 골칫거리인 가축 분뇨를 하루 만에 처리하는 고효율·친환경 기술이 개발됐다. 가축분뇨에서 발생하는 탄소를 가두는 기술이다. 

한국에너지기술연구원은 유지호 대기청정연구실 책임연구원 연구팀이 축산 농가 현장에서 가축 분뇨를 바이오차로 즉시 전환하는 공정을 개발했다고 25일 밝혔다. 바이오차는 유기물질을 산소가 희박한 조건에서 열분해해 만든 물질이다. 바이오매스(특정 공간 내 생물량)에 포함된 탄소의 80%를 가둘 수 있다. 

2022년 기준 국내 연간 가축 분뇨 발생량은 약 5000만톤이다. 이 중 87%는 퇴비, 액비로 활용된다. 발효되기까지 60일 이상이 소요되며 처리 과정에서 온실가스인 아산화질소가 발생한다. 초미세먼지와 악취 원인인 암모니아도 배출된다. 국가 전체 암모니아 배출량의 70%에 달한다. 

가축 분뇨를 바이오차로 전환하면 아산화질소와 암모니아 배출을 차단하고 공기 중 탄소를 흡수해 1000년 이상 가둘 수 있다. 

연구팀은 가축 분뇨를 바이오차로 제조하는 공정인 ‘MTB 공정’을 개발했다. 가축 분뇨가 지닌 수분을 20% 이하로 줄이는 탈수 및 건조 기술이다. 연구팀은 에너지연이 보유한 건조 공정, 한국기계연구원의 탈수 공정, 두리테크의 전처리 공정, 유기산업의 열분해 기술을 모아 통합 시스템을 설계했다. 그 결과 기존 로터리 칼른 방식 대비 분뇨 처리 공정에 필요한 에너지 소비량이 10분의1 이하로 줄어들었다. 

기계연이 개발한 스크류 유형의 고액 분리기는 가축 분뇨가 지닌 수분을 60% 이하로 낮추는 탈수 기능을 한다. 이때 쓰이는 에너지는 로터리 칼른 등 열을 이용한 기존 공정 대비 1% 수준이다. 탈수를 거쳐 덩어리로 분리된 가축분뇨는 두리테크가 개발한 3단 블레이드 분쇄 장치에 의해 1cm 이하 크기로 쪼개진다.

이후 에너지연이 개발한 건조 장치인 ‘F-COMB’를 이용해 1분의 짧은 시간 동안 가축분뇨의 수분을 20%까지 줄인다. 건조된 가축분뇨는 유기산업이 상용화한 TLUD 열분해 반응기를 이용해 바이오차로 전환된다. 

연구팀은 충남 청양군 실증단지에서 하루에 10톤의 가축분뇨를 처리할 수 있다는 점을 실증했다. 100시간의 공정 운전을 통해 상용화 가능성도 입증했다. 

연구팀은 중국, 호주, 인니 등 친환경적 폐기물 처리와 재활용을 추진하는 해외 수요를 확보하고자 F-COMB 건조 장치의 처리 규모를 하루 100톤 이상으로 확대할 계획이다. 

유 책임연구원은 “국내 가축분뇨의 대부분은 퇴비화되고 있으며 이때 발생하는 온실가스, 초미세먼지 원인물질을 저감시키는 방안이 부재하다”며 “개발한 공정은 가축분뇨를 현장에서 바이오차로 즉시 전환할 수 있는 저비용, 고효율 공정으로 축산분야의 환경문제, 온실가스 배출을 방지할 수 있는 핵심 기술“이라고 설명했다. 

유지호 한국에너지기술연구원 대기청정연구실 책임연구원(윗줄 왼쪽 3번째)를 비롯한 연구팀이 단체 사진을 촬영하고 있다. 에너지연 제공.

[문세영 기자 moon09@donga.com]