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가축분뇨 저장조 유래 온실가스/악취 저감 및 후단 바이오가스 생산 증대 연구
임성원 ( Seongwon Im ),홍두기 ( Do-giy Hong ),김동훈 ( Dong-hoon Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2019 No.-
가축분뇨의 긴 저장기간(1-6 개월)으로 인해 가축분뇨 내 유용한 유기물이 미생물에 의해 분해되면서 다량의 온실가스와 악취를 배출하게 된다. 가축분뇨 유래 온실가스 배출량은 축산업에서 배출하는 총 온실가스의 30-50%나 차지하고 있으므로 배출량을 줄일 수 있는 기술 개발이 필요하지만 우리나라에서는 연구사례가 전무하며 악취의 경우는 실태조사를 통한 악취배출특성 위주의 연구가 주를 이르고 있어 가축분뇨로부터 배출되는 악취를 원초적으로 줄이기 위한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 돈분(pig slurry, PS)의 산성화, 저장온도 제어, 소금 첨가를 통해 저장 중 발생하는 온실가스(CH<sub>4</sub>)와 악취 배출량 줄이고자 하였으며 이런 방법이 후단 바이오가스화에 미치는 영향도 조사하였다. 산성화 실험은 농장에서 채취한 돈분(pH 7.8±0.1)의 pH를 5.0-7.0으로 조절한 후 35℃에서 40일 저장하였으며 그 결과, 돈분의 pH를 7.0으로만 낮추더라도 메탄 배출량이 약 50% 감소하였다. 돈분의 저장온도를 20-30℃로 제어할 경우, 대조군(저장온도 35℃) 대비 메탄 배출량이 74-27% 감소하였으며 25℃ 이하의 조건에서는 50% 이상의 저감률을 보였다. 소금 첨가 실험(1-13 g Na<sup>+</sup>/L)에서는 돈분의 염도가 증가할수록 메탄 배출량의 감소폭은 증가하였으며 9 g Na<sup>+</sup>/L 조건에서 약 50% 저감률을 보였다. 위와 같은 저장조건 제어는 악취 배출량 저감에도 긍정적인 효과가 있는 것으로 나타났다. 예를 들어, 돈분의 pH를 7.0으로 낮춰서 저장하면 악취 배출량(NH<sub>3</sub>, H<sub>2</sub>S)이 대조군(pH 7.8) 대비 40% 감소하였고 앞선 조건보다 낮은 pH 6.5에서 저장하면 90% 이상의 악취 저감률을 달성하였다. 또한, 본 기술을 적용하여 돈분을 저장할 경우, 기존 저장 방식보다 돈분 내더 많은 양의 유기물을 보존할 수 있었으며 혐기성소화를 통한 바이오가스 생산량은 15-40% 증가하였다. 결과적으로 저장 중 온실가스 배출 저감과 추가적인 바이오가스 생산을 이용하여 본 기술의 총 온실가스 저감량을 계산해보면 대조군 대비 5-20 kg CO<sub>2</sub> eq./ton PS을 줄일 수 있는 것으로 나타났다.
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