축산 부문의 바이오매스 가운데 가축 분뇨는 대부분이 기계적이용, 물질이용, 열화학적 처리단계를 거쳐 자원화(퇴비화, 액비화)로 이용되고 있으며 최근에는 생물학적 처리단계를 거쳐 바이오 에너지의 원료로 이 용되기도 한다. 도체는 대부분이 식용으로 이용되고 있으며 털, 가죽은 가공단계를 거쳐 제품원료(피혁, 모발, 사료, 조미료･화장품 원료)로 이 용되고 있다.
3.2. 축산분야 바이오매스 이용 실태와 문제점
3.2.1. 바이오매스 이용발생량 추정
가. 가축 사육두수와 가축 분뇨 발생원단위
가축 사육두수의 변화 추이를 축종별로 살펴보면 <표 4-59>와 같다.
1970년대까지 축산업은 한우의 경우 경작농업 과정에서 노동력 확보를 위 한 보조수단으로 사육되었으며 닭․돼지는 개별 농가에서 농가부업 형태 로 사육되었다. 1970년대 들어서 축산진흥정책과 국민소득 증가로 인하여 육류 및 유제품에 대한 소비가 꾸준히 증가하면서 가축 사육두수가 증가하 였으며 사육규모도 전업화․대규모화되었다. 2000년 이후에는 대부분의 가축 사육두수가 정체 또는 감소 추세에 있지만 돼지와 말의 사육두수가 증가하고 있다.
축종별 가축 분뇨의 배출원단위는 축산기술연구소에서 1997년부터 3년 간 축종별 분뇨 및 세정수 발생량을 조사하여 환경부에서 고시 제99-109 (1999년 7월)호로 제정되었다. 축산연구소에 따르면 가축 마리당 가축 분 뇨 배출량은 한우가 14.6kg/일, 젖소가 45.6kg/일, 돼지가 8.6kg/일, 닭이 0.12kg/일이다.
표 4-59. 가축 사육두수 변화 추이 2000 1,590.0 543.7 8,214.4 102,547 151.3 10.6 2003 1,480.0 519.0 9,231.0 99,019 145.9 16.3 자료 : 농림부･환경부. 2004.
표 4-61. 가축 분뇨 발생량 현황
단위: 톤/일
구분 계 허가대상 신고대상 신고미만
계 141,930 63,496 51,915 26,519
소․말 21,850 4,567 8,915 8,368 젖소 23,650 7,568 11,257 4,825
돼지 79,384 51,361 22,863 5,160
닭․오리 12,964 - 8,880 4,084
사슴, 양, 개 등
기타가축 4,082 - - 4,082
자료 : 농림부. 2003.
다. 가축분뇨의 에너지 환산량
가축분뇨는 온도, 유기물 농도 등의 조건을 최적화하여 메탄 발효시키 면 메탄가스가 발생한다. 메탄가스는 수분, 부식성 가스(H2S)를 제거한 다 음에 보일러나 발전기의 연료로 이용되며 온수, 증기 또는 전기로 전환하 여 필요시설에 공급할 수 있다. 가축 분뇨에서 발생하는 메탄가스를 에너 지로 환산하는 방법은 산업자원부(2006)에서 제시하고 있으며 그 내용은 다음과 같다.
- BOD발생량 = 가축 분뇨 발생량 × BOD발생원단위
= 5,100만 톤 × 30kgBOD/㎘ = 153,000만kgBOD/년 - 메탄가스발생량 = BOD발생량 × 메탄가스발생원단위 × 메탄반응률
= 153,000만kgBOD/년 × 0.35㎥/kgBOD × 0.80
= 41,840만㎥/년
- 에너지발생량 = 메탄가스발생량 × 메탄발열량원단위
= 41,840만㎥/년 × 8,500kcal/㎥ = 3.6조kcal/년
= 36만toe/년
※ 가축 분뇨의 에너지 환산에 이용된 원단위 자료
□ 가축 분뇨 발생량(2004년 기준 환경부 백서) = 약 5,100만 톤 □ 가축 분뇨에 의한 BOD발생 원단위 = 30kgBOD/㎘ = 30,000㎎/ℓ □ BOD에 의한 메탄가스발생 원단위 = 0.35㎥/kgBOD
□ 메탄 반응률(제거율) = 0.80 □ 메탄발열량 원단위 = 8,500kcal/㎥
자료 : 산업자원부 보도자료(2006).
또한 가축 분뇨에 의한 메탄가스의 에너지를 원유로 대체시키는 효과는 다음과 같이 계산할 수 있다. 메탄가스에 의한 에너지 1toe는 원유 7.41bbl 과 동일한 발열량을 지니므로 전국의 가축 분뇨에서 발생하는 메탄가스 36만 toe는 2,667,600bbl의 원유대체효과가 있다. 만약 수입되는 원유가격 이 $70/bbl이고 환율이 980원/$라고 가정할 경우 36만toe는 원유 2,667,600bbl에 상당하며 이를 금액으로 환산하면 연간 약 1,830억원의 원 유 대체 효과가 있는 것으로 추정된다.
3.2.2. 축산분야 바이오매스이용실태
가. 가축 분뇨 이용실태
주요 가축에서 배설되는 1일 가축 분뇨량은 약 14만 톤이다. 이를 법적 규제수준으로 구분하여 살펴보면 미규제 및 신고미만의 농가에서 발생하 는 분뇨량이 약 27천톤/일으로 19%를 차지하며 허가 및 신고 농가에서 발 생하는 가축 분뇨량이 약 115천톤/일으로 81%를 차지하고 있다.
가축 분뇨 발생량을 처리 유형별로 살펴보면 미규제 및 허가대상 농가에 서는 공공처리가 0.5천톤/일이며 자체자원화처리가 26.5천톤/일이다. 허가 및 신고 농가에서는 공공처리가 5.8천톤/일, 해양배출이 5.5천톤/일, 퇴비
그림 4-8. 가축 분뇨 이용실태
표 4-62. 지역별 축산폐수 처리시설 설치개수 및 처리 현황 신고 40,725 38,663 1,901 34,071 2,687 1,317 494 202 49 계 50,588 47,770 2,394 42,039 3,328 1,795 614 360 49 자료: 환경부. 2004a.
다. 기타부산물
털, 가죽, 도체는 식용을 제외하고는 제품의 원료 다시 말하면 모피원 료, 사료원료, 조미료원료 등으로 이용되고 있지만 정확한 양을 파악하기 가 어려운 실정이다. 배합사료용으로 이용되는 축산 바이오매스는 <표 4-63>과 같이 육골분, 육분․수지박, 우모분, 도축 및 가금도축부산물, 혈 분, 동물성단백질혼합사료, 동물성유지 등이 있다.
표 4-63. 배합사료용 축산바이오매스 제조업체 현황
종류 시설 (개소) 생산능력 (톤/일)
육골분 4 52.0
육분․수지박 26 267.1
우모분 8 59.0
도축 및 가금도축 부산물 14 108.0
혈분 7 35.1
동물성단백질 혼합사료 6 29.5
기타 동물성단백질 혼합사료 9 25.7
동물성 유지 42 578.5
자료 : 한국단미사료협회. 2006.
3.2.3. 가축 분뇨 처리시설 및 지원현황
농림부는 축산농가 중 허가․신고대상 등 법적규제농가에 대하여 가축 분뇨 처리시설 설치지원 및 자원화시설 설치․운영 사업비를 1991년부터 2003년까지 9,645억원 지원하였다. 축산농가 58천 호에 퇴․액비시설 및 정화처리시설, 기계 장비 등을 지원(보조 30%, 융자 70%)하였으며 경종농 가에게는 액비이용 확대를 위해 액비저장조를 2001년부터 2003년까지 1,463개소(처리용량 약 585천톤), 95억원 지원하였다. 또한 지역적 여건을 고려하여 액비유통을 위한 축분비료 유통센터를 2003년 말 기준 35개소에 27억원 지원하였다.
표 4-64. 연도별 가축분뇨 처리시설 지원실적
(단위 : 개소, 억원)
구분 96년
까지 97년 98년 99년 00년 01년 02년 03년
사업량 53,567 5,546 4,662 4,686 2,430 1,597 1,700 1,904 지원액 4,520 1,238 1,273 865 561 362 411 412 자료 : 농림부. 2004.
가. 가축분뇨 액비화시설
농림부는 축산농가 및 경종농가에서의 액비 활용도를 높이기 위하여 2001년도부터 액비저장조에 대한 지원을 실시 중에 있다.
가축 분뇨 액비화시설에 대한 지원 조건은 총 사업비의 80%가 보조(국 고 30%, 지방비 50%)이며 자부담이 20%이다. 지원 단가는 액비저장조 200톤 규모에 1,700만원이다. 현재까지의 지원실적은 2001년도에 339기 (41억원), 2002년도에 442기(22억원), 2003년도에 682기(32억원) 및 2004 년도에 800기(41억원)로써 총 1,463개소에 95억원이 지원되었다.
표 4-65. 연도별 액비저장조 보유현황
(단위 : 천톤)
시도별 계 2001 2002 2003
계 1,463 339 442 682
인천 5 - 1 4
경기 182 64 46 72
강원 209 60 53 96
충북 72 28 21 23
충남 182 33 41 108
전북 383 61 130 192
전남 94 27 36 31
경북 128 25 55 48
경남 143 20 45 78
제주 65 21 14 30
자료: 농림부. 2004.
한편 2001년부터 보조 80%(국비 60%, 지방비 20%) 및 융자 20%의 지
다. 가축분뇨 퇴․액비 유통센터
라. 축분퇴비공장
년도 1994 1996 1998 2000 2002 2003
계 개소 334 505 751 858 1,080 1,197
표 4-70. 연도별 비료의 품질검사 결과, 1998~2003
8,874 2,006 1,692 1,660 1,593 1,364 368 191 자료 : 해양수산부. 2004.
2003년도 폐기물의 해양배출 총량은 887만 4천㎥이었으며 폐기물 종류 별로는 축산폐수가 23%에 해당하는 200만6천㎥로 가장 많은 양을 배출하 고 있다.
바. 대체에너지 생산시설
우리나라는 1970년대 새마을 운동의 일환으로 양돈분뇨를 이용한 메탄 가스의 발생연구와 기술개발이 이루어졌지만 메탄가스 발생의 기술적인 문제점과 경제성 문제 때문에 연구가 거의 중단된 실정이다.
최근에는 산업자원부에서 국제원유가격상승에 따른 대체에너지개발의 일환으로 축산폐수를 적용한 대체에너지 생산을 지원하고 있다.
ꊱ 이상혐기성 축산폐수 적용을 통한 바이오가스 생산 및 에너지 이용 기술 실증
산업자원부(2006)에 의하면 현재 경기도 이천 모전영농단지에 대우건 설과 공동으로 바이오가스 생산 및 에너지 이용 기술의 실증을 실시하고 있다. 사업기간은 2004년부터 2006년까지 3년간이며 가축 분뇨 10톤/일(돼 지 800두)을 처리하여 시간당 5kW 발전이 가능한 바이오가스 플랜트를 개발 완료하였으며 현재 시범보급 중에 있다.
총 23억원이 소요되는 연구와 실증사업에 산업자원부가 6억원, 시범보 급에 8억원을 지원하였으며 바이오가스 플랜트에 대한 실증사업완료 및 시범보급사업이 성공적으로 마무리되면 축산농가에 시범보급사업을 확대 추진할 예정에 있다.
ꊲ 농가형 축산분뇨 처리를 통한 바이오가스화 처리공정 실증
산업자원부(2006)에 의하면 충청남도 청양군 여양농장에서 유니슨과 공동으로 바이오가스화 처리공정 실증을 실시하고 있다. 사업기간은 2005 년부터 2008년까지 4년간이며 총사업비 14억원 가운데 정부가 10억원을 투자하고 있다. 양돈 4,000두를 사육할 때 발생하는 20㎥/일의 돈분을 처 리할 수 있으며 인근 우유공장의 폐우유와 돈분을 같이 발효시켜 바이오가 스 생산의 효율성 향상을 기대하고 있다.
3.3. 가축 분뇨 처리 이용사례 분석
3.3.1. 가축 분뇨 퇴․액비화
2006년 8월에 축산 농가를 대상으로 가축분뇨 이용실태와 문제점을 조 사하였다. 조사대상은 양돈농가 20호, 한우농가 3호, 양계농가 3호, 도축장 2개소(양계1개소, 소․돼지1개소)로 총 28호(개소)이다. 조사 내용은 가축 분뇨 발생량 및 이용실태와 처리상의 문제점을 조사하였다.
가. 양돈
전국의 양돈농가 20호를 조사한 결과 조사대상 농가의 평균 사육두수 는 1,360두로써 전국의 평균적인 사육두수로 사료된다. 가축분뇨의 평균발 생량은 연간 2,127톤/호이 발생하는 것으로 조사되었으며 이 가운데 59.3%
에 해당하는 1,234톤이 액비화로 처리되며 40.7%인 893톤이 퇴비화로 처 리되고 있다.
양돈농가의 가축분뇨 자원화비율은 <표 4-73>과 같다. 액비화 비율이 59%이며 퇴비화 비율이 33%로 총 92%가 자원으로 이용되고 있다. 이와 같이 액비화비율이 퇴비화비율보다 높은 이유는 양돈농가에 슬러리돈사가 보급되면서 배설되는 가축분뇨의 성상이 액상분의 형태로 배설되기 때문 으로 이를 쉽게 처리할 수 있는 액비화 방법이 선호되기 때문으로 판단된 다. 또한 해양배출 비율은 3%, 정화처리 비율은 5%로 조사되었다.
사례농가와 농림부와 환경부에서 합동으로 조사한 결과를 비교하면 사 례농가에서 자원화 비율이 약간 높은 비율로 조사되었다.
표 4-72. 양돈농가의 일반현황 사육두수 가축 분뇨
발생량
액비 퇴비
처리량(톤) 비율(%) 처리량(톤) 비율(%)
1,360 2,127 1,234 59.3 893 40.7
표 4-73. 양돈농가의 가축 분뇨 처리실태
표 4-73. 양돈농가의 가축 분뇨 처리실태