바이오가스화 공정 및, 시설(설비)

소개

최근 재생에너지에 대한 관심이 증대됨에 따라, 바이오가스 플랜트는 유기성 폐기물의 유효 활용과 에너지 생산을 동시에 달성할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 본 장에서는 바이오가스 플랜트의 주요 구성 설비와 그 기능, 설비별 이용 방식 및 최신 기술 동향을 중심으로 국내 도입 방안을 검토하고자 한다.

목차

1. 바이오가스 플랜트의 설비구성
1) 원료 수용부터 전처리설비(파쇄·혼합·가온)
2) 메탄 발효조(소화조)의 구조와 교반·가온 시스템
3) 가스 정제 장치·탈황 장치, 제습 장치의 구조
4) 바이오가스 발전 및 열병합발전(코제너레이션) 설비(발전·열 이용 시스템)
5) 소화액의 저장 및 이용
2. 바이오가스 이용과 에너지 전환
1) 바이오가스발전(가스엔진 등)과 전력공급
2) 회수열의 이용처(발효조 가온, 지역 열공급 등)
3) 바이오메탄 정제 기술(막 분리, PSA 등)과 공급
3. 원료의 투입 및 전처리기술
1) 가축분뇨, 식품잔사, 하수 슬러지 등의 원료와 특성
2) 바이오매스 원료의 성상과 농도가 발효에 미치는 영향
3) 원료 별 전처리 기술(이물질 제거, 파쇄, 수분 조정)
4) 복수 원료의 혼합 이용(공동, 병합, 통합 소화)

본문내용

1. 바이오가스 플랜트의 설비구성
바이오가스 플랜트는 음식물류 폐기물, 가축분뇨, 하수슬러지 등 유기성 폐기물(바이오매스)을 혐기성 소화 공정을 통해 처리함으로써, 메탄(CH₄)을 주성분으로 하는 바이오가스를 생산하고 이를 에너지원으로 활용하는 시설이다. 국내에서는 2023년 기준 총 112개소의 유기성 폐자원 바이오가스화 시설이 설치·운영 중이며, 일일 약 70,927톤의 유기성 폐자원을 처리하고 있다. 원료 유형별로는 통합 처리 시설이 46개소로 가장 많고, 하수슬러지 처리 시설 33개소, 음식물류 폐기물 처리 시설 30개소, 가축분뇨 단독 처리 시설 3개소 순으로 운영되고 있다.
바이오가스 플랜트는 폐기물 처리 비용 절감, 재생에너지 생산, 온실가스 배출 저감이라는 다면적인 효과를 동시에 제공함으로써, 바이오매스 에너지의 주력 전원화 가능성을 높이는 핵심 인프라로 평가된다.
예를 들어, 가축분뇨를 원료로 하는 대규모 바이오가스 플랜트의 경우, 발생한 바이오가스를 이용하여 전력을 생산·판매하는 동시에, 혐기성 소화 후 생성되는 소화액을 액비로 활용하여 농지에 환원함으로써 지역 단위의 순환형 에너지·자원 시스템을 구축하고 있다.

1) 원료 수용부터 전처리설비(파쇄·혼합·가온)
바이오가스 플랜트의 첫 단계는 원료인 바이오매스를 안정적으로 수용하고, 메탄 발효에 적합한 상태로 조정하는 전처리 공정이다. 이 공정은 발효 효율과 플랜트의 안정적인 운영을 좌우하는 핵심 단계로 평가된다.
원료 수용 설비는 트럭이나 로더를 통해 반입된 원료를 일시적으로 저장하고, 발효조로의 공급량을 조절하는 역할을 수행한다. 일반적으로 호퍼(hopper)나 저장 피트(pit)가 사용되며, 원료의 성상과 처리량에 따라 구조와 용량이 설계된다.

참고자료

· 바이오가스화메뉴얼