10장 바이오디젤_실제 사례 1

2) 실제 연구개발_하수슬러지 이용① 연구배경-하수슬러지를 포함한 국내 유기성 폐기물의 관리정책은 재활용 및 에너지화가 중점적으로 진행되고 있으나 재활용의 경우 수요처 부재 문제가 있어 에너지화는 아직 기술수준이 선진국의 50~65% 수준에 불과한 실정이다. – 정부는 2020년까지 폐자원 및 바이오매스 에너지화 관련 기술을 선진국의 90~95% 수준으로 향상시킨다는 목표로 관련 기술 개발과 연구단/사업단 정책 추진에 박차를 가하고 있다. – 하수슬러지 발생량은 꾸준히 증가해 현재 연 300만 톤을 넘는 수준에 이르고 있으며 하수슬러지 처리·처분 문제는 최근 런던협약 발효와 맞물려 중요한 이슈가 되고 있다. – 이미 선진국에서는 하수슬러지 바이오매스로부터 다양한 에너지·자원을 회수하는 기술·전략을 추진하고 있으며, 국내에서도 하수슬러지 자원 회수 이외에 하수처리시설의 에너지 자립화 달성을 위해서 최근 다양한 에너지 회수 기술 개발의 필요성이 높아지고 있다. ② 하수슬러지 바이오디젤 회수-세계적으로 해양투기 금지/매립장 부족, 대체에너지 확보 등으로 하수슬러지 감량화/에너지화 기술의 수요가 증가하고 있으나, 현재까지 혐기성 소화, 탄화, 고형연료화 등 기존 에너지화 기술의 개선 수준이며, 새로운 돌파(breakthrough) 기술은 아직 부족한 상황이다. – 하수슬러지 내 폐유 및 지질 성분 등은 지금까지 에너지 자원으로 인식되기보다는 혐기성 소화에 있어 운전상 저해 문제를 일으키는 물질로 간주되어 왔다. – 최근 바이오디젤 원료 수급의 중요성이 대두되면서 지질 성분을 15~20%까지 포함한 하수슬러지의 잠재력이 재평가되고 있다. – 바이오디젤(biodiesel)은 식물성 기름이나 동물성 지방과 같은 바이오매스로부터 생산되는 알킬에스테르 혼합물을 총칭하여 보관과 수송이 용이한 장점과 석유계 경유에 비해 오염부하가 적은 친환경 신재생 연료로 많은 각광을 받고 있다. – 국내 바이오디젤은 아직 원료가격(생산단가의 70% 이상)으로 인해 경유 대비 가격경쟁력이 부족해 2013년 기준 63%가 수입원료이고 국산원료도 대부분 폐식용유로 궁극적으로는 수입원료이기 때문에 사실상 국산 바이오디젤 원료는 거의 전무한 실정이다. – 이에 따라 2015년 7월부터 시행 예정인 신재생에너지 연료혼합의무제도(RFS1) 등 정부 신재생에너지 보급 확대 정책 추진에 한계가 있어 국내 원료 기반의 새로운 바이오 연료 개발에 대한 필요성이 요구되고 있다. ③ 기존 하수슬러지 바이오디젤 기술 개요 및 장애요소-1차 슬러지에는 고형물에 흡착된 폐유나 지질(FOGs; Fat, Oil, Grease)-2차 슬러지에는 활성 슬러지 미생물막을 구성하는 인지질(Phospholipid)과 지방산(Fatty acid)이 잠재적 성분으로 존재한다. 2) 실제 연구개발_하수슬러지 이용① 연구배경-하수슬러지를 포함한 국내 유기성 폐기물의 관리정책은 재활용 및 에너지화가 중점적으로 진행되고 있으나 재활용의 경우 수요처 부재 문제가 있어 에너지화는 아직 기술수준이 선진국의 50~65% 수준에 불과한 실정이다. – 정부는 2020년까지 폐자원 및 바이오매스 에너지화 관련 기술을 선진국의 90~95% 수준으로 향상시킨다는 목표로 관련 기술 개발과 연구단/사업단 정책 추진에 박차를 가하고 있다. – 하수슬러지 발생량은 꾸준히 증가해 현재 연 300만 톤을 넘는 수준에 이르고 있으며 하수슬러지 처리·처분 문제는 최근 런던협약 발효와 맞물려 중요한 이슈가 되고 있다. – 이미 선진국에서는 하수슬러지 바이오매스로부터 다양한 에너지·자원을 회수하는 기술·전략을 추진하고 있으며, 국내에서도 하수슬러지 자원 회수 이외에 하수처리시설의 에너지 자립화 달성을 위해서 최근 다양한 에너지 회수 기술 개발의 필요성이 높아지고 있다. ② 하수슬러지 바이오디젤 회수-세계적으로 해양투기 금지/매립장 부족, 대체에너지 확보 등으로 하수슬러지 감량화/에너지화 기술의 수요가 증가하고 있으나, 현재까지 혐기성 소화, 탄화, 고형연료화 등 기존 에너지화 기술의 개선 수준이며, 새로운 돌파(breakthrough) 기술은 아직 부족한 상황이다. – 하수슬러지 내 폐유 및 지질 성분 등은 지금까지 에너지 자원으로 인식되기보다는 혐기성 소화에 있어 운전상 저해 문제를 일으키는 물질로 간주되어 왔다. – 최근 바이오디젤 원료 수급의 중요성이 대두되면서 지질 성분을 15~20%까지 포함한 하수슬러지의 잠재력이 재평가되고 있다. – 바이오디젤(biodiesel)은 식물성 기름이나 동물성 지방과 같은 바이오매스로부터 생산되는 알킬에스테르 혼합물을 총칭하여 보관과 수송이 용이한 장점과 석유계 경유에 비해 오염부하가 적은 친환경 신재생 연료로 많은 각광을 받고 있다. – 국내 바이오디젤은 아직 원료가격(생산단가의 70% 이상)으로 인해 경유 대비 가격경쟁력이 부족해 2013년 기준 63%가 수입원료이고 국산원료도 대부분 폐식용유로 궁극적으로는 수입원료이기 때문에 사실상 국산 바이오디젤 원료는 거의 전무한 실정이다. – 이에 따라 2015년 7월부터 시행 예정인 신재생에너지 연료혼합의무제도(RFS1) 등 정부 신재생에너지 보급 확대 정책 추진에 한계가 있어 국내 원료 기반의 새로운 바이오 연료 개발에 대한 필요성이 요구되고 있다. ③ 기존 하수슬러지 바이오디젤 기술 개요 및 장애요소-1차 슬러지에는 고형물에 흡착된 폐유나 지질(FOGs; Fat, Oil, Grease)-2차 슬러지에는 활성 슬러지 미생물막을 구성하는 인지질(Phospholipid)과 지방산(Fatty acid)이 잠재적 성분으로 존재한다.

상기 오일류, 지질, 지방산을 바이오디젤로 전환하는 에스테르 반응은 원료 성분에 따라 다르다. 상기 오일류, 지질, 지방산을 바이오디젤로 전환하는 에스테르 반응은 원료 성분에 따라 다르다.

1차 슬러지 내 폐오일의 에스테르화 1차 슬러지 내 폐오일의 에스테르화

 

이차 슬러지 내 지방산 에스테르화 이차 슬러지 내 지방산 에스테르화