양돈 바이오매스의 퇴·액비화 방법별 경제성 평가

Abstract

양돈 바이오매스는 배출분뇨와 돈사 세척수가 혼합된 슬러리상으로 발생하여 발생량과 수분함량이 높아 기술적, 경제적으로 처리가 곤란하다. 본 연구에서는 양돈분뇨처리시설의 효율성을 높이는 기초자료를 확립하고자 양돈 바이오매스의 자원화 방법별로 네 가지의 시설 유형을 구분하고, 발생분뇨의 특성, 고액분리여부, 자원화 시설 및 운전 특성을 고려하여 자원화 유형별, 그리고 사육규모별 경제성을 평가하였다. 본 연구에서 설정한 네 가지 양돈바이오매스의 자원화 유형 중 유형 I은, 양돈바이오매스를 고액분리한 후 고상은 퇴비화, 액상은 액비화 하는 유형, 유형 II는 양돈바이오매스의 고액분리 없이 전량 퇴비화 하는 유형, 유형 III은 양돈바이오매스의 고액분리 없이 전량 액비화 하는 유형, 유형 IV는 SCB퇴비단을 생물여과막으로 활용하여 고상은 퇴비화하고 액상은 액비화 하는 유형이다. 양돈바이오매스의 처리유형별로 분석한 경제성 평가결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 처리유형별 설치비는 양돈 1,000두 규모를 기준으로 연간 처리되는 분뇨톤당 유형 I은 108,060원, 유형 II는 156,993원, 유형 III은 43,326원, 유형IV는 117,910원으로 나타났다. 양돈규모가 10,000두로 증가하는 경우 연간 처리되는 분뇨톤당 유형 I은 81,300원, 유형 II는 139,153원, 유형 III은 42,243원, 유형IV는 89,525원으로 감소하였다. 둘째, 처리유형별 경영비는 인건비, 톱밥구입비, 전력비, 수선비, 감가상각비, 융자금 이자를 비목으로 분석하였을 때, 양돈 1,000두 규모를 기준으로 유형 I은 30,622원/톤, 유형 II는 61,745원/톤, 유형 III은 3,871원/톤, 유형IV는 25,573원/톤으로 나타났다. 양돈규모가 10,000두로 증가하는 경우, 유형 I은 22,480원/톤, 유형 II는 55,743원/톤, 유형 III은 2,938원/톤, 유형IV는 17,343원/톤으로 감소하였다. 셋째, 유형 I에서 분석비목별로는 1,000두 사육규모 기준으로 톱밥구입비 48%, 감가상각비 27%로 가장 큰 비중을 차지하였으며 사육규모가 10,000두로 증가하는 경우 톱밥구입비는 65%로 증가하였고, 감가상각비 22% 감소하였다. 넷째, 유형 II의 경우 분석비목별로는 1,000두 사육규모 기준으로 톱밥구입비가 73%로 나타났으며, 사육규모가 10,000두로 증가하는 경우 톱밥구입비의 비중이 81%까지 상승하는 것으로 분석되었다. 다섯째, 유형 III의 경우 분석비목별로는 1,000두 사육규모 기준으로 감가상각비가 56%로 나타났고, 사육규모가 10,000두로 증가하는 경우 감가상각비의 비중이 72%까지 상승하는 것으로 분석되었다. 여섯째, 유형IV의 경우 분석비목별로는 1,000두 사육규모 기준으로 톱밥구입비 35%, 감가상각비가 34%로 나타났고, 사육규모가 10,000두로 증가하는 경우 톱밥구입비는 52%로 증가하고 감가상각비의 비중은 31%로 낮아지는 것으로 분석되었다. 일곱째, 처리유형별 경영성과 분석에서 처리비, 퇴비판매 및 액비살포 수익과 화학비료대체효과를 고려하여 분석한 결과 유형I은 사육규모가 1,000두에서 10,000두로 증가하면서 1,080원/톤에서 9,222원/톤의 수익이 발생하였으며, 유형II는 -7,748원/톤에서 -1,776원/톤으로 적자가 감소하는 것으로 나타났다. 유형III은 3,871원/톤에서 11,739원/톤으로 가장 뛰어난 경영성과를 보였으며, 유형IV는 1,962원/톤에서 10,192원/톤으로 수익이 발생하였다. 이와 같이 고액분리 없이 발생 양돈슬러리 전량을 퇴비화 하는 경영비는 유형 II의 경우 사육규모가 1,000～10,000 두로 증가함에 따라 61,745～55,743원/m3으로 낮아졌으나 톤당 처리비용은 가장 높았다. 이는 톱밥구입비용의 과다에 따른 것으로 나타났다. 반면, 고액분리를 하여 퇴비화와 액비화를 동시에 수행하는 유형 I의 경우 동일한 사육두수의 변화에서 30,622～22,480원/m3의 처리비용을 보여 단순 고액분리만으로도 퇴비화 비용을 50% 이상 경감할 수 있는 것으로 나타났다. 또 유형 IV의 SCB 퇴비단 공법은 유형 I에 비하여 초기 시설비가 약간 상승하는 경향이 있으나 퇴비단에서의 톱밥 소요량이 적어 유형 I보다 톱밥투입비를 39% 가량 절감하는 것으로 나타났다. 특히 유형 III의 액비화 방법은 사육규모가 1,000～10,000 두에서 3,871～2,938원/m3을 보였다. 퇴비화 방법과 비교하여 액비화가 경제적인 측면에서 매우 효율적인 방법임을 알 수 있으나, 이 경우 충분한 액비의 살포부지 확보가 전제된다. 이 때문에 액비로 이용되지 못하면 처리가 곤란하여 인근 공공처리장을 통해 정화처리하거나 해양투기해야 하므로 추가 비용이 발생한다. 처리규모가 1만두 이상일 경우를 기준으로 모든 유형에서 퇴비판매 수익만을 고려했을 때 적자로 나타났다. 그러나 직접수익(퇴비판매수익+분뇨처리비+액비살포비) 전체를 고려했을 때 유형Ⅱ를 제외한 모든 유형에서 이익이 발생하는 것으로 추산되었다. 또한 동일한 퇴?액비 시설이라면 규모가 큰 경우 경제성이 있는 것으로 나타나 규모화된 형태의 지역단위 퇴비사가 필요한 것으로 조사되었다. 유형별로 손익분기점은 유형Ⅰ은 2,000두 이상, 유형Ⅱ는 10,000두 이상, 유형Ⅲ은 1,000두 이상, 유형Ⅳ는 3,000두 이상에서 존재한다. 위의 결과는 가축분뇨처리시설 운영 시 인위적인 영향과 생산한 퇴?액비의 유통여건을 배제하고 분석한 것으로 지역의 자원화 여건이 불리하여 생산한 퇴?액비의 유통과 활용이 크게 제약받는 경우, 추가비용이 소요될 수 있다. 따라서 자원화 시설의 도입시에는 경제성 평가결과뿐만 아니라 해당지역의 자원화 여건을 고려하여 생산 퇴?액비의 활용방안을 마련할 필요가 있다.

To evaluate the economical efficiency of composting and liquefying processes of pig waste biomass, pig slurry recycling facilities were classified into with four types and the operating cost of each facility type was evaluated using technical data. The type I facility adopted both composting and liquefying processes after solid-liquid separation. The type II and III facilities adopted only the composting process and the liquefying process without the solid-liquid separation, respectively. And the type IV facility adopted the SCB(Slurry Composting Bio-filtration) process. Having taken into account slurry treatment income, organic fertilizer sale and the effect of chemical fertilizer substitution, the type I, III and IV facilities showed profits of 9,222, 11,739, 10192 won/m3, respectively. And the type II facility incurred a deficit of 1,776 won/m3.