바이오가스의 정제기술 및 활용방안에 관한 연구

Abstract

정부에서는 2011년까지 총에너지 사용량의 5%까지 신.재생에너지를 확대보급할 계획으로 있으며, 2005년부터 유기성폐기물인 가축분뇨, 음식물쓰레기, 하수슬러지 등의 육상 직매립금지 및 2007년 이후 해양투기 금지 가능성이 대두되면서 혐기발효 미생물을 이용하여 유기성폐기물을 미래산업의 대체에너지원인 메탄으로 생산/이용하고자 하고 있다. 우리나라의 유기성폐기물은 발생량의 상당부분을 차지하는 음식물쓰레기와 가축분뇨는 매년 증가 추세에 있으며, 유기성폐기물에서 발생하는 가스는 60%이상의 고농도 메탄을 함유하고 있다. 이를 에너지원으로 이용할 경우 에너지의 효율적 이용에 큰 효과를 기대할 수 있다. 바이오가스의 조성은 55~75% CH₄, 20~40%의 CO2와 N₂, O₂ 그리고 H₂S, NH₃, CFCs, VOC 등으로 이루어져 있다. 바이오가스는 메탄의 농도가 도시가스와 비교하여 발열량이 낮고, 황화수소 등의 불순물에 의한 기기의 손상, 열화의 문제도 있어 효과적인 활용을 위해 가스의 정제기술이 필요하다. 본 연구에서는 미량성분을 제거하기 위한 전처리기술과 이산화탄소를 분리.정제하는 기술에 대해 고찰하여 습식탈황 - 냉각식 제습 - 흡착식 탈실록세인의 공정을 제시하였으며, 정제된 바이오가스의 열병합발전시스템과 차량연료 등의 활용방안에 대하여 고찰하고, 외국의 품질기준등에 대해서도 언급함으로써 향후 바이오가스 활용에 대한 기초자료로 활용하고자 하였다.; Korea government promotes an increase of renewable energy supply up to 5% of total energy usage until 2011. Organic wastewater such as livestock wastewater, food waste, sewage sludge etc., was prohibited to be treated as landfill directly after 2005, and to be disposed by ocean dumping after 2007. To find out the solution of treating organic wastewater, the new process to produce methane energy from organic wastes by using anaerobic bacteria is becoming in spotlight. Large amounts of sewage sludge(SS), food waste(FW) and manure are generated from human activity, but these organic wastes contain high levels of organic matter and thus they are potential substrates for producing methane of biogas. The biogas contains 8-4 more than 60% of highly concentrated methan, which is expected to be used effectively as energy. Biogas is constituted of 55~75% of CH₄, 20~40% of CO₂, N₂, O₂ and trace compounds like H₂S, NH₃, CFCs, VOC. Raw biogas can be used in internal combustion engines either spark ignition or diesel engines. Since the gas has relatively low calorific values, engine power also is lower than rated power values. Another option is gas cleaning for increasing its calorific values. A couple of European countries adopted this approach in using biogas for one of transportation fuels, such as CO₂ scrubbing with water or special solution. In this study, these purification processes of the gas are introduced with refining the gas including H₂S, siloxane compounds and CO₂ etc.