사료풀 바이오가스 산업화 발전에 관한 조사와 고찰

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　건초 바이오가스 산업화 발전에 관한 조사와 고찰 1. 왜 건초 바이오가스를 발전시켜야 하는가?　　1. 풍부한 원료 자원.전국에 18억 무 이상의 경작지가 있으며, 무당 0.5톤의 짚이 생산된다면 총 9억 톤이 됩니다.전국의 농촌 지역에서 집 앞뒤에서 생산되는 짚까지 포함하면, 그 총량은 분명히 10억 톤을 넘을 것입니다.이것은 얼마나 큰 자원인가.농업 투자의 절반은 과일 생산에, 나머지 절반은 짚 생산에 사용된다. 짚의 본질을 연구하는 것은 ‘나머지 절반의 농업을 되찾는’ 문제를 연구하는 것이다.이는 삼농 문제를 해결하는 데 매우 중요한 의미를 가집니다.　　2. 절박한 현실적 필요.**총리는 2016년 **업무 보고서에서 “천연가스 공급을 늘리고, 풍력·태양광·바이오매스 에너지 등의 발전 지원 정책을 보완하여 청정에너지의 비중을 높여야 한다”고 지적했습니다.짚 자원화 활용을 장려하여 직접 소각을 줄인다.짚 가스를 개발하면 바이오천연가스 공급을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 청정에너지의 비중도 높일 수 있으며, 직접적인 소각도 크게 줄일 수 있어, 여러 문제를 한 번에 해결할 수 있는 실용적인 대안입니다.　　3. 짚으로 만든 바이오가스는 에너지 효율과 자원 활용 효율이 높다.현대 과학기술을 활용하면, 작물의 줄기를 메탄화하거나 가스화함으로써 고품질의 바이오천연가스를 얻을 수 있으며, 동시에 식물의 영양소도 최대한 보존하여 토양으로 되돌릴 수 있다. 메탄화 과정은 농경지 생태계에서 물질의 순환과 활용에 있어 핵심적인 역할을 하며, 작물 줄기를 자원화하는 주요 방법이다. 이는 잠재적인 자원을 깊이 있게 활용하는 것으로, 경제적·환경적 효과가 매우 뛰어나며, 유일한 음의 탄소를 가진 바이오에너지이다.　　二、짚 가스의 발전 과정　오랫동안, 우리나라에서는 짚을 가스 생산의 원료로 활용하는 것이 어려운 문제였습니다.국내의 대학 및 연구기관에 있는 많은 전문가들이 다양한 방법을 고안하여, 짚의 사전 처리와 관련해 수많은 연구와 실험을 진행해 왔습니다.화학적 전처리를 주장하는 경우도 있고, 분사 폭파식 전처리를 주장하는 경우도 있으며, 청보리 저장식 전처리를 주장하는 경우도 있고, 썩히는 방식의 전처리를 주장하는 경우도 있어, 마치 만발한 꽃들처럼 다양한 의견이 경쟁하는 형국이다.　　올해 64세인 칭현의 농부 야오쉬화는 짚으로 가스를 만드는 기술을 연구하는 데 40년 이상의 시간을 보냈습니다.2006년에 그의 연구는 큰 돌파구를 이루었습니다. 그는 순수한 옥수수 줄기를 간단히 잘라서 바이오가스 저장고에 넣기만 하면 성공적으로 가스를 생산할 수 있었습니다.당시 현 당위원회 서기였던 자오차오잉은 현장에서 직접 업무를 처리하며, 짚가스를 “중국의 다섯 번째 위대한 발명품”이라고 평가했습니다. 그는 현 재정부에 20만 위안을 지원하도록 지시했으며, 또한 마을 측과 협력하여 해당 기술을 지원할 수 있는 토지를 마련해 주었습니다.2007년 7월 15일부터 8월 31일까지, 농업부 액화가스 연구소는 청현에 새로 건설된 짚 액화가스 공정의 운영 상황을 현장에서 점검했습니다. 그리고 9월 3일에는 염리 연구원을 팀장으로, 이경명 처장을 부팀장으로 하고, 메자력 연구원, 부증거 연구원, 조열신 부연구원을 팀원으로 하는 전문가 그룹을 구성하여 “이 공정의 운영 데이터는 매우 정확하고 신뢰할 수 있으며, 탱크당 가스 생산량은 1.1 m3/m3·d에 달한다. 1kg의 짚을 투입할 때마다 약 0.5 m3의 액화가스가 생산된다. 이 기술은 실제 운용 수준에 도달했으므로 널리 활용될 수 있다”는 평가를 내렸습니다.　　2009년, 농업부는 전국에 16곳의 짚 가스 실험 및 시범 사업을 추진했습니다.2010년에 농업부는 전국에 31곳의 짚 가스 실험 및 시범 사업을 추진했습니다.　　청현의 짚 바이오가스는 국내의 대학 및 연구기관, 기업들의 관심을 끌었습니다. 수년에 걸쳐 수많은 학자들이 이곳을 방문하여 연구를 진행했으며, 이로 인해 전국적으로 짚 바이오가스 산업이 활발하게 발전할 수 있었습니다. 청현에서는 생물질 관련 기술 개발을 위해 전담 회사도 설립되었습니다.2012년 6월 26일, 농업부 계획설계연구원이자 에너지환경보호연구소 소장인 자오리신을 위원장으로 하고, 중국바이오가스학회 사무총장인 리징밍을 부위원장으로 하는 심사위원회가 칭현의 “짚을 이용한 중온 고농도 발효를 통한 바이오가스 생산 기술 및 관련 장비 개발 연구” 프로젝트에 대해 심사를 진행했습니다. 그 결과, “국내 최초의 기술로서 국내의 공백을 메웠으며, 국내 최고 수준에 도달했다”는 결론이 내려졌습니다.　　2015년에 중앙정부는 20억 원의 자금을 투입하여, 전국의 25개 대규모 바이오천연가스 프로젝트와 386개의 대규모 메탄가스 프로젝트를 지원했습니다.**발전개혁위원회 사무처와 농업부 사무처는 또한 《2015년 농촌 바이오가스 프로젝트의 혁신 및 발전을 위한 실행 계획》을 발표했습니다.같은 해, **에너지국은 내몽골에서 연간 2억 입방미터의 바이오천연가스를 생산하는 시범 사업을 시작했습니다.바이오천연가스의 주요 생산 원료는 짚입니다.　　**관련 부처들이 전국적으로 요우쉬화의 짚 가스 기술을 보급한 지 이미 10년이 지났지만, 여전히 초기 발전 단계에 있으며, 산업화의 중대한 돌파구가 마련될 전야에 있다고 할 수 있습니다. 이는 시장 규모가 4,000억에서 5,000억 위안에 달하는 전략적 신성장 산업입니다.짚 가스 산업화가 생물천연가스 산업화로 발전하는 것은 시간문제일 뿐이다.　　삼. 짚 가스 개발에서 나타나는 주요 문제들 1. 투자의 경제성이 낮음.주로 투자가 많고 규모는 작으며, 생산량은 적고 수입도 적은 특징을 보입니다.대략적인 통계에 따르면, 2003년 이후 우리나라는 **매년 수십억 원씩을 투자하여 농가들의 바이오가스 사업 및 소위 바이오가스 관련 프로젝트에 지원금을 제공해 왔습니다.올해의 20억 원을 포함하면 400억 원이 넘습니다.이렇게 오랜 세월 노력해왔음에도 불구하고, 우리나라에서는 바이오가스가 결코 생명력 있는 산업으로 자리 잡지 못했습니다.이러한 상황을 초래한 원인은 무엇일까요?권위 있는 전문가들은 주로 지도사상의 문제라고 본다.사람들은 흔히 바이오가스를 공익적이고 복지적인 산업으로 여겨, 보조금에 의존해 살아가려 하지만, 이렇게 되면 기술 발전과 성장의 동력이 사라진다는 것을 모릅니다.이러한 세월 동안, 짚 바이오가스 투자의 경제성에 대해 전문적으로 연구하는 사람은 거의 없었습니다.2015-2016년의 중앙정부 보조금 기준에 따르면, 대규모 메탄가스 생산 프로젝트의 경우 1m3당 1,500위안의 보조금이 지급됩니다. 연간 1m3의 메탄가스를 생산할 경우에는 1m3당 4.11위안의 보조금이 지급됩니다. 이러한 기준에 따르면, 연간 1m3의 메탄가스를 생산하기 위해서는 11.74위안의 고정자본 투자가 필요합니다；바이오천연가스 프로젝트 시범 사업에 대해서는 m3당 2,500원의 보조금이 지급되며, 연간 1m3의 바이오천연가스를 생산할 경우 6.85원의 보조금이 주어집니다. 이러한 기준에 따르면, 연간 1m3의 바이오천연가스를 생산하기 위해서는 17.12원의 투자가 필요합니다.이런 식으로 지원을 계속하는 사업이 얼마나 큰 경제적 효과를 가져올 수 있을지는 의문스럽다.　　2. 짚 바이오가스 공정의 가스 생산 효율이 낮다.현재 국내의 많은 짚 바이오가스 프로젝트들의 가스 생산률이 매우 낮은 편입니다. 수천만 원에서 수억 원에 달하는 투자가 이루어진 짚 바이오가스 프로젝트들의 경우에도, 옥수수를 건조시켜 만든 짚으로부터 얻어지는 가스의 생산량은 약 300m3/T에 불과합니다.옥수수 짚의 최대 메탄가스 생산 잠재력에는 아직 상당한 격차가 있으며, 이는 주로 비합리적인 공정 때문입니다.메탄균의 성장과 번식은 느리지만, 인간의 마음은 성급합니다. 사람들은 자신의 생각대로 짚을 다양한 형태의 혐기성 소화기에 적응시키고 싶어 하기 때문에, 온갖 다양한 건설 방식이 등장하게 되었습니다.모두 짚을 빨리 넣어 빨리 꺼내서 가스를 많이 생산하고 싶어 하지만, 현실은 오히려 효과가 반감될 뿐입니다.제 생각에는, 세류식이든, 추류식이든, 혹은 전혼합식이든 상관없이, 누가 설계하고 건설하든 간에, 메탄가스를 생산하는 효율이 낮다면 그것은 구식인 것이며, 생명력도 없으므로 보급할 가치가 없습니다.각종 모델의 선진성과 낙후성을 판단하는 기준은 단 하나뿐이며, 그것은 바로 가스 생산량의 유무입니다.짚 바이오가스 공정의 가스 생산 효율이 낮은 본질은 무엇인가?결국은 공정 기술이 미숙하고 기준에 미치지 못하는 문제입니다.　　3. 짚 가스 산업의 발전이 느립니다.이러한 현상을 볼 수 있습니다. 첫째, 연구 설계에 참여하는 기관의 수가 많으며, 국내의 유명한 전문대학과 연구기관들이 대거 참여하고 있습니다；둘째, 바이오가스 관련 장비, 자재, 기기를 판매하는 기업들이 많다；셋째, 바이오가스 공장을 건설하는 기업들이 많다；넷째는 **보조금에 의존해 건설된 공사가 많다는 것입니다；다섯째는 건설은 완료되었지만 정상적으로 작동하지 않는 경우가 많다는 것입니다；여섯째, 자체 자금을 바탕으로 건설하고 biogas 수익에 의존하여 운영하는 기업은 적다.이것은 우리가 진지하게 성찰해볼 가치가 있습니다.　　넷, 짚으로 만든 바이오가스의 혁신적인 활용 방안
2013년 7월, 야오쉬화는 다시 새로운 탐구와 실천을 시작했습니다.그는 먼저 자신을 부정하고, 수년간 고수해온 ‘청현 모델’을 포기하여 지하나 반지하형 혐기성 소화기 쪽으로 나아가야 한다.이렇게 애쓴 지 3년이 지났지만, 노력하는 사람에게는 천운도 따르는 법입니다. 경제적으로는 항상 어려움이 있었지만, 그럼에도 불구하고 성과는 풍부했습니다.　　1. 짚 가스 발전의 새로운 모델을 만들었습니다.순수한 짚을 전부 지하나 반지하에 설치하여, 가스 생산과 저장을 통합함.이러한 방식은 열을 저장하고 보온하는 데 유리할 뿐만 아니라, 토지를 절약하여 투자 비용을 줄이는 데에도 도움이 됩니다.짚은 복잡한 전처리가 필요 없으며, 탄소와 질소의 비율을 조절할 필요도 없고, 기계식 교반기도 필요하지 않습니다.　　2. 짚의 혐기성 소화를 위한 새로운 공정을 개발했습니다.짚의 혐기성 소화가 느리고 메탄균의 증식도 느리다는 객관적인 특성을 고려하여, 수력적·고체적·미생물학적 체류 시간을 충분히 확보함으로써, 국내에서 가장 높은 수준의 짚 가스 생산량을 달성했습니다. 수분 함량이 12%인 건조된 짚 1kg당 0.5m3 이상의 가스가 생산됩니다.　　3. 짚의 혐기성 소화 과정은 발열적입니다.이 발견은 야오쉬화가 2013년 전국에서 처음으로 제안한 것입니다.짚의 혐기성 소화 과정에서 발생하는 열을 충분히 활용하는 것은 에너지 소비를 줄이고 혐기성 소화 반응의 효율을 높이는 데 매우 중요한 의미가 있다.이 점은 매우 중요하게 여겨져야 합니다!우리는 농업부 메탄가스 과학연구소와 쓰촨대학의 시궈중, 메이즈리, 룽엔심 등 전문가들도 실험 과정에서 이 현상을 발견했다는 사실을 알게 되었습니다.　　4. 짚 바이오가스의 공급 및 배출, 짚의 표면에 껍질이 생기는 문제 등을 해결했습니다.껍질의 형성에 맞춰, 껍질의 특성을 활용하고 그 기능을 발휘시켜, 원료 투입 및 슬래그 배출을 위한 새로운 공정과 장비가 설계되었습니다.　　5. 시장의 요구에 맞춰 다양한 실용적인 프로젝트를 만든다.예를 들어, 청현 성발식품공장, 톈진 쌍당 주민아파트의 난방, 하북 정주의 강철 제조 공장에서 사용되는 경작용 쟁기날, 하남 유주 마을 주민들이 하루 세 끼를 요리할 때 사용하는 가스 등에도 짚 바이오가스가 활용되고 있습니다. 이러한 사례들은 짚 바이오가스의 대규모 활용을 위해, 민간 및 산업 분야에서의 활용 방안을 모색하는 데 도움이 되고 있습니다.중앙방송, 인민넷, 신화넷, 인민일보사의 《민생주간》 등 매체에서 여러 차례 보도되었습니다.자세한 내용은 인터넷에서 “야오쉬화 습지가스”를 검색하면 됩니다.　　다섯째, 짚 가스 산업화를 적극적으로 발전시키기
1. 덩샤오핑과 **의 가스 관련 지침을 다시 살펴보기
1980년 7월, 덩샤오핑은 쓰촨성에서 농촌의 가스 활용 현황을 점검하면서 이렇게 말했습니다. “가스를 발전시키는 것은 매우 좋은 방법입니다. 이를 통해 지역의 특성에 맞게 농촌의 에너지 문제를 해결할 수 있습니다.”바이오가스 발전에는 계획이 있어야 하며, 명확한 목표와 방향이 필요합니다.과학 연구를 강화해야 하며, 바이오가스도 표준화, 시리즈화, 범용화라는 ‘3화’를 추진해야 합니다. 그렇지 않으면 관리가 어렵고 품질도 보장할 수 없습니다.“이것은 매우 좋은 일이니, 모두들 중요하게 생각해야 합니다.”　　****한때 이렇게 지적된 바 있습니다. “농촌의 메탄가스 사업을 적극적으로 발전시키는 것은 녹색에너지 경제를 발전시키고 자원 절약형 사회를 구축하려는 요구에 부합할 뿐만 아니라, 사회주의 신농촌 건설을 촉진하는 데에도 효과적입니다.”현재는 효과적인 조치를 적극적으로 시행하여 직면한 어려움과 문제들을 해결하고, 농촌 메탄가스 사업의 발전 수준을 지속적으로 향상시켜야 한다.　　덩샤오핑의 지시를 다시 되돌아보면, 당시 덩샤오핑 동지가 바이오가스를 이용해 ‘허리살을 조리할 수 있는지’라고 의미심장하게 물었던 일이 떠오를 뿐만 아니라, 바이오가스를 활용하여 ‘삼화’를 실현해야 한다는 덩샤오핑 동지의 깊은 뜻도 느낄 수 있습니다.지금 보면 표준화와 시리즈화는 기본적으로 이루어졌지만, 범용화는 여전히 큰 문제입니다!일반화할 수 없다면 어떻게 산업화하고 대량 생산할 수 있겠는가?　　학습하고 ****의 지시를 실천한다는 것은, 대담하게 혁신을 추구하고 현실과 밀접하게 연계하여 효과적인 조치를 적극적으로 취함으로써 직면한 어려움과 문제들을 해결하는 것입니다. 그리하여 사일리지 메탄가스 사업에 중국적 특색을 부여해야 합니다. 구체적으로 말하자면, 첫째로 효과적인 조치를 적극적으로 취하여 사일리지 메탄가스 생산에 드는 투자 비용을 줄여야 합니다.이것도 공급측 개혁의 당연한 의미입니다!제 생각에는, 1세제곱미터당 생산되는 건초 바이오가스를 얻기 위한 고정자산 투자비를 4위안 이하로 낮춰야 합니다.　　둘째, 짚 바이오가스 생산 과정에서 직면하는 어려움과 문제들을 해결하기 위해 노력하며, 짚 바이오가스의 생산 효율성을 높이는 데 힘쓴다. 최첨단 혐기성 소화 기술을 활용하여, 1킬로그램의 순수한 건조 짚으로부터 0.5m³ 이상의 바이오가스를 생산할 수 있도록 한다.　　셋째, 불필요한 소비를 줄이거나 낮추어, 짚 바이오가스의 에너지 생산량을 높여야 합니다. 그렇게 하면 짚 바이오가스의 에너지 생산량은 90% 이상이 되고, 자체적인 에너지 소비는 10% 미만이 될 것입니다.　　넷째, 간단하고 편리한 유지보수를 위해, 연간 200만 m3 이하의 건초 바이오가스를 생산하는 시설의 경우, 2~3명이서 유지보수를 담당합니다；연간 1,000만 m3의 짚 바이오가스를 생산하는 이 시설은 7~8명이 관리합니다.　　다섯째, 짚 바이오가스의 경제적 효과에 더욱 중점을 두어야 합니다. 투자 비용을 줄이고 가스 생산량을 높임으로써, 대규모 짚 바이오가스 공장의 경우 7~8년 이내에 투자금을 전액 회수할 수 있도록 해야 합니다.　　여섯째는 복제가 가능하여 대규모로 보급될 수 있으며, 덩샤오핑이 구상했던 ‘삼화’를 실현할 수 있다. 특히 범용화가 가능하기 때문에, **가 제시한 바와 같이 농촌의 액화가스 사업의 발전 수준을 지속적으로 향상시킬 수 있다.　　2. 전환과 업그레이드를 가속화하여, 짚가스 산업의 빠른 발전을 촉진한다. 작년에 **해당 부처에서는 『2015년 농촌 짚가스 프로젝트의 전환 및 업그레이드 계획』을 제시했습니다. 저는 이 계획이 매우 필요하며, 시의적절한 것이라고 생각합니다.여기에 개인적인 생각과 제안을 몇 가지 들어보겠습니다. 첫째, 사고방식을 전환해야 하며, 장기적으로 계획경제 사상에 따라 발전해온 방식에서 벗어나야 합니다；　　둘째, 행동과 조치 측면에서 수준을 높여 시장경제 발전의 요구에 부응해야 한다.　　셋째, 정책적으로 유연성을 가져야 합니다. 개혁개방이 시작된 지 30년이 넘는 경험을 통해 알 수 있듯이, 선전의 대외개방이든 소강촌의 농촌개혁이든, 가장 중요한 원칙은 바로 중대한 개혁의 순간에는 정책적으로 유연성을 발휘하여 여러 규제들을 깨뜨릴 수 있도록 해야 한다는 것입니다.　　넷째, **바이오가스 사업의 건설 투자에 대한 보조금을 더 이상 지급해서는 안 됩니다. 그렇게 하면 바이오가스 산업이 발전할 수 없습니다.**　　다섯째, 최종 제품에 대한 인센티브를 도입할 것을 제안하며, 30센트, 50센트 정도의 정책을 고려할 수 있다.즉, 메테인 1세제곱미터당 0.3위안의 보상이 주어지며, 바이오천연가스 1세제곱미터당 0.5위안의 보상이 주어집니다.　　짚으로 메탄가스를 생산하는 것은 매우 중요한 의미를 가집니다. 추정에 따르면, 하루에 11,000m3의 메탄가스를 생산할 수 있는 대형 메탄가스 공장의 경우, 매년 400만 m3의 메탄가스를 생산할 수 있습니다. 이는 표준 석탄 2,856톤에 해당하는 양이며, 천연가스 240만 m3나 원유 2,000톤과도 맞먹습니다. 또한 이를 통해 이산화탄소 1,720톤을 줄일 수 있습니다.빠른 속도로 모듈화가 진행된다면, 이 청정에너지의 역사적 지위는 반드시 바뀔 것입니다. 그렇게 되면 이 에너지는 “농촌에 자리 잡은 새로운 에너지 산업”이 될 것이며, 우리나라의 ‘농업, 농촌, 농민’ 문제 해결에 크게 기여할 것입니다.　　이 글의 저자: 장홍우