열분해 온도가 음식폐기물 바이오차의 이화학적 특성에 미치는 영향 = Effect of Pyrolysis Temperature on Physicochemical Properties of Food Waste Biochar

국문 초록 (Abstract)

현재 우리나라 음식 폐기물은 15,000톤/일 가량이 발생하고 있으며 처리 비용만 연간 1조원 이상이 소요되는 것으로 알려져 있다. 기존의 처리방식인 직매립 및 해양투기는 법 개정과 런던협약에 의해 금지되었고, 이에 따라 음식 폐기물의 자원화 기술 개발의 필요성이 대두되었다. 현재 퇴비화, 사료화 등을 통한 자원화를 진행하고 있으나 식물의 염류 장해, 가축 질병 발생 및 긴 처리시간 소요 등의 문제점이 잇따라 발생하며 보다 실용적이고 효율적인 방안이 필요한 실정이다. 이에 본 연구는 열분해를 통해 음식 폐기물 바이오차를 제조한 후, 열분해 온도에 따른 이화학적 특성을 분석하여 자원으로써 활용 가능성을 평가하였다. 음식 폐기물(이하 FW) 일정량을 각각 350℃, 500℃ 및 700℃(이하 FWB350, FWB500, FWB700)에서 4시간 동안 열분해 하여 바이오차를 제조하였고, 각각의 이화학적 특성을 분석하였다. 분석 결과 유기물 함량은 40.85%(FWB700)<46.83%(FWB500)<72.26%(FWB350)<82.69%(FW)로 나타났으며, pH는 5.11(FW)<6.94(FWB350)<10.14 (FWB500)<11.74(FWB700)로 나타났다. 무기성분 함량은 FW에서 T-N(2.58%), P(0.9%), K(0.8%), Ca (3.66%), Mg(0.16%), Na(1.44%)로 나타났으며, FWB에서는 T-N(2.22-2.89%), P(1.78-3.28%), K(1.63- 2.75%), Ca(8.02-13.7%), Mg(0.31-0.56%), Na(2.27-4.26%)로 열분해 온도가 높아질수록 함량이 더 높아지는 경향을 나타냈다. 유해 중금속인 As, Cd, Pb, Hg는 미검출 되었다. FT-IR 분석결과 FW에서는 보이지 않던 C-Cl 결합이 FWB에서 565cm^-1과 605cm^-1에서 나타났다. FW, FWB350에서는 관찰되던 2923cm^-1의 NH₄⁺ 작용기는 FWB500, FWB700에서는 사라졌다. 1040cm^-1에서 C-OH결합, 1634cm^-1에서 C=C 결합, 3433cm^-1에서 OH작용기는 공통적으로 나타났으며 온도가 높아질수록 강도가 세지는 경향을 나타냈다. 위의 결과를 토대로 식물 생장에 필수적인 무기성분을 다량 함유하고 있는 양질의 FWB는 식물 생육 증진 및 토양 개량제로서의 잠재성을 가지고 있다고 평가될 수 있다.