가축분뇨를 바이오가스로 전환하는 기술이 한 단계 진화하고 있습니다. 단순히 분뇨에서 메탄을 생산하는 것을 넘어 앞으로 생산될 메탄의 양을 예측하고, 정제 과정에서 버려지는 메탄은 다시 회수하며, 반입되는 분뇨의 성분까지 실시간으로 분석하는 기술이 등장했습니다.

 

 

독일농업협회(DLG)는 오는 11월 독일 하노버에서 열리는 농업·축산 분야 에너지 전문 전시회 ‘EnergyDecentral 2026(에너지데센트럴 2026)’을 앞두고 올해의 혁신상 수상 기술을 최근 발표했습니다.

 

올해는 17개 적격 혁신기술을 대상으로 전문가 심사가 진행됐으며, 이 가운데 2개 기술이 금상, 6개 기술이 은상을 받았습니다. 특히 바이오가스 생산과 바이오메탄 정제, 슬러리·소화액 관리 등 축산업과 직접 연결되는 기술들이 다수 수상작에 이름을 올렸습니다.

 

[금상] 발효조를 ‘블랙박스’에서 꺼낸다…'OASU(Organic Acid Sensing Unit)'

 

독일 ATFO의 ‘OASU(Organic Acid Sensing Unit)’는 바이오가스 플랜트의 발효 상태를 자동으로 분석하고 앞으로의 메탄 생산량까지 예측하는 기술입니다.

 

 

바이오가스 플랜트를 안정적으로 운영하려면 pH와 유기산, 휘발성지방산 등 발효 상태를 나타내는 여러 지표를 지속적으로 확인해야 합니다. 지금까지는 주로 사람이 시료를 채취해 실험실에서 분석했기 때문에 결과를 얻기까지 시간이 걸리고 검사 횟수에도 한계가 있었습니다. 결국 실제 발효조 내부에서 어떤 변화가 일어나고 있는지 실시간으로 파악하기 어려워 운영자의 경험에 의존하는 부분이 적지 않았습니다.

 

OASU는 이러한 문제를 해결하기 위해 원료 바이오가스에 포함된 아세트산과 프로피온산 농도를 가스크로마토그래피 방식으로 하루 한 번 또는 여러 번 자동 측정합니다. 특히 액상 발효물에 직접 접촉하지 않고 측정할 수 있다는 점이 특징입니다.

 

더 중요한 것은 측정 이후입니다. 시스템은 프로피온산과 아세트산의 비율을 분석해 발효 상태의 변화를 조기에 찾아내고, 바이오가스 생산량을 높이기 위한 운전 방법을 제시합니다.

 

또한, 유기산 비율과 수일 뒤 메탄 생산량 사이의 관계를 파악할 수 있습니다. 문제가 발생한 뒤 검사 결과를 받아 대응하는 것이 아니라 앞으로의 메탄 생산을 예측하면서 발효조를 관리할 수 있다는 의미입니다.

 

이에 따라 발효과정이 불안정해지는 위험을 낮추면서 최대 바이오가스 생산량에 가까운 수준으로 시설을 운영할 가능성이 커집니다. DLG는 자동화된 예측형 공정관리로 바이오가스 생산량과 안정성, 수익성을 높일 수 있다는 점을 높게 평가했습니다.

 

[금상] 바이오메탄 만들면서 새는 메탄 다시 잡는다…‘MethaLoop’

 

또 다른 금상은 독일 Malmberg Bioerdgastech의 ‘MethaLoop’가 차지했습니다.

 

 

바이오가스를 정제해 바이오메탄을 만드는 과정에서는 일부 메탄이 배기가스와 함께 빠져나가는 이른바 ‘메탄 슬립(methane slip)’이 발생합니다. 생산해야 할 에너지가 사라지는 경제적인 손실인 동시에 강력한 온실가스인 메탄을 대기로 직접 배출한다는 환경적인 문제도 있습니다.

 

특히 수세식 바이오가스 정제시스템에서는 이러한 메탄 손실을 충분히 낮추기 어려워 별도의 재생열산화장치(RTO)를 이용해 배기가스를 후처리하는 경우가 있습니다. 그만큼 시설투자와 운영비가 추가됩니다.

 

MethaLoop는 이를 메탄 회수 공정 자체에서 해결했습니다. 이 기술을 적용하면 수세식 바이오가스 정제시설에서 약 1% 수준인 메탄 손실을 0.2% 미만까지 낮출 수 있습니다. 대형 바이오가스 시설에서도 적용 가능합니다.

 

빠져나가던 메탄을 다시 회수하기 때문에 온실가스 배출은 줄고 최종적으로 얻을 수 있는 메탄의 양은 늘어납니다. 별도의 고비용 열산화 후처리 필요성도 줄일 수 있어 시설 규모에 따라 경제성 개선 효과도 기대할 수 있습니다.

 

신규 바이오가스 시설뿐 아니라 기존 수세식 정제시설에도 추가 설치할 수 있다는 점도 특징입니다.

 

결국 같은 양의 가축분뇨를 처리하더라도 더 많은 메탄을 에너지로 회수하고 대기로 빠져나가는 메탄은 줄이는 것이 이 기술의 핵심입니다.

 

[은상] 농장마다 다른 분뇨 성분, 반입하는 순간 자동 분석...'SubstratScan'

 

Biotaktix의 ‘SubstratScan’은 바이오가스 시설로 들어오는 슬러리와 소화액의 성분을 자동 분석하는 기술로 은상을 받았습니다.

 

 

가축분뇨의 성분은 농장과 사료, 계절 등에 따라 달라질 수 있습니다. 하지만 실제 현장에서는 표준 성분값을 적용하거나 별도로 시료를 채취해 실험실에서 분석하는 방법이 사용됩니다.

 

SubstratScan은 근적외선분광법(NIR)을 이용해 배관을 통과하는 슬러리와 소화액의 건물 및 영양성분을 연속 측정합니다. 여기에 한 가지 기술을 더했습니다. 분석 결과를 차량 계근시스템 및 ERP 프로그램과 자동으로 연결합니다.

 

예를 들어 A농장에서 분뇨를 실은 차량이 바이오가스 시설에 도착하면 반입량과 함께 해당 분뇨의 건물·영양성분 분석 결과가 하나의 데이터로 묶이는 방식입니다. 이 자료는 평가와 정산, 보고, 영양분 관리 등에 바로 활용할 수 있습니다.

 

계약 조건에 따라 단순한 분뇨 중량뿐 아니라 건물 함량이나 분석 결과를 반영한 정산도 가능해집니다.

 

센서는 기존 시설의 분뇨 또는 소화액 배관에 설치할 수 있으며 별도의 시료 채취나 분석용 화학물질도 필요하지 않습니다.

 

바이오가스 시설 입장에서는 ‘분뇨 몇 톤이 들어왔는가’를 넘어 '어떤 성상의 분뇨가 얼마나 들어왔는가’를 데이터로 관리할 수 있게 되는 셈입니다.

 

[은상] 난방하면서 바이오차 생산…‘Powerchip Biochar’

 

GUNTAMATIC Heiztechnik의 ‘Powerchip Biochar’ 역시 축산업에서 관심을 가질 만한 은상 기술입니다.

 

 

이 제품은 50~100kW급 우드칩 난방시스템에 제어 가능한 열분해 공정을 결합했습니다. 나무를 이용해 열을 생산하는 과정에서 동시에 고품질 바이오차(Biochar)를 얻는 방식입니다.

 

업체에 따르면 이 정도 규모의 우드칩 보일러에서 열 생산과 바이오차 생산을 결합한 것은 처음입니다.

 

바이오차는 토양의 수분과 영양분 보유능력을 개선하는 토양개량제로 활용할 수 있으며 탄소를 장기간 저장한다는 측면에서도 주목받고 있습니다. 특히 생산된 바이오차를 토양뿐 아니라 슬러리 개선(slurry enhancement)에도 활용할 수 있습니다.

 

농장에서 필요한 열에너지를 생산하면서 동시에 농업적으로 활용할 수 있는 바이오차를 만들고 탄소까지 고정한다는 점에서 자원순환형 축산과 연결해 살펴볼 만한 기술입니다.

 

분뇨 ‘처리’ 넘어 정밀한 에너지 생산·탄소 관리로

 

이번 EnergyDecentral 혁신상 수상작에서 눈에 띄는 부분은 가축분뇨 에너지화 기술의 관심사가 점차 세분화되고 있다는 점입니다.

 

과거에는 ‘가축분뇨에서 바이오가스를 생산할 수 있는가’가 중요했다면 이제는 같은 원료에서 얼마나 많은 메탄을 안정적으로 생산하고, 생산과 정제 과정에서 얼마나 적은 메탄을 배출하며, 반입 원료와 소화액을 얼마나 정확하게 관리할 것인가가 새로운 기술 경쟁의 대상이 되고 있습니다.

 

특히 OASU와 SubstratScan은 바이오가스 시설에도 데이터와 자동화 기술이 본격적으로 접목되고 있음을 보여줍니다. MethaLoop는 바이오가스 생산 확대가 실제 온실가스 감축으로 이어지기 위해서는 생산시설 자체의 메탄 누출과 손실까지 관리해야 한다는 점을 보여주는 사례입니다.

 

국내에서도 가축분뇨를 단순히 처리해야 할 폐기물이 아니라 바이오가스와 고체연료 등 에너지 자원으로 활용하려는 움직임이 확대되고 있습니다. 향후 가축분뇨 에너지화 시설의 경제성과 온실가스 감축 효과를 높이기 위해 어떤 기술을 적용할 것인지도 함께 주목할 부분입니다.

 

한편 EnergyDecentral 2026(홈페이지)은 오는 11월 10일부터 13일까지 독일 하노버에서 열립니다. 세계적인 축산전문박람회 'EuroTier 2026(유로티어 2026)'과 같은 기간, 같은 장소에서 동시 개최되며, 에너지 분야 약 250개 업체를 포함해 두 전시회 전체적으로 약 2,100개 업체가 참가할 예정입니다.

 

이득흔 기자(pigpeople100@gmail.com)