자연발효 위생 화장실
자연발효 화장실(Composting toilet)은 수세식 화장실의 복합오염 문제에 대해 심각성을 느낀 서구의 과학자들이 동서양을 막론하고 농경사회라면 어디든 만들어 써왔던 전통적인 뒷간의 발효 원리에 착안하여 현대식 화장실에 적용한 것이다. 국내에서는 1980년대 말부터 이러한 자연발효 화장실을 몇몇 중소기업이 기술제휴와 자체개발을 통해 보급하고 있다.
재래식 뒷간의 자연발효 방식이란 쉽게 말하자면 분뇨나 음식찌꺼기 같은 유기폐기물을 박테리아를 활용하여 자연발효시켜 퇴비로 전환시키는 방식이다. 자연발효식 화장실은 우선 이러한 발효방식에 따르면서도 현대식 구조를 갖추었는데, 예를 들자면 수세식과 같은 모양의 좌변기를 놓는다든가 변기통과 저장탱크 등을 모두 발포우레탄을 씀으로써 깔끔하고 견고하게 하는 동시에 그 안에서 완벽한 발효작용이 이루어지도록 한 것이다. 즉 재래식 뒷간의 여러 가지 문제인 냄새, 시각적 혐오감, 변기의 불편함 등을 개선한 것이다. 다만 수세식은 볼일을 본 후 물을 내리지만 자연발효 화장실은 이틀에 한 번 정도 통기성 매질(왕겨, 톱밥, 부엽토 등)을 한 바가지씩 넣어주는 것이 다르다.
또한 수세식은 분뇨가 정화조에서 물과 희석되어 하천으로 흐르지만 자연발효식 화장실에서는 아래 저장탱크에 들어가 박테리아의 활동에 의해 부식과 산화를 한다. 여기서 발생한 열과 가스는 배기팬을 통해 밖으로 배출되며 또한 배기팬을 통해 들어온 산소는 박테리아의 증식과 활동을 돕는다.
흔히 분뇨 속에는 수많은 대장균(병원균)들이 있어 불결하다고 생각하는 것이 일반적인데 반드시 그렇지만은 않다. 박테리아는 자신의 영양원인 배설물이 들어오지 않으면 병원균 등 온갖 세균을 잡아먹으며 자기들끼리도 서로 잡아먹으므로 자연스런 살균이 발효를 통해 이루어진다.
스웨덴을 비롯한 유럽과 캐나다 등 서구에서 먼저 실용화된 이 자연발효식 화장실 시스템은 1980년대에 우리나라에 소개됐다. 이는 자연발효의 전통적 원리에 따르면서도 뒷간이나 잿간이 갖는 불편을 보완한다는 점에서 눈길을 끌었다. 더구나 수세식 화장실이 갖는 복합오염의 문제가 21세기에 들어서는 더욱 큰 사회 문제로 나설 판이라 자연발효식 화장실은 우리들의 관심을 끌기에 충분하다.
하지만 이러한 화장실이 대중적으로 보급되기 위해서는 아직까지 몇 가지 해결해야 할 과제가 있다. 바로 가격문제다.
국내에서 시판되는 자연발효식 화장실의 경우 1인용은 500만원, 2인용은 600~680만원, 3인용은 900만원, 5인용은 1500만원 선을 호가한다. 좋은 장점에도 불구하고 개인이 쓰기에는 조금 부담스런 비용이 아닐 수 없다. 누구나 쉽게 설치할 수 있을 정도로 구조를 단순화하는 등 가격요인을 낮춰 일반 가정집에서도 쉽게 채용하여 쓸 수 있는 대중화 방안이 절실하다.
하지만 공공화장실이나 상업지구의 화장실, 군부대, 사찰 등의 화장실에서는 활용가능하다는 생각이다.
- 참고 : 창일 인더스트리(www.changil.co.kr)
외국산 생화학 변기
생화학 변기의 특징은 변기 내에서 분뇨가 자연분해되기 때문에 따로 부패 탱크나 정화조 또는 화학적인 물질이 필요없다는 것이다. 따라서 좌변기와 분뇨 저장통이 따로 분리되지 않는 일체형으로 되어 있어 좁은 공간에서도 쉽게 설치할 수 있다.
변기통 내에 들어온 용변이 자연발효되기 위해서는 열과 산소 유기물만 있으면 되는데, 열은 분뇨와 유기물의 혼합에 따른 부식 과정에서 발생한다. 산소는 통풍관을 통해 공급되고 유기물은 하루에 1인당 한 컵 정도의 토탄이끼를 넣어주면 되고 가끔 채소 쓰레기나 오래 묵은 빵 같은 유기물을 같이 넣어주면 더 좋다.
냄새를 막고 공기의 유입과 배출을 위해 대부분의 모델들이 바이오 드럼(BIO-DRUM)방식을 채택하고 있다. 즉 변기통 바깥에 부착된 손잡이를 돌리면 통 안에 있는 드럼이 회전하는데 이러한 회전 과정을 통해 내용물을 섞어주고 공기를 유입시켜주는 역할을 한다.
비료가 된 분뇨는 사용량에 따라 1년에 3, 4회 안팎으로 비우면 된다. 이 비료는 텃밭이나 정원의 훌륭한 비료가 된다.
이러한 생화학 변기에는 전기사용과 수세식 활용 여부에 따라 다양한 모델이 나와 있다. 전기를 사용하지 않는 변기는 통 내부에서 완전 발효시키는 시스템인데, 외부의 산소유입이 통풍관을 통해 자연유입되는 방식이어서 수분증발이 적고 발열온도도 낮기 때문에 발효 정도가 더딘 것이 단점이다. 따라서 섬이나 산, 휴양지같이 전기가 없거나 사용량이 매우 적은 곳에서 사용하는 용도로 적합하다.
전기를 사용하는 변기는 전기 장치를 통해 변기통 안으로 공기의 유입과 발열을 시켜 발효를 촉진시키는 역할을 한다. 작동법도 간단하여 토분을 넣어주고 사흘에 한 번 정도 드럼을 돌려주면 된다. 자연발효의 속도가 매우 빠르고 양질의 퇴비생산을 할 수 있는 이점이 있으나 전력소모(200W/H)가 큰 것이 단점이다.
저수압 변기는 수세식 변기로서 좌변기 밑에 비료통이 설치된다. 일반적인 수세식 변기와 달리 저수압 변기는 한 번 물을 흘려보내는 데 0.47리터 정도의 물만 소요되며, 통 내부의 전기 장치를 통해 수분을 증발시키고 발효를 돕는다. 양이 많아 수분을 모두 증발시킬 수 없을 경우에는 적은 양이 통풍 파이프를 통해 부패 탱크로 흘러들어간다.
자연발효 위생화장실
① N.E(비전기용) 물이나 전기를 사용하지 않고 부패장치나 화학제도 쓰지 않는다. 대신에 부숙시키는 시간도 길고 용량이 작으므로 사용량이 많지 않은 섬 등의 휴양지에 접합하다.(2~3인용)
② X.L.(전기용) 바이오 드럼과 전기 장치를 작동하여 쓰는데, 이때 단지 토분을 넣어주고 계속 쓸 경우에는 사흘에 한 번 정도 돌려주기만 해도 된다.(별장은 5~6명, 일반 주거용으로는 2~4명이 쓸 수 있다)
③ WCM(저수압 변기) 수세식 변기가 놓여 있는 마룻바닥 바로 밑에 설치한다. 물을 사용하므로 별장에서는 6~8명, 주거용으로는 3~5명이 쓸 수 있는 용량이다. 수세식이지만 정화조나 보관용 탱크가 필요없다.
④ Tropic(전기용) 우리나라 고유모델로서 용량이 작아 주로 별장이나 원두막 등에서 2~4명이 가끔씩 쓰기에 적당하다.
생태적 뒷간을 지을 때의 기본 설계
1) 인체의 구조대로 분과 뇨를 반드시 나누어야 한다
앞서 말했듯 분과 뇨는 인체 구조에서도 상호 분리된다. 분과 뇨의 생리적 성격과 비료효과의 차이도 있다는 점에서 분과 뇨가 분리되는 인체 구조적 특성에 맞게 분리해야 한다.
그런데 생태적인 뒷간을 만드는 데 있어서 분과 뇨를 분리하는 가장 중요한 이유는, 사람 똥 속에 있는 수분율(함수율)을 낮추면 호기성 부패가 잘 되고 부패속도도 빨라지며 구더기도 잘 생기지 않기 때문이다. 구더기가 많으면 여름철 파리의 극성으로 쾌적한 주거생활에 많은 지장을 받으니 매우 중요한 문제가 아닐 수 없다. 또 한 가지, 분과 뇨는 천연비료로 사용할 때 앞서 설명한 대로 퇴비로 만들어 쓰는 기간과 대상, 방법에서 약간의 차이가 있기에 분리하여 사용해야 좀더 효율적이다.
2) 수분을 최대한 제거해야 한다
똥과 오줌을 원천적으로 분리하는 것이 우선이라면 다음으로는 똥 속에 있는 수분을 최대한 제거하는 방법을 찾는 일이다. 그러자면 우선 바닥이 평지보다는 약간 경사진 것이 좋은데 그래야 수분이 잘 빠져나가기 때문이다. 또한 똥이 닿는 바닥도 시멘트보다는 맨땅이어야 수분과 습기를 빨아들이고 똥과 함께 잘 어우러진다.
이렇게 하여 물질 내에 함유된 수분의 비율을 약 60% 정도 이하로 낮추면 저절로 호기성 부패가 가속된다. 함수율이 60% 정도면 손에 물기가 묻어나지 않는 수준을 말한다. 수분이 많으면 암모니아 가스가 많이 발생하여 냄새도 많이 날 뿐더러 비료 성분도 날아가니 여러 가지로 좋지 않다. 그래서 잿간에서 볼일을 본 후에 통기성 매질을 뿌리는 것도 사실은 인분의 함수율을 낮추기 위한 것이니 이렇듯 수분을 최대한 제거하는 기술을 쓰는 것이 뒷간의 설계에서는 매우 중요한 문제다.
3) 배수 문제를 잘 처리해야 한다
생태적 뒷간은 물 문제를 잘 처리하는 데 모든 관건이 있다. 분과 뇨를 분리한다든가, 수분을 최대한 제거한다든가, 배수 문제를 잘 처리한다든가 등, 따지고 보면 모두 물 처리 문제다.
그런데 분뇨분리와 수분제거가 퇴비 생산과 위생의 문제라면 배수 처리는 환경오염과 관련된 문제다. 물론 배수가 잘 되지 않으면 함수율이 높아져 미생물의 활동에도 저해를 받을 뿐더러 악취와 벌레가 많이 발생하는 등 위생과 청결에 많은 문제가 생긴다. 또한 배수를 잘못하여 뒷간에서 나오는 수분이 직접적으로 물길과 맞닿아 물을 오염시킨다.
따라서 뒷간의 배수가 직접적으로 물길에 닿지 않도록 하며 뒷간에 빗물이나 지하수가 들어오지 못하도록 주변의 배수 관계를 고려하여 위치와 구조를 정하고 지붕이나 처마 등을 잘 단속해야 한다.
생태적 뒷간의 하단부는 인분이 부패·발효되는 곳이지만 여기에 주변 하수물이 닿으면 아까운 비료성분이 물로 다 빠져나가기도 하지만, 물의 부영양화는 물론, 덜 부패된 인분성분으로 인해 물이 대장균으로 급속히 오염되어 수인성 질병을 낳기도 한다. 뒷간의 하단부가 집 주변의 하수로와 근접해서는 안 되는 까닭이 여기에 있다.
배수를 잘 처리하라는 것은 분뇨의 수분이 결과적으로 배수로에 빠지게 하는 것이 아니라 분뇨의 함수율을 낮추되 분뇨의 수분이 배수로가 아닌 땅 속으로 잘 스며들게 하라는 것이다. 따라서 뒷간의 바닥을 시멘트로 하면 절대 안 되며, 바닥을 지면보다 약간 오목하게 파서 분뇨의 수분이 밖으로 흘러나가지 않고 흙과 어우러져 스며들게 한다. 이렇게 하면 분뇨가 나무 기둥에 닿아 썩는 일도 방지할 수 있다.
바닥을 약간 낮추면서도 약간의 경사를 두면 더욱 좋다. 지붕은 빗물이 흘러내려가지 않도록 방수를 잘 하며, 뒷간의 높이가 높을수록 처마의 길이를 길게 빼주어 측면에서 뒷간의 하단부 쪽으로 비가 들이치지 않도록 조정한다.
4) 통풍과 채광을 잘 되게 한다
조선시대의 생활백과전서 『임원경제지』에 "측실(厠室)은 마땅히 높고 트이며 밝게 해야 한다"는 말로써 뒷간을 지을 때는 통풍과 채광을 좋게 하라고 권하고 있다. 통풍과 채광이 잘 되면 뒷간이 습하지 않을 뿐더러 냄새가 적다. 또한 똥 속에 산소 공급이 잘 되고 내용물을 빨리 건조시켜 호기성 부패를 가속시킨다.
단, 채광을 좋게 하되 뒷간 하단부의 분뇨가 쌓인 곳에 직접 햇볕이 닿게 하면 좋지 않다. 빨리 건조는 되지만 비료 성분이 쉽게 날아가기 때문이다.
이렇게 통풍과 채광이 잘 되게 하려면 먼저 뒷간의 위치를 잘 정할 필요가 있다. 주거 공간을 기준삼아 바람의 방향이 어느 쪽으로 부는지, 햇빛이 어떻게 비치는지를 잘 따져본다. 단, 겨울철 찬바람이 몰아치는 서북쪽으로 문이나 창을 내는 것은 방한 관계상 고려하는 것이 좋다.
다음으로 통풍이 잘 되려면 사방이 트인 곳에 자리잡아야 하고 뒷간의 하단부를 열린 구조로 해야 한다. 하단부의 사면 중에서 바람이 잘 들고 내부에 쌓인 퇴비를 잘 꺼낼 수 있는 방향에 입구를 두는데, 문은 달 수도 있고 안 달 수도 있다. 『임원경제지』에서는 "바닥에서 마루까지의 높이를 최소한 세 자 이상 두라"는 얘기가 나오는데 뒷간 하단부의 공간이 이쯤은 되어야 통풍도 잘 되고 미생물에 의한 부패발효도 원활히 될 수 있다.
오래된 해우소를 살펴보면 하단부의 통풍을 좀더 잘 되게 하기 위해 상단부보다 하단부의 내부 공간을 넓게 하는 경우가 많다. 즉 뒷간의 출입구 쪽 아래 벽면을 좀더 바깥쪽으로 빼고 다리널을 만들어 이곳을 건너 출입하도록 한 것이다. 또한 하단부의 벽면도 시멘트로 마감하기보다는 되도록 통풍이 잘 되도록 목피나 목재 등을 이용해 벽면을 만드는 것이 좋다.
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