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R&D최종보고서

연구과제 상세정보
과제고유번호 201818CTAP-C129744-02
연구사업명 국토교통기술촉진연구사업
연구과제명 수자원 다원화를 위한 수요 맞춤형 저에너지 물재이용기술 개발
총 연구기간 2017-04-01 ~ 2018-12-31
연구책임자 김현철
당해년도
참여 연구원수
4명 총 연구기간
참여 연구원수
7명
당해년도
연구비
정부 : 220,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 220,000,000 원
총연구비 정부 : 370,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 370,000,000 원
연구기관명 세종대학교산학협력단
등록 발간번호 -
ISBN -
주요 내용 ○ 전 세계 대형 석탄 공급기업들 중 1/3이 파산신청을 하는 등 석탄에 이어 향후 석유에 이르기까지 화석연료 사용의 종식을 예고하고 있으며, 2030년 기점으로 현재 화석연료 중심의 에너지 공급체계는 기하급수적인 신재생에너지 대체로 큰 전환점을 맞을 것으로 예측됨.
○ 신재생에너지 산업의 급속한 성장은 분산형 구조의 에너지 공급체계를 구축하고 그에 따라 '물' '식량' 등도 현재의 과밀화된 중앙공급 방식에서 벗어난 새로운 형태로의 체제 전환이 가속화 될 것으로 전망됨.
○ 기후변화, 물부족, 수자원다원화, 수계변화, 수요자 인식변화 등 다양한 요인으로 물재이용 수요가 폭증하고 있는 반면 현재의 물공급/재이용 전략은 아직까지 비생산적 수원관리와 대형 하수처리에 의존하고 있어 패러다임 전환이 요구됨.
○ 환경부 발표에 따르면 2014년 말 기준 전국 500m3/일 이상 공공하수처리시설 중 564개 시설에서 하수처리수 재이용 물량은 연간 942백만m3 (재이용율 13.5%)으로 대부분 하천유지수로 활용되고 있는 바, 기존 수자원에 대한 의존도를 줄이고 물이용 목적에 따라 보다 안정적이고 값싼 대체용수확보를 위하여 효율적인 물의 재이용전략 수립과 범국가적 활성화방안 마련이 필수적임.
○ 국내에서도 재처리수의 용도별 수질기준이(개정 2015. 9) 마련되었으나, 지금까지 재처리공정의 대부분을 차지하는 역삼투막 기반의 하이브리드공정 적용은 해외기술의존도가 높고 무엇보다도 높은 에너지 요구량과 별도 처리를 요하는 난분해성 농축수 발생 등 기후변화 대응력이 향상된 저에너지, 무배출, 탄소저감 실현이 가능한 물재이용 전략과 기술 개발이 매우 미흡한 실정임.
○ 전 세계적으로 물 산업 및 바이오소재 응용 기술개발 분야는 큰 잠재력을 가지고 성장해가고 있으며, 탈화석연료/이산화탄소저감 시장 또한 지속적으로 동반성장하고 있는 추세여서 탈화석연료 시대의 도래에 맞춰 분산형 구조의 물재이용 전략과 그에 따른 적정기술 마련과 실용화 전략구축이 절실히 요구됨.

[최종목표]
□ 최종목표: 수자원 다원화를 위한 수요 맞춤형 저에너지 물재이용기술(공정개발)
- 하수원수를 처리대상으로 기계적 공기공급 없이 탄소성유기물질 안정화
- 탄소성유기물질의 안정화시 발생하는 온실가스의 포집/고정(무배출)
- 현장 적용이 가능한 부산물 발생이 없는 안전한 소독공정 구성
- 지속가능한 멤브레인 공정운용 시스템 최적화 기법 수립
- 분산형/저에너지 운용 기반으로 공정의 에너지자립도 향상
□ 정량목표: 재처리수 용도별 수질기준만족(탁도 2 NTU이하, BOD 5 mg/L이하, 대장균군 불검출)

[연구내용 및 범위]
○ 연구책임자는 참여기관과 연구원의 연구 참여와 업무수행을 본 연구제안서가 제시하고 있는 연구개발의 최종목표와 단계별 연구개발 내용 및 추진일정을 고려하여 역할을 분담하고, 업무보고를 통하여 적절한 업무수행이 이루어지도록하며 사안별로 문제해결방안 등을 논의하고 필요한 경우 대외협력기관과 자문단 등을 적극 활용하여 협의토록 함.

○ 제안된 과제의 궁극적 연구목표를 달성함과 동시에 현재 기술수준의 미비점 및 개선점을 추가적으로 분석하기 위하여 각 핵심 분야의 국내외 국공립연구소 연구자와 대학 교수진을 주축으로 하는 기술자문단을 구성하여 유기적이고 상호보완적인 연구를 진행함.

○ 본 제안과제의 핵심연구 분야인 특정 소재와 시스템을 이용한 신개념 하수재이용 및 공정운용 최적화를 위한 원천기술개발을 바탕으로 국내외 선행기술 및 문헌조사를 통해 최종적으로 이루고자하는 기술의 진보와 선진화를 달성하여 발명특허 및 연구논문 등에 있어 차별성과 독창성을 부여함.

□ CO2-neutral 탄소성유기물질 저감 기술
- BOD 저감효율, 산소발생량, CO2 방출/흡수특성 등 하수처리특성 평가 및 공정운영 최적화
- 바이오매스 고정화 기법 최적화 및 고정화에 따른 공정성능 영향 평가

□ Non-byproducts 저에너지 소독/고도산화 기술
- 지표미생물 불활성화 효율 및 특정 난분해성 미량오염물질 분해특성 평가
- 소독/고도산화 목적의 적정 에너지 공급량 산정 및 운전최적화

□ Anti-fouling 재처리수 고액분리 기술
- 멤브레인 운전조건에 따른 고액분리 성능평가
- 운전에 따른 가역적 여과지속성 평가 및 안정성 조사

○ 연구협업을 통하여 도출될 기초연구자료와 발명기술들을 활용하여 향후 공공 과제기획을 통한 후속연구 추진은 물론 엔지니어링 기반의 원천기술 지적재산권 관리 및 기술이전 추진을 통하여 관련 산업분야로 기술사업화를 유도함.

○ 특히 수자원 산업분야에 대한 연구개발 및 상용화에 기폭역할을 할 것으로 보이며, 동종 건설환경에너지 및 바이오소재 이용분야에 대한 접목성이 높아 신산업창출 등 그 파급효과 또한 매우 클 것으로 판단됨.

○ 아울러 국내외 여러 지역에서 기존 도시의 재개발 필요성이 증가함에 따라 개발기술을 활용하여 물순환 도시 인프라 구축을 위한 지능형 도시 물 공급 및 물 자립 기술보급 추진이 가능함.

○ 최근 저영향개발 기반의 물 공급을 위해 활발히 추진되고 있는 인공녹지와 빗물침투설비 확충 그리고 지하저류시설 구축 등과 병행하여 물 부족 대비 수자원 다원화를 위한 안정적 활용기술로 판단됨.
색인어 한글 물재이용 수자원다원화 저에너지 분산형시스템
영문 Water reuse Water resource diversification Energy efficiency Decentralized system
최종보고서 최종보고서.pdf
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