R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202020CTAP-C143827-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 미세먼지 Free Zone 구현을 위한 Passive/Active 통합 모듈형 장치개발 (반경 3m 내 미세먼지 90% 저감) | |||||
| 총 연구기간 | 2018-04-17 ~ 2020-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 이은엽 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
16명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 200,000,000 원 기업 : 158,000,000 원 계 : 358,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 600,000,000 원 기업 : 478,000,000 원 계 : 1,078,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 한국토지주택공사 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-B552555-000115-01 | |||||
| ISBN | 979-11-88138-10-4 | |||||
| 주요 내용 |
○ 최근 국내 연중 미세먼지의 평균 오염도가 증가함에 따라 이를 저감하기 위한 적극적인 개선 대책이 요구되는 상황임 ？ PM10 오염도는 2012년까지 개선 추세였으나, 2013년부터 악화 또는 정체되고 있음 ？ 특히, 인체위해성이 더 높은 PM2.5 평균농도(26㎍/㎥)는 세계보건기구(WHO) 권고기준(10㎍/㎥), 선진국 주요도시(도쿄 13.8, 런던 11㎍/㎥) 대비 1.8~2.6배 높으며, 최근 고농도 발생이 빈번함 ○ 정부는 관계부처 합동으로 2016년「미세먼지 관리 특별대책」을 수립·추진하였으며, 최근「미세먼지 관리 종합대책」을 발표하는 등 미세먼지 저감에 대한 대책을 마련하고, 민생안전과 국민안전을 위한 최우선 해결 과제로 설정함 ？ 2022년까지 국내 미세먼지 배출량 30% 감축목표 설정(총 7.2조원 투자) ？ 전국 미세먼지 나쁨(50㎍/㎥) 초과일수 70% 감축목표 설정(16년: 258일 → 22년: 78일) ○ 도시 내 생활권에서 발생하는 미세먼지 문제 해결을 위해서는 사전에 미세먼지를 하거나, 배출된 미세먼지의 경우 인체 노출 농도를 저감시키는 것이 중요함 ？ 국내 미세먼지의 경우 중국 등 국외영향이 30~80%에 달하기 때문에 배출원 차단·저감 뿐만 아니라 도시 공간 내 노출농도 저감과 관련된 대책 마련이 필수적임 ○ 따라서, 도시의 거주자들이 실제 생활하는 공간에서의 미세먼지 저감을 위해 미시 공간 단위의 특성에 따른 환경영향과 미세먼지 특성을 분석하여 효과적인 미세먼지 노출 저감 방안을 마련할 필요성이 있음 ○ 이에 본 연구에서는 도시의 외부 환경에 노출되어 있는 미세먼지를 효과적으로 저감할 수 있는 생활밀착형 기술 개발을 통해 도시 주요 생활공간에 미세먼지 Free Zone을 구현하여 사회적 이슈에 효과적으로 대응하고 국민의 삶의 질 향상에 기여하고자 함 ○ 본 연구에서는 입체녹화를 통한 식물 흡착·흡수 기작과 신소재 기반 태양광 활용 집진패널 기술을 융합한 Passive/Active 통합 모듈형 미세먼지 저감 장치를 개발하여 설치반경 3m 이내 도시미세먼지(PM10 기준) 노출을 90% 저감함으로써 사회적 이슈인 미세먼지 문제를 효과적으로 해결하는 것을 목표로 함 ○ 본 연구에서 제안하는 Passive/Active 통합 모듈형 미세먼지 저감장치의 확대 적용·보급을 통한 도시 주요 생활공간 미세먼지 Free Zone 구현으로 사회적 이슈인 미세먼지 문제에 효과적으로 대응할 수 있음 ？ 탈부착이 자유로운 모듈형 장치 개발을 통해 다양한 도시 생활공간(도로변 방음벽, 버스정류장, 유동인구밀집지역, 주거단지 쉼터 및 놀이터 등)에 확대 적용 ？ 도시민이 실제 미세먼지 농도 분포에 큰 영향을 받는 위치(4m 이하)에 장치를 적용하여 효과적인 미세먼지 노출 저감 효과 기대 ？ 향후 기타 대기유해물질(VOC, NOx, CO, O3 등) 제어에도 확대적용 될 수 있으며, IoT 기술 접목을 통해 실시간 대기질 정보시스템 구축에도 활용될 수 있음 [최종목표] ○ 본 연구에서는 입체녹화를 통한 식물 흡착·흡수 기작과 신소재 기반 태양광 활용 집진패널 기술을 융합한 Passive/Active 통합 모듈형 미세먼지 저감 장치를 개발하여 설치반경 3m 이내 도시미세먼지(PM10 기준) 노출을 90% 저감함으로써 사회적 이슈인 미세먼지 문제를 효과적으로 해결하는 것을 목표로 함 ？ 식생을 활용한 미세먼지 Passive 저감기술 개발 : 미세먼지 저감 식생 DB 구축, 환경영향 인자(온도, 습도, 바람, 입체녹화 디자인 등)에 따른 미세먼지 저감효과 분석, 식생활용 미세먼지 저감패널 개발 ？ 태양광 활용 집진패널을 이용한 Active 제거기술 개발 : 신소재 기반 저전력 집진필터 제작, 미세먼지 이온화 및 응축/흡착 메커니즘 규명, 집진필터 효율 최적화 ？ Passive/Active 통합 모듈형 미세먼지 저감장치 개발 및 운영 : 미세먼지 저감 통합 모듈형 장치 최적 디자인 설계 Test Bed 적용(도로변 방음벽, 버스정류장, 유동인구밀집지역, 주거단지 쉼터 및 놀이터 등) 및 최적 운영방안 제시 [연구내용 및 범위] ○ 본 연구의 최종목표는 Passive/Active 통합 모듈형 미세먼지 저감 장치를 개발하고 이를 도시 주요생활 공간에 설치하여 반경 3m 이내의 미세먼지 농도(PM10 기준)를 초기농도 대비 90% 저감하는 것임 ○ 모듈형 미세먼지 저감 장치 제작 및 활용 - Passive/Active 통합 모듈형 미세먼지 장치: 가로 1m, 세로 2m, 깊이 0.4m 사이즈로 제작 - 모듈형 방식으로 설치 및 사이즈 변경이 용이하여 장소 및 처리범위에 따라 시스템 변형 가능 ○ Passive 미세먼지 저감기술 ？ 단위 면적당 미세먼지 처리효율(Leaf Area Index)이 높고 미세먼지 흡착·흡수 후 유해성분을 화학적으로 안정화 시킬 수 있는 식생을 선별 ？ 선별된 식생을 모듈화 장치 표면에 입체녹화 방식으로 설치하여 미세먼지 30% 저감 ○ Active 미세먼지 제거기술 ？ 1차적으로 처리되지 못한 미세먼지를 저감하기 위해 저전력 집진패널 기술을 도입할 예정 ？ 모듈형 장치 상단에 설치 될 태양광 패널을 통해 300 kWh 전력 공급 예정 ？ 이를 통해 미세먼지 함유 공기흡입장치와 저전력 집진 패널을 작동시킬 수 있음 ？ 미스트 분사 장치를 접목하여 미세먼지를 응축성장 시킨 후 하전된 패널에 미세먼지를 정전기적으로 충돌시켜 흡착하는 방식 또는 고효율 필터를 이용하여 미세먼지 60% 저감 ？ 집진패널에 흡착된 미세먼지는 세척(우수활용 가능)을 통해 유지관리가 가능하며, 탈착된 미세먼지는 장치와 연결된 관거를 통해 배출 가. 1차 연도 - 주관연구기관 (LH 토지주택연구원) : 실증단지 구축, DB 수집 및 모니터링 방법 제시 - 공동연구기관 ((주) 도명이엔씨) : 모듈형 시작품 개발을 위한 기술요구 사항 제시 - 공동연구기관 (넥서스환경디자인연구원(주)) : Passive 적용기법 현황 분석, 설계요구사항 도출 나. 2차 연도 - 주관연구기관 (LH 토지주택연구원) : Test Bed 선정 및 모듈형 시제품 시범 적용 - 공동연구기관 ((주) 도명이엔씨) : Active 제거 요소기술 개발, 핵심 부품 제작 - 공동연구기관 (넥서스환경디자인연구원(주)) : 식생을 이용한 Passive 시작품 설계, 제작 다. 3차 연도 - 주관연구기관 (LH 토지주택연구원) : 모듈형 미세먼지 제거 시스템의 최적 운영 방안 도출 - 공동연구기관 ((주) 도명이엔씨) : Active 처리장치 시작품 제작, 설계 및 시공방안 제시 - 공동연구기관 (넥서스환경디자인연구원(주)) : Test Bed 적용효과 검증 및 보완 |
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| 색인어 | 한글 | 도시 미세먼지 | 모듈형 장치 | 식물 흡수·흡착 | 집진패널 | |
| 영문 | Urban particulate matter | Modular device | Plant absorption/adsorption | Dust collecting panel | ||
| 최종보고서 | 최종보고서.pdf | |||||