R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C152124-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 미세먼지 저감형 투수성 포장 및 AI 기반 저감효율 예측평가모형 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2019-04-19 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 안재훈 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
11명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 331,000,000 원 기업 : 111,000,000 원 계 : 442,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 600,000,000 원 기업 : 201,000,000 원 계 : 801,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 부산대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | (978-89) 7316 | |||||
| ISBN | 978-89-7316-747-0 (93530) | |||||
| 주요 내용 |
○ 미세먼지는 황산염 (SO42-)과 질산염 (NO3-) 및 탄소류와 검댕으로 주로 구성되며 입자의 크기가 10μm 이하로 정의됨. 2.5μm 이하의 초미세먼지의 경우 머리카락의 약 1/20~1/30로 매우 작음. 미세먼지는 공기 중에 부유하며, 호흡기를 통해 사람의 혈관이나 폐로 이동하여 건강에 심각한 영향을 끼침. ○ 세계보건기구는 미세먼지를 1군 발암물질로 분류하고 있음. 미세먼지에 대한 노출로 인한 연간 조기사망자는 증가하는 추세이고, 시카고대 에너지정책연구소는 WHO 기준으로 초미세먼지를 줄이면 한국인의 기대 수명은 1.4년 증가할 것으로 분석하고 있음. 또한, 2060년 실외공기 오염으로 100만명당 1069명의 조기사망자 발생을 할 것으로 예상함. ○ 정부는 국민적 요구로 2016년 관계부처 합동 “미세먼지 관리 특별대책”을 수립하였음. 이후 17년 5월 정부 출범 시 미세먼지 저감을 최우선 과제로 설정하고 이후 미세먼지 대책을 위한 관계부처 합동 TF 구성 하고 대책안을 모색하고 있고 있으나, 정부가 목표로 하고 있는 30% 감축에는 미치지 못하고 있는 실정임. ○ 국내외의 미세먼지 발생원(공장, 경유 자동차 등)을 줄이지 않는다면 뚜렷한 방안이 없는 실정임. 특히 자동차에서 발생하는 2차 생성 미세먼지에 대한 직접적인 저감 및 제거에 대한 대응책은 없는 실정임. ○ 도로에서 발생되는 비산 미세먼지 양의 통계는 아직 작성되지 않음. 또한 도로에서 발생되는 미세먼지의 이동경로도 규명되지 않음. 도로 옆 미세먼지가 도로 중심부 보다 높다고 보고됨. 이에 따라 도로 (포장체) 주변의 정확한 미세먼지 측정방법 및 차량에 의한 미세먼지의 이동경로를 연구할 필요성이 있음. ○ 투수성 포장에서 흡착된 미세먼지는 자연적인 강우 및 인공적인 물세척(도로 청소 차량 및 세척 시스템)을 이용하여 제거됨. 도로 포장체 주변에서의 미세먼지 저감의 변화를 규명하는 것은 매우 중요함. 도로 포장체에서 효율적인 미세먼지 관리를 위해서는 미세먼지 저감 정도를 예측할 수 있는 기법이 필요함. [최종목표] - 세부 목표 ○ 미세먼지 저감성능 실험실증 평가기법 개발 ○ AI 기반 미세먼지 저감효율 예측평가모형 개발 ○ 미세먼지 저감형 투수성 포장 시스템 개발 - 최종 목표 미세먼지 저감형 투수성 포장 및 AI 기반 저감효율 예측평가모형 개발 -연구 개발 성과 ○ 미세먼지 저감성능 실험실증 평가기법, 장치 * 표준 미세먼지 교반 및 분사장치 제작품 * 미세먼지 저감효율 실증기반평가기법 ○ 미세먼지 예측 IoT 플랫폼, AI 알고리즘 * 미세먼지 모니터링 IoT 디바이스 및 플랫폼 * 미세먼지 저감효율 예측 AI(RNN) 기반 알고리즘 ○ 미세먼지 저감형 투수성 포장 시스템 * 투수성 포장 내 미세먼지 저감 최적 필터 * 미세먼지 저감형 투수성 포장 시스템 제품 [연구내용 및 범위] ○ (미세먼지 저감형 투수성 포장) 미세먼지 저감형 투수성 포장은 대기 중 미세먼지를 표면에 흡착하고, 강우 시에는 수중 미세먼지를 걸러내어 미세먼지의 인체 유입을 이중으로 차단하여 최소화하는 새료운 개념이며, 본 연구에서는 미세먼지 저감형 투수성 포장의 개념과 제품 개발을 제안함. ○ 일반 포장의 경우 미세먼지가 노면에 잔류하거나 하천으로 배출되어, 대기 중 유해물질 인체 유입, 수중 유해물질의 2차 인체 유입의 위험이 있음. ○ (AI 기반 미세먼지 저감효율 예측평가모형) 미세먼지 저감형 투수성 포장의 성공적인 개발 및 적용을 위해서는 미세먼지 저감성능의 예측과 평가가 필수적임. 미세먼지 발생에 영향을 미치는 요소는 온도, 습도, 풍속 등의 환경적 요소와 주변 도로의 교통량, 산업 및 주거 단지 유무 같은 사회적 요소 등 매우 다양. 이들 요소들은 특정 순간의 값이 해당 순간의 미세먼지량을 온전히 결정하는 것이 아니라 이전 일정 기간 동안 축적된 영향력이 쌓여 어느 순간의 미세먼지량을 결정. 이같은 미세먼지 영향 인자의 다양성과 기간의 불확정성을 고려할 때 AI 딥러닝 기술의 적용이 필요. ○ 한 지역에서 일정 기간 동안 각종 환경, 사회 정보와 미세먼지 값을 주기적으로 기록하고, 여기에 투수성 포장을 한 후 역시 일정 기간 동안 같은 정보를 기록하여, 유사한 환경 하에 미세먼지 투수성 포장의 설치로 인한 미세먼지 저감효율을 평가하는 모형을 개발함. 연구기간 내, 그 이후에도 꾸준히 업데이트 될 수 있는 방식의 평가모형을 개발함. ○ 미세먼지 저감성능 실험실증 평가기법 개발 * 미세먼지 유해물질 성상 분석 및 표준 미세먼지 교반기법 개발 * 표준 미세먼지 강우모사 분사기법 개발 * 실내시험을 통한 미세먼지 저감성능 평가기법 개발 및 적용 * 현장실증시험을 통한 미세먼지 저감성능 평가기법 개발 및 적용 ○ AI 기반 미세먼지 저감효율 예측평가모형 개발 * 데이터 수집을 위한 IoT 디바이스 제작 및 플랫폼 구축 * 테스트베드 내 환경요소 데이터 및 미세먼지 오염물질 데이터 수집 * 미세먼지 저감효율 예측을 위한 AI(RNN) 기반 알고리즘 개발 및 고도화 * 미세먼지 예측 자가 학습 모니터링 시스템 개발 ○ 미세먼지 저감형 투수성 포장 시스템 개발 * 미세먼지 흡착, 제거 원재료, 여과 필터 분석 * 기존 미세먼지 저감기술 분석 및 개발 방향 설정 * 미세먼지 저감형 투수성 포장재 및 시스템 개발 및 제품화 * 미세먼지 저감형 필터(여재) 선정 및 개발 및 제품화 |
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| 색인어 | 한글 | 미세먼지 | 투수성 포장 | 사물인터넷 | 인공지능 | 제품화 |
| 영문 | Fine Dust | Permeable Pavement | Internet of Things | Artificial Intelligence | Production | |
| 최종보고서 | 최종보고서_부산대(안재훈).pdf | |||||