R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C152136-03 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 도심지 건설현장 미세먼지 저감을 위한 Smart 감시 및 드론 기반의 Water Fog 분사시스템 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2019-04-19 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 함영복 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
13명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 286,000,000 원 기업 : 96,000,000 원 계 : 382,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 600,000,000 원 기업 : 201,000,000 원 계 : 801,000,000 원 |
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| 연구기관명 | (재단)한국기계연구원 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
1) 도심지 미세먼지의 사회적 심각성 최근 도심지를 비롯해 주거지역의 미세먼지 및 황사로 인한 피해가 증가하고 있으며, 미세먼지로 인한 인명 피해가 가중되고 있어 사회적 문제가 되고 있음. 실제 서울시민의 58.2%는 심각한 환경문제로 대기오염을 인식하고 있으며, 대기오염 예경보에 따라 미세먼지에 항상 신경을 쓰며 대응하는 시민이 2011년 16.0%에서 2014년 35.6%로 증가함.(서울시 대기환경에 대한 서울시민 인식 조사, 2014,서울연구원) 2) 도심지 건설현장의 미세먼지 저감 또는 억제대책 수립 시급 국립환경과학원에서는 전국 발생 미세먼지 PM10은 약 12만톤에 달하고 있으며, 이중 건설공사 현장에서 발생하는 비산먼지 발생량은 전체 PM10 발생비율에서 약 20%를 차지하는 것으로 발표함. 또한 서울연구원에서는 서울시 전체 미세먼지 배출량의 약 40%가 건설현장 비산먼지 배출량이차지하고 있는 것으로 발표함.(정책리포트, 서울시 초미세먼지 관리방안, 2014, 서울연구원) 아울러, 공사장의 비산먼지뿐 아니라 건설기계의 연료연소도 미세먼지(PM10), 초미세먼지(PM2.5), 질소산화물(NOx)의 주요 배출원 중 하나로 나타남. (서울시 건설공사장 소음 및 대기오염 개선, 2014, 서울연구원) 2016년 기준 서울시내에 신고된 비산먼지 발생사업장 1750개소 중 건설업이 1697개소로, 전체 비산먼지 발생사업장의 대부분을 차지하고 있으며, 사업장별 민원건수를 보면 전체 민원발생 3,771건 중 3,748건으로 건설업이 대다수를 차지하고 있음 3) 따라서 이러한 소규모 건설현장을 포함, 도심지 건설현장에 대한 미세먼지 저감 대책으로 기존 법에서 규정하고 있는 방법 이외에 소규모 건설현장에도 적용이 용이하고 4차 산업혁명 시대의 도입에 맞추어 드론, Water Fog, GIS 등 다양한 스마트 건설기술을 활용한 미세먼지 저감대책 기술을 개발하고자 함 [최종목표] ○ 도심지 건설현장에서 발생하는 미세먼지를 억제하기 위한 Smart 감시 및 드론 기반의 Water Fog 분사시스템을 개발하고자 하는 것으로 미세먼지 감지 장치 및 센서에 의해 생성된 데이터를 드론에 송출하고 장착된 미세먼지 억제제 분사장치를 이용하여 미세먼지를 억제하는 시스템임 ○ 1차년도: 드론기반의 Water Fog 분사시스템 설계 및 요소기술 개발 - 드론기반 Water Fog 분사시스템 사양설계 - Water Fog 분사시스템 요소기술 개발 - Smart 감시장치 Mapping 기술개발(알고리즘 설계) ？ 2차년도: Water Fog 분사시스템 구성 및 Smart 감시장치 프로토타입 개발 - Water Fog 분사시스템 요소기술 개발 - Water Fog 분사시스템 구성 및 성능시험 - Smart 감시장치 프로토타입 개발 ？ 3차년도: 사스템 통합 및 Test-Bed 적용, 성능평가, 상용화전략 수립 및 정책개발 - 전체 시스템 통합 및 시운전 - 드론기반 Water Fog 분사시스템의 Test-Bed 운용 및 보완 - 성과분석과 상용화전략수립 및 정책개발 [연구내용 및 범위] 1) 1차년도 - 주관연구기관(한국기계연구원) ？ 드론기반 Water Fog 분사시스템 사양설계 - 기존 자료조사 및 분석 ㆍ기술자료, 논문, 특허 등 자료 조사 및 분석 ㆍ기존 기술 사양 및 구조, 시스템 등 검토 - Water Fog 분사시스템 사양 결정 ㆍ적용 드론 사양 결정 ㆍ1회 이륙시 작업 시간 및 분사량 결정 ㆍ드론 1대당 작업 면적 결정 - 분사량을 고려한 약물탱크 용량 산출 - 상용드론 사양 선정 ㆍ조작 용이성, 충돌방지 기능 확인 ㆍ배터리 운용 시간 및 수명 확인 ㆍ중량물 운반 능력 확인 - Water Fog 분사시스템 설계 ㆍ시스템 구성 및 배치 ㆍ시스템 개념 설계도 작성 ？ Water Fog 분사시스템 요소기술 개발 - 분사장치 기구 설계 및 제작 ㆍ하향풍의 압력을 고려한 설계 ㆍ다양한 노즐 교체 가능하도록 설계 ㆍ유지관리가 용이한 구조로 설계 - 분사 노즐 선정 및 시험 ㆍ상용품 노즐 선정 ㆍ노즐 분사 시험장치 구성 ㆍ최적 압력 및 유량 확인 시험 - 고압 정량분사(metering) 밸브 개발 ㆍ압력강하 무관 정량분사 기술 ㆍ경량소재적용 고압화 밸브 구조설계 - 미세먼지 입자 친환경 코팅액 첨가제 배합기술 개발 ㆍ환경오염 없는 첨가제 구현기술 ㆍ미세먼지 고착에 의한 재부상 방지 기술 - 고압 경량 가스-액체 축압 카트리지 개발 ㆍ사용시간 최대화를 위한 200기압이상 축압 ㆍ경량소재 적용 고압화 축압기 구조설계 - 공동연구기관(한국건설기술연구원): Smart 감시장치 Mapping 기술개발 ？관련연구 동향조사 및 분석 / 건설현장 미세먼지 현황조사 및 작업환경 조사 : 관련 제도 및 최근의 정부대책 조사, 분석, 관련 연구동향 및 유사 해외사례 조사, 분석 ？시스템 개발을 위한 요구성능 조건 도출 : 동향조사 분석 등을 토대로 개발 시스템이 갖추어야 할 요구성능 조건 도출 ？미세먼지 측정방법 및 mapping 방안 도출 ？파일롯 테스트를 통한 도출방안의 적정성 검토 2) 2차년도 - 주관연구기관(한국기계연구원) ？ Water Fog 분사시스템 요소기술 개발 - 고압펌프 시스템 조립 및 성능 테스트 - 분사장치 제작 및 보완 ？ Water Fog 분사시스템 구성 및 성능시험 - Water Fog 분사장치 장착 - Water Fog 분사장치 성능시험 및 보완 - 미세먼지 발생 현장 섭외, 현장 성능시험 및 보완 - 공동연구기관(한국건설기술연구원) ？ Smart 감시장치 프로토타입 개발 및 테스트 - GIS를 활용한 미세먼지 mapping 시스템구축 - 미세먼지 측정 및 데이터 추출 - GIS를 활용한 미세먼지 mapping 데이터 도출 및 분석 ？Water Fog 분사시스템과의 연계방안 도출 3) 3차년도 - 주관연구기관(한국기계연구원) ？ 시스템 통합 및 시운전 - Smart 감시 장치와 Water Fog 분사시스템 통합 시운전 - 주요 구성품 정상 동작 확인 - 미세먼지 억제율 확인 - 시운전 후 문제점 도출 및 보완 ？ Water Fog 분사시스템 보완 - Water Fog 분사장치 보완 - 소형 고압펌프 시스템 보완 ？ Test-Bed 운용 - 시나리오에 의한 정상 동작 확인 - 작업 성능 모니터링 확인 - 문제점 도출 및 보완 - 공동연구기관(한국건설기술연구원) ？ Water Fog 분사시스템과의 연계 및 테스트 - 각 요소기술별 성능시험 및 신뢰성 확보방안 수립 - Test-Bed 적용을 위한 시나리오 개발 및 성능평가 기준 수립 ？ Test-Bed 적용에 따른 성과분석 : 성능평가 기준을 토대로 Test-Bed적용에 따른 성과 및 효과분석 ？ 경제성평가 및 상용화전략 수립 : 기술가치 평가를 기반으로 한 경제성 평가, 경제성 평가 등을 토대로 상용화전략 수립 ？ 개발기술의 활성화를 위한 정책개발 : 규제요소 검토 및 개선안제시, 개발기술의 확산 및 활용제고 등 활성화를 위한 정책제안 |
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| 색인어 | 한글 | 미세먼지 | 건설현장 | 드론 | 도심지 | 미분무수 |
| 영문 | Fine Dust | Construction Site | Drone | Downtown | Water Fog | |
| 최종보고서 | 2. 최종보고서.pdf | |||||