R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201515CHUD-C060573-05 | |||||
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| 연구사업명 | 도시건축연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 자원순환체계 구축을 위한 도시계획 지원 시스템 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2011-12-16 ~ 2016-06-29 | |||||
| 연구책임자 | 김진근 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
7명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
22명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 332,000,000 원 기업 : 142,500,000 원 계 : 474,500,000 원 |
총연구비 | 정부 : 2,200,000,000 원 기업 : 851,000,000 원 계 : 3,051,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 한국과학기술원 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001483-01 | |||||
| ISBN | 978-89-89453-71-0 | |||||
| 주요 내용 |
본 연구에서는 전세계적인 기후변화와 환경오염, 에너지 고갈 및 자원낭비 문제로 병들어 가고 있는 도시를 치유하기 위한 새로운 자원순환형 도시 솔루션로 CURE(Circulative Urban Resources Ecosystem) 프로토타입을 제안한다. CURE 포로토타입의 구축을 위해서는 다양한 인간의 활동을 지원하는 도시라는 인공 환경생태시스템내에 오염되지 않은 공기, 물, 음식 등을 자족적 혹은 최소한의 외부지원으로 공급할 수 있어야 하고 거주인들의 다양한 활동에 필요한 물자 및 기기나 에너지 또한 환경을 오염시키거나 많은 에너지를 투입하지 않고 자족적 혹은 최소한의 외부공급으로 생산 및 소비되어야 하며 생체로부터의 배설물, CO2나 폐수 및 폐기물들 또한 환경부하를 저감 혹은 제로화 시키는 방식으로 처리되거나 에너지 혹은 자원의 형태로 재활용되어야 하며 이러한 목적을 달성하기 위해서는 도시내 핵심 자원순환 시설 및 프로세스에 대한 대한 고도의 요건분석과 하위 시스템 간 통합 연계를 고려한 총체적 시스템 구축 및 운영 기술 개발이 필요하다. CURE의 구성요소 프로세스는 CURE는 도시내 물, 목재, 금속, 식량, 플라스틱, 유리, 종이 및 여타 재료 들의 생산->운반->소비->폐기/재생 프로세스 상에서 최대한 자원과 에너지를 회수하는 방식으로 이들을 순환하기 위한 시설과 프로세스를 모두 포함한다. CURE는 다음의 5가지 모듈들로 구성될 예정이다 CURE Model: CURE 시스템을 구성하는 핵심시설들의 Product 모델과 Process 모델 및 각 요소 및 과정별 성능(비용, 에너지, CO2, 환경부하 저감 성능)예측 모델 Cure Technology: CURE 구축에 필요한 하폐수, 고형폐기물, 바이오매스 및 폐에너지의 친환경적 처리를 통한 에너지 및 자원회수 기술과 도시적용 메카니즘 Cure Design Prototype: CURE 핵심기술들의 도시계획 및 도시설계 적용을 위한 프로토타입 Cure Design Support System: CURE 모델을 기반으로 CURE 핵심기술들을 도시에 적용하기 위한 도시공간설계의사결정 지원용 소프트웨어 패키지 Cure Testbed: CURE 프로토타입의 효율성과 효용성을 실증하기 위한 실사이트 파일럿 주거단지 [최종목표] 도시내 순환 가능한 폐자원의 에너지화 및 자원화를 통하여 폐기물 처리 비용 30%, CO2 발생량 30%,에너지 저감효과 30%,토양, 수질, 대기 오염 등 환경부하 30%를 저감하기 위한 1) 자원순환형 도시구축 모델 및 관련 핵심기술 개발 2) 자원순환형 그린 커뮤니티 구축 및 운영 계획 및 설계 지침 개발 3) 자원순환형 도시 계획 의사결정지원 시스템 개발 4) 자원순환형 도시모델 테스트베드 적용 실증연구 추진이 본 연구의 최종 목표임. 이를 위해 본 연구가 제안하는 CURE(Circulative Urban Resources Ecosystem)의 세부 연구 목표들은 아래와 같음. 1) 자원순환형 도시구축 모델 및 관련 핵심기술 개발 -자원 순환형 도시를 구성하는 핵심시설들에 대한 Product 모델과 Process 모델 도출 및 각 요소 및 프로세스별 비용, 에너지, 탄소, 환경부하 저감율 산정 모델 개발 -도시내 폐자원 및 폐기물의 배출원 원천 감량화와 폐수 및 고형폐기물의 탄소저감형 수거운송시스템 탄소저감형 이송기술 선별/집하시스템, 폐기물 자원화와 폐기물 에너지화기술 -도시의 청정 수자원순환 및 에너지 회수형 프로세스 및 탄소배출량 예측 모듈 개발 -도시에서 흔히 접할수 있는 공기나 물, 질량의 이동 등을 매개로 한 위치에너지, 도시폐열, 소음 및 진동에너지 등을 회수하는 기술과, 분산된 기술들을 도시에 적용할 수 있도록 통합화된 도시적용 방법을 제시 -건설 폐목재, 폐침목, 등의 바이오매스로부터 순환적 자원 및 에너지 회수 기술개발 : 목질계 바이오매스의 열화학적전환기술을 적용 에너지(오일, 가스) 및 자원(바이오가스 및 고급 활성탄) 생산기술 확립 및 도시 적용 가능성 평가 2) 자원순환형 그린 커뮤니티 구축 및 운영 계획 및 설계 지침 개발 -폐자원순환시스템의 실제 도시적용기술개발: 폐기물 선별, 이송, 전처리 최적화 프로세스, 에너지 자원 전환시스템의 효율성 및 탄소저감효과 규명, 폐자원순환시스템의 실제 도시적용기술개발 -기존의 건축 및 도시 재생과 신도시 개발 시 적용가능하며 국가적 탄소저감 및 폐기물의 순환 율의 목표치를 초과 달성 할 수 있는 새로운 개념의 건축 및 도시의 설계 및 운영 관리 지침 마련 -자원 순환 및 에너지 회수관련 여러 기술적 부분이 체계적으로 반영된 도시 자원 순환형 건축물 및 시설물과 커뮤니티 및 도시 계획 및 운영 지침 개발 3) 자원순환형 도시 계획 의사결정지원 시스템 개발 -자원순환 및 에너지 회수 관련 여러 가지 기술들, 이 기술들을 바탕으로 한 실용화 및 관련 시설물들, 그리고, 이들이 반영된 계획 및 설계지침과 이 전 과정을 지원하기 위한 시스템 모델링 및 소프트웨어 패키지 개발 4) 자원순환형 도시모델 테스트베드 적용 실증연구 추진 -이러한 모델링을 적용한 Test Bed구축: 자원순환형 기술 및 도시계획지침과 연계하여 실제도시에서 적용 가능한 설계방안 제시 [연구내용 및 범위] 자원순환형 도시 PRODUCT & PROCESS 모델링과 자원순환형 도시공간 의사결정 모델링/자원순환형도시탄소저감성능예측평가 모델링 ● 자원순환형 도시를 구축하기 위한 핵심시설들의 각 컴포넌트들에 대한 최적화된 물리적 구성을 기술하기 위한 Product 모델과 각 핵심 시설별 내부 프로세스의 최적화를 도모하기 위한 Process 모델의 도출 ● 자원순환형 도시의 Product 모델과 Process 모델을 기반으로 한 자원순환형 도시 설계 의사결정지원 엔진 개발과 이러한 엔진을 탑재한 소프트웨어 패키지 설계 모델 도출 ● 자원순환형 도시의 핵심 시설 및 프로세스에 대한 비용, 에너지, 탄소, 환경부하 저감율을 산정하기 위한 자원순환도시성능 예측평가모델 개발 건설폐기물 및 기타 고형폐기물 도시 내 재활용 기술 및 적용방식 개발/기술 적용시 탄소저감량 ● 건설폐기물 및 고형폐기물의 도시 내 재자원화 및 에너지화 프로세스 개발 ● 건설폐기물 및 고형폐기물 순환 프로세스의 탄소배출량 평가 모듈 개발 하폐수 및 오수 처리를 통한 에너지 및 자원회수 기술 최적화 및 도시 적용방식 개발/ 기술적용시 탄소저감량 산출 ● 한국형 도시의 수자원순환 및 에너지 회수형 프로세스 개발 - 분산형 빗물 관리시설의 적용 및 도시 수자원관리 체계 제시 ● 도시 수자원순환에 관한 탄소배출량 예측 모듈 개발 - 상하수처리장, 하수관거, 빗물재이용 시설의 탄소배출량 예측 모듈 개발 및 감축량 산정 방법론 도출 - 도시 수자원순환 프로세스 전분야에 걸친 정량적인 탄소배출량 산정 모듈 개발 공기나 물, 질량의 이동 등을 매개로 한 폐에너지(위치 에너지, 도시폐열, 소음 및 진동 에너지 등)회수기술 및 도시적용 방식/ 기술적용시 탄소저감량산출 ● 소각열, 하폐수의 관로 및 저장소에서 발생하는 위치에너지, 폐열 등 도시의 폐에너지 활용 방법 연구와 이를 위한 시설물들과 도시계획에 효율적으로 적용 가능한 방안제시 폐자원 및 바이오매스 에너지화 기술과 도시 폐기물선별, 이송, 집하, 처리시설 개선 및 최적화 프로세스/ 기술적용시탄소저감량산출 ● 바이오매스로부터 순환적 자원 및 에너지 회수 기술개발 및 도시적용기술개발 - 바이오매스 급속열분해 및 탄화 요소공정개발 (이중열분해 시스템/원스텝 활성탄제 조공정 개발) ● 폐자원순환시스템의 실제 도시적용기술개발 - 폐기물 선별, 이송, 전처리 최적화 프로세스 제안 - 도시적용 폐자원순환시스템 요소기술 및 통합기술 제안 자원순환형 건축물/도시시설물/ 설계 프로토 타입 및 운영지침 개발/기술적용시 탄소저감량산출 ● 건축물 및 기반시설에서 발생되는 자원의 사용량 및 폐자원의 축소, 관리와 운용에 대한 지침을 시작으로 개별적 차별화를 통해 최대한 자원의 소비를 막고 재활용률을 정부 목표 설정치 이상으로 높일 수 있는 방법을 연구. ● 자원의 사용량을 최대한 줄일 수 있는 설계 및 시공 지침과 시공 후 실제 거주 및 운영을 하면서 발생하는 각종 폐기물들을 건축물 및 커뮤니티 내에서 해결할 수 있는 운영지침 및 방법을 연구. 신시가지 그린커뮤니티 자원순환 도시계획지침 및 설계모델 개발과 기성시가지 그린커뮤니티 자원순환형 도시관리지침 개발 ● 신시가지 자원순환 도시계획지침 및 설계모델 개발 - 자원순환형 그린 커뮤니티 계획지침 및 설계모델 개발 - 자원(물, 에너지, 각종 폐기물) 순환형 공급시스템(태양광, 태양열, 지열, 풍력, Biomass 등) 연계 ● 기성시가지 자원순환형 도시관리지침 개발 - 자원순환형 그린커뮤니티 지침 및 공급처리시스템 기술을 도시관리계획에 반영 자원순환형 도시공간의사결정지원시스템 소프트웨어 패키지 개발 ● 도시 유형(고 집적/고 분산)에 적합한 도시 공간 활용을 위한 의사 결정 알고리즘 도출 ● 자원순환형 도시 Product 모델과 Process 모델을 기반으로한 의사결정 알고리즘 개발과 데이터베이스, 이용자 인터페이스 및 BIM 기반 GIS 의 결합을 통한 소프트웨어 패키지 구성 |
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| 색인어 | 한글 | 자원순환 | ||||
| 영문 | resource recycling | |||||
| 최종보고서 | 자원순환체계 구축을 위한 도시계획지원 시스템 개발 최종보고서.pdf | |||||