R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201616CTAP-C086804-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 도시 대기-수환경 개선위한 스마트 그린인프라 기술(레인가든) 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-11-07 ~ 2017-02-28 | |||||
| 연구책임자 | 김이형 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
6명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
14명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 300,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 300,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 700,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 700,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 공주대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001839-01 | |||||
| ISBN | 979-11-9597-1-3 | |||||
| 주요 내용 |
본 연구는 밀집된 도시환경에서 발생하는 미세먼지에 의해 야기되는 인체위해 및 도시인프라의 훼손을 방지하고, 도시 물순환 기능을 개선하여 홍수방재와 비점오염점감, 물의 재이용을 통한 에너지 절감 등 도시환경에서의 공기 및 수질의 개선이 가능한 친환경 도시인프라 기술개발 연구이다. 본 연구는 특히 대기 중의 미세먼지농도와 이로부터 유래된 오염물질 저감 및 수계 유출의 원천적 차단을 위하여 나노기술 기반의 광촉매 반응과 생물학적 제거기작을 연계하여 오염물질의 흡착, 분해제거 효율을 증대 시키는 연구로, 건물외벽, 옥상, 도로 등 기존의 시설에 배기가스정화, 비점오염형 빗물처리 및 수자원활용 등 다양한 기능을 부여하여 도시인프라의 사회적 부가가치를 향상시킬 수 있는 기술 개발 연구이다. 기존의 그린인프라 기술(비점오염저감)은 모래, 목편 등의 침투여재를 사용한 단순 물리적 여과기작을 이용하여 주로 고형물 및 고형물에 흡착된 오염물질의 물리적 여과에만 국한되어 왔으며 특히 미세먼지에서 유래된 중금속이나 PAH등을 포함한 도시강우비점오염에 대하여 기존의 기술은 그 제어효과에 한계점이 분명하다. 또한 그린인프라의 주요기능을 담당하는 식생의 경우 우리나라의 기후에 적합한 식생연구나 기능의 검증없이 외국의 사례를 그대로 국내에 적용하고 있는 실정이다. 이에 본 연구는 광촉매 나노입자를 도입하여 물리적 여과기능에 광반응을 접목함으로써, 입자물질 외에 NOx, 중금속, PAH등 미세먼지로 유발되는 대표적 환경오염물질의 제어기능 향상을 목표로 하고 있다. 이는 현존하는 비점오염 저감기술의 수준을 한 단계 진보시키는 기술이라고 할 수 있다. 특히 본 연구에서 개발할 가시광 감응 WO3/BiVO4 광촉매 나노입자는 기존의 환경처리공정에서 적용된 바 없는 새로운 시도이다. [최종목표] 도시 수문환경에서 발생하는 미세먼지 부착오염물에 의한 사회인프라의 물리화학적 영향을 분석하며, 미세먼지에 부착된 유해 유기물질, 중금속, 산화물 및 인산염을 효율적으로 제거하기 위한 광촉매 및 생분해 복합기작 이용 융복합성 광반응성 소재 및 여재를 개발하고, 적정 식생군을 도출하여 도시내 대기-수환경 개선에 효율적인 적용을 위한 그린인프라(Green Infrastructure) 융복합 기술을 개발하고자 한다. [연구내용 및 범위] 미세먼지가 함유된 비점오염물질에 의한 사회인프라의 손상과 훼손을 저감하기 위해서는 미세먼지에 의한 산화물에 의한 사회인프라의 영향에 대한 기초조사 연구, 산화물로 인한 사회인프라의 훼손을 저감하기 위한 광촉매 적용방안 연구 및 광반응성 반도체 나노입자가 함유되어 자연적 기작을 통한 미세먼지내 산화물 제거 가능한 재료 연구와 더불어 이를 적용하기 위한 그린빗물인프라 즉, 레인가든의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 기존의 광촉매 재료인 TiO2에 나아가 광반응 효율을 더욱 증대시키기 위하여 가시광선과 자외선에서 모두 감응하는 새로운 광촉매 복합재료(WO3/BiVO4)를 시도하며, 다음의 연구범위로 연구를 진행하고자 한다. 1) 미세먼지의 대기-수환경 유출기작 및 사회인프라 영향 분석 : 미세먼지의 비강우시 노면 축적량 측정 분석, 강우시 미세먼지가 물과 함께 유입된 후의 물리화학적 성상변화 및 도시인프라 (콘크리트 및 아스팔트 노면)에 미치는 부식영향을 측정함으로써 미세먼지 및 이에 유래한 유해물질의 정량적, 정성적 특성정보를 확보하고, 이를 나머지 세부연구의 기초자료로 활용 2) 다양한 용도로 활용할 수 있는 광촉매 나노입자 제조 및 적용성 탐색: 미세먼지와 이에 유래한 유해물질을 원천적으로 저감가능하게 광촉매 소재의 합성과 제거기작을 탐색하는 연구이며, 특히 본 연구에서는 다양한 분야에서 적용되고 있는 TiO2뿐 만 아니라 자외선과 가시광선에 모두 감응하는 WO3/BiVO4 복합 나노광촉매를 적용하여, 광반응 효과의 증대를 시도. 또한 제조된 광촉매 나노입자에 대하여 중금속, NOx, PAH 등 미세먼지 함유 유해물질에 대한 제거기작을 탐구 3) 광촉매-생분해 공기작 기반 대기/유추수내 정화작용이 가능한 다기능 여재 개발: 도시그린인프라 요소기술인 레인가든에 광촉매 나노입자를 코우팅한 여재를 적용하고, 주요 오염물질에 대한 제거성능 모니터링을 통해 설계의 최적화 연구 4) 도시내 CO2 저감 강화를 위한 적정 식생군 도출: 그린인프라(레인가든) 기술에 적용할 적정 식생군을 도출하여 광촉매 나노 입자여재와 더불어 대기오염 및 CO2 저감에 효과적인 식생군을 도출하고 도시내 식생 배치기법 제시 |
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| 색인어 | 한글 | 그린인프라 | 레인가든 | 광촉매나노입자 | 물순환 | 미세먼지 |
| 영문 | Green Infrastructure | Rain Garden | Photocatalytic nano-particles | Water circulation | Fine particulate matter | |
| 최종보고서 | 도시 대기-수환경 개선위한 스마트 그린인프라 기술(레인가든) 개발_최종보고서_CD.pdf | |||||