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과제기본정보

미세먼지 Free Zone 구현을 위한 Passive/Active 통합 모듈형 장치개발 (반경 3m 내 미세먼지 90% 저감)3년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 20CTAP-C143827-03
국가과학표준분류 1순위 환경 | 대기질 관리 | 미세먼지오염 개선기술 적용분야 환경
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 미세먼지 Free Zone 구현을 위한 Passive/Active 통합 모듈형 장치개발 (반경 3m 내 미세먼지 90% 저감)
주관연구기관 한국토지주택공사
총괄연구 책임자 성명 이은엽
소속 한국토지주택공사 토지주택연구원 직위 연구위원
기관 대표번호 042-866-8613 FAX 042-866-8472
총 연구기간 2018-04-17 ~ 2020-12-31
당해연도 연구기간 2020-01-01 ~ 2020-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
3차년도 200,000,000 20,000,000 138,000,000 158,000,000 358,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 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
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
3차년도 ○ 미세먼지 억제 및 저감을 위한 제도 및 기술현황 조사
○ Data 측정/분석 및 모니터링 방법 제시
○ Test Bed 조성을 위한 대상지 선정, 실태 조사 및 분석
○ 미세먼지 제거를 위한 Active 처리기법 및 적용사례 조사
○ 모듈형 시작품 개발을 위한 기술요구 사항 도출
○ 국내외 Passive 기법 적용현황 분석
○ 시작품 개발을 위한 세부 설계 요구사항 제시
? 국내외 도시분야 미세먼지 억제 및 저감기술 적용사례
? 정책, 제도, 기술 수준 및 현황 분석
? 기존도시 내 미세먼지 현황 조사 및 분석
? TB 대상지의 미세먼지 저감을 위한 잠재력 분석 등(설계유형, 도로체계 등)
? 물리적: 전기적 흡착, 집진장치, 미스트분사
? 화학적: 거품(foam), 염(salt), 흡착포
? 생물학적: 효소, 미생물, 바이오폴리머
? 미세먼지 저감을 위한 흡수, 흡착, 여과기법
? 식물 소재를 활용한 미세먼지 저감사례 고찰
? 미세먼지 저감기능 식물 및 수목 DB 구축
연구성과 기술적 기대성과 ○ 미세먼지 관련 분야 산업의 기술 경쟁력 향상
? 식생의 미세먼지 저감효과 DB와 첨단기술의 융복합을 통한 미세먼지 저감기술 경쟁력 확보
? 학문주도의 논문, 연구 등 활동과 관련 기술 개발로 기술/산업 선점 위한 특허 확보

○ 생활권 중심의 미세먼지 저감 디자인 전략 도출로 경쟁력 확보
? 미세먼지 저감 기술의 지속적인 향상 및 관리를 위해 각 기술 분야 간의 협력·교류 및 발전에 기여
? 미세먼지 저감요소인 옥상·벽면녹화 등의 기술 발전은 관련 기타 산업의 전반적인 발전 견인
사회 경제적 파급효과 ○ 전 세계적으로 큰 관심을 받고 있는 환경 이슈인 미세먼지 문제에 대한 기술 선도
○ 국내외 대기환경시장 진출을 통한 수익창출 기대
○ 국내외 환경시장 확대, 신규시장 형성 및 새로운 녹색 일자리 창출효과 기대
? 도시 환경에서의 효율적이고 경제적인 미세먼지 저감 기술 개발을 통해 선진국 수준의 미세먼지 저감 분야 경쟁력 확보 가능
? 세계 환경시장 규모가 2013년 약988조에서 2020년 1249조 9290억원으로 성장할 것으로 전망
? 이 중 대기관리 시장은 전체 환경시장의 약 6% 규모로 추정되며, 2005년 1조 5000억원 규모였던 국내 대기관리 시장은 2020년 3조 7000억원에 이를 것으로 예상됨
? 미세먼지 저감 기술의 수출로, 향후 국제환경 사업에 있어 유리한 위치를 선정하고, 청정 도시개발 부분에서 한국이 선도적인 역할을 수행할 수 있을 것으로 기대

○ 미세먼지 저감도시 모델을 통한 유관기술분야 시장선점
? 차별화된 모델구축을 통한 신뢰성 및 전략적 다양성 확보로 신산업 시장 개척

○ 내수시장 확보를 통한 시장경제 활성화
? 건축/조경부문 산업과 신기술 산업 등 산업간 융합화로시너지 효과 창출, 산업 경쟁력 향상

○ 신산업 창출을 통한 고용효과(일자리 창출)
? 건축/건설/토목/조경 분야의 계획/시공/구조/설비 등 관련 산업체에 신산업 시장을 제공
? 도시재생 등 도시조성사업 추진 시 미세먼지 저감 디자인 적용을 통한 유관분야 고용 창출

○ 미세먼지 저감도시 인증 및 평가 시스템 개발 사업화
? 미세먼지 저감기술을 해외 벤치마킹 도시에 제공하여 국내기술수준 홍보 가능
? 향후 미세먼지 저감도시에 대한 인증/평가 시스템을 구축하여 국내외 시장 확대에 기여

○ 사회적 이슈인 도시 미세먼지 문제에 효과적으로 대응하고 실질적인 노출을 저감함으로써 사회적비용 절감에 크게 기여
? 세계적인 미세먼지 저감 계획에 능동적으로 참여함으로써 대한민국 환경정책의 위상을 확립하고 장기적인 국가 경쟁력 향상에 기여

○ 미세먼지 저감도시 조성 디자인 전략을 통한 도시환경의 질적 수준 제고
? 디자인 전략 도출을 통해 국내 각 도시에 적용될 수 있는 미세먼지 저감도시 구현의 초석마련

○ 주거 및 생활권 환경 질적 제고 등 시너지 효과 창출
? 미세먼지 저감을 통해 쾌적한 도시 삶의 질에 대한 도시민 욕구 충족 및 녹색생활 기틀 마련
? 도시환경의 질적 수준을 높여 거주자 및 지역 방문자들의 쾌적성 증진
? 공공뿐 아니라 주민, 상인 등 지역 이해관계자들의 적극적인 참여유도

○ 관련 법·제도 개선 및 마련을 통한 보편적 패러다임으로의 전환
? 미세먼지 저감 관련 정책 발굴 및 법·제도 개선으로 효율적인 도시환경관리
? 효과적인 미세먼지 저감 도시 조성모델을 전국적으로 확산하기 위한 제도적 초석 마련
활용방안 ○ 다양한 현장적용과 기술수요처 확보가 가능
? 도로변 방음벽, 버스정류장, 유동인구밀집지역(건물 외벽), 주거단지 내 쉼터 및 놀이터 등 실외 주요 생활공간에 다양한 형태로 적용 가능
? 지자체, 공공기관, 기업체 등 다양한 기술수요처 확보 가능
? 세종 행정중심복합도시, 화성동탄(2) 신도시 등 신규 도시개발 지구를 대상으로 시범사업 추진

○ 설계기술 확보, 요소기술 개선, 신쟁생에너지 및 IoT 기술 접목을 통해 미래원천기술을 확보
? 도시경관 및 공간환경을 고려한 미세먼지 저감장치 최적설계 및 관련 세부기술 지식재산권 등록
? 태양광, 풍력, 지열 등 신재생에너지 등과 연계한 에너지 저장장치(ESS) 개선을 통해 미세먼지 저감 장치의 활용성 극대화
? 우수 활용 미세먼지 집진 패널 세척, IoT 기반 실시간 대기질 모니터링 서비스 등 연계 가능

○ 관련 환경 시장 확대, 신기후체제 미세먼지 대응 신규시장을 개척 및 고부가가치 미래신산업 육성과 일자리 창출에 기여
? 참여기업을 통한 통합 모듈형 장치 제품화, 기술홍보, 국내 보급·확산 방안 수립
? 중국, 중남미, 중동 등 해외신규 시장 판로 개척을 통한 미세먼지저감 기술 해외수출구조 고도화

○ Passive/Active 통합 모듈형 미세먼지 저감장치 개발을 통해 도시, 국가 단위의 미세먼지 저감 대책 마련 및 가이드라인 수립에 이용 가능
? 미세먼지 저감 장치를 개발함으로써 도시지역 및 소구역 단위에서 미세먼지 저감율 90% 확보 및 미세먼지 저감 도시 조성을 위한 요소기술 확보
? 미세먼지저감 도시 확대를 위한 정책 수립 및 지원 기반을 마련하고 이를 통해 미세먼지 저감 및 제어 기술 적용확대와 기술 향상 기회 제공
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 도시 미세먼지 모듈형 장치 식물 흡수·흡착 집진패널 -
영문 Urban particulate matter Modular device Plant absorption/adsorption Dust collecting panel -
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