| 연구개발개요 |
최근 미세먼지가 급격히 늘어나면서 우리나라 사람들의 일상생활에도 많은 영향을 미치고 있다. 서울시의 경우 2017년 2월 15일부터 미세먼지 비상저감조치를 시행하고 있으며, 조치 발령시 행정공공기관 차량 2부제와 사업장·공사장 조업 단축을 실시하는 제도이다. 서울시에서는 미세먼지 ‘나쁨’ 상태가 지속되면서 최근 ‘18년 1월 15,17,18일 3일간 미세먼지 비상저감조치를 발령하였으며, 이에 따라 추가적으로 출퇴근 시간 대중교통 면제와 같은 정책이 시행되기도 하였다. 일반적인 미세먼지 배출원으로는 비산먼지, 제조업 연소, 생물성 연소 등 다양한 배출원이 있으며, 전국 미세먼지(PM10) 배출원 대분류별 배출량중 비산먼지(44%)가 가장 높은 비율을 차지한다. 비산먼지는 공사장 등에서 일정한 배출구를 거치지 않고 대기중으로 직접 배출되는 먼지를 말하며, 이 비산먼지 배출원에서 도로에서 발생하는 재비산먼지는 약 45% 해당하는 가장 높은 비율을 차지하고 있다. 여기서, 도로 재비산먼지는 자동자 배기가스 입자, 타이어 및 브레이크 마모 입자, 주변 토양 유입 등에 의해 만들어진 도로먼지가 자동차의 주행이나 바람에 의해 대기중으로 재비산 되는 것을 말한다. 이를 측정하기 위해 한국환경공단에서는 도로 재비산먼지 측정 시스템을 구축하여 측정하고 있다. 이에 따라, 도로 재비산먼지의 효과적인 저감을 위해 배수성포장과 함께 도로변에 저영향개발(Low impact Development, LID) 기법을 적용한 도시배수시스템을 설치하고, 우천 시 배수성포장을 통해 집수된 우수를 도로포장 표면으로 분사하여 도로 재비산먼지를 저감하고자 한다.
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| 최종목표 |
본 연구에서 위 문제점을 고려하여 먼저, 배수성포장에 대해 클린로드 시스템을 적용할 계획이다. 현재 도시열섬현상 완화 및 도로 비산먼지 저감을 위해 클린로드 시스템을 일반포장구간에 대해 적용하고 있다. 이로 인해 도로포장 표면으로 분사된 물이 주행차량에 의해 인근 보도 및 상가주변으로 튀어나가게 되어 민원이 발생할 가능성이 있다. 이를 고려하여 배수성포장을 적용하여 주행차량에 의한 물 튀김을 최소화 하는 방안을 적용하고자 한다. 두 번째로, 서울시와 같은 도심지의 경우 인근하천 또는 지하수 등의 용수확보가 어렵다. 이에 따라 상수관을 별도로 확보하여 분사할 수도 있으나, 상수관이용에 따른 시공시 경제적 손실 및 관리가 어려워질 수 있다. 이를 고려하여 저영향개발(Low Impact Development, LID)을 활용한 도시배수시스템을 적용하여, 배수성포장으로 확보된 우수를 보도하부로 저장하고 이를 도로에 분사하는 형태로 보다 자연적인 물 순환을 고려한 미세먼지 저감 방안으로 활용하고자 한다. 세 번째, 용수에 의한 악취 및 동결문제를 고려하여 배수성포장을 통과한 오염수가 저장고로 유입되는 구간에 필터를 설치하여 정수된 물을 활용하고자 하며, 보도 하부로 용수저장고를 매설하여 지열에 의한 동결 방지 효과 등을 적용하고자 한다.
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| 연구내용 및 범위 |
공용중인 배수성 포장의 경우 공용기간에 따라 성능저하가 발생하게 된다. 구조적 성능저하 측면으로 포장표면의 골재 박리, 균열 등이 대표적인 파손형태이며, 기능적 성능저하 측면으로 배수성포장의 공극의 막힘이다. 본 연구에서는 배수성포장의 도로변에 클린로드 시스템을 적용할 계획이므로, 강우 이외에도 지속적인 배수성 포장으로의 우수유입과 이에 따른 협잡물(미세먼지, 낙엽 등)이 함께 유입되게 된다. 이에 따라, 배수성포장의 포장상태 파악을 위해 코어채취를 실시하고, 공극률 시험 등의 실내 기본물성시험과 현장투수시험을 진행하여 공극률대비 현장투수성을 검토하여 시험시공구간 선정시 활용하고자 한다. 또한, 배수성포장의 공극률은 일반적으로 20% 내외이며 이 공극을 통해 물이 배수 되는 형태로 포장층 표면에 존재하는 다양한 협잡물이 침투하게 된다. 이에 따라 도로 청소차를 통해 수집된 도로표면상의 각종 협잡물을 분석하여, 협잡물의 특징(입경 등)에 따른 배수성포장의 성능저하를 분석하고자 한다. 배수성포장 도로변에 적용될 스마트 LID 물관리 시스템 개발을 위해 문헌조사를 통한 저류조 구조부 개선, 유입부 개선을 실시하고 시스템 관리를 위한 프로그램을 개발할 예정이다. 또한 위치특성에 알맞은 유입부 재료를 선정하여 시작품 제작을 하고자 한다. 또한 개발 시작품을 구동하기 위한 동력으로 태양전지를 이용한 발전을 통해 배터리에 충전하였다가 일정 주기마다 에너지로 사용하도록 하는 방안을 적용할 예정이다. 빗물저장 탱크로 모여진 우수펌프를 위해 DC 수중펌프를 탱크 안에 설치하여 빗물 이송펌프를 통해 도로변에서 포장 표면으로 분사하는 방식을 적용하고자 한다. 미세먼지 저감효과를 위한 살수시 기존 일반포장의 경우 도로중앙분리대에서 분사하여 구배에 의해 자연적으로 포장표면을 흐르도록 설계하였으나, 본 연구에서는 배수성포장에 적용을 위해 저장된 빗물을 작은 물방울 형태로 분사하여 포장표면에 발생하는 비산먼지와 함께 배수성포장을 통해 배수되도록 할 예정이다. 1차 연도 연구결과를 바탕으로 도심지 및 교외지역 특성을 고려하여 LID기법을 적용한 클린로드 시스템 시작품 적용성을 위해 위치특성에 따른 빗물 저류시설 구조를 계획할 예정이다. 또한 배수성포장에서 채취된 시편에 일정 주기간격으로 미세먼지와 물을 분사하여 유사환경을 묘사하고 지속적으로 관찰하여 시공이후 클린로드 시스템 가동시 포장층 내부 공극의 상태와 구조적 상태를 추정하고자 한다. 추가적으로, 봄·가을 이외에도 겨울철 미세먼지 발생시 적용이 가능 하도록 저장된 용수의 동결방지를 위한 첨가제 또는 빗물저장 탱크의 기술적인 보완(저장탱크 보온처리 등)에 대한 연구를 진행하고자 한다. 또한, 국내 도로 재비산먼지 발생기준 초과 구간을 참고하여 시작품의 시험적용 대상 구간을 선정하고 해당 구간의 환경적인 특성(지역 강우량, 도로선형 등)을 분석한다. 이를 통해 최종 적용 기법을 도출하고, 설계·제작 가이드라인을 개발 하고자 한다. 시험적용 대상 구간의 다양한 특성을 고려하여 시제품의 외관을 디자인하고, 도로나 보도하부 지작물에 의한 빗물저장 탱크의 시공이 어려울 경우 보도의 가로수와 가로수 사이의 설치시 도시 미관을 해치지 않고 식생플랜트를 활용한 디자인을 제안하고자 한다.시험시공 구간의 지속적인 추적관리를 통해 문제점을 파악하고자 한다. 기존 클린로드 시스템의 분사노즐의 경우 수압을 통해 일정 거리만큼 분사하는 형태이나, 본 연구에서 적용될 클린로드 시스템의 경우 배수성포장의 특성상 바로 배수되어 버리는 경우가 발생할 수 있다. 이에 따라 도로재비산 먼지의 효율적인 저감을 위해 적정 분사거리를 연구 하여 포장 표면을 충분히 적시고, 주행차량과 도로변 보행자에 대한 불편을 고려하여 선정하고자 한다. 추가적으로, 클린로드 시스템 설치 후 미세먼지 감지 센서에 의한 자동분사, 분사시 안내음성 출력 등의 불편사항을 보완하고, 시험시공 구간 모니터링을 통하여 클린로드 시스템 유지보수 방법과 그에 따른 대처 방안 제시(설치 후 자가 판단에 의한 작동을 위한 센서류 및 노즐, 유입부 유지관리등 검토)하고자 한다. 또한, 도시 미관 개선과 더불어 가로변 벤치 형태 등의 활용성을 더하여 설치하는 벤치형 형태 등의 활용성을 높이고자 한다. 추가적으로 클린로드의 시스템의 가이드라인(안)을 작성하여 향후 지속적인 개발과 적용을 검토 예정이다.
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