| 5차년도 |
- 주관연구기관(한국건설기술연구원) ; ？ TASK 1 : 저비용 고성능 광촉매 도로시설물 활용기술 개발 ？ 광촉매 콘크리트 포장체 기본 배합 설계？ 광촉매 아스팔트 표면처리 기본배합 설계 ？ TASK 2 : 저비용 고성능 광촉매 콘크리트 건설자재 기술 개발？ 광촉매 적용대상 건설자재 대상 분류？ 광촉매 사용에 따른 시멘트계 건설자재 적용성 평가？ 광촉매 시멘트계 건설자재 질소산화물 분해 성능평가 모듈 제작방안 수립？ 도심형 스마트 공기청정 시스템 기본 설계？ TASK 4 : 터널 및 지하다중 이용시설의 광촉매 적용 기술？ 터널 및 지하시설물(라이닝) 광촉매 재료구성 및 기본배합 설계？ TASK 0 : 연구과제 총괄관리 ？ 연구과제 진도관리？ 실용화 추진 : 대외 협력(MOU), T/B 기반 협력 등 - 공동연구기관(삼현피에프) ; ？ TASK 1: 저비용 고성능 광촉매 도로시설물 활용기술 개발？ 광촉매 소재 및 아스팔트 적용성 검토 - 공동연구기관(제이에이치건설) ; ？ TASK 4 : 터널 및 지하다중 이용시설의 광촉매 적용 기술？ 광촉매 활용 터널 및 지하다중이용시설용 표면마감재 배합설계- 공동연구기관(나노엠) ; ？ TASK 5 : 터널 및 지하다중 이용시설내 광촉매 표면처리 기술 ？ 광촉매 입자 선정 및 최적화？ 용매에 따른 광촉매 분말 분산기술 확립 ？ 친수 또는 발수 무기 바인더 제조 기술 확립- 공동연구기관(전자부품연구원) ; ？ TASK 6 : 공기 청정 타워 ？ 전기집진 및 광촉매 결합형 공기정화모듈 설계기준 분석 ？ 전기집진 및 광촉매 공기청정 시뮬레이션？ 공기청정 타워 디자인 설계
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- 주관연구기관(한국건설기술연구원) ; ？ TASK 1 : 저비용 고성능 광촉매 도로시설물 활용 기술 개발 ？ 광촉매 콘크리트 포장체 기본 배합 설계？ 기본 재료 구성 및 배합 설계？ 기본 콘크리트 포장체 재료 기초물성 평가？ 기본 콘크리트 포장체 재료 기초물성 평가？ 광촉매 아스팔트 표면처리 기본배합 설계 ？ 아스팔트 복합체 구성재료 선정？ 광촉매 아스팔트 표면처리 재료 기초물성 평가 ？ TASK 2 : 저비용 고성능 광촉매 콘크리트 건설자재 기술 개발 ？ 광촉매 적용대상 건설자재 대상 분류 ？ 적용 대상별 시멘트계 광촉매 건설자재 소요성능 설정 ？ 광촉매 사용에 따른 시멘트계 건설자재 적용성 평가 ？ 페이스트/모르타르/콘크리트 물리적 특성 변화 ？ 광촉매 종류 및 혼입율에 따른 미세먼지 전구물질 제거 효과 검토 ？ 광촉매 시멘트계 건설자재 질소산화물 분해 성능평가 모듈 제작방안 수립 ？ 광촉매 시멘트계 건설자재 미세먼지 전구물질 제거 성능평가 모듈 기본 설계 ？ 광촉매 시멘트계 건설자재 미세먼지 전구물질 제거 성능평가용 표준시험체 제작방안 검토？ 도심형 스마트 공기청정 시스템 기본 설계？ 에너지 자립형 초소형 스마트 공기청정 시스템 기본 설계 ？ 집진장치 및 미세먼지 전구물질 제거 용량 및 효율 설계？ 광촉매 콘크리트 활용 지지식 구조물 설계？ TASK 4 : 터널 및 지하다중 이용시설의 광촉매 적용 기술？ 터널 및 지하시설물 표면처리용 광촉매 재료구성 및 기본배합 설계？ 기본 재료 구성 및 배합 설계？ 재료 기초물성 평가？ TASK 0 : 연구과제 총괄관리 ？ 연구과제 진도관리？ Kick-Off 워크숍, 분기진도회의, 분과회의 일정 수립 및 관리？ 실용화 추진 : 대외 협력(MOU), T/B 기반 협력 등 ？ 수요기관 협력 기반 조성？ 협력 기관 MOU 체결？ 기술 세미나 및 수요 발굴 워크숍 개최 - 공동연구기관(삼현피에프) ; ？ TASK 1 : 저비용 고성능 광촉매 도로시설물 활용기술 개발？ 광촉매 소재 및 적용성 검토 ？ 광활성화 효율 향상에 적합한 광촉매 적용 방법 검토 ？ 바인더 적용한 광촉매의 아스팔트 반응성 검토- 공동연구기관(제이에이치건설) ; ？ TASK 4 : 터널 및 지하다중 이용시설의 광촉매 적용 기술？ 광촉매 활용 터널 및 지하다중이용시설용 표면마감재 배합설계？ 표면마감재 재료 구성 및 기본 배합비 검토 ？ 표면마감재 기초 요구성능 평가- 공동연구기관(나노엠) ; ？ TASK 5 : 터널 및 지하다중 이용시설내 광촉매 표면처리 기술 ？ 광촉매 입자 선정 및 최적화？ 광촉매 입자 선정？ 광촉매 입자크기 및 분포 최적화 구성？ 용매에 따른 광촉매 분말 분산기술 확립 ？ 친수 및 발수 비교평가 바인더 요구 표면특성 결정 ？ 표면마감재 기초 요구성능 평가？ 친수 또는 발수 무기 바인더 제조 기술 확립？ 친수 및 발수 비교평가 바인더 요구 표면특성 결정？ 광촉매용 무기바인더 기본 조성물 확립- 공동연구기관(전자부품연구원) ; ？ TASK 6 : 공기 청정 타워 ？ 전기집진 및 광촉매 결합형 공기정화모듈 설계기준 분석 ？ 복합식 공기 정화모듈 검토？ 전기집진 및 광촉매 공기청정 시뮬레이션？ 2D&3D설계, 입자포집, 오존발생/소멸 예측 시뮬레이션 수행？ 공기청정 타워 디자인 설계？ 하중, 최적단면 계산, 강도 및 피로해석 수행
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
○ 티탄염 응집제 개발 및 양산 기술○ 티탄염 응집제의 응집효율 향상 기술○ 티탄염 응집제의 현장 응집공정 적용 기술 및 최적화 기술○ 하/폐수 원수 배출 특성별 기술 적용 가이드라인○ 슬러지 인입 특성별 슬러지 처리 가이드라인○ 광촉매 산화티탄 생산을 위한 티탄염 슬러지 처리 설비 설계 및 제작 기술○ 광촉매 산화티탄 활용을 위한 분쇄 및 분급 기술○ 광촉매 산화티탄의 성능향상을 위한 2차 가공 기술○ 광촉매 소재를 평가할 수 있는 평가 기술 및 표준화 기술○ 저비용 고성능 광촉매 도로시설물 활용 시제품 - 저비용 고성능 광촉매 콘크리트 포장 혼합물 재료 시제품 (1건) - 저비용 고성능 광촉매 아스팔트 혼합물 재료 시제품 (1건)○ 저비용 고성능 광촉매 콘크리트 건설자재 시제품 - 도심형 스마트 공기청정 시스템 시제품 (1건)○ 저비용 고성능 광촉매 도로부속시설물 및 2차 제품 시제품 - 저비용 고성능 광촉매 투수블럭 시제품 (1건) - 저비용 고성능 광촉매 경계블록 시제품 (1건) - 저비용 고성능 광촉매 흡·차음형 방음벽 시제품 (1건)○ 터널 및 지하다중 이용시설의 광촉매 적용 기술 시제품 - 광촉매 표면마감처리용 재료 구성 및 조성물 시제품 (1건) - 터널 및 지하다중이용시설 내부 저비용 고성능 광촉매 활성용 조명 시스템 시제품(1건)○ 터널 및 지하다중 이용시설내 광촉매 표면처리 시제품 - 광촉매 이형제 시제품 (1건) - 저비용 고성능 광촉매 무기도료 시제품 (1건)○ 공기 청정 타워 시제품 - 공기청정타워 시작품 제작 (1건) ○ 광촉매 도로(부속)시설물 지침 - 공기청정타워 시작품 제작 (1건) - HPFRCC 방폭 구조물의 변위 허용한계에 따른 휨·전단 거동 설계방법 ○ Test Bed - 저비용 고성능 광촉매 적용 도로시설물용 광촉매 건설자재 및 적용기술 Test-Bed (1건) - 연구단 주관 Site 1곳○ 광촉매 건축물 적용 전략 개발 및 검증 - 광촉매 활용 내？외장재, 유기도료, 골조 및 마감콘트리트, 공기조화기 등 공동주택 적용기술별 목표성능 구현을 위한 시공관리 매뉴얼 개발 - 광촉매 적용기술별 시험시공을 통한 공기질 분석○ 저비용 고성능 광촉매 활용 필터 및 공기조화기 개발 - GST필터를 장착한 공기조화기(열회수환기장치) 시제품 9종 개발 - 공기조화기(열회수환기장치)에서 필터박스 분리 - 실내공기청정 기능 및 CO2센서, 먼지센서가 장착된 공기조화기 - GST필터 삽입 공기조화기의 자동운전 프로그램 개발 및 매뉴얼 제작 ○ 저비용 고성능 광촉매 활용 콘크리트 자재 개발 및 성능평가 - 압축강도 적용범위 : 80~120 MPa - 휨강도 적용범위 : 20~25 MPa - 유동성능 : slump flow 600 mm 이상, slump flow 감소율 : 5% (30min) - 자기수축 : 500×10-4 - 미세먼지 전구물질 (NOx) 30%저감 - GST 활용 시멘트 복합재료 품질관리 및 비정형 패널 제작 매뉴얼(안) 정립 ○ 저비용 고성능 광촉매 활용 건축내장재 및 유기도료 개발 - 실내 공기질 개선, 내화성 기능을 갖는 건축실내 마감용 플라스터 및 패널 개발 ？ 휨강도 2MPa (KS F 3507) ？ 부착강도 1.3MPa (KS F 4716) ？ 건축물 내부마감재료의 난연성능 1등급 (KS F ISO 1182) ？ 내화성 시험 질량감소 30%이하 (KS F ISO 1182) ？ 포름알데히드 30% 저감 (KS F 2612) ？ 실내 유해물질(VOCs, 암모니아) 30%, 아세트알데히드 50% 저감 (실내공기질공정 시험기준) ？ 곰팡이균 90%이상(1등급) 제거 (ASMT G 21)
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| 사회 경제적 파급효과 |
○ 사회적 측면 - 환경부에서는 2016년 7월1일 ‘미세먼지 특별대책 세부이행계획’을 발표하면서 미세먼지 주범으로 노후경유차와 꼽은 바 있고, 또한 석탄 화력발전소의 배출가스도 미세먼지의 주요 요인으로 꼽혀 발전소 확충 장기계획에서 석탄 화력발전소를 계속 늘리기는 어려운 상황임 - 이러한 배출가스는 대기중에서 2차 화학작용을 거쳐 미세먼지로 변하며, 미세먼지는 세계보건기구(WHO) 1군 발암물질로 분류된 인체 유해 물질로서 입자가 매우 작아 인체에 흡수되어 기도, 폐, 심혈관, 뇌 등 우리 몸의 각 기관에 각종 호흡기 질환과 순환기계 질환을 유발하여 사망률을 높이는 요인임 - 2016년 9월 27일 세계보건기구(WHO)의 발표에 따르면 세계적으로 대기오염으로 인해 연간 최대 650만 명이 사망하며, 우리나라도 대기오염으로 인해 인구 100,000명당 21~40명이 사망하는 고준위 국가에 속함 - 미세먼지 전구물질인 질소산화물과 황산화물의 경우 광촉매 물질과 자외선 및 가시광선의 반응에 의해 분해되며 이로 인해 오염물질의 농도를 실내실험에서 70%까지 저감 가능 - 질소산화물과 황산화물이 미세먼지 등의 2차 대기오염물질들로 생성되는 과정의 효과적인 차단을 위해서는 가능하면 발생지에서 집중 저감시키는 것이 중요 - 광촉매 적용 시설물을 발생지 주변에 집중 보급하여 배출가스와 오염물질을 광분해 제거한다면 미세먼지 발생 저감으로 국민들의 건강이 크게 증진될 것으로 기대됨 - 높은 미세먼지 농도는 막대한 사회적 비용을 발생시킴. OECD(2014)에서 추산한 대기오염비용에 따르면 2005년에서 2010년 사이 실외 대기오염으로 인한 경제 손실은 연간 3,500조원 이상으로 추정하였음. 따라서 미세먼지 관리를 환경규제로 인식하기보다는 사회적 비용을 줄이는 투자로 인정하여 정책변화를 꾀할 필요가 있음 - 대기오염을 저감시키는 것은 예상되는 질병을 예방하여 질병으로 인한 진료비 등 사회적 비용 감소하고 종국적으로는 대기질을 개선시켜 쾌적한 생활환경 조성을 통한 삶의 질을 향상시킬 수 있음○ 경제적 측면 - 대기오염으로 인한 사회적인 비용이 연간 2조 6천억 원 이상이 발생하고 있으며, 이 중에서 질소산화물에 의한 영향이 약 1조 3천억 원에 달하므로 기술적용의 경제적 효과는 1조원 이상으로 기대됨 - 2013년 현재 중국의 공기정화기 시장은 6,100억 원으로 조사되었으며, 매년 약 7.5%의 성장률을 보이는 것으로 보고되고 있음. 추후 대부분의 공기정화기 제조 기술에 본 기술이 적용될 수 있음 - 국내 공기청정기 시장 규모는 지난해 3천억 원에서 올해 5천억 원에 이를 것으로 예상되며, 보급률은 약 20%에 이를 것으로 보고되고 있음 - 2013년 현재 서울시 도심터널 세척비용으로 약 8억 원의 비용을 지출하고 있으며, 이러한 비용은 주로 미세먼지와 자동차에서 배출되는 오염원에 의한 것임 - 서울시의 도심터널은 계속 증가하고 있으며, 그 길이도 길어지고 있어 내부의 오염물질로 인한 시설관리비를 지속적으로 증가할 것으로 예상됨. 본 기술은 이러한 경제적인 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있음 - 하·폐수 폐기물에서 제조한 저렴한 산화티탄을 활용함으로써 건설재료, 공기조화기기 재료, 도로, 터널, 지하시설 등의 다양한 응용제품 분야에서 경제성을 확보할 수 있음 - 대부분 해외 기술에 의존하고 있는 환경 산업 원천 기술에 대한 우위를 확보하여 해외에서 수입되는 재료의 수입대체 효과를 기대할 수 있으며, 나아가 개발된 기술 및 재료의 해외 수출 전망도 높음
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| 활용방안 |
○ 본 과제는 현장 적용을 위한 실용화과업으로서 각 연구분야는 도로시설물, 주거 및 다중이용시설 광촉매 기술이 시급이 필요하거나 기술이 개발되었을 경우 파급력이 큰 분야를 중점으로 다루고 있음. 저비용 광촉매를 사용하는 것을 전제로 할 때 경제성을 확보할 수 있으며 실용화에 핵심기술인 콘크리트 건설자재, 콘크리트 및 아스팔트 포장체와 같은 도로시설물, 방음벽, 보차도 블록과 같은 도로부속시설 및 2차제품, 터널 및 지하하중 이용시설 내부에 적용할 수 있는 광촉매 표면처리제품, 청정타워, 도로(부속)시설물 지침을 개발함○ 광촉매를 활용한 건설자재 개발 및 성능 시험 평가를 선도적으로 수행하고, 이를 기준으로 표준을 수립하여 향후, 국내 건설자재 기업에서 이를 기준으로 광촉매 건설자재를 생산과 활용성을 높일 수 있음○ 자동차, 공장 배출가스에 의한 미세먼지, 건축내장재 및 가구와 외기 유입에 의한 실내 오염 등 국민 건강과 안전에 대한 우려 증가로 정부정책도 이에 대한 정책과 기술적 수단의 확보에 우선순위를 두고 시행되고 있으므로 R&D 수행 및 결과의 적용에 유리한 조건에서 활용할 수 있음
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