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과제기본정보

도로 미세먼지 저감기술 개발 및 실증연구3년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 도로기술연구 과제번호 21POQW-B152342-03
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 도로교통기술 | 달리 분류되지 않는 도로교통기술 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 건설 교통 | 건설 환경설비 기술 | 친환경 토목시설물 설계 시공 관리기술 실용화대상여부 실용화
3순위 환경 | 대기질 관리 | 미세먼지오염 개선기술 과제유형 개발
과제명 도로 미세먼지 저감기술 개발 및 실증연구
주관연구기관 한경대학교 산학협력단
총괄연구 책임자 성명 김혁중
소속 한경대학교 직위 석좌교수
전화번호 031-670-5146 FAX 031-675-9619
총 연구기간 2019-04-30 ~ 2023-12-31
당해연도 연구기간 2021-01-01 ~ 2021-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
3차년도 3,826,000,000 150,440,000 1,135,760,000 1,286,200,000 5,112,200,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ? 본 연구에서는 교통조건에 따른 도심부 도로 미세먼지를 추정할 수 있는 비산먼지 농도 추정 모델을 개발하여 실제 도로변에서 보행자와 운전자가 느끼는 미세먼지 농도를 더욱 정확히 추정하여 도심부 미세먼지 저감 대책 시 다방면으로 활용 가능한 선행 연구가 될 것으로 판단되며, 특히, 국민 생활과 가장 밀접한 관계를 가지는 도로변 미세먼지 및 비산먼지 저감을 통해 국민 생활 안전 확보 제공 및 관계부처 합동 대책 중 국토교통부와 관련된 사업 범위로서 정부 차원에서 추진하는 미세먼지 관리 특별대책에 국토교통 연구개발 사업을 통하여 타 부처가 대응되지 못하는 부분에 대한 미세먼지 및 비산/재비산먼지 저감 실현코자 함
? 이와 관련하여 본 연구에서는 도로 대기환경 개선과 미세먼지 저감을 위한 도로변 미세먼지 평가 및 저감 기술 개발 및 건설공사 단계별 도로노면 비산먼지 저감기술 개발을 하고자 함
최종목표 ? 도로 대기환경 개선과 미세먼지 저감을 위한 도로변 미세먼지 평가·저감 기술 개발 및 건설공사 단계별 도로노면 비산먼지 저감기술 개발
- (1세부) 기능성 건설자재를 활용한 취약지점 도로변 미세먼지 저감 기술 개발
· 저감목표 : (미세먼지 PM10) 기존 대비 반밀폐 취약지점(정류장 등) 30% 이상, 개방된 취약지점(스쿨존 등) 10% 이상
- (2세부) 도로포장 전주기 비산먼지 저감 기술 개발
· 저감목표 : (비산먼지 PM10) 저감기술 적용 전 비산먼지 대비, 도로포장재료 생산단계 30%이상, 시공/운영단계 10% 이상
연구내용 및 범위 ? (1세부) 기능성 건설자재를 활용한 취약지점 도로변 미세먼지 저감 기술 개발
- 도로변 미세먼지 저감기능성 건설자재 개발
· 도로변 미세먼지 전구체(NOx) 저감용 기능성 건설자재 개발
· 미세먼지 전구체 저감 소재의 기존 콘크리트 구조물 고정화 기술 개발
· 다공성 아스콘 포장공법 및 현장 적용기술 개발
- 도로변 미세먼지 저감을 위한 도로시설물 개발
· 나노버블시스템을 활용한 미세먼지 저감기술 개발
· 버스정류장내 하이브리드 집진장치 기술 개발
· Double Effect Green Wall System 개발
- 도로변 미세먼지 취약지점 모니터링을 위한 미세먼지 및 전구체(NOx)감지기술 개발
· 기존 NOx센서를 이용한 미세먼지 전구체(NOx) 모니터링을 위한 감지기술 개발
· 미세먼지 및 전구체(NOx) 이동형 모니터링시스템 개발
- 도로변 미세먼지 저감기술 실증 및 효과 검증
· 미세먼지 저감 기능성 건설자재 및 도로시설물 성능평가 개발
· 도로변 미세먼지 저감 최적화 시스템 구축

? (2세부) 도로노면 비산먼지 저감 기술 개발
- 도로포장 재료 생산단계 발생 비산먼지 저감 기술 개발
· 도로포장 재료생산 설비별 비산먼지 저감 기술
· 설비별 맞춤형 비산먼지 측정방법 개발 및 표준화
· 도로포장 재료 생산단계 유해가스 저감 기술
- 비산/재비산먼지 저감 도로포장 시공기술 개발
· 도로포장 건설자재 운반 및 현장 정화시스템 기술 개발
· 굴착복구 공사 중 발생 비산먼지 저감 기술 및 임시포장 제로(대체) 공법 개발
· 노후 포장 맞춤형 해체 기술 및 재시공 기술 개발
· 건설시공 현장 맞춤형 비산/재비산먼지 감소기술 개발
· 비산먼지 저감 도로포장 재료 및 시공기술 개발
- 도로노면 비산/재비산먼지 저감 운영기술 개발
· 비산먼지 제거차량 운용 기술 및 비산먼지 저감을 위한 포장표면 관리 기술 개발
· 교통데이터 기반의 도심부 비산먼지의 영향 평가
· 도로 환경 조건에 따른 도로포장 운영단계에서의 비산먼지 저감 대책 매뉴얼제시
- 도로 비산/재비산먼지 저감 모니터링 및 표준화 기술 개발
· 도로 비산/재비산먼지 모니터링 시스템 구축 및 측정방법 표준화
· 도로노면 비산/재비산먼지 물리화학적 특성분석
· 차량주행에 따른 도로 비산먼지 발생량 분석 및 D/B 구축 방안 수립
· 도로노면 비산/재비산먼지 대기환경영향 및 평가체계 구축
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
3차년도 (1세부) 기능성 건설자재를 활용한 취약지점 도로변 미세먼지 저감 기술 개발
- 무기계 소재 건설자재 배합설계, 도로시설물 설계, 평가방법 설계, 도로면 미세먼지 오염원분석, 모니터링 시스템 설계
(2세부) 도로노면 비산먼지 저감 기술 개발
- 각 개발기술에 대한 설계 개발 방향 및 평가방법 마련
(1세부) 기능성 건설자재를 활용한 취약지점 도로변 미세먼지 저감 기술 개발
- 도로변 미세먼지 저감기능성 건설자재 개발
· 무기계 소재와 건설자재 구성, 배합 설계 및 자료물성 평가
· 콘크리트 수평구조물 고정화 방법
- 도로변 미세먼지 저감을 위한 도로시설물 개발
· 버스승강장용 하이브리드 정전 집진시설 설계
· GreenWallSystem 콘크리트 구조 설계
- 도로변 미세먼지 취약지점 모니터링을 위한 미세먼지 및 전구체(NOx)감지기술 개발
· 도로변 미세먼지 오염원분석 및 모니터링 시스템 설계
- 도로변 미세먼지 저감기술 실증 및 효과검증
· 저감기술평가방법설계

(2세부) 도로노면 비산먼지 저감 기술 개발
- 도로포장 재료 생산단계 발생 비산먼지 저감 기술 개발
· 생산설비 및 단계별 비산먼지 발생량 조사 및 분석
· 생산설비 및 단계별 비산먼지 측정방법 조사 및 분석
- 비산/재비산먼지 저감 도로포장 시공기술 개발
· 도로공사시공공정별비산먼지 발생 특성 및 저감기술 분석
· 굴착복구 공사단계별 비산먼지 발생특성 및 저감기술 분석
· 건설공사 및 공정별 비산먼지 현황 및 분석
- 도로노면 비산/재비산먼지 저감 운영기술 개발
· 보도용 비산먼지제거차량 개발방안도출
· 도로표면관리기술개발 방안 도출
· 도심부재비산먼지 현황파악 및 평가방안 도출
- 도로 비산/재비산먼지 저감 모니터링 및 표준화 기술 개발
· 도로노면비산먼지모니터링 시스템 구축 및 측정방법 표준화
연구성과 기술적 기대성과 [기술적 측면]
? 미세먼지 저감 및 고내구성 건설자재 개발에 따른 장수명화 확보
? 도로 미세먼지에 대한 도로분야의 능동적 대응으로 청정 도로환경 제공
? 체계적인 도로비산먼지 인벤토리 구축, 평가 및 관리 체계 확립을 통해 과학적·종합적으로 도로 대기질을 모니터링 및 관리를 함으로써 도로 비산먼지 대응 정책의 실효성 확보
? 도로포장 재료 생산설비별 비산먼지 및 유해가스 저감 기술 확보
? 도로포장 재료 생산설비별 맞춤형 비산먼지 측정방법 개발로 타 분야 적용 가능
? 도로 건설자재 운반 차량 개선을 통한 비산먼지 발생 예방적 관리 기술 확보
? 노후 지하구조물 유지보수 공사 단계별(절단~포장시공) 핵심요소기술 개발을 통한 비산/재비산먼지 적용 전/후 10%이상(PM10 기준) 저감
? 위험 미세먼지 수준에 대한 예방적 도로포장 관리 기술의 확보
? 다기능 미세먼지 청소차량 및 주행저항성 저감 기술 등 복합적으로 적용 가능한 미세먼지 저감 시스템을 상황에 맞게 지침화하여 구현하기 때문에 미세먼지 저감 효율성에 대한 신뢰도 향상
? 도심부 비산먼지 저감 기술 및 비산먼지 저감을 위한 도로포장 관리 분야 세계 선도 기술 수준 확보
? 도로포장 운영단계의 미세먼지 저감 대책의 매뉴얼 개발을 통한 본 연구의 현장 적용성 증대 효과
? 측정분석·도로공학 및 환경, 화학 등 여러 분야의 기술을 연계하는 융합 공학 분야의 발전
? 도로노면 비산 및 재비산 먼지에 대한 과학적인 모니터링 기술 확보
? 도로노면 비산 및 재비산 먼지 평가 및 관리 체계 확립을 실시하여 이를 통한 과학적·종합적 도로 비산먼지 관리 및 대책의 실효성 확보
사회 경제적 파급효과 [경제적 측면]
? 국내 교통정체 구역 및 주요 도심지의 면적은 약 50,000,000 ㎡으로 추정되며, 이를 근거로 약 75,000백만원의 국내 시장이 창출
? 중국 주요 도시의 대기 오염 개선 예산이 향후 5년간 1조위안(180조원)으로 보도되어있으며, 본 연구 성과를 바탕으로 중국 시장 진출 시 막대한 수익 창출이 예상됨
? 중소기업 기반 기능성 건설소재·장비의 국내시장 활성화 및 해외시장 진출 토대 구축
? 도로포장 재료 생산설비별 비산먼지 저감 기술 실적용으로 효과가 입증된 기술에 대한 정보를 전국의 플랜트에 제공하여 예산 낭비 저감
? 비용 고성능 급속 굴착복구 기술을 통한 포장 수명 증대로 도로 유지관리 비용 절감
? 임시포장 대체 기술 및 도로 재포장 Free 공법을 통한 재포장 공사비용 절감 및 조기파손 예방으로 유지보수 비용 절감※ 예) 굴착복구 한 개 사업자의 1km당 공사비용 약 2억 원(복구비용 60%) 소요※ 서울시 최근 5년간 평균 공사 건수 평균 4만건 이상, 평균면적 10,000㎡ 이상
? 도로청소차 보급 대수를 증가하는 대신 최적화된 방법으로 도로노면 비산먼지 제거차량 운용을 실시할 경우 정부 예산 276억원 절감 가능
? 주행저항성 및 타이어마모 저감 기술 등의 해외수출을 통한 신시장 개척 및 국가 경제적 이익 창출 가능

[사회적 측면]
? 도로먼지 제거를 통해 배출량을 감소하고 국민 삶의 질 향상
? 고령화 시대에 부합하는 도로 서비스 및 대기질 체계 개선을 통해 건강위해성 해소
? 도로포장 재료 생산 플랜트의 비산먼지 저감으로 인근 주민과의 갈등 해소
? 플랜트에서 발생하는 비산먼지 저감으로 쾌적한 대기환경 조성에 기여
? 도로 건설자재 운반 통합 관리를 통한 도심지 비산먼지/낙하물 발생 감소로 도로 운전자 및 이용자 사고 예방
? 노후 지하구조물 유지보수를 위한 도로 굴착복구 구간의 비산/재비산먼지 저감 및 확산 방지 기술/대책으로 쾌적한 도로 환경 구현을 통한 보행자 안전 확보
? 보도용 비산먼지 제거차량을 통한 유동인구 밀집지역 보행 환경 개선
? 국가적인 차원에서 최근 계속 높아지는 대기 미세먼지 농도를 저감하여 국민 불안 해소 및 삶의 질을 보장할 수 있는 대한민국 건설에 기여
? 미세먼지로 인한 위험 질병 발생 피해 감소
? 타이어 트레드 및 도로 마모 등 비산먼지 발생원에 대한 예방적 도로표면 관리 시스템 구축
? 도로 비산먼지 평가 기술 확보를 통한 클린로드 구현
활용방안 ? (1세부) 기능성 건설자재를 활용한 취약지점 도로변 미세먼지 저감 기술 개발
(1) 도로변 미세먼지 저감을 위한 기능성 건설자재 개발
- 도로변 미세먼지 저감을 위한 건설자재 기술에 대한 구체적이고 체계적인 연구수행이 전혀 없으므로 본 연구에서 도출되는 결과를 활용하여 초미세먼지 2차 생성 전구물질인 NOx 제거의 우수성을 홍보하고, 정부, 지자체, 관련 기업과 연구자들에서 관련 기술의 적용을 적극적으로 권장하기 위한 기술설명회를 개최함
- 무기계 복합소재 고정화 기술의 경우 도로구조물 적용뿐만 아니라 사회기반시설 및 전반적인 콘크리트 구조물의 활용을 위한 중앙정부, 도로공사 및 지자체의 공사 발주에 적극적으로 참여함
(2) 도로변 미세먼지 저감을 위한 도로시설물 개발
- 연구성과의 상용화ㆍ제품화를 위해 관련 분야의 기업과 컨소시엄을 구성하여 향후 사업화를 위한 방안을 모색
- 개발기술의 해외진출 희망 국내 건설사에 기술이전을 통해 해외사업 진출 지원이 될 수 있도록 기술을 제공
- 연구논문 발표 및 기술 강습회를 통해 국내 터널 및 관련 시설 설계기술자들에게 기술 보급
- 도로 이외에 터널 주변 및 지하보도, 지하철(역사) 등 지하공간의 미세먼지 저감에 활용
- 기존 고속도로, 국도, 지방도, 도시부 도로의 미세먼지 저감 방안 수립 시 적용될 수 있도록 마케팅 계획 수립
(3) 도로변 미세먼지 저감기술 실증 및 효과검증
- 미세먼지를 유발하는 NOx 센서 모듈 및 시스템화 관련 기술을 확보함으로써 추후 다양한 분야의 호기센서, 가스센서 시스템 등에 응용 및 관련 국내 센서업체에 보급·기술 이전
- 이동수단에 탑재 가능한 차량(택시, 버스, 청소차, 공공차량 등)에 적용하여 측정 사각지대 해소 및 이동통신사와 연동 사업을 추진
(4) 도로변 미세먼지 저감기술 실증 및 효과 검증
- 저감기술 평가방법 마련을 통해 국내 미세먼지 저감기술 성능평가 실시
- 도로변 미세먼지 저감최적화 시스템 구축을 통해 스마트 시티 연동사업 추진
? (2세부) 도로노면 비산먼지 저감 기술 개발
(1) 도로포장 재료 생산단계 발생 비산먼지 저감 기술 개발
- 국·내외 도로포장 재료 생산시 발생하는 비산먼지 저감 기술별 효과 분석으로 국내 실정에 적합한 관련 기술 정보 제공
- 도로포장 재료 생산설비별 맞춤형 비산먼지 측정 방법 개발 및 표준화로 추후 객관적인 지표로 사용 가능
- 플랜트 종류, 생산설비, 생산량, 플랜트 주변 환경을 고려한 비산먼지 저감 설비 적용 기준 제공하여 전국의 도로포장 재료 생산 플랜트에 적용 가능
(2) 비산/재비산먼지 저감 도로포장 시공 기술 개발
- 본 연구는 건설현장 비산먼지 저감 재료 및 적용 기술을 개발함으로서 도로건설시 발생되는 비산먼지를 최소화 하고 미세먼지 특별법(19.02.) 발효에 따른 대응이 가능할 것으로 판단됨.
- 건설폐기물 외 건설자재 운반 차량 개선 및 법 제도화를 통한 운행 중 분진 및 낙하물로 인한 사고 예방 및 비산먼지 감소 기대
- 노후 지하구조물로 인한 도심지 굴착복구 공사 증가 예상으로 굴착복구 단계별 비산/재비산먼지 저감 최적화 공법 개발로 도심지 난공사 대응 및 도로 사용자로 하여금 쾌적한 주행 및 환경 조성 기대
- 저비용 고성능 급속 되메움 공법 개발을 통한 최적품질 확보 및 당일굴착?당일복구 실현
(3) 도로노면 비산/재비산먼지 저감 운용기술 개발
- 본 연구에서 개발할 도로 노면 비산먼지 제거 기술을 통해 차량 주행 시 타이어와 노면의 마찰로 인해 발생하는 재비산먼지를 제거하고 비산되는 먼지를 감소시켜 대기 환경을 개선하고 보행자들의 미세먼지로 인한 피해를 최소화할 수 있을 것으로 기대함
- 또한 보도, 도로노면에서 제거 차량에서 수집되는 먼지의 입도 및 성분을 분석하여 미세먼지 제거량을 확인하고 제거효율 분석을 위한 연구과정으로 설정할 수 있을 것으로 판단됨
- 정부가 제시한 미세먼지 관리 중 중장기대책에 의하면 도로청소 차량을 2배 이상 확보하고자함(2018, 한국 환경정책평가연구원)
- 국내에 다양한 비산먼지 제거차량이 존재하나 성과에 대한 평가가 제각각이므로 최적화된 운영방법을 통해 도로청소를 효과적으로 추진하고 이를 통해 도로청소 담당자가 청소계획 등을 수립하여 도로청소가 효율적으로 운영될 수 있을 것으로 판단됨
- 또한 기존 국외사례들의 단점을 극복한 차세대 비산먼지 제거 기술 및 차량으로 세계시장 진출을 통해 국가 건설기술력을 한 차원 높일 수 있을 것으로 기대함
- 타이어에서 직접적으로 발생되는 재비산먼지 농도를 바탕으로 재비산먼지 발생원에 대한 연구를 통해 도로 먼지흡입 청소차 등 다양한 미세먼지 저감 정책에 대한 비교분석이 가능할 것으로 판단됨
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 도로인프라 건설공사 도로포장 미세먼지 비산먼지
영문 Road infrastructure Construction work Road pavement Fine dust Dust scattering
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