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요약문
SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제 개요 24
제1절 연구개발의 목적 및 필요성 24
1. 연구개발의 배경 24
2. 연구개발의 목적 및 필요성 25
제2절 연구개발의 정의, 범위, 특징 26
1. 연구개발의 정의 26
2. 연구개발의 범위 및 특징 27
제3절 국내·외 기술개발 현황 27
1. 국내 기술 및 시장 동향 27
2. 국외 기술 및 시장 동향 31
3. 특허 동향 34
제2장 연구개발 수행 내용 및 결과 39
제1절 연구수행 전략 및 방법론 39
1. 연구수행 추진체계 39
2. 연구수행전략 40
제2절 연구수행과정 및 내용(이론적, 실험적) 42
제3절 연구수행결과 및 결과의 검증 방법 등 43
1. 터널 내 미세먼지 및 유해가스 현황 조사 43
2. 터널 내 미세먼지 성분 분석 54
3. 미세먼지 및 유해가스 처리기술 57
4. 미세먼지 및 유해가스 동시 처리장치 제작 69
5. 미세먼지 및 유해가스 복합장치 상온처리용 시스템 선정 72
6. 터널 내 미세먼지 및 유해가스 특성 조사(현장조사) 80
7. 터널 내 대기오염물질의 공간분포 예측 101
8. 미세먼지 및 유해가스 처리효율 성능평가(보완·검증) 103
9. 미세먼지 및 유해가스 동시처리장치(10㎥/min) 제작 및 성능평가 108
10. 미세먼지 및 유해가스 동시처리 촉매필터 시제품 개발 115
11. 모형터널 적용 성능평가 120
12. 미세먼지 및 유해가스 동시처리 촉매필터 시제품 현장적용 123
13. 시제품 현장적용 모니터링 125
14. 개발 시제품의 경제성 평가 128
제3장 최종 연구성과 및 적용실적 135
제1절 개별 연구성과명 135
1. 개별 연구성과 설명 135
2. 핵심요소기술(Critical Technology Elements)별 성과물 136
3. 주요 연구성과 138
4. 기술 실시 및 적용사례 139
5. 기술개발 성과의 국내외 시장 전망 143
제4장 연구목표 달성 및 효과 144
제1절 연구개발 최종목표 달성도 144
제2절 연구개발 성과의 기술적 효과분석 146
제3절 연구개발 성과의 경제적 효과분석 146
제4절 연구개발 성과의 정책적 효과분석 147
제5장 연구성과의 활용 및 추가연구 필요성 148
제1절 연구성과 향후 활용방안 148
제2절 추가연구 필요성 148
참고문헌 149
[뒷표지] 151
〈표 1-1〉 도시철도에 적용되는 미세먼지제거 시스템 29
〈표 1-2〉 국내 터널환기 관련 업체 현황 30
〈표 1-3〉 국내 터널 및 대기환경 전문가 현황 30
〈표 2-1〉 고속도로 터널 환기시설 설계기준 45
〈표 2-2〉 고속도로 장대터널 대기질 현황(각 터널 최고농도 기준) 46
〈표 2-3〉 부산광역시 터널 내 대기질 현황 47
〈표 2-4〉 터널 내부의 VOC 및 PAH 평균농도 51
〈표 2-5〉 미세먼지 중금속 분석 결과 55
〈표 2-6〉 대기오염물질 저감기술 현황 57
〈표 2-7〉 미세먼지 집진 방법 57
〈표 2-8〉 질소 산화물 저감 기술 58
〈표 2-9〉 황산화물 저감 기술 58
〈표 2-10〉 VOC 저감기술 59
〈표 2-11〉 전기집진설비의 해외 적용사례 61
〈표 2-12〉 Festings 터널에서 시험 검증된 결과 63
〈표 2-13〉 Kuko-kita 터널 내 산화 흡수·흡착 설비의 처리효율 65
〈표 2-14〉 케이힌지마 환기소 흡수·흡착설비의 오염물질 처리효율 65
〈표 2-15〉 한나터널 내 토양정화시설 설비 제원 68
〈표 2-16〉 한나터널 내 토양정화시설 설비 처리효율 68
〈표 2-17〉 유량 변화에 따른 CO 농도변화 및 처리효율 73
〈표 2-18〉 시간에 따른 미세먼지 입자크기별 농도변화 77
〈표 2-19〉 VOC 성능평가 실험조건 및 처리효율 79
〈표 2-20〉 기계 터널 환기 방식 개요 80
〈표 2-21〉 종류식 환기 방식 81
〈표 2-22〉 (반) 횡류식 환기 방식 84
〈표 2-23〉 국내 장대 터널 현황 85
〈표 2-24〉 남산1호 터널 대기질 측정 결과 88
〈표 2-25〉 우면산 터널 대기질 측정 결과 91
〈표 2-26〉 구룡 터널 대기질 측정 결과 94
〈표 2-27〉 수리 터널 대기질 측정 결과 97
〈표 2-28〉 유량 변화에 따른 CO 농도변화 및 처리효율 105
〈표 2-29〉 시제품 사양 118
〈표 2-30〉 시제품의 경제성 평가 128
〈표 2-31〉 본 연구개발설비 설치비 및 유지관리비 소요금액 산정 131
〈표 2-32〉 LCC 구성항목 132
〈표 2-33〉 LCC 분석을 위한 실질할인 132
〈표 2-34〉 NPV를 적용한 LCC 분석 결과 133
〈그림 1-1〉 연구개발의 필요성 26
〈그림 1-2〉 미세먼지 및 유해가스 동시처리 촉매필터 장치 적용 시설 26
〈그림 1-3〉 전기집진기 구조 27
〈그림 1-4〉 터널 적용 전기집진기 구조 28
〈그림 1-5〉 전기집진 설비(터널 적용) 31
〈그림 1-6〉 토양정화 설비 34
〈그림 1-7〉 터널 환기시스템 관련 특허 동향 35
〈그림 2-1〉 연구수행체계 39
〈그림 2-2〉 연구수행 추진전략 40
〈그림 2-3〉 국내 도로 터널 현황 43
〈그림 2-4〉 터널 연장 현황 44
〈그림 2-5〉 고속도로 터널 대기질 현황 46
〈그림 2-6〉 터널 내 CO 농도 현황 48
〈그림 2-7〉 터널 내 미세먼지 농도 현황 49
〈그림 2-8〉 터널 내 질소산화물(NO₂) 농도 현황 50
〈그림 2-9〉 멕시코 터널 내 시간대별 VOC 농도 특성 51
〈그림 2-10〉 차량에 의해 배출되는 CO와 VOC의 상관성 52
〈그림 2-11〉 주행조건에 따른 차량 내 대기질 변화 53
〈그림 2-12〉 온도에 따른 미세먼지 질량변화(TGA) 55
〈그림 2-13〉 측정지점별 미세먼지 중금속 분석 결과 56
〈그림 2-14〉 도로변 및 터널 내 미세먼지 SEM 사진 56
〈그림 2-15〉 전기집진기 구조 59
〈그림 2-16〉 터널용 습식 전기집진설비의 처리 계통도 60
〈그림 2-17〉 유럽식 전기집진기 62
〈그림 2-18〉 일본식 전기집진기 62
〈그림 2-19〉 산화 흡수·흡착설비 64
〈그림 2-20〉 산화 흡수·흡착설비의 시스템 구성도 66
〈그림 2-21〉 토양정화설비의 처리 원리 67
〈그림 2-22〉 토양정화설비의 시스템 구성 67
〈그림 2-23〉 미세먼지 및 유해가스 동치처리 장치 개략도 69
〈그림 2-24〉 미세먼지 및 유해가스 동치처리 장치(전체구성도) 71
〈그림 2-25〉 저온플라즈마 및 상온촉매 반응기, 집진기(HEPA Filter) 71
〈그림 2-26〉 전원 공급장치 및 진공펌프 71
〈그림 2-27〉 일산화탄소(CO) 처리효율 성능평가 실험장치 72
〈그림 2-28〉 유량 변화에 따른 CO 및 CO₂ 농도변화 73
〈그림 2-29〉 유량 변화에 따른 CO 처리효율 74
〈그림 2-30〉 상대습도에 따른 CO 농도변화... 74
〈그림 2-31〉 상대습도에 따른 CO 처리효율... 75
〈그림 2-32〉 촉매 충진량에 따른 CO 농도변화... 75
〈그림 2-33〉 촉매 충진량에 따른 CO 처리효율... 76
〈그림 2-34〉 시간 변화에 CO 농도변화... 76
〈그림 2-35〉 미세먼지(PM-10) 포집효율 성능평가 실험장치 77
〈그림 2-36〉 시간에 따른 미세먼지 입자크기별 농도변화 78
〈그림 2-37〉 VOC 처리효율 성능평가 실험장치 79
〈그림 2-38〉 시간 변화에 벤젠 농도변화 80
〈그림 2-39〉 남산1호 터널 전경 86
〈그림 2-40〉 반횡류식 개요도 86
〈그림 2-41〉 남산1호 터널 대기질 농도 현황 89
〈그림 2-42〉 우면산 터널 전경 90
〈그림 2-43〉 전기집진기 방식 개요 90
〈그림 2-44〉 우면산 터널 대기질 측정 현황 91
〈그림 2-45〉 우면산 터널 대기질 농도 현황 92
〈그림 2-46〉 구룡터널 전경 93
〈그림 2-47〉 반횡류식 개요도 93
〈그림 2-48〉 구룡 터널 측정 현황 94
〈그림 2-49〉 구룡 터널 대기질 농도 현황 95
〈그림 2-50〉 수리 터널 전경 96
〈그림 2-51〉 수리 터널 대기질 측정 현황 96
〈그림 2-52〉 수리 터널 대기질 농도 현황 97
〈그림 2-53〉 홍지문 터널 대기질 농도 현황 98
〈그림 2-54〉 분당-수서간 고속화도로 대기질 농도 현황 100
〈그림 2-55〉 터널 내 CO₂ 농도 현장측정 결과 101
〈그림 2-56〉 모델모사에 적용된 터널 구간 세부모식도 102
〈그림 2-57〉 각 구간에서 실측 값과 모델 모사 값의 CO₃ 농도 비교 103
〈그림 2-58〉 일산화탄소(CO) 처리효율 성능평가 실험장치 104
〈그림 2-59〉 유량 변화에 따른 CO 처리효율 105
〈그림 2-60〉 VOC 처리효율 성능평가 실험장치 106
〈그림 2-61〉 제올라이트 흡착제를 이용한 벤젠 흡착 및 재생 107
〈그림 2-62〉 제올라이트 흡착제를 이용한 톨루엔 흡착 및 재생 107
〈그림 2-63〉 백필터 집진장치가 결합된 동시처리장치 108
〈그림 2-64〉 전기집진장치가 결합된 동시처리장치 108
〈그림 2-65〉 백필터 집진장치 110
〈그림 2-66〉 전기집진장치 110
〈그림 2-67〉 상온촉매 반응기 110
〈그림 2-68〉 동시처리 장치 111
〈그림 2-69〉 시간에 따른 CO 처리효율 112
〈그림 2-70〉 백필터 장치의 시간에 따른 미세먼지 농도 변화 112
〈그림 2-71〉 백필터 장치 처리 후 미세먼지 평균 농도 113
〈그림 2-72〉 백필터 장치의 미세먼지 처리효율 113
〈그림 2-73〉 전기집진 장치의 시간에 따른 미세먼지 농도 변화 114
〈그림 2-74〉 전기집진 장치 처리 후 미세먼지 평균 농도 114
〈그림 2-75〉 전기집진 장치의 미세먼지 처리효율 115
〈그림 2-76〉 미세먼지 및 유해가스 동시처리 촉매필터 장치 개략도 117
〈그림 2-77〉 미세먼지 및 유해가스 동시처리 촉매필터 장치(시제품) 118
〈그림 2-78〉 모형터널 적용 성능평가 121
〈그림 2-79〉 일산화탄소(CO) 처리효율 121
〈그림 2-80〉 VOC 처리효율 122
〈그림 2-81〉 미세먼지 처리효율 122
〈그림 2-82〉 시제품 현장적용 모식도 123
〈그림 2-83〉 수락산터널의 시간대별 교통량 123
〈그림 2-84〉 시제품 현장설치 전경 124
〈그림 2-85〉 현장적용 모니터링 125
〈그림 2-86〉 미세먼지(PM-10) 처리효율 127
〈그림 2-87〉 일산화탄(CO) 처리효율 127
〈그림 2-88〉 VOC(벤젠) 처리효율 127
〈그림 2-89〉 기존 집진설비 설계도면 129
〈그림 2-90〉 전기집진기 설치 및 유지관리 금액 산정 129
〈그림 2-91〉 기존 설비와 본 연구개발 설비의 LCC 비교 133
〈그림 3-1〉 연구개발 Framework 135
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