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SUMMARY
Contents
목차
제1장 서론 15
제1절 연구 배경 15
제2절 연구 목표 및 내용 16
제2장 본론 19
제1절 Water Plume을 이용한 집진기술 개발 19
1. Water Plume 발생기술 19
2. 미세먼지-Water Droplet 응집기술 22
3. Water Droplet 성장/침강 기술 33
4. 인공구름 생성기술 연구동향 36
제2절 미세먼지 거동 및 에너지 밸런스 분석 48
1. 미세먼지 유입경로 및 근원지 특성분석 48
2. 미세먼지 수송 수치모델링 및 공간분포 결과 분석 71
3. PM barrier 적용에 따른 미세먼지 농도 수치모의 분석 72
4. 에너지 밸런스 모델 개발 85
제3절 PM Barrier 기술타당성 평가 90
1. PM Barrier 후보기술 90
2. Water Pumping & Spary 기술의 적용효과 및 경제성 분석 91
3. Water Plume Tower 기술의 적용효과 및 경제성 분석 91
4. PM Barrier 기술타당성 결론 93
제3장 결론 94
참고문헌 95
〈표 2-1〉 Water Spray를 이용한 강우모사 실험에 의한 먼지저감효율, 풍속조건 27
〈표 2-2〉 시험용 덕트 챔버에서의 Water Plume 적용시 먼지 응집 제거효율 29
〈표 2-3〉 국외 구름발생 실험 사례 42
〈표 2-4〉 구름과 에어로졸 상관관계에 대한 국내 연구논문 43
〈표 2-5〉 구름과 에어로졸 상관관계에 대한 국외 연구논문 44
〈표 2-6〉 구름과 에어로졸, 인공강우의 상관관계에 대한 국내외 연구논문 45
〈표 2-7〉 인공구름 생성에 대한 국내 특허목록 46
〈표 2-8〉 인공구름 생성에 대한 국외 특허 46
〈표 2-9〉 인공구름 생성에 대한 국외 기술동향 47
〈표 2-10〉 HYSPLIT 모델 및 에어로졸 관측 자료의 설정 49
〈표 2-11〉 PM Barrier 적용에 따른 미세먼지 농도 수치실험 조건 74
〈표 2-12〉 PM Barrier 저감 효율 및 설치 방향에 따른 주요지역 일평균 PM10 농도 변화 76
〈표 2-13〉 PM Barrier 설치 길이 및 고도에 따른 주요지역 일평균 PM10 농도 변화 78
〈표 2-14〉 PM Barrier 후보기술 목록 90
[그림 1-1] 기술개발 편성 및 주요 개발내용 18
[그림 1-2] 중국발 미세먼지 해상 제거기술 개념도 18
[그림 2-1] 시험덕트내 Water Plume 발생장치 구성도 20
[그림 2-2] 단면 0.6m x 0.6m, 길이 2m 단위 덕트 챔버 설계도면 20
[그림 2-3] Plume 발생 덕트 내 이류체 노즐 배치도(좌) 및 노즐 사진(우) 21
[그림 2-4] 덕트 챔버내에서의 Plume 발생모습(좌) 및 덕트에서 이송되는 Plume 모습(우) 22
[그림 2-5] PM Barrier 미세먼지 저감효과 모사를 위한 덕트 챔버의 구성도 23
[그림 2-6] 0.6m x 0.6m x 20m 덕트챔버 설치모습(좌) 및 덕트간 연결방식(우) 24
[그림 2-7] 단면 0.6m x 0.6m, 길이 20m 시험용 덕트 챔버 및 주요 장비 설치 모습 24
[그림 2-8] 강우 모사를 위한 Water Spray 노즐 배치도면 25
[그림 2-9] 샘플링용 필터를 이용한 먼지채취(좌), 필터전처리(중), 먼지채취이후 필터(우) 26
[그림 2-10] 서울월드컵 분수대 외형도면(좌) 및 실제 가동모습(우) 28
[그림 2-11] 본 연구에 사용된 Ionizer 및 방전침 형상 30
[그림 2-12] 정전분무의 기본 특성(상) 및 대전 액적의 미세먼지 포집원리(하) 31
[그림 2-13] 정전분무에 의해 생성된 미세액적의 크기 31
[그림 2-14] 정전분무 장치 및 전압-전류 특성(상), 정전분무 적용 유무에 따른 액적 생성 모습(하) 32
[그림 2-15] 정전분무 조건에 따른 먼지입자 응집 제거 특성 33
[그림 2-16] 초음파 발생용 트랜스듀서, 진동판 직경 250㎜ 34
[그림 2-17] 시험용 덕트 챔버에 적용된 초음파 발생용 트랜스듀서 및 구동기 모습 35
[그림 2-18] 흡습제 사용에 따른 Water Plume 액적 성장/침강 효과 분석결과 :... 36
[그림 2-19] NaCl, (NH₄)₂SO₄ 입자 크기별 과포화도를 보여주는 Kӧhler curve 37
[그림 2-20] 공기의 초기 상대습도에 따른 LCL 그래프 40
[그림 2-21] (NH₄)₂SO₄가 용해된 경우(점선)와 용해되지 않은 경우(실선)의 Kӧhler 그래프 40
[그림 2-22] (NH₄)₂SO₄와 불용성 물질이 함유된 입자에서 수용성 질량비에 따른 과포화도의... 41
[그림 2-23] 국내에서 개발된 구름 발생 실험장치 42
[그림 2-24] HYSPLIT 역궤적 모델을 이용한 서울 지점(0.5 ㎞ 고도 기준)의 역궤적결과의... 50
[그림 2-25] 유입경로 방향별 역궤적 비중(2012년, 6개 지점 총계, 24시간 역궤적 기준) 51
[그림 2-26] 2012년 서울 지점의 지표, 0.5 ㎞, 1.0 ㎞, 2.0 ㎞ 고도에 대한 wind rose plot 53
[그림 2-27] 서울 지점의 2012년도의 공기 유입경로 및 2012년 평균 AOD의 공간분포 53
[그림 2-28] 2012년 대전 지점의 지표, 0.5 ㎞, 1.0 ㎞, 2.0 ㎞ 고도에 대한 wind rose plot 56
[그림 2-29] 대전 지점의 2012년도의 공기 유입경로 및 2012년 평균 AOD의 공간분포 56
[그림 2-30] 2012년 부산 지점의 지표, 0.5 ㎞, 1.0 ㎞, 2.0 ㎞ 고도에 대한 wind rose plot 57
[그림 2-31] 부산 지점의 2012년도의 공기 유입경로 및 2012년 평균 AOD의 공간분포 57
[그림 2-32] 2012년 대구 지점의 지표, 0.5 ㎞, 1.0 ㎞, 2.0 ㎞ 고도에 대한 wind rose plot 58
[그림 2-33] 대구 지점의 2012년도의 공기 유입경로 및 2012년 평균 AOD의 공간분포 58
[그림 2-34] 2012년 광주 지점의 지표, 0.5 ㎞, 1.0 ㎞, 2.0 ㎞ 고도에 대한 wind rose plot 59
[그림 2-35] 광주 지점의 2012년도의 공기 유입경로 및 2012년 평균 AOD의 공간분포 59
[그림 2-36] 2012년 고산 지점의 지표, 0.5 ㎞, 1.0 ㎞, 2.0 ㎞ 고도에 대한 wind rose plot 60
[그림 2-37] 고산 지점의 2012년도의 공기 유입경로 및 2012년 평균 AOD의 공간분포 60
[그림 2-38] 2012년 봄철의 한반도 내 6개 지점의 지표면 고도에 대한 wind rose plot 62
[그림 2-39] 한반도 6개 지점(1.0 ㎞ 고도)의 2012년도 봄철의 공기 유입경로 및 2012년 봄철... 63
[그림 2-40] 2012년 여름철의 한반도 내 6개 지점의 지표면 고도에 대한 wind rose plot 64
[그림 2-41] 한반도 6개 지점(1.0 ㎞ 고도)의 2012년도 봄철의 공기 유입경로 및 2012년 여름철... 65
[그림 2-42] 2012년 가을철의 한반도 내 6개 지점의 지표면 고도에 대한 wind rose plot 67
[그림 2-43] 한반도 6개 지점(1.0 ㎞ 고도)의 2012년도 봄철의 공기 유입경로 및 2012년 가을철... 68
[그림 2-44] 2012년 겨울철의 한반도 내 6개 지점의 지표면 고도에 대한 wind rose plot 69
[그림 2-45] 한반도 6개 지점(1.0 ㎞ 고도)의 2012년도 봄철의 공기 유입경로 및 2012년 겨울... 70
[그림 2-46] 관측값 및 미세먼지 모델링 시스템에 의해 모의된 기온(상) 및 풍속(하) 비교 72
[그림 2-47] 관측값 및 미세먼지 모델링 시스템에 의해 모의된 PM10 농도 비교 73
[그림 2-48] PM Barrier 설치에 따른 미세먼지 농도 수치모의 분석 73
[그림 2-49] 5개 지점PM10 농도 관측값 및 CMAQ에 의해 모의된 시계열(설치방향) 75
[그림 2-50] 5개 지점PM10 농도 관측값 및 CMAQ에 의해 모의된 시계열(설치길이) 77
[그림 2-51] W30H0100, W30H0500 및 W30H1000실험의 PM10 농도차이 수평장 80
[그림 2-52] Base 실험의 연직 PM10 농도장 81
[그림 2-53] W15H0100 실험의 연직 PM10 농도장 82
[그림 2-54] W15H0500 실험의 연직 PM10 농도장 83
[그림 2-55] W15H1000 실험의 연직 PM10 농도장 84
[그림 2-56] Water Plume 발생 6시간 후 Plume의 농도 85
[그림 2-57] Water Plume 농도의 연직단면도 86
[그림 2-58] Plume 발생속도 및 온도에 따른 유효연돌고도 분포 87
[그림 2-59] Plume 발생속도 및 온도에 따른 에너지 분포 88
[그림 2-60] 풍력발전단지 배치 구성안 89
[그림 2-61] 설비용량별 풍력발전량 시계열 89
[그림 2-62] Water Plume Tower에서의 Plume 확산 수치해석 결과 92
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