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목차
제1장 기술의 정의 및 기술 분류 17
1절 기술의 정의 17
1. 기술의 정의 및 필요성 17
2절 기술 분류 및 내용 26
1. 기술 분류 체계도 26
2. 기술 분류별 기술내용 31
제2장 국내외 동향 및 환경 분석 45
1절 국내외 정책동향 및 분석 45
1. 국내 수자원 개발 정책 동향 45
2. 국외 수자원 개발 정책 동향 50
2절 국내외 시장현황 및 전망 58
1. 해수담수화 산업시장 동향 58
3절 해수담수화 산업생태계 분석 66
1. 해수담수화 산업 구성 및 특징 66
2. PRO 및 MD(/MCr) 밸류체인별 특성 및 주요 플레이어 69
4절 국내외 기술동향 및 분석 91
1. 해수담수화 기술 동향 91
2. 해수담수화 신기술 동향 107
5절 논문 및 특허 분석 129
1. 국제학회 동향 129
2. 기술 특허분석 133
6절 연구개발 인프라 분석 148
1. 국토교통부 연구단(GMVP) 148
2. 정부출연연구소 151
3. 해수담수화 관련 센터 155
4. 국내전문가 현황 156
5. 국내 R&D 추진현황 159
7절 유사과제 분석 및 기존 기술(연구)와의 차별성 160
1. 유사 중복성 검토 및 기존 연구와의 차별성 160
8절 종합 분석 170
1. 종합 시사점 170
2. 이슈 173
제3장 압력지연삼투(PRO) 연구개발과제 구성 및 추진전략 174
1절 비전 및 목표 174
1. 비전 및 설정 근거 174
2. 목표 및 설정근거 175
2절 핵심요소기술(CTE) 선정 178
1. 후보과제 도출 178
2. 우선순위 선정 180
3절 연구개발 과제 구성 187
1. 과제 구성 187
4절 과제별 주요 내용 및 추진전략 190
1. 과제별 주요 내용 190
2. 최종 성과 및 대표기술 191
5절 과제간 연계관계 192
1. 압력지연삼투(PRO) 192
6절 기술로드맵 및 성과로드맵 193
1. 기술로드맵 193
2. 성과로드맵 194
7절 경쟁기술 분석 196
1. PRO 경쟁기술 분석 196
8절 연구과정상 위험요소 및 대응방안 198
1. PRO 플랜트 실증화 기술의 SWOT 분석 198
2. PRO 기술개발 위험요인 198
9절 성과활용 및 사업화전략(비지니스 모델 등) 201
1. 성과활용 201
2. 사업화 전략 202
제4장 압력지연삼투(PRO) 사전타당성 검토 207
1절 논리모형(Logic Model) 207
2절 정책적 타당성 210
3절 기술적 타당성 215
4절 경제적 타당성 217
1. PRO 기술 217
제5장 압력지연삼투(PRO) 소요예산 산정 236
1절 연구일정에 따른 인력투입 계획 236
1. 전체사업 인력투입 계획 236
2. 중점추진분야별 인력투입계획 237
2절 소요예산 산정 238
1. 압력지연삼투 공정 소요예산 산정 238
제6장 과제공모 방안 243
1절 과제제안 요구서(RFP) 243
1. 압력지연삼투(PRO) 과제 제안 요구서 : 총 정부출연금 29,000 백만원 기준 243
2절 연구단계별 평가기준(안) 255
제7장 막결정(MCr) 연구개발과제 구성 및 추진전략 256
1절 비전 및 목표 256
1. 비전 및 설정 근거 256
2. 목표 및 설정근거 257
2절 핵심요소기술(CTE) 선정 258
1. 후보과제 도출 258
2. 우선순위 선정 260
3절 연구개발 과제 구성 267
1. 과제 구성 267
4절 과제별 주요 내용 및 추진전략 270
1. 과제별 주요 내용 270
2. 최종 성과 및 대표기술 271
5절 과제간 연계관계 272
1. 막결정 기반 농축수 저방류(MCr 저방류) 272
6절 기술로드맵 및 성과로드맵 273
1. 기술로드맵 273
2. 성과로드맵 274
7절 경쟁기술 분석(MCr) 275
1. 경쟁기술 275
8절 연구과정상 위험요소 및 대응방안 276
1. SWOT 분석 276
2. MCr 기술개발 위험요인 276
9절 성과활용 및 사업화전략(비지니스 모델 등) 281
1. 성과활용 281
2. 사업화 전략 283
제8장 막결정(MCr) 사전타당성 검토 287
1절 논리모형(Logic Model) 287
2절 정책적 타당성 290
3절 기술적 타당성 295
4절 경제적 타당성 297
1. 유가자원의 회수측면에서의 경제성 분석 297
2. MCr 기술적인 측면에서의 경제성 분석 301
3. MCr 기술 편익분석 302
제9장 막결정(MCr) 소요예산 산정 311
1절 연구일정에 따른 인력투입 계획 311
1. 전체사업 인력투입 계획 311
2. 중점추진분야별 인력투입계획 312
2절 소요예산 산정 313
1. 막 결정 공정 소요예산 산정 313
제10장 막결정(MCr) 과제공모 방안 316
1절 과제제안 요구서(RFP) 316
1. 막결정(MCr) 과제 제안 요구서 : 총 정부출연금 10,000 백만원 기준 316
2절 연구단계별 평가기준(안) 326
표 2-1. 이스라엘의 대규모 해수담수화 플랜트 현황 51
표 2-2. 싱가포르의 수원 : 'Four National Taps' 52
표 2-3. 해수담수화 18개 시장 62
표 2-4. 중대형 프로젝트 담수화 비용_최고수준 및 전망 65
표 2-5. 국내 물 산업 부품·소재시장 현황 및 전망 69
표 2-6. 국내 기업 수주 주요 담수화 플랜트 프로젝트 77
표 2-7. 해수담수화 분야 전문가 센터 목록 88
표 2-8. 메가톤 프로젝트의 목표 96
표 2-9. 기존 RO 방식과 저압 2단 RO 방식의 비교 96
표 2-10. 고효율 에너지 회수장치 97
표 2-11. 메가톤 프로젝트의 하수처리 시스템 97
표 2-12. 해수담수화 농축수 배출에 대한 규제기준 104
표 2-13. 농축수 처리 건설비용 106
표 2-14. 메가톤 프로젝트의 PRO 효율 108
표 2-15. KAUST와 GS Inima의 파일럿 플랜트 비교 109
표 2-16. 개발된 PRO 막의 성능비교 111
표 2-17. MD 기술보유 기업 및 현황 112
표 2-18. 일본의 고염분 농축수의 막 탈염 기술 113
표 2-19. 해수담수화 관련 국제 학술발표회의 주제 129
표 2-20. 빅데이터 등 지능화 기술 활용 해수담수화 연구 논문 130
표 2-21. 상위출원인 TOP 7 주요 출원국가 출원비율 139
표 2-22. 상위출원인 TOP 7 주요 출원국가 출원비율 145
표 2-23. PRO 연구의 차별성 161
표 2-24. PRO 관련 국내연구현황 162
표 2-25. 기존 기술과의 차별성 165
표 2-26. MD 관련 기존 국내연구 현황 166
표 3-1. PRO 연구과제의 목표 및 성과지표 177
표 3-2. 기술수요조사 개요 179
표 3-3. 기술수요조사 발송 및 응답 개요 180
표 3-4. 우선순위 평가항목 및 비중 182
표 3-5. 우선순위 평가항목 및 정의 185
표 3-6. PRO 기술개발 세부 및 공동과제 189
표 4-1. 제 4차 수자원 장기종합계획 제 3차 수정계획 중 해수담수화 전략_발췌 211
표 4-2. 주요 수자원 확보 대안의 특징 및 한계 213
표 4-3. 국내·외 해수담수화 도입 시 반대 사례_이슈별 215
표 4-4. PRO 과제 성과목표 달성에 따른 편익유형 218
표 4-5. 개발 가능지점 해수담수화 사업 개발계획 219
표 4-6. [참고] 환경피해액 추정 사례_허베이스피릿호 유류사고 관련 220
표 4-7. 1인당 '생태계복원협력금' 평균 지불 의사액 222
표 4-8. 해수담수화 해양생태계 훼손(피해) 방지 편익추정을 위한 가정 223
표 4-9. 해수담수화 해양생태계 훼손(피해)에 대한 사회적 비용(총 7기) 224
표 4-10. 해수담수화 적기도입 편익추정을 위한 가정 226
표 4-11. 해수담수화 플랜트 적기 도입 편익(총 7기) 227
표 4-12. 담수 생산비용 저감 편익 산정을 위한 가정 230
표 4-13. PRO 기술 도입에 따른 담수 생산비용 저감 편익(총 7기) 230
표 4-14. PRO 기술 도입에 따른 시설비 증가(총 7기) 231
표 4-15. 편익도출 지표 요율 종합 232
표 4-16. PRO 과제 편익 도출결과 요약 235
표 4-17. PRO 과제 B/C Ratio 235
표 7-1. MCr 연구과제의 목표 및 성과지표 257
표 7-2. 기술수요조사 개요 259
표 7-3. 기술수요조사 발송 및 응답 개요 260
표 7-4. 우선순위 평가항목 및 비중 262
표 7-5. 우선순위 평가항목 및 정의 265
표 7-6. MCr 기술 개발 세부 및 공동과제 269
표 8-1. 제4차 수자원 장기종합계획 제 3차 수정계획 중 해수담수화 전략_발췌 291
표 8-2. 주요 수자원 확보 대안의 특징 및 한계 293
표 8-3. 국내·외 해수담수화 도입 시 반대 사례_이슈별 295
표 8-4. 주요 희소 원소 매장량, 연간 생산량 및 해수 용존량 산정 297
표 8-5. 주요 원소 별 해수 내 용존 농도 및 시장가격 비교 300
표 8-6. MCr 과제 성과목표 달성에 따른 편익유형 304
표 8-7. 편익도출 지표 요율 종합 305
표 8-8. 연구의 생산성 증대 효과 307
표 8-9. 편익도출 지표 요율 종합 308
표 8-10. MCr 기술 확보에 따른 국내 해수담수화 플랜트 도입량 증대 효과(총 2기) 309
표 8-11. MCr 과제 과제 편익 도출결과 요약 310
표 8-12. MCr 과제 B/C Ratio 310
그림 1-1. 압력지연삼투법(Pressure Retarded Osmosis, PRO) 개념도 18
그림 1-2. SWRO-PRO hybrid desalination system 19
그림 1-3. 막 증발법(Membrane Distillation, MD) 개념도 20
그림 1-4. 막 결정법(Membrane Crystallization, MCr) 개념도 21
그림 1-5. 기획대상 기술(PRO/MCr) 연구개발의 필요성 25
그림 2-1. 국토교통부 7대 신사업 46
그림 2-2. 국내 물 시장 규모 59
그림 2-3. 국내 물 산업 관련 제조업의 주요 업종별 사업체 수 59
그림 2-4. 물 산업 관련 제조업의 주요 업종별 수출액 59
그림 2-5. 세계 해수·기수 담수화 시장 규모 및 추이(GWI 2017) 60
그림 2-6. 전체 담수화 시설 규모 전망(GWI 2016) 60
그림 2-7. 중동국가별 해수담수화 시장 규모 현황 및 전망(GWI 2015) 61
그림 2-8. SWRO Cost Trends 65
그림 2-9. 해수담수화 산업의 구성 66
그림 2-10. 도레이케미칼 RO 막 70
그림 2-11. Aquaver 공정 71
그림 2-12. Aquaver사의 WTS-40 시스템을 사용한 서로 다른 농도수준의 바닷물 처리 72
그림 2-13. Memstill ® 프로세스 원리 도식(좌) 및 Memstill ® 모듈(우) 73
그림 2-14. LG화학 RO 막 73
그림 2-15. 에코니티 산업용 수처리 분리막 74
그림 2-16. 필로스의 주요 생산 막 시스템 74
그림 2-17. 세프라텍의 주요 생산·제작 제품 75
그림 2-18. 해수담수화 플랜트 사업 구조 76
그림 2-19. 해수담수화 플랜트 시장의 주요 플레이어('06~'12) 78
그림 2-20. Veolia 주요 수처리 사업 및 기술 영역 79
그림 2-21. IDE 주요 수처리 사업 및 기술 영역 79
그림 2-22. Hyflux의 주요 수처리 사업 및 기술 영역 80
그림 2-23. 두산중공업 RO 플랜트 80
그림 2-24. GS건설 SWRO-PRO 플랜트 81
그림 2-25. 포스코 광양 해수담수화 플랜트 82
그림 2-26. LG-히타치 MF/UF 멤브레인 83
그림 2-27. 효림산업 해수담수화 분야 주요 사업 및 기술 영역 84
그림 2-28. the ratio of EPC and EPC + O&M 85
그림 2-29. 하루 32만 톤의 식수를 생산할 수 있는 투아스프링 해수담수화 플랜트 86
그림 2-30. 담수방법별 시설 규모(GWI 2016) 91
그림 2-31. Statkraft사의 PRO 발전 파일럿 플랜트 전경 107
그림 2-32. KAUST PRO 파일럿 플랜트 개념도 109
그림 2-33. GMVP 연구단 연구 개념도 115
그림 2-34. (A) 실증 플랜트(240 ㎥/d), (B) 파일럿 플랜트(20 ㎥/d) 115
그림 2-35. 해수담수화 기술 논문 발표 동향 분석 131
그림 2-36. 압력지연삼투 기술 논문 발표 동향 분석 132
그림 2-37. 막증발 기술 논문 발표 동향 분석 132
그림 2-38. 해수담수화 기술 특허출원 동향 133
그림 2-39. 해수담수화 기술 국가별 특허출원 동향 133
그림 2-40. 해수담수화 기술 세부분류별 특허출원 동향 134
그림 2-41. 해수담수화 기술 세분류별 특허출원 동향 134
그림 2-42. 해수담수화 기술 특허출원 분석 135
그림 2-43. 국가별 특허 출원건수 136
그림 2-44. 연도별 특허 출원건수 137
그림 2-45. 압력지연삼투(PRO) 상위출원인 TOP 7 138
그림 2-46. IPC 코드 분류별 출원현황 140
그림 2-47. 압력지연삼투 기술 분야 부상성 평가 141
그림 2-48. 국가별 특허 출원건수 142
그림 2-49. 국가별-연도별 특허 출원건수 143
그림 2-50. 막증발법 상위출원인 TOP 7 144
그림 2-51. IPC 코드 분류별 출원현황 146
그림 2-52. 막증발법 기술 분야 부상성 평가 147
그림 2-53. GMVP 연구단 구성 149
그림 2-54. FOHC 연구단 구성 150
그림 2-55. KORAE 연구단 구성 151
그림 2-56. 농도와 가격으로 평가한 해수 내 자원회수의 경제적 타당성 평가 169
그림 3-1. PRO 연구개발의 비전 및 성과목표 174
그림 3-2. SWRO-PRO 실증파일럿 플랜트 조감도(예시) 175
그림 3-3. PRO 연구개발사업의 정량적인 성과목표 176
그림 3-4. 기술수요조사 방법 178
그림 3-5. 중점추진분야 수립절차 179
그림 3-6. PRO 수요조사서(과제카드) 양식 180
그림 3-7. 우선순위 선정방법 182
그림 3-8. PRO 과제 후보기술(안) 183
그림 3-9. 연구개발과제의 우선순위 도출 프로세스 184
그림 3-10. 평가지표 설계 프로세스 185
그림 3-11. PRO 추진과제 도출 187
그림 3-12. PRO 기술로드맵 193
그림 3-13. PRO 개발기술간 연계성 194
그림 3-14. PRO 성과로드맵 194
그림 3-15. PRO 기술 주요 TRM 195
그림 3-16. RED 기술이 개략적인 모식도 196
그림 3-17. RED 기술 발전의 역사 197
그림 3-18. PRO 공정 비즈니스 모델 캔버스 203
그림 3-19. SWRO-PRO 복합 해수담수화 플랜트 개념도 205
그림 3-20. SWRO-PRO 복합 해수담수화 플랜트 기술개발과 서비스 모델 206
그림 4-1. 논리모형의 기본구조 207
그림 4-2. 압력지연삼투(PRO) 연구개발 논리모형 208
그림 4-3. 플랜트 기술 실증연구의 특징 214
그림 4-4. 해수담수화 플랜트 반대 시위_미국 215
그림 4-5. 국내 해수담수화플랜트 적기 도입에 따른 조기 편익 창출 효과 225
그림 4-6. 역삼투(RO) 방식 해수담수화 프로세스의 생산 단가의 구성 228
그림 4-7. 세계 해수담수화 플랜트 시장규모 예측 233
그림 6-1. 연구개발 목표 244
그림 6-2. PRO 공정에 관한 연구개발 기술 로드맵 250
그림 6-3. 연구과제 성과물(수정) 251
그림 7-1. 기술수요조사 방법 258
그림 7-2. 중점추진분야 수립절차 259
그림 7-3. MCr 수요조사서(과제카드) 양식 260
그림 7-4. 우선순위 선정방법 262
그림 7-5. MCr 과제 후보기술(안) 263
그림 7-6. 연구개발과제의 우선순위 도출 프로세스 264
그림 7-7. 평가지표 설계 프로세스 265
그림 7-8. MCr 추진과제 도출 267
그림 7-9. MCr 기술로드맵 273
그림 7-10. MCr 성과로드맵 274
그림 7-11. 진공 증발 농축공정 모식도 275
그림 7-12. MCr 기술의 위험요인 및 대응방안 277
그림 7-13. 막 젖음의 분류 278
그림 7-14. MD 공정에서 오염 물질에 따른 fouling 메커니즘(좌측)과 fouling에 영향을... 279
그림 7-15. 성과 활용 및 사업화 전략 281
그림 7-16. MCr 공정 비즈니스 모델 캔버스 283
그림 7-17. MCr 공정 플랜트 실증화 기술의 비즈니스 모델 284
그림 7-18. SWRO-MCr 복합 해수담수화 플랜트 기술개발과 서비스 모델 286
그림 8-1. 논리모형의 기본구조 287
그림 8-2. 막 결정(MCr) 연구개발 논리모형 288
그림 8-3. 플랜트 기술 실증연구의 특징 294
그림 8-4. 해수담수화 플랜트 반대 시위_미국 295
그림 8-5. (위) 희귀 원소 별 매장량과 해양용존량의 비율, (아래) 희귀 원소 별 연간... 299
그림 8-6. 막결정 공정 프로세스 개념도 302
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