표제지
목차
요약문 11
Ⅰ. 연구의 개요 13
1. 연구의 배경과 목적 13
1.1. 연구배경 13
1.2. 연구 목적 15
2. 연구의 주요 내용과 방법 15
2.1. 연구의 주요 내용 15
2.2. 연구 방법 16
2.3. 연구 수행 체계 16
Ⅱ. 미세조류 수질개선 및 에너지화 현황 17
1. 미세조류 수질개선과 미세조류 증식환경 17
1.1. 미세조류를 이용한 수질개선 18
1.2. 수계에서의 미세조류 증식 환경 30
2. 미세조류를 이용한 바이오에너지 생산 32
2.1. 국외 현황 32
2.2. 국내 현황 34
Ⅲ. 미세조류 도암댐 수질개선과 신재생에너지 생산 잠재성 36
1. 도암댐 수질개선의 필요성 36
1.1. 도암댐 일반 현황 36
1.2. 도암댐 수질개선의 필요성 38
1.3. 도암댐 수질현황 41
1.4. 도암댐 상류의 오염원 45
2. 미세조류 수질개선과 미세조류 생산 잠재성 46
2.1. 미세조류를 이용한 도암댐의 수질개선능 조사 46
2.2. 미세조류 부산물의 활용 56
3. 기타 수질개선 방안 57
4. 신재생에너지 생산 잠재성 61
4.1. 도암댐 강릉수력발전 현황 61
4.2. 수상태양광발전 63
4.3. 도암댐 수상태양광발전 잠재성 69
Ⅳ. 도암댐 수질개선 및 신재생에너지 생산 방향 73
1. 미세조류 도암댐 수질개선 및 신재생에너지 생산 기본 방향 73
2. 도암댐 수질개선 방향 75
2.1. 대관령하수종말처리장 수질개선 75
2.2. 도암댐 수질개선 77
2.3. 인공습지 조성 방안 79
2.4. 미세조류 부산물의 활용 82
2.5. 미세조류 수질개선을 위한 향후 연구방안 88
3. 신재생에너지 생산 방향 89
3.1. 도암댐 수역을 활용한 태양광발전 89
3.2. 수질처리 공정의 침사지를 활용한 태양광발전 90
Ⅴ. 도암댐 수력발전 재개를 위한 제언 91
1. 도암댐 발전 재개의 필요성 91
1.1. 도암댐과 남대천의 수질현황 91
1.2. 수자원의 활용 필요성 93
1.3. 도암댐 수력발전 중단에 따른 경제적인 손실 94
2. 도암댐 수력발전 재개를 위한 접근 방향 94
2.1. 수자원 확보와 전력생산을 위한 강릉시의 전향적 자세 94
2.2. 도암댐 발전재개에 의한 환경피해 조사 95
2.3. 발전수의 수질개선을 위한 생태공원(습지), 주민 복지공간 등 조성 95
Ⅵ. 결론 96
참고문헌 99
Abstract 100
판권기 104
〈표 Ⅱ-1〉 하수 등 폐수처리 방식의 특징 비교 19
〈표 Ⅲ-1〉 강릉수력발전소 현황 38
〈표 Ⅲ-2〉 호소수 생활환경 수질기준(환경정책기본법 시행령) 40
〈표 Ⅲ-3〉 도암댐 유역의 수질 44
〈표 Ⅲ-4〉 미세조류 바이오디젤 및 유용물질 생산 57
〈표 Ⅲ-5〉 습지의 환경, 생태적 기능 57
〈표 Ⅲ-6〉 미세조류를 이용한 수질개선의 기본 가정 61
〈표 Ⅲ-7〉 2011년 발전원별 전력구입실적(전력시장구입) 63
〈표 Ⅲ-8〉 연도별 발전원별 전력거래단가 추이 63
〈표 Ⅲ-9〉 연도별 신재생에너지 의무공급 비율 64
〈표 Ⅲ-10〉 태양광 분야 별도 의무공급량 64
〈표 Ⅲ-11〉 태양광 분야별 의무공급량 65
〈표 Ⅲ-12〉 수상태양광 시설비 71
〈표 Ⅲ-13〉 수상태양광 경제성 분석 72
〈표 Ⅳ-1〉 수질개선 공정(안) 80
〈표 Ⅳ-2〉 목표수질(호소수 수질기준) 80
〈표 Ⅳ-3〉 미세조류 생리활성 물질과 응용 85
〈표 Ⅳ-4〉 미세조류 기능성 식품 시장 규모 85
〈표 Ⅳ-5〉 국가별 미세조류 첨가 화장품 87
〈그림 Ⅰ-1〉 연구 수행 체계도 16
〈그림 Ⅱ-1〉 미국의 ASP로 운영한 미세조류 배양시설의 모식도 18
〈그림 Ⅱ-2〉 Aquaflow Bionomic사의 미세조류 수질처리 및 에너지생산 시스템 20
〈그림 Ⅱ-3〉 미세조류를 이용한 하수처리를 위해 수차를 가동하는 모습 20
〈그림 Ⅱ-4〉 뉴질랜드 Blenheim 미세조류 하수처리장 전경 21
〈그림 Ⅱ-5〉 미세조류 수확기 및 생산 21
〈그림 Ⅱ-6〉 NIWA의 미세조류 수질개선 모식도 22
〈그림 Ⅱ-7〉 NIWA의 미세조류 하수처리 시스템(1.25ha×4) 22
〈그림 Ⅱ-8〉 미국 Hopewell Regional Wastewater Treatment Plant 23
〈그림 Ⅱ-9〉 Chlorella vulgaris에 의한 질소 제거 25
〈그림 Ⅱ-10〉 Chlorella vulgaris에 의한 인 제거 25
〈그림 Ⅱ-11〉 해양미세조류 Nannochlorpsis sp.를 이용한 수질개선 26
〈그림 Ⅱ-12〉 Phormidium parchydematicum TB164의 광학현미경 사진 27
〈그림 Ⅱ-13〉 미세조류의 탁도제거능 28
〈그림 Ⅱ-14〉 미세조류 조체농도에 따른 탁도제거능 28
〈그림 Ⅱ-15〉 탁도물질을 흡착한 미세조류의 전자현미경 사진(실험 초기, 0 시간) 29
〈그림 Ⅱ-16〉 탁도물질을 흡착한 미세조류의 전자현미경 사진(실험 후기, 24시간 후) 29
〈그림 Ⅱ-17〉 수온에 따른 클로로필-α 농도 30
〈그림 Ⅱ-18〉 COD 농도에 따른 클로리필-α 농도 31
〈그림 Ⅱ-19〉 TP 농도에 따른 클로로필-α 농도 31
〈그림 Ⅱ-20〉 N/P 비율에 따른 클로로필-α 농도 32
〈그림 Ⅱ-21〉 사파이어에너지의 미세조류 배양시설 34
〈그림 Ⅱ-22〉 한국남부발전사의 미세조류 옥외 배양장 전경(왼쪽)과 미세조류 연구센터(오른쪽) 35
〈그림 Ⅲ-1〉 도암댐 및 강릉수력발전소 위치도 37
〈그림 Ⅲ-2〉 도암댐 유역별 DO 농도 추이 41
〈그림 Ⅲ-3〉 도암댐 유역별 TN 농도 추이 42
〈그림 Ⅲ-4〉 도암댐 유역별 TP 농도 추이 42
〈그림 Ⅲ-5〉 도암댐 유역별 BOD 농도 추이 43
〈그림 Ⅲ-6〉 도암댐 유역별 COD 농도 추이 43
〈그림 Ⅲ-7〉 하천수(R), 하수처리수(S), 위생처리수(L)에 대한 미세조류 수질개선능 46
〈그림 Ⅲ-8〉 실험에 사용된 미세조류 48
〈그림 Ⅲ-9〉 수질분석 사진 50
〈그림 Ⅲ-10〉 배양일에 따른 세포 중량 51
〈그림 Ⅲ-11〉 배양일에 따른 chlorophyll α 값의 변화 52
〈그림 Ⅲ-12〉 실험 기간 동안 TN의 함량 변화 53
〈그림 Ⅲ-13〉 TN의 제거율 54
〈그림 Ⅲ-14〉 실험 기간 동안 TP의 함량 변화 54
〈그림 Ⅲ-15〉 TP의 제거율 55
〈그림 Ⅲ-16〉 미세조류의 바이오디젤 생산성 56
〈그림 Ⅲ-17〉 인공습지의 모습 58
〈그림 Ⅲ-18〉 지표흐름형습지(위)와 지하흐름형습지(아래) 59
〈그림 Ⅲ-19〉 대청호로 유입되는 오염원을 차단하기 위한 인공 습지(대전 동구) 60
〈그림 Ⅲ-20〉 회야댐 상류의 인공습지(울산시) 60
〈그림 Ⅲ-21〉 경기도 경안천 하류 인공습지 61
〈그림 Ⅲ-22〉 강릉수력발전소 원리 62
〈그림 Ⅲ-23〉 수상태양광 발전 원리 66
〈그림 Ⅲ-24〉 100kW 실증모델 및 500kW 상용화 모델 67
〈그림 Ⅲ-25〉 당진화력발전소 1MW 수상태양광 68
〈그림 Ⅲ-26〉 수상 회전식 태양광 발전 시스템 조감도 69
〈그림 Ⅲ-27〉 도암댐 내의 수상태양광 설치 위치(A 지역, 4MW; B 지역 1.5MW 시설 가능) 70
〈그림 Ⅲ-28〉 철구조물을 사용하지 않는 모듈형 부상시설 70
〈그림 Ⅳ-1〉 수질개선 공정 76
〈그림 Ⅳ-2〉 도암댐 방류수의 수질개선 공정 79
〈그림 Ⅳ-3〉 미세조류 응용 분야 84
〈그림 Ⅳ-4〉 미세조류 식품분야 활용과 전망 88
〈그림 Ⅴ-1〉 강릉 남대천 상, 하류의 TN(2012년 평균, 송천은 2012. 1~2012. 9 평균) 92
〈그림 Ⅴ-2〉 강릉 남대천 상, 하류의 TP(2012년 평균, 송천은 2012. 1~2012. 9 평균) 93