초록 ▼

1. 최종목표
하천은 오랜 세월동안 인간의 삶과 문화의 중심지 역할을 수행하였으며, 환경적, 생태적으로도 중요한 가치를 지닌 천연자원이다. 최근 하천의 가치에 대한 인식이 변화하고 하천정비의 목적이 단순히 치수나 이수뿐만 아니라 다양한 환경적 잠재기능을 복원시킬 수 있는 방향으로 전환이 요구되고 있다. 그 일례로서 최근 국가에서 시행하고 있는 하천정비 사업은 「4대강 살리기 프로젝트」와 같이 치수, 통수 기능은 물론 주변 자연생태계의 보전,복원, 수변 친수공간 형성 등 환경친화적 기능들이 강조되고 있다. 하지만 기존에 치수 및

1. 최종목표
하천은 오랜 세월동안 인간의 삶과 문화의 중심지 역할을 수행하였으며, 환경적, 생태적으로도 중요한 가치를 지닌 천연자원이다. 최근 하천의 가치에 대한 인식이 변화하고 하천정비의 목적이 단순히 치수나 이수뿐만 아니라 다양한 환경적 잠재기능을 복원시킬 수 있는 방향으로 전환이 요구되고 있다. 그 일례로서 최근 국가에서 시행하고 있는 하천정비 사업은 「4대강 살리기 프로젝트」와 같이 치수, 통수 기능은 물론 주변 자연생태계의 보전,복원, 수변 친수공간 형성 등 환경친화적 기능들이 강조되고 있다. 하지만 기존에 치수 및 이수를 목적으로 하천에 시공되는 콘크리트 2차 제품(호안블록, 사면보호용 옹벽블록, 어도·어소블록, 세굴방지블록)은 대부분 내부 구조가 밀실한 일반콘크리트로 구성되어 있어, 호안 및 사면보호 등의 구조적 안정성과 치수성능은 우수하나 식물의 생육곤란, 주변 자연 생태계의 파괴 및 단절, 지중 사막화의 초래, 미관 저해 등의 문제점을 내포하고 있다. 따라서 본 기술개발에서는 콘크리트 복합체 내부에 다량의 연속공극을 인위적으로 형성시켜 식물 및 생물의 서식기반 제공 효과가 있는 다공질의 포러스콘크리트와 대사작용 및 항산화작용에 의해 유기오염물질을 분해시켜 오염된 하천수의 수질정화 효과가 있는 복합 유용미생물을 동시에 이용하여 하천호안 보호소재로서의 구조적 기능을 만족시키고 동시에 하천생태복원 성능이 우수한 콘크리트 2차제품을 개발하고자 한다.
2. 개발내용 및 결과
본 기술내용 및 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 복합유용미생물의 최적배양조건 도출 및 적용성 평가 : EM의 원활한 배양을 위한 온도, pH, 혼합방법 및 시간, 미생물간 혼입비율 등의 최적배양조건을 도출하였으며, 배양된 EM을 친환경 콘크리트에 활용하기 위한 가능성 검증과 적용을 위한 제조기법을 도출하였다.
2) 복합 유용미생물을 이용한 포러스콘크리트의 배합요인별 물성평가 및 최적 제조기술 도출 : EM을 이용한 POC의 배합요인별에 따른 공극률, 투수계수, 형성 공극경, 압축강도, 휨강도, 내구성 등의 공학적 성능 분석과 성능개선을 위한 보강요소의 적용성을 정량적으로 분석하여 제품화를 위한 용도별 최적 제조조건을 도출하였다.
3) 복합 유용미생물을 이용한 포러스콘크리트의 하천생태계 복원 성능 평가 : EM을 활용한 포러스콘크리트의 설계공극률, 골재입도 및 EM 혼입조건에 따른 식물의 발아특성, 기간별 생육특성 그리고 식생면적비율 등을 분석하여 EM POC의 우수한 식생성능의 규명과 현장 적용을 위한 매트릭스 요인별 최적 조건을 도출하였다. 그리고 EM POC의 총질소 및 총인 제거율 등 하천수의 수질정화 효과를 객관적으로 분석하고 그 성능을 입증하였다.
4) 복합 유용미생물을 이용한 하천생태복원용 콘크리트 2차 제품의 최적 생산시스템 구축, 시제품 제작 및 구조 안정성 검토 : EM POC의 제품화를 위한 콘크리트 2차 제품의 최적 생산시스템을 구축하여 용도별 시제품을 개발하였고, 실질적인 현장적용을 위하여 사면에 대한 구조안정성을 검토하여 기본 설계자료를 확보, 구축하였다.
5) 복합 유용미생물을 이용한 하천생태복원용 콘크리트 2차 제품의 현장적용 및 모니터링 : 본 연구결과를 토대로 제작된 용도별 시제품(식생용, 수질정화용)을 경기도 용인시 및 여주군에 위치한 하천현장에 시험시공을 하여 성능평가를 실시하였으며, 본 현장적용 성능평가를 통해 개발기술의 하천생태계 복원성능을 검증하였다.
3. 사업성과
？ 기술적 성과
1) 복합 유용미생물의 최적 배양기술 및 콘크리트용 소재로의 적용기술 확보-선행된 기초연구 및 해외 연구사례를 토대로 유용 미생물이 원활하게 배양될 수 있는 최적 환경조건을 도출하고, 이를 포러스콘크리트용 소재로 적용하기 위한 최적 혼입조건 및 적용기술을 확보하였다. 따라서 종래 일본에서 개발되어 적용되던 기술을 국산화 하였으며 이를 통해 기술이전 비용의 절감은 물론 국내 관련 산업체의 기술력 향상에 기여할 것으로 기대된다.
2) 복합 유용미생물을 이용한 하천생태 복원용 포러스콘크리트의 최적 제조기술 도출- 개발기술의 상용화 용도인 하천호안블록, 세굴방지용 블록, 어도어소블록 등 각각의 용도별에 따른 최적 설계공극률, 골재입도 조건, 적정 혼합 및 성형조건, 최적 배합설계 기법 도출 등 본 연구 성과를 제품화하기 위한 최적 배합조건 및 제조기법을 도출하여 안정적인 품질확보와 실질적인 상용화를 위한 제조기술을 확보하였다.
3) 복합 유용미생물을 이용한 하천생태 복원용 콘크리트 2차 제품의 식생 및 수질정화 성능평가와 현장적용성능 평가를 통해 개발기술의 하천생태계 복원성능 규명- Lab Scale의 식생 및 수질정화 성능평가를 통해 개발기술의 제품화를 위한 최적 조건을 도출하고 이를 시제품화하여 현장에 적용하였으며, 설치 후 계속적인 모니터링을 실시하여 개발기술의 하천생태계 복원성능을 객관적으로 규명함으로서 본 연구에 의해 개발된 제품의 실질적인 하천생태계 복원 성능을 확보하였다.
4) 개발기술 활용 시제품이 설계 및 시공관리 지침(안) 확보-본 연구를 통해 개발된 시제품을 현장에 적용하기 위하여 이론적 메커니즘에 근거한 구조 안정성을 평가한 결과 하천호안에 대한 사면안정성이 우수함을 확인하였으며 이를 통해 기초 설계자료를 확보하였다. 그리고 개발 제품의 우수한 시공성 확보 및 안정적인 품질확보를 위한 시공관리 지침(안)을 본 연구를 통해 제안하였다.
？ 경제적 성과
1) 생산성 향상을 통한 비용 절감효과-복합 유용미생물을 이용한 하천생태 복원용 콘크리트 2차 제품의 제조를 위한 최적 혼합 및 성형기법의 도출과 생산시스템의 구축으로 제품의 성능은 극대화 시키면서 생산효율도 동시에 개선시킬 수 있는 시스템을 구축함으로서 용도별 제품 생산시 소요되는 경비를 절감시킬 수 있을 것으로 판단된다.
2) 산업부산물의 활용 통한 제품의 가격경쟁력 확보-초기강도 증진, 재료분리 저항성 향상 및 수량 안정성 등의 장점을 갖고 있으며 제철산업의 부산물인 슬래그를 고분말화 하여 제조된 고분말도 슬래그시멘트를 주요 사용 결합재로 적용함으로서 기존 보통 포틀랜드 시멘트 대비 제품의 제조비용 절감이 기대되고 또한 제품의 고내구성화를 통한 유지관리 비용의 절감이 기대된다.
？ 사회적 성과(일자리 창출 등)
1) 하천생태계의 조기복원을 통한 유무형의 경제적 가치 창출-기존 제품에 비하여 조기에 하천생태계를 활성화 할 수 있는 다양한 제품군의 개발 및 적용을 통해 하천 환경 개선 및 오염된 하천수의 정화에 소요되는 환경복원 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 친환경적인 친수공간 조성으로 인접거주민의 삶의 질 개선 등 유무형의 경제적 가치 창출 효과가 기대된다.
2) 하천생태계복원 성능이 우수한 제품의 상용화를 통한 매출증대와 신규고용창출-기존 제품에 비하여 하천생태계 복원성능이 탁월하고 호안 구조물로서의 공학적 성능이 우수한 제품의 개발을 통해 참여기업의 신규시장 진입, 매출 향상이 기대되며, 본 개발기술 및 제품의 실질적인 상용화를 통해 기업의 신규인력 채용효과가 기대된다.
4. 기술개발결과 활용계획
1) 개발 기술의 지식재산권 획득 및 품질인증-현재 본 기술개발의 성과물로서 출원중에 있는 “복합유용미생물과 기능성 담체를 활용한 다공질콘크리트 조성물 및 이를 통해 제조된 하천생태복원용 다공질 콘크리트 블록 (출원번호10-2010-0046123)”, “하천 수질정화 및 어소공간 조성용 다기능 환경 블록(출원번호 : 20-2010-0004381)“ 등의 지식재산권을 획득하고, 본 연구를 통해 습득된 연구결과를 토대로 제품의 품질을 인증 할 수 있는 NET(New Excellent Technology), 조달우수제품 인증 및 각종 기능성 인증마크획득을 위해 품질개선 및 다양한 제품군 개발을 위한 지속적인 기술투자를 실시할 예정이다.
2) 지속적 기술개발 및 대외영업망 구축-개발된 복합 유용미생물을 이용한 하천생태 복원용 콘크리트 2차 제품의 제조 및 제품화 기술을 토대로 지속적인 친환경 성능 개선 및 경제성 확보방안을 도출하여 개발기술의 고품질화, 다양한 용도개발 및 경제성 확보 등을 통해 개발제품의 대외판로를 개척하며, 지역을 거점으로 영업망을 확충하여 관련 개발 기술을 중장기적으로 성장시키고자 한다.

목차 Contents

• 표지...1
• 최종보고서 제출서...2
• 사업비사용실적보고서...3
• 개발결과의견서...12
• 최종보고요약서(초록)...13
• 목차...15
• 제 1 장 서론...17
• 제 1 절 기술개발의 개요...17
• 제 2 절 기술개발의 필요성 및 중요성...18
• 제 3 절 관련기술개발 현황...23
• 제 4 절 기술개발의 목표...27
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...30
• 제 1 절 하천생태계 복원용 소재로서의 적용 메커니즘 분석...30
• 1.1 환경친화형 포러스콘크리트(Porous Concrete, POC)...30
• 1.2 복합 유용미생물(Effective Micro-organism, EM)...41
• 제 2 절 복합 유용미생물(Effective Micro-organism, EM)의 최적 배양기법 분석...67
• 2.1 복합 유용미생물의 선정...68
• 2.2 복합유용미생물의 최적배양조건 분석...70
• 2.3 최적 EM 배양액의 미생물 동정분석...75
• 제 3 절 포러스콘크리트의 친환경 소재로서 복합 유용미생물 배양액의 적용성 평가...87
• 3.1 복합 유용미생물(EM)을 활용한 시멘트페이스트의 물성평가...87
• 3.2 복합 유용미생물(EM)을 활용한 포러스콘크리트의 물성 평가...92
• 3.3 복합 유용미생물을 활용한 포러스콘크리트의 미생물 생육특성 평가...99
• 제 4 절 복합 유용미생물을 이용한 포러스콘크리트의 배합요인별 물성평가 및 최적 제조기술 도출...109
• 4.1 복합 유용미생물(EM)을 이용한 포러스콘크리트의 배합요인별(용도별) 물리.역학적 특성분석...109
• 4.2 복합 유용미생물(EM)을 이용한 포러스콘크리트의 성능(강도)개선 기법 분석...123
• 4.3 복합 유용미생물(EM)을 이용한 포러스콘크리트의 내구성능 분석...136
• 4.4 기능성 담체의 적용에 따른 복합 유용미생물 활용 포러스콘크리트의 특성분석...146
• 4.5 복합 유용미생물을 활용한 포러스콘크리트의 배합설계기법 제시 및 용도별 최적 배합조건 도출 ...151
• 제 5 절 복합 유용미생물을 이용한 포러스콘크리트의 하천생태계 복원 성능 평가...159
• 5.1 복합 유용미생물을 이용한 포러스콘크리트의 식생성능 평가...159
• 5.2 복합 유용미생물을 이용한 포러스콘크리트의 수질정화 성능 평가...179
• 5.3 복합 유용미생물을 이용한 포러스콘크리트의 유해안정성 평가...201
• 제 6 절 복합 유용미생물을 이용한 하천생태복원용 콘크리트 2차 제품의 최적 생산시스템 구축 및 용도별 시제품 제작...205
• 6.1 복합 유용미생물을 이용한 하천생태복원용 콘크리트 2차 제품의 최적 생산시스템 구축...205
• 6.2 복합 유용미생물 이용한 하천생태복원용 콘크리트 2차 제품의 용도별 시제품 제작...208
• 제 7 절 복합 유용미생물을 이용한 하천생태복원용 콘크리트 2차 제품의 현장적용을 위한 구조 안정성 검토...220
• 7.1 이엠에코 바이오블록 A형(하천호안블록용)의 비탈면 안정성 검토...220
• 7.2 이엠에코 축조블록 A형(옹벽용)의 비탈면 안정성 검토...225
• 제 8 절 복합 유용미생물을 이용한 하천생태복원용 콘크리트 2차 제품의 현장적용 및 모니터링...230
• 8.1 이엠에코 바이블록 A형의 현장적용 및 모니터링...230
• 8.2 이엠에코 수질정화용 블록의 현장적용 및 모니터링...245
• 제 9 절 복합 유용미생물을 이용한 하천생태복원용 콘크리트 2차 제품의 시공관리 지침(안)...257
• 제 3 장 사업성과...263
• 제 1 절 기술적 성과...263
• 제 2 절 경제.산업적 성과...264
• 제 3 절 향후추진계획...265
• 제 4 장 결 론...266
• 제 1 절 복합 유용미생물의 최적 배양기법 분석...266
• 제 2 절 포러스콘크리트의 친환경 소재로서 복합 유용미생물 배양액의 적용성 평가...266
• 제 3 절 복합 유용미생물을 이용한 포러스콘크리트의 배합요인별 물성평가 및 최적 제조기술 도출...267
• 제 4 절 복합 유용미생물을 이용한 포러스콘크리트의 하천생태계 복원 성능 평가...268
• 제 5 절 복합 유용미생물을 이용한 하천생태복원용 콘크리트 2차 제품의 최적 생산 시스템 구축, 시제품 제작 및 구조 안정성 검토...269
• 제 6 절 복합 유용미생물을 이용한 하천생태복원용 콘크리트 2차 제품의 현장적용 및 모니터링...269
• 제 7 절 복합 유용미생물을 이용한 하천생태복원용 콘크리트 2차 제품의 시공관리지침(안)...270
• 참고문헌...271