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Kafe 바로가기주관연구기관 | 건국대학교 KonKuk University |
---|---|
연구책임자 | 김형주 |
참여연구자 | 김호현 , 방성원 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2022-01 |
과제시작연도 | 2021 |
주관부처 | 산림청 Korea Forest Service |
등록번호 | TRKO202200004674 |
과제고유번호 | 1405004700 |
사업명 | 미세먼지 국민 아이디어 R&D사업 |
DB 구축일자 | 2022-07-02 |
키워드 | 식물.미세먼지.인공토양.식물활성측정센서.실내 공기 질.Plants.Particulate matter.Artificial soil.Plant monitoring sensors.Indoor air quality. |
□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
광합성 활성 식물을 이용한 실내외 미세먼지 제거 시스템의 개발
○ 전체 내용
1. 인공토양 개발
2. 미세먼지 제거용 식물 선정
3. 식물 시스템 시제품 디자인 구성 및 개발
4. 센서 이용 최적 활성도 유지 및 미세먼지 저감성 연관확인
5. 세척에 의한 미세먼지 탈착 효과 및 안정적 운용 확인
6. 적용 공간 별 다양한 형태의 시제품 제작
7. 1차 시제품 운용, 평가 및 성능 개선 (lab scale, 실내외 등)
8. 2
□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
광합성 활성 식물을 이용한 실내외 미세먼지 제거 시스템의 개발
○ 전체 내용
1. 인공토양 개발
2. 미세먼지 제거용 식물 선정
3. 식물 시스템 시제품 디자인 구성 및 개발
4. 센서 이용 최적 활성도 유지 및 미세먼지 저감성 연관확인
5. 세척에 의한 미세먼지 탈착 효과 및 안정적 운용 확인
6. 적용 공간 별 다양한 형태의 시제품 제작
7. 1차 시제품 운용, 평가 및 성능 개선 (lab scale, 실내외 등)
8. 2차 시제품 개발 및 운용 평가
9. 내구성 및 운용 안정성 평가
10. 최종 시스템 공인기관 검증 평가 및 기존 식물 이용 공기정화 장치와 비교
○ 1년차
□ 목표
1. 미세먼지 저감 식물 식재용 인공토양 및 식생배지 개발
2. 인공토양을 사용한 식물의 미세먼지 제거효과 분석
3. 미세먼지 저감 식물 선정
4. IoT 장비를 활용한 미세먼지 저감 효과 사전 검증 대상 선정 및 테스트베드 구축
5. IoT 장비를 활용한 실내공기오염물지 변화 및 패턴 분석
6. 관련 시장 조사
7. 1차 시제품 개발 및 미세먼지 제거 효과 평가
□ 내용
1. 바이오차 배합 비율 차이에 따른 식물 생육 평가
2. 인공토양과 접지를 사용한 식생배지 개발
3. 인공토양의 독성 평가 및 미생물 군집 분석
4. 바이오차 적용 및 식물 종류에 따른 미세먼지 저감 효과 (가든포유 제작 구버전 바이오필터 시스템)
5. Multi-path 바이오필터 시스템
6. 식물 활성도 및 미세먼지 저감 측정
7. 미세먼지 저감 식물 선정
8. IoT 센싱 장비를 활용한 실내공기 오염물질 실시간 모니터링 대상 선정
9. IoT 센싱 장비를 활용한 실내공기 오염물질 실시간 모니터링 테스트 베드 구축
10. 동대문역사문화공원역 수집 데이터 지수화 결과 요약
11. 도당중학교 수집 데이터 기초 통계 분석 결과 요약
12. 국내의 식물을 이용한 공기청정기 개발 현황 조사
13. 외국의 식물을 이용한 공기청정기 개발 현황 조사
14. Bio-Wall 구성
15. 식물 종류에 따른 미세먼지 제거효과 분석 (가든포유 제작 신버전 바이오필터 시스템)
16. 식물량에 따른 미세먼지 제거 효율 평가
○ 2년차
□ 목표
1. 식물 세척 방법 및 이를 통한 장기적 미세먼지 저감 효과 확인
2. 식물 활성도 측정을 통한 최적 식물 활성 유지 및 이를 통한 미세먼지 제거 최적화 방안 모색
3. 미세먼지 거동 확인
4. 미세먼지 제거용 바이오필터 시스템 시제품 개발 및 효과 확인
5. 시제품 현장 적용 평가를 통한 오염물질 변화 패턴 및 저감효과 분석
6. 식물 활용에 따른 수요자 만족도 조사 및 분석
7. 동대문 역사 문화공원역 현장 적용 효과 평가
8. 도당중학교 현장 적용 효과 평가
9. 동대문역사문화공원역 이용자 만족도 설문조사 분석
10. 1차 시제품의 문제점이 보완된 2차 시제품 개발
11. 제작된 시제품의 현장 운용 및 미세먼지 저감효과 평가
□ 내용
1. 식물 세척 방법 개발
2. 세척 방법에 따른 미세먼지 저감 효과 분석
3. 인공토양을 적용한 식물 활성도 및 미세먼지 저감 측정
4. 파장에 따른 식물 성장 및 활성도 측정
5. 식물 활성도 측정을 위한 센서 제작
6. Fluorescent bead를 사용한 식물 내 입자 거동 확인
7. 인공토양을 적용한 식물의 미세먼지 저감 확인
8. 가든포유 new 바이오필터를 이용한 미세먼지 제거
9. 건국대 미세먼지 저감 시제품 제작
10. 미세먼지 저감 식물 시제품 현장 적용 테스트 베드 조성
11. 시제품의 실생활 적용을 통한 장기 운영 시 오염물질 제거능 및 효과 평가 분석
12. 동대문역사문화공원역 쉼터 공간 이용자 대상 만족도 설문조사 수행 및 분석
13. 가든포유 2차 시제품 개발
14. 목본성 식물 적용
15. 가든포유 2차 시제품 동대문역사문화공원 및 도당중학교 현장운용
○ 3년차
□ 목표
1. 급수 및 빛 조사에 따른 미세먼지 제거
2. 식물에 의한 미세입자 거동 평가
3. 건국대 시제품 개발 및 운용
4. Open-system 화분 제조
5. 식물활성도의 측정 및 모바일 연동
6. 시제품 운용 중 발생한 문제점 확인 및 보완 반복 진행
7. 최종 개발된 미세먼지 저감 제품의 성능 확인, 지표평가 및 기존 제품 대비 경쟁력 평가
8. 최종 개발 제품의 현장 적용을 통한 실생활 이용성 및 제품평가
9. 식물 활용에 따른 수요자 만족도 조사 및 분석(Ⅱ)
10. 개선 사항이 보완된 최종 시제품 성능 확인 및 개선
11. 벽면녹화 제품 및 Bio-Wall Soop-W에 사용가능한 목본식물의 검증
12. 공인성적서 발급을 통한 성능 검증
13. 서울국제발명전시회 출품
□ 내용
1. 급수 및 광원 유무에 따른 미세먼지, 이산화탄소, VOCs의 제거성능 평가
2. Polyhydroxybutyrate (PHB) microparticles의 농도에 따른 식물내 입자 거동 확인
3. 식물 급수 조건에 따른 PHB microparticles의 식물 구간별 PHB농도 확인
4. 식물 조건에 따른 PHB microparticles의 식물의 흡수율 확인
5. 식물 및 바이오차 유동 필터 적용 미세먼지 저감 시제품의 실내공기오염 제거능 확인
6. 식물 및 바이오차 유동 필터 적용 미세먼지 저감 시제품의 부유미생물 제거능 확인
7. 건국대 Open-system 화분 제조 및 출력
8. 건국대 Open-system 화분의 CFD (Computational fluid dynamics) 평가
9. 모바일 애플리케이션을 통한 식물 활성도 확인
10. 식물 기반 바이오필터 시스템의 급수 시스템 개선
11. 장기운용을 통한 최종 시제품의 미세먼지, 이산화탄소, VOCs 제거 및 온도 습도 유지 평가
12. 최종 개발 제품의 동대문역사문화공원역 적용을 통한 실생활 이용성 및 제품 평가
13. 최종 개발 제품의 도당중학교 적용을 통한 실생활 이용성 및 제품 평가
14. 최종 개발 제품의 잠실초등학교 적용을 통한 실생활 이용성 및 제품 평가
15. 타 식물 공기정화시스템과의 비교를 통한 실생활 이용성 및 최종 시제품 평가 및 검증
16. 최종 Bio-Wall Soop-W 시제품 제작
17. EUT 접지 전 후 전원 인가 시험
18. 현장적용을 통한 목본식물의 적용 가능성 검증
19. 공인성적서 발급을 통한 성능 검증
20. 서울국제발명전시회 출품
□ 연구개발성과
- 논문 게재 (SCIE 및 비SCIE)
- 특허 출원 및 특허 등록
- 시제품 개발
- 디자인 출원
- 기술실시(이전)
- 국내학술발표
- 시책건의
- 고용창출
- 매출 (사업화에 따른 매출)
- 제품인증
- 홍보 성과
□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
연구개발성과 활용계획
○ 미래원천기술 확보
- 최근 미세먼지, 초미세먼지 오염도 증가로 인하여 인체 건강을 위협함에 따라, 식물을 활용한 미세먼지 제거 최적화 인공토양 등의 개발을 통하여 효과적인 공기청정시스템 개발
- 최적화 인공토양의 개발은 식물의 생명활성을 높여 오염물질 제거효율을 높일 수 있고, 이는 원천기술 확보 및 저가화를 통하여 국가의 성장 동력 창출 및 세계 시장 확보
- 인공토양 개발은 학문적 성과와 경쟁력 있는 원천기술 확보
○ 현장적용 방안
- 일반 가정용 정화장치를 현장에 적용하여 저전력, 소형화 및 저가화 장치 적용
- 학교, 어린이집 등에 현장 적용하여, 강화된 식물 공기청정시스템 적용
- 일반 공기청정장비와 달리 미적효과도 동시에 얻을 수 있음
○ 실용화, 제품화 방안
- 참여기관 중 기업을 통하여, 저가형, 보급형, 고급형 제품화
- 참여기관 중 기업을 통하여, 적용면적별 장치 시스템 제품화
- 기존 공기청정기, 식물 대비 실용성, 가격 경쟁력 확보를 위한 반드시 필요한 사양 구축
○ 산업화 및 일자리 창출
- 인공토양 개발, 제품화는 식물식재첨가물의 신산업 창출
- 새로운 중소기업의 발전은 고용창출 및 내수시장 활성화
- 식물을 이용한 제품이 생산될 때 식물의 생육을 담당하는 부분 (농업)의 활성화를 기대할수 있고 제품의 제작을 위해서 새로운 직업 창출 가능 (예: 가정원예사)
기대효과
○ 기술적 측면
- 식물의 근권부에 대한 높은 통풍성을 유지케 함으로 미세먼지와 초미세먼지의 제거 효과는 더욱 향상될 것으로 기대
- 지하상가, 지하철역사 등과 같은 대형실내공간의 경우 유동인구에 따른 다량의 오염물질, 특히 미세먼지가 발생하게 되며, 식물의 잎과 뿌리를 이용한 공기정화장치는 설치후 장기간 연속운전이 가능하여 이를 효과적으로 처리할 수 있음
- 부가적으로, 식물의 생육을 통해 적정한 실내온도와 습도 유지할 수 있고, 식재된 공기정화식물들은 증산작용 및 호흡 등의 생리작용을 통해 실내 이산화탄소, 휘발성유기 화합물(VOCs), 부유 미생물 등을 제거하고 산소를 공급
○ 경제적ㆍ산업적 측면
- 식물의 잎과 뿌리를 이용한 공기정화장치는 건물자체의 환기시스템과 별도로 운영되는 설계로 건물의 환기율을 낮추어 냉·난방에 소요되는 에너지 절감
- 식물의 잎과 뿌리를 이용한 공기정화장치의 실용화로 다양한 공간에 설치될 경우 이를 유지 관리할 기업이 필요하고, 이는 일자리 창출로 연계
○ 사회적 측면
- 공기 정화 극대화 시스템 개발의 적용을 통한 건강증진 및 질병경감의 효과로 인한 병원, 관공서, 학교, 어린이 대상 시설 등 친환경 제품으로의 활용
- 실내 조경을 통해 설치된 장소 내 이용자들의 심리적인 긴장감을 완화시켜 안정감을 제공할 뿐만 아니라 새집증후군의 해소
- 시민들이 직접 관리하며 직접 오염물질 저감 등에 대한 체감을 통해 식물에 대한 이해증진 등의 교육효과 기대
- 자연적인 공기정화 및 에너지 효율의 향상을 통해 효과적인 관리시스템 상용화
(출처 : 요약문 5p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
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