초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
배수성포장 도로변 유입 우수의 순환을 적용한 LID 자동 살수장치 개발

◼ 전체 내용
최근 미세먼지가 급격히 늘어나면서 우리나라 사람들의 일상생활에도 많은 영향을 미치고 있다. 2017년도 한국환경공단 ‘전국 미세먼지 배출원별 기여율 통계’에 따르면 미세먼지 배출원으로는 비산먼지, 제조업 연소, 생물성 연소 등 다양한 배출원이 있으며, 전국 미세먼지(PM10) 배출원 대분류별 배출량중 50.3%로 비산먼지가 가장 높은 비율을 차지한다. 비산먼지는 공사장 등에서 일

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
배수성포장 도로변 유입 우수의 순환을 적용한 LID 자동 살수장치 개발

◼ 전체 내용
최근 미세먼지가 급격히 늘어나면서 우리나라 사람들의 일상생활에도 많은 영향을 미치고 있다. 2017년도 한국환경공단 ‘전국 미세먼지 배출원별 기여율 통계’에 따르면 미세먼지 배출원으로는 비산먼지, 제조업 연소, 생물성 연소 등 다양한 배출원이 있으며, 전국 미세먼지(PM10) 배출원 대분류별 배출량중 50.3%로 비산먼지가 가장 높은 비율을 차지한다. 비산먼지는 공사장 등에서 일정한 배출구를 거치지 않고 대기중으로 직접 배출되는 먼지를 말하며, 이 비산먼지 배출원 중 도로에서 발생하는 재비산먼지는 약 45%로 가장 높은 비율을 차지하고 있다. 이에 국가에서는 미세먼지 발생량을 줄이기 위해 자동차 배출가스 등급제에 따라 5등급으로 분류된 자동차를 대상으로 수도권대기 관리권역내 운행을 제한하는 미세먼지 비상저감조치를 시행과 더불어 여러 가지 방안으로 미세먼지 저감을 위해 노력을 기울이고 있다.
특히 정부에서는 2019년 2월 15일 부로 미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법을 시행하여 당일 미세먼지 농도에 따라 미세먼지 비상저감조치를 발령하고 있다. 또한 2019년 12월 1일 부로 미세먼지 계절 관리제를 시행하여 미세먼지 집중관리 도로를 지정하여, 기존 1일 1회에서 2~4회로 물청소를 확대하는 등의 다양한 조치를 취하고 있다.
효과적인 도로 재비산먼지 저감을 위해 배수성포장과 함께 도로변에 저영향개발(Low impact Development, LID) 기법을 적용한 도시배수시스템을 설치하고, 우천 시 배수성 포장 및 측구 등을 통해 집수된 우수를 저장하고 미세먼지 발생 시 도로포장 표면으로 분사하여 도로 재비산먼지를 저감하는 시스템을 개발하고자한다. 저영향개발 기법은 자연에 대한 인위적인 간섭 결과인 건천화, 지하수 고갈 등 유역 물 순환의 왜곡과 수질 악화의 충격을 최소화할 목적으로 적용하여, 강우에 의해 배수성포장으로 유입되는 우수를 저장하여 미세먼지 농도에 따라 효율적으로 활용한다. 또한, 클린로드 시스템은 도로 표면의 물 분사를 통해 도로 표면 온도를 낮추는 효과가 있어, 도심지 열섬현상 완화에 효과적이다.
본 연구에서는 배수성포장을 통해 집수된 빗물을 식생플랜트 형태의 우수저장 및 분사장치에 저장하여 운영 시 건기와 우기를 구분하여 가동이 가능하도록 한다. 또한, 위치 특성에 따른 빗물저류시설을 알맞게 적용하기 위한 저류시설 구조의 연구를 진행하고 유입부로 들어오는 협잡물 등으로 인한 막힘 현상을 최소화 하는 유입구조를 설계한다. 전력 수급을 위해 일부 태양전지를 활용한 동력을 사용한다. 최종적으로 클린로드 시스템의 배수 시간 및 배수량에 따른 발전 규모 체계화를 통해 배수성포장 클린로드 시스템의 현장 적용성 평가하고자 한다.

◼ 1년차
❏ 목표
배수성포장 현황 및 적용성 검토 보고서 및 클린로드 시스템 도면, 사양서 개발
❏ 내용
본 연구에서는 인구밀도 및 미세먼지 발생량을 고려하여 서울특별시를 대상으로 배수성 포장의 현황을 조사하고, 배수성 포장이 시공된 현장을 분석하여, 클린로드 시스템 설치가능여부를 판단하고자 한다.

◼ 2년차
❏ 목표
배수성포장 도로변 유입 우수의 순환을 적용한 LID 자동 살수장치 개발
❏ 내용
본 연구에서는 배수성포장 배합설계를 통한 품질시험 후 기준값 만족 여부를 확인하고 실내투수시험을 통해 투수계수를 산정했다.

◼ 3년차
❏ 목표
클린로드 시스템 적용에 따른 배수성포장의 기능적 성능을 분석하고, 이에 따른 구조적 성능의 저검 검토를 통한 적용을 위한 공용성 검토
❏ 내용
배수성포장을 TEST BED에 적용하여 시공을 완료하고 주기적인 미세먼지 측정을 통해 클린로드시스템의 성능 분석

□ 연구개발성과
(1)정성적 연구개발성과
○ 논문 3건 작성 완료
○ TEST BED 설계 및 제작
- 교내 배수성포장 시공과 더불어 클린로드 시스템을 설치 완료
○ 설계도면 및 사양서 작성 완료
○ 시제품 제작 및 모니터링 실시 완료
○ 가이드라인 및 매뉴얼 작성 완료

(2)정량적 연구개발성과
○ 현장 투수시험
- 현장 투수시험 결과 목표치인 1000ml기준 15초 이내인 14.58초로 기준 만족
○ 실내투수계수
- 실내 투수시험 결과 0.021cm/sec로 기준값인 0.01cm/sec 만족
○ 미세먼지 저감성능
- 미세먼지 농도 측정 결과 저감율 12.08%로 기준값인 10% 만족

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 활용계획
최근 미세먼지 증가로 인해 미세먼지저감 기술 또는 정책 등이 활발하게 연구중에 있다. 본 연구에서는 배수성포장을 활용한 클린로드시스템의 미세먼지 저감 효과를 확인하는 연구를 진행 하였다. 연구 결과 TEST BED에 적용된 배수성 포장의 우수한 투수 성능이 확인되었고 클린로드시스템의 미세먼지 저감효과 또한 확인되었다. 또한 우수를 활용한 클린로드시스템은 용수확보의 문제도 해결할 수 있다. 기존의 클린로드시스템의 단점을 개선한 본 연구의 기술은 미세먼지가 비교적 심한 계절인 봄철에 차량의 이동이 많은 구간에서 활용을 하면 큰 효과를 볼 수 있을 것으로 보인다. 또한 투수·배수성 포장의 경우 소음저감 효과와 더불어 기능적인 면(배수 및 빗길 차선 시야 확보 등)에서도 인정되어 점차 증가하고 있는 추세로 보아 본 연구의 활용도는 더욱 넓어질 것으로 기대된다.
○ 기대효과
1) 기술적 측면
- 인위적인 조작의 최소화를 통한 자동분사 또는 점적관수, 방류 등의 결정
- 기존 클린로드 시스템의 문제점인 물 튀김 개선 및 우수 순환을 통한 자원재활용
- 도시 홍수조절에 따른 강우 유출 수 관리 기능 향상
2) 경제적ㆍ산업적 측면
- 적용구간의 미세먼지저감 효과로 인한 도로변 환경 개선
- 미세먼지 발생에 따른 경제적 손실 저감
- 식생플랜트 또는 벤치형 우수저장탱크를 통해 도시경관 가치 창출을 통한 파생적 경제 효과
3) 사회적 측면
- 미세먼지로 인한 심각성을 클린로드 시스템을 통한 시각적 효과 부여
- 기후변화에 더불어 도시 열섬현상 저감을 통해 전력 수요량 절감, 녹색 공간 확보 및 도로변 환경 개선을 통한 지역주민의 삶의 질 향상
- 국내 기술을 활용한 소프트웨어 개발로 국외의 상용프로그램 수입 대체효과 및 수출 가능성

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1) 연구개발과제의 최종 목표 ... 6
• 2) 연구개발과제의 년차별 목표 ... 9
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 11
• 1)1차년도 연구진행 ... 12
• 2) 2차년도 연구진행 ... 21
• 3) 3차년도 연구진행 ... 48
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 64
• 1) 연구수행 결과 ... 64
• 2) 목표 달성 수준 ... 72
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 74
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 75
• 6. 연구개발성과 관리 및 활용 계획 ... 77
• < 별첨 > 참고문헌 ... 80
• 끝페이지 ... 81